JP6933064B2 - 油圧機械式無段変速機 - Google Patents

Description

本開示は、油圧機械式無段変速機に関する。

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。また、特許文献１には、エンジンの駆動力によって作業機を駆動させるための動力取り出し装置（パワーテイクオフ：ＰＴＯ）を設けることが記載されている。

特開２００８−１８０２５６号公報

特許文献１に記載のＰＴＯでは、エンジンからの動力は、車両後方へ延出した入力軸から、ＰＴＯクラッチ、ＰＴＯ変速軸および作業１〜３速駆動ギヤを介してＰＴＯ軸へ伝達される。

しかしながら、特許文献１に記載のＰＴＯでは、作業機等の外部機器が油圧エネルギーを必要としている場合に、ＰＴＯ軸から取り出したエンジンの動力によって油圧ポンプを作動させ、油圧エネルギーを発生させる必要がある。そのため、油圧エネルギーを発生させるための油圧ポンプを別途設ける必要があり、部品点数が増加するという問題があった。

本開示の目的は、油圧変速部の油圧エネルギーを外部に取り出すことができる油圧機械式無段変速機を提供することである。

本開示に係る油圧機械式無段変速機は、駆動源と接続される入力要素、第１のポンプモータと接続される第１の出力要素および第２のポンプモータと接続される第２の出力要素を備える差動機構と、前記第１および第２のポンプモータを閉回路で接続するとともに、前記第１または第２のポンプモータの回転を出力軸へ出力する油圧変速部と、前記閉回路の高圧側油路と接続される第１の油路と、油圧機器と接続される第２の油路と、前記油圧機器と前記閉回路の低圧側油路とを接続する第３の油路と、前記第１の油路と前記第２の油路とを接続する第１の状態、および前記第１の油路と前記第２の油路とを遮断する第２の状態を切り替え可能な切替弁と、を備え、前記切替弁の前記第１の状態において、前記第１のポンプモータ、前記第２のポンプモータおよび前記油圧機器は前記閉回路内で直列に配置される。

本開示に係る油圧機械式無段変速機によれば、油圧変速部の油圧エネルギーを外部に取り出すことができる。

実施形態に係る車両の全体構成を示すスケルトン図 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 第１の実施形態に係る油圧ＰＴＯの一例を示す図 第２の実施形態に係る油圧ＰＴＯの一例を示す図 第２の実施形態に係る油圧変速部に用いられる第１ポンプモータにおけるシリンダの概略図 第３の実施形態に係る油圧ＰＴＯの一例を示す図

以下、本開示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、本開示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、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。また、以下の説明において、駆動源１０をエンジン１０という場合がある。

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とを備えている。閉回路４３は、油路４３ａと油路４３ｂとを含む。また、油圧変速部４０には、図１において不図示の油圧エネルギー取り出し装置（油圧ＰＴＯ。詳細は後述する。）が設けられている。なお、閉回路４３の基本的な構成は、一般的なＨＳＴ閉回路と同様であるため、図１では、閉回路４３における一部の構成部品（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としては、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。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。

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、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。

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。また、第１入出力軸４１ａの後端には、第１入力ハブ４１ｂが、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１入力ギヤ４１ｃは、第１入出力軸４１ａの外周側に、第１入出力軸４１ａに対して相対回転可能に設けられている。第１入力ギヤ４１ｃは、副軸５１と第１入力ハブ４１ｂとの間に設けられている。

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２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２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２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の後端には第２副ギヤ５１ｂが設けられている。

出力軸５２の前端には、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。

第１出力ギヤ５２ｂ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５２ｂは、出力ハブ５２ａの後側に設けられている。第１出力ギヤ５２ｂは、第２副ギヤ５１ｂと噛合している。

第２出力ギヤ５２ｃは、出力軸５２と一体回転するように設けられている。第２出力ギヤ５２ｃは、第１出力ギヤ５２ｂの後側に設けられている。第２出力ギヤ５２ｃは、第１入力ギヤ４１ｃと噛合している。

有段変速部５０には、第１入出力軸４１ａと第１入力ギヤ４１ｃ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１入力ハブ４１ｂと、第１入力ギヤ４１ｃと一体に設けられた入力クラッチギヤ４１ｄ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入力ハブ４１ｂの外周側に、第１入力ハブ４１ｂ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１入出力軸４１ａと第１入力ギヤ４１ｃ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、第１入力ギヤ４１ｃは、第１入出力軸４１ａ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。

