JP4685603B2

JP4685603B2 - 作業車両用変速装置

Info

Publication number: JP4685603B2
Application number: JP2005335449A
Authority: JP
Inventors: 剛史大内田
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2025-11-21
Also published as: JP2007139112A

Description

本発明は、ベルト式無段変速装置の出力側に遊星歯車機構を設ける作業車両用変速装置の技術に関する。

従来、自動車に搭載されるのに適したベルト式無段変速装置において、出力軸の正逆回転変更のためや、若しくはベルト式無段変速装置のみでは実現できない変速比を得るために前記ベルト式無段変速装置の出力側に遊星歯車機構を設けたＶベルト式無段変速装置の例（特許文献１）や、また、比較的小さな牽引力しか必要としない農業機械向けのベルト式無段変速装置において、可変プーリ機構に巻回されるＶベルトの摩耗防止や寿命向上のために、前記ベルト式無段変速装置の出力側に遊星歯車機構を設け、該遊星歯車機構のサンギアとインターナルギアに対して、互いに逆方向でかつ同回転数の回転を入力し、プラネタリキャリアを無回転に維持することによりニュートラル状態を創出し、Ｖベルトのベルトピッチのずれを解消したＶベルト式変速装置の例（特許文献２）が開示されており、これらの技術は公知となっている。
特開平１−５８８４８号公報特開平３−９２６５６号公報

トラクタ等の農業用作業車両においては、極低速の走行状態で非常に大きな牽引力が必要とされる場合があり、走行速度が「０」近辺においても、エンジンからの出力が車輪に伝達されている必要がある。このため、エンジンから車輪への出力伝達を維持しつつ、走行速度を「０」にし得る機構であることが望ましい。また、一般的にベルト式無段変速装置においては、最小変速比は入力回転に対して４０％程度までしか得ることができない。つまり、ベルト式無段変速装置のみでは入力回転数が「０」でない限りは出力回転数を「０」にすることができない。そこで、ベルト式無段変速装置と該ベルト式無段変速装置の出力側に設けた遊星歯車機構により、エンジンから車輪への出力伝達を維持しつつ走行速度「０」を達成する技術として、前記（特許文献１）および（特許文献２）が提案されている。しかし、前記（特許文献１）に示される実施例では、低回転域では流体継手の滑り作用により出力伝達を抑制することで走行速度「０」を達成している。よって、この方式では極低速域での大きな牽引力を達成することができないため、農用作業車両等の用途には向かない。また、前記（特許文献２）に示される実施例では、ニュートラル状態に移行するためにはクラッチ操作を必要とするため、微小速度で走行するような場合にはクラッチ操作が煩雑になると予想されるため、低速走行時に大きな牽引力が必要とされる農用作業車両等の用途には向かない。また、前記いずれの実施例においても、ベルト式無段変速装置の可変プーリに巻回されている駆動用ベルトにはＶベルトが用いられており、大きな牽引力を必要とする農用作業車両等の用途には向かず、改良が必要である。そこで本発明では、このような状況を鑑み、極めて低速の走行状態においても必要な牽引力を確保しつつ、走行速度「０」の状態においても出力伝達を維持することを可能としたベルト式無段変速装置を備えた作業車両用変速装置を提供する。

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。

請求項１においては、ベルト式無段変速装置（２）の入力軸（１０）と出力軸（１４）から、それぞれ動力伝達機構を介して、遊星歯車機構（２２）に伝達する作業車両用変速装置であって、前記入力軸（１０）からの動力を、前記ベルト式無段変速装置（２）の入力プーリ（１１）と遊星歯車機構（２２）のサンギア（５４）に伝達し、前記ベルト式無段変速装置（２）の出力軸（１４）からの動力を、減速歯車機構を介して、同じく遊星歯車機構（２２）のプラネタリキャリア（５６）に伝達し、前記ベルト式無段変速装置（２）の変速比が最小のときに、該遊星歯車機構（２２）のインターナルギア（５７）の出力回転を停止する構成とし、該遊星歯車機構（２２）の後段に、副変速部（３０）を設け、該副変速部（３０）は、第一副変速軸（３１）、第二副変速軸（３３）、及び該第一副変速軸（３１）と同一軸心上で、第一主クラッチ（３２ａ）を介して接続する第一出力軸（４０）、前記第二副変速軸（３３）と同一軸心上で、第二主クラッチ（３２ｂ）を介して接続する第二出力軸（４１）を備え、前記遊星歯車機構（２２）の第二インターナルギア（５７）からの出力を、前記第一主クラッチ（３２ａ）を介装した第一出力軸（４０）と、第二主クラッチ（３２ｂ）を介装した第二出力軸（４１）の２本の並列に配置した軸に選択的に伝達し、前記第一主クラッチ（３２ａ）を介装した第一出力軸（４０）と、第二主クラッチ（３２ｂ）を介装した第二出力軸（４１）との間に、逆転歯車（６４）を配置したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、ベルト式無段変速装置（２）の入力軸（１０）と出力軸（１４）から、それぞれ動力伝達機構を介して、遊星歯車機構（２２）に伝達する作業車両用変速装置であって、前記入力軸（１０）からの動力を、前記ベルト式無段変速装置（２）の入力プーリ（１１）と遊星歯車機構（２２）のサンギア（５４）に伝達し、前記ベルト式無段変速装置（２）の出力軸（１４）からの動力を、減速歯車機構を介して、同じく遊星歯車機構（２２）のプラネタリキャリア（５６）に伝達し、前記ベルト式無段変速装置（２）の変速比が最小のときに、該遊星歯車機構（２２）のインターナルギア（５７）の出力回転を停止する構成とし、該遊星歯車機構（２２）の後段に、副変速部（３０）を設け、該副変速部（３０）は、第一副変速軸（３１）、第二副変速軸（３３）、及び該第一副変速軸（３１）と同一軸心上で、第一主クラッチ（３２ａ）を介して接続する第一出力軸（４０）、前記第二副変速軸（３３）と同一軸心上で、第二主クラッチ（３２ｂ）を介して接続する第二出力軸（４１）を備え、前記遊星歯車機構（２２）のインターナルギア（５７）からの出力を、前記第一主クラッチ（３２ａ）を介装した第一出力軸（４０）と、第二主クラッチ（３２ｂ）を介装した第二出力軸（４１）の２本の並列に配置した軸に選択的に伝達し、前記第一主クラッチ（３２ａ）を介装した第一出力軸（４０）と、第二主クラッチ（３２ｂ）を介装した第二出力軸（４１）との間に、逆転歯車（６４）を配置したので、ベルト式無段変速装置を用いながら、出力回転を「０」とすることができる。また、中立位置を確保することが可能となり、前進から後進に至るまで連続して無段変速が可能となる。

