JP3005864B2 - 機械油圧式伝動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ホイール式パワーショベル、ラフテレーン
クレーン等の建設機械で高速連続走行用に使われる機械
油圧式伝動装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、建設機械等の伝動装置には次の方式が良く使わ
れている。

．機械式動力伝達方式 ．油圧式動力伝達方式（HST） ．機械油圧式動力伝達方式（HMT） このうち、機械油圧式動力伝達方式（HMT）は、伝達
動力の一部を機械的に伝達し、残りを油圧で伝達する方
式、即ち動力分割形油圧伝動（油圧−機械式伝動）の中
で第８図のごとく出力分割形が良く知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の動力伝達装置において機械
式動力伝達方式は効率が良い反面、変速制御性及び正逆
運転切換えの制御性が悪く、また油圧式動力伝達方式
（第９図）は可変容量形ポンプ51及び可変容量形モータ
52の吐出容量を変えることにより変速制御性及び正逆運
転の切換え制御が容易である反面、噛合歯車53、54又は
噛合歯車55、56に対しクラッチ57、58の切換えにより速
度を変えられるが高速時にはポンプ51の傾転角が大きく
なり吐出流量が増えることによって圧力損失が大きくな
り、またモータ52の傾転角が少なくなるために効率が低
下する欠点がある。そこで従来より、高中速時には主に
機械的な動力伝達が行われて効率の低下を避け、低速時
には主に油圧的な動力伝達を行ない変速制御性及び正逆
運転の切換制御を容易にした機械油圧式動力伝達方式
（第８図）が多方面で使用されている。

第８図において、動力源61に入力軸62が連結され、入
力軸62の中間部には油圧ポンプ駆動歯車63と噛み合う歯
車64が固着され、入力軸62の端部には遊星歯車装置Ａの
太陽歯車65が固着されている。油圧ポンプ駆動歯車63は
入力軸62の一方側に設けられた油圧伝動装置Ｂの可変容
量形ポンプ66を駆動し、可変容量形ポンプ66は入力軸62
の軸線方向に並設した可変容量形モータ67を作動する。
可変容量形モータ67の出力軸には油圧伝動受動歯車68が
設けられている。受動歯車68はそれと噛み合う歯車69に
より遊星歯車装置Ａの内歯歯車69aを回転駆動するよう
に連結され、内歯歯車69aと太陽歯車65との間には遊星
歯車70が設けられている。遊星歯車70の軸支持枠71は出
力軸72に連結され、遊星歯車70の公転運動、即ち軸支持
枠71の回転運動を建設機械等の車体73に伝達する。そし
て、可変容量形ポンプ66の中立時は油圧伝動装置Ｂは単
にブレーキ作用を行い、内歯歯車69aが固定されるの
で、遊星歯車装置Ａは機械的な遊星減速機の働きをな
し、出力軸72の速度制御は動力源61に設けられたガバナ
等の図示しない速度制御手段によって行われる。また可
変容量形ポンプ66が作動すると、動力の一部は伝動要素
64、63、66、67、68、69、69a、70の順に伝達され、他
の一部は機械的に伝動要素62、65、70の順に伝達され
る。

機械油圧式動力伝達方式の変速性能の一例は第10図の
ようになり、出力軸72の回転速度ゼロではポンプ66の吐
出容量を逆転側に維持することになる。ポンプ66の吐出
容量を逆転側から正転側に変化させると、モータ67の回
転も逆転側からゼロを経て正転側最高回転に至り、出力
軸72も最高回転が得られる。

ところで、前述した従来の機械油圧式動力伝達方式に
は次のような欠点がある。即ち、モータ67の回転が逆転
側のときにはモータ67がポンプ作用し、ポンプ66がモー
タ作用することになり、油圧パワー（Ph）はモータから
ポンプに逆流し循環を起こす。そのため、入力軸62及び
遊星歯車装置Ａには必要以上のトルクが伝わり、強度的
に問題となる。その上、遊星歯車装置Ａを用いているた
め、構造が複雑になり、コストアップにもなっている。
また出力回転数をゼロにするには、常に入力回転数に対
してポンプ吐出容量を制御しなければならず、特に始動
時には問題となり複雑な制御が必要になる。さらに油圧
伝動装置Ｂを構成する油圧ポンプ66、油圧モータ67及び
遊星歯車装置Ａが入力軸62の軸線方向に並設されている
ために装置全体が大形化する欠点がある。また油圧回路
を切換えてポンプ66の吐出流量を建設機械等の作業機の
他の油圧アクチュエータに供給する場合にも、絶えず出
力軸72に動力が伝わってしまう。仮に出力軸72をブレー
キ等で固定しても、遊星歯車70、内歯歯車69a及び受動
歯車68を介して可変容量モータ67を回転させることにな
り、それらの攪拌ロス等によって動力を損失する。

