JP6907840B2 - 変速機 - Google Patents

Description

本発明は、変速機に関する。

従来、静油圧式無段変速機（ハイドロ スタティック トランスミッション：ＨＳＴ）と差動機構とを組み合わせた、油圧機械式無段変速機（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（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１には、エンジンからの駆動力を遊星歯車機構で分割して２つの油圧ポンプモータに入力する、いわゆる「入力分割型」のＨＭＴが開示されている。

特許第２５２２２１９号公報

特許文献１に記載のＨＭＴでは、一方の油圧ポンプモータから出力された駆動力を車輪に伝達する低速モードと、他方の油圧ポンプモータから出力された駆動力を車輪に伝達する高速モードと、機械式伝動系のみを使用した中間モードとを切り替え可能に構成している。

しかしながら、特許文献１に記載のＨＭＴでは、中間モードは、低速モードおよび高速モード間の１段のみである。そのため、幅広い車両速度域で高効率な機械式伝動系のみを使用した走行ができず、 駆動源からの動力を高効率で出力軸へ伝達することができないという問題があった。

本発明の目的は、駆動源からの動力を高効率で出力軸へ伝達することができる変速機を提供することである。

本発明に係る変速機は、差動機構で２つに分割された駆動源からの動力の一方および他方が入力される一方および他方の可変容量型ポンプモータを閉回路で接続した油圧変速部と、前記一方の可変容量型ポンプモータの入出力軸の動力を複数の変速比に変速して出力軸へ出力可能な第１の係合機構、および前記他方の可変容量型ポンプモータの入出力軸の動力を前記複数の変速比とは異なる変速比で前記出力軸へ出力可能な第２の係合機構、を有する有段変速部と、前記第１の係合機構および前記第２の係合機構を同時に係合させる制御装置と、を備える。

本発明に係る変速機によれば、駆動源からの動力を高効率で出力軸へ伝達することができる。

本発明の実施形態に係る車両の全体構成を示すスケルトン図 本発明の実施形態に係るポンプモータにおけるシリンダの概略を示す図 有段変速部の状態と各スリーブの動作状態との関係を示す図表 速度比と押し除け容積との関係を示す図 第１伝動状態から第５中間伝動状態への切り替えの一例を示すタイムチャート

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明はこの実施形態により限定されるものではない。

まず、図１を参照して、本実施形態に係る油圧機械式変速機を搭載した車両１の全体構成について説明する。図１には、車両１の前後方向が描かれている。以下の説明では、車両前側を単に「前」、車両後側を単に「後」と呼ぶことがある。

車両１は、駆動源１０と、ダンパ２０と、差動機構３０と、油圧変速部４０と、有段変速部５０と、制御装置８０とを備えている。そして、有段変速部５０の出力側に、プロペラシャフト６１、デファレンシャル６２およびドライブシャフト６３を介して、駆動輪６４が動力伝達可能に連結されている。なお、以下の説明において、差動機構３０、油圧変速部４０および有段変速部５０を合わせて「変速機２」と呼ぶことがある。

駆動源１０は、例えばディーゼルエンジンである。なお、駆動源１０は、ガソリンエンジン、電動機等でも構わない。駆動源１０の出力軸１１には、ダンパ２０の入力側部材２１が接続されている。なお、以下において、駆動源１０はディーゼルエンジンであるとして説明を行う。

ダンパ２０は、入力側部材２１と、出力側部材２２と、入力側部材２１と出力側部材２２とを弾性的に連結する弾性連結部材２３とを備える。ダンパ２０の出力側部材２２は、差動機構３０の入力軸３１と接続されている。ダンパ２０は、駆動源１０の発生する回転振動が差動機構３０に伝達されるのを抑制する機能を有する。ダンパ２０の構造は一般的なダンパの構造と同様であるため、詳細な説明を省略する。

差動機構３０は、円周方向に等配に設けられた複数のベベルギヤ３２、第１差動出力ギヤ３３および第２差動出力ギヤ３４を備えている。ベベルギヤ３２は、図１に示すように、入力軸３１に相対回転可能に軸支されている。第１差動出力ギヤ３３は、第１ポンプモータ４１の第１入出力軸４１ａの前端に設けられている。第２差動出力ギヤ３４は、差動出力軸３５の前端に設けられている。

差動出力軸３５は、第１入出力軸４１ａと同軸かつ第１入出力軸４１ａの外周側に設けられた円筒状の部材である。差動出力軸３５の後端には、第１ギヤ３６が設けられている。差動出力軸３５は、不図示の軸受を介して、第１入出力軸４１ａに軸支されている。第１ギヤ３６は、第２ポンプモータ４２の第２入出力軸４２ａの前端に設けられた第２ギヤ３７と噛合している。

なお、本実施形態では、第１差動出力ギヤ３３の歯数は、第２差動出力ギヤ３４の歯数と同一である。また、第１ギヤ３６の歯数は、第２ギヤ３７の歯数と同一である。差動機構３０の構造は一般的なベベルギヤ型差動機構の構造と同様であるため、詳細な説明を省略する。

油圧変速部４０は、第１ポンプモータ４１と、第２ポンプモータ４２と、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２を油圧接続する閉回路４３とからなる。なお、閉回路４３の構成については一般的なＨＳＴ閉回路と同様であるため、図１では、閉回路４３における構成部品（チャージポンプ、チャージ油路、リリーフ油路、バイパス油路等）を省略している。

