CN101184938B - 变速装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种与作为输入分割模式和复合分割模式的切换的基准的模式切换点的设定无关，作为泵/电动机或发电机/电动机，能使用比以往容量更小的小型的泵/电动机或发电机/电动机的液压-机械式变速装置或电-机械式变速装置。第一行星齿轮机构(5)的恒星齿轮(7)与输入轴(4)连接，第一行星齿轮机构(5)的行星齿轮架(9)与第二行星齿轮机构(6)的恒星齿轮(11)和第一泵/电动机(16)连接，第一行星齿轮机构(5)的环形齿轮(10)与第二泵/电动机(20)连接，第二行星齿轮机构(6)的环形齿轮(14)与输出轴(25)连接，设置将第二行星齿轮机构(6)的行星齿轮架(13)和第一行星齿轮机构(5)的环形齿轮(10)连接或切断的第一离合器(27)，设置将第二行星齿轮机构(6)的行星齿轮架(13)和固定端(28)连接或切断的第二离合器。

Description

变速装置
技术领域
本发明涉及组合泵/电动机或发电机(generator)/电动机和行星齿轮机构而构成的液压-机械式或电-机械式变速装置。
背景技术
以往，作为液压式的变速装置，知道的是将来自发动机的输入功率的全部变换为液压并且传递的纯液压式的变速装置(液压静态传动装置：HST)、液压传递输入功率的一部分并且机械传递剩余部分的液压-机械式(动力分割式)的变速装置(液压机械式传动装置：HMT)。其中，后者的变速装置(HMT)将机械动力的一部分变换为液压动力即可，机械动力的传递效率高，所以与前者的变速装置(HST)相比具有能实现高效率的优点，对于推土机、轮式装载机等负荷变动剧烈的车辆来说是理想的变速机，在一部分车辆中采用。
作为所述液压-机械式变速装置(HMT)的代表，有通过行星齿轮机构实现其无级变速特性的液压-机械式变速装置。即，行星齿轮机构的恒星齿轮、具有行星齿轮的行星齿轮架、环形齿轮的三元件中的第一元件与输入轴结合，第二元件与输出轴结合，并且第三元件与液压泵或液压电动机结合，使该液压泵或液压电动机的转速变化，使输出轴的转速变化。
该HMT有2个形式，包括：与所述行星齿轮机构连结的泵/电动机和通过液压回路连接的其他泵/电动机与变速装置的输入轴以旋转比一定进行连结的输出分割型；与所述行星齿轮机构连结的液压泵或液压电动机和通过液压回路连结的其他液压泵或液压电动机与变速装置的输出轴以旋转比一定进行连结的输入分割型。
还有，作为类似于HMT的技术，有EMT(电-机械式变速装置)。该EMT代替HMT的泵/电动机，使用发电机/电动机，将机械动力的一部分变换为电动力并传递。作为关于该EMT的现有技术，有专利文献1中描述的技术。该文献中描述的变速装置是具有2个行星齿轮机构和2个电动机的电-机械式变速装置，为了在低速侧形成输入分割模式，在高速侧形成复合分割模式，用离合器进行切换。
专利文献1：美国专利第6478705号公报
图16表示所述专利文献1的变速装置的概略结构图。该图16所示的变速装置100具有：来自发动机101的动力通过离合器102输入的输入轴103；与该输入轴103配置在同轴上的2个行星齿轮机构104、105；与这些行星齿轮机构104、105配置在同轴上的2个发电机/电动机106、107；通过差动装置与驱动轮(都省略图示)连结的输出轴108；有选择地卡合的一对离合器109、110。所述各行星齿轮机构104、105由恒星齿轮111、112、与该恒星齿轮111、112的外周啮合的多个行星齿轮113、114、轴支承这些行星齿轮113、114的行星齿轮架115、116、与行星齿轮113、114组的外周啮合的环形齿轮117、118构成。
这里，所述行星齿轮机构104的环形齿轮117连接在输入轴103上。所述行星齿轮机104的行星齿轮架115和所述行星齿轮机105的行星齿轮架116由输出轴108结合，与该输出轴108一起旋转。所述各行星齿轮机构104、105的恒星齿轮111、112通过在输出轴108上外嵌的套轴119、120，与发电机/电动机106、107的转子106a、107a结合。所述离合器109连接或切断环形齿轮118和固定端，所述离合器110连接或切断环形齿轮118和套轴119。所述发电机/电动机106的定子106b和所述发电机/电动机107的定子107b分别通过ECU(电子控制装置)121与蓄电池122电连接。
在该变速装置100中，将发电机/电动机106的转速变为0的车速(以下将该车速称作“模式切换点”。)作为基准，进行输入分割模式和复合分割模式的切换。即现在的车速位于比模式切换点更低的车速区域时，连接离合器109，切断离合器110，成为输入分割模式，现在的车速位于比模式切换点更高的车速区域时，切断离合器109，连接离合器110，成为复合分割模式。
在设定所述模式切换点时，考虑3个模式。第一模式如图17(a)所示，是在发电机/电动机107的转速成为0的车速Vd的正好一半的车速Vb设定模式切换点的模式。第二模式如图17(b)所示，是在比所述车速Vb更高速侧的车速Vc设定模式切换点的模式。第三模式是如图17(c)所示，在比所述车速Vb更低速侧的车速Va设定模式切换点的模式。还有，这里，图17(a)～(c)的各图表示发动机101的转速一定、车辆向前进方向加速时的发电机/电动机106、107的转速的变化。在图17(a)～(c)的各图中，横轴表示车速，纵轴表示发电机/电动机106、107的转速，用记号A表示的实线表示发电机/电动机107的转速相对于车速的变化，由记号B表示的虚线表示发电机/电动机106的转速相对于车速的变化。
另外，在发电机/电动机106的转速变为0的速度(模式切换点：图17(a)的Vb、图17(b)的Vc、图17(c)的Va)，发电机/电动机106的转速为0，在该点，发动机动力不变换为电动力，全部只通过机械机构传递给输出轴108。因此，以下也将所述“模式切换点”称作“低速侧直接点”。此外，在复合分割模式的速度区域中的发电机/电动机107的转速变为0的速度(图17(a)～(c)的Vd)，发动机动力不变换为电动力，全部机械地传递给输出轴108。因此，将该速度称作“高速侧直接点”。
在所述行星齿轮机构104中，在输入轴103连接环形齿轮(第三元件)117，将行星齿轮架(第二元件)115连接在输出轴108上，剩下的恒星齿轮(第一元件)111连接在发电机/电动机106的转子106a上。因此，在发动机101的转速一定时，如果车速(输出轴108的转速)直线地变化，就如图17(a)～(c)的各图的记号B的虚线所示，发电机/电动机106的转速在输入分割模式和复合分割模式的全部模式上直线地变化。即发电机/电动机106的转速在输入分割模式和复合分割模式的全部模式上直接受到输出轴108的转速的影响。
因此，在图17(a)所示的第一模式中，从车速0到车速Vb的车速区域(输入分割模式时)的发电机/电动机106的旋转方向和从车速Vb到车速Vd的车速区域(复合分割模式时)的发电机/电动机106的旋转方向不同，并且车速0时的发电机/电动机106的转速Na与车速Vd时的发电机/电动机106的转速Nb的关系为Na＝Nb。此外，在图17(b)所示的第二模式中，从车速0到车速Vc的车速区域(输入分割模式时)的发电机/电动机106的旋转方向和从车速Vc到车速Vd的车速区域(复合分割模式时)的发电机/电动机106的旋转方向不同，并且车速0时的发电机/电动机106的转速Nc与车速Vd时的发电机/电动机106的转速Nd的关系为Nc＞Nd。此外，在图17(c)所示的第三模式中，从车速0到车速Va的车速区域(输入分割模式时)的发电机/电动机106的旋转方向和从车速Va到车速Vd的车速区域(复合分割模式时)的发电机/电动机106的旋转方向不同，并且车速0时的发电机/电动机106的转速Ne与车速Vd时的发电机/电动机106的转速Nf的关系为Ne＜Nf。
另外，所述各直接点是来自发动机101的动力全部只通过机械机构传递的效率最好的车速。因此，例如，在常以中高速区域行驶的公共汽车或运输用卡车等车辆中，作为模式切换点的设定，适合应用图17(a)或图17(b)所示的第一模式或第二模式，在常进行低速区域的作业和高速区域的移动这双方的推土机或轮式装载机等建筑车辆中，作为模式切换点的设定，适合使用图17(c)所示的第三模式。
可是，在所述的以往的变速装置100中，作为模式切换点的设定，应用了图17(b)所示的第二模式时，输入分割模式时的发电机/电动机106的使用转速区域(0～Nc)与复合分割模式时的发电机/电动机106的使用转速区域(0～Nd)的平衡变差，作为发电机/电动机106，必须选择即使在比较低的转速Nd(＜Nc)也发挥充分的能力(转矩)的容量大的发电机/电动机，其结果，存在必须使用大型、高价的发电机/电动机的问题。此外，作为模式切换点的设定，应用了图17(c)所示的第三模式时，输入分割模式时的发电机/电动机106的使用转速区域(0～Ne)与复合分割模式时的发电机/电动机106的使用转速区域(0～Nf)的平衡变差，作为发电机/电动机106，必须选择即使在比较低的转速Ne(＜Nf)也发挥充分的能力(转矩)的容量大的发电机/电动机，仍然存在必须使用大型、高价的发电机/电动机的问题。
还有，在代替所述以往的变速装置100的发电机/电动机106、107，使用泵/电动机，将机械动力的一部分变换为液压动力并传递而构成的液压-机械式变速装置(HMT)中，当然也产生与所述问题同样的问题。在HMT时，相当于发电机/电动机106的泵/电动机的旋转方向在车速0时和车速Vd时变为相反，所以作为该泵/电动机，必须选择交变规格的泵/电动机。
发明内容
本发明是为了解决这样的问题而提出的，其目的在于，提供与作为输入分割模式和复合分割模式的切换基准的模式切换点的设定无关，作为泵/电动机或发电机/电动机，能使用比以往容量更小的小型的泵/电动机或发电机/电动机的液压-机械式变速装置或者电-机械式变速装置。