本発明は上記問題点に着目し、機械油圧式動力伝達方
式の改良に関するものであり、その目的とするところ
は、 ．高速回転時には、機械的な動力伝達のみが行われて
油圧による損失がほぼセロになる。

．低速時には、正転と逆転との間の出力回転数の変化
を円滑に制御できる。

．複雑な機構を有する遊星歯車装置を用いない構造が
極めてシンプルで安価にできる。

．装置全体をコンパクトにできる。

．油圧回路の切換えにより油圧ポンプの吐出流量を他
のアクチュエータに供給する場合、余分な動力を損失な
しに油圧エネルギを利用できる。

．油圧式伝動装置と機械式伝動装置との切換え並びに
機械式及び油圧式の各伝動装置内での切換えも、出力回
転速度、スロットル開度及びシフト位置の変化等を検出
し、制御装置によりクラッチへの油圧を制御して円滑に
速く行える。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成すべく本発明に係る機械油圧式伝動装
置の第１は、単一出力軸に、可変油圧ポンプ・可変油圧
モータからの油圧駆動出力を油圧動力入力クラッチの選
択的な結合により伝達可能とした油圧式伝動装置と、エ
ンジンからの機械駆動出力を機械動力入力クラッチの選
択的な結合により伝達可能とした機械式伝動装置とを有
する機械油圧式伝動装置において、 クラッチ作動油圧回路に備えた油圧動力入力クラッチ
と機械動力入力クラッチとの間での切換選択手段とし
て、 可変油圧ポンプのサーボ制御流体流れにより、クラッ
チ選択切換弁手段を油圧動力入力クラッチの結合位置に
切換えて油圧動力入力クラッチを係合にする油圧伝動制
御回路と、 出力軸の回転速度を油圧の大きさに変換してパイロッ
ト圧を出力し、前記クラッチ選択切換弁手段を機械動力
入力クラッチの結合位置に切換えて機械動力入力クラッ
チの係合と、油圧式伝動装置の油圧ポンプ容量サーボ弁
を中立にするサーボ弁中立信号を発信する機械伝動制御
回路とを備え、 出力軸の回転が低速で出力軸の回転速度を油圧の大き
さに変換して出力する機械伝動制御回路からのパイロッ
ト圧が低いときはクラッチ選択切換弁を油圧動力入力ク
ラッチの結合に保持し、出力軸の回転が高速で出力軸の
回転速度を油圧圧力の大きさに変換して出力する機械伝
動制御回路からのパイロット圧が高いときはクラッチ選
択切換弁を機械動力入力クラッチ回路に切換えると共に
サーボ弁中立手段を中立位置に切換えるクラッチ自動切
換制御油圧回路手段を設けたことを特徴としている。

また第２に、上記第１の機械油圧式伝動装置におい
て、油圧式伝動装置を、可変油圧ポンプと可変油圧モー
タとを閉回路で接続した閉鎖形油圧駆動とし、 油圧動力入力クラッチを係合にする油圧伝動制御回路
を、クラッチ選択切換弁手段を油圧動力入力クラッチ位
置に保持してクラッチ係合流体の供給をするクラッチ係
合流体回路と、可変油圧ポンプの回転増減制御用流体流
れをアクセルペダルに連動してサーボ弁へ供給するパイ
ロット圧制御バルブと、可変油圧ポンプサーボ弁への制
御流体流れ方向を切換えて可変油圧ポンプの正逆転及び
中立を選択する前後進操作切換弁と、サーボ弁への制御
流体流れを遮断して可変油圧ポンプの駆動流体吐出を停
止にするサーボ弁中立用パイロット圧遮断弁とを含む制
御油圧回路に構成し、 機械動力入力クラッチの係合と、油圧式伝動装置の油
圧ポンプ容量サーボ弁を中立にするサーボ弁中立信号を
発信する機械伝動制御回路を、出力軸に連動して回転す
る油圧ポンプと、出力軸の回転数に応じて油圧ポンプか
らの流体吐出圧を高めるようにする圧力発生手段と、発
生した圧力のパイロット圧によりクラッチ選択切換弁手
段を機械動力入力クラッチ位置に切換保持して機械動力
入力クラッチへの係合流体供給及びサーボ弁中立用パイ
ロット圧遮断弁に機械動力入力クラッチ係合回路からの
遮断パイロット圧流体の流れを供給する制御油圧回路に
構成したことを特徴としている。

また第２に、上記第２の機械油圧式伝動装置におい
て、可変油圧ポンプと可変油圧モータとを閉回路で接続
した閉鎖形油圧駆動の動力伝動装置において、可変油圧
モータのサーボピストンの吐出容量減少側を閉鎖形油圧
駆動の閉油圧回路に連通し、吐出容量増大側を閉鎖形油
圧駆動の閉油圧回路内の駆動圧力が高いときは閉油圧回
路と連通にし、低いときはドレーン回路と連通にして吐
出容量減少に転じるサーボ制御切換弁手段を設けた可変
油圧モータのサーボ制御油圧回路としたことを特徴とし
ている。