また、第一副変速軸（３１）上の第一主クラッチ（３２ａ）と、第二副変速軸（３３）上の第二主クラッチ（３２ｂ）の入切操作で変速段の切替が簡単にできる。

また、第一出力軸（４０）と第二出力軸（４１）の間に逆転歯車（６４）を配置したので、簡単な構成で出力回転を逆転することが可能となる。

次に、発明の実施の形態を説明する。

まず、図１を用いて、本発明の一実施例に係る変速装置の全体的な構成について説明をする。

図１に示す如く、作業車両用変速装置１は、ベルト式無段変速装置２と遊星歯車機構２０と副変速部３０から構成されている。

前記ベルト式無段変速装置２の後段（下流側）に前記遊星歯車機構２０が配置され、該遊星歯車機構２０の後段に前記副変速部３０が配置される。

そして、前記ベルト式無段変速装置２は、入力軸１０、第一可変プーリ１１、第二可変プーリ１２、金属ベルト１３、ＣＶＴ出力軸１４等を備え、前記遊星歯車機構２０は、遊星歯車軸１６、第一遊星歯車機構２１、第二遊星歯車機構２２等を備え、前記副変速部３０は、副入力軸１５、第一副変速軸３１、切替クラッチ機構、副変速用歯車、第一および第二主クラッチ３２ａ・３２ｂ、第二副変速軸３３、第一出力軸４０および第二出力軸４１等を備えている。

前記入力軸１０、ＣＶＴ出力軸１４、副入力軸１５、遊星歯車軸１６、第一副変速軸３１、第二副変速軸３３、第一出力軸４０および第二出力軸４１等の各軸は、図示しないミッションケース等にベアリング等を介して回転自在に軸支され、各々平行に配置され前記ミッションケース内に横設されている。

以下に、ベルト式無段変速装置２の構成について説明をする。図１に示す如く、前記入力軸１０の入力始端部には前記第一可変プーリ１１が配設されている。該第一可変プーリ１１は、図示しない油圧シリンダやモータ等のアクチュエータ等により軸方向に往復変位可能に軸支されている第一可変シーブ１１ａと前記入力軸１０に固定された第一固定シーブ１１ｂにより構成されている。前記アクチュエータは主変速操作手段と連結されている。また、前記ＣＶＴ出力軸１４には前記第二可変プーリ１２が配設されている。該第二可変プーリ１２は、図示しないバネ等の付勢手段により軸方向に往復変位可能に軸支されている第二可変シーブ１２ａと前記ＣＶＴ出力軸に軸止された第二固定シーブ１２ｂにより構成されている。尚、前記入力軸１０と前記ＣＶＴ出力軸１４の軸間距離は一定に保持されている。

前記第一可変プーリ１１および第二可変プーリ１２に対しては、一定断面を有しかつ一定周長の円状に加工された前記金属ベルト１３が巻回されている。例えば、各プーリ１１・１２の溝幅が広いときには、前記金属ベルト１３はプーリ溝の深い部分（軸心方向）に位置されることになるため、ベルトとの接触プーリ径は小さくなる。また反対に、各プーリ１１・１２の溝幅が狭いときには、前記金属ベルト１３はプーリ溝の浅い部分（円周方向）に位置されることになるため、ベルトとの接触プーリ径は大きくなる。この作用を利用し、各プーリ１１・１２の溝幅を変化させることにより、前記ベルト式無段変速装置２の入力側および出力側のプーリ径を相対的に変化させることができる。そして、この入力側および出力側のプーリ径の組合せパターンは無数に存在するため、変速比が無段階に可変可能となる。