第１ポンプモータ４１は、押し除け容積をゼロから正負の両方向に変化させることのできる、いわゆる両振り型のポンプモータである。第１ポンプモータ４１の第１入出力軸４１ａは、第１ポンプモータ４１を前から後へ貫通している。なお、第１ポンプモータ４１は、本発明の「他方の可変容量型ポンプモータ」に相当する。

ここで、第１ポンプモータ４１の構造について、図２を参照して詳細に説明する。第１ポンプモータ４１は、複数のシリンダ４４を備える。図２には、第１ポンプモータ４１における１つのシリンダ４４が描かれている。なお、シリンダ４４は、本発明の「作動油室」に相当する。

シリンダ４４は、低圧側逆止弁４５を介して低圧側油路４３ｂと接続されるとともに、高圧側逆止弁４６を介して高圧側油路４３ａと接続されている。シリンダ４４には、ピストン４４ａが設けられている。

ピストン４４ａの下端付近は、リンク機構４４ｂを介してクランク軸４４ｃと接続されている。リンク機構４４ｂは、クランク軸４４ｃの回転運動をピストン４４ａの上下運動に変換する。また、逆に、リンク機構４４ｂは、ピストン４４ａの上下運動を、クランク軸４４ｃの回転運動に変換する。

クランク軸４４ｃは、第１入出力軸４１ａと接続されている。そして、クランク軸４４ｃの回転運動に基づいてピストン４４ａがシリンダ４４内で上下運動することにより、シリンダ４４内の容積が周期的に変化する。

低圧側逆止弁４５は、第１の弁座４５ａと、第１の弁体４５ｂと、第１の弁体４５ｂを第１の弁座４５ａから離間させる方向へ押圧する第１のスプリング４５ｃとを有する。低圧側逆止弁４５は、例えばポペットバルブである。なお、低圧側逆止弁４５は、本発明の「第１逆止弁」に相当する。

また、低圧側逆止弁４５は、所望のタイミングで閉弁可能に構成されている。具体的には、低圧側逆止弁４５に、制御装置８０からの制御信号により第１の弁体４５ｂを第１の弁座４５ａへ着座させる第１のソレノイド４５ｄが設けられている。なお、第１のソレノイド４５ｄは、本発明の「第１アクチュエータ」に相当する。

第１のソレノイド４５ｄは、制御装置８０から電力を供給されている間だけ、第１の弁体４５ｂを第１の弁座４５ａへ着座させる。制御装置８０には、クランク角検出センサ４４ｄにより検出されたクランク軸４４ｃの回転角度が入力される。制御装置８０は、入力されたクランク軸４４ｃの回転角度に基づいて、第１のソレノイド４５ｄを制御して、第１の弁体４５ｂを第１の弁座４５ａへ着座させる。

高圧側逆止弁４６は、第２の弁座４６ａと、第２の弁体４６ｂと、第２の弁体４６ｂを第２の弁座４６ａに着座させる方向へ付勢する第２のスプリング４６ｃとを有する。高圧側逆止弁４６は、例えばポペットバルブである。なお、高圧側逆止弁４６は、本発明の「第２逆止弁」に相当する。

また、高圧側逆止弁４６は、所定のタイミングで開弁する。さらに、高圧側逆止弁４６は、開弁状態を維持可能に構成されている。具体的には、高圧側逆止弁４６には、第２の弁座４６ａから離間した第２の弁体４６ｂの離間状態を保持する第２のソレノイド４６ｄが設けられている。第２のソレノイド４６ｄは、制御装置８０からの制御信号により制御される。なお、第２のソレノイド４６ｄは、本発明の「第２アクチュエータ」に相当する。

第２のソレノイド４６ｄは、制御装置８０から電力を供給されている間だけ、第２の弁体４６ｂを第２の弁座４６ａから離間させる。制御装置８０は、クランク軸４４ｃの回転角度に基づいて、第２のソレノイド４６ｄを制御して、第２の弁体４６ｂを第２の弁座４６ａから離間させる。

上述のとおり、第１ポンプモータ４１は、複数のシリンダ４４を備えている。そのため、複数のシリンダ４４のうち、一部のシリンダ４４について、低圧側逆止弁４５を常に開弁、かつ高圧側逆止弁４６を常に閉弁状態とすることで、単位時間あたりの作動油の吐出量を調整することができる（換言すれば、押し除け容積をゼロ容積〜最大容積まで調整することができる）。

図１に戻って、第２ポンプモータ４２は、押し除け容積をゼロから正負の両方向に変化させることのできる、いわゆる両振り型のポンプモータである。第２ポンプモータ４２の第２入出力軸４２ａは、第２ポンプモータ４２を前から後へ貫通している。なお、第２ポンプモータ４２は、本発明の「一方の可変容量型ポンプモータ」に相当する。

なお、本実施形態では、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２は同形式のものを用いている。また、第１ポンプモータ４１の最大押し除け容積は、第２ポンプモータ４２の最大押し除け容積と等しい。

有段変速部５０は、第１入出力軸４１ａと、第１入出力軸４１ａと平行に配置された第２入出力軸４２ａと、副軸５１と、出力軸５２とを備えている。なお、第１入出力軸４１ａは、本発明の「他方の可変容量型ポンプモータの入出力軸」に相当する。また、第２入出力軸４２ａは、本発明の「一方の可変容量型ポンプモータの入出力軸」に相当する。

第１入出力軸４１ａの前端には、上述のとおり、差動機構３０の第１差動出力ギヤ３３が設けられている。

第１入力ギヤ４１ｂは、第１入出力軸４１ａの後端側に、第１入出力軸４１ａと一体回転するように設けられている。また、第２入力ギヤ４１ｃは、第１入力ギヤ４１ｂの後側（換言すれば、第１入出力軸４１ａの後端）に、第１入出力軸４１ａと一体回転するように設けられている。