さらに第４に、上記第１の機械油圧式伝動装置におい
て、油圧式伝動装置を、可変油圧ポンプと可変油圧モー
タとを中立位置解放形のモータ回転方向切換弁を介して
接続した解放形油圧駆動の動力装置とし、 油圧動力入力クラッチを係合にする油圧伝動制御回路
を、クラッチ選択切換弁手段を油圧動力入力クラッチ位
置に保持してクラッチ係合流体の供給を維持するクラッ
チ係合流体制御回路と、可変油圧ポンプの回転増減制御
用流体流れをアクセルペダルに連動してサーボ弁へ供給
するパイロット圧制御バルブと、可変油圧モータ回転方
向切換弁の正逆転及び中立位置を選択するパイロット圧
を切換える前後進操作切換弁を含む操作制御回路と、機
械動力伝達時にサーボ弁への制御流体流れを遮断して可
変油圧ポンプの駆動流体吐出を停止にするサーボ弁中立
用パイロット圧遮断弁とを含む制御油圧回路に構成し、 機械動力入力クラッチの係合と、油圧式伝動装置の油
圧ポンプ容量サーボ弁を中立にするサーボ弁中立信号を
発信する機械伝動制御回路を、出力軸に連動して回転す
る油圧ポンプと、出力軸の回転数に応じて油圧ポンプか
らの流体吐出圧を高めるようにする圧力発生手段と、発
生した圧力のパイロット圧によりクラッチ選択切換弁手
段を機械動力入力クラッチ位置に切換保持して機械動力
入力クラッチへの係合流体供給及びサーボ弁中立用パイ
ロット圧遮断弁に機械動力入力クラッチ係合流体を供給
してサーボ制御パイロット圧遮断弁を遮断位置に保持す
る制御油圧回路に構成したことを特徴としている。

〔作用〕

上記構成によれば、要すれば、機械油圧式伝動装置の
動力伝達に際しては出力軸側に速度又は回転数を検出す
る検出器を設け、その信号により制御されるクラッチ圧
制御バルブにより、出力軸の回転速度が所定値よりも大
きい範囲では入力軸に固着した機械式伝動装置のクラッ
チを接合し、油圧式伝動装置のクラッチを切断するかポ
ンプの吐出量を最小にし伝達効率の良い機械式伝動装置
で動力を出力軸に伝え、出力軸の回転速度が所定値より
も小さい範囲では入力軸に固着した機械式伝動装置のク
ラッチを切断し、油圧式伝動装置により出力時に動力を
伝える。このため、高速時には伝達効率が良いため損失
動力を少なくできると共に低速時には正転と逆転との間
の出力回転速度を円滑に制御し得る。さらに本発明によ
る機械油圧式伝動装置の場合はポンプとモータとの間に
油圧バルブを設けることにより前後進の切換え及び出力
軸の回転速度を制御すると共に中立のポートにすると出
力軸には動力が伝えられず、ポンプの吐出流量を他の油
圧アクチュエータ等に利用することができる。さらにポ
ンプとモータとの間に複数の油圧バルブを設けた場合に
は、１個の油圧バルブでは前後進を切換えると共に出力
軸の回転速度を制御し、他の油圧バルブではポンプの吐
出流量を他の油圧アクチュエータ等に利用することがで
きる。また、ポンプとモータとを機械式伝動装置と並べ
て設けたため装置を小さくできる。さらに、油圧式伝動
装置と機械式伝動装置との切換え並びに機械式及び油圧
式の各伝動装置内での切換えも出力回転速度、スロット
ル開度及びシフト位置の変化等を検出して制御装置によ
りクラッチへの油圧を制御しているので円滑に速く行う
ことができる。