以下に、遊星歯車機構２０の構成について説明する。図１に示す如く、遊星歯車機構２０は、第一遊星歯車機構２１および第二遊星歯車機構２２の二組の遊星歯車で構成されている。前記第一遊星歯車機構２１は、遊星歯車軸１６の入力上流側（以下前側とする）に配設され、その下流側（以下後側とする）の遊星歯車軸１６上に第二遊星歯車機構２２が配設されており、該第一遊星歯車機構２１は第一サンギア５０、第一プラネタリキャリア５１、複数の第一プラネタリギア５２・５２・・・および第一インターナルギア５３で構成されている。

前記第一サンギア５０は、円形の外歯歯車であり前記遊星歯車軸１６上に相対回転不能に軸止されている。前記第一インターナルギア５３は、その端面の一方（前端）が開放された円筒状部材の開放側端面の内周部に内歯歯車を形成し、かつ他方の閉じた端面側（後部）の外周部に外歯歯車６６を形成した部材であり、該外歯歯車６６はベアリング等を介して、後述する第一プラネタリキャリア５１と第二サンギア５４を連結する円筒状の連結部材５８の外周部に回転自在に支持されている。

前記第一プラネタリギア５２は、円形の外歯歯車であり、第一プラネタリキャリア５１に複数の第一プラネタリギア５２・５２・・・が回転自在に支持されるとともに、前記第一サンギア５０と前記第一インターナルギア５３に形成された内歯歯車の双方に噛合している。該第一プラネタリギア５２は前記第一サンギア５０の廻りを公転し、この公転を遊星歯車軸１６廻りの回転として第一プラネタリキャリア５１の下流側に連結した連結部材５８に伝達するようにしている。

前記連結部材５８は、略円筒形の部材であり、前記遊星歯車軸１６にベアリング等を介して回転自在に外嵌されており、前記第一プラネタリキャリア５１および第二サンギア５４に相対回転不能に介設されている。つまり、前記第一プラネタリキャリア５１および第二サンギア５４は前記連結部材５８の前後両側に連結されて一体的に構成されている。

前記第一プラネタリキャリア５１の前端部には円筒部材５９を介して第一入力歯車６０が相対回転不能に固設されている。該第一入力歯車６０は、円形の外歯歯車であり、第一逆転歯車６１と噛合している。また、該第一逆転歯車６１は後述する前記入力軸１０上に固設された動力出力歯車６２と噛合し、該動力出力歯車６２から伝達される回転が、前記第一入力歯車６０に同じ方向の回転として伝達される。

また、図１に示す如く、第二遊星歯車機構２２は、第二サンギア５４、第二プラネタリキャリア５５、複数の第二プラネタリギア５６・５６・・・および第二インターナルギア５７で構成されている。前記第二サンギア５４は、円形の外歯歯車であり、前記連結部材５８に固設されている。

第二インターナルギア５７は、端面の一方（前端）が開放された円筒状部材の開放側端面の内周部に内歯歯車を形成し、かつ他方の閉じた端面（後部）の外周部に外歯歯車６７を形成した部材であり、該外歯歯車６７がベアリング等を介して、前記遊星歯車軸１６に回転自在に支持されている。

前記第二プラネタリギア５６は、円形の外歯歯車であり、第二プラネタリキャリア５５に回転自在に支持されており、前記第二サンギア５４と前記第二インターナルギア５７に形成された内歯歯車の双方に噛合している。また、前記第二プラネタリキャリア５５は、略円筒形の部材であり、端面の一方（前側）で複数の第二プラネタリギア５６を回転自在に軸支し、後部が前記遊星歯車軸１６に相対回転不能に固設されている。そして、該第二プラネタリギア５６は前記第二サンギア５４の廻りを公転し、遊星歯車軸１６と一体的に回転するようにしている。

以下に、副変速部３０の構成について説明する。図１に示す如く、副変速部３０は、第一副変速軸３１、第一主クラッチ３２ａ、第二主クラッチ３２ｂ、第二副変速軸３３および各切替クラッチ３５・３６・３７、第一出力軸４０および第二出力軸４１等により構成されている。なお、本実施例では第一主クラッチ３２ａと第二主クラッチ３２ｂは摩擦クラッチ式、各切替クラッチ３５・３６・３７はドッグ式クラッチ（噛合式クラッチ）としているが、限定するものではなく、歯車摺動式や同期噛合式クラッチや電磁クラッチ式や油圧クラッチ式等であってもかまわない。前記第一切替クラッチ３５および第二切替クラッチ３７は第一副変速軸３１上にスプライン嵌合されて、相対回転不能、かつ、軸方向に摺動可能に軸支され、前記第三切替クラッチ３７は第二副変速軸３３上にスプライン嵌合されて、相対回転不能、かつ、軸方向に摺動可能に軸支されている。また、第一出力軸４０は第一副変速軸３１と同心で後方延長上に配置され、第一出力軸４０と第一副変速軸３１の間に第一主クラッチ３２ａが配置されている。尚、前述したとおり、各軸３１・３３・４０・４１は、図示しないミッションケース内にベアリング等を介して、互いに平行に横設されており、前記入力軸１０、前記遊星歯車軸１６およびＣＶＴ出力軸１４の各軸に対しても全て互いに平行である。

前記第一副変速軸３１および第一出力軸４０には、前側から順に、第五伝達歯車４６、第一切替クラッチ３５、第一伝達歯車４２、第三切替クラッチ３７、第三伝達歯車４４、第一主クラッチ３２ａおよび第一出力歯車３８が配設されている。

