JP4162328B2 - 車輌の走行用トランスミッション - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源から駆動輪へ至る伝動経路に介在される走行用トランスミッションに関し、詳しくは、無段変速装置(以下、HSTという)と多段変速装置とを備えた走行用トランスミッションに関する。
【0002】
【従来の技術】
HSTと多段変速装置とを備えた走行用トランスミッションは、例えば、特開昭54-13131号公報に記載されているように公知である。
前記公報に記載の走行用トランスミッションは、駆動源からの全動力をHSTを介して多段変速装置に入力するように構成されており、前記多段変速装置によって多段の変速を行うと共に、前記HSTによって前記多段変速装置の各段に対して無段変速を行い得るようになっている。
【0003】
しかしながら、前記従来の走行用トランスミッションは、多段変速装置の変速操作とHSTの変速操作とが完全に独立して行われるようになっており、車輌走行中に多段変速装置を変速させることは想定されていないものであった。即ち、前記従来の走行用トランスミッションは、(1)農作業時等の低速走行を要する場合には、予め多段変速装置を低速段に入れておいてから、HSTを操作して車輌を走行させ、(2)公道走行時等の高速走行を要する場合には、一旦、車輌を停止させてから、多段変速装置を高速段に入れ、そして、HSTを操作して車輌を走行させることを意図されたものであった。
【0004】
従って、前記従来の走行用トランスミッションにおいて、車輌走行時に多段変速装置を変速させると、以下の不都合が生じるものであった。
例えば、多段変速装置を第1速段に係合させた状態で、HSTを操作して車速を上げていき、そのまま、多段変速装置を第2速段にシフト操作する場合を考えてみる。多段変速装置が第1速段にある場合において最高速を得るのは、HSTの斜板が最大まで揺動させられた場合である。従って、この状態で、多段変速装置を第2速段にシフトアップすると、いきなり、HSTの最大出力状態で多段変速装置が第2速段にシフトされることになり、多段変速装置に過度の負荷が掛かって故障の原因となると共に、乗り心地が非常に悪くなるものであった。
【0005】
さらに、前記従来の走行用トランスミッションは、駆動源からの全動力が、HSTを経由するように構成されているから、HSTを、駆動源の全動力を受け得る容量としなければならず、そのため、HSTの大型化及びコストの高騰を招くという問題もあった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、HST及び多段変速装置を備えた走行用トランスミッションにおいて、車輌走行中に、多段変速装置の変速操作を行っても、該多段変速装置に過度の負荷が掛かることを防止できると共に、前記変速操作時における車速変化を滑らかにし得る走行用トランスミッションを提供することを目的とする。
【0007】
又、本発明は、前記走行用トランスミッションにおいて、HSTの小型化を図り得る走行用トランスミッションを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成する為に、駆動源から駆動輪へ至る伝動経路に介在される車輌の走行用トランスミッションであって、前記駆動源に作動的に連結された主駆動軸と、少なくとも一方が可変容積型とされた油圧ポンプ及び油圧モータを有する無段変速装置であって、前記駆動源からの動力を前記主駆動軸から分岐入力し、斜板を操作することによって出力を無段変速し得るようにされた無段変速装置と、前記無段変速装置の出力軸に作動的に連結された太陽歯車、前記主駆動軸に相対回転不能に連結されたキャリア、前記太陽歯車と噛合し且つ前記キャリアの回転に従って公転する遊星歯車、及び前記遊星歯車と噛合する内歯歯車が設けられた外輪体を有する遊星歯車装置と、前記外輪体に作動的に連結された駆動軸及び該駆動軸と平行に配設された従動軸を有し、両軸間で多段の変速を行う多段変速装置とを備え、さらに、前記多段変速装置の変速期間のみ、前記キャリアと前記外輪体とを同期回転させるロックアップ機構が備えられている車輌の走行用トランスミッションを提供する。
【0009】
好ましくは、前記斜板は走行変速操作手段に連結されており、前記多段変速装置の変速期間のみ前記連結状態が解除されるように構成することができる。
【0010】
