JP2001317611A

JP2001317611A - 油圧・機械式無段変速装置

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Publication number: JP2001317611A
Application number: JP2000137297A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Nakazawa; 正明中沢; Hitoshi Wada; 均和田
Original assignee: IHI Shibaura Machinery Corp
Current assignee: IHI Shibaura Machinery Corp
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2001-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ＨＳＴと遊星歯車機構とを組み合わせた構成
の油圧・機械式無段変速装置（ＨＭＴ）において、出力
分割型及び入力分割型双方に兼用できる構成を提供す
る。【解決手段】遊星歯車機構２１を挟んで一方に第一の
軸１及び第二の軸２を、他方に第三の軸３及び第四の軸
４を、それぞれ互いに平行に設けるとともに、これら四
本の軸１・２・３・４のそれぞれの軸線が同一の平面に
含まれ、かつ、前記第一の軸１と前記第二の軸２との軸
間距離が、前記第三の軸３と前記第四の軸４との軸間距
離に等しくなるよう構成した。そして、前記四本の軸１
・２・３・４のそれぞれを、前記遊星歯車機構２１のサ
ンギア９、インターナルギア１１、遊星キャリア１８の
三要素のうち、いずれか一つに連動連結させて構成し、
前後の向きを変えて取り付けることによりＨＭＴのタイ
プ（出力分割型と入力分割型）とを切り換えることがで
きる、遊星歯車機構ユニット４０を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静油圧式無段変速
装置（本明細書において「ＨＳＴ」と称する。）と差動
機構とを組み合わせた、油圧・機械式無段変速装置の技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＨＳＴと差動機構を組み合わせた油圧・
機械式無段変速装置（ハイドロメカニカルトランスミッ
ション。略して「ＨＭＴ」と称される。）は、高効率を
達成することができ、重い車両で前後進が要求される場
合の変速装置として適することから、幅広く生産され使
用されるに至っている。このＨＭＴの代表的な構成とし
て、差動機構として一組の遊星歯車機構を使用したもの
がある。具体的には、遊星歯車機構を構成するサンギ
ア、インターナルギア、遊星キャリアの三要素のうちい
ずれか一の要素（第一の要素）に回転動力を入力し、残
りの二要素のうち一の要素（第二の要素）から出力回転
を取り出すとともに、他の要素（第三の要素）からＨＳ
Ｔに対する出力又は入力を連動するよう構成したもので
ある。

【０００３】このＨＭＴは、前記第三の要素にＨＳＴに
対する入力を連動するか、ＨＳＴに対する出力を連動す
るかによって、二つの形式に分けられる。即ち、図４に
示すように、前記第三の要素にＨＳＴの油圧ポンプの入
力軸を回転比一定で結合するものは出力分割型（入力結
合型）とされ、前記第三の要素にＨＳＴの油圧モータの
出力軸を回転比一定で結合するものは入力分割型（出力
結合型）とされる。そして、両形式ともに、ＨＳＴの油
圧ポンプの入力軸又は油圧モータの出力軸を前記遊星歯
車機構の三要素のいずれに結合するかの組合せにより、
それぞれ六つのタイプを有し、計十二のタイプがある
（図５）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、このＨＭＴを
車両に適用する場合は、前記入力分割型は高速時に効率
が良く、出力分割型は低速時に効率が良いとされる。従
って、例えばこのＨＭＴを農用トラクタに適用する場合
は、運搬等の高速牽引作業を主に行う場合は入力分割型
が適しており、草刈やローダ作業等の、低速で作業を行
う場合は出力分割型が適することとなって、両形式は一
長一短である。従って、このＨＭＴを、高速での作業を
主とする場合には入力分割型、低速での作業を主とする
場合には出力分割型、というように、兼用して使い分け
ができれば、互いの利点を活かすことができることとな
って便利である。

【０００５】しかし、従来は、入力分割型及び出力分割
型を兼用して使うことのできるＨＭＴはなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するた
めの手段を説明する。