前記遊星歯車機構２０およびベルト式無段変速装置２からの出力が副変速部３０の各軸３１・３３に伝達される経路は、以下の三系統に分けられている。まず、一つ目の経路は、前記第一遊星歯車機構２１の第一インターナルギア５３の後部に設けた外歯歯車６６と前記第一伝達歯車４２を噛合させて形成されている。また、二つ目の経路は、前記第二遊星歯車機構２２の第二インターナルギア５７の後部に設けた外歯歯車６７に噛合する第三逆転歯車６５と前記第三伝達歯車４４を噛合させて形成されている。そして、三つ目の経路は、前記副入力軸１５上に固設したＣＶＴ伝達歯車７２と前記第五伝達歯車４６を噛合させて形成されている。つまり、適切な動力源からの入力経路を、運転状態の変化に応じて（即ち、ＳＴＡＧＥの変更に合わせて）３系統から選択する構成としている。

以下、更に副変速部３０について詳述する。前記第五伝達歯車４６はベアリング等を介して前記第一副変速軸３１に回動自在に枢支されている。前記第一切替クラッチ３５は、摺動体が前記第一副変速軸３１上にスプライン嵌合されて軸方向に摺動可能、かつ、相対回転不能に軸支され、摺動体の前端と後端にそれぞれ歯部を構成している。また、第五伝達歯車４６にも前記歯部と噛み合う歯部を形成している。こうして、前記第一切替クラッチ３５を入力上流側の軸方向へ変位させ前記第五伝達歯車４６と噛合させることにより、該第五伝達歯車４６から前記第一副変速軸３１に動力を伝達する。また、前記第一切替クラッチ３５を入力下流側の軸方向へ変位させ前記第五伝達歯車４６と離間させることにより、動力伝達を遮断する。また、前記第一伝達歯車４２のボス部の前部にも前記歯部の位置に合わせて歯部が形成され、前記第一切替クラッチ３５を入力下流側の軸方向へ変位させ前記第一伝達歯車４２と噛合させることにより、該第一伝達歯車４２から前記第一副変速軸３１に動力を伝達する。

前記第三伝達歯車４４はベアリング等を介して前記第一副変速軸３１に回動自在に枢支され、ボス部の前部に歯部を形成している。前記第三切替クラッチ３７は、摺動体が前記第一副変速軸３１上にスプライン嵌合されて軸方向に摺動可能、かつ、相対回転不能に軸支され、摺動体後部に歯部が形成されている。該第三切替クラッチ３７を入力下流側の軸方向へ変位させ前記第三伝達歯車４４と噛合させることにより、該第三伝達歯車４４から前記第一副変速軸３１に動力を伝達する。

前記第二副変速軸３３および第二出力軸４１には、前側から順に、第四伝達歯車４５、第二切替クラッチ３６、第二伝達歯車４３、第二主クラッチ３２ｂおよび第二出力歯車３９が配設されている。

前記第四伝達歯車４５はベアリング等を介して前記第二副変速軸３３上に回動自在に支持され、第四伝達歯車４５のボス部の後部に歯部が形成されている。また、前記第二伝達歯車４３のボス部の前部にも歯部が形成されている。前記第二切替クラッチ３６は、摺動体が前記第二副変速軸３３上にスプライン嵌合されて軸方向に摺動可能、かつ、相対回転不能に軸支され、摺動体の前端と後端にそれぞれ前記歯部に合わせて歯部を構成している。前記第二切替クラッチ３６を入力上流側の軸方向へ変位させ前記第四伝達歯車４５の歯部と噛合させることにより、該第四伝達歯車４５から前記第二副変速軸３３に動力を伝達することができる。また、前記第二切替クラッチ３６を入力下流側の軸方向へ変位させ前記第二伝達歯車４３と噛合させることにより、該第二伝達歯車４３から前記第二副変速軸３３に動力を伝達可能としている。そして、前記第二切替クラッチ３６を前記第二伝達歯車４３及び第四伝達歯車４５と離間させることにより、動力伝達を遮断することができる。また、第一伝達歯車４２と第四伝達歯車４５が噛合され、第三伝達歯車４４と第二伝達歯車４３が噛合されている。

そして、第二出力軸４１は第二副変速軸３３と同心で後方延長上に配置され、第二出力軸４１と第二副変速軸３３の間に第二主クラッチ３２ｂが配置されている。また、前記第一出力軸４０上に固設した第一出力歯車３８は第二逆転歯車６４を介して第二出力軸４１上に固設した第二出力歯車３９と噛合させている。

即ち、前記遊星歯車機構２０の第一インターナルギア５３および第二インターナルギア５７からの出力に、二組の第一・第二主クラッチ３２ａ・３２ｂを並列に接続配置した構成としている。

また、第一主クラッチ３２ａ側の出力軸（第一出力軸４０）と、前記第二主クラッチ３２ｂ側の出力軸（第二出力軸４１）の間に第二逆転歯車６４を配置した構成としている。

これにより、二組の第一・第二主クラッチ３２ａ・３２ｂの入切操作で変速段の切替（即ち、ＳＴＡＧＥの切替）が簡単にできるのである。また、簡単な構成で出力回転を逆転することが可能となるのである。

