JPH11303724A - 電動油圧複合変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】特願平９−１０８０２３で詳述している電動
油圧複合変速装置は低速高トルク時はＨＳＴ型変速装置
となり高速低トルク領域ではＨＭＴ型変速装置として附
属の電動機により機械入力が行われるが、電動機と差動
型油圧モータの串型配置の場合は附属の電動機の重量、
容積が大きくなり駆動機器としての配置性が悪化する問
題あり。 【解決手段】差動型油圧モータのシリンダブロック外周
に直接電動機の電機子を回転軸と同心配置することによ
り小型化して装着性の向上を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】特開平１０−８９４４０及び
特開平１０−８９４４１に示す差動型油圧モータと複合
モード油圧変速装置の応用に係わる特願平９−１０８０
２３電動油圧複合変速装置の改良関するものであり機械
入力軸に接続する電動機の装着配置を改良することによ
り装着性に優れた電動油圧複合モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機の出力トルクは原理上供給する電
流値に比例するため出力トルク値が決まると必要電流容
量が決まり、更に電動機容量が決まると言う関係にあ
り、多くの駆動機械で必要とされている、〔低速時大ト
ルク・高速時小トルク〕の用途では実質馬力は低いにも
かかわらず回転速度とは無関係に運転状態での最大トル
ク値に対応する電動機容量と最大トルクに対応する電流
値が必要となる。

【０００３】電動機の損失パワーは基本的に電流の二乗
に比例するため、電流の増加は損失の増加を招き低速大
トルク状態では急激な効率の低下及び熱発生となるが停
止または低速運転状態では冷却上からも極めて厳しい状
況となっている。

【０００４】図６に示す特願平９−１０８０２３電動油
圧複合モータは低速・高トルク領域では電動機は停止し
て同時に内蔵のブレーキにより制動されＨＳＴ型変速装
置として機能するため原動機の動力を流体の流量及び圧
力に変換して可変型油圧ポンプから油圧モータに伝達す
るもので、可変型油圧ポンプの斜板角度の制御により逆
転・停止・正転・増速を含めて無段階に変化させること
ができるばかりでなく、トルクを発生するのは流量は無
関係であり圧力により流量を必要としない停止時のトル
ク保持から低速回転時のトルク発生まで電動機に比較し
てはるかに低い損失に抑えることが可能である。

【０００５】図６に示す特願平９−１０８０２３電動油
圧複合モータは高速・低トルク領域では内蔵ブレーキが
開放されると共に接続された電動機が回転しＨＭＴ型変
速装置として機能し、動力を機械系と油圧系に分けて伝
達する極めて効率の高い機械−油圧変速機一般にハイド
ロメカニカルトランスミション、ＨＭＴ方式と総称され
いるものであるが油圧ポンプ・油圧モータと類似の構造
を持つＨＭＴ方式の開発例は極めて少なく特開平１０−
８９４４０及び特開平１０−８９４４１はこの状況を説
明している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】第１の課題は図６に示
す電動油圧複合モータに関する。

【０００７】特開平１０−８９４４０及び特開平１０−
８９４４１に示す複合モード油圧変速装置の機械入力の
手段として電動機を使用する構造は特願平９−１０８０
２３電動油圧複合モータに詳述しており内蔵ブレーキを
開放して電動機駆動により高速・低トルク領域でＨＭＴ
型変速装置として使用されるものの併用される電動機の
出力密度は高圧の油圧モータに比較してはるかに低く図
６に示す電動機の串型配置では出力を担当する油圧モー
タ部より後方に接続した電動機の方が重量、大きさ共に
大となり配置上困難な問題が発生する。

【０００８】第２の課題は附属電動機の回転速度に関す
る。

【０００９】ＨＭＴ型変速装置では電動機速度に油圧に
よる駆動速度が加算又は減算されるため電動機速度は変
速装置の変速領域を決定する大きな因子となっているが
一般に安価な誘導電動機は電源周波数による同期特性が
あり電動機回転速度を自由に選択することは可変周波数
のインバータなどを併用しない限り困難である。

