WO2006126368A1 - 変速装置 - Google Patents

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WO2006126368A1
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motor
planetary gear
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pump
generator
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Hikosaburo Hiraki
Takehiro Komatsu
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Komatsu Ltd.
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    • F16H2037/106—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing at both ends of intermediate shafts characterised by number of modes or ranges, e.g. for compound gearing with switching means to provide two variator modes or ranges
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Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic mechanical or electromechanical transmission comprising a combination of a pump Z motor or generator Z motor and a planetary gear mechanism.
  • HST Hydraulic static transmission
  • HMT hydraulic mechanical (power split type) transmission
  • HMT hydraulic force-calm transmission
  • HMT has a higher transmission efficiency of mechanical power, which can be achieved by converting part of the mechanical power into hydraulic power, so it is higher than the former transmission (HST). It has the advantage of being able to achieve efficiency, and it is used in some vehicles because it is said to be an ideal transmission for vehicles, such as bulldozers and wheel loaders, where the load fluctuates rapidly.
  • This HMT is an output division type that connects a pump Z motor connected to the planetary gear mechanism and another pump Z motor connected by a hydraulic circuit to the input shaft of the transmission at a constant rotation ratio;
  • EMT electromechanical transmission
  • HMT electromechanical transmission
  • This E MT uses a generator Z motor instead of a pump Z motor in HMT to convert a part of mechanical power into electric power and transmit it.
  • the prior art related to EMT is disclosed in Patent Document 1.
  • the transmission disclosed in this document is an electro-mechanical transmission having two planetary gear mechanisms and two electric motors for creating an input split mode on the low speed side and a composite split mode on the high speed side. It is configured to be switched by a clutch.
  • Patent Document 1 US Pat. No. 6,478,705
  • FIG. 16 shows a schematic configuration diagram of the transmission according to Patent Document 1.
  • a transmission 100 shown in FIG. 16 includes an input shaft 103 into which power from an engine 101 is input via a clutch 102, and two planetary gear mechanisms 104 and 105 arranged coaxially with the input shaft 103.
  • Two generator Z motors 106 and 107 arranged coaxially with these planetary gear mechanisms 104 and 105, and an output shaft 108 coupled to drive wheels (both not shown) via a differential, And a pair of clutches 109 and 110 which are selectively engaged.
  • Each of the planetary gear mechanisms 104, 105 includes a sun gear 111, 112, a plurality of planetary gears 113, 114 meshed with the outer periphery of the sun gear 111, 112, and carriers 115, 116 that pivotally support the planetary gears 113, 114.
  • the planetary gears 113 and 114 are made up of ring gears 117 and 118 engaged with the outer periphery of the group.
  • the ring gear 117 of the planetary gear mechanism 104 is connected to the input shaft 103.
  • the first pattern is a pattern in which the mode switching point is set to a vehicle speed Vb that is half the vehicle speed Vd at which the rotation speed of the generator Z motor 107 is zero.
  • the second pattern is a pattern for setting a mode switching point at a vehicle speed Vc on the higher speed side than the vehicle speed Vb.
  • the third pattern is a pattern in which a mode switching point is set at a vehicle speed Va lower than the vehicle speed Vb.
  • 17 (a) to 17 (c) show changes in the rotational speeds of generator Z motors 106 and 107 when the vehicle is accelerated in the forward direction with the rotational speed of engine 101 constant. It represents. 17 (a) to 17 (c), the horizontal axis represents the vehicle speed, the vertical axis represents the number of rotations of the generators / motors 106 and 107, and the solid line indicated by the symbol A represents the generator Z relative to the vehicle speed.
  • the change in the rotation speed of the motor 107 and the broken line indicated by the symbol B indicate the change in the rotation speed of the generator Z motor 106 with respect to the vehicle speed.
  • the rotation direction of the generator / motor 106 in the region (during compound split mode) is different, and the rotation speed Nc of the generator Z motor 106 when the vehicle speed is 0 and the rotation speed Nd of the generator Z motor 106 when the vehicle speed is Vd.
  • the relationship is Nc> N d.
  • the rotation direction of the generator Z motor 106 in the vehicle speed range from the vehicle speed 0 to the vehicle speed Va (in the input split mode) and the vehicle speed from the vehicle speed Va to the vehicle speed Vd are shown.
  • the rotation direction of the generator / motor 106 in the region (in the compound split mode) is different, and the rotation speed Ne of the generator Z motor 106 when the vehicle speed is 0 and the rotation speed Nf of the generator Z motor 106 when the vehicle speed is Vd.
  • the relationship is Ne and Nf.
  • the operating speed range (0 to Nc) of the generator Z motor 106 in the input split mode and the generator Z motor 106 in the composite split mode are used.
  • the balance with the operating speed range (0 to Nd) will be poor, and the generator Z motor 106 should be selected with a large capacity that will exhibit sufficient capacity (torque) even at a relatively low speed Nd (Nc).
  • Nd relatively low speed Nd
  • a pump Z motor is used to convert a part of mechanical power into hydraulic power and transmit the hydraulic power.
  • HMT transmission
  • the pump Z motor corresponding to the generator Z motor 106 is rotated in the opposite direction between the vehicle speed 0 and the vehicle speed Vd. I have to choose.
  • the present invention has been made to solve such problems, and there is a pump Z motor regardless of the setting of a mode switching point that is a reference for switching between the input division mode and the composite division mode.
  • a hydro-mechanical transmission or electro-mechanical transmission that can use a small generator with a smaller capacity than the conventional Z motor. It is intended to be.
  • a transmission according to a first invention is
  • a plurality of input shafts, output shafts, mechanical transmission units and hydraulic transmission units interposed between the input shafts and the output shafts, and the hydraulic transmission units can be connected to each other via a hydraulic circuit.
  • a transmission having a pump Z motor In a transmission having a pump Z motor,
  • the mechanical transmission unit includes a first planetary gear mechanism and a second planetary gear mechanism
  • the plurality of pump Z motors includes a first pump Z motor and a second pump Z motor, and a first element of the first planetary gear mechanism is connected to the input shaft, and a second of the first planetary gear mechanism An element is connected to the first element of the second planetary gear mechanism and the first pump Z motor, a third element of the first planetary gear mechanism is connected to the second pump Z motor, and the second planetary gear mechanism is connected. Connect the third element of the gear mechanism to the output shaft,
  • a first clutch is provided for connecting or disconnecting the second element of the second planetary gear mechanism and the third element of the first planetary gear mechanism;
  • a second clutch for connecting or disconnecting the second element and the fixed end of the second planetary gear mechanism is provided.
  • the transmission according to the second invention is:
  • a plurality of input shafts, output shafts, mechanical transmission units and hydraulic transmission units interposed between the input shafts and the output shafts, and the hydraulic transmission units can be connected to each other via a hydraulic circuit.
  • a transmission having a pump Z motor In a transmission having a pump Z motor,
  • the mechanical transmission unit includes a first planetary gear mechanism and a second planetary gear mechanism
  • the plurality of pump Z motors comprises a first pump Z motor, a second pump Z motor, and a third pump Z motor,
  • the first element of the first planetary gear mechanism is connected to the input shaft, and the second element of the first planetary gear mechanism is connected to the first element of the second planetary gear mechanism and the first pump Z motor.
  • a third element of the first planetary gear mechanism is connected to the second pump Z motor, a third element of the second planetary gear mechanism is connected to the output shaft,
  • a switching mechanism for switching the third pump Z motor so as to be connected to the first pump Z motor side or the second pump Z motor side is provided.
  • the transmission according to the third invention is:
  • a plurality of input shafts, output shafts, mechanical transmission units and hydraulic transmission units interposed between the input shafts and the output shafts, and the hydraulic transmission units can be connected to each other via a hydraulic circuit.
  • a transmission having a pump Z motor In a transmission having a pump Z motor,
  • the mechanical transmission unit includes a first planetary gear mechanism and a second planetary gear mechanism
  • the plurality of pump Z motors includes a first pump Z motor and a second pump Z motor, and a first element of the first planetary gear mechanism is connected to the input shaft, and a third of the first planetary gear mechanism An element is connected to the first element of the second planetary gear mechanism and the first pump Z motor, a second element of the first planetary gear mechanism is connected to the second pump Z motor, and the second planetary gear mechanism is connected. Connect the third element of the gear mechanism to the output shaft,
  • a second clutch for connecting or disconnecting the second element and the fixed end of the second planetary gear mechanism is provided.
  • a plurality of input shafts, output shafts, mechanical transmission units and hydraulic transmission units interposed between the input shafts and the output shafts, and the hydraulic transmission units can be connected to each other via a hydraulic circuit.
  • a transmission having a pump Z motor In a transmission having a pump Z motor,
  • the mechanical transmission unit includes a first planetary gear mechanism and a second planetary gear mechanism
  • the plurality of pump Z motors comprises a first pump Z motor, a second pump Z motor, and a third pump Z motor,
  • a first element of the first planetary gear mechanism connected to the input shaft;
  • a third element of the second planetary gear mechanism is connected to the first pump Z motor and the second element of the first planetary gear mechanism, and a second element of the first planetary gear mechanism is connected to the second pump Z motor, 2 Connect the third element of the planetary gear mechanism to the output shaft,
  • a switching mechanism for switching the third pump Z motor so as to be connected to the first pump Z motor side or the second pump Z motor side is provided.
  • a switching valve for switching so that the flow of the pressure oil to the third pump Z motor is always in a fixed direction is provided (fifth invention).
  • the speed ratio is preferably set to 3 to 4 (seventh invention).
  • a plurality of generator Z motors each having an input shaft, an output shaft, and a mechanical transmission unit and an electric transmission unit inserted between the input shaft and the output shaft, the electric transmission unit being driven and controlled by an inverter.
  • the mechanical transmission unit includes a first planetary gear mechanism and a second planetary gear mechanism
  • the plurality of generator Z motor forces comprises a first generator Z motor and a second generator Z motor
  • the first element of the first planetary gear mechanism is connected to the input shaft, and the second element of the first planetary gear mechanism is connected to the first element of the second planetary gear mechanism and the first generator Z motor.
  • a third element of the first planetary gear mechanism is connected to the second generator Z motor, a third element of the second planetary gear mechanism is connected to the output shaft,
  • a first clutch is provided for connecting or disconnecting the second element of the second planetary gear mechanism and the third element of the first planetary gear mechanism;
  • a second clutch for connecting or disconnecting the second element and the fixed end of the second planetary gear mechanism is provided.
  • a transmission according to a ninth aspect of the present invention is
  • a plurality of generator Z motors each having an input shaft, an output shaft, and a mechanical transmission unit and an electric transmission unit inserted between the input shaft and the output shaft, the electric transmission unit being driven and controlled by an inverter.
  • the mechanical transmission unit includes a first planetary gear mechanism and a second planetary gear mechanism
  • the plurality of generator Z motor forces comprises a first generator Z motor, a second generator Z motor, and a third generator Z motor,
  • the first element of the first planetary gear mechanism is connected to the input shaft, and the second element of the first planetary gear mechanism is connected to the first element of the second planetary gear mechanism and the first generator Z motor.
  • a third element of the first planetary gear mechanism is connected to the second generator Z motor, a third element of the second planetary gear mechanism is connected to the output shaft,
  • a first clutch is provided for connecting or disconnecting the second element of the second planetary gear mechanism and the third element of the first planetary gear mechanism;
  • a switching mechanism for switching the third generator Z motor so as to be connected to the first generator Z motor side or the second generator Z motor side is provided.
  • a plurality of generator Z motors each having an input shaft, an output shaft, and a mechanical transmission unit and an electric transmission unit inserted between the input shaft and the output shaft, the electric transmission unit being driven and controlled by an inverter.
  • the mechanical transmission unit includes a first planetary gear mechanism and a second planetary gear mechanism
  • the third element of the second planetary gear mechanism is connected to the first generator Z motor and the second element of the first planetary gear mechanism, the second element of the first planetary gear mechanism is connected to the second generator Z motor, 2 Connect the third element of the planetary gear mechanism to the output shaft,
  • a second clutch for connecting or disconnecting the second element and the fixed end of the second planetary gear mechanism is provided.
  • a transmission according to an eleventh aspect of the present invention is
  • a plurality of generator Z motors each having an input shaft, an output shaft, and a mechanical transmission unit and an electric transmission unit inserted between the input shaft and the output shaft, the electric transmission unit being driven and controlled by an inverter.
  • the mechanical transmission unit includes a first planetary gear mechanism and a second planetary gear mechanism
  • the plurality of generator Z motor forces comprises a first generator Z motor, a second generator Z motor, and a third generator Z motor,
  • the first element of the first planetary gear mechanism is connected to the input shaft, and the third element of the first planetary gear mechanism is connected to the first element of the second planetary gear mechanism and the first generator Z motor.
  • a second element of the first planetary gear mechanism is connected to the second generator Z motor, a third element of the second planetary gear mechanism is connected to the output shaft,
  • a switching mechanism for switching the third generator Z motor so as to be connected to the first generator Z motor side or the second generator Z motor side is provided.
  • the speed ratio is preferably set to 3 to 4 (the twelfth invention).
  • the switching force between the input split mode and the composite split mode is referred to as “mode switching point”. That is, when the current vehicle speed is in a vehicle speed region lower than the mode switching point, the first clutch disconnects the second element of the second planetary gear mechanism and the third element of the first planetary gear mechanism, By the second clutch lever, the second element of the second planetary gear mechanism and the fixed end are connected to enter the input split mode.
  • the rotation speed of the first pump Z motor is 0, and the rotation speed of the second pump / motor at a certain input rotation speed Nx is the number of teeth of the first planetary gear mechanism. It is uniquely determined according to the ratio.
  • Nx Ny, and the rotation speed and rotation direction of the second pump / motor can be made equal.
  • the balance between the rotation speed range of the second pump Z motor in the input split mode and the rotation speed range of the second pump / motor in the composite split mode can be a small one with a smaller capacity than before.
  • the rotation direction in each mode is the same, the one with the single swing specification can be used as the second pump Z motor.
  • the switching between the input split mode and the composite split mode is performed in the same manner as in the first invention, when the rotation speed of the second pump Z motor is 0. This is done based on the vehicle speed (mode switching point). That is, the current vehicle speed is When the vehicle speed is lower than the turning point, the second clutch of the second planetary gear mechanism and the second element of the first planetary gear mechanism are disconnected by the first clutch, while the second planet is disconnected by the second clutch. The second element of the gear mechanism and the fixed end are connected to enter the input split mode.
  • the rotation speed of the first pump Z motor is 0, and the rotation speed N of the second pump / motor under a certain input rotation speed is the number of teeth of the first planetary gear mechanism. It is uniquely determined according to the ratio.
  • the rotational speed range of the second pump Z motor in the input split mode and the second pump Z motor in the composite split mode can be a small one with a smaller capacity than the conventional one.
  • the second pump / motor of the one swing specification can be used.
  • the transmission according to the fourth aspect of the present invention has the same basic configuration as the transmission of the third aspect of the invention, so that the same operational effects as the third aspect of the invention can be obtained.
  • the third pump Z motor is used by being replaced with the first pump Z motor side and the second pump Z motor side. It supplements the action of the pump Z motor. Therefore, small pumps with smaller capacities can be used as the pump Z motors.
  • the transmission of the eighth invention is obtained by changing the hydraulic mechanical transmission of the first invention to an electromechanical transmission, and has been conventionally used as a second generator Z motor as in the first invention. Also, a small one with a small capacity can be used.
  • the transmission of the ninth invention is obtained by changing the hydraulic mechanical transmission of the second invention to an electromechanical transmission, and, like the second invention, each generator Z motor has a smaller capacity. A small one can be used.
  • the transmission of the tenth invention is obtained by changing the hydraulic mechanical transmission of the third invention to an electromechanical transmission, and has been conventionally used as a second generator Z motor as in the third invention. Also, a small one with a small capacity can be used.