さらに、好ましくは、前記走行変速操作手段の揺動角を検出する揺動角検出装置をさらに備え、前記揺動角検出装置からの信号に基づいて、多段変速装置の変速動作を行うと共にロックアップ機構を作動させるように構成することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る走行用トランスミッションの好ましい実施の形態につき、添付図面を参照しつつ説明する。図1は本実施の形態に係る走行用トランスミッション1を備えた車輌の伝動経路を示した模式図である。また、図2及び図3は、それぞれ、前記走行用トランスミッション1に関連する部分の油圧回路図及びブロック線図である。
【0012】
前記走行用トランスミッション1は、駆動源100から駆動輪110へ至る伝動経路に介在される車輌の走行用トランスミッションであって、前記駆動源100に作動的に連結された主駆動軸10と、前記駆動源100からの動力を前記主駆動軸10から分岐入力する無段変速装置20と、該無段変速装置20の後段側に配設された遊星歯車装置30と、該遊星歯車装置30の後段側に配設された多段変速装置40と、前記遊星歯車装置30に対し作用するロックアップ機構50とを備えている。なお、図1において、120はロータリ耕耘装置等のけん引作業機の動力取出軸となるPTO軸、160は後輪への動力取出軸であり、150は機械式の前進/後進切換機構である。
【0013】
前記HST20は、入力軸21を有する油圧ポンプ22と、出力軸23を有する油圧モータ24とを備え、前記油圧ポンプ22及び油圧モータ24の少なくとも一方が斜板25によって容積を可変とし得る可変容積型とされている。なお、本実施の形態においては、油圧ポンプ22を可変容積型としている。HST20の前記入力軸21は、歯車61,62を介して、前記主駆動軸10に連結されており、これにより、駆動源100からの動力の一部が主駆動軸10からHST20へ分岐入力するようになっている。一方、HST20の前記出力軸23は、伝動経路の後段側へ延びている。
【0014】
図4に、前記遊星歯車装置30の横断面図を示す。図1及び図4に示すように、前記遊星歯車装置30は、前記主駆動軸10に相対回転自在に支持され且つ歯車63を介して前記HSTの出力軸23に作動的に連結された太陽歯車31と、該太陽歯車31と噛合して該太陽歯車回りを公転する遊星歯車32と、該遊星歯車32と噛合する内歯歯車が設けられてた外輪体33と、前記遊星歯車32の公転に従って回転するキャリア34とを備えている。そして、前記キャリア34は、前記主駆動軸10に相対回転不能に連結されている。
【0015】
なお、図4中の矢印は、遊星歯車32,キャリア34及び外輪体33の回転方向の関係の一例を示しているが、これは、主駆動軸10を反時計回りに回転させ、且つ、HST出力をHST入力に対し逆回転とした場合の回転方向である。前記遊星歯車装置30の各構成部材の回転方向は、動力伝達機構の構成やHSTの正逆回転方向の設定によって、適宜変更可能である。
【0016】
図5に、遊星歯車装置30,ロックアップ機構50及び多段変速装置40付近の縦断面図を示す。図1及び図5に示すように、前記ロックアップ機構50は、前記遊星歯車装置30の後段側において主駆動軸10に支持されている。
【0017】
該ロックアップ機構50は、図5に良く示されるように、前記外輪体33に相対回転不能に連結され且つ前記主駆動軸10の軸線方向摺動自在とされた第1クラッチ部材51と、前記主駆動軸10及びキャリア34に相対回転不能且つ軸方向摺動不能に支持された第2クラッチ部材52と、第1クラッチ部材51及び第2クラッチ部材52間に配設された付勢部材53とを備えている。そして、油圧の作用によって、第1クラッチ部材51が付勢部材53の付勢力に抗して第2クラッチ部材52の方へ押動され、これにより、第1クラッチ部材51と第2クラッチ部材52とが係合するように構成されている。
【0018】
前記多段変速装置40は、図5に良く示されるように、前記主駆動軸10が相対回転自在に挿通される軸穴を有する中空の駆動軸41と、該駆動軸41に対し略平行に配設された従動軸42と、該駆動軸41及び従動軸42間において変速を行う複数のパワーシフト装置43とを備え、前記駆動軸41及び従動軸42間において多段の変速を行い得るようになっている。本実施の形態においては、パワーシフト装置43を4個備え、4段階の変速を行い得るようになっている。
【0019】
なお、前記駆動軸41を中空としているのは、主駆動軸10の後端部からPTO軸120へ動力を伝達させるためである。即ち、図1に示すように、前記駆動軸41の軸穴には、主駆動軸10が貫通されており、該主駆動軸10の後端からPTO軸120へ動力が伝達されるようになっている。従って、PTO軸120が不要な場合や、又は他の伝動経路を介してPTO軸120に動力を伝達する場合には、前記駆動軸41を中実とすることができる。
【0020】
