JP4570418B2 - 油圧−機械式変速装置の制御装置 - Google Patents

油圧−機械式変速装置の制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、入力軸からの動力を機械伝動部および油圧伝動部を介して出力軸に伝達するように構成される油圧−機械式変速装置の制御装置に関するものである。
従来、入力パワーの一部を油圧に伝達するとともに、残部を機械的に伝達する油圧−機械式（動力分割式）の変速装置（ハイドロメカニカルトランスミッション；ＨＭＴ）が知られている。この変速装置（ＨＭＴ）は、機械的動力の一部を油圧動力に変換すれば良く、機械的動力の伝達効率が高いことから、高効率を達成することができるという利点を有しており、ブルドーザ、ホイールローダといった負荷変動の激しい車両に対して理想的な変速機と言われて一部車両で採用されている。
前記油圧−機械式変速装置（ＨＭＴ）の代表的なものとして、その無段変速特性を遊星歯車機構により達成するようにしたものがある。すなわち、遊星歯車機構のサンギア、プラネタリギアを備えたキャリアおよびリングギアの三要素のうちの第１要素を入力軸に、第２要素を出力軸にそれぞれ結合するとともに、第３要素を油圧ポンプもしくは油圧モータに結合し、この油圧ポンプもしくは油圧モータの回転速度を変化させて出力軸の回転速度を変化させるように構成されたものである。
このＨＭＴは、前記遊星歯車機構に連結した油圧ポンプもしくは油圧モータと油圧回路により接続される他の油圧ポンプもしくは油圧モータを、変速装置の入力軸と回転比一定で連結する出力分割型のものと、前記遊星歯車機構に連結した油圧ポンプもしくは油圧モータと油圧回路により接続される他の油圧ポンプもしくは油圧モータを、変速装置の出力軸と回転比一定で連結する入力分割型のものの２形式があり、さらに両形式共に、油圧ポンプ、油圧モータおよび入出力軸を遊星歯車機構の三要素のうちのいずれに結合するかによって各６タイプ、計１２タイプの基本的組み合わせがある。
次に、従来の出力分割型ＨＭＴおよび入力分割型ＨＭＴのそれぞれについて、より詳細に説明する。
図５（ａ）には、出力分割型ＨＭＴの概略構成図が示されている。この出力分割型ＨＭＴ１００においては、エンジン１０１からの動力が入力される入力軸１０２に第１ギア１０３が固定され、この第１ギア１０３に噛合される第２ギア１０４が第１のポンプ／モータ１０５の軸１０５ａに固定されている。また、前記入力軸１０２には遊星歯車機構１０６のサンギア１０７が固定され、このサンギア１０７の外周に複数のプラネタリギア１０８が噛合されるとともに、各プラネタリギア１０８が遊星キャリア１０９に軸支され、この遊星キャリア１０９に出力軸１１０が固定されている。さらに、前記プラネタリギア１０８群の外周にリングギア１１１が噛合され、このリングギア１１１の外周に第３ギア１１２が噛合され、この第３ギア１１２が第２のポンプ／モータ１１３の軸１１３ａに固定されている。ここで、第１のポンプ／モータ１０５と第２のポンプ／モータ１１３とは配管１１４により油圧接続されている。
このような構成において、第２のポンプ／モータ１１３の回転速度、言い換えればリングギア１１１の回転速度が０のときには、油圧により伝達される動力は０となり、動力は全て機械機構を介して伝達される。このときの出力軸１１０の回転速度を基準にすると、
（１）出力軸１１０が増速されるときには、第２のポンプ／モータ１１３は油圧を通して動力を受け取って出力軸１１０を増速する側に作動されることになる。このとき、第１のポンプ／モータ１０５はポンプの働きをし、第２のポンプ／モータ１１３はモータの働きをし、第１のポンプ／モータ１０５から第２のポンプ／モータ１１３へ油圧を介してエネルギーが流れる。このとき、図５（ｂ）中の線分Ａ−Ｂで示されるように、油圧パワーの伝達馬力はプラス（＋）側となって、油圧パワーは入力軸１０２から遊星歯車機構１０６へ向かう順方向の流れとなる。