【００１０】

【間題を解決するための手段】第１の課題である電動機
の動力密度の低さに起因する油圧モータとの配置及び装
着性の問題につき述べる。

【００１１】この場合電動機の回転子自体を油圧モータ
の回転部品に直接同心円状に配置しＨＭＴ型変速装置と
して動作時は串型に電動機を配列するのではなく同心円
状に配置され直接差動油圧モータを駆動することにより
配置の問題は大幅に改善される。

【００１２】特開平１０−８９４４０における図３に示
す差動油圧モータにおいては図１に示すように機械入力
軸である第２の軸に接続されたシリンダブロックが電動
機回転子の配置に最も適しておりこれにより同心円内側
に差動油圧モータを外側に電動機を配置することが可能
となる。

【００１３】特開平１０−８９４４０における図１９の
差動油圧モータの場合は図３に示すように斜板及び出力
軸保持軸受が装着された回転ケーシング外周への配置が
最も適しており、これにより前例と同様に同心円内側に
差動油圧モータを外側に電動機を配置することが可能と
なる。

【００１４】第２の課題については図５に示すように差
動油圧モータの回転軸と平行に配置した電動機によりタ
イミングベルト又は歯車列により動力を伝達することに
よりその伝達速度比を変えることにより電動機による機
械入力速度及び最大伝達可能トルクを変化させることが
可能となる。

【００１５】

【発明実施例】本発明の第１の請求項に対し図１記載の
実施例につき説明する。

【００１６】図１は図２に示す差動型油圧モータを基礎
に電動機をシリンダブロック２１の外周に配置したもの
である。

【００１７】図１及び図２において軸受４０及び４１に
より保持されて回転可能な斜板１４と接合され一体化さ
れた第１の軸１０、回転斜板１４の摺動面に摺接された
多数のピストン２０を液密摺動自在に挿入し外部に接続
可能な第２の軸１１と機械的に接続され各シリンダの底
部にピストンが吸入及び吐出するためのポートを有し軸
受４２及び４３で保持されたシリンダブロック２１、第
１の軸１０に一体化された偏芯軸１２に中心穴を挿入さ
れることで揺動駆動される切換弁３０により第１の軸１
０の回転角度と第２の軸１１の回転角度の差により制御
され選択接続する機能を有しているが、図２に示す切換
弁は説明を容易にするため上死点及び下死点での位置を
示しており弁は閉の状態にあるべきであるが便宜上偏芯
軸１２が９０度回転した位置を示している。

【００１８】回転可能なシリンダブロック２１に実質的
に密着接合されたロータリポート３４の摺動面を経由し
て静止したケーシング５０又は５１側に定置された外部
ポート３６にシリンダブロック２１の回転又は非回転の
何れの場合も流体を伝達するため回転軸と直角な面に配
置され２個の同芯円状のポートを有ずるポートブロック
摺動部３４を有している。

【００１９】シリンダブロック２１に接続された第２の
軸は軸受４３で保持され左端側に配置された多数の摩擦
摺動板を有するブレーキ機構８０に接続されており、ブ
レーキ制御用ピストン８１の加圧又は非加圧によりブレ
ーキ機能を制御することが可能である。

【００２０】かくして内蔵電動機を非通電状態でブレー
キ機構を制動状態とした場合は外部油圧ポンプで流体駆
動されるＨＳＴ型変速装置となり低速ながら電動機出力
トルクとは無関係の油圧モータによる高トルク運転が可
能となる。

【００２１】内蔵電動機を通電状態でブレーキ機構を開
放とした場合は外部油圧ポンプによる流体駆動速度と電
動機の速度が加算・減算される電動機出力トルクの範囲
内で高速運転が可能なＨＭＴ型変速装置となる。

【００２２】本発明の第２の請求項の実施例につき述べ
る。

【００２３】図４に示す回転可能なケーシング５２内に
配置された斜板と切換弁３２は一体型のロータリーポー
ト３５を有し軸受４７及び４８により固定ケーシング５
３により保持されている。