  • the transmission of the eleventh invention is obtained by changing the hydraulic mechanical transmission of the fourth invention to an electromechanical transmission, and, like the fourth invention, each generator Z motor has a smaller capacity. A small one can be used.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a transmission according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an operational characteristic diagram of the transmission according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an operational characteristic diagram of the transmission according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a mode in which a communication valve is provided in a hydraulic circuit.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a transmission according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an operational characteristic diagram of the transmission according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a transmission according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an operational characteristic diagram of the transmission according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a transmission according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a transmission according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a transmission according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a transmission according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a transmission according to a tenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a schematic configuration diagram of a transmission according to the prior art.
  • FIG. 17 is a diagram exemplifying a mode switching point setting pattern.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a transmission according to the first embodiment of the present invention.
  • This embodiment relates to an example applied to a construction vehicle such as a bulldozer or a wheel loader.
  • the transmission 1 of the present embodiment includes an input shaft 4 to which power from the engine 2 is input via the forward / reverse switching mechanism 3, and a first planetary gear mechanism that is arranged coaxially with the input shaft 4. 5 and a second planetary gear mechanism 6.
  • the first planetary gear mechanism 5 includes a sun gear 7 fixed to the input shaft 4, a plurality of planetary gears 8 meshed with the outer periphery of the sun gear 7, and a carrier 9 that supports these planetary gears 8.
  • the ring gear 10 is configured to be engaged with the outer periphery of the planetary gear 8 group.
  • the second planetary gear mechanism 6 is meshed with the sun gear 11, a plurality of planetary gears 12 meshed with the outer periphery of the sun gear 11, the carrier 13 supporting the planetary gear 12 and the planetary gear 12 group.
  • Ring gear 14 is provided.
  • a first gear 15 is coupled to the carrier 9 of the first planetary gear mechanism 5, and the second gear 18 fixed to the output shaft 17 of the first pump Z motor 16 is connected to the first gear 15. Will be combined.
  • a third gear 19 is coupled to the ring gear 10 of the first planetary gear mechanism 5, and a fourth gear 22 fixed to the output shaft 21 of the second pump Z motor 20 is engaged with the third gear 19. It is.
  • the carrier 9 of the first planetary gear mechanism 5 and the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 are coupled by a sleeve shaft 23 that is rotatably supported by the input shaft 4.
  • a fifth gear 24 is coupled to the ring gear 14 of the second planetary gear mechanism 6, and a sixth gear 26 fixed to the output shaft 25 is engaged with the fifth gear 24.
  • the transmission 1 is provided with a first clutch 27 that connects or disconnects the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 and the ring gear 10 of the first planetary gear mechanism 5.
  • a second clutch 29 for connecting or disconnecting the carrier 13 and the fixed end 28 of the second planetary gear mechanism 6 is provided.
  • the first pump / motor 16 and the second pump / motor 20 are connected via a hydraulic pipe 30.
  • the hydraulic pipe 30 is provided with a shuttle valve 46, and the pipe 48 connecting the shuttle valve 46 and the tank 47 is provided with a relief valve 49.
  • Each of the first pump Z motor 16 and the second pump Z motor 20 is a variable displacement hydraulic pump / motor, and the first pump / motor 16 receives the first pump / motor 16 according to a command signal from the controller 50.
  • FIG. 2 is an operation characteristic diagram of the transmission according to the present embodiment, a diagram (a) showing a change in the rotation speed of each pump Z motor with respect to the vehicle speed, and a change in the capacity of the first pump Z motor with respect to the vehicle speed.
  • a diagram (b) showing the change of the capacity of the second pump Z motor with respect to the vehicle speed (c) is shown.
  • Table 1 also shows the operating states (ON (connected) / OFF (disconnected)) of each clutch for each vehicle speed range.
  • the solid line represents the change in the rotation speed of the first pump Z motor with respect to the vehicle speed
  • the dotted line represents the change in the rotation speed of the second pump Z motor with respect to the vehicle speed.
  • each pump Z motor 16, 20 operates according to the command signal from the controller 50
  • the pump Z motor capacity adjusters 51 and 52 adjust the speed according to the vehicle speed as shown in Fig. 2 (b) and (c). ) As shown.
  • the clutch 27 and 29 are shown in Table 1 by the clutch pressure control valves 53 and 54 that operate according to the command signal from the controller 50, with the vehicle speed V2 at which the capacity of the first pump Z motor 16 becomes 0 as a boundary. To be switched.
  • the first clutch 27 is turned off and the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 and the ring gear 10 of the first planetary gear mechanism 5 are set.
  • the second clutch 29 is turned on to connect the carrier 13 and the fixed end 28 of the second planetary gear mechanism 6 to the input split mode.
  • power from the engine 2 is input to the sun gear 7 of the first planetary gear mechanism 5, and this power is output from the carrier 9 to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 via the sleeve shaft 23.
  • the power input to the sun gear 7 is transmitted from the planetary gear 8 to the ring gear 10 and is output to the second pump / motor 20 acting as a pump via the third gear 19 and the fourth gear 22.
  • the power output to the second pump Z motor 20 is transmitted to the first pump Z motor 16 that functions as a motor via the hydraulic pipe 30.
  • the rotational power of the first pump Z motor 16 is output from the output shaft 17 to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 via the second gear 18, the first gear 15, the carrier 9, and the sleeve shaft 23.
  • the power output to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 is transmitted from the planetary gear 12 to the output shaft 25 via the ring gear 14, the fifth gear 24, and the sixth gear 26, and the output shaft 25 rotates. It becomes power.
  • the present embodiment is an example applied to a construction vehicle.
  • the second pump Z motor 20 In order to obtain a traction force by generating torque on the output shaft 25 even at a vehicle speed of 0, the second pump Z motor 20 at a vehicle speed of 0 is obtained.
  • the capacity of is assumed to be 0 (see Fig. 2 (c)).
  • the second pump Z motor 20 When the vehicle speed is 0, the second pump Z motor 20 does not have a capacity of 0! /, So it performs the pumping action, but because the vehicle speed is 0, the first pump Z motor 16 does not rotate and all the pressure oil is relief valve 49 Relieved by As the vehicle speed increases, the number of revolutions of the first pump / motor 16 also increases, and the pressure oil relief gradually decreases.
  • torque corresponding to the relief set pressure of the relief valve 49 can be generated on the output shaft 25 through the hydraulic transmission unit.
  • the first clutch 27 is turned on and the first clutch 27 is turned on.
  • the carrier 13 of the planetary gear mechanism 6 and the ring gear 10 of the first planetary gear mechanism 5 are connected, and the second clutch 29 is turned off to disconnect the carrier 13 and the fixed end 28 of the second planetary gear mechanism 6
  • the composite division mode is set. That is, the vehicle speed V2 is a mode switching point at which switching between the input division mode and the output division mode is performed.
  • the vehicle speed V2 is also a low-speed direct point where the capacity of the first pump Z motor 16 is 0 and all engine power is transmitted to the output shaft 25 only through the mechanical transmission.
  • the rotational speed of the second pump / motor 20 is 0, and the rotational speeds of the ring gear 10 of the first planetary gear mechanism 5 and the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 are the same. Therefore, a dog clutch having a simple structure can be used as the first clutch 27 and the second clutch 29.
  • region B power from the engine 2 is input to the sun gear 7 of the first planetary gear mechanism 5, and this power is output from the carrier 9 to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 via the sleeve shaft 23.
  • the power input to the sun gear 7 is output from the carrier 9 to the first pump Z motor 16 that functions as a pump via the first gear 15 and the second gear 18.
  • the power output to the first pump / motor 16 is transmitted to the second pump Z motor 20 that functions as a motor via the hydraulic pipe 30.
  • the rotational power of the second pump Z motor 20 is output from the output shaft 21 to the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 via the fourth gear 22, the third gear 19, and the ring gear 10.
  • the power output to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 is output to the ring gear 14 via the planetary gear 12, and the power output to the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 passes through the planetary gear 12.
  • the power combined with the ring gear 14 is transmitted to the output shaft 25 via the fifth gear 24 and the sixth gear 26, and becomes the rotational power of the output shaft 25.
  • the switching between the input split mode and the composite split mode is based on the vehicle speed (mode switching point) at which the rotation speed of the second pump Z motor 20 is zero. Done. That is, when the current vehicle speed is in a vehicle speed region lower than the mode switching point, the first clutch 27 disconnects the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 and the ring gear 10 of the first planetary gear mechanism 5. Then, the carrier 13 and the fixed end 28 of the second planetary gear mechanism 6 are connected by the second clutch 29, and the input split mode is set.
  • the rotation speed of the first pump / motor 16 is 0, and the rotation speed of the second pump Z motor 20 under a certain input rotation speed is the first planetary gear mechanism 5 It is uniquely determined according to the number ratio of teeth.
  • the rotation of the second pump Z motor 20 at a certain input rotational speed. The number is uniquely determined according to the gear ratio of the first planetary gear mechanism 5. That is, as shown in FIG.
  • bulldozers, wheel loaders, and other construction vehicles are often used such that the vehicle speed during work and the vehicle speed during movement are approximately tripled and quadrupled.
  • the maximum speed is about llkmZh for a dosing work of about 3 kmZh
  • the maximum speed is about 35 kmZh while V-sieving is working at about lOkmZh.
  • the low-speed direct point and the high-speed direct point are the vehicle speeds at which the transmission efficiency of the transmission is the best because all the power from the engine 2 is transmitted through the mechanical mechanism.
  • the low-speed direct point (vehicle speed V2) is set to the vehicle speed during work
  • the high-speed direct point (vehicle speed V4) is set to the maximum speed, in other words, the low-speed direct point and the high-speed direct point.
  • the mode switching point is set so that the speed ratio (V4ZV2) is 3 to 4 (the same applies to the following embodiments). As a result, the efficiency is greatly improved. To do.
  • the transmission 1 according to the present embodiment is applied to vehicles such as buses and transportation trucks that frequently travel in the middle and high speed range, and the efficiency is improved, the low speed side direct point and the high speed side direct point are used.
  • the mode switching point should be set so that the speed ratio (V4ZV2) is 2 or less.
  • FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of a transmission according to the second embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals are given to the portions common to the first embodiment, and the detailed description thereof is omitted.
  • a third pump Z motor 31 is connected to the hydraulic pipe 30 via a hydraulic pipe 32.
  • the third pump Z motor 31 is provided with a third pump Z motor capacity adjusting device 55 that adjusts the capacity of the third pump Z motor 31 in accordance with a command signal from the controller 50.
  • a first shaft 33 and a second shaft 34 are arranged in parallel to the input shaft 4.
  • a seventh gear 35 is fixed to the first shaft 33 and an eighth gear 36 is coupled to the first shaft 33 via a third clutch 37.
  • a ninth gear 38 is fixed to the second shaft 34, and a tenth gear 39 is coupled via a fourth clutch 40.
  • the tenth gear 39 is engaged with the seventh gear 35 and the eleventh gear 42 fixed to the output shaft 41 of the third pump Z motor 31 is engaged.
  • the first gear 15 is engaged with the eighth gear 36, and the third gear 19 is engaged with the ninth gear 38.
  • the gear mechanism 44 including the third clutch 37 and the fourth clutch 40 (hereinafter “switching mechanism 44” t) corresponds to the “switching mechanism” in the present invention.
  • Each of the third clutch 37 and the fourth clutch 40 is a hydraulically operated clutch, and the clutch pressure of the third clutch 37 is applied to the third clutch 37 in accordance with a command signal from the controller 50.
  • a third clutch pressure adjustment valve 56 is provided for adjustment, and a fourth clutch pressure adjustment valve 57 for adjusting the clutch pressure of the fourth clutch 40 according to a command signal from the controller 50 is also provided for the fourth clutch 40. It has been.
  • FIG. 4 and Table 2 show the case where the state force as the vehicle speed ⁇ is accelerated while the input rotation speed to the input shaft 4 by the engine 2 is kept constant.
  • FIG. 4 is an operation characteristic diagram of the transmission according to the present embodiment, and is a diagram (a) showing a change in the rotation speed of each pump Z motor with respect to the vehicle speed, and the capacity of the first pump Z motor with respect to the vehicle speed.
  • Figure (b) showing the change in engine speed
  • Figure (c) showing the change in capacity of the second pump Z motor with respect to the vehicle speed
  • Figure (d) showing the change in capacity of the third pump Z motor with respect to the vehicle speed are shown respectively. ing.
  • Table 2 also shows the operating state of each clutch (ON (connected) ZOFF (disconnected)) for each vehicle speed range.
  • Fig. 4 (a) the solid line shows the change in the rotation speed of the first pump Z motor with respect to the vehicle speed
  • the dotted line shows the change in the rotation speed of the second pump Z motor with respect to the vehicle speed
  • the alternate long and short dash line with respect to the vehicle speed.
  • the change in the rotation speed of the third pump Z motor is shown respectively.
  • the power from the engine 2 is input to the sun gear 7 of the first planetary gear mechanism 5, and this power is transmitted from the carrier 9 through the sleeve shaft 23 to the sun gear of the second planetary gear mechanism 6. Output to gear 11.
  • the power input to the sun gear 7 is transmitted from the planetary gear 8 to the ring gear 10 and output to the second pump / motor 20 acting as a pump via the third gear 19 and the fourth gear 22.
  • the power output to the second pump / motor 20 is supplied to the first pump / motor 16 that acts as a motor via the hydraulic pipe 30 and to the third pump / motor 16 that acts as a motor via the hydraulic pipe 32. Each is transmitted to the motor 31.
  • the rotational power of the first pump Z motor 16 is output from the output shaft 17 to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 via the second gear 18, the first gear 15, the carrier 9, and the sleeve shaft 23.
  • the rotational power of the third pump Z motor 31 is transmitted from its output shaft 41 to the eleventh gear 42, the seventh gear 35, the first shaft 33, the eighth gear 36, the first gear 15, the carrier 9, and the sleeve. It is output to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 via the shaft 23.
  • the power output to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 is transmitted from the planetary gear 12 to the output shaft 25 via the ring gear 14, the fifth gear 24, and the sixth gear 26, and the rotational power of the output shaft 25 is transmitted. It becomes. Further, the third pump Z motor 31 connected in parallel to the first pump Z motor 16 serves to support the motor action of the first pump Z motor 16.
  • the power from the engine 2 is input to the sun gear 7 of the first planetary gear mechanism 5, and this power is output from the carrier 9 to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 via the sleeve shaft 23.
  • the power input to the sun gear 7 is output from the planetary gear 8 to the third gear 19 via the ring gear 10.
  • the power output to the third gear 19 is output to the second pump Z motor 20 that functions as a pump via the fourth gear 22, and the ninth gear 38, the second shaft 34, and the tenth gear. It is output to the third pump Z motor 31 that functions as a pump via the gear 39, the seventh gear 35, and the eleventh gear 42.
  • the power output to the second pump Z motor 20 and the power output to the third pump Z motor 31 are the first pump Z motor that functions as a motor via the hydraulic piping 30 and the hydraulic piping 32, respectively. Transmitted to 16. Further, the rotational power of the first pump Z motor 16 is output from the output shaft 17 to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 via the second gear 18, the first gear 15, the carrier 9, and the sleeve shaft 23. . Thus, the power output to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 is transmitted from the planetary gear 12 to the output shaft 25 via the ring gear 14, the fifth gear 24, and the sixth gear 26, and the rotation of the output shaft 25 is performed. It becomes power. Thus, in the region B, the third pump Z motor 31 serves to support the pump action of the second pump Z motor 20. This area B also remains in the input split mode, only the support destination by the third pump Z motor 31 changes.
  • the first clutch 27 is turned ON to connect the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 and the ring gear 10 of the first planetary gear mechanism 5.
  • the second clutch 29 is turned OFF and the carrier 13 and the fixed end 28 of the second planetary gear mechanism 6 are disconnected to enter the composite split mode. That is, the vehicle speed V2 is a mode switching point at which switching between the input split mode and the composite split mode is performed.
  • the vehicle speed V2 is the capacity of the first pump Z motor 16 and all engine power passes only through the mechanical transmission. This is also the low-speed direct point transmitted to the output shaft 25.
  • the rotation speed of the second pump / motor 20 and the rotation speed of the third pump / motor 31 are both 0, and the third clutch 37 and the fourth clutch 40 are in the state. Regardless, the rotational speeds of the ring gear 10 of the first planetary gear mechanism 5 and the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 coincide. Therefore, dog clutches having a simple structure can be used as the first clutch 27 and the second clutch 29.