〔実施例〕

第１図は第１実施例なる機械油圧式伝動装置の全体構
成図であり、速度制御手段を有する動力源１、油圧式伝
動装置10、制御装置40及び機械式伝動装置50を有する。

油圧式伝動装置10は油圧伝動装置20と増減速装置30と
から構成され、油圧伝動装置20の可変容量形油圧ポンプ
21（以下「ポンプ21」と言う）は動力源１からの動力を
軸２から受けて回転し、可変容量形油圧モータ22（以下
「モータ22」と言う）はポンプ21に配管23a、23bによっ
てクローズドに連結されている。モータ22はポンプ21か
らの油圧を受けて動力をモータ軸24に出力する。モータ
軸24に連結した増減速装置30は、モータ軸24に回転自在
に挿入した歯車31と、モータ軸24に固着したクラッチ32
と、出力軸34に固着した歯車33とからなり、モータ22の
動力はモータ軸24と、クラッチ32と、歯車31、33とを介
して出力軸34に出力する。クラッチ32は動力源１に連結
したチャージポンプ25からの油圧を詳細を後述する制御
装置40のクラッチ圧制御バルブ41を介して受けて接合
し、出力軸34を回転させる。チャージポンプ25からの配
管26は調圧弁27及びチェツク弁28a、28bを有し、配管23
a、23bに連結されている。配管23a、23b間には安全弁29
a、29bが配設され、一方側油圧が所定値を越えたとき他
方側に放出している。ポンプ21及びモータ22には吐出容
量制御バルブ11、15（以下、「ポンプバルブ11」、「モ
ータバルブ15」と言う）が設けられ、制御装置40からの
指令によりポンプ21ではその吐出方向と吐出容量を変え
ている。ポンプバルブ11はポンプ21の斜板（図示せず）
に連結したサーボピストン12と、サーボピストン12を滑
動させるサーボバルブ13とから構成される。サーボバル
ブ13は複動シリンダ13aとサーボ切換弁13bとからなり、
リンク13cで連結され、ポンプ21の吐出方向と吐出容量
とを変える。モータバルブ15は容量可変ピストン16と切
換弁17とから構成され、配管23a、23b間に接続したシャ
トル弁18からの圧油を受けて作動し、モータ22の吐出容
量を変えている。尚、吐出容量制御バルブ11、15は上記
の構成に捕われることなく、サーボピストン12又は複動
シリンダ13aを省略したもの等の公知のものでも良い。

機械式伝動装置50は、軸２に固着したクラッチ51と、
軸２に回転自在に挿入した歯車52と、歯車52に噛合いか
つ出力軸34に固着した歯車53とからなり、クラッチ51が
チャージポンプ25からの油圧を制御装置40により制御さ
れるクラッチ圧制御バルブ41を介して受けて接合するこ
とにより動力源１の動力を出力軸34に出力する。尚、歯
車53には歯車43が噛合い、歯車43と固着した軸44にポン
プ45が装着され、出力軸34の回転速度の変化に応じて駆
動される。ポンプ45には配管46を介して絞り等よりなる
検出器47が配設され、出力軸34の回転速度を圧力で検出
している。即ち、配管46から分岐した配管46aがクラッ
チ圧制御バルブ41に接続し、検出器47で検出した圧力に
応じて所定値でクラッチ圧制御バルブ41を切換える。ク
ラッチ圧制御バルブ41はチャージポンプ25に配管48を介
して接続し、チャージポンプ25からの圧力をクラッチ32
に配管48aを介し又はクラッチ51に配管48bを介して与え
る。尚、配管48から分岐した配管49aには複動シリンダ1
3aまでに、車速を制御するアクセルペダル等の速度制御
手段401と、配管48bにパイロット管48cで接続したオン
オフ弁402と、建設機械等の前後進を切換える前後進切
換弁403とがこの順で配設されている。尚、検出器47は
絞り等で行ったが差圧や流量等で行っても良い。

上記第１実施例の作動を説明する。例えば車両を前進
させるため動力源１を始動すると、チャージポンプ25が
回転し圧油をクラッチ32に供給してクラッチ32を接続す
る。次に図示しない前後進を切換える切換レバー等によ
り前後進切換弁403を位置Ａに切換えると共に、車速を
制御するアクセルペダル等の速度制御手段401を踏む。
すると、チャージポンプ25からの圧油は複動シリンダ13
aの図示の右側（Ｐ）に入り、複動シリンダ13aと、複動
シリンダ13aに連結したサーボ切換弁13bとを左側（矢印
Ｚ方向）に移動させ、サーボ切換弁13bを位置Ｑにす
る。また、分岐したチャージポンプ25からの圧油はサー
ボ切換弁13bの位置Ｑを通りサーボピストン12の右側
（Ｒ）に入る。これにより、ポンプ21の斜板が傾転して
圧油が吐出されモータ22を回転させ、車両が前進する。
車速が遅いとき、即ち出力軸34の回転速度が所定値より
も小さいときにはポンプ45の吐出量も小さいため検出器
47での油圧が低い。このため、クラッチ圧制御バルブ41
は切換わらずに図示位置にあり、チャージポンプ25から
の圧油はクラッチ32に入り続け、モータ22の出力を歯車
31、33を介して出力軸34に出力する。即ち出力軸34の回
転速度が所定値よりも小さいときは油圧伝動装置20によ
って動力が伝達される。

また、後進するときは、図示しない前後進を切換える
切換レバー等により前後進切換弁403を位置（Ｂ）に切
換えて、サーボバルブ13及びサーボピストン12を右側
（矢印Ｚの反対方向）に移動させる。これにより、ポン
プ21の斜板を逆方向に傾転させてポンプ21の吐出方向を
逆向きにし、モータ22の回転を逆転させて車両を後進さ
せる。このように出力軸34の回転速度が所定値よりも小
さい範囲においては油圧伝動装置20により切換えるた
め、正転と逆転との間の切換えを円滑に行える。