【００２４】回転ケーシングに配置された斜板の摺動面
に摺接された多数のピストン２０を液密摺動自在に挿入
し軸受４５と軸受４６で保持された出力軸１５と機械的
に接続され各シリンダの底部にピストンが吸入及び吐出
するためのボートを有するシリンダブロック２２は回転
ケーシング上に設けられた切換弁３２により出力軸回転
角度と電動機電機子が配置された回転ケーシング５２と
の位置角度の差により切換られピストン２０が後退吸入
するグループと前進吐出するグループに切換えられる。

【００２５】図３及び４に示す切換弁は説明を容易にす
るため上死点及び下死点での位置を示しており弁は閉の
状態にあるべきであるが便宜上偏芯軸１２が９０度回転
した位置を示している。

【００２６】更に回転可能なシリンダブロック２２に流
体通路で接続されたロータリポート３５の摺動面を経由
して静止したケーシング５３側に定置された外部ボート
３７に回転ケーシング５２が回転又は非回転の何れの場
合も流体を伝達するため回転軸に配置され吸入と吐出の
ポートを有ずるポートブロック３５を有している。

【００２７】かくして内蔵電動機を非通電状態でブレー
キ機構８０を制動状態とした場合は外部油圧ポンプで流
体駆動されるＨＳＴ型変速装置となり低速ながら電動機
出力トルクとは無関係の油圧モータによる高トルク運転
が可能となる。

【００２８】内蔵電動機を通電状態でブレーキ機構８０
を開放とした場合は外部油圧ポンプによる流体駆動速度
と電動機の速度が加算・減算される電動機出力トルクの
範囲内で高速運転が可能なＨＭＴ型変速装置となり。

【００２９】本発明の第３の請求項の実施例につき述べ
る。

【００３０】図５に示す差動油圧モータは図２に示す差
動型油圧モータと基本的に同じであり内部構造の説明は
重複を避けるため省略する。

【００３１】電動機は差動型油圧モータの回転軸に平行
に配置され共通ケーシングであるケーシング５１に組込
まれている。

【００３２】差動型油圧モータの第２の軸は外部でタイ
ミングベルト駆動用のベルト車８６が挿入されており電
動機出力軸１８に装着されたベルト車８５と２個のベル
ト車にかけられたタイミングベルト８７により連結され
電動機回転を差動型油圧モータの機械入力軸である第２
の軸１１に伝達している。

【００３３】ベルト車８５及び８６の有効直径比は相当
高い自由度で選択することが可能となりこの結果電動機
の速度又はトルク値を応用対象に合わせて決定すること
が可能となり電動油圧複合変速装置としての自由度が高
めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に対応する電動機を装着した電動油圧
複合変速装置の断面図を示す。