第２入出力軸４２ａの前端には、上述のとおり、差動機構３０の第２ギヤ３７が設けられている。また、第２入出力軸４２ａの後端には、第２入力ハブ４２ｂが、第２入出力軸４２ａと一体回転するように設けられている。

第３入力ギヤ４２ｃは、第２入出力軸４２ａと一体回転するように設けられている。第３入力ギヤ４２ｃは、第２ポンプモータ４２と第２入力ハブ４２ｂとの間に設けられている。第３入力ギヤ４２ｃは、第１副ギヤ５１ａ（後述する）と噛合している。

副軸５１は、第１入出力軸４１ａと同軸かつ第１入出力軸４１ａの外周側に設けられた円筒状の部材である。副軸５１の前端には第１副ギヤ５１ａが設けられ、副軸５１の中間部には第２副ギヤ５１ｂが設けられ、副軸５１の後端には第３副ギヤ５１ｃが設けられている。

出力軸５２の前端には、第１出力ハブ５２ａが、出力軸５２と一体回転するように設けられている。出力軸５２の中間部には、第２出力ハブ５２ｂが、出力軸５２と一体回転するように設けられている。出力軸５２の後端側には、第３出力ハブ５２ｃが、出力軸５２と一体回転するように設けられている。

第１出力ギヤ５２ｄは、出力軸５２の外周側に、出力軸５２に対して相対回転可能に設けられている。第１出力ギヤ５２ｄは、第１出力ハブ５２ａの後側かつ第２出力ハブ５２ｂの前側に設けられている。第１出力ギヤ５２ｄは、第２副ギヤ５１ｂと噛合している。

第２出力ギヤ５２ｅは、出力軸５２の外周側に、出力軸５２に対して相対回転可能に設けられている。第２出力ギヤ５２ｅは、第２出力ハブ５２ｂの後側に設けられている。第２出力ギヤ５２ｅは、第３副ギヤ５１ｃと噛合している。

第３出力ギヤ５２ｆは、出力軸５２の外周側に、出力軸５２に対して相対回転可能に設けられている。第３出力ギヤ５２ｆは、第２出力ギヤ５２ｅの後側かつ第３出力ハブ５２ｃの前側に設けられている。第３出力ギヤ５２ｆは、第１入力ギヤ４１ｂと噛合している。

第４出力ギヤ５２ｇは、出力軸５２の外周側に、出力軸５２に対して相対回転可能に設けられている。第４出力ギヤ５２ｇは、第３出力ハブ５２ｃの後側に設けられている。第４出力ギヤ５２ｇは、第２入力ギヤ４１ｃと噛合している。

有段変速部５０には、第２入出力軸４２ａと出力軸５２とを選択的に一体回転可能に連結する第１連結機構７１が設けられている。第１連結機構７１は、第２入力ハブ４２ｂと、第１出力ハブ５２ａと、第１スリーブ７２とを備えている。

第１スリーブ７２は、第１出力ハブ５２ａの外周側に、第１出力ハブ５２ａと一体回転可能かつ軸方向に相対移動可能に設けられている。第１スリーブ７２が図１に示す後位置の場合、第２入出力軸４２ａと出力軸５２とは相対回転可能である。

第１スリーブ７２を前位置とすることで、出力軸５２は、第２入出力軸４２ａと一体に回転する。本実施形態では、第１連結機構７１として一般的なシンクロナイザ方式のものを使用している。シンクロナイザ方式の連結機構は公知であるため、詳細な説明は省略する。なお、第１連結機構７１は、本発明の「第２の係合機構」に相当する。

有段変速部５０には、第１出力ギヤ５２ｄまたは第２出力ギヤ５２ｅと出力軸５２とを選択的に一体回転可能に連結する第２連結機構７３が設けられている。第２連結機構７３は、第１出力ギヤ５２ｄと一体に設けられた第１出力クラッチギヤ５２ｈと、第２出力ハブ５２ｂと、第２出力ギヤ５２ｅと一体に設けられた第２出力クラッチギヤ５２ｊと、第２スリーブ７４とを備えている。

第２スリーブ７４は、第２出力ハブ５２ｂの外周側に、第２出力ハブ５２ｂと一体回転可能かつ軸方向に相対移動可能に設けられている。第２スリーブ７４が図１に示す中央位置の場合、第１出力ギヤ５２ｄと出力軸５２とは相対回転可能である。また、第２スリーブ７４が図１に示す中央位置の場合、第２出力ギヤ５２ｅと出力軸５２とは相対回転可能である。

第２スリーブ７４を前位置とすることで、出力軸５２は、第１出力ギヤ５２ｄと一体に回転する。また、第２スリーブ７４を後位置とすることで、出力軸５２は、第２出力ギヤ５２ｅと一体に回転する。なお、第２連結機構７３は、本発明の「第２の係合機構」に相当する。

有段変速部５０には、第３出力ギヤ５２ｆまたは第４出力ギヤ５２ｇと出力軸５２とを選択的に一体回転可能に連結する第３連結機構７５が設けられている。第３連結機構７５は、第３出力ギヤ５２ｆと一体に設けられた第３出力クラッチギヤ５２ｋと、第３出力ハブ５２ｃと、第４出力ギヤ５２ｇと一体に設けられた第４出力クラッチギヤ５２ｍと、第３スリーブ７６とを備えている。