前記パワーシフト装置43〜46は、それぞれ、前記駆動軸41又は従動軸42の一方の軸に相対回転不能に支持される固定歯車43a〜46aと、他方の軸に支持されるクラッチ装置43b〜46bとを備えている。
【0021】
前記クラッチ装置43b〜46bは、それぞれ、前記他方の軸に相対回転不能且つ軸方向摺動自在に支持される押動部材43c〜46cと、前記他方の軸に相対回転自在且つ軸方向摺動不能に支持され、前記固定歯車43a〜46aと噛合するようにされた遊嵌歯車43d〜46dとを備えている。そして、前記押動部材43c〜46c及び遊嵌歯車43d〜46dには、それぞれ、対応するクラッチ板が備えられている。
【0022】
さらに、前記クラッチ装置43b〜46bには、前記押動部材及び遊嵌歯車のそれぞれのクラッチ板を互いに離間する方向へ付勢する付勢部材43e〜46eが備えられており、油圧の作用により、前記押動部材及び遊嵌歯車のクラッチ板を係合/非係合させるように構成されている。
【0023】
前記多段変速装置40は、前記構成により、選択された一のパワーシフト装置の遊嵌歯車43d〜46dと該遊嵌歯車に対応する固定歯車43a〜46aとの歯数比に応じた変速比を、駆動軸41及び従動軸42の間において得るようになっている。
【0024】
なお、本実施の形態においては、図1及び図5に示すように、前記固定歯車43a〜46aを駆動軸41側に設け、クラッチ装置43b〜46bを従動軸42側に設けているが、これは、多段変速装置用の油路79a〜79d,91及びロックアップ機構用の油路84,87を考慮したものである。
【0025】
即ち、本実施の形態においては、前述のように、PTO軸120への動力伝達の為に、駆動軸41を中空としている。従って、該中空の駆動軸41上にクラッチ装置43b〜46bを設けるとすると、駆動軸41の肉厚部分にクラッチ装置用の油路79a〜79d,91を形成する必要が生じる。図5に示すように、駆動軸41にはロックアップ機構用の油路84,87も形成されるため、駆動軸41上にクラッチ装置43b〜46bを設けるとすると駆動軸41の肉厚をかなり厚くする必要が生じる。従って、駆動軸41の外径が大きくなり、これにより、駆動軸41及び従動軸42間の距離も長くなって、多段変速装置40自体の大型化を招くことになる。
【0026】
これに対し、本実施の形態におけるように、中実の従動軸42上にクラッチ装置43b〜46bを設けるようにすれば、前記不都合は生じず、多段変速装置40の小型化、及び油路形成の容易化を図ることができ、これにより、コストダウンを図ることができる。
【0027】
次に、主に、図2を参照しつつ、前記多段変速装置40及びロックアップ機構59の油圧回路について説明する。
【0028】
まず、多段変速装置40用の油圧回路70について説明する。該油圧回路70は、油タンク90から油を吸入し、圧油を吐出する多段変速装置用油圧ポンプ71と、該油圧ポンプ71から吐出される圧油が流れる多段変速装置用圧油ライン72とを備えている。該圧油ライン72は、該圧油ラインの作動油圧を設定するリリーフ弁75aの後段側で潤滑油ライン73に分岐されている。潤滑油ライン73は、各パワーシフト装置43〜46へ潤滑油を供給するためのものである。なお、図中、75bは、潤滑油ライン73の潤滑油圧を設定するリリーフ弁である。
【0029】
一方、圧油ライン72は第1電磁比例弁76を介して作動油ライン77に接続可能になっている。該作動油ライン77は後段側が4本に分岐されている。前記第1電磁比例弁76は、圧油ライン72と作動油ライン77とを接続させた場合の,該作動油ライン77の急激な油圧上昇を防止する機能を有している。
【0030】
前記作動油ライン77の分岐された後端は、それぞれ、第1〜第4切換弁78a〜78dを介して、後端が各パワーシフト装置43〜46に接続された第1〜第4吸入ライン79a〜79dに接続されている。該第1〜第4切換弁78a〜78dは、それぞれ、作動油ライン77を第1〜第4吸入ライン79a〜79dに接続する圧油供給位置と、第1〜第4吸入ライン79a〜79dを排出ライン91に接続する圧油排出位置とをとるようになっている。
なお、図中、77aは、作動油ライン77の油圧を感知するための圧力センサである。又、91aは、排出ライン91に介在された流量調整弁であり、該排出ライン91に接続された吸入ライン79の急激な油圧減少を防止するためのものである。
【0031】
次に、ロックアップ機構50用の油圧回路80について説明する。該油圧回路80は、油タンク90から油を吸入し、圧油を吐出するロックアップ機構用油圧ポンプ81と、該油圧ポンプ81から吐出される圧油が流れるロックアップ機構用圧油ライン82とを備えている。該圧油ライン82は、該圧油ラインの作動油圧を設定するリリーフ弁85aの後段において潤滑油ライン83に分岐されている。潤滑油ライン83は、ロックアップ機構50へ潤滑油を供給するためのものである。なお、図中、85bは、潤滑油ライン83の潤滑油圧を設定するリリーフ弁である。