（２）出力軸１１０が減速されるときには、第２のポンプ／モータ１１３は遊星歯車機構１０６より動力を受け取って前記（１）の場合と反対方向に回転することになる。このとき、この第２のポンプ／モータ１１３はポンプの働きをし、第１のポンプ／モータ１０５はモータの働きをし、第１のポンプ／モータ１０５には第２のポンプ／モータ１１３より油圧を介してエネルギーが流れる。このとき、図５（ｂ）中の線分Ａ−Ｃで示されるように、油圧パワーの伝達馬力はマイナス（−）側となって、油圧パワーは遊星歯車機構１０６から入力軸１０２側へ向かう逆方向の流れとなる。
一方、図６（ａ）に示される入力分割型ＨＭＴ２００においては、入力軸１０２側に遊星歯車機構１０６が配置されるとともに、出力軸１１０側に第１のポンプ／モータ１０５が配置されている。なお、この図６（ａ）において、図５（ａ）に示される変速装置１００と同一部分および対応する部分には図に同一符号を付すに止めて、その詳細な説明を省略することとする。
この入力分割型の変速装置２００において、
（１）出力軸１１０が増速されるときには、第２のポンプ／モータ１１３はモータの働きをし、第１のポンプ／モータ１０５はポンプの働きをし、第１のポンプ／モータ１０５から第２のポンプ／モータ１１３へ油圧を介してエネルギーが流れる。このとき、図６（ｂ）中の線分Ａ−Ｄで示されるように、油圧パワーの伝達馬力はマイナス（−）側となって、油圧パワーは出力軸１１０から遊星歯車機構１０６へ向かう逆方向の流れとなる。
（２）出力軸１１０が減速されるときには、第２のポンプ／モータ１１３は遊星歯車機構１０６より動力を受け取って前記（１）の場合と反対方向に回転することになる。このとき、この第２のポンプ／モータ１１３はポンプの働きをし、第１のポンプ／モータ１０５はモータの働きをし、第１のポンプ／モータ１０５には第２のポンプ／モータ１１３より油圧を介してエネルギーが流れる。このとき、図６（ｂ）中の線分Ａ−Ｅで示されるように、油圧パワーの伝達馬力はプラス（＋）側となって、油圧パワーは遊星歯車機構１０６から出力軸１１０側へ向かう順方向の流れとなる。
このように、出力分割型または入力分割型のいずれの変速装置においても、増速側と減速側とで順方向のエネルギー流れと逆方向のエネルギー流れとが生じることになる。この場合のエネルギーの伝達効率について、図５に示される出力分割型ＨＭＴ１００を例にとって、以下に考察することとする。ここで、機械部の伝達効率を９５％、油圧部の伝達効率を８０％とする（一般に、ポンプ−モータを用いる場合の伝達効率は低い）。なお、比較を容易にするために、エンジンパワー１に対して、油圧部に取り出されるパワーを１／３として考える。
油圧パワーの流れが順方向の場合には、図７（ａ）に示されるようになる。エンジン１０１から得られる１．０のエネルギーはその１／３である０．３３３が増速のために油圧部へと流れる。出力軸１１０では、機械部から０．６３３（＝（１−１／３）×０．９５）のエネルギーが伝達されるとともに、油圧部から０．２６７（＝０．３３３×０．８） のエネルギーが伝達される。この結果、全体効率は０．９（＝０．６３３＋０．２６７）となる。これに対して、油圧パワーの流れが逆方向の場合には、図７（ｂ）に示されるようになる。この場合には、機械部には１．２６７（＝１＋０．２６７）のエネルギーが入り、伝達されるのは１．２０（＝１．２６７×０．９５）となるので、全体効率は０．８７０（＝１．２０−０．３３３）となる。