为了实现所述的目的，第一发明提供一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和液压传动部，液压传动部具有能通过液压回路相互连接的多个泵/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个泵/电动机由第一泵/电动机和第二泵/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的第一元件与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的第二元件与所述第二行星齿轮机构的第一元件和所述第一泵/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的第三元件与所述第二泵/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的第三元件与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和所述第一行星齿轮机构的第三元件的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和固定端的第二离合器。
此外，第二发明提供一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和液压传动部，液压传动部具有能通过液压回路相互连接的多个泵/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个泵/电动机由第一泵/电动机、第二泵/电动机和第三泵/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的第一元件与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的第二元件与所述第二行星齿轮机构的第一元件和所述第一泵/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的第三元件与所述第二泵/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的第三元件与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和所述第一行星齿轮机构的第三元件的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和固定端的第二离合器，
设置将所述第三泵/电动机切换为与所述第一泵/电动机侧或所述第二泵/电动机侧中的某一个连接的切换机构。
此外，第三发明提供一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和液压传动部，液压传动部具有能通过液压回路相互连接的多个泵/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个泵/电动机由第一泵/电动机和第二泵/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的第一元件与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的第三元件与所述第二行星齿轮机构的第一元件和所述第一泵/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的第二元件与所述第二泵/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的第三元件与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和所述第一行星齿轮机构的第二元件的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和固定端的第二离合器。
此外，第四发明提供一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和液压传动部，液压传动部具有能通过液压回路相互连接的多个泵/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个泵/电动机由第一泵/电动机、第二泵/电动机和第三泵/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的第一元件与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的第三元件与所述第二行星齿轮机构的第一元件和所述第一泵/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的第二元件与所述第二泵/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的第三元件与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和所述第一行星齿轮机构的第二元件的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和固定端的第二离合器，
设置将所述第三泵/电动机切换为与所述第一泵/电动机侧或所述第二泵/电动机侧中的某一个连接的切换机构。
在第二发明或第四发明中，优选，设置将压力油向所述第三泵/电动机的流动切换为总处于一定方向的切换阀(第五发明)。
在第一发明～第四发明中，优选，所述第二泵/电动机的转速变为0的低速侧直接点和所述第一泵/电动机的转速变为0的高速侧直接点的速度比设定为3～4(第七发明)。
第八发明提供一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和电传动部，电传动部具有由变换器驱动控制的多个发电机/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个发电机/电动机由第一发电机/电动机和第二发电机/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的第一元件与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的第二元件与所述第二行星齿轮机构的第一元件和所述第一发电机/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的第三元件与所述第二发电机/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的第三元件与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和所述第一行星齿轮机构的第三元件的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和固定端的第二离合器。
此外，第九发明提供一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和电传动部，电传动部具有由变换器驱动控制的多个发电机/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个发电机/电动机由第一发电机/电动机、第二发电机/电动机和第三发电机/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的第一元件与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的第二元件与所述第二行星齿轮机构的第一元件和所述第一发电机/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的第三元件与所述第二发电机/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的第三元件与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和所述第一行星齿轮机构的第三元件的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和固定端的第二离合器，
设置将所述第三发电机/电动机切换为与所述第一发电机/电动机侧或所述第二发电机/电动机侧中的某一个连接的切换机构。
此外，第十发明提供一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和电传动部，电传动部具有由变换器驱动控制的多个发电机/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个发电机/电动机由第一发电机/电动机和第二发电机/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的第一元件与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的第三元件与所述第二行星齿轮机构的第一元件和所述第一发电机/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的第二元件与所述第二发电机/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的第三元件与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和所述第一行星齿轮机构的第二元件的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和固定端的第二离合器。