【図２】請求項１の基礎となっている差動型油圧モータ
の構造図を示す。

【図３】請求項２に対応する電動機を内蔵したケーシン
グ回転型差動型油圧モータに対応した電動油圧複合変速
装置の断面図を示す。

【図４】請求項２の基礎となっている差動型油圧モータ
の構造図を示す。

【図５】請求項３に示した電動機並列配置案の構造図を
示す。

【図６】本出願の基礎となっている特願平９−１０８０
２３電動油圧複合モータで述べた電動油圧複合モータ変
速システムとしての配置図を示す。

【符号の説明】

１０． 図１、図２、図５の第１の軸又は出力軸 １１． 図１、図２、図５の第２の軸又は機械入力軸 １２． 図１、図２、図５の偏芯軸 １４． 図１、図２、図５の回転斜板 １５． 図３，図４の出力軸 １８． 図５の電動機主軸 ２０． 図１、図２、図３，図４、図５のピストン ２１． 図１、図２、図５のシリンダブロック ２２． 図３，図４のシリンダブロック ３０． 図１、図２の切換弁 ３１． 図５の切換弁 ３２． 図３，図４の切換弁 ３４． 図１、図２のロータリポートブロック ３５． 図３、図４のロータリポートブロック ３６． 図１、図２、図５の外部流体ポート ３７． 図３、図４の外部流体ポート ４０． 図１、図２、図５の回転斜板軸受 ４１． 図２の出力軸後部 ４２． 図１、図２、図５のシリンダブロック保持軸受 ４３． 図１、図２、図５の第２の軸又は械入力軸保持 ４５． 図３、図４の出力軸軸受 ４６． 図３、図４の出力軸後部軸受 ４７． 図３、図４のケーシング保持軸受 ４８． 図３、図４の機械入力軸保持軸受 ５０． 図２のケーシング ５１． 図１、図５のケーシング ５２． 図３、図４の回転ケーシング ５３． 図３、図４の固定ケーシング ８０． 図１、図３、図５のブレーキ装置 ８１． 図１、図３、図５のブレーキ制御ピストン ８５． 図５の電動機出力ベルト車 ８６． 図５の機械入力軸駆動ベルト車 ８７． 図５のタイミングベルト ９０． 電動機回転子 ９１． 電動機固定子励磁鉄心 ９２． 電動機固定子励磁線輪（コイル） ９３． 外部電源接続端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受により保持され回転可能な斜板と接
   合された第１の軸と、第２の軸と接合されたシリンダブ
   ロックに液密摺動自在に挿入され一端を斜板に実質的に
   摺接され往復連動する多数のピストンとシリンダブロッ
   ク底部に配置されたポートに第１の軸と第２の軸の相対
   回転角度で制御され各ポートをピストンの前進と後退す
   るグループに分けて切換るための切換弁を有しており、
   回転可能な切換弁の吸入及び吐出ポートを静止したケー
   シングに接続された外部よりの供給配管ポート及び戻り
   配管ポートに接続のための液密摺動自在に流体を伝達す
   るロータリポートを有する差動型油圧モータにおいて、
   シリンダブロック外周部に電動機回転子を挿入固定しそ
   の外周に同心円状の固定励磁鉄心及び励磁線輪を配置し
   実質的にシリンダブロックを電動駆動可能にした電動油
   圧複合油圧モータにおいてシリンダブロックに連結され
   た第２の軸を実質的にケーシングに固定制動するための
   開閉自在のブレーキ装置を有する電動油圧複合油圧モー
   タ。 【請求項項２】 軸受により保持され回転可能な斜板と
   接合された第１の軸と、第２の軸と接合されたシリンダ
   ブロックに液密摺動自在に挿入され一端を斜板に実質的
   に摺接され往復連動する多数のピストンとシリンダブロ
   ック底部に配置されたポートに第１の軸と第２の軸の相
   対回転角度で制御され各ポートをピストンの前進と後退
   するグループに分けて切換るための切換弁を有してお
   り、回転可能な切換弁の吸入及び吐出ポートを静止した
   ケーシングに接続された外部よりの供給配管ポート及び
   戻り配管ポートに接続のための液密摺動自在に流体を伝
   達するロータリポートを有する差動型油圧モータにおい
   て、第１及び第２の軸に対し平行位置に配置された電動
   機の出力軸に連結された回転伝達機構により第２の軸を
   駆動可能とすると共に実質的に第２の軸をケーシングに
   固定制動するための開閉自在のブレーキ装置を有する電
   動油圧複合油圧モータ。 【請求項項３】 出力軸に接合されたシリンダブロック
   に液密摺動自在に挿入され一端を軸受により保持された
   回転ケーシングと一体に設けられた斜板に実質的に摺接
   され往復連動する多数のピストンとシリンダブロック底
   部に配置されたポートに出力軸と回転ケーシングの相対
   回転角度で制御され各ポートをピストンの前進と後退す
   るグループに分けて切換るための切換弁が回転ケーシン
   グ上に配置されており、切換弁の吸入及び吐出ポートを
   静止した固定ケーシングに接続された外部よりの供給配
   管ポート及び戻り配管ポートに接続のための液密摺動自
   在に流体を伝達するロータリポートを有する差動型油圧
   モータにおいて、回転ケーシング外周部に電動機回転子
   を挿入固定しその外周に同心円状の固定励磁鉄心及び励
   磁線輪を配置し実質的に回転ケーシングを電動駆動可能
   にした電動油圧複合油圧モータにおいて回転ケーシング
   に連結された回転軸を実質的に固定ケーシングに固定制
   動するための開閉自在のブレーキ装置を有する電動油圧
   複合油圧モータ。