前記入力軸１０には、前記動力出力歯車６２が固設され、前述のとおり、前記動力出力歯車６２は、前記第一逆転歯車６１を介して、前記第一入力歯車６０に回転を伝達する構成としている。

前記ＣＶＴ出力軸１４の後部上には、ＣＶＴ出力歯車７０が固設され、副入力軸１５の前部には第一減速歯車７１が固設され、前後中途部上にはＣＶＴ伝達歯車７２が固設され、後部上には第二減速歯車７３が固設されている。

前記ＣＶＴ出力歯車７０は、前記第一減速歯車７１と噛合しており、前記ベルト式無段変速装置２の出力を、前記第一減速歯車７１に伝達し、前記副入力軸１５を回転駆動する。また、前記ＣＶＴ伝達歯車７２は第五伝達歯車４６と噛合しており、該第五伝達歯車４６に回転を伝達する。

前記第二減速歯車７３は前記遊星歯車軸１６の前端上に固設した第二入力歯車６３と噛合しており、前記遊星歯車軸１６に動力を伝達する。前記第二減速歯車７３の径は前記第一減速歯車７１に比して小さくしているため、前記第一減速歯車７１から伝達された回転は減速されて前記遊星歯車軸１６に伝達される。

次に、図２乃至図７を用いて、本作業車両用変速装置１の動力伝達の流れについて、例示して説明をする。まず、図２、図３より（ＳＴＡＧＥ１）における動力伝達について説明をする。（ＳＴＡＧＥ１）は副変速部３０が後進２段となっており、第一切替クラッチ３５（ＤＣ１の１側）が第一伝達歯車４２と噛合し、第一主クラッチ３２ａ（ＭＣ１）が作動され、第一出力軸４０から第一出力歯車３８、第二逆転歯車６４および第二出力歯車３９を介して第二出力軸４１に伝えて出力する構成としている。このように切り替えられた状態では、第二遊星歯車機構２２の第二インターナルギア５７の出力は空回りとなる。

上記条件の下では、エンジン等の原動機からの動力が入力軸１０に伝えられると、その回転は、一方は、動力出力歯車６２から第一遊星歯車機構２１の第一プラネタリキャリア５１に伝えられ、他方はベルト式無段変速装置２から第二入力歯車６３等を介して第一サンギア５０に伝えられ、この二つの入力要素を合成した動力が第一インターナルギア５３から出力される。即ち、前記動力出力歯車６２の回転が前記第一逆転歯車６１を介して第一入力歯車６０に伝達される。該第一入力歯車６０は第一プラネタリキャリア５１を回転する。

他方、入力軸１０からベルト式無段変速装置２に動力を伝え、ＣＶＴ出力軸１４、ＣＶＴ出力歯車７０、第一減速歯車７１、副入力軸１５、第二減速歯車７３、第二入力歯車６３、遊星歯車軸１６を介して第一サンギア５０を回転する。この第一サンギア５０の回転と前記第一プラネタリキャリア５１の回転を合成した動力が、第一インターナルギア５３から外歯歯車６６を介して第一伝達歯車４２、第一切替クラッチ３５、第一副変速軸３１、第一主クラッチ３２ａ、第一出力軸４０、第一出力歯車３８、第二逆転歯車６４、第二出力歯車３９を介して第二出力軸４１から出力する。

次に、図２、図４より、（ＳＴＡＧＥ２）における動力伝達について説明をする。（ＳＴＡＧＥ２）においては、副変速部３０が後進１段となっており、第二切替クラッチ３６（ＤＣ２の２側）が第二伝達歯車４３と噛合し、第二主クラッチ３２ｂ（ＭＣ２）が作動され、第二出力軸４１から出力する構成としている。このように切り替えられた状態では、第一遊星歯車機構２１の第一インターナルギア５３の出力は空回りとなる。

上記条件の下では、エンジン等の原動機からの動力が入力軸１０に伝えられると、その回転は、動力出力歯車６２から第二遊星歯車機構２２に伝えられる。即ち、前記動力出力歯車６２の回転が前記第一逆転歯車６１を介して第一入力歯車６０に伝達される。該第一入力歯車６０は第一プラネタリキャリア５１と連結部材５８と第二サンギア５４が一体的に構成されているため、第二遊星歯車機構２２の第二サンギア５４に動力が伝達される。

第二遊星歯車機構２２において、前記第二サンギア５４に入力された動力は、一方の出力要素となる第二プラネタリギア５６・５６・・・から第二プラネタリキャリア５５を介して遊星歯車軸１６に伝え、更に、第二入力歯車６３、第二減速歯車７３、副入力軸１５、第一減速歯車７１、ＣＶＴ出力歯車７０、ＣＶＴ出力軸１４、ベルト式無段変速装置２と伝えて、動力循環される。

他方の出力要素となる第二インターナルギア５７からは外歯歯車６７、第三逆転歯車６５、第三伝達歯車４４、第二伝達歯車４３、第二切替クラッチ３６（ＤＣ２）、第二副変速軸３３、第二主クラッチ３２ｂ（ＭＣ２）、第二出力軸４１と伝えて出力される。このときベルト式無段変速装置２の第一可変プーリ１１のプーリ幅を最も広くし、第二可変プーリ１２のプーリ幅は最も狭くした状態（図２中のＡ点）において、第二出力軸４１の出力回転が「０」となるように（即ち、第二インターナルギア５７の回転数が「０」となるように）、プーリ径および前記動力伝達される歯車の歯数が設定されている。この状態で第一可変プーリ１１のプーリ幅を徐々に狭めていくと、第二可変プーリ１２のプーリ幅は徐々に広くなり、図２の（ＳＴＡＧＥ２）の線図に示す如く、第二出力軸４１の回転は逆回転で増加される。