次に、ボンプ21の吐出量が増すか又はモータ22の容量
が減少し、出力軸34の回転速度が所定値よりも大きい範
囲になると、ポンプ45からの吐出量が大きくなるため検
出器47での油圧が高くなる。このため、クラッチ圧制御
バルブ41は図示位置から切換わり、第２図のクラッチ圧
制御バルブ41の特性に示すごとくチャージポンプ25から
の圧油がクラッチ51に入ってクラッチ51を接続し、動力
源１からの出力を歯車52、53を介して出力軸34に出力す
る。即ち出力軸34の回転速度が所定値よりも大きい範囲
になったときは機械式伝動装置50によって動力が伝達さ
れる。尚、このときラッチ32への圧油の供給が絶たれて
クラッチ32の接続が解除すると共にクラッチ51への配管
48bからパイロット管48cを介して圧油がオンオフ弁402
に作動し、オンオフ弁402を図示位置から切換える。こ
れにより、サーボバルブ13への圧油の供給が絶たれ、か
つサーボバルブ13からの圧油がオンオフ弁402よりタン
クに戻るため、ポンプ21の傾転は解除されポンプ21は中
立になり、吐出しなくなる。このため、油圧伝動装置20
の回転が止まると共に動力伝達はなくなり、伝達損失が
なくなる。

第３図は第２実施例を示す。この図において第１実施
例と同一部品には同一符号を付し重複説明は省略する。
第１実施例と相違する点は、動力源１とポンプ21との間
にクラッチ101を配設し、クラッチ101への圧油をクラッ
チ圧制御バルブ41からクラッチ32への配管48aから供給
される点である。

上記第２実施例の作動を説明する。車両を前進させる
ため、まず動力源１を始動すると、チャージポンプ25が
回転し圧油をクラッチ32、101に供給してクラッチ32、1
01を接続する。次に前記第１実施例と同様に作動し、出
力軸34の回転速度が所定値を越えると、クラッチ圧制御
バルブ41が作動し、クラッチ32、101への圧油の供給を
絶ちクラッチ32、101の接続を解除する。すると、ポン
プ21へ動力が伝達しないため、ポンプ21は回転しなくな
り、第１実施例よりもさらに動力損失が少なくなる。

第４図は第３実施例を示す。この図において第１実施
例と同一部品には同一符号を付し重複説明は省略する。

即ち油圧式伝動装置200は、動力源１から入力軸201を
介して駆動されるポンプ21と、ポンプ21に配管202、油
圧バルブ203及び配管204を介して接続したモータ22と、
モータ軸24に固着した歯車205と、歯車205に噛合いかつ
出力軸34に回転自在に挿入した歯車206と、出力軸34に
固着して出力軸34と歯車206とを接離自在にするクラッ
チ207と、モータ軸24に回転自在に挿入した歯車31と、
歯車31に噛合いかつ出力軸34に固着した歯車33と、モー
タ軸24に固着してモータ軸24と歯車31とを接離自在とす
るクラッチ32とを有して構成される。ポンプ21にはポン
プバルブ311が設けられ、一方、モータ22にはモータバ
ルブ15が設けられ、制御装置400からの指令を受け、ポ
ンプ21では吐出方向と吐出容量とを変え、一方、モータ
22では吐出容量を変えている。ポンプバルブ311はポン
プ21の図示しない吐出容量可変機構に連結したサーボピ
ストン312と、サーボピストン312を滑動させるサーボ切
換弁313とから構成される。サーボピストン312とサーボ
切換弁313とは、詳細を後述するクラッチ圧制御バルブ1
41の下流側からのパイロット圧により切換わるサーボバ
ルブ314からの圧油を受けて作動し、ポンプ21の吐出容
量を変える。建設機械等の前後進を切換える油圧バルブ
203は前後進切換弁403からパイロット圧を受けて切換わ
る。油圧バルブ203には車両の前後進切換ポート203a、2
03b及び中立ポート203cが設けられている。クラッチ3
2、207は動力源１により駆動されるチャージポンプ25a
（本第３実施例では入力軸201に固着した歯車を介して
駆動されるが、前記ポンプ25と同一でもよい）の圧油
を、検出器47の信号により制御されるクラッチ圧制御バ
ルブ141、142を介して受け、クラッチ32又は207を接合
し出力軸34を回転させる。

