JP2000127784A

JP2000127784A - 油圧−機械式変速機

Info

Publication number: JP2000127784A
Application number: JP10306085A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Sakamoto; 訓彦坂本; Yasuhiko Hori; 泰彦堀; Ryoichi Kawai; 良一河合; Seiji Gushima; 誠二具嶋
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 2000-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】少なくとも一方が可変容量の油圧式無段変速
機を用いた油圧伝動部と、油圧伝動部と機械式伝動部の
両方に接続された遊星歯車を用いた差動機構とを持ち、
低速域を油圧駆動とし、中速域から高速域は油圧−機械
式駆動とし、最高速域は機械駆動とした油圧−機械式変
速機において、円滑な変速の実現を課題とする。【解決手段】高速域と最高速間の駆動方式の切換を油
圧−機械式駆動の出力軸回転速度、もしくは該駆動方式
切換クラッチの接続駆動力伝達部材の回転速度が、最高
速での駆動によっても同じもしくはほぼ同じ回転速度に
なるときに行う。また、高速域から最高速への駆動方式
の切換および最高速から高速域への駆動方式の切換を、
動力源の出力が最大トルク点と最大出力点の間、もしく
最大トルク点と最大出力点の間およびその近傍で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧−機械式変速
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の変速装置においては、効率重視の
場合は、歯車による機械式変速とし、操作性を重視する
場合は無段変速が可能な油圧式無段変速機あるいは、油
圧式無段変速機と油圧−機械式変速機を併用する構成が
取られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】効率を重視して機械式
変速にすれば操作性が悪くなり、操作性を良くしようと
して無段変速可能な油圧式や油圧−機械式を用いれば、
機械式に比べて効率が悪くなっていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明が解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するため
の手段を説明する。即ち、請求項１においては、少なく
とも一方が可変容量の油圧式無段変速機を用いた油圧伝
動部と、油圧伝動部と機械式伝動部の両方に接続された
遊星歯車を用いた差動機構とを持ち、低速域を油圧駆動
とし、中速域から高速域は油圧−機械式駆動で無段変速
可能とし、最高速域は機械駆動とする油圧−機械式変速
機において、高速域から最高速への駆動方式の切換およ
び最高速から高速域への駆動方式の切換を、油圧−機械
式駆動の出力軸の回転速度、もしくは該駆動方式切換ク
ラッチの接続駆動力伝達部材の回転速度が、最高速での
駆動によっても同じもしくはほぼ同じ回転速度になると
きに行うものである。

【０００５】請求項２においては、少なくとも一方が可
変容量の油圧式無段変速機を用いた油圧伝動部と、油圧
伝動部と機械式伝動部の両方に接続された遊星歯車を用
いた差動機構とを持ち、低速域を油圧駆動とし、中速域
から高速域は油圧−機械式駆動とし、最高速域は機械駆
動とする油圧−機械式変速機において、高速域から最高
速への駆動方式の切換および最高速から高速域への駆動
方式の切換を、動力源の出力が最大トルク点と最大出力
点の間、もしくは最大トルク点と最大出力点の間および
その近傍で行うものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態について説
明する。図１は油圧−機械式変速機のスケルトン図、図
２は変速状態に対応したクラッチの作動状況を示す図、
図３はエンジンの特性を示す図である。

【０００７】図１において、エンジン２４の出力はＨＳ
Ｔ２１、遊星歯車部７のどちらか一方もしくはＨＳＴ２
１および遊星歯車部７を介して駆動軸２７に伝達され
る。エンジン２４には入力軸２５の一端が接続されてお
り、該エンジン２４の出力は入力軸２５を介してＨＳＴ
２１に導入される。ＨＳＴ２１は油圧ポンプ２２および
油圧モータ２３により構成されており、該油圧ポンプ２
２および油圧モータ２３は容量を可変に構成されてい
る。このため、該油圧ポンプ２２もしくは油圧モータ２
３の容量を調節することにより、油圧ポンプ２２に対す
る油圧モータ２３の駆動比を調節することができる。油
圧ポンプ２２には前記入力軸２５が接続しており、該入
力軸２５により油圧ポンプ２２が駆動される。上記の構
成によりエンジン２４の出力は入力軸２５を介してＨＳ
Ｔ２１の油圧ポンプ２２を駆動し、該油圧ポンプ２２に
より油圧モータ２３が駆動される。該油圧モータ２３に
は油圧モータ出力軸２６が接続されており、該油圧モー
タ２３により駆動され無段変速が可能な構成になってい
る。