【０００７】即ち、請求項１においては、ＨＳＴと遊星
歯車機構とを組み合わせて出力回転の変速を行うように
構成された油圧・機械式無段変速装置において、遊星歯
車機構を挟んで一方に第一の軸及び第二の軸を互いに平
行に設け、他方に第三の軸及び第四の軸を互いに平行に
設けるとともに、前記第一の軸、前記第二の軸、前記第
三の軸、及び前記第四の軸を、それぞれ原動機、ＨＳＴ
ポンプの入力軸、ＨＳＴモータの出力軸、車軸のいずれ
かと連動連結し、前記第一の軸、前記第二の軸、前記第
三の軸、及び前記第四の軸のそれぞれを、前記遊星歯車
機構のサンギア、インターナルギア、遊星キャリアの三
要素のうちいずれか一つに連動連結して構成したもので
ある。

【０００８】請求項２においては、請求項１記載の油圧
・機械式無段変速装置において、前記遊星歯車機構、並
びに、前記第一の軸、第二の軸、第三の軸、及び第四の
軸を、一体ユニット状に構成したものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、発明の実施の形態を説明す
る。図１は本発明の一実施例に係るＨＭＴにおいて、該
ＨＭＴに用いられる遊星歯車機構ユニットの全体的な構
成を示した側面断面展開図、図２は同じく正面図、図３
は遊星歯車機構ユニットを前後逆に取り付けた様子を示
した側面断面展開図である。

【００１０】まず、図１を用いて、本発明の要部をなす
遊星歯車機構ユニット４０について説明する。この遊星
歯車機構ユニット４０のハウジング３０には、該ユニッ
ト４０に対する動力の入力又は出力を構成する、後述す
る四本の軸１・２・３・４を、それぞれ支持している。
該ハウジング３０は縦割り式に構成し、その内壁には支
壁部を形成して、ハウジング３０内部の空間を、二つの
軸収容室Ｒ１・Ｒ２、及び、遊星歯車収容室Ｒ３の、三
つの部屋に区画している。この三つの部屋Ｒ１・Ｒ２・
Ｒ３は前後方向に並べて配置され、中央に配置される前
記遊星歯車収容室Ｒ３内には、遊星歯車機構２１を軸受
を介して回転自在に設置している。ハウジング３０内部
には相当量の潤滑油を溜めておくことができるように構
成し、内部の遊星歯車機構２１や軸受等を油浴潤滑して
いる。

【００１１】前記遊星歯車機構２１は、その三要素であ
るサンギア９、遊星キャリア１８、インターナルギア１
１をもって構成されている。以下、この三要素をそれぞ
れ説明する。

【００１２】サンギア９について説明する。即ち、前記
ハウジング３０の上述の三つの部屋Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３を
貫通して、サンギア軸１６が前後方向に配置される。前
記サンギア軸１６はその両端をハウジング３０の内壁に
軸受を介して支持して、回転自在とされている。そし
て、このサンギア軸１６の前後中央部に、サンギア９を
相対回転不能に係合している。このサンギア軸１６の両
端には、後述するギア６・ギア１４が、それぞれ相対回
転不能に固定されている。

【００１３】遊星キャリア１８について説明する。即
ち、前記サンギア９の外周には複数のプラネタリギア１
０・１０・・・が配置されて噛合され、それぞれのプラ
ネタリギア１０・１０・・・は前記遊星キャリア１８に
軸支される構成としている。該遊星キャリア１８は、該
プラネタリギア群１０・１０・・・を挟んで前後に部材
１８ａ・１８ｂをそれぞれ配置し、二つの部材１８ａ・
１８ｂをスペーサ３１を挟んでボルトにより一体的に締
結して構成している。一側の部材１８ａは平板状に構成
して、その中心孔を軸受を介して前記サンギア軸１６に
回転自在に支持する一方、他側の部材１８ｂには筒状部
分を形成して前記サンギア軸１６に遊嵌させ、該筒状部
分の外周面をハウジング３０の支壁部に、内周面を前記
サンギア軸１６に、それぞれ軸受を介して相対回転自在
に支持している。該筒状部分は延出されて、その端部を
一側の軸収容室Ｒ２に臨ませてあり、該端部において後
述するギア１２を相対回転不能に固定している。前記遊
星キャリア１８の前記二つの部材１８ａ・１８ｂの間に
はアイドル軸１７・１７・・・が均等放射状に複数架設
され、それぞれの該アイドル軸１７にプラネタリギア１
０を回転自在に支持している。