以上のように、油圧パワーの流れが逆方向である場合には、各要素に大きなエネルギーの流れが生じることになり、効率が悪化する。言い換えれば、油圧エネルギーの流れは順方向の方が優れていることになる。また、図７（ａ）（ｂ）からも明らかなように、エネルギー流れが逆方向の部分を有していると、機械部の通過エネルギーが大きくなるために、遊星歯車機構を大型化する必要があって、コスト面においても不利になってしまう。
この従来の出力分割型ＨＭＴおよび入力分割型ＨＭＴにおける問題点を解決するために、出力軸が増速されるときには出力分割型ＨＭＴを得ることができ、出力軸が減速されるときには入力分割型ＨＭＴを得ることができるようにした変速装置が提案されている。この提案された変速装置によれば、出力軸の回転速度に拘わらず油圧パワーの伝達馬力を常に正値にすることができて油圧パワーの流れを常に順方向にすることができ、低速域から高速域にわたる全ての速度域においてエネルギー効率を高めることができる等といった優れた効果を奏することができる。
ところで、前述のような出力分割型ＨＭＴと入力分割型ＨＭＴとを切換えて用いる変速装置を搭載した車両において、車両が前進（もしくは後進）している状態から、後進（もしくは前進）への変速操作を行うとき、通常は、前進側（もしくは後進側）のクラッチを切断した後、後進側（もしくは前進側）のクラッチを滑らせることによって車速が前進側（もしくは後進側）から後進側（もしくは前進側）へ変更されてその後進側（もしくは前進側）のクラッチが接続されるという動作が行われる。
しかしながら、このように車両の前後進の変速操作時に、接続される側のクラッチを滑らせながら変速動作を行わせた場合には、変速操作前の車両速度が大きい程、前後進切換クラッチに加わる負荷および熱負荷が大きくなり、クラッチ容量を大きくするなどの対策を採ることが必要となる。
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、出力分割型ＨＭＴと入力分割型ＨＭＴとを切換えて用いる変速装置において、前後進の変速操作時におけるクラッチ負荷を軽減することのできる油圧−機械式変速装置の制御装置を提供することを目的とするものである。
前記課題を達成するために、本発明による油圧−機械式変速装置の制御装置は、
入力軸と、出力軸と、前記入力軸と出力軸との間に介挿される遊星歯車機構を含む機械伝動部と、第１のポンプ／モータおよび第２のポンプ／モータとそれら両ポンプ／モータを接続する油圧配管とを含む油圧伝動部と、前記第１のポンプ／モータを前記入力軸または前記出力軸のいずれかに連結するように切換える連結切換クラッチ機構と、前記出力軸の一端部に配される前後進切換クラッチ機構とを備え、前記入力軸を前記遊星歯車機構の第１要素に連結し、前記第２のポンプ／モータを前記遊星歯車機構の第２要素に連結し、前記出力軸を前記遊星歯車機構の第３要素に連結してなる油圧−機械式変速装置の制御装置であって、
前記第１のポンプ／モータと第２のポンプ／モータとを接続する油圧配管に可変リリーフ弁を介挿するとともに、車両が前進から後進もしくは後進から前進への変速動作を行う際に、前記前後進切換クラッチ機構の切換動作に合わせて前記可変リリーフ弁のリリーフ設定圧を低下させ、前記前後進切換クラッチ機構の切換動作終了後に前記リリーフ設定圧を上昇させるように前記可変リリーフ弁を制御する可変リリーフ弁制御手段を設けることを特徴とするものである（第１発明）。
本発明において、前記可変リリーフ弁制御手段は、前記前後進切換クラッチ機構の切換動作終了後に前記リリーフ設定圧を徐々に上昇させるように制御するものとするのが好ましい（第２発明）。