  • the power from the engine 2 is input to the sun gear 7 of the first planetary gear mechanism 5, and this power is output from the carrier 9 to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 via the sleeve shaft 23.
  • the power input to the sun gear 7 is output from the carrier 9 to the first pump Z motor 16 that functions as a pump via the first gear 15 and the second gear 18.
  • the power output to the first pump / motor 16 is supplied to the second pump Z motor 20 that acts as a motor via the hydraulic pipe 30 and to the third pump that acts as a motor via the hydraulic pipe 32. Is transmitted to the Z motor 31 respectively.
  • the rotational power of the second pump Z motor 20 is output from the output shaft 21 to the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 via the fourth gear 22, the third gear 19, and the ring gear 10, while the second 3
  • the rotational power of the pump Z motor 31 is transmitted from its output shaft 41 through the eleventh gear 42, seventh gear 35, tenth gear 39, second shaft 34, ninth gear 38, third gear 19, and ring gear 10. And output to the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6.
  • the power output to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 is output to the ring gear 14 through the planetary gear 12 and the power output to the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 is the planetary gear.
  • the power from the engine 2 is input to the sun gear 7 of the first planetary gear mechanism 5, and this power is output from the planetary gear 8 through the ring gear 10 to the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6.
  • the power input to the sun gear 7 is output to the carrier 9, and the power output to the carrier 9 is output to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 through the sleeve shaft 23.
  • the power output to the first gear 15 is output to the first pump Z motor 16 that functions as a pump via the second gear 18, and the eighth gear 36, the first shaft 33, and the seventh gear 35. Then, it is output to the third pump / motor 31 acting as a pump via the eleventh gear 42.
  • the transmission 1A of the present embodiment has the same basic configuration as that of the transmission 1 of the first embodiment, and thus has the same functions and effects as the transmission 1 of the first embodiment. Can be obtained. Furthermore, according to the transmission 1 A of the present embodiment, the third pump Z motor 31 can be used by replacing the first pump Z motor 31 with the first pump Z motor 16 side and the second pump Z motor 20 side. The motor 31 always works to supplement the action of any of the other pump Z motors 16, 20. Therefore, small pumps with smaller capacities can be used as the pump Z motors 16, 20, 31.
  • the first pump / motor 16, the second pump / motor 20, and the third pump Z motor 31 are preferably set to substantially the same capacity. In this way, pump Z motors with almost the same specifications can be used, and replenishment can be improved.
  • the operation of the switching mechanism 44 will be described by taking the state of acceleration from the low vehicle speed to the high vehicle speed as an example and the transition to the direct state described above at the time of the vehicle speed VI.
  • the third pump Z motor 31 is connected in parallel with the first pump Z motor 16! That is, the third clutch 37 is ON and the fourth clutch 40 is OFF. From this state, the vehicle accelerates and reaches the vehicle speed VI.
  • Relative rotational speed that is, the relative rotational speed difference between the ninth gear 38 and the tenth gear 39 is eliminated. That is, when the vehicle speed reaches the low-side force VI, the fourth clutch 40 can be connected without any relative rotational speed difference.
  • the third clutch 37 and the fourth clutch 40 it is possible to employ dog clutches that have a simple structure and are cheaper than hydraulic multi-plate clutches and synchromesh mechanisms.
  • a communication valve 58 provided in the hydraulic pipe 30 connecting the first pump / motor 16 and the second pump / motor 20 as shown in FIG. 5 is used. Connect hydraulic piping 30.
  • FIG. 6 shows a schematic configuration diagram of a transmission according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows an operation characteristic diagram of the transmission according to the third embodiment.
  • the present embodiment is an example related to the transmission device 1A of the second embodiment, to which a switching valve 43 that switches so that the flow of pressure oil to the third pump Z motor 31 is always in a certain direction is added. is there. Therefore, in the present embodiment, the same reference numerals are given to the portions common to the second embodiment, and the detailed description thereof is omitted.
  • the transmission 1B of the present embodiment is characterized in that the third pump Z motor 31 uses a pump Z motor of a single swing specification (see FIG. 7 (d)).
  • the rotation direction of the third pump Z motor 31 may be opposite between when it is connected to the first pump Z motor 16 side and when it is connected to the second pump Z motor 20 side. For this reason, in the transmission 1A of the second embodiment, the third pump Z motor 31 needs to have a double swing specification (see FIG. 4 (d)).
  • a switching valve 43 is arranged in the middle of the hydraulic pipe 32, and the connection of the third pump Z motor 31 to the first pump Z motor 16 side and the second pump Z motor 20 If the switching valve 43 is switched to the A position or the B position according to the switching to the connection to the side, it is possible to use a one swing specification type as the third pump Z motor 31. Cost reduction can be achieved.
  • FIG. 8 shows a schematic configuration diagram of a transmission according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the same or similar parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
  • the transmission 1C of the present embodiment includes an input shaft 4 to which power from the engine 2 is input via the forward / reverse switching mechanism 3, and a first planetary gear mechanism arranged coaxially with the input shaft 4. 5 and a second planetary gear mechanism 6.
  • the first planetary gear mechanism 5 includes a sun gear 7 fixed to the input shaft 4, a plurality of planetary gears 8 meshed with the outer periphery of the sun gear 7, and a carrier 9 that supports the planetary gears 8.
  • the ring gear 10 is configured to be engaged with the outer periphery of the planetary gear 8 group.
  • the second planetary gear mechanism 6 is meshed with the sun gear 11, a plurality of planetary gears 12 meshed with the outer periphery of the sun gear 11, the carrier 13 supporting the planetary gear 12 and the planetary gear 12 group.
  • Ring gear 14 is provided.
  • a first gear 15 is coupled to the carrier 9 of the first planetary gear mechanism 5, and a fourth gear 22 fixed to the output shaft 21 of the second pump Z motor 20 is connected to the first gear 15.
  • a third gear 19 is coupled to the ring gear 10 of the first planetary gear mechanism 5, and a second gear 18 fixed to the output shaft 17 of the first pump Z motor 16 is engaged with the third gear 19. It is.
  • the ring gear 10 of the first planetary gear mechanism 5 and the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 are coupled by a sleeve shaft 61 that is rotatably supported by the intermediate output shaft 60.
  • a fifth gear 24 is coupled to the ring gear 14 of the second planetary gear mechanism 6, and a sixth gear 26 fixed to the output shaft 25 is engaged with the fifth gear 24.
  • the transmission 1C is connected to or disconnected from the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 and the carrier 9 of the first planetary gear mechanism 5 via the intermediate output shaft 60.
  • a clutch 27 is provided, and a second clutch 29 for connecting or disconnecting the carrier 13 and the fixed end 28 of the second planetary gear mechanism 6 is provided.
  • FIG. 9 is an operation characteristic diagram of the transmission according to the present embodiment, a diagram showing a change in the rotation speed of each pump Z motor with respect to the vehicle speed (a), and a capacity of the first pump Z motor with respect to the vehicle speed.
  • Fig. 2 (b) showing the change of the second pump with respect to the vehicle speed
  • a diagram (c) showing a change in the capacity of the Z motor is shown.
  • Table 3 also shows the operating state (ON (connected) / OFF (disconnected)) of each clutch for each vehicle speed range.
  • the solid line represents the change in the rotation speed of the first pump Z motor with respect to the vehicle speed
  • the dotted line represents the change in the rotation speed of the second pump Z motor with respect to the vehicle speed.
  • each pump Z motor 16, 20 is shown in Fig. 9 (b) (c) according to the vehicle speed by each pump Z motor capacity adjusting device 51, 52 that operates according to the command signal from the controller 50.
  • the rotation speed of each pump Z motor 16, 20 changes as shown in Fig. 9 (a).
  • the clutch 27 and 29 are shown in Table 3 by the clutch pressure control valves 53 and 54 that operate in response to a command signal from the controller 50, with the vehicle speed V2 at which the capacity of the first pump Z motor 16 becomes 0 as a boundary. To be switched.
  • the first clutch 27 is turned off and the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 and the carrier 9 of the first planetary gear mechanism 5 are turned on.
  • the second clutch 29 is turned on to connect the carrier 13 and the fixed end 28 of the second planetary gear mechanism 6 to the input split mode.
  • the power from the engine 2 is input to the sun gear 7 of the first planetary gear mechanism 5, and this power is transmitted from the planetary gear 8 to the ring gear 10, via the sleeve shaft 61 and the sun gear of the second planetary gear mechanism 6. Is output to 11.
  • the power input to the sun gear 7 is output from the carrier 9 to the second pump Z motor 20 that functions as a pump through the first gear 15 and the fourth gear 22.
  • the power output to the second pump Z motor 20 is transmitted to the first pump Z motor 16 that functions as a motor via the hydraulic pipe 30.
  • the rotational power of the first pump Z motor 16 is output from the output shaft 17 to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 via the second gear 18, the third gear 19, the ring gear 10, and the sleeve shaft 61.
  • the power output to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 is transmitted from the planetary gear 12 to the output shaft 25 via the ring gear 14, the fifth gear 24, and the sixth gear 26, and the output shaft 25 rotates. It becomes power.
  • the transmission 1C of the present embodiment is an example applied to a construction vehicle, and in order to obtain traction force by generating torque on the output shaft 25 even at a vehicle speed of 0, as in the first embodiment.
  • the second pump Z motor 20 has a capacity of 0! /,! / (See Fig. 9 (c)). The detailed description is omitted because it is the same as the first embodiment.
  • the first clutch 27 is turned ON to connect the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 and the carrier 9 of the first planetary gear mechanism 5 and Then, the second clutch 29 is turned off, and the carrier 13 and the fixed end 28 of the second planetary gear mechanism 6 are disconnected, thereby entering the composite split mode. That is, the vehicle speed V2 is a mode switching point at which switching between the input division mode and the output division mode is performed. The vehicle speed V2 is also the low speed direct point where the capacity of the first pump Z motor 16 is 0 and all engine power is transmitted to the output shaft 25 only through the mechanical transmission.
  • the rotational speed of the second pump / motor 20 is 0, and the rotational speeds of the carrier 9 of the first planetary gear mechanism 5 and the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 are the same. Therefore, dog clutches having a simple structure can be used as the first clutch 27 and the second clutch 29.
  • region B power from the engine 2 is input to the sun gear 7 of the first planetary gear mechanism 5, and this power is transmitted from the planetary gear 8 to the ring gear 10.
  • the power transmitted to the ring gear 10 is output to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 through the sleeve shaft 61, and also serves as a pump through the third gear 19 and the second gear 18.
  • the power output to the first pump / motor 16 is transmitted to the second pump Z motor 20 that functions as a motor via the hydraulic pipe 30.
  • the rotational power of the second pump / motor 20 is output from the output shaft 21 to the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 via the fourth gear 22, the first gear 15, the carrier 9, and the intermediate output shaft 60. Is done.
  • the power output to the sun gear 11 of the second planetary gear mechanism 6 is output to the ring gear 14 via the planetary gear 12, and the power output to the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 passes through the planetary gear 12.
  • the power combined with the ring gear 14 is transmitted to the output shaft 25 via the fifth gear 24 and the sixth gear 26, and becomes the rotational power of the output shaft 25.
  • switching between the input split mode and the composite split mode is based on the vehicle speed (V2: mode switching point) at which the rotation speed of the second pump Z motor 20 is 0. Done. That is, when the current vehicle speed is in a vehicle speed region lower than the mode switching point, the first clutch 27 disconnects the carrier 13 of the second planetary gear mechanism 6 and the carrier 9 of the first planetary gear mechanism 5. On the other hand, the carrier 13 and the fixed end 28 of the second planetary gear mechanism 6 are connected by the second clutch 29, and the input split mode is set.
  • V2 mode switching point
  • the rotational speed of the first pump / motor 16 is 0, and the rotational speed of the second pump / motor 20 at a certain input rotational speed is the first planetary gear mechanism 5 It is uniquely determined according to the number ratio of teeth.
  • the rotational speed of the second pump Z motor 20 at a certain input rotational speed is uniquely determined according to the gear ratio of the first planetary gear mechanism 5. That is, as shown in FIG.
  • the rotation speed of the second pump / motor 20 is + N1 at both the vehicle speed 0 and the high speed side direct point V4, and the rotation speed and rotation direction are Can also be equal. Therefore, no matter what vehicle speed the mode switching point is set to, the operating speed range of the second pump Z motor 20 in the input split mode and the operating speed range of the second pump / motor 20 in the composite split mode
  • the second pump Z motor 20 can be a small one having a smaller capacity than the conventional one.
  • the second pump Z motor 20 can be a swing type.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a transmission according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the transmission 1D shown in FIG. 10 is provided with a third pump / motor 31 via a switching mechanism 44A (essentially similar to the switching mechanism 44) to the transmission 1C of the fourth embodiment.
  • 3 Connect pump / motor 31 and hydraulic pipe 30 with hydraulic pipe 32 to By replacing the pump Z motor 31 with the first pump Z motor 16 side and the second pump Z motor 20 side, the third pump Z motor 31 will always be one of the other pump Z motors 16 and 20 It is designed to compensate for the action of.
  • each pump Z motor 16, 20, 31 can be a small one having a smaller capacity.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a transmission according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the transmission 1E shown in FIG. 11 uses the one-way swing specification as the third pump / motor 31 in the transmission 1D of the fifth embodiment by providing a switching valve 43 in the hydraulic piping 32. It was made to be able to. According to the present embodiment, the cost can be further reduced as in the third embodiment.
  • FIG. 12 shows a schematic configuration diagram of a transmission according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the transmission 1F shown in FIG. 12 is an example of an electro-mechanical transmission in which the pump Z motors 16 and 20 in the first embodiment are replaced with generator Z motors 16A and 20A.
  • each generator / motor 16A, 20A is driven and controlled by the controller 50A connected to the battery 65.
  • the controller 50A is constructed by incorporating an inverter circuit into the controller 50. It is preferable to insert a power storage device that stores electrical energy between the generator and the motor (the same applies to the following eighth to tenth embodiments).
  • the second generator Z motor 20A can be a small one having a smaller capacity than conventional ones.
  • FIG. 13 shows a schematic configuration diagram of a transmission according to an eighth embodiment of the present invention.
  • the transmission 1G shown in FIG. 13 is an example of an electro-mechanical transmission in which the pump Z motors 16, 20, and 31 in the second embodiment are replaced with generator Z motors 16A, 20A, and 31A.
  • the generator Z motors 16A, 20A, 31A are driven and controlled by the controller 50A connected to the battery 65.
  • each generator Z motor 16A, 20A, 31A can be a small one having a smaller capacity.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a transmission according to the ninth embodiment of the present invention.
  • a transmission 1H shown in FIG. 14 is an example of an electro-mechanical transmission in which the pump Z motors 16 and 20 in the fourth embodiment are replaced with generator Z motors 16A and 20A. Also in this example, each generator Z motor 16A, 20A is driven and controlled by the controller 50A connected to the battery 65.
  • the second generator Z motor 20A having a smaller capacity than the conventional one can be used.
  • FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a transmission according to the tenth embodiment of the present invention.
  • the transmission II shown in FIG. 15 is an example of an electro-mechanical transmission in which the pump Z motors 16, 20, and 31 in the fifth embodiment are replaced with generator Z motors 16A, 20A, and 31A.
  • the drive of each generator Z motor 16A, 20A, 31A is controlled by the controller 50A connected to the battery 65.
  • each generator Z motor 16A, 20A, 31A can be a small one having a smaller capacity.
  • a hydraulic clutch, a synchromesh mechanism, and a dog clutch can be adopted as the first to fourth clutches, but the present invention is not limited to this. Of course, various clutch mechanisms can be applied.