第３スリーブ７６は、第３出力ハブ５２ｃの外周側に、第３出力ハブ５２ｃと一体回転可能かつ軸方向に相対移動可能に設けられている。第３スリーブ７６が図１に示す中央位置の場合、第３出力ギヤ５２ｆと出力軸５２とは相対回転可能である。また、第３スリーブ７６が図１に示す中央位置の場合、第４出力ギヤ５２ｇと出力軸５２とは相対回転可能である。

第３スリーブ７６を前位置とすることで、出力軸５２は、第３出力ギヤ５２ｆと一体に回転する。また、第３スリーブ７６を後位置とすることで、出力軸５２は、第４出力ギヤ５２ｇと一体に回転する。なお、第３連結機構７５は、本発明の「第１の係合機構」に相当する。

制御装置８０は、駆動源１０、油圧変速部４０（第１ポンプモータ４１、第２ポンプモータ４２）、有段変速部５０（第１スリーブ７２、第２スリーブ７４、第３スリーブ７６）の制御を行う。

次に、図３を参照して、有段変速部５０の動作について説明する。図３は、有段変速部５０の状態と、各スリーブ７２、７４および７６の動作状態との関係を示す図表である。

第１スリーブ７２が後位置とされ、第２スリーブ７４が前位置とされ、第３スリーブ７６が中央位置とされる状態を、「第１伝動状態」という。第１伝動状態では、第２入出力軸４２ａの回転が、第３入力ギヤ４２ｃ、第１副ギヤ５１ａ、第２副ギヤ５１ｂおよび第１出力ギヤ５２ｄを経由して出力軸５２へ伝達される。

第１スリーブ７２が後位置とされ、第２スリーブ７４が前位置とされ、第３スリーブ７６が前位置とされる状態を、「第１中間伝動状態」という。

第１中間伝動状態では、第２入出力軸４２ａの回転が、第３入力ギヤ４２ｃ、第１副ギヤ５１ａ、第２副ギヤ５１ｂおよび第１出力ギヤ５２ｄを経由して出力軸５２へ伝達されるとともに、第１入出力軸４１ａの回転が、第１入力ギヤ４１ｂおよび第３出力ギヤ５２ｆを経由して出力軸５２へ伝達される。

また、第１中間伝動状態では、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２の押し除け容積が調整され、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２が仕事をしないようにされる（詳細は後述する）。

第１中間伝動状態は、第１伝動状態から第２伝動状態への切り替え、または第２伝動状態から第１伝動状態への切り替えが行われる際に一時的に成立させられる。また、第１中間伝動状態は、車両１を第１固定速度比で継続的に走行させる場合に成立させられる。

第１スリーブ７２が後位置とされ、第２スリーブ７４が中央位置とされ、第３スリーブ７６が前位置とされる状態を、「第２伝動状態」という。第２伝動状態では、第１入出力軸４１ａの回転が、第１入力ギヤ４１ｂおよび第３出力ギヤ５２ｆを経由して出力軸５２へ伝達される。

第１スリーブ７２が後位置とされ、第２スリーブ７４が後位置とされ、第３スリーブ７６が前位置とされる状態を、「第２中間伝動状態」という。第２中間伝動状態では、第１入出力軸４１ａの回転が、第１入力ギヤ４１ｂおよび第３出力ギヤ５２ｆを経由して出力軸５２へ伝達されるとともに、第２入出力軸４２ａの回転が、第３入力ギヤ４２ｃ、第１副ギヤ５１ａ、第３副ギヤ５１ｃおよび第２出力ギヤ５２ｅを経由して出力軸５２へ伝達される。

また、第２中間伝動状態では、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２の押し除け容積が調整され、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２が仕事をしないようにされる。

第２中間伝動状態は、第２伝動状態から第３伝動状態への切り替え、または第３伝動状態から第２伝動状態への切り替えが行われる際に一時的に成立させられる。また、第２中間伝動状態は、車両１を第２固定速度比で継続的に走行させる場合に成立させられる。なお、第２固定速度比は、第１固定速度比よりも高速度比である。

第１スリーブ７２が後位置とされ、第２スリーブ７４が後位置とされ、第３スリーブ７６が中央位置とされる状態を、「第３伝動状態」という。第３伝動状態では、第２入出力軸４２ａの回転が、第３入力ギヤ４２ｃ、第１副ギヤ５１ａ、第３副ギヤ５１ｃおよび第２出力ギヤ５２ｅを経由して出力軸５２へ伝達される。

第１スリーブ７２が後位置とされ、第２スリーブ７４が後位置とされ、第３スリーブ７６が後位置とされる状態を、「第３中間伝動状態」という。第３中間伝動状態では、第２入出力軸４２ａの回転が、第３入力ギヤ４２ｃ、第１副ギヤ５１ａ、第３副ギヤ５１ｃおよび第２出力ギヤ５２ｅを経由して出力軸５２へ伝達されるとともに、第１入出力軸４１ａの回転が、第２入力ギヤ４１ｃおよび第４出力ギヤ５２ｇを経由して出力軸５２へ伝達される。

また、第３中間伝動状態では、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２の押し除け容積が調整され、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２が仕事をしないようにされる。

第３中間伝動状態は、第３伝動状態から第４伝動状態への切り替え、または第４伝動状態から第３伝動状態への切り替えが行われる際に一時的に成立させられる。また、第３中間伝動状態は、車両１を第３固定速度比で継続的に走行させる場合に成立させられる。なお、第３固定速度比は、第２固定速度比よりも高速度比である。