【０００８】また、前記入力軸２５の他端は遊星歯車部
７に接続している。遊星歯車部７はサンギヤ１、プラネ
タリーギヤ２、プラネタリーギヤ３、キャリヤ６および
入力ギヤ４により構成されている。該サンギヤ１は入力
軸２５の他端に挿嵌固定されており、該サンギヤ１には
プラネタリーギヤ２が噛合している。プラネタリーギヤ
２はプラネタリーギヤ３に噛合しており、プラネタリー
ギヤ３は入力ギヤ４に噛合している。前記プラネタリー
ギヤ２・３はそれぞれキャリヤ６に固設された枢軸に回
動自在に枢支されており、サンギヤ１に対して公転する
構成になっている。

【０００９】また、遊星歯車部７において、プラネタリ
ーギヤ２およびプラネタリーギヤ３は三対配設されてお
り、プラネタリーギヤ２およびプラネタリーギヤ３は前
記キャリア６の回動中心を同心円とした円周上を回動す
る構成になっている。サンギヤ１の外周上にはプラネタ
リーギヤ２が噛合しており、キャリヤ６の回動中心に対
して該プラネタリーギヤ２より外側にプラネタリーギヤ
３が配設されている。また、キャリヤ６にはギヤ５が固
設されており、サンギヤ１、入力ギヤ４、キャリヤ６お
よびギヤ５の回動中心は同一直線上に位置するように構
成されている。キャリヤ６に固設した前記ギヤ５は駆動
軸２７に挿嵌固定されたギヤ９に噛合しており、該ギヤ
９に駆動力を伝達可能に構成されている。

【００１０】前記入力ギヤ４は動力伝動パイプ２８の一
端において該動力伝動パイプ２８の外周上に一体的に成
形されており、該動力伝動パイプ２８の他端の外周上に
はギヤ１０が挿嵌固定されている。該ギヤ１０には油圧
モータ出力軸２６に挿嵌されたギヤ１４が噛合してい
る。該ギヤ１４には油圧モータ出力軸２６に挿嵌固定さ
れたクラッチ１１のクラッチボックスに固設されてお
り、該クラッチ１１を作動させることにより該油圧モー
タ出力軸２６とともにギヤ１４が駆動される構成になっ
ている。

【００１１】また、油圧モータ出力軸２６の一端の外周
上にはギヤ１５が挿嵌固定されており、該ギヤ１５は駆
動軸２７に挿嵌したギヤ１６に噛合している。該ギヤ１
６は駆動軸２７に挿嵌固定されたクラッチ１２のクラッ
チボックスに固設されており、該クラッチ１２を作動さ
せることによりギヤ１６により、駆動軸２７に駆動力を
与えギヤ１６とともに駆動軸２７を回動させる構成にな
っている。また、ギヤ９およびギヤ１９を介して駆動軸
１８が回動する。

【００１２】上記構成において、クラッチ１１が切られ
ており、クラッチ１２が作動し、ギヤ１６と駆動軸２７
が接続されている場合には、前記ＨＳＴ２１の油圧モー
タ出力軸２６の駆動力により駆動軸２７が駆動される。
前記エンジン２４の出力はＨＳＴ２１において変速され
油圧モータ出力軸２６より出力される。該油圧モータ出
力軸２６が駆動されることにより、ギヤ１５が駆動さ
れ、該ギヤ１５に噛合したギヤ１６が駆動される。該ギ
ヤ１６にはクラッチ１２のクラッチボックスが固設され
ており、該クラッチ１２が作動しているため、ギヤ１６
と駆動軸２７が接続され、ギヤ９およびギヤ１９を介し
て駆動軸１８が駆動される。これにより、油圧モータ出
力軸２６の出力により駆動軸１８が駆動される。即ち、
クラッチ１１の接続を切り、クラッチ１２を作動させる
ことにより、ＨＳＴ２１により変速された駆動力のみに
より前記駆動軸１８を駆動する。