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Abstract

　入力分割モードと複合分割モードとの切換えの基準となるモード切換点の設定に関わらず、ポンプ／モータあるいはジェネレータ／モータとして、従来よりも容量の小さな小型のものを用いることのできる油圧－機械式変速装置、あるいは電気－機械式変速装置を提供する。 　第１遊星歯車機構５のサンギヤ７を入力軸４に接続し、第１遊星歯車機構５のキャリア９を第２遊星歯車機構６のサンギヤ１１と第１ポンプ／モータ１６とに接続し、第１遊星歯車機構５のリングギヤ１０を第２ポンプ／モータ２０に接続し、第２遊星歯車機構６のリングギヤ１４を出力軸２５に接続し、第２遊星歯車機構６のキャリア１３と第１遊星歯車機構５のリングギヤ１０とを接続または切断する第１クラッチ２７を設け、第２遊星歯車機構６のキャリア１３と固定端２８とを接続または切断する第２クラッチを設ける。

Description

明 細 書
変速装置
技術分野
[oooi] 本発明は、ポンプ Zモータもしくはジェネレータ Zモータと遊星歯車機構とを組み 合わせてなる油圧 機械式もしくは電気 機械式変速装置に関するものである。 背景技術
[0002] 従来、油圧式の変速装置として、エンジンからの入力パワーの全部を油圧に変換し て伝達する純油圧式の変速装置 (ハイド口スタティックトランスミッション; HST)と、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 (ノヽイドロメ力-カルトランスミッション; HMT)が知られてい る。このうち、後者の変速装置 (HMT)は、機械的動力の一部を油圧動力に変換す れば良ぐ機械的動力の伝達効率が高いことから、前者の変速装置 (HST)に比べ て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 、つた負荷変動の激 、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。
[0003] 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 ギヤ、プラネタリギヤを備えたキャリアおよびリングギヤ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数を変化させ て出力軸の回転数を変化させるように構成されたものである。
[0004] この HMTは、前記遊星歯車機構に連結したポンプ Zモータと油圧回路により接続 される他のポンプ Z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形式がある。
[0005] なお、 HMTに類似する技術として EMT (電気 機械式変速装置）がある。この E MTは、 HMTにおけるポンプ Zモータのかわりにジェネレータ Zモータを用い、機械 的動力の一部を電気動力に変換して伝達するものである。この EMTに関する先行 技術としては、特許文献 1に開示されたものがある。この文献に開示された変速装置 は、 2つの遊星歯車機構と 2つの電動機をもつ電気-機械式変速装置であって、低 速側で入力分割モードをつくり、高速側で複合分割モードをつくるためにクラッチに て切換えるように構成されたものである。
[0006] 特許文献 1 :米国特許第 6, 478, 705号明細書
[0007] 図 16には、前記特許文献 1に係る変速装置の概略構成図が示されている。この図 16に示される変速装置 100は、エンジン 101からの動力がクラッチ 102を介して入力 される入力軸 103と、この入力軸 103と同軸上に配される 2つの遊星歯車機構 104, 105と、これら遊星歯車機構 104, 105と同軸上に配される 2つのジェネレータ Zモ ータ 106, 107と、差動装置を介して駆動輪 (いずれも図示省略）に連結される出力 軸 108と、選択的に係合される一対のクラッチ 109, 110とを備えている。前記各遊 星歯車機構 104, 105は、サンギヤ 111, 112と、このサンギヤ 111, 112の外周に 嚙合される複数のプラネタリギヤ 113, 114と、これらプラネタリギヤ 113, 114を軸支 するキャリア 115, 116と、プラネタリギヤ 113, 114群の外周に嚙合されるリングギヤ 117, 118とより構成されている。
[0008] ここで、前記遊星歯車機構 104のリングギヤ 117は入力軸 103に接続されている。
前記遊星歯車機構 104のキャリア 115と前記遊星歯車機構 105のキャリア 116とは、 出力軸 108によって結合されてその出力軸 108と共に回転するようにされている。前 記各遊星歯車機構 104, 105のサンギヤ 111, 112は、出力軸 108に外嵌されるスリ ーブ軸 119, 120を介してジェネレータ Zモータ 106, 107の回転子 106a, 107aに 結合されている。前記クラッチ 109はリングギヤ 118と固定端とを接続または切断する ものであり、前記クラッチ 110はリングギヤ 118とスリーブ軸 119とを接続または切断 するものである。前記ジェネレータ Zモータ 106の固定子 106bおよび前記ジエネレ ータ Zモータ 107の固定子 107bは、それぞれ ECU (電子制御装置） 121を介して 蓄電池 122に電気的に接続されて!ヽる。
[0009] この変速装置 100においては、入力分割モードと複合分割モードとの切換えをジェ ネレータ Zモータ 106の回転数が 0となる車速（以下、この車速を「モード切換点」と いう。）を基準にして行うようにされている。すなわち、現在の車速がモード切換点より も低い車速領域にある場合には、クラッチ 109が接続される一方、クラッチ 110が切 断されて入力分割モードとなり、現在の車速がモード切換点よりも高い車速領域にあ る場合には、クラッチ 109が切断される一方、クラッチ 110が接続されて複合分割モ ードとなるようにされている。
[0010] 前記モード切換点を設定するに際しては、 3つのパターンが考えられる。第 1のパタ ーンは、図 17 (a)に示されるように、ジェネレータ Zモータ 107の回転数が 0となる車 速 Vdのちようど半分の車速 Vbにモード切換点を設定するパターンである。第 2のパ ターンは、図 17 (b)に示されるように、前記車速 Vbよりも高速側の車速 Vcにモード切 換点を設定するパターンである。第 3のパターンは、図 17 (c)に示されるように、前記 車速 Vbよりも低速側の車速 Vaにモード切換点を設定するパターンである。なお、こ こで、図 17 (a)〜（c)の各図は、エンジン 101の回転数を一定にして車両を前進方 向に加速する場合におけるジェネレータ Zモータ 106, 107の回転数の変化を表わ すものである。この図 17 (a)〜（c)の各図において、横軸は車速を、縦軸はジエネレ ータ/モータ 106, 107の回転数を、記号 Aにて示される実線は車速に対するジエネ レータ Zモータ 107の回転数の変化を、記号 Bにて示される破線は車速に対するジ エネレータ Zモータ 106の回転数の変化を、それぞれ表わしている。
[0011] ところで、ジェネレータ Zモータ 106の回転数が 0となる速度（モード切換点：図 17 ( a)における Vb、図 17 (b)における Vc、図 17 (c)における Va)においては、ジエネレ ータ Zモータ 106の回転数は 0であり、この点ではエンジン動力は電気動力に変換さ れず、すべて機械機構のみを介して出力軸 108に伝達される。このことから、以下、 前記「モード切換点」のことを、「低速側ダイレクト点」ともいう。また、複合分割モード の速度領域におけるジェネレータ Zモータ 107の回転数が 0となる速度（図 17 (a)〜 (c)における Vd)においても、エンジン動力は電気動力に変換されず、すべて機械 的に出力軸 108に伝達される。このことから、以下、この速度を、「高速側ダイレクト点 」という。
[0012] 前記遊星歯車機構 104においては、リングギヤ (第 3要素） 117が入力軸 103に接 続され、キャリア (第 2要素） 115が出力軸 108に接続され、残りのサンギヤ (第 1要素 ) 111がジェネレータ/モータ 106の回転子 106aに接続されている。このため、ェン ジン 101の回転数が一定であるとした場合において車速（出力軸 108の回転数）が 直線的に変化すると、図 17 (a)〜（c)の各図における記号 Bの破線で示されるように 、ジェネレータ Zモータ 106の回転数力 入力分割モードおよび複合分割モードの 全モードに亘つて直線的に変化することになる。つまり、ジェネレータ/モータ 106の 回転数は出力軸 108の回転数の影響を入力分割モードおよび複合分割モードの全 モードに亘つて直接的に受けるようになって!/、る。
[0013] したがって、図 17 (a)に示される第 1のパターンでは、車速 0から車速 Vbまでの車 速領域 (入力分割モード時）におけるジェネレータ Zモータ 106の回転方向と、車速 Vbから車速 Vdまでの車速領域 (複合分割モード時）におけるジェネレータ/モータ 106の回転方向とが異なるとともに、車速 0のときのジェネレータ Zモータ 106の回転 数 Naと、車速 Vdのときのジェネレータ Zモータ 106の回転数 Nbとの関係は Na = N bとなる。また、図 17 (b)に示される第 2のパターンでは、車速 0から車速 Vcまでの車 速領域 (入力分割モード時）におけるジェネレータ Zモータ 106の回転方向と、車速 Vcから車速 Vdまでの車速領域 (複合分割モード時）におけるジェネレータ/モータ 106の回転方向とが異なるとともに、車速 0のときのジェネレータ Zモータ 106の回転 数 Ncと、車速 Vdのときのジェネレータ Zモータ 106の回転数 Ndとの関係は Nc>N dとなる。また、図 17 (c)に示される第 3のパターンでは、車速 0から車速 Vaまでの車 速領域 (入力分割モード時）におけるジェネレータ Zモータ 106の回転方向と、車速 Vaから車速 Vdまでの車速領域 (複合分割モード時）におけるジェネレータ/モータ 106の回転方向とが異なるとともに、車速 0のときのジェネレータ Zモータ 106の回転 数 Neと、車速 Vdのときのジェネレータ Zモータ 106の回転数 Nfとの関係は Neく Nf となる。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0014] ところで、前記各ダイレクト点は、エンジン 101からの動力が全て機械機構のみを介 して伝達される一番効率の良い車速である。このため、例えば、中高速域で走行する ことの多いバスや輸送用トラック等の車両では、モード切換点の設定として、図 17 (a) または同図（b)に示される第 1のパターンまたは第 2のパターンを適用するのが好適 であり、低速域での作業と高速域での移動の両方を行うことの多 、ブルドーザやホイ ールローダ等の建設車両では、モード切換点の設定として、図 17 (c)に示される第 3 のパターンを適用するのが好適であると言える。
[0015] し力しながら、前記従来の変速装置 100において、モード切換点の設定として図 17
(b)に示される第 2のパターンを適用した場合には、入力分割モード時におけるジェ ネレータ Zモータ 106の使用回転数域 (0〜Nc)と、複合分割モード時におけるジェ ネレータ Zモータ 106の使用回転数域（0〜Nd)とのバランスが悪くなり、ジエネレー タ Zモータ 106として、比較的低い回転数 Nd (く Nc)でも十分な能力（トルク）を発揮 する容量の大きなものを選定せざるを得ず、その結果、大型で高価なジェネレータ Z モータを用いなければならないという問題点がある。また、モード切換点の設定として 図 17 (c)に示される第 3のパターンを適用した場合には、入力分割モード時における ジェネレータ Zモータ 106の使用回転数域 (0〜Ne)と、複合分割モード時における ジェネレータ Zモータ 106の使用回転数域（0〜Nf)とのバランスが悪くなり、ジエネレ ータ Zモータ 106として、比較的低い回転数 Ne (く Nf)でも十分な能力（トルク）を発 揮する容量の大きなものを選定せざるを得ず、やはり大型で高価なジェネレータ Zモ ータを用いなければならな 、と 、う問題点がある。
[0016] なお、前記従来の変速装置 100におけるジェネレータ Zモータ 106, 107の代わり にポンプ Zモータを用い、機械的動力の一部を油圧動力に変換して伝達するように 構成される油圧 機械式変速装置 (HMT)においても、前記問題点と同様の問題 点が生じるのは言うまでもない。さらに、 HMTの場合、ジェネレータ Zモータ 106に 相当するポンプ Zモータの回転方向が、車速 0のときと車速 Vdのときとで逆になるこ と力ら、このポンプ Zモータとして両振り仕様のものを選定せざるを得な 、。
[0017] 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、入力分割モードと 複合分割モードとの切換えの基準となるモード切換点の設定に関わらず、ポンプ Z モータある 、はジェネレータ Zモータとして、従来よりも容量の小さな小型のものを用 いることのできる油圧 機械式変速装置、あるいは電気 機械式変速装置を提供す ることを目的とするものである。
課題を解決するための手段
[0018] 前記目的を達成するために、第 1発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数 のポンプ Zモータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ Zモータが、第 1ポンプ Zモータと第 2ポンプ Zモータとよりなり、 前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 2要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ポンプ Zモータとに接続し 、前記第 1遊星歯車機構の第 3要素を前記第 2ポンプ Zモータに接続し、前記第 2遊 星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 3要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設けることを特徴とするものである。
[0019] また、第 2発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数 のポンプ Zモータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ Zモータが、第 1ポンプ Zモータと第 2ポンプ Zモータと第 3ポン プ Zモータとよりなり、
前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 2要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ポンプ Zモータとに接続し 、前記第 1遊星歯車機構の第 3要素を前記第 2ポンプ Zモータに接続し、前記第 2遊 星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 3要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設け、
前記第 3ポンプ Zモータを、前記第 1ポンプ Zモータ側または前記第 2ポンプ Zモ ータ側の 、ずれかに接続するように切換える切換え機構を設けることを特徴とするも のである。
[0020] また、第 3発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数 のポンプ Zモータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ Zモータが、第 1ポンプ Zモータと第 2ポンプ Zモータとよりなり、 前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 3要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ポンプ Zモータとに接続し 、前記第 1遊星歯車機構の第 2要素を前記第 2ポンプ Zモータに接続し、前記第 2遊 星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 2要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設けることを特徴とするものである。
[0021] また、第 4発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数 のポンプ Zモータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ Zモータが、第 1ポンプ Zモータと第 2ポンプ Zモータと第 3ポン プ Zモータとよりなり、
前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 3要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ポンプ Zモータとに接続し 、前記第 1遊星歯車機構の第 2要素を前記第 2ポンプ Zモータに接続し、前記第 2遊 星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 2要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設け、
前記第 3ポンプ Zモータを、前記第 1ポンプ Zモータ側または前記第 2ポンプ Zモ ータ側の 、ずれかに接続するように切換える切換え機構を設けることを特徴とするも のである。
[0022] 第 2発明または第 4発明において、前記第 3ポンプ Zモータへの圧油の流れが常に 一定方向になるように切換える切換え弁が設けられるのが好ま 、 (第 5発明）。
[0023] 第 1発明乃至第 4発明において、前記第 2ポンプ Zモータの回転数が 0となる低速 側ダイレクト点と、前記第 1ポンプ Zモータの回転数が 0となる高速側ダイレクト点との 速度比が 3〜4に設定されるのが好ましい (第 7発明）。
[0024] 次に、第 8発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジヱネレ ータ Zモータを有する変速装置にお 、て、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ Zモータ力 第 1ジェネレータ Zモータと第 2ジェネレータ Zモータとよりなり、