第１スリーブ７２が後位置とされ、第２スリーブ７４が中央位置とされ、第３スリーブ７６が後位置とされる状態を、「第４伝動状態」という。第４伝動状態では、第１入出力軸４１ａの回転が、第２入力ギヤ４１ｃおよび第４出力ギヤ５２ｇを経由して出力軸５２へ伝達される。

第１スリーブ７２が前位置とされ、第２スリーブ７４が中央位置とされ、第３スリーブ７６が後位置とされる状態を、「第４中間伝動状態」という。第４中間伝動状態では、第１入出力軸４１ａの回転が、第２入力ギヤ４１ｃおよび第４出力ギヤ５２ｇを経由して出力軸５２へ伝達されるとともに、第２入出力軸４２ａの回転が出力軸５２へ直接伝達される。

また、第４中間伝動状態では、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２の押し除け容積が調整され、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２が仕事をしないようにされる。

第４中間伝動状態は、第４伝動状態から第５伝動状態への切り替え、または第５伝動状態から第４伝動状態への切り替えが行われる際に一時的に成立させられる。また、第４中間伝動状態は、車両１を第４固定速度比で継続的に走行させる場合に成立させられる。なお、第４固定速度比は、第３固定速度比よりも高速度比である。

第１スリーブ７２が前位置とされ、第２スリーブ７４が中央位置とされ、第３スリーブ７６が中央位置とされる状態を、「第５伝動状態」という。第５伝動状態では、第２入出力軸４２ａの回転が出力軸５２へ直接伝達される。

本実施形態では、第３入力ギヤ４２ｃ、第１副ギヤ５１ａ、第２副ギヤ５１ｂおよび第１出力ギヤ５２ｄの歯数は、第１伝動状態において、第２入出力軸４２ａの回転を減速して出力軸５２に伝達するように、設定されている。また、第１入力ギヤ４１ｂおよび第３出力ギヤ５２ｆの歯数は、第２伝動状態において、第１入出力軸４１ａの回転を減速して出力軸５２に伝達するように、設定されている。また、第３入力ギヤ４２ｃ、第１副ギヤ５１ａ、第３副ギヤ５１ｃおよび第２出力ギヤ５２ｅの歯数は、第３伝動状態において、第２入出力軸４２ａの回転を減速して出力軸５２に伝達するように、設定されている。また、第２入力ギヤ４１ｃおよび第４出力ギヤ５２ｇの歯数は、第４伝動状態において、第１入出力軸４１ａの回転を減速して出力軸５２に伝達するように、設定されている。

第１伝動状態における変速比（第２入出力軸４２ａの回転数／出力軸５２の回転数）をα１、第２伝動状態における変速比（第１入出力軸４１ａの回転数／出力軸５２の回転数）をα２、第３伝動状態における変速比（第２入出力軸４２ａの回転数／出力軸５２の回転数）をα３、第４伝動状態における変速比（第１入出力軸４１ａの回転数／出力軸５２の回転数）をα４とすると、α１＞α２＞α３＞α４＞１である。なお、α１、α２および１（直結）の関係はこれに限定されない。具体的には、例えば、α１＜α２＜α３＜α４＜１とすることも可能である。

さらに、本実施形態では、有段変速部５０は、上述の各変速状態の他に、以下に示す変速状態を取る。第１スリーブ７２が後位置とされ、第２スリーブ７４が前位置とされ、第３スリーブ７６が後位置とされる状態を、「第５中間伝動状態」という。第５中間伝動状態では、第２入出力軸４２ａの回転が、第３入力ギヤ４２ｃ、第１副ギヤ５１ａ、第２副ギヤ５１ｂおよび第１出力ギヤ５２ｄを経由して出力軸５２へ伝達されるとともに、第１入出力軸４１ａの回転が、第２入力ギヤ４１ｃおよび第４出力ギヤ５２ｇを経由して出力軸５２へ伝達される。

また、第５中間伝動状態では、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２の押し除け容積が調整され、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２が仕事をしないようにされる。第５中間伝動状態は、車両１を第５固定速度比で継続的に走行させる場合に成立させられる。なお、第５固定速度比は、第１固定速度比よりも高速度比である。

また、第１スリーブ７２が前位置とされ、第２スリーブ７４が中央位置とされ、第３スリーブ７６が前位置とされる状態を、「第６中間伝動状態」という。第６中間伝動状態では、第１入出力軸４１ａの回転が、第１入力ギヤ４１ｂおよび第３出力ギヤ５２ｆを経由して出力軸５２へ伝達されるとともに、第２入出力軸４２ａの回転が出力軸５２へ直接伝達される。

また、第６中間伝動状態では、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２の押し除け容積が調整され、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２が仕事をしないようにされる。第６中間伝動状態は、車両１を第６固定速度比で継続的に走行させる場合に成立させられる。なお、第６固定速度比は、第２固定速度比よりも高速度比である。

次に、図４を参照して、変速動作について説明する。図４は、速度比と押し除け容積との関係を示す図である。

車両１の発進は、第１伝動状態で行われる。この場合、第１ポンプモータ４１はポンプとして動作し、第２ポンプモータ４２はモータとして動作する。なお、以下の説明において、「ポンプとして動作」および「モータとして動作」は、駆動源１０により車両１が駆動されている場合（すなわち、タイヤが正の仕事をしている場合）における第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２の役割をいう。車両１が車輪側から駆動されている場合（すなわち、エンジンブレーキを掛ける場合）には、ポンプおよびモータの役割は逆転する。