有段変速部５０には、第２入出力軸４２ａと出力軸５２、または、第１出力ギヤ５２ｂ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２入力ハブ４２ｂと、出力ハブ５２ａと、第１出力ギヤ５２ｂと一体に設けられた出力クラッチギヤ５２ｄと、第２スリーブ７４とを備えている。

第２スリーブ７４は、出力ハブ５２ａの外周側に、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２スリーブ７４が図１に示す中央位置の場合、第２入出力軸４２ａと出力軸５２とは相対回転可能である。また、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５２ｂ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２入出力軸４２ａ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１出力ギヤ５２ｂと一体に回転する。

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）を制御する。

次に、図２を参照して、車両走行状態における有段変速部５０の動作について説明する。図２は、有段変速部５０の状態と、第１スリーブ７２および第２スリーブ７４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が後位置とされる状態を、「１速」または「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２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５２ｂ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が中央位置とされる状態を、「２速」または「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４１ｃおよび第２出力ギヤ５２ｃ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が前位置とされる状態を、「３速」または「第３伝動状態」または「直結状態」という。第３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。

（第１の実施形態）
図３を参照して、第１の実施形態に係る油圧ＰＴＯ１００について説明する。なお、図３では、油圧変速部４０において、以下の説明に関係しない部品については符号を付していない。また、図３には、油圧機器９０が記載されている。

油圧ＰＴＯ１００は、第１油路１１０と、切替弁１２０と、第２油路１３０と、第３油路１４０と、第４油路１５０と、第５油路１６０とを備える。

第１油路１１０の一端は、第２ポンプモータ４２の高圧側と接続されている。また、第１油路１１０の他端は、切替弁１２０の第１ポート１２２（後述する）と接続されている。

切替弁１２０は、電磁作動式のスプールバルブである。切替弁１２０は、ソレノイド１２１、第１ポート１２２、第２ポート１２３、第３ポート１２４およびスプリング１２５を有する。第１ポート１２２は、上述のとおり、第１油路１１０と接続されている。第２ポート１２３は、第２油路１３０と接続されている。第３ポート１２４は、第３油路１４０と接続されている。

切替弁１２０は、スプリング１２５によって、図３の左方向へ付勢されている。そのため、ソレノイド１２１への通電が行われない場合、切替弁１２０は図３に示す右位置となる。この場合、第１ポート１２２と第３ポート１２４とが連通し、第２ポート１２３が閉塞される。

ソレノイド１２１へ通電されると、スプールがスプリング１２５の付勢力に抗して移動し、第１ポート１２２と第２ポート１２３とが連通するとともに第３ポート１２４が閉塞される左位置となる。ソレノイド１２１への通電／非通電は、制御装置８０により制御される。

第２油路１３０の一端は、切替弁１２０の第２ポート１２３と接続されている。また、第２油路１３０の他端は、油圧機器９０と接続されている。第２油路１３０を流通する高圧の作動油により、油圧機器９０が駆動される。油圧機器９０としては、例えば、油圧シリンダが挙げられる。なお、油圧機器９０は油圧シリンダに限定されず、油圧を用いて作動する各種機器とすることができる。

第３油路１４０の一端は、切替弁１２０の第３ポート１２４と接続されている。また、第３油路１４０の他端は、第４油路１５０および第５油路１６０の境界部分に接続されている。

第４油路１５０の一端は、油圧機器９０と接続されている。第４油路１５０は、油圧機器９０での仕事に用いられた作動油の戻り流路としての役割を有している。第４油路１５０の他端は、第３油路１４０および第５油路１６０の境界部分に接続されている。

第５油路１６０の一端は、第３油路１４０および第４油路１５０の境界部分に接続されている。また、第５油路１６０の他端は、第１ポンプモータ４１と接続されている。

車両走行状態では、制御装置８０は、ソレノイド１２１への通電を行わない。これにより、切替弁１２０は、図３に示す右位置となる。そのため、第１ポンプモータ４１と、第２ポンプモータ４２とは、第１油路１１０、第３油路１４０および第５油路１６０を介して接続される。また、油圧機器９０に対して高圧の作動油は供給されない。

車両停止状態において、油圧機器９０を作動させる場合、制御装置８０は、有段変速部５０をニュートラル状態とする。また、制御装置８０は、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２をポンプとして動作させる。さらに、制御装置８０は、ソレノイド１２１への通電を行い、切替弁１２０を左位置とする。

