JP3964995B2 - 油圧−機械式変速機 - Google Patents
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Description
【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】
PTO軸に動力源よりの動力を出力する際には、HST無段変速機に入力される以前もしくは以後にギヤおよび伝動軸を用いて新たな動力伝達経路を構成して前記PTO軸に動力を伝達している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の変速機構では、機構が複雑になり、コストが掛かる。このため、小型農業機械や建設機械などの産業機械や車両もしくは船舶に変速機を搭載する際には不適切である。
また、前述のごとく、PTO軸に動力を伝達する場合には、該PTO軸に動力を伝達するためのギヤおよび伝動軸を配置する空間を新たに構成する必要があり、変速機をコンパクトに構成することが困難であり、部品点数が大幅に増え製作にコストがかかる。さらに、動力源よりギヤおよび伝動軸を介す数が増すにつれフリクションロスにより動力伝達効率が低下する。
【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。
少なくとも一方が可変容量の、油圧ポンプと油圧モータにより構成されるHST無段変速機を用いた油圧伝動部と、該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部とを具備した油圧−機械式変速機(HMT)において、該HST無段変速機のみによるHSTモードの変速状態と、エンジンからの入力軸の駆動力と、前記油圧モータの出力を、遊星歯車部において合成したHMTモードの変速状態の切換えを、クラッチにより可能とし、前記エンジンより前記油圧ポンプに入力する入力軸が、該遊星歯車部に入力すると共に、該遊星歯車部に入力する動力伝動パイプの内側を通って、エンジンの動力を出力するPTO軸に接続されることを特徴とする油圧−機械式変速機である。
【0005】
【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−機械式変速機の正面図、図2はA−A線断面図、図3は油圧−機械式変速機のスケルトン図、図4は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。
【0006】
図1および図2において、油圧−機械式変速機(HMT)の構成について説明する。該油圧−機械式変速機(HMT)は、HST無段変速機21および遊星歯車部7を備えるミッション30により構成されている。
HST21はHSTケース31およびセンターセクション32に内包される油圧ポンプ22および油圧モータ23を備えており、該センターセクション32はミッション30のケース33に固設されている。
【0007】
該HST21には入力軸25が挿嵌貫通されており、該入力軸25には油圧ポンプ22の可動斜板22aおよびシリンダブロック22bが挿嵌されている。該シリンダブロック22bは入力軸25に相対回動不能に挿嵌されており、入力軸25とともにシリンダブロック22bが駆動される構成になっている。
【0008】
該シリンダブロック22bにはプランジャーポンプ22cが複数摺動自在に配設されている。該プランジャーポンプ22cの先端には前記可動斜板22aが当接しており、該可動斜板22aの傾斜角を調節することにより、油圧ポンプ22の作動油の吐出量を調節可能に構成されている。油圧ポンプ22により吐出された作動油はセンターセクション32に設けられた油路を介して油圧モータ23に送油される。
【0009】
HST21の油圧モータ23には油圧モータ出力軸26が挿嵌されており、該油圧モータ出力軸26の一端はHSTケース31に回動自在に枢支されている。油圧モータ出力軸26には油圧モータ23の可動斜板23aおよびシリンダブロック23bが挿嵌されており、該シリンダブロック23bは油圧モータ出力軸26に相対回動不可に構成されている。該シリンダブロック23bにはプランジャーポンプ23cが複数摺動自在に配設されおり、該プランジャーポンプ23cの先端には前記可動斜板23aが当接しており、該可動斜板23aの傾斜角を調節することにより、油圧モータ23の容量を調節可能に構成されている。該構成により、前記油圧ポンプ22より送油される作動油量に対しての回転速度を調節する構成になっている。
【0010】
次にミッション30の構成について説明する。
該ミッション30はミッションケース33により被装されており、該ミッションケース33には入力軸25、油圧モータ出力軸26、駆動軸27および駆動軸18が配設され、回動自在に支持されている。
また、ミッションケース33内には遊星歯車より構成される遊星歯車部7が設けられており、該ミッションケース33内において遊星歯車部7はクラッチ部35とケース34により分割されている。遊星歯車部7は後述するサンギヤ1、プラネタリーギヤ2・3、入力ギヤ4、キャリヤ6により構成されており、該キャリヤ6に固設したギア5は遊星歯車部7とともにケース34によりクラッチ部35より隔離される構成となっている。
【0011】
クラッチ部35には前記油圧モータ出力軸26上に挿嵌されたクラッチ11および駆動軸27上に挿嵌されたクラッチ12が配設されている。該クラッチ11のクラッチハウジングは油圧モータ出力軸26上に固設されており、クラッチ11のクラッチボックスは油圧モータ出力軸26に挿嵌された転がり軸受に挿嵌されている。クラッチ11のクラッチボックスにはギヤ14が固設されており、該クラッチ11を接続することにより油圧モータ出力軸26とともにギヤ14が駆動される。