前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 2要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ジェネレータ Zモータとに 接続し、前記第 1遊星歯車機構の第 3要素を前記第 2ジェネレータ Zモータに接続し 、前記第 2遊星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 3要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、 前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設けることを特徴とするものである。
[0025] また、第 9発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジヱネレ ータ Zモータを有する変速装置にお 、て、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ Zモータ力 第 1ジェネレータ Zモータと第 2ジェネレータ Zモータと第 3ジェネレータ Zモータとよりなり、
前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 2要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ジェネレータ Zモータとに 接続し、前記第 1遊星歯車機構の第 3要素を前記第 2ジェネレータ Zモータに接続し 、前記第 2遊星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 3要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設け、
前記第 3ジェネレータ Zモータを、前記第 1ジェネレータ Zモータ側または前記第 2 ジェネレータ Zモータ側の 、ずれかに接続するように切換える切換え機構を設けるこ とを特徴とするものである。
[0026] また、第 10発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジヱネレ ータ Zモータを有する変速装置にお 、て、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ Zモータ力 第 1ジェネレータ Zモータと第 2ジェネレータ Zモータとよりなり、
前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 3要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ジェネレータ Zモータとに 接続し、前記第 1遊星歯車機構の第 2要素を前記第 2ジェネレータ Zモータに接続し 、前記第 2遊星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 2要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設けることを特徴とするものである。
[0027] また、第 11発明による変速装置は、
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジヱネレ ータ Zモータを有する変速装置にお 、て、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ Zモータ力 第 1ジェネレータ Zモータと第 2ジェネレータ Zモータと第 3ジェネレータ Zモータとよりなり、
前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 3要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ジェネレータ Zモータとに 接続し、前記第 1遊星歯車機構の第 2要素を前記第 2ジェネレータ Zモータに接続し 、前記第 2遊星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 2要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設け、
前記第 3ジェネレータ Zモータを、前記第 1ジェネレータ Zモータ側または前記第 2 ジェネレータ Zモータ側の 、ずれかに接続するように切換える切換え機構を設けるこ とを特徴とするものである。
[0028] 第 8発明乃至第 11発明において、前記第 2ジェネレータ Zモータの回転数が 0とな る低速側ダイレクト点と、前記第 1ジェネレータ Zモータの回転数が 0となる高速側ダ ィレクト点との速度比が 3〜4に設定されるのが好ましい（第 12発明）。 発明の効果
[0029] 第 1発明の変速装置が車両に搭載された場合においては、入力分割モードと複合 分割モードとの切換え力 第 2ポンプ Zモータの回転数が 0となる車速 (以下、この車 速を「モード切換点」という。）を基準にして行われる。すなわち、現在の車速がモード 切換点よりも低い車速領域にある場合には、第 1クラッチによって第 2遊星歯車機構 の第 2要素と第 1遊星歯車機構の第 3要素とが切断される一方、第 2クラッチ〖こよって 第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とが接続されて、入力分割モードとされる。入 力分割モードである車速 0のとき、第 1ポンプ Zモータの回転数は 0であり、ある入力 回転数のもとにおける第 2ポンプ/モータの回転数 Nxは第 1遊星歯車機構の歯数 比に応じて一意に決定される。一方、複合分割モードである高速側ダイレクト点のと き（すなわち、第 1ポンプ Zモータの回転数力^のとき）においても、ある入力回転数 のもとにおける第 2ポンプ Zモータの回転数 Nyは、第 1遊星歯車機構の歯数比に応 じて一意に決定される。このため、 Nx=Nyとなり、第 2ポンプ/モータの回転数、回 転方向ともに等しくすることができる。したがって、モード切換点がどの車速に設定さ れたとしても、入力分割モード時における第 2ポンプ Zモータの使用回転数域と複合 分割モード時における第 2ポンプ/モータの使用回転数域とのバランスをとることが でき、第 2ポンプ Zモータとして従来よりも容量の小さな小型のものを用いることがで きる。また、各モードでの回転方向が等しくなることから、第 2ポンプ Zモータとして片 振り仕様のものを用いることができる。
[0030] 第 2発明の変速装置は、第 1発明の変速装置とその基本構成を一にするものである ため、第 1発明と同様の作用効果を得ることができる。さらに、この第 2発明の変速装 置によれば、第 3ポンプ Zモータが第 1ポンプ Zモータ側と第 2ポンプ Zモータ側とに 付け替えて使用され、第 3ポンプ Zモータは常に他のいずれかのポンプ Zモータの 作用を補う働きをする。したがって、各ポンプ Zモータとして容量のより小さな小型の ものを用いることができる。
[0031] 第 3発明の変速装置が車両に搭載された場合においては、入力分割モードと複合 分割モードとの切換えが、前記第 1発明と同様に、第 2ポンプ Zモータの回転数が 0 となる車速 (モード切換点）を基準にして行われる。すなわち、現在の車速がモード切 換点よりも低い車速領域にある場合には、第 1クラッチによって第 2遊星歯車機構の 第 2要素と第 1遊星歯車機構の第 2要素とが切断される一方、第 2クラッチによって第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とが接続されて、入力分割モードとされる。入力 分割モードである車速 0のとき、第 1ポンプ Zモータの回転数は 0であり、ある入力回 転数のもとにおける第 2ポンプ/モータの回転数 N は第 1遊星歯車機構の歯数 比に応じて一意に決定される。一方、複合分割モードである高速側ダイレクト点のと き（すなわち、第 1ポンプ Zモータの回転数力^のとき）においても、ある入力回転数 のもとにおける第 2ポンプ/モータの回転数 N は、第 1遊星歯車機構の歯数比に 応じて一意に決定される。このため、 Nx' =Ny' となり、第 2ポンプ Zモータの回転 数、回転方向ともに等しくすることができる。したがって、前記第 1発明と同様に、モー ド切換点がどの車速に設定されたとしても、入力分割モード時における第 2ポンプ Z モータの使用回転数域と複合分割モード時における第 2ポンプ Zモータの使用回転 数域とのバランスをとることができ、第 2ポンプ Zモータとして従来よりも容量の小さな 小型のものを用いることができる。また、各モードでの回転方向が等しくなることから、 第 2ポンプ/モータとして片振り仕様のものを用いることができる。
[0032] 第 4発明の変速装置は、第 3発明の変速装置とその基本構成を一にするものである ため、第 3発明と同様の作用効果を得ることができる。さらに、この第 4発明の変速装 置によれば、第 3ポンプ Zモータが第 1ポンプ Zモータ側と第 2ポンプ Zモータ側とに 付け替えて使用され、第 3ポンプ Zモータは常に他のいずれかのポンプ Zモータの 作用を補う働きをする。したがって、各ポンプ Zモータとして容量のより小さな小型の ものを用いることができる。
[0033] 第 5発明の構成を採用することにより、第 3ポンプ Zモータとして安価な片振り仕様 のものを用いることができる。
[0034] 第 7発明または第 12発明によれば、建設車両に適用した場合に動力の伝達効率 が非常に良くなるという効果を奏する。
[0035] 第 8発明の変速装置は、第 1発明の油圧 機械式変速装置を電気 機械式変速 装置に変更したものであって、第 1発明と同様に、第 2ジェネレータ Zモータとして従 来よりも容量の小さな小型のものを用いることができる。 [0036] 第 9発明の変速装置は、第 2発明の油圧 機械式変速装置を電気 機械式変速 装置に変更したものであって、第 2発明と同様に、各ジェネレータ Zモータとして容量 のより小さな小型のものを用いることができる。
[0037] 第 10発明の変速装置は、第 3発明の油圧 機械式変速装置を電気 機械式変速 装置に変更したものであって、第 3発明と同様に、第 2ジェネレータ Zモータとして従 来よりも容量の小さな小型のものを用いることができる。
[0038] 第 11発明の変速装置は、第 4発明の油圧 機械式変速装置を電気 機械式変速 装置に変更したものであって、第 4発明と同様に、各ジェネレータ Zモータとして容量 のより小さな小型のものを用いることができる。
図面の簡単な説明
[0039] [図 1]図 1は本発明の第 1の実施形態に係る変速装置の概略構成図である。
[図 2]図 2は第 1の実施形態に係る変速装置の作動特性図である。
[図 3]図 3は本発明の第 2の実施形態に係る変速装置の概略構成図である。
[図 4]図 4は第 2の実施形態に係る変速装置の作動特性図である。
[図 5]図 5は油圧回路に連通弁を設ける態様を説明する図である。
[図 6]図 6は本発明の第 3の実施形態に係る変速装置の概略構成図である。
[図 7]図 7は第 3の実施形態に係る変速装置の作動特性図である。
[図 8]図 8は本発明の第 4の実施形態に係る変速装置の概略構成図である。
[図 9]図 9は第 4の実施形態に係る変速装置の作動特性図である。
[図 10]図 10は本発明の第 5の実施形態に係る変速装置の概略構成図である。
[図 11]図 11は本発明の第 6の実施形態に係る変速装置の概略構成図である。
[図 12]図 12は本発明の第 7の実施形態に係る変速装置の概略構成図である。
[図 13]図 13は本発明の第 8の実施形態に係る変速装置の概略構成図である。
[図 14]図 14は本発明の第 9の実施形態に係る変速装置の概略構成図である。
[図 15]図 15は本発明の第 10の実施形態に係る変速装置の概略構成図である。
[図 16]図 16は従来技術に係る変速装置の概略構成図である。
[図 17]図 17はモード切換点の設定パターンを例示する図である。
符号の説明 [0040] 1, 1A〜： LI 変速装置
2 エンジン
4 入力軸
5 第 1遊星歯車機構
6 第 2遊星歯車機構
7， 11 サンギヤ (第 1要素）
8, 12 プラネタリギヤ
9, 13 キャリア（第 2要素）
10, 14 リングギヤ (第 3要素）
16 第 1ポンプ Zモータ
16A 第 1ジェネレータ Zモータ
20 第 2ポンプ Zモータ
20A 第 2ジェネレータ/モータ
25 出力軸
27 第 1クラッチ
28 固定端
29 第 2クラッチ
30, 32 油圧配管（油圧回路）
31 第 3ポンプ Zモータ
31 A 第 3ジェネレータ/モータ
37 第 3クラッチ
40 第 4クラッチ
43 切換え弁
44, 44 A 切換え機構
50, 50A コン卜ローラ
発明を実施するための最良の形態
[0041] 次に、本発明による変速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。 [0042] 〔第 1の実施形態〕
図 1には、本発明の第 1の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されている 。本実施形態は、ブルドーザやホイールローダといった建設車両に適用された例に 関するものである。
[0043] 本実施形態の変速装置 1は、エンジン 2からの動力が前後進切換え機構 3を介して 入力される入力軸 4と、この入力軸 4と同軸上に配される第 1遊星歯車機構 5および 第 2遊星歯車機構 6とを備えている。
[0044] 前記第 1遊星歯車機構 5は、前記入力軸 4に固定されるサンギヤ 7と、このサンギヤ 7の外周に嚙合される複数のプラネタリギヤ 8と、これらプラネタリギヤ 8を軸支するキ ャリア 9と、プラネタリギヤ 8群の外周に嚙合されるリングギヤ 10とを備えて構成されて いる。一方、前記第 2遊星歯車機構 6は、サンギヤ 11と、このサンギヤ 11の外周に嚙 合される複数のプラネタリギヤ 12と、これらプラネタリギヤ 12を軸支するキャリア 13と 、プラネタリギヤ 12群の外周に嚙合されるリングギヤ 14とを備えて構成されている。
[0045] 前記第 1遊星歯車機構 5のキャリア 9には第 1ギヤ 15がー体結合され、この第 1ギヤ 15には第 1ポンプ Zモータ 16の出力軸 17に固定された第 2ギヤ 18が嚙合されて ヽ る。前記第 1遊星歯車機構 5のリングギヤ 10には第 3ギヤ 19がー体結合され、この第 3ギヤ 19には第 2ポンプ Zモータ 20の出力軸 21に固定された第 4ギヤ 22が嚙合さ れている。前記第 1遊星歯車機構 5のキャリア 9と前記第 2遊星歯車機構 6のサンギヤ 11とは、入力軸 4に回転自在に支承されるスリーブ軸 23によって結合されている。前 記第 2遊星歯車機構 6のリングギヤ 14には第 5ギヤ 24がー体結合され、この第 5ギヤ 24には出力軸 25に固定された第 6ギヤ 26が嚙合されている。
[0046] ここで、この変速装置 1には、前記第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と前記第 1遊星 歯車機構 5のリングギヤ 10とを接続または切断する第 1クラッチ 27が設けられるととも に、前記第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と固定端 28とを接続または切断する第 2ク ラッチ 29が設けられている。また、前記第 1ポンプ/モータ 16と第 2ポンプ/モータ 2 0とは、油圧配管 30を介して接続されている。なお、この油圧配管 30にはシャトル弁 46が介設され、このシャトル弁 46とタンク 47とを繋ぐ配管 48にはリリーフ弁 49が介設 されている。 [0047] 前記第 1ポンプ Zモータ 16および第 2ポンプ Zモータ 20はいずれも可変容量型油 圧ポンプ/モータであり、第 1ポンプ/モータ 16にはコントローラ 50からの指令信号 に応じてその第 1ポンプ Zモータ 16の容量を調節する第 1ポンプ Zモータ容量調節 装置 51が付設され、第 2ポンプ Zモータ 20にも同様にコントローラ 50からの指令信 号に応じてその第 2ポンプ Zモータ 20の容量を調節する第 2ポンプ Zモータ容量調 節装置 52が付設されている。また、前記第 1クラッチ 27および第 2クラッチ 29はいず れも油圧作動式クラッチであり、前記第 1クラッチ 27にはコントローラ 50からの指令信 号に応じてその第 1クラッチ 27のクラッチ圧を調節する第 1クラッチ圧調節弁 53が付 設され、第 2クラッチ 29にも同様にコントローラ 50からの指令信号に応じてその第 2ク ラッチ 29のクラッチ圧を調節する第 2クラッチ圧調節弁 54が付設されて 、る。ここで、 前記コントローラ 50は、主に、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み出し専用メモリ (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 (RAM)と、入 力インターフェイスおよび出力インターフェイスとより構成されている。
[0048] 本実施形態の変速装置 1において、エンジン 2による入力軸 4への入力回転数を一 定に保ったまま、車速力^である状態力 加速する場合について、図 2および表 1を 参照しつつ説明する。ここで、図 2には、本実施形態に係る変速装置の作動特性図 で、車速に対する各ポンプ Zモータの回転数の変化を表わす図（a)、車速に対する 第 1ポンプ Zモータの容量の変化を表わす図（b)および車速に対する第 2ポンプ Z モータの容量の変化を表わす図（c)がそれぞれ示されている。また、表 1には、各車 速領域に対する各クラッチの作動状態 (ON (接続) /OFF (切断) )が示されて 、る。 なお、図 2(a)において、実線は車速に対する第 1ポンプ Zモータの回転数の変化を 、点線は車速に対する第 2ポンプ Zモータの回転数の変化を、それぞれ表わしてい る。
[0049] [表 1]
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[0050] 各ポンプ Zモータ 16, 20の容量は、コントローラ 50からの指令信号に応じて作動 する各ポンプ Zモータ容量調節装置 51, 52により、車速に応じて図 2 (b) (c)に示さ れるように調節され、この結果各ポンプ Zモータ 16, 20の回転数は図 2 (a)に示され るように変化する。また、第 1ポンプ Zモータ 16の容量が 0となる車速 V2を境界として 、各クラッチ 27, 29はコントローラ 50からの指令信号に応じて作動する各クラッチ圧 調節弁 53, 54により表 1に示されるように切り換えられる。