前記各発明において、さらに、前記前後進切換クラッチ機構の切換動作に合わせて、前記第１のポンプ／モータを前記入力軸側から出力軸側へ切換えるように前記連結切換クラッチ機構を制御する連結切換制御手段が設けられるのが好ましい（第３発明）。
さらに、前記前後進切換クラッチ機構の切換動作に合わせて、前記第２のポンプ／モータの軸を制動するブレーキ機構を作動させるように制御するブレーキ機構制御手段が設けられるのが好ましい（第４発明）。
前記第１発明によれば、出力軸が増速されるときには、連結切換クラッチ機構によって第１のポンプ／モータが入力軸側に連結されて出力分割型ＨＭＴとして機能し、出力軸が減速されるときには、連結切換クラッチ機構によって第１のポンプ／モータが出力軸側に連結されて入力分割型ＨＭＴとして機能するので、油圧パワーの流れを常に順方向にすることができる。このような出力分割型ＨＭＴと入力分割型ＨＭＴとを切換えて用いる変速装置において、車両が前進から後進もしくは後進から前進への変速動作を行う際に、前後進切換クラッチ機構の切換動作に合わせて、第１のポンプ／モータと第２のポンプ／モータとを接続する油圧配管に介挿される可変リリーフ弁のリリーフ設定圧が低下され、前後進切換クラッチ機構の切換動作終了後に前記リリーフ設定圧が上昇されるように制御される。こうして、前後進切換クラッチ機構の切換え時に、第１のポンプ／モータと第２のポンプ／モータとを接続する油圧配管内の圧油がドレンされることになるので、前後進切換クラッチ機構における接続される側のクラッチを滑らせながら変速動作を行わせる必要がなく、油圧配管の油圧制御のみで変速動作を実行することができるため、前後進切換クラッチに加わる負荷および熱負荷を軽減することができて、この前後進切換クラッチの小容量化を図ることができる。
また、前記第２発明の構成を採用すれば、前後進切換クラッチ機構の切換動作終了後に前記油圧配管内の油圧が徐々に上昇することになり、変速ショックの軽減を図ることができる。
また、前記第３発明の構成を採用することにより、変速操作前の車両速度が大きい場合であっても、出力分割型ＨＭＴから入力分割型ＨＭＴへの切換えをスムーズに行うことができるとともに、前後進切換クラッチ機構の切換えと連結切換クラッチ機構の切換えとが併行して行われるので前後進変速の時間短縮を図ることができる。
さらに、第４発明の構成を採用することにより、前進側クラッチと後進側クラッチの両者がＯＦＦ状態にあることによる変速ショックの低減を図ることができる。
次に、本発明による油圧−機械式変速装置の制御装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る油圧−機械式変速装置の制御装置の概略構成図が示されている。本実施形態は、ブルドーザ等の装軌式車両の変速装置に適用された例に関するものであるが、勿論、これに限定されるものではない。
本実施形態の油圧−機械式変速装置１においては、エンジン２からの動力が入力される入力軸３に第１ギア４が固定され、この第１ギア４に第２ギア５が噛合され、この第２ギア５がシンクロメッシュ機構等の連結切換クラッチ機構（以下、単に「クラッチ機構」という。）６を介して第１のポンプ／モータ７の軸７ａに結合できるようにされている。前記クラッチ機構６は、切換え操作時に軸７ａの回転と第２ギア５の回転または後述の第７ギア２０の回転とを選択的に同期させるもので、これら第２ギア５と第７ギア２０との間に配されている。