【0032】
一方、前記圧油ライン82は、第2電磁比例弁86を介して、後端がロックアップ機構50に接続された作動油ライン84に接続されている。該第2電磁比例弁86は、作動油ライン84及び圧油ライン82を接続する吸入位置と、作動油ライン84及び排出ライン87を接続する排出位置とをとるようになっており、76と同様に、圧油ライン82を作動油ライン84に接続した際の,前記作動油ライン84の急激な油圧上昇を防止する機能を有している。
【0033】
次に、以上の構成に係る走行用トランスミッションの各構成部材間の連動機構について、主に図3を参照しつつ説明する。図3中、26はポンプ容量制御軸であり、該軸の回転に伴って前記油圧ポンプ22の斜板が揺動するようになっている。図6に図3におけるA−A線断面図を示す。
【0034】
図3及び図6に示すように、前記ポンプ容量制御軸26は、電磁クラッチ27及びシフター28の一端を支持している。該シフター28の一端は前記ポンプ容量制御軸26に相対回転自在とされている。一方、前記電磁クラッチ27は、前記軸26に対して相対回転不能とされている。そして、該電磁クラッチ27とシフター28との間には、前記軸27に対し相対回転自在且つ軸方向摺動自在であって、シフター28に対しては相対回転不能とされた鉄板29が配設されている。
【0035】
斯かる構成により、通常は電磁石の作用によって鉄板29を電磁クラッチ27に吸着させて、シフター28とポンプ容量制御軸26とを係合させると共に、切断信号が入力されると鉄板29を電磁クラッチ27から分離させて、シフター28とポンプ容量制御軸26とを非係合させるようになっている。即ち、通常は、電磁クラッチ27及び鉄板29を介してシフター28とポンプ容量制御軸26とが連動し、且つ、電磁クラッチ27に切断信号が入力されると、シフター28とポンプ容量制御軸26とが相対回転自在となる。
【0036】
前記シフター28の他端は、リンク機構130を介して、運転席近傍に設けられた走行変速操作手段に接続されている。本実施の形態においては、前記走行変速操作手段として、変速レバー140を用いている。即ち、変速レバー140の揺動に伴って、前記シフター28の他端がポンプ容量制御軸26回りを揺動するようになっている。なお、変速レバー140がニュートラル位置(図3におけるN位置)にある場合、油圧ポンプ22の斜板もニュートラルとなり、HST20からは出力されないようになっている。さらに、前記変速レバー140は、図1に示す機械式の前進/後進切換機構150に連動するようになっている。即ち、変速レバー140がニュートラル位置にある場合には前進/後進切換機構150は遮断状態となり、変速レバー140が前進回転領域(図3においてF1領域,F2領域,F3領域及びF4領域)に揺動させられると前進/後進切換機構150は前進段が係合し、且つ、変速レバー140が後進領域(図3においてR1領域,R2領域,R3領域及びR4領域)に揺動させられると前進/後進切換機構150は後進段が係合するようになっている。
【0037】
さらに、前記リンク機構130の一部を構成する変速レバー支持軸には、コントローラ15に接続されたポテンシオメータ131が備えられており、変速レバー140の揺動角が所定角度に達すると、コントローラ15がその旨を検知するようになっている。
【0038】
なお、本実施の形態においては、前述のように、多段変速装置40を4段式としている。従って、変速レバー140のHST前進回転領域及びHST後進回転領域のそれぞれを4つに分割している。即ち、前進回転領域をF1領域,F2領域,F3領域及びF4領域に分割し、後進回転領域をR1領域,R2領域,R3領域及びR4領域に分割している。そして、変速レバー140が、前進回転領域又は後進回転領域において、隣接する揺動領域の境界点に達すると、即ち、前進回転領域においてa1点,a2点及びa3点、又は後進回転領域においてb1点,b2点及びb3点に達すると、その旨をコントローラ15が判定するように構成している。
【0039】
以下、変速レバー140を(i)ニュートラル状態からF1領域へ移行させ、F1領域内においてさらに傾斜させていく場合(以下、ケース(i)という)、及び(ii)F1領域から及びF2領域へ移行させる場合(以下、ケース(ii)という)、を例に、走行用トランスミッション1の伝動機構について、説明する。
【0040】
ケース(i)