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から吐出された高圧の作動油は、第１油路１１０および第２油路１３０を流通して油圧機器９０へ供給される。そして、油圧機器９０での仕事に用いられた作動油は、第４油路１５０および第５油路１６０を流通して第１ポンプモータ４１に至る。

この場合、第１ポンプモータ４１、第２ポンプモータ４２および油圧機器９０は、閉回路４３内において直列に配置されることになる。これにより、油圧機器９０において必要とされる油圧を第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２で半分ずつ受け持つことができ、ポンプモータひとつ当たりの負荷トルクを低減することができる。そのため、油圧機器９０において高い油圧が必要とされる場合にも、エンジン１０は低トルクで済み、エンジン１０を高トルク状態とする必要がない。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、油圧ＰＴＯ１００は、第２ポンプモータ４２の高圧側と油圧機器９０とを第１油路１１０および第２油路１３０を介して接続し、かつ、第１ポンプモータ４１と油圧機器９０とを第４油路１５０および第５油路１６０を介して接続する第１状態と、第１ポンプモータ４１と第２ポンプモータ４２とを油圧機器９０を介さずに接続する第２状態とに切り替え可能な切替弁１２０を備える。

そのため、切替弁１２０を第１状態とすることにより、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２が吐出した高圧の作動油によって油圧機器９０を駆動することができる。また、切替弁１２０を第２状態とすることにより、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２が油圧機器９０に対して仕事をしない状態とすることができる。

（第２の実施形態）
図４を参照して、第２の実施形態に係る油圧ＰＴＯ２００について説明する。なお、図４では、油圧変速部４０において、以下の説明に関係しない部品については符号を付していない。また、図４には、油圧機器９０が記載されている。

第２の実施形態では、図４に示すように、油路４３ａが、切替弁２２０（詳細は後述する）により、第１ポンプモータ４１寄りの油路４３ｃと、第２ポンプモータ４２寄りの油路４３ｄとに分離されている。また、油路４３ｂが、切替弁２２０により、第１ポンプモータ４１寄りの油路４３ｅと、第２ポンプモータ４２寄りの油路４３ｆとに分離されている。

上述の第１の実施形態では、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２の動作状態によって、閉回路４３における油路４３ａおよび油路４３ｂのいずれが高圧側となり、いずれが低圧側となるかが変化するものについて説明した。

これに対して、第２の実施形態では、第１ポンプモータ４１に対して、油路４３ｃが常に高圧側となり、油路４３ｅが常に低圧側となる。また、第２ポンプモータ４２に対して、油路４３ｄが常に高圧側となり、油路４３ｆが常に低圧側となる。

ここで、第２の実施形態において用いられる第１ポンプモータ４１の構成について、図５を参照して詳細に説明する。なお、第２ポンプモータ４２については、第１ポンプモータ４１と同様の構成を有するため、説明を省略する。

図５には、第１ポンプモータ４１における１つのシリンダ４１ｅが描かれている。シリンダ４１ｅは、低圧側逆止弁４１ｆを介して低圧側の油路４３ｅと接続されるとともに、高圧側逆止弁４１ｇを介して高圧側の油路４３ｃと接続されている。シリンダ４１ｅには、ピストン４１ｈが設けられている。

ピストン４１ｈの下端付近は、リンク機構４１ｊを介してクランク軸４１ｋと接続されている。クランク軸４１ｋは、第１入出力軸４１ａの一部をなす。リンク機構４１ｊは、クランク軸４１ｋの回転運動をピストン４１ｈの往復運動に変換する。また、逆に、リンク機構４１ｊは、ピストン４１ｈの往復運動を、クランク軸４１ｋの回転運動に変換する。

低圧側逆止弁４１ｆは、第１の弁座４１ｍと、第１の弁体４１ｎと、第１の弁体４１ｎを第１の弁座４１ｍから離間させる方向へ押圧する第１のスプリング４１ｐとを有する。低圧側逆止弁４１ｆは、例えばポペットバルブである。

また、低圧側逆止弁４１ｆ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４１ｆに、制御装置８０からの制御信号により第１の弁体４１ｎを第１の弁座４１ｍへ着座させる第１のソレノイド４１ｒが設けられている。