前記入力軸３とその入力軸３と同一軸線上に並ぶ中間出力軸８との間には機械伝動部としての変速用遊星歯車機構９が配されている。そして、前記入力軸３には、この変速用遊星歯車機構９のサンギア１０が回転自在に支承されるとともに、複数のプラネタリギア１１を軸支する遊星キャリア１２が固定されている。また、前記サンギア１０には大径の第３ギア１３が一体結合され、この第３ギア１３の外周に第４ギア１４が噛合され、この第４ギア１４が第２のポンプ／モータ１５の軸１５ａに固定されている。さらに、前記プラネタリギア１１群の外周にはリングギア１６が噛合され、このリングギア１６に中間出力軸８が固定されている。また、前記中間出力軸８には第５ギア１７が固定されるとともに、この第５ギア１７に第６ギア１８が噛合され、この第６ギア１８が軸１９を介して第７ギア２０に固定されている。そして、この第７ギア２０が前記第１のポンプ／モータ７の軸７ａに回転自在に軸支されている。ここで、前記第１のポンプ／モータ７と第２のポンプ／モータ１５とは油圧配管２１を介して接続されている。
一方、前記中間出力軸８の後方にはシングルプラネタリ型の後進用遊星歯車機構２２および前進用遊星歯車機構２３を備える前後進切換クラッチ機構４０が配されている。前記後進用遊星歯車機構２２は、中間出力軸８に固定されるサンギア２４と、このサンギア２４の外側に位置するリングギア２５と、これら両ギア２４，２５間に介在されて両ギア２４，２５に噛合される遊星ギア２６と、この遊星ギア２６のキャリアであって後進用油圧クラッチ２７により油圧制動可能な遊星キャリア２８とにより構成されている。また、前記前進用遊星歯車機構２３は、中間出力軸８に固定されるサンギア２９と、このサンギア２９の外側に位置して前進用油圧クラッチ３０により油圧制動可能なリングギア３１と、これら両ギア２９，３１間に介在されて両ギア２９，３１に噛合される遊星ギア３２と、この遊星ギア３２のキャリアであって後進用遊星歯車機構２２のリングギア２５と一体固定される遊星キャリア３３とにより構成されている。
また、前記遊星キャリア３３は出力軸３４に連結され、この出力軸３４はベベルギア３５を介して横軸４７に配された油圧操向方式の操向装置（図示せず）に連結されている。そして、この操向装置は左右の終減速装置に連結され、出力軸３４から横軸４７に伝達された動力は操向装置および終減速装置等を介して左右の履帯を駆動するスプロケットにそれぞれ伝達される。また、横軸４７には車体ブレーキ機構４８が配されている。
ところで、前記クラッチ機構６により第１のポンプ／モータ７の軸７ａを第２ギア５側または第７ギア２０側のいずれかに切換え操作する際、第２のポンプ／モータ１５の回転は停止されているが、このときに第２のポンプ／モータ１５の軸１５ａを確実に停止させるために、この軸１５ａにはその軸１５ａの回転を制動するブレーキ機構（ロッククラッチ）３６が設けられている。また、前記第１のポンプ／モータ７と第２のポンプ／モータ１５とを接続する油圧配管２１には、第１の分岐配管２１ａと第２の分岐配管２１ｂとが接続されている。そして、第１の分岐配管２１ａ中には逆止弁３７と可変リリーフ弁３８とが介挿され、第２の分岐配管２１ｂはチャージポンプ３９に接続されている。
図２には、本実施形態に係る油圧−機械式変速装置の制御ブロック図が示されている。この制御ブロック図において、エンジン２の出力軸である変速装置の入力軸３にはその入力軸３の回転数を検知するエンジン回転数検知器４１が設けられているとともに、遊星歯車機構９の出力軸である中間出力軸８にはその出力軸の回転数を検知する変速装置出力軸回転数検知器４２が設けられており、これら各検知器４１，４２からの検知信号はコントローラ４３に入力される。また、このコントローラ４３には、車両の前進もしくは後進を切換える変速レバー（Ｆ／Ｒ切換えレバー）４６からの前後進切換え信号も入力される。