此外，第十一发明提供一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和电传动部，电传动部具有由变换器驱动控制的多个发电机/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个发电机/电动机由第一发电机/电动机、第二发电机/电动机和第三发电机/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的第一元件与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的第三元件与所述第二行星齿轮机构的第一元件和所述第一发电机/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的第二元件与所述第二发电机/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的第三元件与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和所述第一行星齿轮机构的第二元件的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的第二元件和固定端的第二离合器，
设置将所述第三发电机/电动机切换为与所述第一发电机/电动机侧或所述第二发电机/电动机侧中的某一个连接的切换机构。
在第八发明～第十一发明中，优选，所述第二发电机/电动机的转速变为0的低速侧直接点和所述第一发电机/电动机的转速变为0的高速侧直接点的速度比设定为3～4(第十二发明)。
在车辆中搭载第一发明的变速装置时，将第二泵/电动机的转速变为0的车速(以下将该车速称为“模式切换点”)作为基准，进行输入分割模式和复合分割模式的切换。即在现在的车速位于比模式切换点还低的车速区域时，由第一离合器切断第二行星齿轮机构的第二元件和第一行星齿轮机构的第三元件，由第二离合器连接第二行星齿轮机构的第二元件和固定端，成为输入分割模式。在作为输入分割模式的车速0时，第一泵/电动机的转速为0，以某输入转速为基础的第二泵/电动机的转速Nx按照第一行星齿轮机构的齿数比而唯一地确定。另一方面，作为复合分割模式的高速侧直接点时(即第一泵/电动机的转速为0时)，以某输入转速为基础的第二泵/电动机的转速Ny也按照第一行星齿轮机构的齿数比而唯一地确定。因此，变为Nx＝Ny，第二泵/电动机的转速、旋转方向都能变为相等。因此，无论模式切换点设定在哪个车速，都能取得输入分割模式时的第二泵/电动机的使用转速区域和复合分割模式时的第二泵/电动机的使用转速区域的平衡，作为第二泵/电动机，能使用比以往容量更小的小型的泵/电动机。此外，各模式下的旋转方向相同，所以作为第二泵/电动机，能使用脉动规格的泵/电动机。
第二发明的变速装置与第一发明的变速装置的基本结构是一个，所以能取得与第一发明同样的作业效果。进而，根据该第二发明的变速装置，第三泵/电动机能安装在第一泵/电动机侧和第二泵/电动机侧使用，第三泵/电动机总进行对其它任意一个泵/电动机的作用进行补充的工作。因此，作为各泵/电动机，能使用容量更小的小型的泵/电动机。
将第三发明的变速装置在车辆中搭载时，与所述第一发明同样，将第二泵/电动机的转速变为0的车速(以下将该车速称为“模式切换点”)作为基准，进行输入分割模式和复合分割模式的切换。即在现在的车速位于比模式切换点还低的车速区域时，由第一离合器切断第二行星齿轮机构的第二元件和第一行星齿轮机构的第二元件，由第二离合器连接第二行星齿轮机构的第二元件和固定端，成为输入分割模式。在作为输入分割模式的车速0时，第一泵/电动机的转速为0，以某输入转速为基础的第二泵/电动机的转速Nx’按照第一行星齿轮机构的齿数比而唯一地确定。另一方面，作为复合分割模式的高速侧直接点时(即第一泵/电动机的转速为0时)，以某输入转速为基础的第二泵/电动机的转速Ny’也按照第一行星齿轮机构的齿数比而唯一地确定。因此，变为Nx’＝Ny’，第二泵/电动机的转速、旋转方向都能变为相等。因此，与所述第一发明同样，无论模式切换点设定在哪个车速，都能取得输入分割模式时的第二泵/电动机的使用转速区域和复合分割模式时的第二泵/电动机的使用转速区域的平衡，作为第二泵/电动机，能使用比以往容量更小的小型的泵/电动机。此外，各模式下的旋转方向相同，所以作为第二泵/电动机，能使用脉动规格的泵/电动机。
第四发明的变速装置与第三发明的变速装置的基本结构是一个，所以能取得与第三发明同样的作业效果。进而，根据该第四发明的变速装置，第三泵/电动机能安装在第一泵/电动机侧和第二泵/电动机侧使用，第三泵/电动机总进行对其它任意一个泵/电动机的作用进行补充的工作。因此，作为各泵/电动机，能使用容量更小的小型的泵/电动机。
通过采用第五发明的结构，作为第三泵/电动机，能使用廉价的脉动规格的泵/电动机。
根据第七发明或第十二发明，在应用于建筑车辆时，可取得动力的传递效率非常良好的效果。
第八发明的变速装置将第一发明的液压-机械式变速装置变更为电-机械式变速装置，与第一发明同样，作为第二发电机/电动机，能使用比以往容量更小的小型的发电机/电动机。
第九发明的变速装置将第二发明的液压-机械式变速装置变更为电-机械式变速装置，与第二发明同样，作为各发电机/电动机，能使用容量更小的小型的发电机/电动机。
第十发明的变速装置将第三发明的液压-机械式变速装置变更为电-机械式变速装置，与第三发明同样，作为第二发电机/电动机，能使用比以往容量更小的小型的发电机/电动机。
第十一发明的变速装置将第四发明的液压-机械式变速装置变更为电-机械式变速装置，与第四发明同样，作为各发电机/电动机，能使用容量更小的小型的发电机/电动机。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的变速装置的概略结构图。
图2是第一实施方式的变速装置的工作特性图。
图3是本发明第二实施方式的变速装置的概略结构图。
图4是第二实施方式的变速装置的工作特性图。
图5是说明在液压回路设置连通阀的情况的图。
图6是本发明第三实施方式的变速装置的概略结构图。
图7是第三实施方式的变速装置的工作特性图。
图8是本发明第四实施方式的变速装置的概略结构图。
图9是第四实施方式的变速装置的工作特性图。
图10是本发明第五实施方式的变速装置的概略结构图。
图11是本发明第六实施方式的变速装置的概略结构图。
图12是本发明第七实施方式的变速装置的概略结构图。
图13是本发明第八实施方式的变速装置的概略结构图。
图14是本发明第九实施方式的变速装置的概略结构图。
图15是本发明第十实施方式的变速装置的概略结构图。
图16是以往技术的变速装置的概略结构图。
图17是例示模式切换点的设定模式的图。
符号说明
1、1A～1I-变速装置；2-发动机；4-输入轴；5-第一行星齿轮机构；6-第二行星齿轮机构；7、11-恒星齿轮(第一元件)；8、12-行星齿轮；9、13-行星齿轮架(第二元件)；10、14-环形齿轮(第三元件)；16-第一泵/电动机；16A-第一发电机/电动机；20-第二泵/电动机；20A-第二发电机/电动机；25-输出轴；27-第一离合器；28-固定端；29-第二离合器；30、32-液压配管(液压回路)；31-第三泵/电动机；31A-第三发电机/电动机；37-第三离合器；40-第四离合器；43-切换阀；44、44A-切换机构；50、50A-控制器。
具体实施方式
下面，参照附图，说明本发明的变速装置的具体实施方式。
[第一实施方式]
图1表示本发明第一实施方式的变速装置的概略结构图。本实施方式涉及应用在推土机或轮式装载机等建筑车辆中的例子。
本实施方式的变速装置1具有将来自发动机2的动力通过前进后退切换机构3输入的输入轴4、与该输入轴4配置在同轴上的第一行星齿轮机构5和第二行星齿轮机构6。
所述第一行星齿轮机构5具有固定在所述输入轴4上的恒星齿轮7、与该恒星齿轮7的外周啮合的多个行星齿轮8、轴支承这些行星齿轮8的行星齿轮架9、与行星齿轮8组的外周啮合的环形齿轮10。另一方面，所述第二行星齿轮机构6具有恒星齿轮11、与该恒星齿轮11的外周啮合的多个行星齿轮12、轴支承这些行星齿轮12的行星齿轮架13、与行星齿轮12组的外周啮合的环形齿轮14。
在所述第一行星齿轮机构5的行星齿轮架9上一体结合第一齿轮15，在该第一齿轮15上啮合固定在第一泵/电动机16的输出轴17上的第二齿轮18。在所述第一行星齿轮机构5的环形齿轮10上一体结合第三齿轮19，在该第三齿轮19上啮合固定在第二泵/电动机20的输出轴21上的第四齿轮22。所述第一行星齿轮机构5的行星齿轮架9和所述第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11通过旋转自如地支承在输入轴4上的套轴23结合。在所述第二行星齿轮机构6的环形齿轮14上一体结合第五齿轮24，在该第五齿轮24上啮合固定在输出轴25上的第六齿轮26。
这里，在该变速装置1中设置连接或切断所述第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和所述第一行星齿轮机构5的环形齿轮10的第一离合器27，并且设置连接或切断所述第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和固定端28的第二离合器29。此外，所述第一泵/电动机16和第二泵/电动机20通过液压配管30连接。还有，在该液压配管30中设置梭形滑阀46，在连接梭形滑阀46和容器47的配管48中设置安全阀49。