第１のソレノイド４１ｒ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４１ｎを第１の弁座４１ｍへ着座させる。制御装置８０には、クランク角検出センサ（不図示）により検出されたクランク軸４１ｋ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４１ｋの回転角度に基づいて、第１のソレノイド４１ｒを制御して、第１の弁体４１ｎを第１の弁座４１ｍへ着座させる。

高圧側逆止弁４１ｇは、第２の弁座４１ｓと、第２の弁体４１ｔと、第２の弁体４１ｔを第２の弁座４１ｓに着座させる方向へ付勢する第２のスプリング４１ｕとを有する。高圧側逆止弁４１ｇは、例えばポペットバルブである。

また、高圧側逆止弁４１ｇは、所定のタイミングで開弁する。さらに、高圧側逆止弁４１ｇ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４１ｇには、第２の弁座４１ｓから離間した第２の弁体４１ｔの離間状態を保持する第２のソレノイド４１ｖが設けられている。第２のソレノイド４１ｖは、制御装置８０からの制御信号により制御される。

第２のソレノイド４１ｖ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４１ｔを第２の弁座４１ｓから離間させる。制御装置８０は、クランク軸４１ｋの回転角度に基づいて、第２のソレノイド４１ｖを制御して、第２の弁体４１ｔを第２の弁座４１ｓから離間させる。

次に、作動油を低圧側の油路４３ｅから吸入して、高圧側の油路４３ｃへ吐出する行程について簡単に説明する。クランク軸４１ｋの回転に伴い、ピストン４１ｈが上死点から下死点まで下降する吸入行程において、第１のソレノイド４１ｒには、制御装置８０から電力が供給されず、第１の弁体４１ｎは第１の弁座４１ｍから離間した状態となる。このようにして、吸入行程では、低圧側逆止弁４１ｆが開弁し、低圧側の油路４３ｅの作動油がシリンダ４１ｅ内に導入される。また、吸入行程では、高圧側逆止弁４１ｇは閉弁している。

ピストン４１ｈが下死点から上死点まで上昇する吐出行程における所定の期間、制御装置８０は、第１のソレノイド４１ｒに電力を供給しない。これにより、第１の弁体４１ｎは第１の弁座４１ｍから離間した状態を維持する。第１の弁体４１ｎが第１の弁座４１ｍから離間し、低圧側逆止弁４１ｆが開弁した状態では、高圧側逆止弁４１ｇは閉弁状態を維持し、シリンダ４１ｅ内の作動油は高圧側の油路４３ｃには流れない。

吐出行程の途中で、第１のソレノイド４１ｒへ電力を供給すると、低圧側逆止弁４１ｆが閉弁するとともにシリンダ４１ｅ内の圧力が上昇し、高圧側逆止弁４１ｇが開弁する。そして、シリンダ４１ｅ内の作動油は高圧側の油路４３ｃへ導出される。なお、このとき、高圧側逆止弁４１ｇの開弁状態を維持するために第２のソレノイド４１ｖの推力は必ずしも必要ではないが、第２のソレノイド４１ｖの推力により、第２の弁体４１ｔに作用する第２のスプリング４１ｕの荷重を打ち消してもよい。このように、低圧側逆止弁４１を閉弁するタイミングを調整することで、第１ポンプモータ３１の容量をゼロ容量〜最大容量まで調整することができる。

次に、作動油が高圧側の油路４３ｃからシリンダ４１ｅ内へ流入して、低圧側の油路４１ｅへ流出する行程について説明する。ピストン４１ｈが上昇中であり、上死点に至る直前では、第１のソレノイド４１ｒへ制御装置８０から電力の供給はなく、低圧側逆止弁４１ｆは、第１のスプリング４１ｐにより開弁状態とされている。この状態で、制御装置８０は、第１のソレノイド４１ｒへ電力を供給する。これにより、低圧側逆止弁４１ｆは閉弁し、その後のピストン４１ｈの上昇行程では、高圧側逆止弁４１ｇが開弁する。また、制御装置８０は、第１のソレノイド４１ｒへの電力の供給開始直後に、第２のソレノイド４１ｖにも電力を供給する。これにより、ピストン４１ｈが上死点に到達した状態では、高圧側逆止弁４１ｇは開弁状態を維持する。続いて、高圧側の油路４１ｃ内の作動油がシリンダ４１ｅ内へ流入し、ピストン４１ｈを押し下げる。