また、該クラッチ12のクラッチハウジングは駆動軸27上に固設されており、クラッチ12のクラッチボックスは駆動軸27に挿嵌された転がり軸受に挿嵌されている。クラッチ12のクラッチボックスにはギヤ16が固設されており、ラッチ12を接続することにより駆動軸27とともにギヤ16が駆動される。
【0012】
ミッションケース33内においてケース34により遊星歯車部7がクラッチ部35から隔離される構成をとるので、遊星歯車部7をクラッチ11・12より発生するスラッジ等より保護することができ、該遊星歯車部7の耐久性を向上している。
【0013】
入力軸25にはサンギヤ1が挿嵌固定されており、ギア4の一体成形された動力伝動パイプ28が相対回動可能に挿嵌されている。前記遊星歯車部7は入力軸25およびギヤ4が一体成形された動力伝動パイプ28に挿嵌された構成になっている。遊星歯車部7のキャリア6に固設されたギヤ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は駆動軸18に挿嵌固定されたギヤ19に噛合している。該構成により前記ギヤ5の駆動力がギヤ9・19を介して駆動軸18に伝達される構成になっている。
【0014】
該入力軸25の後端にはクラッチ41のクラッチボックスが固設されており、該クラッチ41のクラッチハウジングはPTO軸42上に挿嵌固定され、相対回動不能に構成されている。入力軸25とPTO軸42は同一直線上に構成されており、クラッチ41を作動させ該クラッチ41を介して入力軸25とPTO軸42を接続することが可能である。該クラッチ41により入力軸25の出力がPTO軸42に伝達される構成になる。
また、入力軸25を油圧ポンプ22に挿嵌している部分と遊星歯車部7を挿嵌し、動力伝動パイプ28に挿嵌した部分に分割可能に構成し、該入力軸25の分割部分をスプライン形状に構成し、該入力軸25をサンギヤ1と一体構成されたボスにより接続することも可能である。
【0015】
該構成により、入力軸25の出力が直接PTO軸42に伝達されるため、入力軸25からPTO軸42への動力伝達における損失を低減し、高い動力伝達効率により入力軸25の出力をPTO軸42に伝達することができる。これにより、PTO軸42における出力を向上できるとともに、動力伝達における損失が少ないため、PTO軸42駆動時における燃費を良くすることができる。
さらに、該入力軸25とPTO軸42が同一直線上に位置するとともに、クラッチ41により直接接続されるため、ミッション30内において入力軸25よりPTO軸42への動力伝達のための機構を簡素化でき、該ミッション30をコンパクトに構成できる。また、上記構成により、入力軸25よりPTO軸42への動力伝達のための機構において構成部材の部品点数を少なくできるので、変速機の組立性が向上すると共にコストの低減を行うことができる。
【0016】
また、上記の構成において入力軸25の出力は前記遊星歯車部7に油圧モータ23の出力を導入するギヤ10、ギヤ5およびキャリヤ6の内側を通り、前記PTO軸42に伝達される。即ち、前述のごとく、遊星歯車部7を挿嵌する入力軸25よりPTO軸42へ出力が伝達されるので、ミッション30において構成をコンパクトにすることができる。
【0017】
図3において、エンジン24の出力はHST21、遊星歯車部7のどちらか一方もしくはHST21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HST21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22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23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HST21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により駆動される構成になっている。
【0018】
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。
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。
【0019】
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形成されており、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。
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16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。
【0020】
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。該駆動軸27に伝達された駆動力は前記ギア9・19を介して駆動軸18に伝達される。
前記エンジン24の出力回転は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が接続される。これにより、油圧モータ出力軸26の出力により駆動軸27が駆動され、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。
【0021】
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18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に一体形成された入力ギヤ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27が駆動される。該駆動軸27の駆動力がギヤ9・19を介して駆動軸18に伝達される。
【0022】