所述第一泵/电动机16和第二泵/电动机20都是可变容量型液压泵/电动机，在第一泵/电动机16上设置按照来自控制器50的指令信号来调节该第一泵/电动机16的容量的第一泵/电动机容量调节装置51，在第二泵/电动机20上也同样设置按照来自控制器50的指令信号来调节该第二泵/电动机20的容量的第二泵/电动机容量调节装置52。此外，所述第一离合器27和第二离合器29都是液压工作式离合器，在所述第一离合器27上设置按照来自控制器50的指令信号来调节该第一离合器27的离合器压力的第一离合器压力调节阀53，在第二离合器29上也同样设置按照来自控制器50的指令信号来调节该第二离合器29的离合器压力的第二离合器压力调节阀54。这里，所述控制器50主要由执行规定程序的中央处理装置(CPU)、存储该程序和各种表的读出专用存储器(ROM)、作为执行该程序所必要的工作存储器的可写入存储器(RAM)、输入接口和输出接口。
参照图2和表1，说明在本实施方式的变速装置1中，在将基于发动机2的向输入轴4的输入转速保持一定的状态下，从车速为0的状态加速的情况。这里，在图2的本实施方式的变速装置的工作特性图中，图(a)表示各泵/电动机的转速相对于车速的变化、图(b)表示第一泵/电动机的容量相对于车速的变化、图(c)表示第二泵/电动机的容量相对于车速的变化。此外，表1表示各离合器相对于各车速区域的工作状态(ON(连接)/OFF(切断))。还有，在图2(a)中，实线表示第一泵/电动机的转速相对于车速的变化，虚线表示第二泵/电动机的转速相对于车速的变化。
[表1]
 车速区域A  车速区域B
  第一离合器   OFF   ON
  第二离合器   ON   OFF
通过按照来自控制器50的指令信号而工作的各泵/电动机容量调节装置51、52，按照车速如图2(b)、(c)所示那样调节各泵/电动机16、20的容量。其结果，各泵/电动机16、20的转速按图2(a)所示那样变化。此外，将第一泵/电动机16的容量成为0的车速V2作为边界，通过按照来自控制器50的指令信号而工作的各离合器压力调节阀53、54按表1所示那样切换各离合器27、29。
首先，在车速为V2以下的区域A中，如表1所示，第一离合器27为OFF，切断第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和第一行星齿轮机构5的环形齿轮10，并且第二离合器29为ON，第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和固定端28连接，形成为输入分割模式。这时，来自发动机2的动力对第一行星齿轮机构5的恒星齿轮7输入，该动力从行星齿轮架9通过套轴23对第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输入。另一方面，对所述恒星齿轮7输入的动力从行星齿轮8向环形齿轮10传递，通过第三齿轮19和第四齿轮22对发挥泵的作用的第二泵/电动机20输出。然后，对该第二泵/电动机20输出的动力通过液压配管30对发挥电动机的作用的第一泵/电动机16传递。进而，第一泵/电动机16的旋转动力从其输出轴17通过第二齿轮18、第一齿轮15、行星齿轮架9、套轴23对第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出。于是，对所述第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出的动力从行星齿轮12通过环形齿轮14、第五齿轮24、第六齿轮26对输出轴25传递，成为该输出轴25的旋转动力。
还有，在本实施方式中，是应用于建筑车辆的例子，为了即使在车速0也在输出轴25上产生转矩从而取得牵引力，在车速为0时不使第二泵/电动机20的容量为0(参照图2(c))。在车速0时，第二泵/电动机20的容量不是0，所以进行泵作用，但是车速为0，所以第一泵/电动机16不旋转，压力油全部由安全阀释放。伴随着车速增加，第一泵/电动机16的转速也增加，压力油的释放渐渐减少。即在本实施方式中，即使在车速0，也能通过液压传动部在输出轴25上产生与安全阀49的释放设定压力相称的转矩。
在车速超过V2的区域B，如表1所示，第一离合器27为ON，连接第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和第一行星齿轮机构5的环形齿轮10，并且第二离合器29为OFF，切断第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和固定端28，由此成为复合分割模式。即车速V2是进行输入分割模式和输出分割模式的切换的模式切换点。此外，车速V2也是第一泵/电动机16的容量为0、发动机动力只通过机械传动部全部向输出轴25传递的低速侧直接点。还有，在车速V2，第二泵/电动机20的转速是0，第一行星齿轮机构5的环形齿轮10和第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13的转速一致。因此，作为第一离合器27、第二离合器29，能使用构造简单的齿式离合器。
在区域B中，来自发动机2的动力对第一行星齿轮机构5的恒星齿轮7输入，该动力从行星齿轮架9通过套轴23对第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出。另一方面，对所述恒星齿轮7输入的动力从行星齿轮架9通过第一齿轮15和第二齿轮18对发挥泵的作用的第一泵/电动机16输出。然后，对该第一泵/电动机16输出的动力通过液压配管30对发挥电动机的作用的第二泵/电动机20传递。进而，第二泵/电动机20的旋转动力从其输出轴21通过第四齿轮22、第三齿轮19、环形齿轮10对第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13输出。于是，对第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出的动力通过行星齿轮12对环形齿轮14输出，对所述第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13输出的动力通过行星齿轮12对环形齿轮14输出，在该环形齿轮14会合的动力通过第五齿轮24和第六齿轮26对输出轴25传递，成为该输出轴25的旋转动力。
而且，在车速V4，第一泵/电动机16的转速变为0，并且第二泵/电动机20的容量变为0。这时，第一泵/电动机16为停止状态，第二泵/电动机20空转，成为液压配管30中的油的流动消失从而基于液压的动力传递消失的状态，成为来自发动机2的动力全部只通过机械传动部传递的高速侧直接点。
在本实施方式的变速装置1中，将第二泵/电动机20的转速变为0的车速(模式切换点)作为基准，进行输入分割模式和复合分割模式的切换。即现在的车速位于比模式切换点还低的车速区域时，通过第一离合器27切断第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和第一行星齿轮机构5的环形齿轮10，通过第二离合器29连接第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和固定端28，形成为输入分割模式。在作为输入分割模式的车速0时，第一泵/电动机16的转速为0，以某输入转速为基础的第二泵/电动机20的转速按照第一行星齿轮机构5的齿数比而唯一地确定。另一方面，作为复合分割模式的高速侧直接点时(即第一泵/电动机16的转速为0时)，以某输入转速为基础的第二泵/电动机20的转速按照第一行星齿轮机构5的齿数比而唯一地确定。即如图2(a)所示，第二泵/电动机20的转速在车速0时和高速侧直接点V4时都变为-N1，转速、旋转方向都能相等。因此，无论模式切换点设定在哪个车速，都能取得输入分割模式时的第二泵/电动机20的使用转速区域和复合分割模式时的第二泵/电动机20的使用转速区域的平衡，作为第二泵/电动机20，能使用比以往容量更小的小型的泵/电动机。此外，各模式下的旋转方向相同，所以作为第二泵/电动机20，能使用脉动规格的泵/电动机。
另外，在推土机或轮式装载机等建筑车辆中，常采用作业时的车速和移动时的车速大概为3倍到4倍的使用方法。例如，在推土机中，推土作业为3km/h左右，而最高速度为11km/h左右，在轮式装载机中，在V形堆载时，以10km/h左右进行作业，而最高速度是35km/h左右。另一方面，所述低速侧直接点和高速侧直接点都是将来自发动机2的动力全部通过机械机构传递，所以是变速装置的传递效率最好的车速。因此，在本实施方式中，以低速侧直接点(车速V2)与作业时车速一致，高速侧直接点(车速V4)与最高速度一致的方式，换言之，以低速侧直接点和高速侧直接点的速度比(V4/V2)为3～4的方式，设定所述模式切换点(以下的各实施方式中也同样)。由此，起到效率非常良好的效果。还有，对常在中高速区域行驶的公共汽车或输送用卡车等车辆应用本实施方式的变速装置1而实现效率的提高时，以低速侧直接点和高速侧直接点的速度比(V4/V2)为2以下的方式设定所述模式切换点为好。
[第二实施方式]
图3表示本发明第二实施方式的变速装置的概略结构图。还有，在本实施方式中，在图中对与所述第一实施方式相同的部分标注相同符号，省略详细的说明。
在本实施方式的变速装置1A中，对所述液压配管30，通过液压配管32连接第三泵/电动机31。在该第三泵/电动机31上设置按照来自控制器50的指令信号而调节该第三泵/电动机31的容量的第三泵/电动机容量调节装置55。此外，与所述输入轴4分别平行地配置第一轴33和第二轴34。
在所述第一轴33上固定第七齿轮35，并且第八齿轮36通过第三离合器37结合。此外，在所述第二轴34上固定第九齿轮38，并且第十齿轮39通过第四离合器40结合。这里，在所述第七齿轮35上，啮合所述第十齿轮39，并且啮合在第三泵/电动机31的输出轴41上固定的第十一齿轮42。此外，在所述第八齿轮36上啮合所述第一齿轮15，在所述第九齿轮38上啮合所述第三齿轮19。还有，包含所述第三离合器37和第四离合器40的齿轮机构44(以下称作“切换机构44”)相当于本发明的“切换机构”。