前記コントローラ４３は、図示省略されているが、所定プログラムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、このプログラム、更には各種テーブルを記憶する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、このプログラムを実行するに必要なワーキングメモリとしての書込み可能メモリとを備えて構成されている。こうして、コントローラ４３は、各検知器４１，４２からのエンジン回転信号、変速装置出力軸回転信号等の入力信号および変速レバー４６からの前後進切換え信号に基づき、前記プログラムを実行することにより演算処理を行って、可変容量型の第１のポンプ／モータ７の斜板角度を制御するサーボ機構４４、および可変容量型の第２のポンプ／モータ１５の斜板角度を制御するサーボ機構４５に角度制御信号を与え、前記前後進切換クラッチ機構４０に作動信号を与え、さらに前記クラッチ機構６に切換え信号を与え、またブレーキ機構３６にブレーキ圧設定信号を、車体ブレーキ機構４８にブレーキ圧設定信号を、可変リリーフ弁３８にリリーフ圧設定信号を、チャージポンプ３９に駆動／停止信号をそれぞれ与える。
次に、車両が比較的高速で後進している状態から前進に変速される場合を例にとって、その変速制御の具体的な制御態様について、図３に示されるフローチャートにしたがって、図４に示されるタイムチャートを参照しつつ説明する。
Ｓ１：初期状態において、第１のポンプ／モータ７の容積比は−１００％にあり（図４（ａ））、車体ブレーキ機構４８のブレーキ圧は１００％（ブレーキＯＦＦの状態）にあり（図４（ｅ））、可変リリーフ弁３８のリリーフ設定圧は最大設定位置（１００％）にあって油圧配管２１からの圧油の漏れがない状態にあり（図４（ｆ））、クラッチ機構６は出力分割側（第１のポンプ／モータ７の軸７ａが第２ギア５に結合される側）にある（図４（ｄ））。また、後進用油圧クラッチ（Ｒクラッチ）２７はＯＮ状態に（図４（ｂ））、前進用油圧クラッチ（Ｆクラッチ）３０はＯＦＦ状態にある（図４（ｃ））。
Ｓ２〜Ｓ３：この初期状態において、ｔ＝０のときに変速レバー４６が後進から前進に変速操作されることにより前後進切換え信号が入力されると、この状態から、速度比変更のために第１のポンプ／モータ７の容積比を徐々に増加させ（図４（ａ））、車体ブレーキ機構４８をＯＮ方向へ作動してそのブレーキ圧をｂ１に保持する（（図４（ｅ））。これにより、車速が徐々に落ちていく（図４（ｉ））。なお、図４（ｅ）において車体ブレーキ機構４８のブレーキ圧ｂ１の保持区間Ｅ１は、車速を落して変速時間を短縮するために設けられている。
Ｓ４〜Ｓ５：変速レバー操作後ｔ１時間（例えば０．５ｓｅｃ）が経過したか否かを判定し、ｔ１時間が経過すると、後進用油圧クラッチ２７を切断する（図４（ｂ））と同時に、ブレーキ機構３６をＯＮ方向へ作動する（図４（ｈ））とともに、クラッチ機構６の出力分割側から入力分割側（第１のポンプ／モータ７の軸７ａが第７ギア２０に結合される側）への切換え動作を開始する（図４（ｄ））。そして、車体ブレーキ機構４８を更にＯＮ方向へ作動してブレーキ圧をｂ２に保持する（（図４（ｅ））。また、可変リリーフ弁３８のリリーフ設定圧を零近傍まで低下させ、これによって油圧配管２１内の圧油を分岐配管２１ａを通ってドレンさせる（図４（ｆ）における制御区間Ｆ１参照）。なお、図４（ｅ）において車体ブレーキ機構４８のブレーキ圧ｂ２の保持区間Ｅ２は、リリーフ設定圧の制御区間Ｆ１において、後進用油圧クラッチ２７および前進用油圧クラッチ３０の両方のＯＦＦ状態に基づく変速ショックを低減するために設けられている。
Ｓ６〜Ｓ７：前記リリーフ設定圧の制御区間Ｆ１の間に、クラッチ機構６が入力分割側に切換わったか否かを判定し、クラッチ機構６の切換えが完了したのと略同時に（ｔ＝ｔ２で）、ブレーキ機構３６をＯＦＦ方向へ作動する（図４（ｈ））とともに、前進用油圧クラッチ３０の接続を開始する（図４（ｃ））。