【００１３】また、クラッチ１１が作動し、ギヤ１４と
油圧モータ出力軸２６が接続され、クラッチ１２の接続
が切られている場合には、入力軸２５の駆動力と油圧モ
ータ出力軸２６の駆動力が遊星歯車部７において合成さ
れ、該遊星歯車部７において合成された出力により駆動
軸２７が駆動される。サンギヤ１には入力軸２５を介し
てエンジン２４の出力が伝達され、該サンギヤ１により
入力軸２５の駆動力が遊星歯車部７に導入される。ま
た、油圧モータ出力軸２６の駆動力はクラッチ１１の接
続によりギヤ１４を介してギヤ１０に伝達される。該ギ
ヤ１０により動力伝動パイプ２８が駆動され、該動力伝
動パイプ２８に一体成形された入力ギヤ４が駆動され
る。該入力ギヤ４により油圧モータ出力軸２６の駆動力
が遊星歯車部７に伝達される。該遊星歯車部７において
入力軸２５と油圧モータ出力軸２６の駆動力が合成さ
れ、キャリヤ６が駆動される。該キャリヤ６の駆動力は
該キャリヤ６に固設されたギヤ５によりギヤ９に伝達さ
れ、ギヤ９により駆動軸２７に伝達され、ギヤ９および
ギヤ１９を介して駆動軸１８が駆動される。これによ
り、入力軸２５により遊星歯車部７に伝達された駆動力
とＨＳＴ２１により変速された駆動力により駆動軸１８
が駆動される。

【００１４】また、入力軸２５にはギヤ３６が挿嵌固定
されており、該ギヤ３６はギヤ３７に噛合している。該
ギヤ３７は駆動軸２７に挿嵌固定されたクラッチ１３の
クラッチボックスに固設されており、該クラッチ１３を
作動させることによりギヤ３７により、駆動軸１８に駆
動力を与えギヤ３７とともに駆動軸２７を回動させる構
成になっている。即ち入力軸２５により伝達される駆動
力を該入力軸上に固設されたギヤ３６によりギヤ３７に
伝達し、クラッチ１３の作動により、前記入力軸２５に
より伝達される駆動力を駆動軸１８に伝達する構成にな
る。該ギヤ３６およびギヤ３７により出力を駆動軸１８
に伝達する場合には、機械式により出力の伝達が行われ
るため、出力の伝動過程における損失が少なく、エンジ
ン２４の出力を効率的に使用することができる。

【００１５】次に駆動状態切換の構成について説明す
る。上記の構成において、図２に示すごとくクラッチ１
２を作動させ、クラッチ１１およびクラッチ１３の接続
を切断した場合には、ＨＳＴ２１のみによる駆動（以下
この駆動状態をＨＳＴモードとする。）を行うことがで
きる。該クラッチ１２が作動し、ギヤ１６の駆動力を駆
動軸２７に伝達可能になることにより、油圧モータ出力
軸２６の駆動力がギヤ１５、ギヤ１６を介して駆動軸２
７に伝達される。即ち、エンジン２４の出力がＨＳＴ２
１により変速され、該ＨＳＴ２１により変速された駆動
力が油圧モータ出力軸２６より出力され、クラッチ１２
の接続により駆動軸２７が駆動され、ギヤ９およびギヤ
１９を介して駆動軸１８が駆動される。

【００１６】また、クラッチ１１を作動させ、クラッチ
１２およびクラッチ１３を切ることにより、入力軸２５
の駆動力とＨＳＴ２１の油圧モータ２３の出力を遊星歯
車部７において合成し、該遊星歯車部７よりの出力によ
る駆動（以下ＨＭＴモードとする。）を行うことができ
る。クラッチ１１を作動させ、油圧モータ２３により油
圧モータ出力軸２６を介してギヤ１４を駆動し、ギヤ１
０を介して遊星歯車部７に動力を導入しするとともに、
入力軸２５よりサンギヤ１を介して遊星歯車部７に動力
が伝達される。該遊星歯車部７において前記入力軸２５
より伝達された出力と油圧モータ２３より伝達された出
力が合成され、ギヤ５およびギヤ９を介して駆動軸２７
に出力され、ギヤ９およびギヤ１９を介して駆動軸１８
に出力される。

【００１７】クラッチ１３を作動させギヤ３７駆動軸２
７に接続するとともに、クラッチ１１およびクラッチ１
２をきることにより、入力軸２５よりの出力のみにより
駆動軸２７を駆動（以下機械駆動モードとする。）を行
うことができる。クラッチ１１およびクラッチ１２が切
られているため、遊星歯車部７を介した駆動力およびＨ
ＳＴ２１よりの出力は駆動軸２７に伝達されない。入力
軸２５の出力は該入力軸２５に相対回動不可に固設され
たギヤ３６によりギヤ３７に伝達される。該ギヤ３７は
クラッチ１３により駆動軸２７に接続されているため、
前記入力軸２５の出力がギヤ３６およびギヤ３７を介し
て駆動軸２７に伝達される。