[0051] まず、車速が V2以下の領域 Aでは、表 1に示されるように、第 1クラッチ 27を OFFと して第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と第 1遊星歯車機構 5のリングギヤ 10とが切断 されるとともに、第 2クラッチ 29を ONとして第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と固定端 28とが接続されて入力分割モードとされる。このとき、エンジン 2からの動力は第 1遊 星歯車機構 5のサンギヤ 7に入力され、この動力はキャリア 9からスリーブ軸 23を介し て第 2遊星歯車機構 6のサンギヤ 11に出力される。一方、前記サンギヤ 7に入力され た動力はプラネタリギヤ 8からリングギヤ 10に伝達され、第 3ギヤ 19および第 4ギヤ 2 2を介してポンプの働きをする第 2ポンプ/モータ 20に出力される。そして、この第 2 ポンプ Zモータ 20に出力された動力は、油圧配管 30を介してモータの働きをする第 1ポンプ Zモータ 16に伝達される。さらに、第 1ポンプ Zモータ 16の回転動力は、そ の出力軸 17から第 2ギヤ 18、第 1ギヤ 15、キャリア 9、スリーブ軸 23を介して第 2遊星 歯車機構 6のサンギヤ 11に出力される。こうして、前記第 2遊星歯車機構 6のサンギ ャ 11に出力された動力はプラネタリギヤ 12からリングギヤ 14、第 5ギヤ 24、第 6ギヤ 26を介して出力軸 25に伝達されてその出力軸 25の回転動力となる。
[0052] なお、本実施形態においては、建設車両に適用された例であり、車速 0でも出力軸 25にトルクを発生させて牽引力を得るために、車速 0のときに第 2ポンプ Zモータ 20 の容量を 0として ヽな 、（図 2 (c)参照）。車速 0のとき第 2ポンプ Zモータ 20は容量が 0でな!/、ためポンプ作用を行うが、車速が 0であるため第 1ポンプ Zモータ 16は回転 せず、圧油はすべてリリーフ弁 49によりリリーフされる。車速が増加するに伴い第 1ポ ンプ/モータ 16の回転数も増加し、圧油のリリーフは徐々に減少していく。すなわち 、本実施形態においては、車速 0においても、油圧伝動部を通じてリリーフ弁 49のリリ ーフ設定圧に見合ったトルクを出力軸 25に発生させることができる。
[0053] 車速力 SV2を超える領域 Bでは、表 1に示されるように、第 1クラッチ 27を ONとして第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と第 1遊星歯車機構 5のリングギヤ 10とを接続するとと もに、第 2クラッチ 29を OFFとして第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と固定端 28とを 切断することにより、複合分割モードとなる。すなわち、車速 V2は入力分割モードと 出力分割モードとの切り換えが行われるモード切換点である。また、車速 V2は、第 1 ポンプ Zモータ 16の容量が 0であり、エンジン動力がすべて機械伝動部のみを通じ て出力軸 25に伝達される低速側ダイレクト点でもある。なお、車速 V2において、第 2 ポンプ/モータ 20の回転数は 0であり、第 1遊星歯車機構 5のリングギヤ 10と第 2遊 星歯車機構 6のキャリア 13の回転数は一致する。このため、第 1クラッチ 27、第 2クラ ツチ 29として構造の簡素なドグクラッチを用いることができる。
[0054] 領域 Bでは、エンジン 2からの動力は第 1遊星歯車機構 5のサンギヤ 7に入力され、 この動力はキャリア 9からスリーブ軸 23を介して第 2遊星歯車機構 6のサンギヤ 11に 出力される。一方、前記サンギヤ 7に入力された動力はキャリア 9から第 1ギヤ 15およ び第 2ギヤ 18を介してポンプの働きをする第 1ポンプ Zモータ 16に出力される。そし て、この第 1ポンプ/モータ 16に出力された動力は、油圧配管 30を介してモータの 働きをする第 2ポンプ Zモータ 20に伝達される。さらに、第 2ポンプ Zモータ 20の回 転動力は、その出力軸 21から第 4ギヤ 22、第 3ギヤ 19、リングギヤ 10を介して第 2遊 星歯車機構 6のキャリア 13に出力される。こうして、前記第 2遊星歯車機構 6のサンギ ャ 11に出力された動力はブラネタリアギヤ 12を介してリングギヤ 14に出力され、前 記第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13に出力された動力はブラネタリアギヤ 12を介して リングギヤ 14に出力され、このリングギヤ 14で合わさった動力が第 5ギヤ 24および第 6ギヤ 26を介して出力軸 25に伝達されてその出力軸 25の回転動力となる。
[0055] そして、車速 V4において第 1ポンプ/モータ 16の回転数が 0になるとともに、第 2ポ ンプ Zモータ 20の容量力^になる。このとき、第 1ポンプ Zモータ 16が停止状態で第 2ポンプ Zモータ 20が空転し、油圧配管 30中の油の流れがなくなって油圧による動 力伝達がなくなる状態となり、エンジン 2からの動力はすべて機械伝動部のみを通じ て伝達される高速側ダイレクト点となる。
[0056] 本実施形態の変速装置 1においては、入力分割モードと複合分割モードとの切り 換えが、第 2ポンプ Zモータ 20の回転数が 0となる車速 (モード切換点）を基準にして 行われる。すなわち、現在の車速がモード切換点よりも低い車速領域にある場合に は、第 1クラッチ 27によって第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と第 1遊星歯車機構 5の リングギヤ 10とが切断される一方、第 2クラッチ 29によって第 2遊星歯車機構 6のキヤ リア 13と固定端 28とが接続されて、入力分割モードとされる。入力分割モードである 車速 0のとき、第 1ポンプ/モータ 16の回転数は 0であり、ある入力回転数のもとにお ける第 2ポンプ Zモータ 20の回転数は第 1遊星歯車機構 5の歯数比に応じて一意に 決定される。一方、複合分割モードである高速側ダイレクト点のとき (すなわち、第 1ポ ンプ/モータ 16の回転数力^のき）においても、ある入力回転数のもとにおける第 2 ポンプ Zモータ 20の回転数は、第 1遊星歯車機構 5の歯数比に応じて一意に決定さ れる。すなわち、図 2 (a)に示されるように、第 2ポンプ Zモータ 20の回転数は、車速 0のときと高速側ダイレクト点 V4のときとでともに N1となり、回転数、回転方向ともに 等しくすることができる。したがって、モード切換点がどの車速に設定されたとしても、 入力分割モード時における第 2ポンプ Zモータ 20の使用回転数域と複合分割モード 時における第 2ポンプ/モータ 20の使用回転数域とのバランスをとることができ、第 2 ポンプ Zモータ 20として従来よりも容量の小さな小型のものを用いることができる。ま た、各モードでの回転方向が等しくなることから、第 2ポンプ Zモータ 20として片振り 仕様のものを用いることができる。
ところで、ブルドーザやホイールローダと 、つた建設車両にお!、ては、作業時の車 速と移動時の車速が概ね 3倍力 4倍となるような使われ方をされることが多 、。例え ば、ブルドーザでは、ドージング作業が 3kmZh程度に対して最高速度が llkmZh 程度であり、ホイールローダでは、 Vシエイプローデイング時には lOkmZh程度で作 業するのに対し最高速度が 35kmZh程度である。一方、前記低速側ダイレクト点お よび高速側ダイレクト点は、 、ずれもエンジン 2からの動力が全て機械機構を介して 伝達されるため、変速装置の伝達効率が最も良い車速である。そこで、本実施形態 では、低速側ダイレクト点（車速 V2)を作業時車速に、高速側ダイレクト点（車速 V4) を最高速度に合わせるように、言 、換えれば低速側ダイレクト点と高速側ダイレクト点 との速度比 (V4ZV2)が 3〜4になるように、前記モード切換点が設定されて!、る（以 下の各実施形態においても同様)。これにより、効率が非常に良くなるという効果を奏 する。なお、中高速域で走行することの多いバスや輸送用トラック等の車両に本実施 形態に係る変速装置 1を適用して効率の向上を図る場合には、低速側ダイレクト点と 高速側ダイレクト点との速度比 (V4ZV2)が 2以下になるように、前記モード切換点 を設定するのが良い。
[0058] 〔第 2の実施形態〕
図 3には、本発明の第 2の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されている 。なお、本実施形態において、前記第 1の実施形態と共通する部分には図に同一符 号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとする。
[0059] 本実施形態の変速装置 1Aにおいては、前記油圧配管 30に対して第 3ポンプ Zモ ータ 31が油圧配管 32を介して接続されている。この第 3ポンプ Zモータ 31にはコン トローラ 50からの指令信号に応じてその第 3ポンプ Zモータ 31の容量を調節する第 3ポンプ Zモータ容量調節装置 55が付設されている。また、前記入力軸 4に平行に 第 1軸 33および第 2軸 34がそれぞれ配されている。
[0060] 前記第 1軸 33には、第 7ギヤ 35が固定されるとともに、第 8ギヤ 36が第 3クラッチ 37 を介して結合されている。また、前記第 2軸 34には、第 9ギヤ 38が固定されるとともに 、第 10ギヤ 39が第 4クラッチ 40を介して結合されている。ここで、前記第 7ギヤ 35に は、前記第 10ギヤ 39が嚙合されるとともに、第 3ポンプ Zモータ 31の出力軸 41に固 定された第 11ギヤ 42が嚙合されている。また、前記第 8ギヤ 36には前記第 1ギヤ 15 が嚙合され、前記第 9ギヤ 38には前記第 3ギヤ 19が嚙合されている。なお、前記第 3 クラッチ 37および第 4クラッチ 40を含む歯車機構 44 (以下、「切換え機構 44」 t 、う。 )が本発明における「切換え機構」に相当する。
[0061] 前記第 3クラッチ 37および第 4クラッチ 40はいずれも油圧作動式クラッチであり、前 記第 3クラッチ 37にはコントローラ 50からの指令信号に応じてその第 3クラッチ 37のク ラッチ圧を調節する第 3クラッチ圧調節弁 56が付設され、第 4クラッチ 40にも同様に コントローラ 50からの指令信号に応じてその第 4クラッチ 40のクラッチ圧を調節する 第 4クラッチ圧調節弁 57が付設されて 、る。
[0062] 本実施形態の変速装置 1Aにおいて、エンジン 2による入力軸 4への入力回転数を 一定に保ったまま、車速力^である状態力も加速する場合について、図 4および表 2 を参照しつつ説明する。ここで、図 4には、本実施形態に係る変速装置の作動特性 図で、車速に対する各ポンプ Zモータの回転数の変化を表わす図（a)、車速に対す る第 1ポンプ Zモータの容量の変化を表わす図（b)、車速に対する第 2ポンプ Zモー タの容量の変化を表わす図（c)および車速に対する第 3ポンプ Zモータの容量の変 化を表わす図（d)がそれぞれ示されている。また、表 2には、各車速領域に対する各 クラッチの作動状態 (ON (接続) ZOFF (切断)）が示されている。なお、図 4 (a)にお いて、実線は車速に対する第 1ポンプ Zモータの回転数の変化を、点線は車速に対 する第 2ポンプ Zモータの回転数の変化を、一点鎖線は車速に対する第 3ポンプ Z モータの回転数の変化を、それぞれ表わしている。
[0063] [表 2]
Figure imgf000023_0001
[0064] 各ポンプ Zモータ 16, 20, 31の容量は、コントローラ 50からの指令信号に応じて 作動する各ポンプ Zモータ容量調節装置 51, 52, 55により、車速に応じて図 4 (b) ( c) (d)に示されるように調節され、この結果各ポンプ Zモータ 16, 20, 31の回転数 は図 4 (a)に示されるように変化する。また、第 1ポンプ Zモータ 16の容量が 0となる 車速 V2および第 3ポンプ Zモータ 31の容量が 0となる車速 VI, V3を境界として、各 クラッチ 27, 29, 37, 40はコントローラ 50からの指令信号に応じて作動する各クラッ チ圧調節弁 53, 54, 56, 57により表 1に示されるように切り換えられる。
[0065] まず、車速が 0の初期状態では、表 2に示されるように、第 1クラッチ 27を OFFとして 第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と第 1遊星歯車機構 5のリングギヤ 10とが切断され るとともに、第 2クラッチ 29を ONとして第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と固定端 28と が接続されて入力分割モードとされる。また、前記初期状態では、車速は VI以下で あるので、表 2に示されるように、第 3クラッチ 37を ON、第 4クラッチ 40を OFFとして 第 3ポンプ Zモータ 31が第 1ポンプ Zモータ 16に並列に接続される (領域 A)。
[0066] この領域 Aにおいては、エンジン 2からの動力は第 1遊星歯車機構 5のサンギヤ 7に 入力され、この動力はキャリア 9からスリーブ軸 23を介して第 2遊星歯車機構 6のサン ギヤ 11に出力される。一方、前記サンギヤ 7に入力された動力はプラネタリギヤ 8から リングギヤ 10に伝達され、第 3ギヤ 19および第 4ギヤ 22を介してポンプの働きをする 第 2ポンプ/モータ 20に出力される。そして、この第 2ポンプ/モータ 20に出力され た動力は、油圧配管 30を介してモータの働きをする第 1ポンプ/モータ 16に、油圧 配管 32を介してモータの働きをする第 3ポンプ/モータ 31にそれぞれ伝達される。さ らに、第 1ポンプ Zモータ 16の回転動力は、その出力軸 17から第 2ギヤ 18、第 1ギヤ 15、キャリア 9、スリーブ軸 23を介して第 2遊星歯車機構 6のサンギヤ 11に出力され る一方、前記第 3ポンプ Zモータ 31の回転動力は、その出力軸 41から第 11ギヤ 42 、第 7ギヤ 35、第 1軸 33、第 8ギヤ 36、第 1ギヤ 15、キャリア 9、スリーブ軸 23を介して 第 2遊星歯車機構 6のサンギヤ 11に出力される。こうして、前記第 2遊星歯車機構 6 のサンギヤ 11に出力された動力はプラネタリギヤ 12からリングギヤ 14、第 5ギヤ 24、 第 6ギヤ 26を介して出力軸 25に伝達されてその出力軸 25の回転動力となる。また、 第 1ポンプ Zモータ 16に並列に接続された第 3ポンプ Zモータ 31は、第 1ポンプ Z モータ 16のモータ作用を応援する役目をする。
[0067] なお、本実施形態の変速装置 1Aは、建設車両に適用された例であり、前記第 1の 実施形態と同様に、車速 0でも出力軸 25にトルクを発生させて牽引力を得るために、 車速 0の初期状態にお!、て第 2ポンプ Zモータ 20の容量を 0として!/ヽな ヽ（図 4 (c)参 照)。詳細な説明については、前記第 1の実施形態と同じであるため省略する。
[0068] 車速力 を超える領域 Bでは、表 2に示されるように、第 3クラッチ 37を OFF、第 4 クラッチ 40を ONとして、第 3ポンプ Zモータ 31を第 2ポンプ Zモータ 20に並列に接 続する。この切り換えの際、まず車速が領域 Aから VIへ至る瞬間において、第 3ボン プ/モータ 31の容量は 0である。同時に、第 1〜第 3の各ポンプ/モータ 16, 20, 3 1に接続される歯車の歯数を適切に選定することにより、この状態での第 10ギヤ 39と 第 2軸 34の相対回転数差、すなわち空転状態にある第 4クラッチ 40の相対回転数差 を 0とすることができる。し力しながら、車速が VIとなり、第 3クラッチ 37を OFFとした 瞬間以降、第 3ポンプ Zモータ 31を回転させていた駆動力が切断されるため、第 3ポ ンプ/モータ 31およびこれに接続される第 11ギヤ 42、第 7ギヤ 35、第 10ギヤ 39は 自身の摩擦などにより速度が低下し始める。その結果、次に第 3ポンプ Zモータ 31を 第 2ポンプ/モータ 20に並列に接続するために第 4クラッチ 40を ONにする際、第 1 0ギヤ 39と第 2軸 34との間にはある相対回転数差が生じていることになる。このような 回転数差を吸収し得るクラッチ機構として、油圧多板クラッチや、またはこれに比べて 構造が簡素で安価なシンクロメッシュ機構を採用することができる。また、後述するよ うな手法により両者の回転数差を 0にすることができる場合には、さらに構造が簡素な ドグクラッチを採用することができる。
[0069] 領域 Bでは、エンジン 2からの動力は第 1遊星歯車機構 5のサンギヤ 7に入力され、 この動力はキャリア 9からスリーブ軸 23を介して第 2遊星歯車機構 6のサンギヤ 11に 出力される。一方、前記サンギヤ 7に入力された動力はプラネタリギヤ 8からリングギ ャ 10を介して第 3ギヤ 19に出力される。この第 3ギヤ 19に出力された動力は、第 4ギ ャ 22を介してポンプの働きをする第 2ポンプ Zモータ 20に出力されるとともに、第 9ギ ャ 38、第 2軸 34、第 10ギヤ 39、第 7ギヤ 35、第 11ギヤ 42を介してポンプの働きをす る第 3ポンプ Zモータ 31に出力される。そして、この第 2ポンプ Zモータ 20に出力さ れた動力および第 3ポンプ Zモータ 31に出力された動力は、それぞれ油圧配管 30 および油圧配管 32を介してモータの働きをする第 1ポンプ Zモータ 16に伝達される 。さらに、第 1ポンプ Zモータ 16の回転動力は、その出力軸 17から第 2ギヤ 18、第 1 ギヤ 15、キャリア 9、スリーブ軸 23を介して第 2遊星歯車機構 6のサンギヤ 11に出力 される。こうして、前記第 2遊星歯車機構 6のサンギヤ 11に出力された動力はブラネタ リギヤ 12からリングギヤ 14、第 5ギヤ 24、第 6ギヤ 26を介して出力軸 25に伝達されて その出力軸 25の回転動力となる。このように領域 Bにおいては、第 3ポンプ Zモータ 31は第 2ポンプ Zモータ 20のポンプ作用を応援する役目をする。この領域 Bも、第 3 ポンプ Zモータ 31による応援先が変わるだけであり入力分割モードのままである。
[0070] 車速が V2を超える領域 Cでは、表 2に示されるように、第 1クラッチ 27を ONとして 第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と第 1遊星歯車機構 5のリングギヤ 10とを接続する とともに、第 2クラッチ 29を OFFとして第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と固定端 28と を切断することにより、複合分割モードとなる。すなわち、車速 V2は入力分割モード と複合分割モードとの切り換えが行われるモード切換点である。また、車速 V2は、第 1ポンプ Zモータ 16の容量力^であり、エンジン動力がすべて機械伝動部のみを通 じて出力軸 25に伝達される低速側ダイレクト点でもある。なお、本実施形態において は、車速 V2において、第 2ポンプ/モータ 20の回転数と第 3ポンプ/モータ 31の回 転数はともに 0であり、第 3クラッチ 37、第 4クラッチ 40の状態にかかわらず、第 1遊星 歯車機構 5のリングギヤ 10と第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13の回転数とは一致する 。このため、第 1クラッチ 27、第 2クラッチ 29として構造の簡素なドグクラッチを用いる ことができる。