所述第三离合器37和第四离合器40都是液压工作式离合器，在所述第三离合器37上设置按照来自控制器50的指令信号来调节该第三离合器37的离合器压力的第三离合器压力调节阀56，在第四离合器40上也同样设置按照来自控制器50的指令信号来调节该第四离合器40的离合器压力的第四离合器压力调节阀57。
参照图4和表2，说明在本实施方式的变速装置1A中，在将基于发动机2的向输入轴4的输入转速保持一定的状态下，从车速为0的状态加速的情况。这里，在图4的本实施方式的变速装置的工作特性图中，图(a)表示各泵/电动机的转速相对于车速的变化、图(b)表示第一泵/电动机的容量相对于车速的变化、图(c)表示第二泵/电动机的容量相对于车速的变化、图(d)表示第三泵/电动机的容量相对于车速的变化。此外，表2表示各离合器相对于各车速区域的工作状态(ON(连接)/OFF(切断))。还有，在图4(a)中，实线表示第一泵/电动机的转速相对于车速的变化，虚线表示第二泵/电动机的转速相对于车速的变化，单点划线表示第三泵/电动机的转速相对于车速的变化。
[表2]
 车速区域A  车速区域B  车速区域C  车速区域D
  第一离合器   OFF   OFF   ON   ON
  第二离合器   ON   ON   OFF   OFF
  第三离合器   ON   OFF   OFF   ON
  第四离合器   OFF   ON   ON   OFF
通过按照来自控制器50的指令信号而工作的各泵/电动机容量调节装置51、52、55，按照车速如图4(b)、(c)、(d)所示那样调节各泵/电动机16、20、31的容量，其结果，各泵/电动机16、20、31的转速如图4(a)所示那样进行变化。此外，将第一泵/电动机16的容量变为0的车速V2和第三泵/电动机31的容量变为0的车速V1、V3作为边界，通过按照来自控制器50的指令信号而工作的各离合器压力调节阀53、54、56、57，如表1所示那样切换各离合器27、29、37、40。
首先，在车速为0的初始状态下，如表2所示，第一离合器27为OFF，切断第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和第一行星齿轮机构5的环形齿轮10，并且第二离合器29为ON，连接第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和固定端28，形成为输入分割模式。此外，在所述初始状态下，车速为V1以下，所以如表2所示，第三离合器37为ON，第四离合器40为OFF，第三泵/电动机31与第一泵/电动机16并联(区域A)。
在该区域A中，来自发动机2的动力对第一行星齿轮机构5的恒星齿轮7输入，该动力从行星齿轮架9通过套轴23对第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输入。另一方面，对所述恒星齿轮7输入的动力从行星齿轮8向环形齿轮10传递，通过第三齿轮19和第四齿轮22对发挥泵的作用的第二泵/电动机20输出。然后，对该第二泵/电动机20输出的动力通过液压配管30对发挥电动机的作用的第一泵/电动机16传递，通过液压配管32对发挥电动机的作用的第三泵/电动机31传递。进而，第一泵/电动机16的旋转动力从其输出轴17通过第二齿轮18、第一齿轮15、行星齿轮架9、套轴23对第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出，另一方面，所述第三泵/电动机31的旋转动力从其输出轴41通过第十一齿轮42、第七齿轮35、第一轴33、第八齿轮36、第一齿轮15、行星齿轮架9、套轴23对第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出。于是，对所述第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出的动力从行星齿轮12通过环形齿轮14、第五齿轮24、第六齿轮26对输出轴25传递，成为输出轴25的旋转动力。此外，与第一泵/电动机16并联的第三泵/电动机31进行支援第一泵/电动机16的电动机作用的任务。
还有，本实施方式的变速装置1A是应用于建筑车辆的例子，与所述第一实施方式同样，为了即使在车速0也在输出轴25上产生转矩从而取得牵引力，在车速0的初始状态下不使第二泵/电动机20的容量为0(参照图4(c))。关于详细的说明，与所述第一实施方式相同，所以省略说明。
在车速超过V1的区域B，如表2所示，第三离合器37为OFF，第四离合器40为ON，将第三泵/电动机31与第二泵/电动机20并联。在其切换时，首先在车速从区域A到V1的瞬间，第三泵/电动机31的容量为0。同时，通过适当选定连接在第一～第三泵/电动机16、20、31上的齿轮的齿数，能使该状态下的第十齿轮39和第二轴34的相对转速差即处于空转状态的第四离合器40的相对转速差为0。可是，车速变为V1、第三离合器37为OFF的瞬间以后，切断使第三泵/电动机31旋转的驱动力，所以第三泵/电动机31、与它连接的第十一齿轮42、第七齿轮35、第十齿轮39由于自身的摩擦等，速度开始下降。其结果，为了接着将第三泵/电动机31与第二泵/电动机20并联，在使第四离合器40为ON时，在第十齿轮39和第二轴34之间产生某相对转速差。作为能吸收这样的转速差的离合器机构，能采用液压多片离合器或比它构造简单且廉价的同步啮合机构。此外，通过后面描述的手法，能使两者的转速差为0时，能采用构造更简单的齿式离合器。
在区域B中，来自发动机2的动力对第一行星齿轮机构5的恒星齿轮7输入，该动力从行星齿轮架9通过套轴23对第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出。另一方面，对所述恒星齿轮7输入的动力从行星齿轮8通过环形齿轮10对第三齿轮19输出。对该第三齿轮19输出的动力通过第四齿轮22对发挥泵的作用的第二泵/电动机20输出，并且通过第九齿轮38、第二轴34、第十齿轮39、第七齿轮35、第十一齿轮42对发挥泵的作用的第三泵/电动机31输出。然后，对该第二泵/电动机20输出的动力和对第三泵/电动机31输出的动力分别通过液压配管30和液压配管32对发挥电动机的作用的第一泵/电动机16传递。进而，第一泵/电动机16的旋转动力从其输出轴17通过第二齿轮18、第一齿轮15、行星齿轮架9、套轴23对第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出。于是，对所述第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出的动力从行星齿轮12通过环形齿轮14、第五齿轮24、第六齿轮26对输出轴25传递，成为该输出轴25的旋转动力。于是，在区域B中，第三泵/电动机31进行支援第二泵/电动机20的泵作用的任务。该区域B也只是基于第三泵/电动机31的支援目标改变，仍保持输入分割模式。
在车速超过V2的区域C中，如表2所示，第一离合器27为ON，连接第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和第一行星齿轮机构5的环形齿轮10，并且第二离合器29为OFF，切断第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和固定端28，形成为复合分割模式。即车速V2是进行输入分割模式和复合分割模式的切换的模式切换点。此外，车速V2也是第一泵/电动机16的容量为0、发动机动力全部只通过机械传动部对输出轴25传递的低速侧直接点。还有，在本实施方式中，在车速V2，第二泵/电动机20的转速和第三泵/电动机31的转速都是0，无论第三离合器37、第四离合器40的状态如何，第一行星齿轮机构5的环形齿轮10和第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13的转速都一致。因此，作为第一离合器27、第二离合器29，能使用构造简单的齿式离合器。
在区域C中，来自发动机2的动力对第一行星齿轮机构5的恒星齿轮7输入，该动力从行星齿轮架9通过套轴23对第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出。另一方面，对所述恒星齿轮7输入的动力从行星齿轮架9通过第一齿轮15和第二齿轮18对发挥泵的作用的第一泵/电动机16输出。然后，对第一泵/电动机16输出的动力通过液压配管30对发挥电动机的作用的第二泵/电动机20传递，通过液压配管32对发挥电动机的作用的第三泵/电动机31传递。进而，第二泵/电动机20的旋转动力从其输出轴21通过第四齿轮22、第三齿轮19、环形齿轮10对第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13输出，另一方面，所述第三泵/电动机31的旋转动力从其输出轴41通过第十一齿轮42、第七齿轮35、第十齿轮39、第二轴34、第九齿轮38、第三齿轮19、环形齿轮10对第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13输出。于是，对所述第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出的动力通过行星齿轮12对环形齿轮14输出，对所述第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13输出的动力通过行星齿轮12对环形齿轮14输出，在该环形齿轮14会合的动力通过第五齿轮24和第六齿轮26对输出轴25传递，成为该输出轴25的旋转动力。在区域C中，第三泵/电动机31接着区域B，进行支援第二泵/电动机20的电动机作用的任务。