一方、機械式伝動装置250は、入力軸201に回転自在に
挿入した歯車252と、歯車252に噛合いかつ出力軸34に固
着した歯車253と、入力軸201に固着して入力軸201と歯
車252とを接離自在とするクラッチ251と、入力軸201に
回転自在に挿入した歯車262と、歯車262に噛合いかつ出
力軸34に固着した歯車263と、入力軸201に固着して入力
軸201と歯車262とを接離自在とするクラッチ262とから
なる。クラッチ251、261はチャージポンプ25aからの圧
油をクラッチ圧制御バルブ141、143を介して受けて接合
し、出力軸34を回転させる。出力軸34にはポンプ45が装
着され、出力軸34の回転速度の変化に応じて駆動され
る。ポンプ45には配管46を介して絞り等よりなる検出器
47が配設され、出力軸34の回転速度を油圧で検出してい
る。配管46から分岐した配管46aはクラッチ圧制御バル
ブ141、142、143に接続され、検出器47で検出した油圧
に応じて所定値でクラッチ圧制御バルブ141、142、143
を順次切換える。クラッチ圧制御バルブ141、142、143
はチャージポンプ25aに配管148を介して接続され、チャ
ージポンプ25aからの圧油をクラッチ32、207、251、261
のいずれかに配管148c、148d、148a、148bを介して送油
する。チャージポンプ25からの配管149には車速を制御
するアクセルペダル等の速度制御手段401と、建設機械
等の前後進を切換える油圧バルブ203を作動させる前後
進切換弁403とが配設され、また配管149から分岐した配
管149aにはポンプバルブ311が配設されている。油圧バ
ルブ220は配管202から分岐した配管221に接続され、他
のアクチュエータ（Ｄ）へ給排油する。

上記第３実施例の作動を説明する。例えば車両を前進
させるため動力源１を始動すると、チャージポンプ25a
が回転する。そして図示しない前後進を切換える切換レ
バー等によりオンオフ弁405が作動すると、チャージポ
ンプ25aからの圧油が配管148、クラッチ圧制御バルブ14
1、142と、配管148cとを介してクラッチ32に供給され、
クラッチ32が接続する。次に前後進切換弁403が位置Ａ
に切換わり、車速を制御するアクセルペダル等の速度制
御手段401を踏むと、チャージポンプ25からの圧油が油
圧バルブ203の右側に作動して位置203bに切換え、ポン
プ21とモータ22との回路を接続する。また、チャージポ
ンプ25からの圧油は、サーボバルブ314を介してサーボ
切換弁313の図示左側に作用してサーボ切換弁313を図示
右方向へ移動させ、これによりサーボピストン312にも
送油されサーボピストン312を右方向に移動させる。こ
れによりポンプ21の傾転角が増し、ポンプ21から圧油が
吐出されモータ22が回転する。モータ22からの出力は歯
車31、33を介して出力軸34に出力する。即ち油圧伝動装
置200によって車両の１速前進が行われる。後進すると
きには、前後進切換弁403を位置Ｂに切換えて油圧バル
ブ203を位置203aに切換え、モータ22を逆回転させる。
これにより、円滑に後進が行われる。

前進２速や後進２速には、動力源１の回転速度を増や
してポンプ21の吐出量を増やす。そして、出力軸34の回
転速度が所定値よりも大きい範囲になるとポンプ45から
の吐出量も大きくなるため、検出器47での検出圧力も高
くなる。すると、クラッチ圧制御バルブ142は図示位置
から第５図に示す特性のごとく切換わり、チャージポン
プ25aからの圧油は配管148dを介してクラッチ207に入
り、クラッチ32を解除すると共にクラッチ207を接続し
てモータ22からの出力を歯車205、206を介して出力軸34
に出力し油圧伝動装置200によって動力が伝達される。

さらに増速して前進３速で進みたいときは、動力源１
の回転をさらに増速する。そして、出力軸34の回転速度
がさらにある所定値よりも大きい範囲になると、ポンプ
45からの吐出量もさらに大きくなるため検出器47での圧
力もさらに高くなるため、クラッチ圧制御バルブ141は
図示位置から第６図に示す特性のごとく切換わり、チャ
ージポンプ25aからの圧油はクラッチ圧制御バルブ143
と、配管148aとを介してクラッチ251に入り、クラッチ2
07を解除すると共にクラッチ251を接続して動力源１か
らの出力を歯車252、253を介して出力軸34に出力する。
即ち、機械式伝動装置250によって動力が伝達される。
このとき、クラッチ圧制御バルブ141、14間の圧油によ
りサーボバルブ314に作用するパイロット圧（ｐ）も高
圧になるため、サーボバルブ314が図示位置から切換わ
ってポンプバルブ311を作動させ、ポンプ21の吐出容量
を減少させる。これにより、油圧伝動装置200の回転が
止まり油圧動力伝達がなくなり、油圧伝達損失がなくな
る。尚、本第３実施例ではサーボバルブ314への油圧に
よる切換えをクラッチ圧制御バルブ141、143間の油圧に
より行ったが、これに捕らわれることなく、検出器47で
検出した油圧又は流量で行ってもよい。またポンプバル
ブ311の構成も他の構造でよい。さらに前進４速で進み
たいときは、動力源１の回転をさらに増速する。そし
て、出力軸34の回転速度がさらにある所定値よりも大き
い範囲になると、ポンプ45からの吐出量もさらに大きく
なるため、検出器47での圧力もさらに高くなる。このた
め、クラッチ圧制御バルブ143は図示位置から第７図に
示す特性のごとく切換わり、チャージポンプ25aからの
圧油がクラッチ圧制御バルブ143から配管148bを介して
クラッチ261に入り、クラッチ251を解除すると共にクラ
ッチ261を接続して動力源１からの出力を歯車262、263
を介して出力軸34に出力し、機械式伝動装置250によっ
て動力が伝達される。