【００１８】本実施例においては、低速駆動を前記ＨＳ
Ｔモードにより行い、中速及び高速駆動をＨＭＴモード
により行うものである。また、最高速駆動を機械駆動モ
ードにより行うものである。低速駆動をＨＳＴモードに
より行うので、低速域においても微細な駆動力の調節を
行うことができ、低速作業時に高い操作性を維持するこ
とができる。また、中速及び高速駆動をＨＭＴモードに
より行うので、ＨＳＴ２１により駆動するよりも高い出
力伝達効率を実現できるとともに、中速及び高速駆動に
おいて無段変速が可能であり操作性を向上できる。最高
速駆動を機械駆動モードにより行うことにより、エンジ
ン出力を高い伝達効率で駆動軸２７に伝達することがで
きる。また、最高速モードにより最高出力を増すととも
に、最高速域における燃費が良なる。また、変速機をコ
ンパクトに構成すると共に、高速性が要求される場合に
も対応できる。

【００１９】次に高速域から最高速へ駆動方式の切換お
よび最高速から高速域へ駆動方式の切換、即ち機械駆動
モードからＨＭＴモードおよびＨＭＴモードから機械駆
動モードへの切換について説明する。本実施例において
はエンジン２４より出力が伝達される入力軸２５の近傍
に該入力軸２５の回転速度を検出するためのセンサー１
０４が配設されており、駆動軸２７にはセンサー１０３
が配設されており、該駆動軸２７の回転を検出可能に構
成されている。該センサー１０３およびセンサー１０４
はコントローラ１００に接続されており、該コントロー
ラ１００において入力軸２５および駆動軸２７の回転速
度を認識できる構成になっている。

【００２０】また、該コントローラ１００には図示しな
い複数の電磁弁が接続されており、該電磁弁の作動を制
御することにより、前記クラッチ１１・１２・１３の断
続を制御する構成になっている。上記構成において、セ
ンサー１０３・１０４の配置位置はエンジン２４の出力
および駆動軸２７の回転速度を認識可能な場所であれば
よく上記に限定されるものではない。

【００２１】また、機械駆動モードからＨＭＴモードお
よびＨＭＴモードから機械駆動モードへの切換はエンジ
ン２４の最大トルク点と最大出力点の間もしくは最大ト
ルク点と最大出力点の間およびその近傍において行われ
る。エンジンの特性について図３を用いて説明する。図
３において曲線６１はエンジン２４の回転数に対するト
ルク変化を示すものであり、回転数Ｒ１において最大ト
ルクを示すものである。また、曲線６２はエンジンの回
転数に対する出力を示すものであり、回転数Ｒ２におい
てエンジンの最大出力を示すものである。

【００２２】エンジン２４は図５に示すようにその特性
において、最大のトルクを発生する回転数Ｒ１および最
大出力を発生する回転数Ｒ２が存在する。該回転数Ｒ１
およびＲ２の間がエンジン２４の出力の大きい範囲とな
る。この特性はエンジン２４の形式が一致すればほぼ同
一の特性であるため、エンジン回転数にたいしての該エ
ンジン２４のトルクの値を前記コントローラ１００に認
識させておくことにより、エンジン回転数に対しての該
エンジンのトルクを算出できる。

【００２３】本発明は機械駆動モードからＨＭＴモード
およびＨＭＴモードから機械駆動モードへの切換を前記
回転数Ｒ１と回転数Ｒ２の間において行うものである。
機械駆動モードにおいてギヤ３６により入力軸２５の出
力が駆動軸２７に伝達され、ギヤ９およびギヤ１９を介
して駆動軸１８に伝達されるため、エンジン２４の負荷
が大きくなる場合がある。このため、エンジン２４の出
力が小さい回転数において機械モードを行った場合には
エンジン２４が負荷に勝てずエンジン２４がストップす
る可能性がある。しかしながら、回転数Ｒ１およびＲ２
の間がエンジン２４の出力の大きい範囲もしくは回転数
Ｒ１およびＲ２の間がエンジン２４の出力の大きい範囲
およびその近傍において機械モードへの切換を行うこと
により、円滑に機械モードでの駆動を行うことが出来
る。