車両１を発進させるには、第２ポンプモータ４２の押し除け容積を最大に保持した状態で、ポンプとして動作する第１ポンプモータ４１の押し除け容積を、ゼロから徐々に増大させていく。こうすることで、図４に示すように、速度比（出力軸５２の回転数Ｎｏｕｔ／駆動源１０の回転数Ｎｉｎ）がゼロから上昇していく。

なお、このとき、第１ポンプモータ４１から第２ポンプモータ４２への吐出圧が一定となるようにエンジンのトルクを制御した場合（すなわち、増加するポンプ側押し退け容積に合わせてエンジンのトルクを増加させた場合）には、第２ポンプモータ４２が発生するトルクは一定となる。また、差動歯車から第２ポンプモータ４２の第２入出力軸４２ａへ伝達されるトルクは増加する。したがって、出力軸５２に伝わるトルクは増大する。

第１ポンプモータ４１の押し除け容積が最大になると、第１ポンプモータ４１の押し除け容積を最大に保持した状態で、モータとして動作する第２ポンプモータ４２の押し除け容積をゼロに向けて徐々に減少させていく。こうすることで、速度比はさらに上昇していく。

第２ポンプモータ４２の押し除け容積を徐々に減少させていき、第２ポンプモータ４２の押し除け容積がＱ１となると、第３出力ハブ５２ｃの回転数（すなわち、出力軸５２の回転数）と、第３出力ギヤ５２ｆの回転数とが一致する。第１伝動状態から第１中間伝動状態への変速は、このタイミングで行われる。

さらに、第１中間伝動状態から第２伝動状態への変速が行われる。第２伝動状態への変速が完了することで、第１伝動状態においてポンプとして動作していた第１ポンプモータ４１がモータとして動作し、モータとして動作していた第２ポンプモータ４２がポンプとして動作することになる。

続いて、第１ポンプモータ４１の押し除け容積を最大に保持した状態で、ポンプとして動作する第２ポンプモータ４２の押し除け容積を、Ｑ１から徐々に増大させていく。こうすることで、速度比がさらに上昇していく。

第２ポンプモータ４２の押し除け容積が最大になると、第２ポンプモータ４２の押し除け容積を最大に保持した状態で、モータとして動作する第１ポンプモータ４１の押し除け容積をゼロに向けて徐々に減少させていく。こうすることで、速度比がさらに上昇していく。

第１ポンプモータ４１の押し除け容積を徐々に減少させていき、第１ポンプモータ４１の押し除け容積がＱ２となると、第２出力ハブ５２ｂの回転数（すなわち、出力軸５２の回転数）と、第２出力ギヤ５２ｅの回転数とが一致する。第２伝動状態から第２中間伝動状態への変速は、このタイミングで行われる。

さらに、第２中間伝動状態から第３伝動状態への変速が行われる。第３伝動状態への変速が完了することで、第２伝動状態においてポンプとして動作していた第２ポンプモータ４２がモータとして動作し、モータとして動作していた第１ポンプモータ４１がポンプとして動作することになる。

続いて、第２ポンプモータ４２の押し除け容積を最大に保持した状態で、ポンプとして動作する第１ポンプモータ４１の押し除け容積を、Ｑ２から徐々に増大させていく。こうすることで、速度比がさらに上昇していく。

第１ポンプモータ４１の押し除け容積が最大になると、第１ポンプモータ４１の押し除け容積を最大に保持した状態で、モータとして動作する第２ポンプモータ４２の押し除け容積をゼロに向けて徐々に減少させていく。こうすることで、速度比がさらに上昇していく。

第２ポンプモータ４２の押し除け容積を徐々に減少させていき、第２ポンプモータ４２の押し除け容積がＱ３となると、第３出力ハブ５２ｃの回転数（すなわち、出力軸５２の回転数）と、第４出力ギヤ５２ｇの回転数とが一致する。第３伝動状態から第３中間伝動状態への変速は、このタイミングで行われる。

さらに、第３中間伝動状態から第４伝動状態への変速が行われる。第４伝動状態への変速が完了することで、第３伝動状態においてポンプとして動作していた第１ポンプモータ４１がモータとして動作し、モータとして動作していた第２ポンプモータ４２がポンプとして動作することになる。

続いて、第１ポンプモータ４１の押し除け容積を最大に保持した状態で、ポンプとして動作する第２ポンプモータ４２の押し除け容積を、Ｑ３から徐々に増大させていく。こうすることで、速度比がさらに上昇していく。

第２ポンプモータ４２の押し除け容積が最大になると、第２ポンプモータ４２の押し除け容積を最大に保持した状態で、モータとして動作する第１ポンプモータ４１の押し除け容積をゼロに向けて徐々に減少させていく。こうすることで、速度比がさらに上昇していく。

第１ポンプモータ４１の押し除け容積を徐々に減少させていき、第１ポンプモータ４１の押し除け容積がＱ４となると、第１出力ハブ５２ａの回転数（すなわち、出力軸５２の回転数）と、第２入力ハブ４２ｂの回転数とが一致する。第４伝動状態から第４中間伝動状態への変速は、このタイミングで行われる。

さらに、第４中間伝動状態から第５伝動状態への変速が行われる。第５伝動状態への変速が完了することで、第２伝動状態においてポンプとして動作していた第２ポンプモータ４２がモータとして動作し、モータとして動作していた第１ポンプモータ４１がポンプとして動作することになる。

続いて、第２ポンプモータ４２の押し除け容積を最大に保持した状態で、ポンプとして動作する第１ポンプモータ４１の押し除け容積を、Ｑ４から徐々に増大させていく。こうすることで、速度比がさらに上昇していく。