また上記構成において、前後進を切換える切換レバー
を作動させない状態で油圧バルブ220を操作して作業機
等の他のアクチュエータ（Ｄ）を作動させ、他のアクチ
ュエータがある圧力以上になったときには、パイロット
配管（ｑ）を介してサーボバルブ314を図示位置から切
換え、ポンプ21のポンプバルブ311を作動させ、ポンプ2
1の吐出容量を減少させ動力源１の回転を落とすことな
く有効に活用することができる。また、このとき、前後
進を切換える切換レバー等を切換えると他の油圧アクチ
ュエータ（Ｄ）を駆動しながら車両を前後進できる。

尚、上記第１〜第３実施例において、建設機械等の前
後進を切換える切換レバー等の切換手段からの信号によ
り制御装置40、400からポンプ21に信号を出し、ポンプ2
1の容量を負の領域にして出力軸34を逆転させたが、モ
ータ22の容量を負の領域にして行っても良い。また、可
変容量形油圧モータ22の代わりに固定容量形油圧モータ
を設けても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、機械油圧式伝動
装置に機械式伝動装置と油圧式伝動装置とを設け、出力
軸の回転速度が所定値よりも大きい範囲では機械式伝動
装置で動力を伝えるため効率が良くなると共に、所定値
よりも小さい範囲では油圧式伝動装置で動力を伝えるた
め正転と逆転との間の出力回転速度を円滑に制御でき
る。また、複雑な機構を有する遊星歯車装置を用いてい
ないため、構造が極めてシンプルになると共に装置全体
がコンパクトかつ安価にできる。さらに、油圧等を機械
的に検出してクラッチへの油圧を制御しているため、円
滑に、速く、故障なく変速を行え、かつ正確に、安価に
制御できる。さらにまた油圧回路を切換えることにより
充分な動力を損失することなしに油圧ポンプの吐出流量
を他のアクチュエータに供給できるという優れた効果も
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１実施例なる機械油圧式伝動装置の全体構
成図。 第２図は、第１実施例のクラッチ圧制御バルブの特性
図。 第３図は、第２実施例なる機械油圧式伝動装置の全体構
成図。 第４図は、第３実施例なる機械油圧式伝動装置の全体構
成図。 第５図から第７図は、第３実施例のクラッチ圧制御バル
ブの特性図。 第８図は、従来の実施例を示す機械油圧式伝動装置。 第９図は、従来例なる油圧式伝動装置。 第10図は、従来例なる機械油圧式動力伝達方式の変速性
能例の図。 1:動力源、2:軸、3:ポンプ軸、10:油圧式伝動装置、20:
油圧伝動装置、21:可変容量形油圧ポンプ、22:可変容量
形油圧モータ、24:モータ軸、30:増減速装置、31,33,4
3,52,53,205,206,252,253,262,263:歯車、32,51,207,25
1,261:クラッチ、34:出力軸、41,141,142,143:クラッチ
圧制御バルブ、40,400:制御装置、47:検出器、50,150:
機械式伝動装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 47/02 - 47/04 F16H 61/14 F16H 61/38 - 61/64