変速レバー140がニュートラル位置にある場合、前述のように、前進/後進切換機構150は遮断状態となる。従って、駆動源100からの動力は駆動輪110に伝達されず、車輌は停止状態のままである。
【0041】
次に、変速レバー140をF1領域へ揺動させた場合、ポテンシオメータ131は変速レバー140の該揺動を検知して、コントローラ15がその旨を判定する。これに応じて、コントローラ15は、第1電磁比例弁76に接続信号を出力すると共に、第1切換弁78aに圧油供給位置をとるような信号を出力する。
【0042】
図7(a)に、時間に対する,作動油ライン77の油圧変化の割合を示す。なお、図7(a)において、変速レバーの揺動位置a1,a2及びa3に対応する時間を、T1,T2及びT3としている。
【0043】
前述のように、第1電磁比例弁76は、作動油ライン77の急激な油圧上昇を防止するから、該作動油ライン77及びこれに連通する第1吸入ライン79aの油圧は図7(a)のON(1)に示すように、徐々に上昇することになる。従って、第1吸入ライン79aからの圧油によって作動する第1速段のパワーシフト装置43のクラッチ板が急激に係合状態をとることが防止され、これにより、クラッチ板の損傷や異常磨耗を有効に防止することができる。
【0044】
一方、変速レバー140がF1領域に位置する間、コントローラ15は第2電磁比例弁86及び電磁クラッチ27に対しては信号を出力しない。その為、ロックアップ機構50は非係合状態のままであり、且つ、電磁クラッチ27は接続状態のままである。前述のように、電磁クラッチ27の接続状態時においては、油圧ポンプ22の斜板は変速レバー140に連動して揺動する。従って、変速レバー140を傾斜させていくに従って、HST20の出力は大きくなる。
【0045】
ここで、遊星歯車装置の動作について、主に、図1及び図4を参照しつつ説明する。前述のように、遊星歯車装置30のキャリア34は主駆動軸10に相対回転不能に連結されている。従って、遊星歯車装置の遊星歯車32は、駆動源100からの動力の一部によって、常に一定の方向且つ一定の速度で公転する。前記一定方向を図4において反時計回り方向とする。
【0046】
一方、該遊星歯車装置の太陽歯車31は、前述のように、HST20の出力に連結されている。従って、太陽歯車31の回転速度は、HST20の出力が大きくなるに従って、速くなる。キャリア34の回転速度(遊星歯車32の公転速度)が一定の場合、太陽歯車31の回転速度が速くなるに従って、外輪体33は高速回転することになる。
【0047】
図8に遊星歯車装置30のベクトル線図を示す。図8(a)及び図8(b)は、それぞれ、変速レバー140をF1領域内で少し傾斜させた場合及び大きく傾斜させた場合のベクトル線図である。外輪体33の回転速度ベクトルは、太陽歯車31の回転速度ベクトル及びキャリア34の回転速度ベクトル(遊星歯車装置の公転速度ベクトル)の合成によって表されるから、図8(a)及び図8(b)に示すように、キャリア34の回転速度ベクトルが一定の場合、太陽歯車31の回転速度ベクトルが大きくなるに従って、外輪体33の回転速度ベクトルが大きくなる。
【0048】
このように、変速レバー140がF1領域内に位置している場合には、変速レバー140を傾斜させていくに従って、外輪体33の回転速度が速くなる。前述のように、外輪体33は多段変速装置40の駆動軸41に連結されているから、外輪体41の回転速度が速くなれば、車速も上昇する。図9に、油圧ポンプの斜板の傾斜角と車速との関係を示す。
【0049】
ケース(ii)
次に、変速レバー140がF1領域からF2領域へ移行する場合、即ち、図3において変速レバーがa1点に達した場合を説明する。斯かる場合、ポテンシオメータ131からコントローラ15にその旨の信号が入力する。
【0050】
これに応じて、コントローラ15は、多段変速装置40に対しては、第1切換弁78aを圧油排出位置に位置させると共に、第1電磁比例弁76を一端遮断後再接続し且つ第2切換弁78bを圧油供給位置に位置させる。
【0051】
前述のように、排出ライン91には流量調整弁91aが介在されているから、第1吸入ライン79aの油圧は緩やかに下降していく(図中、OFF(1))。一方、第2吸入ライン79bの油圧は、第1電磁比例弁76の作用により、緩やかに上昇していく(図中、ON(2))。そして、OFF(1)とON(2)とが交差する時間T1'で、第1速段のパワーシフト装置43から第2速段のパワーシフト装置44へとシフトアップされる。即ち、時間T1〜T1'の間が多段変速装置40の変速期間となる。
【0052】
さらに、コントローラ15は、ポテンシオメータ131からの前記信号に基づき、時間T1において、第2電磁比例弁86に対し接続信号を出力すると共に、電磁クラッチ27に切断信号を出力する。