ピストン４１ｈが下死点に至る直前で、制御装置８０は、第１のソレノイド４１ｒへの電力供給を停止するとともに、第２のソレノイド４２ｖへの電力の供給を停止する。これにより、低圧側逆止弁４１ｆは開弁し、その後のピストン４１ｈの下降行程では、高圧側逆止弁４１ｇが閉弁する。そのため、ピストン４１ｈが下死点に到達した状態では、低圧側逆止弁４１ｆは開弁し、高圧側逆止弁４１ｇは閉弁した状態となる。ここから、ピストン４１ｈがクランク軸４１ｋの回転慣性によって上死点へ向けて上昇すると、シリンダ４１ｅ内の作動油は低圧側の油路４３ｅへ流出することになる。

ピストン４１ｈが下死点から上死点まで上昇する行程において、第１のソレノイド４１ｒへの電力を供給して低圧側逆止弁４１ｆを閉弁するタイミングを早めることで、それ以降、シリンダ４１ｅから低圧側の油路４３ｅへの作動油の流出を行わせないようにすることができる。このように、低圧側逆止弁４１ｆを閉弁するタイミングを調整することで、第１ポンプモータ４１の容量をゼロ容量〜最大容量まで調整することができる。

図４に戻って、油圧ＰＴＯ２００は、第１油路２１０と、切替弁２２０と、第２油路２３０と、第３油路２４０とを備える。

第１油路２１０の一端は、の油路４３ｄと接続されている。また、第１油路２１０の他端は、切替弁２２０の第３ポート２２４（後述する）と接続されている。

切替弁２２０は、電磁作動式のスプールバルブである。切替弁２２０は、ソレノイド２２１、第１ポート２２２、第２ポート２２３、第３ポート２２４、第４ポート２２５、第５ポート２２６、第６ポート２２７およびスプリング２２８を有する。

第１ポート２２２は、油路４３ｆと接続されている。第２ポート２２３は、油路４３ｄと接続されている。第３ポート２２４は、上述のとおり、第１油路２１０と接続されている。第４ポート２２５は、油路４３ｅと接続されている。第５ポート２２６は、油路４３ｃと接続されている。第６ポート２２７は、第２油路２３０と接続されている。

切替弁２２０は、スプリング２２８によって、図４の左方向へ付勢されている。そのため、ソレノイド２２１への通電が行われない場合、切替弁２２０は図４に示す右位置となる。この場合、第１ポート２２２と第４ポート２２５とが連通する。また、第２ポート２２３と第５ポート２２６とが連通する。また、第３ポート２２４および第６ポート２２７はそれぞれ遮断される。

ソレノイド２２１へ通電されると、スプールがスプリング２２８の付勢力に抗して移動し、左位置となる。左位置では、第１ポート２２２と第５ポート２２６が連通し、第３ポート２２４と第６ポート２２７とが連通し、第２ポート２２３および第４ポート２２５はそれぞれ遮断される。ソレノイド２２１への通電／非通電は、制御装置８０により制御される。

第２油路２３０の一端は、切替弁２２０の第６ポート２２７と接続されている。また、第２油路２３０の他端は、油圧機器９０と接続されている。第２油路２３０を流通する高圧の作動油により、油圧機器９０が駆動される。

第３油路２４０の一端は、油圧機器９０と接続されている。第３油路２４０は、油圧機器９０での仕事に用いられた作動油の残り流路としての役割を有している。第３油路２４０の他端は、油路４３ｅと接続されている。

車両走行状態では、制御装置８０は、ソレノイド２２１への通電を行わない。これにより、切替弁２２０は、図４に示す右位置となる。そのため、第１ポンプモータ４１の高圧側と、第２ポンプモータ４２の高圧側とは、油路４３ｃおよび油路４３ｄを介して接続される。また、油圧機器９０に対して高圧の作動油は供給されない。

車両停止状態において、油圧機器９０を作動させる場合、制御装置８０は、有段変速部５０をニュートラル状態とする。また、制御装置８０は、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２をポンプとして動作させる。さらに、制御装置８０は、ソレノイド２２１への通電を行い、切替弁２２０を左位置とする。

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から吐出された高圧の作動油は、第１油路２１０および第２油路２３０を流通して油圧機器９０へ供給される。そして、油圧機器９０での仕事に用いられた作動油は、第３油路２４０および油路４３ｅを流通して第１ポンプモータ４１に至る。