そして、ベルト式無段変速装置２の第一可変プーリ１１のプーリ幅が最も狭くなり、第二可変プーリ１２のプーリ幅が最も広くなった状態（図２中のＢ点）では、第一遊星歯車機構２１の第一インターナルギア５３の後部に設けた外歯歯車６６と噛合した第一伝達歯車４２の回転数と、第二出力軸４１上の第二出力歯車３９から第二逆転歯車６４、第一出力歯車３８を介して第一出力軸４０に伝えられた回転数は第一副変速軸３１の回転数とも一致するように歯車の歯数が設定されている。

従って、この同期状態で第一主クラッチ３２ａ（ＭＣ１）をＯＮ（接）とし、第一切替クラッチ３５（ＤＣ１の１側）を第一伝達歯車４２と噛合させ、その後、第二切替クラッチ３６（ＤＣ２の２側）を第二伝達歯車４３との噛合を解除し、第二主クラッチ３２ｂ（ＭＣ２）をＯＦＦ（断）とすることで、動力を伝達しながら変速ショックがなく（ＳＴＡＧＥ１）に切り替えることができる。

そして、（ＳＴＡＧＥ２）から前記（ＳＴＡＧＥ１）に切り替えられた直後の状態では、前記ベルト式無段変速装置２の第一可変プーリ１１のプーリ幅は最も狭くなった状態であり、第二可変プーリ１２のプーリ幅は最も広くなった状態となっている。この状態から第一可変プーリ１１のプーリ幅は広くし、第二可変プーリ１２のプーリ幅を狭くしていくと、図２の（ＳＴＡＧＥ１）の線図に示す如く、第二出力軸４１の回転は逆回転で増加されるのである。つまり、後進速度が増加するのである。

次に、図２、図５より（ＳＴＡＧＥ３）における動力伝達について説明をする。（ＳＴＡＧＥ３）は副変速部３０が前進１段となっており、第三切替クラッチ３７（ＤＣ３の３側）が第三伝達歯車４４と噛合し、第一主クラッチ３２ａ（ＭＣ１）が作動され、第一出力軸４０から第一出力歯車３８、第二逆転歯車６４を介して第二出力軸４１に伝えて出力する構成としている。このように切り替えられた状態では、第一遊星歯車機構２１の第一インターナルギア５３の出力は空回りとなる。

上記条件の下では、エンジン等の原動機からの動力が入力軸１０に伝えられると、その回転は、一方は、動力出力歯車６２から第一遊星歯車機構２１の第一プラネタリキャリア５１から第二遊星歯車機構２２の第二サンギア５４に動力が伝達される。他方はベルト式無段変速装置２から歯車を介して第二プラネタリキャリア５５に伝えられ、この二つの入力要素を合成した動力が第二インターナルギア５７から出力される。そして、外歯歯車６７、第三逆転歯車６５、第三伝達歯車４４、第三切替クラッチ３７（ＤＣ３）、第一副変速軸３１、第一主クラッチ３２ａ（ＭＣ１）、第一出力軸４０、第一出力歯車３８、第二逆転歯車６４、第二出力歯車３９を介して第二出力軸４１から出力する。

このとき、ベルト式無段変速装置２の第一可変プーリ１１のプーリ幅を最も広くし、第二可変プーリ１２のプーリ幅は最も狭くした状態（図２中のＡ点）において、第二出力軸４１の出力回転が「０」となるように（即ち、第二インターナルギア５７の回転数が「０」となるように）、プーリ径および前記動力伝達される歯車の歯数が設定されている。この状態で第一可変プーリ１１のプーリ幅を徐々に狭めていくと、第二可変プーリ１２のプーリ幅は徐々に広くなり、図２の（ＳＴＡＧＥ３）の線図に示す如く、第二出力軸４１の回転は正回転で増加される。

そして、ベルト式無段変速装置２の第一可変プーリ１１のプーリ幅が最も狭くなり、第二可変プーリ１２のプーリ幅が最も広くなった状態（図２中のＣ点）では、第一遊星歯車機構２１の第一インターナルギア５３の後部に設けた外歯歯車６６、第一伝達歯車４２を介して第四伝達歯車４５に伝えられた回転数と、第二主クラッチ３２ｂ（ＭＣ２）をＯＮとしたときの第二副変速軸３３の回転数が一致するように歯車の歯数が設定されている。

従って、この同期状態で第二切替クラッチ３６（ＤＣ２の４側）を第四伝達歯車４５と噛合させ、第二主クラッチ３２ｂ（ＭＣ２）をＯＮとし、その後、第三切替クラッチ３７（ＤＣ３の３側）を第三伝達歯車４４との噛合を解除し、第一主クラッチ３２ａ（ＭＣ１）をＯＦＦとすることで、動力を伝達しながら変速ショックがなく（ＳＴＡＧＥ４）に切り替えることができる。