【0053】
図7(b)に、時間に対する,ロックアップ機構用油圧回路の作動油ライン84の油圧変化を示す。なお、図7(a)及び(b)の横軸(時間)は、互いに対応させている。
【0054】
第2電磁比例弁86が圧油ライン82と作動油ライン84とを接続すると、該作動油ライン84の油圧は上昇し、これにより、ロックアップ機構50がキャリア34と外輪体33とを係合状態にさせる。このロックアップ機構50の係合状態は、多段変速装置40の変速動作が完了する時間T1’において、解除される。即ち、コントローラ15に接続された,多段変速装置用油圧回路の前記圧力センサ77aが、作動油ライン77の油圧が第2速段のパワーシフト装置を係合させるのに十分な所定油圧Xに達したことを感知すると、コントローラ15は、該圧力センサー77aからの信号に基づき、時間T1’において第2電磁比例弁86を作動させて、作動油ライン84を排出ライン87に接続させる(図2における第2電磁比例弁の位置)。これにより、作動油ライン84の油圧が下降してロックアップ機構50が非係合状態とされる。
このように、ロックアップ機構50は、時間T1〜T1’の期間、即ち、多段変速装置40の変速期間のみ係合状態となる。
【0055】
一方、電磁クラッチ27が時間T1において切断されると、ポンプ容量制御軸26とシフター28との連結状態が解除され、これにより、油圧ポンプ22の斜板は変速レバー140に対してフリーの状態となる。なお、前記電磁クラッチ27も、第2電磁比例弁86と同様に様に、時間T1’において再接続される。即ち、油圧ポンプの斜板は、時間T1〜時間T1’の期間、即ち、多段変速装置40の変速期間のみ、変速レバー140に対してフリー状態となる。
【0056】
この多段変速装置40の操作期間における遊星歯車装置30の速度ベクトルを考えると、図8(c)に示すようになる。即ち、多段変速装置40の変速期間においては、前述のように、ロックアップ機構50の作用によってキャリア34と外輪体33とが一体となる。即ち、外輪体33はキャリア34と共に回転することになる。
【0057】
ところで、遊星歯車装置において、太陽歯車、キャリア及び外輪体のうちの2つの速度ベクトルが決まると、残りの1つの速度ベクトルは他の2つの速度ベクトルによって決められる。従って、多段変速装置40の変速期間においては、太陽歯車31の回転速度ベクトルは、キャリア34の回転速度ベクトルと外輪体33の回転速度ベクトルとの合成によって決められる(図8(c))。該太陽歯車31はHST20の出力に連結されているから、太陽歯車31の回転速度ベクトルが決められることによって、HST20の出力が決められることになる。
【0058】
ここで、該変速期間においては、油圧ポンプの斜板はフリー状態となっている。従って、該変速期間においては、HST20の出力によって斜板の揺動角が規制されることになる。即ち、変速レバー140の揺動位置は変化せずに、斜板だけが、キャリア34と外輪体33とによって決定される太陽歯車31の回転出力に対応したHST出力を得る位置まで戻されることになる。本実施の形態においては、HST出力が逆回転する位置まで斜板が戻される(図3の「T1〜T1’における斜板の揺動領域」参照)。
【0059】
その後、時間T1’になると、前述のように、第2電磁比例弁86が作動油ライン84を排出ライン87に接続すると共に、電磁クラッチ27が接続される。即ち、時間T1’になると、ロックアップ機構50が非係合状態にされると共に、油圧ポンプの斜板は変速レバー140の揺動に連動して揺動する。従って、時間T1’〜T2の期間においては、変速レバー140の傾斜に伴ってHST20の出力が大きくなり、これによ応じて車速が上昇することになる。
【0060】
即ち、図9に示すように、本実施の形態においては、変速レバー140がF1領域に位置する間(即ち、多段変速装置が第1速段の間)は、変速レバー140と連動する斜板の傾斜角に応じて車速が上昇していき、変速レバー140がF1領域とF2領域との境界点に達すると(即ち、多段変速装置が第1速段から第2速段への変速期間に入ると)、変速レバー140はそのままの位置で斜板だけが戻る。即ち、HSTが最大出力状態のままで多段変速装置40が変速されることはなく、該多段変速装置の変速時にはHSTの出力が自動的に落とされることになる。
【0061】
このように構成された本実施の形態に係る走行用トランスミッションにおいては、前記種々の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
【0062】