[0071] 領域 Cでは、エンジン 2からの動力は第 1遊星歯車機構 5のサンギヤ 7に入力され、 この動力はキャリア 9からスリーブ軸 23を介して第 2遊星歯車機構 6のサンギヤ 11に 出力される。一方、前記サンギヤ 7に入力された動力はキャリア 9から第 1ギヤ 15およ び第 2ギヤ 18を介してポンプの働きをする第 1ポンプ Zモータ 16に出力される。そし て、この第 1ポンプ/モータ 16に出力された動力は、油圧配管 30を介してモータの 働きをする第 2ポンプ Zモータ 20に、油圧配管 32を介してモータの働きをする第 3ポ ンプ Zモータ 31にそれぞれ伝達される。さらに、第 2ポンプ Zモータ 20の回転動力 は、その出力軸 21から第 4ギヤ 22、第 3ギヤ 19、リングギヤ 10を介して第 2遊星歯車 機構 6のキャリア 13に出力される一方、前記第 3ポンプ Zモータ 31の回転動力は、そ の出力軸 41から第 11ギヤ 42、第 7ギヤ 35、第 10ギヤ 39、第 2軸 34、第 9ギヤ 38、 第 3ギヤ 19、リングギヤ 10を介して第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13に出力される。こ うして、前記第 2遊星歯車機構 6のサンギヤ 11に出力された動力はブラネタリアギヤ 1 2を介してリングギヤ 14に出力され、前記第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13に出力さ れた動力はブラネタリアギヤ 12を介してリングギヤ 14に出力され、このリングギヤ 14 で合わさった動力が第 5ギヤ 24および第 6ギヤ 26を介して出力軸 25に伝達されてそ の出力軸 25の回転動力となる。このように領域 Cにおいては、第 3ポンプ/モータ 31 が領域 Bに引き続き第 2ポンプ Zモータ 20のモータ作用を応援する役目をする。
[0072] 車速力 を超える領域 Dでは、表 2に示されるように、第 3クラッチ 37を ON、第 4ク ラッチ 40を OFFとして第 3ポンプ Zモータ 31を第 1ポンプ Zモータ 16に並列に接続 する。この切り換えの際、まず車速が領域 Cから V3へ至る瞬間において、第 3ポンプ Zモータ 31の容量は 0である。同時に、第 1〜第 3の各ポンプ Zモータ 16, 20, 31 に接続される歯車の歯数を適切に選定することにより、この状態での第 10ギヤ 39と 第 2軸 34の相対回転数差、すなわち空転状態にある第 4クラッチ 40の相対回転数差 を 0とすることができる。しカゝしながら、車速力 となり、第 4クラッチ 40を OFFとした 瞬間以降、第 3ポンプ Zモータ 31を回転させていた駆動力が切断されるため、第 3ポ ンプ/モータ 31およびこれに接続される第 11ギヤ 42、第 7ギヤ 35、第 10ギヤ 39は 自身の摩擦などにより速度が低下し始める。その結果、次に第 3ポンプ Zモータ 31を 第 1ポンプ/モータ 16に並列に接続するために第 3クラッチ 37を ONにする際、第 8 ギヤ 36と第 1軸 33との間にはある相対回転数差が生じていることになる。このような 回転数差を吸収し得るクラッチ機構として、油圧多板クラッチや、またはこれに比べて 構造が簡素で安価なシンクロメッシュ機構を採用することができる。また、後述するよ うな手法により両者の回転数差を 0にすることができる場合には、さらに構造が簡素な ドグクラッチを採用することができる。
領域 Dでは、エンジン 2からの動力は第 1遊星歯車機構 5のサンギヤ 7に入力され、 この動力はプラネタリギヤ 8からリングギヤ 10を介して第 2遊星歯車機構 6のキャリア 1 3に出力される。一方、前記サンギヤ 7に入力された動力はキャリア 9に出力され、こ のキャリア 9に出力された動力は、スリーブ軸 23を介して第 2遊星歯車機構 6のサン ギヤ 11に出力されるとともに、第 1ギヤ 15に出力される。この第 1ギヤ 15に出力され た動力は、第 2ギヤ 18を介してポンプの働きをする第 1ポンプ Zモータ 16に出力され るとともに、第 8ギヤ 36、第 1軸 33、第 7ギヤ 35、第 11ギヤ 42を介してポンプの働き をする第 3ポンプ/モータ 31に出力される。そして、この第 1ポンプ Zモータ 16に出 力された動力および第 3ポンプ Zモータ 31に出力された動力は、それぞれ油圧配管 30および油圧配管 32を介してモータの働きをする第 2ポンプ Zモータ 20に伝達され る。さらに、第 2ポンプ Zモータ 20の回転動力は、その出力軸 21から第 4ギヤ 22、第 3ギヤ 19、リングギヤ 10を介して第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13に出力される。こう して、前記第 2遊星歯車機構 6のサンギヤ 11に出力された動力はブラネタリアギヤ 1 2を介してリングギヤ 14に出力され、前記第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13に出力さ れた動力はブラネタリアギヤ 12を介してリングギヤ 14に出力され、このリングギヤ 14 で合わさった動力が第 5ギヤ 24および第 6ギヤ 26を介して出力軸 25に伝達されてそ の出力軸 25の回転動力となる。このように領域 Dおいては、第 3ポンプ/モータ 31が 第 1ポンプ Zモータ 16のポンプ作用を応援する役目をする。この領域 Dも、第 3ボン プ Zモータ 31による応援先が変わるだけであり複合分割モードのままである。
[0074] 車速 V4において第 1ポンプ/モータ 16および第 3ポンプ/モータ 31の回転数が 0 になるとともに、第 2ポンプ/モータ 20の容量力^になる。このとき、第 1ポンプ/モー タ 16および第 3ポンプ/モータ 31が停止状態で第 2ポンプ/モータ 20が空転し、油 圧配管 30, 32中の油の流れがなくなって油圧による動力伝達がなくなる状態となり、 エンジン 2からの動力はすべて機械伝動部のみを通じて伝達される高速側ダイレクト 点となる。
[0075] 本実施形態の変速装置 1Aは、前記第 1の実施形態の変速装置 1とその基本構成 を一にするものであるため、前記第 1の実施形態の変速装置 1と同様の作用効果を 得ることができる。さらに、本実施形態の変速装置 1 Aによれば、第 3ポンプ Zモータ 31を第 1ポンプ Zモータ 16側と第 2ポンプ Zモータ 20側とに付け替えて使用するこ とで、第 3ポンプ Zモータ 31は常に他のいずれかのポンプ Zモータ 16, 20の作用を 補う働きをする。したがって、各ポンプ Zモータ 16, 20, 31として容量のより小さな小 型のものを用いることができる。なお、ここで、第 1ポンプ/モータ 16、第 2ポンプ/モ ータ 20および第 3ポンプ Zモータ 31は、ほぼ同じ容量に設定されるのが好ましい。こ うすると、ほぼ同一仕様のポンプ Zモータを使用することができ、補給性を向上させる ことができる。
[0076] ところで、車速 VI, V3における第 3ポンプ Zモータ 31の接続先の切り換えの際、 第 3クラッチ 37と第 4クラッチ 40とを同時に ONする状態を設けることで、この車速 VI , V3は動力をすベて機械伝動部のみを通じて伝達するダイレクト点となる。この場合 、前述の低速側ダイレクト点（モード切換点）、高速側ダイレクト点と合わせて、合計 4 つのダイレクト点を設けることができる。
[0077] ここで、低車速から高車速への加速状態にお!、て、車速 VI時点で前述のダイレク ト状態への移行を例に、切換え機構 44の作動を説明する。まず、車速 VIよりも低速 である場合、第 3ポンプ Zモータ 31は第 1ポンプ Zモータ 16と並列に接続されて!、る 。つまり、第 3クラッチ 37は ON、第 4クラッチ 40は OFFとされている。この状態から車 両を加速し、車速 VIへ至った瞬間、この段階では OFFとされている第 4クラッチ 40 の相対回転速度、つまり第 9ギヤ 38と第 10ギヤ 39との相対回転速度差は無くなる。 すなわち、車速が低速側力も VIに達したとき、第 4クラッチ 40は相対回転速度差が 無い状態で接続することが可能となる。したがって、第 3クラッチ 37、第 4クラッチ 40と して、油圧多板クラッチやシンクロメッシュ機構などに比べて構造が簡素で安価なドグ クラッチを採用することができる。また、ダイレクト点において車両を駆動する際には、 図 5に示されるような、第 1ポンプ/モータ 16と第 2ポンプ/モータ 20とを接続する油 圧配管 30に設けられた連通弁 58により油圧配管 30を連通させる。これにより、油圧 による動力伝達を完全に遮断することができるため、油圧経路における動力ロスを最 小限に抑制し、変速機の効率を高めることができる。
[0078] 〔第 3の実施形態〕
図 6には、本発明の第 3の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されている 。また、図 7には、第 3の実施形態に係る変速装置の作動特性図が示されている。本 実施形態は、前記第 2の実施形態の変速装置 1Aに対し、第 3ポンプ Zモータ 31へ の圧油の流れが常に一定方向になるように切り換える切換え弁 43を付加したものに 関わる例である。したがって、本実施形態において、前記第 2の実施形態と共通する 部分には図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとする。
[0079] 本実施形態の変速装置 1Bは、第 3ポンプ Zモータ 31に片振り仕様のポンプ Zモ ータを用いた点を特徴としている（図 7 (d)参照)。この第 3ポンプ Zモータ 31は、第 1 ポンプ Zモータ 16側に接続される場合と、第 2ポンプ Zモータ 20側に接続される場 合とにおいてその回転方向が逆方向になることがある。このため、前記第 2の実施形 態の変速装置 1Aでは、この第 3ポンプ Zモータ 31に両振り仕様のものを用いる必要 がある（図 4 (d)参照)。これに対して、本実施形態のように、油圧配管 32の途中に切 換え弁 43を配置し、第 3ポンプ Zモータ 31の第 1ポンプ Zモータ 16側への接続と第 2ポンプ Zモータ 20側への接続との切換えに応じて、前記切換え弁 43を A位置また は B位置に切換えるようにすれば、第 3ポンプ Zモータ 31として片振り仕様のものを 用いることが可能となって、コスト低減を図ることができる。
[0080] 〔第 4の実施形態〕
図 8には、本発明の第 4の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されている 。なお、本実施形態において、前記第 1の実施形態と同一または同様のものについ ては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとする。
[0081] 本実施形態の変速装置 1Cは、エンジン 2からの動力が前後進切換え機構 3を介し て入力される入力軸 4と、この入力軸 4と同軸上に配される第 1遊星歯車機構 5および 第 2遊星歯車機構 6とを備えている。
[0082] 前記第 1遊星歯車機構 5は、前記入力軸 4に固定されるサンギヤ 7と、このサンギヤ 7の外周に嚙合される複数のプラネタリギヤ 8と、これらプラネタリギヤ 8を軸支するキ ャリア 9と、プラネタリギヤ 8群の外周に嚙合されるリングギヤ 10とを備えて構成されて いる。一方、前記第 2遊星歯車機構 6は、サンギヤ 11と、このサンギヤ 11の外周に嚙 合される複数のプラネタリギヤ 12と、これらプラネタリギヤ 12を軸支するキャリア 13と 、プラネタリギヤ 12群の外周に嚙合されるリングギヤ 14とを備えて構成されている。
[0083] 前記第 1遊星歯車機構 5のキャリア 9には第 1ギヤ 15がー体結合され、この第 1ギヤ 15には第 2ポンプ Zモータ 20の出力軸 21に固定された第 4ギヤ 22が嚙合されてい る。前記第 1遊星歯車機構 5のリングギヤ 10には第 3ギヤ 19がー体結合され、この第 3ギヤ 19には第 1ポンプ Zモータ 16の出力軸 17に固定された第 2ギヤ 18が嚙合さ れている。前記第 1遊星歯車機構 5のリングギヤ 10と前記第 2遊星歯車機構 6のサン ギヤ 11とは、中間出力軸 60に回転自在に支承されるスリーブ軸 61によって結合され ている。前記第 2遊星歯車機構 6のリングギヤ 14には第 5ギヤ 24がー体結合され、こ の第 5ギヤ 24には出力軸 25に固定された第 6ギヤ 26が嚙合されている。
[0084] ここで、この変速装置 1Cには、前記第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と前記第 1遊 星歯車機構 5のキャリア 9とを中間出力軸 60を介して接続または切断する第 1クラッ チ 27が設けられるとともに、前記第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と固定端 28とを接 続または切断する第 2クラッチ 29が設けられて 、る。
[0085] 本実施形態の変速装置 1Cにおいて、エンジン 2による入力軸 4への入力回転数を 一定に保ったまま、車速力^である状態力も加速する場合について、図 9および表 3 を参照しつつ説明する。ここで、図 9には、本実施形態に係る変速装置の作動特性 図で、車速に対する各ポンプ Zモータの回転数の変化を表わす図（a)、車速に対す る第 1ポンプ Zモータの容量の変化を表わす図（b)および車速に対する第 2ポンプ Zモータの容量の変化を表わす図（c)がそれぞれ示されている。また、表 3には、各 車速領域に対する各クラッチの作動状態 (ON (接続) /OFF (切断) )が示されて 、 る。なお、図 9 (a)において、実線は車速に対する第 1ポンプ Zモータの回転数の変 化を、点線は車速に対する第 2ポンプ Zモータの回転数の変化を、それぞれ表わし ている。
[0086] [表 3]
Figure imgf000031_0001
[0087] 各ポンプ Zモータ 16, 20の容量は、コントローラ 50からの指令信号に応じて作動 する各ポンプ Zモータ容量調節装置 51, 52により、車速に応じて図 9 (b) (c)に示さ れるように調節され、この結果各ポンプ Zモータ 16, 20の回転数は図 9 (a)に示され るように変化する。また、第 1ポンプ Zモータ 16の容量が 0となる車速 V2を境界として 、各クラッチ 27, 29はコントローラ 50からの指令信号に応じて作動する各クラッチ圧 調節弁 53, 54により表 3に示されるように切り換えられる。
[0088] まず、車速が V2以下の領域 Aでは、表 3に示されるように、第 1クラッチ 27を OFFと して第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と第 1遊星歯車機構 5のキャリア 9とが切断され るとともに、第 2クラッチ 29を ONとして第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と固定端 28と が接続されて入力分割モードとされる。このとき、エンジン 2からの動力は第 1遊星歯 車機構 5のサンギヤ 7に入力され、この動力はプラネタリギヤ 8からリングギヤ 10に伝 達され、スリーブ軸 61を介して第 2遊星歯車機構 6のサンギヤ 11に出力される。一方 、前記サンギヤ 7に入力された動力はキャリア 9から第 1ギヤ 15および第 4ギヤ 22を 介してポンプの働きをする第 2ポンプ Zモータ 20に出力される。そして、この第 2ボン プ Zモータ 20に出力された動力は、油圧配管 30を介してモータの働きをする第 1ポ ンプ Zモータ 16に伝達される。さらに、第 1ポンプ Zモータ 16の回転動力は、その出 力軸 17から第 2ギヤ 18、第 3ギヤ 19、リングギヤ 10、スリーブ軸 61を介して第 2遊星 歯車機構 6のサンギヤ 11に出力される。こうして、前記第 2遊星歯車機構 6のサンギ ャ 11に出力された動力はプラネタリギヤ 12からリングギヤ 14、第 5ギヤ 24、第 6ギヤ 26を介して出力軸 25に伝達されてその出力軸 25の回転動力となる。 [0089] なお、本実施形態の変速装置 1Cは、建設車両に適用された例であり、前記第 1の 実施形態と同様に、車速 0でも出力軸 25にトルクを発生させて牽引力を得るために、 車速 0の初期状態にお!、て第 2ポンプ Zモータ 20の容量を 0として!/、な!/、（図 9 (c)参 照)。詳細な説明については、前記第 1の実施形態と同じであるため省略する。
[0090] 車速力 を超える領域 Bでは、表 3に示されるように、第 1クラッチ 27を ONとして第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と第 1遊星歯車機構 5のキャリア 9とを接続するとともに 、第 2クラッチ 29を OFFとして第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と固定端 28とを切断 することにより、複合分割モードとなる。すなわち、車速 V2は入力分割モードと出力 分割モードとの切り換えが行われるモード切換点である。また、車速 V2は、第 1ボン プ Zモータ 16の容量が 0であり、エンジン動力がすべて機械伝動部のみを通じて出 力軸 25に伝達される低速側ダイレクト点でもある。なお、車速 V2において、第 2ボン プ/モータ 20の回転数は 0であり、第 1遊星歯車機構 5のキャリア 9と第 2遊星歯車機 構 6のキャリア 13の回転数は一致する。このため、第 1クラッチ 27、第 2クラッチ 29とし て構造の簡素なドグクラッチを用いることができる。
[0091] 領域 Bでは、エンジン 2からの動力は第 1遊星歯車機構 5のサンギヤ 7に入力され、 この動力はプラネタリギヤ 8からリングギヤ 10に伝達される。このリングギヤ 10に伝達 された動力は、スリーブ軸 61を介して第 2遊星歯車機構 6のサンギヤ 11に出力され るとともに、第 3ギヤ 19および第 2ギヤ 18を介してポンプの働きをする第 1ポンプ/モ ータ 16に出力される。そして、この第 1ポンプ/モータ 16に出力された動力は、油圧 配管 30を介してモータの働きをする第 2ポンプ Zモータ 20に伝達される。さらに、第 2ポンプ/モータ 20の回転動力は、その出力軸 21から第 4ギヤ 22、第 1ギヤ 15、キ ャリア 9および中間出力軸 60を介して第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13に出力される 。こうして、前記第 2遊星歯車機構 6のサンギヤ 11に出力された動力はプラネタリァギ ャ 12を介してリングギヤ 14に出力され、前記第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13に出 力された動力はブラネタリアギヤ 12を介してリングギヤ 14に出力され、このリングギヤ 14で合わさった動力が第 5ギヤ 24および第 6ギヤ 26を介して出力軸 25に伝達され てその出力軸 25の回転動力となる。