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単一出力軸に、可変油圧ポンプ・可変油圧
   モータからの油圧駆動出力を油圧動力入力クラッチの選
   択的な結合により伝達可能とした油圧式伝動装置と、エ
   ンジンからの機械駆動出力を機械動力入力クラッチの選
   択的な結合により伝達可能とした機械式伝動装置とを有
   する機械油圧式伝動装置において、 クラッチ作動油圧回路に備えた油圧動力入力クラッチと
   機械動力入力クラッチとの間での切換選択手段として、 可変油圧ポンプのサーボ制御流体流れにより、クラッチ
   選択切換弁手段を油圧動力入力クラッチの結合位置に切
   換えて油圧動力入力クラッチを係合にする油圧伝動制御
   回路と、 出力軸の回転速度を油圧の大きさに変換してパイロット
   圧を出力し、前記クラッチ選択切換弁手段を機械動力入
   力クラッチの結合位置に切換えて機械動力入力クラッチ
   の係合と、油圧式伝動装置の油圧ポンプ容量サーボ弁を
   中立にするサーボ弁中立信号を発信する機械伝動制御回
   路とを備え、 出力軸の回転が低速で出力軸の回転速度を油圧の大きさ
   に変換して出力する機械伝動制御回路からのパイロット
   圧が低いときはクラッチ選択切換弁を油圧動力入力クラ
   ッチの結合に保持し、出力軸の回転が高速で出力軸の回
   転速度を油圧圧力の大きさに変換して出力する機械伝動
   制御回路からのパイロット圧が高いときはクラッチ選択
   切換弁を機械動力入力クラッチ回路に切換えると共にサ
   ーボ弁中立手段を中立位置に切換えるクラッチ自動切換
   制御油圧回路手段を設けたことを特徴とする機械油圧式
   伝動装置。
2. 【請求項２】油圧式伝動装置を、可変油圧ポンプと可変
   油圧モータとを閉回路で接続した閉鎖形油圧駆動とし、 油圧動力入力クラッチを係合にする油圧伝動制御回路
   を、クラッチ選択切換弁手段を油圧動力入力クラッチ位
   置に保持してクラッチ係合流体の供給をするクラッチ係
   合流体回路と、可変油圧ポンプの回転増減制御用流体流
   れをアクセルペダルに連動してサーボ弁へ供給するパイ
   ロット圧制御バルブと、可変油圧ポンプサーボ弁への制
   御流体流れ方向を切換えて可変油圧ポンプの正逆転及び
   中立を選択する前後進操作切換弁と、サーボ弁への制御
   流体流れを遮断して可変油圧ポンプの駆動流体吐出を停
   止にするサーボ弁中立用パイロット圧遮断弁とを含む制
   御油圧回路に構成し、 機械動力入力クラッチの係合と、油圧式伝動装置の油圧
   ポンプ容量サーボ弁を中立にするサーボ弁中立信号を発
   信する機械伝動制御回路を、出力軸に連動して回転する
   油圧ポンプと、出力軸の回転数に応じて油圧ポンプから
   の流体吐出圧を高めるようにする圧力発生手段と、発生
   した圧力のパイロット圧によりクラッチ選択切換弁手段
   を機械動力入力クラッチ位置に切換保持して機械動力入
   力クラッチへの係合流体供給及びサーボ弁中立用パイロ
   ット圧遮断弁に機械動力入力クラッチ係合回路からの遮
   断パイロット圧流体の流れを供給する制御油圧回路に構
   成したことを特徴とする請求項１記載の機械油圧式伝動
   装置。
3. 【請求項３】可変油圧ポンプと可変油圧モータとを閉回
   路で接続した閉鎖形油圧駆動の動力伝動装置において、
   可変油圧モータのサーボピストンの吐出容量減少側を閉
   鎖形油圧駆動の閉油圧回路に連通し、吐出容量増大側を
   閉鎖形油圧駆動の閉油圧回路内の駆動圧力が高いときは
   閉油圧回路と連通にし、低いときはドレーン回路と連通
   にして吐出容量減少に転じるサーボ制御切換弁手段を設
   けた可変油圧モータのサーボ制御油圧回路としたことを
   特徴とする請求項２記載の機械油圧式伝動装置。
4. 【請求項４】油圧式伝動装置を、可変油圧ポンプと可変
   油圧モータとを中立位置解放形のモータ回転方向切換弁
   を介して接続した解放形油圧駆動の動力装置とし、 油圧動力入力クラッチを係合にする油圧伝動制御回路
   を、クラッチ選択切換弁手段を油圧動力入力クラッチ位
   置に保持してクラッチ係合流体の供給を維持するクラッ
   チ係合流体制御回路と、可変油圧ポンプの回転増減制御
   用流体流れをアクセルペダルに連動してサーボ弁へ供給
   するパイロット圧制御バルブと、可変油圧モータ回転方
   向切換弁の正逆転及び中立位置を選択するパイロット圧
   を切換える前後進操作切換弁を含む操作制御回路と、機
   械動力伝達時にサーボ弁への制御流体流れを遮断して可
   変油圧ポンプの駆動流体吐出を停止にするサーボ弁中立
   用パイロット圧遮断弁とを含む制御油圧回路に構成し、 機械動力入力クラッチの係合と、油圧式伝動装置の油圧
   ポンプ容量サーボ弁を中立にするサーボ弁中立信号を発
   信する機械伝動制御回路を、出力軸に連動して回転する
   油圧ポンプと、出力軸の回転数に応じて油圧ポンプから
   の流体吐出圧を高めるようにする圧力発生手段と、発生
   した圧力のパイロット圧によりクラッチ選択切換弁手段
   を機械動力入力クラッチ位置に切換保持して機械動力入
   力クラッチへの係合流体供給及びサーボ弁中立用パイロ
   ット圧遮断弁に機械動力入力クラッチ係合流体を供給し
   てサーボ制御パイロット圧遮断弁を遮断位置に保持する
   制御油圧回路に構成したことを特徴とする請求項１記載
   の機械油圧式伝動装置。