Ｓ８：時刻ｔ＝ｔ３において前進用油圧クラッチ３０の接続が完了すると（図４（ｃ））、車体ブレーキ機構４８をＯＦＦ方向へブレーキ圧１００％まで徐々に戻すとともに（図４（ｅ））、可変リリーフ弁３８のリリーフ設定圧をモジュレーション（図４（ｆ）の制御区間Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４参照）を付けて徐々にＯＦＦ位置に向けて戻し、油圧配管２１にチャージポンプ３９から分岐配管２１ｂを通って圧油を補給する。このように可変リリーフ弁３８のリリーフ設定圧にモジュレーションを付けることで、前後進切換クラッチ機構４０の切換動作終了後に油圧配管２１内の油圧が徐々に上昇することになり、変速ショックの軽減を図ることができる。
Ｓ９〜Ｓ１０：変速装置出力軸回転数検知器４２からの入力信号により中間出力軸８の回転数が略零（マイナス側の零近傍の所定値）になったのを検知し、リリーフ設定圧を最大設定圧（１００％）まで戻す。こうして、変速ショックを最小限に抑えて前後進切換クラッチ機構４０の切換えが完了し、時刻ｔ＝ｔ４において車両の移動方向が後進側から前進側へ切換わる。
ところで、この種の出力分割型ＨＭＴと入力分割型ＨＭＴとを切換えて用いる変速装置において、例えば後進から前進の変速操作を行う際には、通常、第２のポンプ／モータ１５のブレーキ機構３６をＯＮ操作した後、入力軸３から中間出力軸８への動力伝達が遊星歯車機構９のみで行われる機械的直結域においてクラッチ機構６を出力分割側から入力分割側へ切換え、その後ブレーキ機構３６をＯＦＦ操作し、入力分割域において第１のポンプ／モータ７の容積比を変更した後に前後進切換クラッチ機構４０の切換えを行うような制御方法が採られる。その前後進切換クラッチ機構４０の切換えでは、前進用油圧クラッチの接続は、車速が零の時刻（図４のｔ＝ｔ４）を含む時間にモジュレーションをかけながら行われる。しかしながら、このような制御方法では、変速制御に要する時間として、（１）ブレーキ機構３６のＯＮ操作時間、（２）出力分割域で速度比を落す時間、（３）入力分割域で速度比を落す時間、（４）ブレーキ機構３６のＯＦＦ操作時間の合計時間が必要になるとともに、前後進切換クラッチ機構４０にかかる負荷が大きくなるという欠点がある。なぜなら、前進用油圧クラッチの接続時に、後進では車体慣性による負荷が、前進ではエンジンからの負荷が、前進用油圧クラッチにかかるためである。
これに対して本実施形態の制御装置によれば、後進用油圧クラッチ２７から前進用油圧クラッチ３０への繋ぎ換え時に、可変リリーフ弁３８のリリーフ設定圧を零近傍まで低下させて油圧配管２１から圧油をドレンさせるように構成されており、前後進切換クラッチ機構４０の切換えと、出力分割側から入力分割側へのクラッチ機構６の切換えとが第１のポンプ／モータ７の容積比を変更させながら行われるので、変速制御に要する時間の短縮化を図ることができる。また、前後進切換クラッチ機構４０の切換動作に合わせて、第１のポンプ／モータ７が入力軸３側から中間出力軸８側へ切換えられるので、変速操作前の車両速度が大きい場合であっても、出力分割型ＨＭＴから入力分割型ＨＭＴへの切換えをスムーズに行うことができる。
また、変速操作が第１のポンプ／モータ７と第２のポンプ／モータ１５とを接続する油圧配管２１の油圧制御のみで行われ、可変リリーフ弁３８の設定圧を零近傍まで低下させて遊星歯車機構９の第４ギア１４をほぼ自由にして前進用油圧クラッチ３０（または後進用油圧クラッチ２７）を滑らせることなく変速動作を実行することができるので、前進用油圧クラッチ３０（または後進用油圧クラッチ２７）のクラッチ負荷を低減することができ、クラッチの小容量化を図ることができる。