[0092] そして、車速 V4において第 1ポンプ/モータ 16の回転数が 0になるとともに、第 2ポ ンプ Zモータ 20の容量力^になる。このとき、第 1ポンプ Zモータ 16が停止状態で第 2ポンプ Zモータ 20が空転し、油圧配管 30中の油の流れがなくなって油圧による動 力伝達がなくなる状態となり、エンジン 2からの動力はすべて機械伝動部のみを通じ て伝達される高速側ダイレクト点となる。
[0093] 本実施形態の変速装置 1Cにおいても、入力分割モードと複合分割モードとの切り 換えが、第 2ポンプ Zモータ 20の回転数が 0となる車速 (V2：モード切換点）を基準 にして行われる。すなわち、現在の車速がモード切換点よりも低い車速領域にある場 合には、第 1クラッチ 27によって第 2遊星歯車機構 6のキャリア 13と第 1遊星歯車機 構 5のキャリア 9とが切断される一方、第 2クラッチ 29によって第 2遊星歯車機構 6のキ ャリア 13と固定端 28とが接続されて、入力分割モードとされる。入力分割モードであ る車速 0のとき、第 1ポンプ/モータ 16の回転数は 0であり、ある入力回転数のもとに おける第 2ポンプ/モータ 20の回転数は第 1遊星歯車機構 5の歯数比に応じて一意 に決定される。一方、複合分割モードである高速側ダイレクト点のとき (すなわち、第 1 ポンプ/モータ 16の回転数力^のき）においても、ある入力回転数のもとにおける第 2ポンプ Zモータ 20の回転数は、第 1遊星歯車機構 5の歯数比に応じて一意に決定 される。すなわち、図 9 (a)に示されるように、第 2ポンプ/モータ 20の回転数は、車 速 0のときと高速側ダイレクト点 V4のときとでともに +N1となり、回転数、回転方向と も〖こ等しくすることができる。したがって、モード切換点がどの車速に設定されたとして も、入力分割モード時における第 2ポンプ Zモータ 20の使用回転数域と複合分割モ ード時における第 2ポンプ/モータ 20の使用回転数域とのバランスをとることができ、 第 2ポンプ Zモータ 20として従来よりも容量の小さな小型のものを用いることができる 。また、各モードでの回転方向が等しくなることから、第 2ポンプ Zモータ 20として片 振り仕様のものを用いることができる。
[0094] 〔第 5の実施形態〕
図 10には、本発明の第 5の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されてい る。図 10に示される変速装置 1Dは、前記第 4の実施形態の変速装置 1Cに切換え 機構 44A (切換え機構 44と基本的に同様のもの）を介して第 3ポンプ/モータ 31を 設け、この第 3ポンプ/モータ 31と油圧配管 30とを油圧配管 32により接続して、第 3 ポンプ Zモータ 31を第 1ポンプ Zモータ 16側と第 2ポンプ Zモータ 20側とに付け替 えて使用することで、第 3ポンプ Zモータ 31が常に他のいずれかのポンプ Zモータ 1 6, 20の作用を補う働きをするようにされたものである。本実施形態によれば、前記第 2の実施形態と同様に、各ポンプ Zモータ 16, 20, 31として容量のより小さな小型の ものを用いることができる。
[0095] 〔第 6の実施形態〕
図 11には、本発明の第 6の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されてい る。図 11に示される変速装置 1Eは、前記第 5の実施形態の変速装置 1Dにおいて、 油圧配管 32に切換え弁 43を介設することにより、第 3ポンプ/モータ 31として片振り 仕様のものを用いることができるようにされたものである。本実施形態によれば、前記 第 3の実施形態と同様に、コストをより低減することができる。
[0096] 〔第 7の実施形態〕
図 12には、本発明の第 7の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されてい る。図 12に示される変速装置 1Fは、前記第 1の実施形態におけるポンプ Zモータ 1 6, 20をジェネレータ Zモータ 16A, 20Aに置き換えた電気—機械式変速装置の例 である。この場合、各ジェネレータ/モータ 16A, 20Aはバッテリ 65に接続されたコ ントローラ 50Aによってその駆動制御が行われる。ここで、コントローラ 50Aは、前記 コントローラ 50にインバータ回路が組み込まれてなるものである。なお、ジェネレータ とモータ間に電気工ネルギを蓄える蓄電装置を介挿させることが好ま ヽ（以下の第 8〜10の各実施形態においても同様)。本実施形態によれば、前記第 1の実施形態 と同様に、第 2ジェネレータ Zモータ 20Aとして従来よりも容量の小さな小型のものを 用!/、ることができる。
[0097] 〔第 8の実施形態〕
図 13には、本発明の第 8の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されてい る。図 13に示される変速装置 1Gは、前記第 2の実施形態におけるポンプ Zモータ 1 6, 20, 31をジェネレータ Zモータ 16A, 20A, 31 Aに置き換えた電気—機械式変 速装置の例である。本例においても、各ジェネレータ Zモータ 16A, 20A, 31Aはバ ッテリ 65に接続されたコントローラ 50Aによってその駆動制御が行われる。本実施形 態によれば、前記第 2の実施形態と同様に、各ジェネレータ Zモータ 16A, 20A, 31 Aとして容量のより小さな小型のものを用いることができる。
[0098] 〔第 9の実施形態〕
図 14には、本発明の第 9の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されてい る。図 14に示される変速装置 1Hは、前記第 4の実施形態におけるポンプ Zモータ 1 6, 20をジェネレータ Zモータ 16A, 20Aに置き換えた電気—機械式変速装置の例 である。本例においても、各ジェネレータ Zモータ 16A, 20Aはバッテリ 65に接続さ れたコントローラ 50Aによってその駆動制御が行われる。本実施形態によれば、前記 第 4の実施形態と同様に、第 2ジェネレータ Zモータ 20Aとして従来よりも容量の小さ な小型のものを用いることができる。
[0099] 〔第 10の実施形態〕
図 15には、本発明の第 10の実施形態に係る変速装置の概略構成図が示されてい る。図 15に示される変速装置 IIは、前記第 5の実施形態におけるポンプ Zモータ 16 , 20, 31をジェネレータ Zモータ 16A, 20A, 31 Aに置き換えた電気—機械式変速 装置の例である。本例においても、各ジェネレータ Zモータ 16A, 20A, 31Aはバッ テリ 65に接続されたコントローラ 50Aによってその駆動制御が行われる。本実施形態 によれば、前記第 5の実施形態と同様に、各ジェネレータ Zモータ 16A, 20A, 31A として容量のより小さな小型のものを用いることができる。
[0100] なお、前述の第 1〜第 10の実施形態において、第 1〜第 4クラッチとして、油圧式ク ラッチ、シンクロメッシュ機構、ドグクラッチを採用することができるが、これに限らず電 磁クラッチなど種々のクラッチ機構が適用可能であることはもちろんである。

Claims

請求の範囲
[1] 入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数 のポンプ Zモータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ Zモータが、第 1ポンプ Zモータと第 2ポンプ Zモータとよりなり、 前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 2要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ポンプ Zモータとに接続し 、前記第 1遊星歯車機構の第 3要素を前記第 2ポンプ Zモータに接続し、前記第 2遊 星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 3要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設けることを特徴とする変速装置。
[2] 入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数 のポンプ Zモータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ Zモータが、第 1ポンプ Zモータと第 2ポンプ Zモータと第 3ポン プ Zモータとよりなり、
前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 2要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ポンプ Zモータとに接続し 、前記第 1遊星歯車機構の第 3要素を前記第 2ポンプ Zモータに接続し、前記第 2遊 星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 3要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設け、 前記第 3ポンプ Zモータを、前記第 1ポンプ Zモータ側または前記第 2ポンプ Zモ ータ側の 、ずれかに接続するように切換える切換え機構を設けることを特徴とする変 速装置。
[3] 入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数 のポンプ Zモータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ Zモータが、第 1ポンプ Zモータと第 2ポンプ Zモータとよりなり、 前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 3要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ポンプ Zモータとに接続し
、前記第 1遊星歯車機構の第 2要素を前記第 2ポンプ Zモータに接続し、前記第 2遊 星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 2要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設けることを特徴とする変速装置。
[4] 入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 油圧伝動部とを備え、油圧伝動部が油圧回路を介して相互に接続可能とされる複数 のポンプ Zモータを有する変速装置において、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のポンプ Zモータが、第 1ポンプ Zモータと第 2ポンプ Zモータと第 3ポン プ Zモータとよりなり、
前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 3要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ポンプ Zモータとに接続し
、前記第 1遊星歯車機構の第 2要素を前記第 2ポンプ Zモータに接続し、前記第 2遊 星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 2要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、 前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設け、
前記第 3ポンプ Zモータを、前記第 1ポンプ Zモータ側または前記第 2ポンプ Zモ ータ側の 、ずれかに接続するように切換える切換え機構を設けることを特徴とする変 速装置。
[5] 前記第 3ポンプ Zモータへの圧油の流れが常に一定方向になるように切換える切 換え弁が設けられる請求項 2または 4に記載の変速装置。
[6] 前記第 1ポンプ Zモータ、第 2ポンプ Zモータおよび第 3ポンプ Zモータは、ほぼ同 じ容量に設定されている請求項 2または 4に記載の変速装置。
[7] 前記第 2ポンプ Zモータの回転数が 0となる低速側ダイレクト点と、前記第 1ポンプ
Zモータの回転数が 0となる高速側ダイレクト点との速度比が 3〜4に設定される請求 項 1〜4のいずれかに記載の変速装置。
[8] 入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジヱネレ ータ Zモータを有する変速装置にお 、て、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ Zモータ力 第 1ジェネレータ Zモータと第 2ジェネレータ
Zモータとよりなり、
前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 2要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ジェネレータ Zモータとに 接続し、前記第 1遊星歯車機構の第 3要素を前記第 2ジェネレータ Zモータに接続し 、前記第 2遊星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 3要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設けることを特徴とする変速装置。
[9] 入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジヱネレ ータ zモータを有する変速装置にお 、て、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ Zモータ力 第 1ジェネレータ Zモータと第 2ジェネレータ Zモータと第 3ジェネレータ Zモータとよりなり、
前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 2要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ジェネレータ Zモータとに 接続し、前記第 1遊星歯車機構の第 3要素を前記第 2ジェネレータ Zモータに接続し 、前記第 2遊星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 3要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設け、
前記第 3ジェネレータ Zモータを、前記第 1ジェネレータ Zモータ側または前記第 2 ジェネレータ Zモータ側の 、ずれかに接続するように切換える切換え機構を設けるこ とを特徴とする変速装置。
入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジヱネレ ータ zモータを有する変速装置にお 、て、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ Zモータ力 第 1ジェネレータ Zモータと第 2ジェネレータ zモータとよりなり、
前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 3要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ジェネレータ Zモータとに 接続し、前記第 1遊星歯車機構の第 2要素を前記第 2ジェネレータ Zモータに接続し 、前記第 2遊星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 2要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設けることを特徴とする変速装置。
[11] 入力軸と、出力軸と、これら入力軸と出力軸との間に介挿される機械伝動部および 電気伝動部とを備え、電気伝動部がインバータにより駆動制御される複数のジヱネレ ータ Zモータを有する変速装置にお 、て、
前記機械伝動部が、第 1遊星歯車機構と第 2遊星歯車機構とを備え、
前記複数のジェネレータ Zモータ力 第 1ジェネレータ Zモータと第 2ジェネレータ Zモータと第 3ジェネレータ Zモータとよりなり、
前記第 1遊星歯車機構の第 1要素を前記入力軸に接続し、前記第 1遊星歯車機構 の第 3要素を前記第 2遊星歯車機構の第 1要素と前記第 1ジェネレータ Zモータとに 接続し、前記第 1遊星歯車機構の第 2要素を前記第 2ジェネレータ Zモータに接続し 、前記第 2遊星歯車機構の第 3要素を前記出力軸に接続し、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と前記第 1遊星歯車機構の第 2要素とを接続ま たは切断する第 1クラッチを設け、
前記第 2遊星歯車機構の第 2要素と固定端とを接続または切断する第 2クラッチを 設け、
前記第 3ジェネレータ Zモータを、前記第 1ジェネレータ Zモータ側または前記第 2 ジェネレータ Zモータ側の 、ずれかに接続するように切換える切換え機構を設けるこ とを特徴とする変速装置。
[12] 前記第 2ジェネレータ Zモータの回転数が 0となる低速側ダイレクト点と、前記第 1ジ エネレータ Zモータの回転数が 0となる高速側ダイレクト点との速度比が 3〜4に設定 される請求項 8〜： L 1の 、ずれかに記載の変速装置。
[13] 前記第 1遊星歯車機構の第 1要素および前記第 2遊星歯車機構の第 1要素はそれ ぞれサンギヤであり、前記第 1遊星歯車機構の第 2要素および前記第 2遊星歯車機 構の第 2要素はそれぞれプラネタリギヤを備えたキャリアであり、前記第 1遊星歯車機 構の第 3要素および前記第 2遊星歯車機構の第 3要素はそれぞれリングギヤである 請求項 1〜4 , 8〜： L 1の 、ずれかに記載の変速装置。
[14] 前記第 1クラッチおよび前記第 2クラッチは、それぞれドグクラッチまたはシンクロメッ シュ機構である請求項 1〜4, 8〜 11のいずれかに記載の変速装置。
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