即ち、駆動源100に作動的に連結された主駆動軸10からHST20に動力を分岐入力し、さらに、前記主駆動軸10の残余の動力を遊星歯車装置30のキャリア34に入力すると共に、前記HST20の出力を太陽歯車31に入力して、外輪体33から多段変速装置40に動力を伝達するように構成しておき、さらに、多段変速装置40の変速期間だけ前記キャリア34と外輪体33とを一体とするロックアップ機構50を設けたので、多段変速装置40の変速の際における車速変化割合を抑えることができる。即ち、多段変速装置40を一の変速段に入れた状態で、HST20を操作して、車速を上昇させていき、その後、多段変速装置40を次の変速段に入れる際に、HST20の出力が自動的に落とされるので、多段変速操作40の変速時における車速変化を滑らかにすることができる。斯かる多段変速装置40の変速時における車速変化割合の減少によって、多段変速装置の故障等が有効に防止されると共に、車輌の乗り心地及び操作性が向上される。
【0063】
さらに、本実施の形態においては、HST20と多段変速装置40とを備えた走行用トランスミッションにおいて、HST20へは駆動源からの動力の一部だけを入力するようにしているので、HST20の小型化を図ることができる。
【0064】
即ち、駆動源100からの全動力をHSTを介して多段変速装置に伝達するように構成された従来の走行用トランスミッションにおいては、駆動源の最大出力に応じた容量のHSTを使用しなければならなかった。
これに対し、本実施の形態においては、HST20へは駆動源100の動力の一部しか入力されないので、前記従来に比して、HST20の小型化を図ることができる。
【0065】
さらに、本実施の形態においては、HSTの斜板に連結された変速レバー140の揺動角を検知するポテンシオメータ131を備え、該変速レバー140の揺動角に応じて多段変速装置40が変速されるように構成したので、1つの操作レバーでHST及び多段変速装置の操作ができ、従って、HST及び多段変速装置を独立して操作していた従来の走行用トランスミッションに比して、操作性を向上させることができる。
【0066】
なお、本実施の形態においては、電磁クラッチ27を設け、多段変速装置40の変速期間はHST20の斜板と変速レバー140とが連動しないように構成したが、これは、車輌の操作性を向上させるためである。
【0067】
即ち、斜板と変速レバーとを常時連動させるように構成すると、多段変速装置40の変速期間において、斜板が戻される際に変速レバー140も一緒に戻されることになる。この場合、運転者は、多段変速装置40が第1速段に係合している間は変速レバー140を傾斜させていき、多段変速装置40の変速期間だけは変速レバー140をフリーにして該変速レバーの戻りを許容しなければならない。
【0068】
これに対し、本実施の形態におけるように、多段変速装置40の変速期間においては、斜板が変速レバー140に対しフリーとなるように構成しておけば、運転者は多段変速装置40の変速期間を気にすることなく、普通に変速レバー140を操作することができる。
【0069】
このように、車輌の操作性を向上させるためには、多段変速装置40の操作期間中は、斜板を変速レバー140に対しフリーとすることが好ましいが、車輌の操作性よりもコストの低廉化を図りたい場合には、斜板と変速レバーとを常時連動させるようにすれば良い。
【0070】
また、本実施の形態においては、図1及び図5に示すように、ロックアップ機構50を遊星歯車装置30の直ぐ後方に配設したが、本発明は斯かる形態に限られるものではなく、多段変速装置40の変速期間において、遊星歯車装置のキャリア34と外輪体33とを同期回転させ得る限り、種々の形態が適用できる。例えば、図10に示すように、ロックアップ機構50’を多段変速装置40の後段側に配設し、キャリア34が連結される主駆動軸10と、外輪体33が連結される多段変速装置40の駆動軸41とを、同期回転させるように構成しても良い。
【0071】
【発明の効果】
本発明に係る車輌の走行用トランスミッションによれば、前記駆動源に作動的に連結された主駆動軸と、斜板を有する無段変速装置であって、前記駆動源からの動力を前記主駆動軸から分岐入力する無段変速装置と、前記無段変速装置の出力軸に作動的に連結された太陽歯車、前記主駆動軸に相対回転不能に連結されたキャリア、前記太陽歯車と噛合し且つ前記キャリアの回転に従って公転する遊星歯車、及び前記遊星歯車と噛合する内歯歯車が設けられた外輪体を有する遊星歯車装置と、前記外輪体に作動的に連結された駆動軸及び該駆動軸と平行に配設された従動軸を有し、両軸間で多段の変速を行う多段変速装置と、前記多段変速装置の変速期間のみ、前記キャリアと前記外輪体とを同期回転させるロックアップ機構とを備えるようにしたので、多段変速装置の変速操作に連動して、前記HSTの斜板の傾斜角を自動的に調整することができる。従って、多段変速装置の変速時における車速変化を円滑化させることが可能となる。