この場合も、第１の実施形態と同様に、第１ポンプモータ４１、第２ポンプモータ４２および油圧機器９０は、閉回路４３内において直列に配置されることになる。これにより、油圧機器９０において必要とされる油圧を第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２で半分ずつ受け持つことができ、ポンプモータひとつ当たりの負荷トルクを低減することができる。そのため、油圧機器９０において高い油圧が必要とされる場合にも、エンジン１０は低トルクで済み、エンジン１０を高トルク状態とする必要がない。

以上説明したように、第２の実施形態によれば、油圧ＰＴＯ２００は、第２ポンプモータ４２の高圧側と油圧機器９０とを第１油路２１０および第２油路２３０を介して接続し、かつ、第１ポンプモータ４１と油圧機器９０とを第３油路２４０および油路４３ｅを介して接続する第１状態と、第１ポンプモータ４１と第２ポンプモータ４２とを油圧機器９０を介さずに接続する第２状態とに切り替え可能な切替弁２２０を備える。

そのため、切替弁２２０を第１状態とすることにより、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２が吐出した高圧の作動油によって油圧機器９０を駆動することができる。また、切替弁２２０を第２状態とすることにより、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２が油圧機器９０に対して仕事をしない状態とすることができる。

（第３の実施形態）
図６を参照して、第３の実施形態に係る油圧ＰＴＯ３００について説明する。なお、図６では、油圧変速部４０において、以下の説明に関係しない部品については符号を付していない。また、図６には、油圧機器９０が記載されている。なお、第３の実施形態では、第１の実施形態で用いた形式のポンプモータを用いることもできるし、第２の実施形態で用いた形式のポンプモータを用いることもできる。

油圧ＰＴＯ３００は、第１油路３１０と、切替弁３２０と、第２油路３３０と、第３油路３４０とを備える。

第１油路３１０の一端は、閉回路４３における油路４３ａと接続されている。また、第１油路３１０の他端は、切替弁３２０の第１ポート３２２（後述する）と接続されている。

切替弁３２０は、電磁作動式のスプールバルブである。切替弁３２０は、ソレノイド３２１、第１ポート３２２、第２ポート３２３およびスプリング３２４を有する。第１ポート３２２は、上述のとおり、第１油路３１０と接続されている。第２ポート３２３は、第２油路３３０と接続されている。

切替弁３２０は、スプリング３２４によって、図６の右方向へ付勢されている。そのため、ソレノイド３２１への通電が行われない場合、切替弁３２０は図６に示す左位置となる。この場合、第１ポート３２２と第２ポート３２３とは遮断される。

ソレノイド３２１へ通電されると、スプールがスプリング３２４の付勢力に抗して移動し、第１ポート３２２と第２ポート３２３とが連通する右位置となる。ソレノイド３２１への通電／非通電は、制御装置８０により制御される。

第２油路３３０の一端は、切替弁３２０の第２ポート３２３と接続されている。また、第２油路３３０の他端は、油圧機器９０と接続されている。第２油路３３０を流通する高圧の作動油により、油圧機器９０が駆動される。

第３油路３４０の一端は、油圧機器９０と接続されている。第３油路３４０は、油圧機器９０での仕事に用いられた作動油の戻り流路としての役割を有している。第３油路３４０の他端は、閉回路４３における油路４３ｂと接続されている。

車両走行状態では、制御装置８０は、ソレノイド３２１への通電を行わない。これにより、切替弁３２０は、図６に示す左位置となる。そのため、油路４３ａから油圧機器９０に対して高圧の作動油は供給されない。

車両停止状態において、油圧機器９０を作動させる場合、制御装置８０は、有段変速部５０をニュートラル状態とする。また、制御装置８０は、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２をポンプとして動作させる。さらに、制御装置８０は、ソレノイド３２１への通電を行い、切替弁３２０を右位置とする。

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から吐出された高圧の作動油は、第１油路３１０および第２油路３３０を流通して油圧機器９０へ供給される。そして、油圧機器９０での仕事に用いられた作動油は、第３油路３４０を流通して油路４３ｂに至る。

この場合、第１ポンプモータ４１と第２ポンプモータ４２とは、閉回路４３内において並列に配置されることになる。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から吐出された作動油を油圧機器９０へ供給することができる。そのため、第１および第２の実施形態に比べて低いエンジン回転で、第１および第２の実施形態と同量の作動油を油圧機器９０へ供給することが可能となる。