【００２４】また、機械駆動モードからＨＭＴモードお
よびＨＭＴモードから機械駆動モードへの切換は、機械
駆動モードにより駆動軸２７を駆動した場合の該駆動軸
２７の回転速度とＨＭＴモードにより駆動軸２７を駆動
した場合の該駆動軸２７の回転速度とが一致する駆動軸
２７の回転数において行われる。これにより、モード切
換時のショックを低減できる。すなわち、前記コントロ
ーラ１００において駆動軸２７の回転数およびエンジン
２４の回転数を認識し、エンジン２４が前記回転数Ｒ１
と回転数Ｒ２間であり、機械駆動モードにより駆動軸２
７を駆動した場合の該駆動軸２７の回転速度とＨＭＴモ
ードにより駆動軸２７を駆動した場合の該駆動軸２７の
回転速度とが一致する駆動軸２７の回転数において、機
械駆動モードからＨＭＴモードおよびＨＭＴモードから
機械駆動モードへの切換が行われる。これにより、モー
ド切換時のショックを低減できるとともにエンジンスト
ップを防止でき、エンジン２４への過負荷を回避でき
る。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、請求項１記載のごとく、少な
くとも一方が可変容量の油圧式無段変速機を用いた油圧
伝動部と、油圧伝動部と機械式伝動部の両方に接続され
た遊星歯車を用いた差動機構とを持ち、低速域を油圧駆
動とし、中速域から高速域は油圧−機械式駆動で無段変
速が可能とし、最高速域は機械駆動とする油圧−機械式
変速機において、高速域から最高速への駆動方式の切換
および最高速から高速域への駆動方式の切換を、油圧−
機械式駆動の出力軸の回転速度、もしくは該駆動方式切
換クラッチの接続駆動力伝達部材の回転速度が、最高速
での駆動によっても同じもしくはほぼ同じ回転速度にな
るときに行うので、高速域から最高速への駆動方式の切
換、および最高速から高速域への駆動方式の切換時のシ
ョックを低減できるとともに、該変速機への負荷を低減
でき、該変速機の耐久性を向上できる。また、変速機の
操作性を向上できる。

【００２６】請求項２記載のごとく、少なくとも一方が
可変容量の油圧式無段変速機を用いた油圧伝動部と、油
圧伝動部と機械式伝動部の両方に接続された遊星歯車を
用いた差動機構とを持ち、低速域を油圧駆動とし、中速
域から高速域は油圧−機械式駆動とし、最高速域は機械
駆動とする油圧−機械式変速機において、高速域から最
高速への駆動方式の切換および最高速から高速域への駆
動方式の切換を、動力源の出力が最大トルク点と最大出
力点の間、もしくは最大トルク点と最大出力点の間およ
びその近傍で行うので、エンジンへの過負荷を回避で
き、該エンジンの耐久性を向上できる。また、駆動時の
安定性を獲得できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】油圧−機械式変速機のスケルトン図である。

【図２】変速状態に対応したクラッチの作動状況を示す
図である。

【図３】エンジンの特性を示す図である。

【符号の説明】

７遊星歯車部２１ＨＳＴ２４エンジン２５入力軸２６油圧モータ出力軸２７駆動軸２８動力伝動パイプ３６ギヤ１００コントローラ１０３・１０４センサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河合良一大阪府大阪市北区茶屋町１番32号ヤンマーディーゼル株式会社内 (72)発明者具嶋誠二大阪府大阪市北区茶屋町１番32号ヤンマーディーゼル株式会社内Ｆターム(参考） 3D042 AA01 AA05 AA07 AA08 BA02 BA05 BA08 BA14 BA19 BA20 BB03 BC01 BC06 BD03 BD04 BD08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が可変容量の油圧式無段
変速機を用いた油圧伝動部と、油圧伝動部と機械式伝動
部の両方に接続された遊星歯車を用いた差動機構とを持
ち、低速域を油圧駆動とし、中速域から高速域は油圧−
機械式駆動で無段変速が可能とし、最高速域は機械駆動
とする油圧−機械式変速機において、高速域から最高速
への駆動方式の切換および最高速から高速域への駆動方
式の切換を、油圧−機械式駆動の出力軸の回転速度、も
しくは該駆動方式切換クラッチの接続駆動力伝達部材の
回転速度が、最高速での駆動によっても同じもしくはほ
ぼ同じ回転速度になるときに行うことを特徴とする油圧
−機械式変速機。
【請求項２】少なくとも一方が可変容量の油圧式無段
変速機を用いた油圧伝動部と、油圧伝動部と機械式伝動
部の両方に接続された遊星歯車を用いた差動機構とを持
ち、低速域を油圧駆動とし、中速域から高速域は油圧−
機械式駆動とし、最高速域は機械駆動とする油圧−機械
式変速機において、高速域から最高速への駆動方式の切
換および最高速から高速域への駆動方式の切換を、動力
源の出力が最大トルク点と最大出力点の間、もしくは最
大トルク点と最大出力点の間およびその近傍で行うこと
を特徴とする油圧−機械式変速機。