【００１４】インターナルギア１１について説明する。
即ち、このインターナルギア１１は、リング状に形成さ
れて前記プラネタリギア群１０・・・の外周に噛合さ
れ、該インターナルギア１１を挟んで前後に配置された
支持部材１９・２０に対し、ボルトにより一体的に締結
されて固定される。一側の該支持部材１９は筒状の部分
を形成して前記サンギア軸１６に遊嵌し、該筒状部分の
外周面を、ハウジング３０の支壁部に軸受を介して回転
自在に支持している。該筒状部分は延出されて、その端
部を一側の軸収容室Ｒ１に臨ませており、該端部におい
て後述するギア６を相対回転不能に固定している。他側
の支持部材２０は、遊星キャリア１８を構成する前記部
材１８ｂの筒状部分の外周面に対し、軸受を介して回転
自在に支持している。

【００１５】そして、一側の軸収容室Ｒ１には、前記サ
ンギア軸１６の一端側に臨ませて第一の軸１、第二の軸
２をそれぞれ配置し、サンギア軸１６、第一の軸１、第
二の軸２がそれぞれ平行となるようにしている。一方、
反対側の軸収容室Ｒ２には、該サンギア軸１６の他端側
に臨ませて第三の軸３、第四の軸４をそれぞれ配置し、
サンギア軸１６、第三の軸３、第四の軸４がそれぞれ平
行となるようにしている。これら四本の軸１・２・３・
４はハウジング３０からそれぞれ突出されて、この遊星
歯車機構ユニット４０に対する、動力の入力軸又は出力
軸としての役割を果たす。

【００１６】ここで、本実施例においては、第一の軸１
と第三の軸３、及び、第二の軸２と第四の軸４は、それ
ぞれその軸線が同一となるよう同心させて配置されてい
る。従って、この四本の軸１・２・３・４の軸線はすべ
て同一の平面（図２に鎖線で示す平面Ｐ）に含まれるこ
ととなり、また、第一の軸１と第二の軸２との軸間距離
Ｌ１は、第三の軸と第四の軸との軸間距離Ｌ２と、等し
くなるよう配置されることとなる（Ｌ１＝Ｌ２）。こう
してハウジング３０内にコンパクトに収容している。

【００１７】第一の軸１には第一のギア５が相対回転不
能に固定され、該第一のギア５は、サンギア軸１６の一
端に固定したギア６と噛合させている。この構成により
第一の軸１は、第一のギア５、ギア６、及びサンギア軸
１６を介して、遊星歯車機構２１のサンギア９に連動連
結される。第二の軸２には第二のギア８が相対回転不能
に固定され、該第二のギア８は、前記インターナルギア
１１を支持する支持部材１９の筒状部分端部にキー固定
した、ギア７と噛合させている。この構成により第二の
軸２は、第二のギア８、ギア７、前記支持部材１９を介
して、遊星歯車機構２１のインターナルギア１１に連動
連結される。第三の軸３には第三のギア１５が相対回転
不能に固定され、該第三のギア１５は、前記サンギア軸
１６のギア６設置側と反対の端部に固定した、ギア１４
と噛合させている。この構成により第三の軸３は、第三
のギア１５、ギア１４、及びサンギア軸１６を介して、
遊星歯車機構２１のサンギア９に連動連結される。第四
の軸４には第四のギア１３が相対回転不能に固定され、
該第四のギア１３は、前記遊星キャリア１８を構成する
部材１８ｂの筒状部分端部にキー固定した、ギア１２と
噛合させている。この構成により第四の軸４は、第四の
ギア１３、ギア１２を介して、遊星歯車機構２１の遊星
キャリア１８に連動連結される。