以上説明したように、第３の実施形態によれば、油圧ＰＴＯ３００は、高圧側の油路４３ａと油圧機器９０とを第１油路３１０および第２油路３３０を介して接続し、かつ、低圧側の油路４３ｂと油圧機器９０とを第３油路３４０を介して接続する第１状態と、高圧側の油路４３ａと油圧機器９０とを遮断する第２状態とに切り替え可能な切替弁３２０を備える。

そのため、切替弁３２０を第１状態とすることにより、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２が吐出した高圧の作動油によって油圧機器９０を駆動することができる。また、切替弁３２０を第２状態とすることにより、第１ポンプモータ４１および第２ポンプモータ４２が油圧機器９０に対して仕事をしない状態とすることができる。

なお、上述の各実施形態では、第１ポンプモータまたは第２ポンプモータを選択的に出力軸と接続するＨＭＴを例に説明を行ったが、これに限定されない。例えば、第１ポンプモータおよび第２ポンプモータのいずれか一方が出力軸と接続されるＨＭＴでもよい。

また、上述の各実施形態では、車両停止状態で油圧機器を駆動し、車両走行状態では閉回路と油圧機器とを切り離すものを例に説明を行ったが、これに限定されない。車両走行状態で油圧機器を駆動させるようにしてもよい。

本開示に係る油圧機械式無段変速機は、ＰＴＯによって油圧エネルギーを取り出す車両に好適に用いられる。

１ 車両
２ 変速機
１０ 駆動源（エンジン）
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入力ハブ
４１ｃ 第１入力ギヤ
４１ｄ 入力クラッチギヤ
４１ｅ シリンダ
４１ｆ 低圧側逆止弁
４１ｇ 高圧側逆止弁
４１ｈ ピストン
４１ｊ リンク機構
４１ｋ クランク軸
４１ｍ 第１の弁座
４１ｎ 第１の弁体
４１ｐ 第１のスプリング
４１ｒ 第１のソレノイド
４１ｓ 第２の弁座
４１ｔ 第２の弁体
４１ｕ 第２のスプリング
４１ｖ 第２のソレノイド
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２入力ギヤ
４３ 閉回路
４３ａ 油路
４３ｂ 油路
４３ｃ 油路
４３ｄ 油路
４３ｅ 油路
４３ｆ 油路
５０ 有段変速部
５１ 副軸
５１ａ 第１副ギヤ
５１ｂ 第２副ギヤ
５２ 出力軸
５２ａ 出力ハブ
５２ｂ 第１出力ギヤ
５２ｃ 第２出力ギヤ
５２ｄ 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
８０ 制御装置
９０ 油圧機器
１００、２００、３００ 油圧ＰＴＯ
１１０、２１０、３１０ 第１油路
１２０、２２０、３２０ 切替弁
１２１、２２１、３２１ ソレノイド
１２２、２２２、３２２ 第１ポート
１２３、２２３、３２３ 第２ポート
１２４、２２４ 第３ポート
１２５、２２８ スプリング
１３０、２３０、３３０ 第２油路
１４０、２４０、３４０ 第３油路
１５０ 第４油路
１６０ 第５油路
２２５ 第４ポート
２２６ 第５ポート
２２７ 第６ポート

Claims (3)

1. 駆動源と接続される入力要素、第１のポンプモータと接続される第１の出力要素および第２のポンプモータと接続される第２の出力要素を備える差動機構と、
   前記第１および第２のポンプモータを閉回路で接続するとともに、前記第１または第２のポンプモータの回転を出力軸へ出力する油圧変速部と、
   前記閉回路の高圧側油路と接続される第１の油路と、
   油圧機器と接続される第２の油路と、
   前記油圧機器と前記閉回路の低圧側油路とを接続する第３の油路と、
   前記第１の油路と前記第２の油路とを接続する第１の状態、および前記第１の油路と前記第２の油路とを遮断する第２の状態を切り替え可能な切替弁と、を備え、
   前記切替弁の前記第１の状態において、前記第１のポンプモータ、前記第２のポンプモータおよび前記油圧機器は前記閉回路内で直列に配置される
   油圧機械式無段変速機。
2. 前記切替弁は、前記第２の状態において、前記第１の油路と前記第３の油路とを接続する、
   請求項１に記載の油圧機械式無段変速機。
3. 前記第１のポンプモータの回転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、および前記第２のポンプモータの回転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をさらに備える、
   請求項１または２に記載の油圧機械式無段変速機。

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