なお、本実施形態におけるコントローラ４３が、本発明における可変リリーフ弁制御手段、連結切換制御手段、ブレーキ機構制御手段に対応する。
上述の説明では、車両が後進から前進に変速される場合について説明したが、前進から後進に変速される場合にも同様の制御が実行されることは言うまでもない。
本実施形態においては、前後進の変速時におけるエンジン制御については触れられていないが、この前後進変速制御に併せてエンジン制御を行うことにより、例えばエンジンブレーキによる変速時間短縮や、燃料噴射量制御による変速ショック軽減の効果も得ることができる。
本発明の一実施形態に係る油圧−機械式変速装置の概略構成図 本実施形態に係る油圧−機械式変速装置の制御ブロック図 後進から前進への変速制御におけるフローチャート 後進から前進への変速制御におけるタイムチャート 従来の２つのポンプ／モータを用いた出力分割型ＨＭＴの概略構成図（ａ）およびその伝達馬力特性図（ｂ） 従来の２つのポンプ／モータを用いた入力分割型ＨＭＴの概略構成図（ａ）およびその伝達馬力特性図（ｂ） 従来例におけるエネルギー流れによる効率面での差を説明する図
符号の説明
１ 油圧−機械式変速装置
２ エンジン
３ 入力軸
６ クラッチ機構
７ 第１のポンプ／モータ
８ 中間出力軸
９ 変速用遊星歯車機構
１５ 第２のポンプ／モータ
２１ 油圧配管
３６ ブレーキ機構
３８ 可変リリーフ弁
３９ チャージポンプ
４０ 前後進切換クラッチ機構
４３ コントローラ（可変リリーフ弁制御手段、連結切換制御手段、ブレーキ機構制御手段）
４８ 車体ブレーキ機構

Claims (4)

  1. 入力軸と、出力軸と、前記入力軸と出力軸との間に介挿される遊星歯車機構を含む機械伝動部と、第１のポンプ／モータおよび第２のポンプ／モータとそれら両ポンプ／モータを接続する油圧配管とを含む油圧伝動部と、前記第１のポンプ／モータを前記入力軸または前記出力軸のいずれかに連結するように切換える連結切換クラッチ機構と、前記出力軸の一端部に配される前後進切換クラッチ機構とを備え、前記入力軸を前記遊星歯車機構の第１要素に連結し、前記第２のポンプ／モータを前記遊星歯車機構の第２要素に連結し、前記出力軸を前記遊星歯車機構の第３要素に連結してなる油圧−機械式変速装置の制御装置であって、
    前記第１のポンプ／モータと第２のポンプ／モータとを接続する油圧配管に可変リリーフ弁を介挿するとともに、車両が前進から後進もしくは後進から前進への変速動作を行う際に、前記前後進切換クラッチ機構の切換動作に合わせて前記可変リリーフ弁のリリーフ設定圧を低下させ、前記前後進切換クラッチ機構の切換動作終了後に前記リリーフ設定圧を上昇させるように前記可変リリーフ弁を制御する可変リリーフ弁制御手段を設けることを特徴とする油圧−機械式変速装置の制御装置。
  2. 前記可変リリーフ弁制御手段は、前記前後進切換クラッチ機構の切換動作終了後に前記リリーフ設定圧を徐々に上昇させるように制御するものである請求項１に記載の油圧−機械式変速装置の制御装置。
  3. さらに、前記前後進切換クラッチ機構の切換動作に合わせて、前記第１のポンプ／モータを前記入力軸側から出力軸側へ切換えるように前記連結切換クラッチ機構を制御する連結切換制御手段が設けられる請求項１または２に記載の油圧−機械式変速装置の制御装置。
  4. さらに、前記前後進切換クラッチ機構の切換動作に合わせて、前記第２のポンプ／モータの軸を制動するブレーキ機構を作動させるように制御するブレーキ機構制御手段が設けられる請求項１〜３のいずれかに記載の油圧−機械式変速装置の制御装置。
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