次に、図２、図６より（ＳＴＡＧＥ４）における動力伝達について説明をする。（ＳＴＡＧＥ４）は副変速部３０が前進２段となっており、第二切替クラッチ３６（ＤＣ２の４側）を第四伝達歯車４５と噛合し、第二主クラッチ３２ｂ（ＭＣ２）が作動され、第二出力軸４１から出力する構成としている。このように切り替えられた状態では、第二遊星歯車機構２２の第二プラネタリキャリア５５及び第二インターナルギア５７の出力は空回りとなる。

上記条件の下では、動力が入力軸１０に伝えられると、その回転は、動力出力歯車６２から第一遊星歯車機構２１の第一プラネタリキャリア５１に伝えられ、一方は第一サンギア５０から遊星歯車軸１６に伝え、更に、第二入力歯車６３、第二減速歯車７３、副入力軸１５、第一減速歯車７１、ＣＶＴ出力歯車７０、ＣＶＴ出力軸１４、ベルト式無段変速装置２と伝えて、動力循環される。他方は、第一インターナルギア５３から外歯歯車６６を介して第一伝達歯車４２、第四伝達歯車４５、第二切替クラッチ３６（ＤＣ２）、第二副変速軸３３、第二主クラッチ３２ｂ、第二出力軸４１と伝えて出力される。

そして、スピードを早めるために、ベルト式無段変速装置２の第一可変プーリ１１のプーリ幅を広くしていくと、ＣＶＴ伝達歯車７２に噛合する第五伝達歯車４６の回転数と、第一主クラッチ３２ａ（ＭＣ１）をＯＮとした時の第一副変速軸３１の回転数とが一致する変速位置が存在するように歯車が設定されている。この第一主クラッチ３２ａ（ＭＣ１）をＯＮとして回転数が一致したとき（図２中のＤ点）に、第一切替クラッチ３５（ＤＣ１の５側）を摺動して第五伝達歯車４６と噛合し、第二切替クラッチ３６（ＤＣ２の４側）と第四伝達歯車４５の噛合を解除し、第二主クラッチ３２ｂ（ＭＣ２）をＯＦＦとすることで、動力を伝達しながら変速ショックがなく（ＳＴＡＧＥ５）に切り替えることができる。

次に、図２、図７より前記（ＳＴＡＧＥ５）における動力伝達について説明をする。（ＳＴＡＧＥ５）は副変速部３０が前進３段となっており、第一切替クラッチ３５を第五伝達歯車４６と噛合し、第一主クラッチ３２ａが作動され、第一出力軸４０、第一出力歯車３８、第二逆転歯車６４、第二出力歯車３９、第二出力軸４１と伝えて出力する構成としている。このように切り替えられた状態では、第一遊星歯車機構２１の第一インターナルギア５３および第二遊星歯車機構２２の第二インターナルギア５７の出力は空回りとなる。

上記条件の下では、動力が入力軸１０に伝えられると、その回転は、一方は、動力出力歯車６２から第一遊星歯車機構２１の第一プラネタリキャリア５１に伝えられ、第一サンギア５０から遊星歯車軸１６に伝え、同時に連結部材５８から第二遊星歯車機構２２の第二サンギア５４、第二プラネタリギア５６・５６・・・、第二プラネタリキャリア５５から同じく遊星歯車軸１６に伝え、第二入力歯車６３、第二減速歯車７３、副入力軸１５、と伝えて動力循環される。また、他方は、ベルト式無段変速装置２からＣＶＴ出力軸１４、ＣＶＴ出力歯車７０、第一減速歯車７１から副入力軸１５に伝え、ＣＶＴ伝達歯車７２が回転される。そして、このＣＶＴ伝達歯車７２から第五伝達歯車４６、第一切替クラッチ３５（ＤＣ１）、第一副変速軸３１、第一主クラッチ３２ａ（ＭＣ１）が作動され、第一出力軸４０、第一出力歯車３８、第二逆転歯車６４、第二出力歯車３９を介して第二出力軸４１から出力している。以上が、本作業車両用変速装置１の動力伝達の流れについての説明である。

以下に、ベルト式無段変速装置２の入力軸１０とＣＶＴ出力軸１４からそれぞれ動力伝達機構を介して遊星歯車機構２０に伝える作業車両用変速装置１であって、前記入力軸１０からの動力を、前記ベルト式無段変速装置２の第一可変プーリ１１と第二遊星歯車機構２２の第二サンギア５４に伝え、前記ベルト式無段変速装置２のＣＶＴ出力軸１４からの動力を第一減速歯車７１を介して第一遊星歯車機構２１の第一プラネタリギア５２・５２・・・に伝え、前記ベルト式無段変速装置２の変速比が最小のときに第二インターナルギア５７の出力回転を停止する構成について説明をする。

前述のとおり、（ＳＴＡＧＥ２）の条件下では、エンジン等の原動機からの動力が入力軸１０に伝えられると、その回転は、動力出力歯車６２から第二遊星歯車機構２２に伝えられる。即ち、前記動力出力歯車６２の回転が前記第一逆転歯車６１を介して第一入力歯車６０に伝達される。該第一入力歯車６０は第一プラネタリキャリア５１と連結部材５８と第二サンギア５４が一体的に構成されているため、第二遊星歯車機構２２の第二サンギア５４に動力が伝達される。