第１ポンプモータ４１の押し除け容積が最大になると、第１ポンプモータ４１の押し除け容積を最大に保持した状態で、モータとして動作する第２ポンプモータ４２の押し除け容積をゼロに向けて徐々に減少させていく。こうすることで、速度比がさらに上昇していく。そして、第２ポンプモータ４２の押し除け容積が略ゼロとなるまで、速度比は上昇していく。

なお、速度比を減少させる場合も同様であり、第５伝動状態から各中間伝動状態を経由して第１伝動状態までの変速が順次行われる。

次に、第１伝動状態から第５中間伝動状態への変速について説明する。第５中間伝動状態を作り出すためには、第１伝動状態において、ポンプとして動作する第１ポンプモータ４１の押し除け容積を最大に保持した状態で、モータとして動作する第２ポンプモータ４２の押し除け容積を徐々に減少させていく。

第２ポンプモータ４２の押し除け容積がＱ１を下回ってＱ５まで達すると、第３出力ハブ５２ｃの回転数（すなわち、出力軸５２の回転数）と、第４出力ギヤ５２ｇの回転数とが一致する。第１伝動状態から第５中間伝動状態への変速は、このタイミングで行われる。具体的には、第３スリーブ７６を後位置に移動させる。

これにより、駆動源１０からの動力は、第２入出力軸４２ａから、第３入力ギヤ４２ｃ、第１副ギヤ５１ａ、第２副ギヤ５１ｂおよび第１出力ギヤ５２ｄを経由して出力軸５２に伝達されるとともに、第１入出力軸４１ａから、第２入力ギヤ４１ｃおよび第４出力ギヤ５２ｇを経由して出力軸５２に伝達される。

第５中間伝動状態では、駆動源１０からの動力は、油圧変速部４０において油圧に変換されることなく、第１入出力軸４１ａおよび第２入出力軸４２ａから出力軸５２へ出力される。そのため、第５中間伝動状態では、伝達効率が高い。

さらに、第５中間伝動状態になると、制御装置８０は、低圧側逆止弁４５を開弁させるとともに高圧側逆止弁４６を閉弁させ、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２の押し除け容積を瞬時にゼロとする。

これにより、第５中間伝動状態では、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２は仕事をしないことになり、駆動源１０からの動力を高効率で出力軸５２へ伝達することができる。また、上述のとおり、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２に逆止弁を用いているので、押し除け容積をゼロとした際の作動油の漏れがなく、効率をさらに高めることができる。

次に、第２伝動状態から第６中間伝動状態への変速について説明する。第６中間伝動状態を作り出すためには、第２伝動状態において、ポンプとして動作する第２ポンプモータ４２の押し除け容積を最大に保持した状態で、モータとして動作する第１ポンプモータ４１の押し除け容積を徐々に減少させていく。

第１ポンプモータ４１の押し除け容積がＱ２を下回ってＱ６まで達すると、第１出力ハブ５２ａの回転数（すなわち、出力軸５２の回転数）と、第２入力ハブ４２ｂの回転数（すなわち、第２入出力軸４２ａの回転数）とが一致する。第２伝動状態から第６中間伝動状態への変速は、このタイミングで行われる。具体的には、第１スリーブ７２を前位置に移動させる。

これにより、駆動源１０からの動力は、第１入出力軸４１ａから、第１入力ギヤ４１ｂおよび第３出力ギヤ５２ｆを経由して出力軸５２に伝達されるとともに、第２入出力軸４２ａから、直接出力軸５２に伝達される。

第６中間伝動状態における第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２の制御内容は、第５中間伝動状態と同様であるので、説明を省略する。また、第６中間伝動状態を成立させることによる作用および効果についても、第５中間伝動状態と同様であるので、説明を省略する。

次に、第１伝動状態から第５中間伝動状態へ移行する動作の一例について、図５のタイムチャートを参照して説明する。図５において、横軸は時間であり、縦軸は回転数である。なお、図５に示す例では、理解を容易にするため、駆動源１０の回転数は一定であるとして説明を行う。

時刻ｔ０において、第１ポンプモータ４１の押し除け容積はゼロ、第２ポンプモータ４２の押し除け容積は最大である。ここから、第１ポンプモータ４１の押し除け容積を増大させていくと、図５に示すように、第２入出力軸４２ａの回転数および出力軸５２の回転数（＝第２入出力軸４２ａ（第２ポンプモータ４２）の回転数／α１）が上昇していく。

一方、本実施形態において、第１入出力軸４１ａの回転数と、第２入出力軸４２ａの回転数との間には、（（第１入出力軸４１ａの回転数＋第２入出力軸４２ａの回転数）／２＝駆動源１０の回転数）の関係が成り立つ。そのため、第１入出力軸４１ａの回転数および第４出力ギヤ５２ｇの回転数（＝第１入出力軸４１ａ（第１ポンプモータ４１）の回転数／α４）が低下していく。

そして、時刻ｔ１で、出力軸５２の回転数と第４出力ギヤ５２ｇの回転数とが一致し、第３スリーブ７６が後位置へ移動される。これにより、時刻ｔ１以降、出力軸５２の回転数は、駆動源１０の回転数を一定の減速比で除した値となる。図５に示す例では、駆動源１０の回転数は一定であるので、出力軸５２の回転数も一定となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１連結機構７１または第２連結機構７３と、第３連結機構７５とを同時に係合させる中間伝動状態を形成するようにした。