【００１８】この構成において、図１に示す如く、ａ）エンジン（駆動源）からの動力を伝達する動力伝達
軸（図外）は第一の軸１と、ｂ）ＨＳＴモータの出力軸（図外）は第二の軸２と、ｃ）ＨＳＴポンプの入力軸（図外）は第三の軸３と、ｄ）車軸を駆動するための駆動出力軸（図外）は第四の
軸４と、それぞれ連結することにより、エンジンからの動力がサ
ンギア９に、ＨＳＴモータの出力軸からの動力がインタ
ーナルギア１１に、それぞれ入力され、サンギア９の回
転動力がＨＳＴポンプの入力軸へ出力され、遊星キャリ
ア１８の回転動力が車軸へ出力される構成とすることが
できる。即ち、図５の「Ａ」の構成に相当する、出力分
割型のＨＭＴを構成することができる。

【００１９】ここで、この四本の軸１・２・３・４の軸
線をサンギア軸１６の軸心を含む平面に対して左右対称
に構成し（軸心方向を前後方向とする）、また、第一の
軸１と第二の軸２との軸間距離が、第三の軸３と第四の
軸４との軸間距離と、等しくなるよう構成することによ
って、この遊星歯車機構ユニット４０を図３に示す如く
前後逆に配置すれば、ａ）エンジンからの動力を伝達する動力伝達軸（図外）
は第四の軸４と、ｂ）ＨＳＴモータの出力軸（図外）は第三の軸３と、ｃ）ＨＳＴポンプの入力軸（図外）は第二の軸２と、ｄ）車軸を駆動するための駆動出力軸は第一の軸１と、それぞれ連結することができる。こうしてエンジンから
の動力が遊星キャリア１８に、ＨＳＴモータの出力軸か
らの動力がサンギア９に、それぞれ入力され、インター
ナルギア１１の回転動力がＨＳＴポンプの入力軸へ出力
され、サンギア９の回転動力が車軸へ出力される構成と
することができる。即ち、図５の「」の構成に相当す
る入力分割型のＨＭＴを、前記前後逆向きに取り付ける
だけで、構成することができる。換言すれば、ＨＳＴや
動力伝達経路の位置関係は同一のままで、かつ動力を伝
達させるための特別な機構等も不要としながら、遊星歯
車機構ユニット４０を逆向きに取り付けることによっ
て、ＨＭＴの出力分割型と入力分割型とを切り換えるこ
とができることとなる。

【００２０】なお本実施例では、ＨＭＴを図５の「Ａ」
に係る出力分割型と「４」に係る入力分割型とを切換可
能な構成とするものであるが、本発明はそれに限るもの
でもない。即ち、エンジンからの動力を伝達する動力伝
達軸や、ＨＳＴの入出力、駆動出力軸を、前記遊星歯車
機構ユニット４０の四本の軸１・２・３・４のいずれに
連動させるかによって、図５において示される十二タイ
プのいずれのＨＭＴをも構成することができるのであ
る。また、いずれのタイプにおいても、遊星歯車機構ユ
ニット４０を前後逆向きに取り付けることで、出力分割
型と入力分割型とを切り換えることができる。例えば、
前記遊星歯車機構ユニット４０を用いて図５の「Ｂ」の
出力分割型を構成した場合は、該ユニットを逆向きに取
り付けると「５」の入力分割型となる。また同様に、図
５の「Ｃ」と「６」、「Ｄ」と「１」、「Ｅ」と
「２」、「Ｆ」と「３」というように、出力分割型と入
力分割型とを相互に切り換えることが可能である。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成したので、
以下に示すような効果を奏する。