また、第二遊星歯車機構２２において前記第二サンギア５４に入力された動力は、一方の出力要素となる第二プラネタリギア５６・５６・・・から第二プラネタリキャリア５５を介して遊星歯車軸１６に伝え、更に、第二入力歯車６３、第二減速歯車７３、副入力軸１５、第一減速歯車７１、ＣＶＴ出力歯車７０、ＣＶＴ出力軸１４、ベルト式無段変速装置２と伝えて、動力循環される。

他方の出力要素となる第二インターナルギア５７からは外歯歯車６７、第三逆転歯車６５、第三伝達歯車４４、第二伝達歯車４３、第二切替クラッチ３６（ＤＣ２）、第二副変速軸３３、第二主クラッチ３２ｂ（ＭＣ２）、第二出力軸４１と伝えて出力される。このときベルト式無段変速装置２の第一可変プーリ１１のプーリ幅を最も広くし、第二可変プーリ１２のプーリ幅は最も狭くした状態（図２中のＡ点）において、第二出力軸４１の出力回転が「０」となるように（即ち、第二インターナルギア５７の回転数が「０」となるように）、プーリ径および前記動力伝達される歯車の歯数が設定されている。

また、（ＳＴＡＧＥ３）の条件下では、エンジン等の原動機からの動力が入力軸１０に伝えられると、その回転は、一方は、動力出力歯車６２から第一遊星歯車機構２１の第一プラネタリキャリア５１から第二遊星歯車機構２２の第二サンギア５４に動力が伝達される。他方はベルト式無段変速装置２から歯車を介して第二プラネタリキャリア５５に伝えられ、この二つの入力要素を合成した動力が第二インターナルギア５７から出力される。そして、外歯歯車６７、第三逆転歯車６５、第三伝達歯車４４、第三切替クラッチ３７（ＤＣ３）、第一副変速軸３１、第一主クラッチ３２ａ（ＭＣ１）、第一出力軸４０、第一出力歯車３８、第二逆転歯車６４、第二出力歯車３９を介して第二出力軸４１から出力する。

このとき、ベルト式無段変速装置２の第一可変プーリ１１のプーリ幅を最も広くし、第二可変プーリ１２のプーリ幅は最も狭くした状態（図２中のＡ点）において、第二出力軸４１の出力回転が「０」となるように（即ち、第二インターナルギア５７の回転数が「０」となるように）、プーリ径および前記動力伝達される歯車の歯数が設定されている。

即ち、ベルト式無段変速装置２を用いながら、出力回転を「０」とすることができるのである。また、中立位置を確保することが可能となり、前進から後進に至るまで連続して無段変速が可能となるのである。

本発明の一実施例に係る変速装置の全体的な構成を示したスケルトン図。ベルト式無段変速装置と変速装置全体の変速比の関係を示した相関図。（ＳＴＡＧＥ１）における変速装置の構成を示したスケルトン図。（ＳＴＡＧＥ２）における変速装置の構成を示したスケルトン図。（ＳＴＡＧＥ３）における変速装置の構成を示したスケルトン図。（ＳＴＡＧＥ４）における変速装置の構成を示したスケルトン図。（ＳＴＡＧＥ５）における変速装置の構成を示したスケルトン図。

１作業車両用変速装置
２ベルト式無段変速装置
１０入力軸
１１第一可変プーリ
１４ＣＶＴ出力軸
２０遊星歯車機構
２１第一遊星歯車機構
２２第二遊星歯車機構
５６第二プラネタリギア
５７第二インターナルギア
７３第二減速歯車

Claims

ベルト式無段変速装置（２）の入力軸（１０）と出力軸（１４）から、それぞれ動力伝達機構を介して、遊星歯車機構（２２）に伝達する作業車両用変速装置であって、前記入力軸（１０）からの動力を、前記ベルト式無段変速装置（２）の入力プーリ（１１）と遊星歯車機構（２２）のサンギア（５４）に伝達し、前記ベルト式無段変速装置（２）の出力軸（１４）からの動力を、減速歯車機構を介して、同じく遊星歯車機構（２２）のプラネタリキャリア（５６）に伝達し、前記ベルト式無段変速装置（２）の変速比が最小のときに、該遊星歯車機構（２２）のインターナルギア（５７）の出力回転を停止する構成とし、該遊星歯車機構（２２）の後段に、副変速部（３０）を設け、該副変速部（３０）は、第一副変速軸（３１）、第二副変速軸（３３）、及び該第一副変速軸（３１）と同一軸心上で、第一主クラッチ（３２ａ）を介して接続する第一出力軸（４０）、前記第二副変速軸（３３）と同一軸心上で、第二主クラッチ（３２ｂ）を介して接続する第二出力軸（４１）を備え、前記遊星歯車機構（２２）のインターナルギア（５７）からの出力を、前記第一主クラッチ（３２ａ）を介装した第一出力軸（４０）と、第二主クラッチ（３２ｂ）を介装した第二出力軸（４１）の２本の並列に配置した軸に選択的に伝達し、前記第一主クラッチ（３２ａ）を介装した第一出力軸（４０）と、第二主クラッチ（３２ｂ）を介装した第二出力軸（４１）との間に、逆転歯車（６４）を配置したことを特徴とする作業車両用変速装置。