在车速超过V3的区域D中，如表2所示，第三离合器37为ON，第四离合器40为OFF，将第三泵/电动机31与第一泵/电动机16并联。在其切换时，首先在车速从区域C到V3的瞬间，第三泵/电动机31的容量为0。同时，通过适当选定连接在第一～第三泵/电动机16、20、31上的齿轮的齿数，能使该状态下的第十齿轮39和第二轴34的相对转速差即处于空转状态的第四离合器40的相对转速差为0。可是，车速变为V3、第四离合器40为OFF的瞬间以后，切断使第三泵/电动机31旋转的驱动力，所以第三泵/电动机31、与它连接的第十一齿轮42、第七齿轮35、第十齿轮39由于自身的摩擦等，速度开始下降。其结果，为了接着将第三泵/电动机31与第一泵/电动机16并联，使第三离合器37为ON时，在第八齿轮36和第一轴33之间产生某相对转速差。作为能吸收这样的转速差的离合器机构，能采用液压多片离合器或比它构造简单且廉价的同步啮合机构。此外，通过后面描述的手法，能使两者的转速差为0时，能采用构造更简单的齿式离合器。
在区域D中，来自发动机2的动力对第一行星齿轮机构5的恒星齿轮7输入，该动力从行星齿轮8通过环形齿轮10对第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13输出。另一方面，对所述恒星齿轮7输入的动力对行星齿轮架9输出，对该行星齿轮架9输出的动力通过套轴23对第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出，并且对第一齿轮15输出。对该第一齿轮15输出的动力通过第二齿轮18对发挥泵的作用的第一泵/电动机16输出，并且通过第八齿轮36、第一轴33、第七齿轮35、第十一齿轮42对发挥泵的作用的第三泵/电动机31输出。然后，对第一泵/电动机16输出的动力和对第三泵/电动机31输出的动力分别通过液压配管30和液压配管32对发挥电动机的作用的第二泵/电动机20传递。进而，第二泵/电动机20的旋转动力从其输出轴21通过第四齿轮22、第三齿轮19、环形齿轮10对第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13输出。于是，对所述第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出的动力通过行星齿轮12对环形齿轮14输出，对所述第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13输出的动力通过行星齿轮12对环形齿轮14输出，在该环形齿轮14会合的动力通过第五齿轮24和第六齿轮26对输出轴25传递，成为该输出轴25的旋转动力。于是，在区域D中，第三泵/电动机31进行支援第一泵/电动机16的泵作用的任务。该区域D只是基于第三泵/电动机31的支援目标改变，仍保持复合分割模式。
在车速V4，第一泵/电动机16和第三泵/电动机31的转速变为0，并且第二泵/电动机20的容量变为0。这时，成为第一泵/电动机16和第三泵/电动机31为停止状态，第二泵/电动机20空转，液压配管30、32中的油的流动消失，从而基于液压的动力传递消失的状态，成为来自发动机2的动力全部只通过机械传动部传递的高速侧直接点。
本实施方式的变速装置1A与所述第一实施方式的变速装置1的基本结构为一个，所以能取得与所述第一实施方式的变速装置1同样的作用效果。进而，根据本实施方式的变速装置1A，通过将第三泵/电动机31安装在第一泵/电动机16侧和第二泵/电动机20侧使用，第三泵/电动机31总进行对其它任意一个泵/电动机16、20的作用进行补充的动作。因此，作为各泵/电动机16、20、31，能使用容量更小的小型的泵/电动机。还有，这里，第一泵/电动机16、第二泵/电动机20和第三泵/电动机31优选设定为大致相同的容量。如果这样，就能使用大致同一规格的泵/电动机，能提高补给性。
另外，车速V1、V3的第三泵/电动机31的连接目标的切换时，通过将第三离合器37和第四离合器40同时设为ON的状态，该车速V1、V3成为将全部动力只通过机械传动部传递的直接点。这时，与所述的低速侧直接点(模式切换点)、高速侧直接点相加，能设置合计4个直接点。
这里，将在从低车速向高车速的加速状态下，在车速V1时刻向所述直接状态的转变作为例子，说明切换机构44的动作。首先，在比车速V1更低速时，第三泵/电动机31与第一泵/电动机16并联。即第三离合器37为ON，第四离合器40为OFF。从该状态将车辆加速，在到达车速V1的瞬间，在该阶段为OFF的第四离合器40的相对旋转速度即第九齿轮38和第十齿轮39的相对旋转速度差消失。即车速从低速侧到达V1时，第四离合器40能在没有相对旋转速度差的状态下连接。因此，作为第三离合器37、第四离合器40，能采用比液压多片离合器或同步啮合机构等构造简单且廉价的齿式离合器。此外，在直接点驱动车辆时，通过图5所示的连接第一泵/电动机16和第二泵/电动机20的液压配管30中设置的连通阀58，使液压配管30连通。由此，能完全遮断基于液压的动力传递，所以能将液压路线的动力损失抑制在最小限度，能提高变速机的效率。
[第三实施方式]
图6表示本发明第三实施方式的变速装置的概略结构图。此外，图7表示第三实施方式的变速装置的工作特性图。本实施方式是相对于所述第二实施方式的变速装置1A，附加了将压力油向第三泵/电动机31的流动切换为总处于一定方向的切换阀43的例子。因此，在本实施方式中，对于与所述第二实施方式相同的部分标注相同符号，省略详细的说明。
本实施方式的变速装置1B的特征在于，第三泵/电动机31使用了脉动规格的泵/电动机(参照图7(d))。该第三泵/电动机31在与第一泵/电动机16侧连接时和与第二泵/电动机20侧连接时，其旋转方向有时变为相反方向。因此，在所述第二实施方式的变速装置1A中，该第三泵/电动机31需要使用交变规格的泵/电动机(参照图4(d))。相对于此，如本实施方式所述，若在液压配管32的途中配置切换阀43，按照第三泵/电动机31向第一泵/电动机16侧的连接和向第二泵/电动机20侧的连接的切换，将所述切换阀43切换到A位置或B位置，则作为第三泵/电动机31，能使用脉动规格的泵/电动机，从而能实现成本下降。
[第四实施方式]
图8表示本发明第四实施方式的变速装置的概略结构图。还有，在本实施方式中，关于与所述的第一实施方式同样的部分，在图中标注相同的符号，省略详细的说明。
本实施方式的变速装置1C具有将来自发动机2的动力通过前进后退切换机构3输入的输入轴4、与该输入轴4配置在同轴上的第一行星齿轮机构5和第二行星齿轮机构6。
所述第一行星齿轮机构5具有固定在所述输入轴4上的恒星齿轮7、与该恒星齿轮7的外周啮合的多个行星齿轮8、轴支承这些行星齿轮8的行星齿轮架9、与行星齿轮8组的外周啮合的环形齿轮10。另一方面，所述第二行星齿轮机构6具有恒星齿轮11、与该恒星齿轮11的外周啮合的多个行星齿轮12、轴支承这些行星齿轮12的行星齿轮架13、与行星齿轮12组的外周啮合的环形齿轮14。
在所述第一行星齿轮机构5的行星齿轮架9上一体结合第一齿轮15，在该第一齿轮15上啮合固定在第二泵/电动机20的输出轴21上的第四齿轮22。在所述第一行星齿轮机构5的环形齿轮10上一体结合第三齿轮19，在该第三齿轮19上啮合固定在第一泵/电动机16的输出轴17上的第二齿轮18。所述第一行星齿轮机构5的环形齿轮10和所述第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11通过旋转自如地支承在中间输出轴60上的套轴61结合。在所述第二行星齿轮机构6的环形齿轮14上一体结合第五齿轮24，在该第五齿轮24上啮合固定在输出轴25上的第六齿轮26。
这里，在该变速装置1C上设置通过中间输出轴60连接或切断所述第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和所述第一行星齿轮机构5的行星齿轮架9的第一离合器27，并且设置连接或切断所述第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和固定端28的第二离合器29。
参照图9和表3，说明在本实施方式的变速装置1C中，在将基于发动机2的对输入轴4的输入转速保持一定的状态下，从车速为0的状态加速的情况。这里，在图9的本实施方式的变速装置的工作特性图中，图(a)表示各泵/电动机的转速相对于车速的变化、图(b)表示第一泵/电动机的容量相对于车速的变化、图(c)表示第二泵/电动机的容量相对于车速的变化。此外，表3表示各离合器相对于各车速区域的工作状态(ON(连接)/OFF(切断))。还有，在图9(a)中，实线表示第一泵/电动机的转速相对于车速的变化，虚线表示第二泵/电动机的转速相对于车速的变化。
[表3]
 车速区域A  车速区域B
  第一离合器   OFF   ON
  第二离合器   ON   OFF
通过按照来自控制器50的指令信号而工作的各泵/电动机容量调节装置51、52，按照车速如图9(b)、(c)所示那样调节各泵/电动机16、20的容量，其结果，各泵/电动机16、20的转速按图9(a)所示那样变化。此外，将第一泵/电动机16的容量成为0的车速V2作为边界，通过按照来自控制器50的指令信号而工作的各离合器压力调节阀53、54按表3所示那样切换各离合器27、29。