【００２２】即ち、請求項１に示す如く、ＨＳＴと遊星
歯車機構とを組み合わせて出力回転の変速を行うように
構成された油圧・機械式無段変速装置において、遊星歯
車機構を挟んで一方に第一の軸及び第二の軸を互いに平
行に設け、他方に第三の軸及び第四の軸を互いに平行に
設けるとともに、前記第一の軸、前記第二の軸、前記第
三の軸、及び前記第四の軸を、それぞれ原動機、ＨＳＴ
ポンプの入力軸、ＨＳＴモータの出力軸、車軸のいずれ
かと連動連結し、前記第一の軸、前記第二の軸、前記第
三の軸、及び前記第四の軸のそれぞれを、前記遊星歯車
機構のサンギア、インターナルギア、遊星キャリアの三
要素のうちいずれか一つに連動連結して構成したので、
遊星歯車機構、及び、第一の軸から第四の軸までの四本
の軸で構成される部分を、逆に取り付けることで、入力
分割型と出力分割型の切換が容易に行えることとなるの
である。即ち、ＨＳＴや動力伝達経路のレイアウトはそ
のまま用いることができるので、トランスミッション全
体を交換する必要はなく、前記遊星歯車機構及び四本の
軸で構成される部分を、外して反対向きに取り付けるこ
とによって、入力分割型と出力分割型を切り換えること
ができるから、ＨＭＴトランスミッション全体の汎用性
が向上するのである。例えば、農用トラクタに該トラン
スミッションを適用する場合には、高速での作業を主と
する場合には入力分割型、低速での作業を主とする場合
には出力分割型、というような使い分けがより容易とな
り、両タイプそれぞれの利点を活用できる余地が増大す
る。加えて、ＨＳＴや動力伝達経路のレイアウトは共通
とし、前記遊星歯車機構及び四本の軸で構成される部分
を取り付ける向きを反対とすることのみによって、入力
分割型・出力分割型双方のＨＭＴを製造することが可能
である。従って、両タイプのＨＭＴの製造工程の大部分
を共通化でき、両タイプのＨＭＴの製造ラインを一本化
することも容易で、製造工数やコストの節減に寄与でき
る。

【００２３】請求項２に示す如く、請求項１記載の油圧
・機械式無段変速装置において、前記遊星歯車機構、並
びに、前記第一の軸、第二の軸、第三の軸、及び第四の
軸を、一体ユニット状に構成したので、請求項１によっ
て奏される効果のほか、遊星歯車機構及び四本の軸をユ
ニット状に一体的に構成することで、トランスミッショ
ンに対して該ユニットごとに取付け・取外しを行うこと
ができ、ＨＭＴの入力分割型・出力分割型相互の切換
を、該ユニットを取り付ける向きを逆にする容易な方法
にて行うことが可能となる。従って、入力分割型・出力
分割型双方のタイプを兼用することが更に容易となっ
て、汎用性のより優れた、製造コストも低廉なＨＭＴを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＨＭＴにおいて、該Ｈ
ＭＴに用いられる遊星歯車機構ユニットの全体的な構成
を示した側面断面展開図。

【図２】同じく正面図。

【図３】遊星歯車機構ユニットを前後逆に取り付けた様
子を示した側面断面展開図。

【図４】ＨＭＴの出力分割型と入力分割型の構成につい
て示した模式図。

【図５】ＨＭＴの十二のタイプを示した模式図。

【符号の説明】

１第一の軸２第二の軸３第三の軸４第四の軸９サンギア１１インターナルギア１８遊星キャリア２１遊星歯車機構４０遊星歯車機構ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＨＳＴと遊星歯車機構とを組み合わせて
出力回転の変速を行うように構成された油圧・機械式無
段変速装置において、遊星歯車機構を挟んで一方に第一の軸及び第二の軸を互
いに平行に設け、他方に第三の軸及び第四の軸を互いに
平行に設けるとともに、前記第一の軸、前記第二の軸、
前記第三の軸、及び前記第四の軸を、それぞれ原動機、
ＨＳＴポンプの入力軸、ＨＳＴモータの出力軸、車軸の
いずれかと連動連結し、前記第一の軸、前記第二の軸、
前記第三の軸、及び前記第四の軸のそれぞれを、前記遊
星歯車機構のサンギア、インターナルギア、遊星キャリ
アの三要素のうちいずれか一つに連動連結して構成し
た、油圧・機械式無段変速装置。
【請求項２】請求項１記載の油圧・機械式無段変速装
置において、前記遊星歯車機構、並びに、前記第一の
軸、第二の軸、第三の軸、及び第四の軸を、一体ユニッ
ト状に構成した、油圧・機械式無段変速装置。