また入力軸25の一端にはクラッチ41が接続されており、該クラッチ41によりPTO軸42に入力軸25の出力が伝達される。このため、エンジン24よりの出力を効率良くPTO軸42に伝達することができる。
すなわち、該PTO軸42を駆動する場合には、クラッチ41を接続することにより、PTO軸42を入力軸25と一体回動させ、該入力軸25の出力をPTO軸42に伝達するものである。上記のごとくクラッチ41を作動させることによりPTO軸42をエンジン24の出力に同期させて駆動できる構成になっている。
【0023】
上記の構成において、図4に示すごとくクラッチ12を作動させ、クラッチ11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27に伝達される。即ち、エンジン24の出力がHST21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が駆動される。
【0024】
また、クラッチ11を作動させ、クラッチ12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10を介して遊星歯車部7に動力を導入するとともに、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に出力される。また、ギヤ9およびギヤ19を介して駆動軸18に出力される。
【0025】
本実施例においては、低速駆動を前記HST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。
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となり操作性を向上できる。
【0026】
【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、油圧ポンプ(22)と油圧モータ(23)により構成されるHST無段変速機(21)を用いた油圧伝動部と、該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部(7)とを具備した油圧−機械式変速機(HMT)において、該HST無段変速機(21)のみによるHSTモードの変速状態と、エンジン(24)からの入力軸(25)の駆動力と、前記油圧モータ(23)の出力を、遊星歯車部(7)において合成したHMTモードの変速状態の切換えを、クラッチ(11・12)により可能とし、前記エンジン(24)より前記油圧ポンプ(22)に入力する入力軸(25)が、該遊星歯車部(7)に入力すると共に、該遊星歯車部 (7)に入力する動力伝動パイプ(28)の内側を通って、エンジン(24)の動力を出力するPTO軸(42)に接続されるので、動力源より可変容量のHST無段変速機(21)に入った動力を伝達する入力軸の出力が直接PTO軸に伝達されるため、該入力軸からPTO軸への動力伝達における損失を低減し、高い動力伝達効率により入力軸の出力をPTO軸に伝達することができる。これにより、PTO軸における出力を向上できるとともに、動力伝達における損失が少ないため、PTO軸駆動時における燃費を良くすることができる。
さらに、該入力軸とPTO軸が同一直線上に位置するとともに、クラッチにより直接接続されるため、ミッション内において入力軸よりPTO軸への動力伝達のためのミッション内の機構を簡素化でき、該ミッションをコンパクトに構成でき、変速機をコンパクトに構成できる。また、上記構成により、入力軸よりPTO軸への動力伝達のための機構において構成部材の部品点数を少なくできるので、変速機の組立性が向上すると共にコストの低減を行うことができる。
また、上記の構成において入力軸の出力は前記遊星歯車部に油圧モータの出力を導入する複数のギヤの内側を通り、前記PTO軸に伝達される。即ち、前述のごとく、遊星歯車部を挿嵌する入力軸よりPTO軸へ出力が伝達されるので、ミッションにおける構成をコンパクトにすることができる。
これにより、該変速機を農業機械、建設機械等の産業機械や小型の作業車両もしくは小型船舶に容易に取付け可能であり、該変速機を配設する際の設計上の自由度がます。また、該変速機の部品点数を少なくできるので、該変速機を軽量に構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 油圧−機械式変速機の正面図である。
【図2】 A−A線断面図である。
【図3】 油圧−機械式変速機のスケルトン図である。
【図4】 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。
【符号の説明】
1 サンギヤ
2 プラネタリーギヤ
3 プラネタリーギヤ
4 入力ギヤ
5 ギヤ
7 遊星歯車部
9 ギヤ
10 ギヤ
11 クラッチ
12 クラッチ
21 HST
24 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
37 ギヤ
41 クラッチ
42 PTO軸
Claims (1)
- 少なくとも一方が可変容量の、油圧ポンプと油圧モータにより構成されるHST無段変速機を用いた油圧伝動部と、該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部とを具備した油圧−機械式変速機(HMT)において、該HST無段変速機のみによるHSTモードの変速状態と、エンジンからの入力軸の駆動力と、前記油圧モータの出力を、遊星歯車部において合成したHMTモードの変速状態の切換えを、クラッチにより可能とし、前記エンジンより前記油圧ポンプに入力する入力軸が、該遊星歯車部に入力すると共に、該遊星歯車部に入力する動力伝動パイプの内側を通って、エンジンの動力を出力するPTO軸に接続されることを特徴とする油圧−機械式変速機。
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