これにより、中間伝動状態では、駆動源１０からの動力を、機械式伝達経路のみを経由して出力軸５２へ伝達することができる。そのため、駆動源１０からの動力を、油圧変速部４０において油圧に変換することなく、出力軸５２へ出力することができ、伝達効率を高くすることが可能となる。

また、本実施形態によれば、複数の中間伝動状態を作り出すことができる。そのため、車速に応じて複数の中間伝動状態のいずれかを選択することで、駆動源１０の運転効率が高い状態で車両１を走行させることが可能となる。

さらに、中間伝動状態において、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２の押し除け容積をゼロとし、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２が仕事をしないようにした。そのため、駆動源１０からの動力を、高効率で出力軸５２へ伝達することができる。

さらにまた、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２として、シリンダ４４と低圧側油路４３ｂとの間に設けられた低圧側逆止弁４５の開閉を、第１のソレノイド４５ｄによって制御可能とするとともに、シリンダ４４と高圧側油路４３ａとの間に設けられた高圧側逆止弁４６の開閉を、第２のソレノイド４６ｄによって制御可能とした。

これにより、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２の押し除け容積を瞬時にゼロとすることができる。また、押し除け容積をゼロとした際の作動油の漏れを防止し、効率をさらに高めることができる。

なお、上述の実施形態では、差動機構を、ベベルギヤ型の差動機構としたが、これに限定されない。差動機構としては、公知の構造を適宜採用し得る。具体的には、例えば、差動機構を遊星歯車機構としてもよい。

また、ポンプモータは、上述の実施形態の形式のものには限定されず、アキシャルピストン型、ラジアルピストン型等、各種の形式のものを採用することができる。

また、上述の実施形態では、有段変速部を、第１入出力軸側を３段、第２入出力軸側を２段とし、計５段としたが、これに限定されない。具体的には、例えば、第１入出力軸を３段、第１入出力軸側を３段としてもよいし、更に多段化してもよい。

本発明の変速制御装置は、定速走行を行う車両に好適に用いられる。

１ 車両
２ 変速機
１０ 駆動源
１１ 出力軸
２０ ダンパ
２１ 入力側部材
２２ 出力側部材
２３ 弾性連結部材
３０ 差動機構
３１ 入力軸
３２ ベベルギヤ
３３ 第１差動出力ギヤ
３４ 第２差動出力ギヤ
３５ 差動出力軸
３６ 第１ギヤ
３７ 第２ギヤ
４０ 油圧変速部
４１ 第１ポンプモータ
４１ａ 第１入出力軸
４１ｂ 第１入力ギヤ
４１ｃ 第２入力ギヤ
４２ 第２ポンプモータ
４２ａ 第２入出力軸
４２ｂ 第２入力ハブ
４２ｃ 第３入力ギヤ
４３ 閉回路
４４ シリンダ
４４ａ ピストン
４４ｂ リンク機構
４４ｃ クランク軸
４４ｄ クランク角検出センサ
４５ 低圧側逆止弁
４５ａ 第１の弁座
４５ｂ 第１の弁体
４５ｃ 第１のスプリング
４５ｄ 第１のソレノイド
４６ 高圧側逆止弁
４６ａ 第２の弁座
４６ｂ 第２の弁体
４６ｃ 第２のスプリング
４６ｄ 第２のソレノイド
５０ 有段変速部
５１ 副軸
５１ａ 第１副ギヤ
５１ｂ 第２副ギヤ
５１ｃ 第３副ギヤ
５２ 出力軸
５２ａ 第１出力ハブ
５２ｂ 第２出力ハブ
５２ｃ 第３出力ハブ
５２ｄ 第１出力ギヤ
５２ｅ 第２出力ギヤ
５２ｆ 第３出力ギヤ
５２ｇ 第４出力ギヤ
５２ｈ 第１出力クラッチギヤ
５２ｊ 第２出力クラッチギヤ
５２ｋ 第３出力クラッチギヤ
５２ｍ 第４出力クラッチギヤ
６１ プロペラシャフト
６２ デファレンシャル
６３ ドライブシャフト
６４ 駆動輪
７１ 第１連結機構
７２ 第１スリーブ
７３ 第２連結機構
７４ 第２スリーブ
７５ 第３連結機構
７６ 第３スリーブ
８０ 制御装置

Claims (4)

1. 差動機構で２つに分割された駆動源からの動力の一方および他方が入力される一方および他方の可変容量型ポンプモータを閉回路で接続した油圧変速部と、
   前記一方の可変容量型ポンプモータの入出力軸の動力を複数の変速比に変速して出力軸へ出力可能な第１の係合機構、および前記他方の可変容量型ポンプモータの入出力軸の動力を前記複数の変速比とは異なる変速比で前記出力軸へ出力可能な第２の係合機構、を有する有段変速部と、
   前記第１の係合機構および前記第２の係合機構を同時に係合させる制御装置と、を備える
   変速機。
2. 前記第２の係合機構は、前記他方の可変容量型ポンプモータの入出力軸の動力を複数の変速比に変速して前記出力軸へ出力可能である、
   請求項１に記載の変速機。
3. 前記第１および第２の係合機構は、機械式係合機構である、
   請求項１または２に記載の変速機。
4. 前記一方および他方の可変容量型ポンプモータは、
   作動油室と、
   前記作動油室内の容積を変更可能なピストンと、
   作動油が前記作動油室に流入する際に開弁する第１逆止弁と、
   前記第１逆止弁の開閉を制御可能な第１アクチュエータと、
   前記作動油が前記作動油室から流出する際に開弁する第２逆止弁と、
   前記第２逆止弁の開閉を制御可能な第２アクチュエータと、を備える
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の変速機。

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