【0072】
さらに、駆動源からの動力の一部を無段変速装置に入力するように構成しているので、無段変速装置の故障等を有効に防止できると共に、該無段変速装置の少容量化を図ることができる。
【0073】
また、前記斜板を走行変速操作手段に連結されるものとし、前記多段変速装置の変速期間のみ前記連結状態が解除されるように構成すれば、走行変速操作手段に関係なく、斜板の傾斜角が自動調整される。従って、車輌の操作性を向上させることが可能となる。
【0074】
また、前記走行変速操作手段の揺動角を検出する揺動角検出装置をさらに備え、前記揺動角検出装置からの信号に基づいて、多段変速装置の変速動作を行うと共にロックアップ機構を作動させるように構成すれば、1つの走行変速操作手段の操作だけで、無段変速装置及び多段変速装置双方の操作を行うことが可能となり、さらに、操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係る走行用トランスミッションの好ましい一実施の形態が適用された車輌の伝動経路図である。
【図2】図2は、図1に示す走行用トランスミッションに関連する部分の油圧回路図である。
【図3】図3は、図1に示す走行用トランスミッションに関連する部分のブロック線図である。
【図4】図4は、図1に示す走行用トランスミッションにおける遊星歯車装置の横断面図である。
【図5】図5は、図1に示す走行用トランスミッションにおける遊星歯車装置,ロックアップ機構及び多段変速装置付近の縦断面図である。
【図6】図6は、図3におけるA−A線断面図である。
【図7】図7(a)は、時間に対する,多段変速装置用油圧回路における作動油ラインの油圧変化を示す波形図である。図7(b)は、時間に対する,ロックアップ機構用油圧回路における作動油ラインの油圧変化を示す波形図である。
【図8】図8は、遊星歯車装置の速度ベクトル図である。図8(a)及び図8(b)はそれぞれ多段変速装置が第1速段に係合している場合におけるHST少出力時及びHST大出力時の速度ベクトル図を示している。図8(c)は多段変速装置の変速期間における速度ベクトル図を示している。
【図9】図9は、車速と油圧ポンプの斜板の角度との関係を示す波形図である。
【図10】図10は、本発明に係る走行用トランスミッションの他の形態が適用された車輌の伝動経路図である。
【符号の説明】
1 走行用トランスミッション
10 主駆動軸
20 HST
21 入力軸
22 油圧ポンプ
23 出力軸
24 油圧モータ
25 斜板
30 遊星歯車装置
31 太陽歯車
32 遊星歯車
33 外輪体
34 キャリア
40 多段変速装置
41 駆動軸
42 従動軸
43 パワーシフト装置
50 ロックアップ機構
100 駆動源
110 駆動輪

Claims (3)

  1. 駆動源から駆動輪へ至る伝動経路に介在される車輌の走行用トランスミッションであって、
    前記駆動源に作動的に連結された主駆動軸と、
    少なくとも一方が可変容積型とされた油圧ポンプ及び油圧モータを有する無段変速装置であって、前記駆動源からの動力を前記主駆動軸から分岐入力し、斜板を操作することによって出力を無段変速し得るようにされた無段変速装置と、
    前記無段変速装置の出力軸に作動的に連結された太陽歯車、前記主駆動軸に相対回転不能に連結されたキャリア、前記太陽歯車と噛合し且つ前記キャリアの回転に従って公転する遊星歯車、及び前記遊星歯車と噛合する内歯歯車が設けられた外輪体を有する遊星歯車装置と、
    前記外輪体に作動的に連結された駆動軸及び該駆動軸と平行に配設された従動軸を有し、両軸間で多段の変速を行う多段変速装置と、
    前記多段変速装置の変速期間のみ、前記キャリアと前記外輪体とを同期回転させるロックアップ機構とを備えていることを特徴とする車輌の走行用トランスミッション。
  2. 前記斜板は走行変速操作手段に連結されており、前記多段変速装置の変速期間のみ前記連結状態が解除されるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の車輌の走行用トランスミッション。
  3. 前記操作変速操作手段の揺動角を検出する揺動角検出装置をさらに備え、
    前記揺動角検出装置からの信号に基づいて、多段変速装置の変速動作を行うと共にロックアップ機構を作動させるように構成したことを特徴とする請求項2に記載の車輌の走行用トランスミッション。
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