首先，在车速为V2以下的区域A中，如表3所示，第一离合器27为OFF，切断第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和第一行星齿轮机构5的行星齿轮架9，并且第二离合器29为ON，第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和固定端28连接，形成为输入分割模式。这时，来自发动机2的动力对第一行星齿轮机构5的恒星齿轮7输入，该动力从行星齿轮8向环形齿轮10传递，通过套轴61对第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出。另一方面，对所述恒星齿轮7输入的动力从行星齿轮架9通过第一齿轮15和第二齿轮22对发挥泵的作用的第二泵/电动机20输出。然后，对第二泵/电动机20输出的动力通过液压配管30对发挥电动机的作用的第一泵/电动机16传递。进而，第一泵/电动机16的旋转动力从其输出轴17通过第二齿轮18、第三齿轮19、环形齿轮10、套轴61对第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出。于是，对所述第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出的动力从行星齿轮12通过环形齿轮14、第五齿轮24、第六齿轮26对输出轴25传递，成为输出轴25的旋转动力。
还有，本实施方式的变速装置1C是应用于建筑车辆的例子，与所述第一实施方式同样，为了即使在车速0也在输出轴25上产生转矩从而取得牵引力，在车速为0的初始状态下不使第二泵/电动机20的容量为0(参照图9(c))。关于详细的说明，与所述第一实施方式相同，所以省略说明。
在车速超过V2的区域B中，如表3所示，第三离合器27为ON，连接第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和第一行星齿轮机构5的行星齿轮架9，并且第二离合器29为OFF，切断第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和固定端28，成为复合分割模式。即车速V2是进行输入分割模式和输出分割模式的切换的模式切换点。此外，车速V2也是第一泵/电动机16的容量为0、发动机动力全部只通过机械传动部对输出轴25传递的低速侧直接点。还有，在车速V2，第二泵/电动机20的转速为0，第一行星齿轮机构5的行星齿轮架9和第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13的转速一致。因此，作为第一离合器27、第二离合器29，能使用构造简单的齿式离合器。
在区域B中，来自发动机2的动力对第一行星齿轮机构5的恒星齿轮7输入，该动力从行星齿轮8对环形齿轮10传递。对该环形齿轮10传递的动力通过套轴61对第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出，并且通过第三齿轮19和第二齿轮18对发挥泵的作用的第一泵/电动机16输出。然后，对该第一泵/电动机16输出的动力通过液压配管30对发挥电动机的作用的第二泵/电动机20传递。进而，第二泵/电动机20的旋转动力从其输出轴21通过第四齿轮22、第一齿轮15、行星齿轮架9和中间输出轴60对第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13输出。于是，对所述第二行星齿轮机构6的恒星齿轮11输出的动力通过行星齿轮12对环形齿轮14输出，对所述第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13输出的动力通过行星齿轮12对环形齿轮14输出，在该环形齿轮14会合的动力通过第五齿轮24和第六齿轮26对输出轴25传递，成为该输出轴25的旋转动力。
而且，在车速V4，第一泵/电动机16的转速变为0，并且第二泵/电动机20的容量变为0。这时，成为第一泵/电动机16为停止状态，第二泵/电动机20空转，液压配管30中的油的流动消失，从而基于液压的动力传递消失的状态，成为来自发动机2的全部动力只通过机械传动部传递的高速侧直接点。
在本实施方式的变速装置1C中，将第二泵/电动机20的转速变为0的车速(V2：模式切换点)作为基准，进行输入分割模式和复合分割模式的切换。即在现在的车速位于比模式切换点更低的车速区域时，通过第一离合器27切断第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和第一行星齿轮机构5的行星齿轮架9，另一方面，通过第二离合器29连接第二行星齿轮机构6的行星齿轮架13和固定端28，成为输入分割模式。在作为输入分割模式的车速0时，第一泵/电动机16的转速为0，以某输入转速为基础的第二泵/电动机20的转速按照第一行星齿轮机构5的齿数比而唯一地确定。另一方面，作为复合分割模式的高速侧直接点时(即第一泵/电动机16的转速为0时)，以某输入转速为基础的第二泵/电动机20的转速按照第一行星齿轮机构5的齿数比而唯一地确定。即如图9(a)所示，第二泵/电动机20的转速在车速0时和高速侧直接点V4时都变为+N1，转速、旋转方向都能相等。因此，无论模式切换点设定在哪个车速，都能取得输入分割模式时的第二泵/电动机20的使用转速区域和复合分割模式时的第二泵/电动机20的使用转速区域的平衡，作为第二泵/电动机20，能使用比以往容量更小的小型的泵/电动机。此外，各模式下的旋转方向相同，所以作为第二泵/电动机20，能使用脉动规格的泵/电动机。
[第五实施方式]
图10表示本发明第五实施方式的变速装置的概略结构图。图10所示的变速装置1D中，在所述第四实施方式的变速装置1C中通过切换机构44A(与切换机构44基本上同样)设置第三泵/电动机31，通过液压配管32连接该第三泵/电动机31和液压配管30，将第三泵/电动机31安装在第一泵/电动机16侧和第二泵/电动机20侧使用，由此，第三泵/电动机31总进行对其它任意一个泵/电动机16、20的作用进行补充的动作。根据本实施方式，与所述第二实施方式同样，作为各泵/电动机16、20、31，能使用容量更小的小型的泵/电动机。
[第六实施方式]
图11表示本发明第六实施方式的变速装置的概略结构图。图11所示的变速装置1E中，在所述的第五实施方式的变速装置1D的液压配管32中夹设切换阀43，由此，作为第三泵/电动机31，能使用脉动规格的泵/电动机。根据本实施方式，与所述第三实施方式同样，能进一步降低成本。
[第七实施方式]
图12表示本发明第七实施方式的变速装置的概略结构图。图12所示的变速装置1F是将所述第一实施方式的泵/电动机16、20置换为发电机/电动机16A、20A的电-机械式变速装置的例子。这时，各发电机/电动机16A、20A通过连接在电池65上的控制器50A进行其驱动控制。这里，控制器50A通过在所述控制器50中组入倒相电路而成。还有，优选在发电机和电动机之间插入积蓄电能的蓄电装置(以下的第八～十的各实施方式中也同样)。根据本实施方式，与所述第一实施方式同样，作为第二发电机/电动机20A，能使用比以往容量更小的小型的发电机/电动机。
[第八实施方式]
图13表示本发明第八实施方式的变速装置的概略结构图。图13所示的变速装置1G是将所述第二实施方式的泵/电动机16、20、31置换为发电机/电动机16A、20A、31A的电-机械式变速装置的例子。在本例子中，各发电机/电动机16A、20A、31A通过连接在电池65上的控制器50A进行其驱动控制。根据本实施方式，与所述第二实施方式同样，作为各发电机/电动机16A、20A、31A，能使用容量更小的小型的发电机/电动机。
[第九实施方式]
图14表示本发明第九实施方式的变速装置的概略结构图。图14所示的变速装置1H是将所述第四实施方式的泵/电动机16、20置换为发电机/电动机16A、20A的电-机械式变速装置的例子。在本例子中，各发电机/电动机16A、20A通过连接在电池65上的控制器50A进行其驱动控制。根据本实施方式，与所述第四实施方式同样，作为第二发电机/电动机20A，能使用比以往容量更小的小型的发电机/电动机。
[第十实施方式]
图15表示本发明第十实施方式的变速装置的概略结构图。图15所示的变速装置1I是将所述第五实施方式的泵/电动机16、20、31置换为发电机/电动机16A、20A、31A的电-机械式变速装置的例子。在本例子中，各发电机/电动机16A、20A、31A通过连接在电池65上的控制器50A进行其驱动控制。根据本实施方式，与所述第五实施方式同样，作为各发电机/电动机16A、20A、31A，能使用容量更小的小型的发电机/电动机。
还有，在所述的第一～第十实施方式中，作为第一～第四离合器，可采用液压式离合器、同步啮合机构、齿式离合器，但是并不局限于此，当然可采用电磁离合器等各种离合器机构。

Claims (13)

1.一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和液压传动部，液压传动部具有能通过液压回路相互连接的多个泵/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个泵/电动机由第一泵/电动机和第二泵/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的恒星齿轮与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架与所述第二行星齿轮机构的恒星齿轮和所述第一泵/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的环形齿轮与所述第二泵/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的环形齿轮与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和所述第一行星齿轮机构的环形齿轮的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和固定端的第二离合器。
2.一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和液压传动部，液压传动部具有能通过液压回路相互连接的多个泵/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个泵/电动机由第一泵/电动机、第二泵/电动机和第三泵/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的恒星齿轮与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架与所述第二行星齿轮机构的恒星齿轮和所述第一泵/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的环形齿轮与所述第二泵/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的环形齿轮与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和所述第一行星齿轮机构的环形齿轮的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和固定端的第二离合器，
设置将所述第三泵/电动机切换为与所述第一泵/电动机侧或所述第二泵/电动机侧中的某一个连接的切换机构。
3.一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和液压传动部，液压传动部具有能通过液压回路相互连接的多个泵/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个泵/电动机由第一泵/电动机和第二泵/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的恒星齿轮与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的环形齿轮与所述第二行星齿轮机构的恒星齿轮和所述第一泵/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架与所述第二泵/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的环形齿轮与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和固定端的第二离合器。
4.一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和液压传动部，液压传动部具有能通过液压回路相互连接的多个泵/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个泵/电动机由第一泵/电动机、第二泵/电动机和第三泵/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的恒星齿轮与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的环形齿轮与所述第二行星齿轮机构的恒星齿轮和所述第一泵/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架与所述第二泵/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的环形齿轮与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和固定端的第二离合器，
设置将所述第三泵/电动机切换为与所述第一泵/电动机侧或所述第二泵/电动机侧中的某一个连接的切换机构。
5.根据权利要求2或4所述的变速装置，其特征在于，
设置将压力油向所述第三泵/电动机的流动切换为总处于一定方向的切换阀。
6.根据权利要求2或4所述的变速装置，其特征在于，
所述第一泵/电动机、第二泵/电动机和第三泵/电动机设定为大致相同的容量。
7.根据权利要求1～4中的任意一项所述的变速装置，其特征在于，
所述第二泵/电动机的转速变为0的高速侧直接点和所述第一泵/电动机的转速变为0的低速侧直接点的速度比的比值范围设定为3～4。
8.一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和电传动部，电传动部具有由变换器驱动控制的多个发电机/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个发电机/电动机由第一发电机/电动机和第二发电机/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的恒星齿轮与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架与所述第二行星齿轮机构的恒星齿轮和所述第一发电机/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的环形齿轮与所述第二发电机/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的环形齿轮与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和所述第一行星齿轮机构的环形齿轮的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和固定端的第二离合器。
9.一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和电传动部，电传动部具有由变换器驱动控制的多个发电机/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个发电机/电动机由第一发电机/电动机、第二发电机/电动机和第三发电机/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的恒星齿轮与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架与所述第二行星齿轮机构的恒星齿轮和所述第一发电机/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的环形齿轮与所述第二发电机/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的环形齿轮与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和所述第一行星齿轮机构的环形齿轮的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和固定端的第二离合器，
设置将所述第三发电机/电动机切换为与所述第一发电机/电动机侧或所述第二发电机/电动机侧中的某一个连接的切换机构。
10.一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和电传动部，电传动部具有由变换器驱动控制的多个发电机/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个发电机/电动机由第一发电机/电动机和第二发电机/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的恒星齿轮与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的环形齿轮与所述第二行星齿轮机构的恒星齿轮和所述第一发电机/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架与所述第二发电机/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的环形齿轮与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和固定端的第二离合器。
11.一种变速装置，其具有输入轴、输出轴、夹插于这些输入轴和输出轴之间的机械传动部和电传动部，电传动部具有由变换器驱动控制的多个发电机/电动机，所述变速装置的特征在于，
所述机械传动部具有第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构，
所述多个发电机/电动机由第一发电机/电动机、第二发电机/电动机和第三发电机/电动机构成，
所述第一行星齿轮机构的恒星齿轮与所述输入轴连接，所述第一行星齿轮机构的环形齿轮与所述第二行星齿轮机构的恒星齿轮和所述第一发电机/电动机连接，所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架与所述第二发电机/电动机连接，所述第二行星齿轮机构的环形齿轮与所述输出轴连接，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和所述第一行星齿轮机构的行星齿轮架的第一离合器，
设置连接或切断所述第二行星齿轮机构的行星齿轮架和固定端的第二离合器，
设置将所述第三发电机/电动机切换为与所述第一发电机/电动机侧或所述第二发电机/电动机侧中的某一个连接的切换机构。
12.根据权利要求8～11中的任意一项所述的变速装置，其特征在于，
所述第二发电机/电动机的转速变为0的高速侧直接点和所述第一发电机/电动机的转速变为0的低速侧直接点的速度比的比值范围设定为3～4。
13.根据权利要求1～4、8～11中的任意一项所述的变速装置，其特征在于，
所述第一离合器和所述第二离合器都是齿式离合器，或者都是同步啮合机构。
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