JP4948288B2

JP4948288B2 - 油圧−機械式無段変速装置を備えるトランスミッション

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Publication number: JP4948288B2
Application number: JP2007170989A
Authority: JP
Inventors: 修司塩崎; 剛史大内田; 愼吾江口
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2027-06-28
Also published as: JP2009008189A

Description

本発明は、油圧−機械式無段変速装置を備えるトランスミッションの技術に関し、より詳しくは、トランスミッションをよりコンパクトに構成するための構造に関する。

従来より、油圧モータや油圧式無段変速装置等の回転出力部を有する油圧装置において、前記回転出力部を出力斜板により構成した油圧装置が知られている。例えば、第一および第二の回転軸と、軸線方向に往復動する第一および第二のプランジャと、同じく軸線方向に往復動する第一および第二のスプールと、該第一および第二のプランジャ、第一および第二のスプールを収容して第一の回転軸と一体的に回転するシリンダブロックと、軸線に対する傾斜角を変更可能な斜板面において第一のプランジャと当接する可動斜板と、軸線に対して所定の傾斜角を成す斜板面において第二のプランジャと当接しつつ第二の回転軸と一体的に回転する固定斜板と、を具備する油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）に関する技術が特許文献１および特許文献２に開示されている。

また、油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）の後段に遊星歯車機構を配置して油圧−機械式変速装置（ＨＭＴ）を構成し、クラッチ機構等によりＨＳＴモードとＨＭＴモードを切替可能な構成としたトランスミッションが一般的に広く用いられており、例えば、特許文献３等にその技術が開示されている。
特開２００５−０８３４９７号公報特開２００５−０８３４９８号公報特開２００３−１３０１７７号公報

しかしながら、従来の油圧−機械式無段変速装置を備えるトランスミッションでは、油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）の出力を伝達軸を介して遊星歯車機構に伝達する構成としているため、伝達軸を設けるスペースを別途確保する必要があるために、トランスミッションが大型化する要因となっていた。そこで本発明では、このような現状を鑑み、油圧−機械式無段変速装置をコンパクトな構成とすることにより、油圧−機械式無段変速装置よりも後段の出力伝達要素の設計自由度を向上させるとともに、従来に比してよりコンパクトなトランスミッションを提供することを課題としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、入力軸上に可変容量型油圧ポンプと固定容量型油圧モータを備え、該油圧モータの固定斜板を回転出力部とした油圧式無段変速装置と、入力軸と同心上に配置した遊星歯車機構により構成する油圧−機械式無段変速装置を備えるトランスミッションであって、前記回転出力部と、前記遊星歯車機構を、一体的に連結し、前記回転出力部による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第一クラッチと、前記遊星歯車機構による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第二クラッチと、前記遊星歯車機構による後進側の回転出力を係脱自在に伝達する第三クラッチを備え、前記遊星歯車機構を、前記入力軸上に固設される第一サンギアと、該第一サンギアと噛合する第一プラネタリギアと、前記入力軸上に回転自在に支持される第二サンギアと、該第二サンギアと噛合する第二プラネタリギアと、プラネタリキャリアとして兼用される前記回転出力部により構成し、前記回転出力部に、一体的に形成した前記第一プラネタリギヤおよび第二プラネタリギアを回転自在に支持し、前記第一サンギヤからの入力と、前記回転出力部からの入力を、前記第一プラネタリギヤおよび第二プラネタリギアにおいて合成し、前記第二サンギアから出力が成されるものである。

請求項２においては、入力軸上に可変容量型油圧ポンプと固定容量型油圧モータを備え、該油圧モータの固定斜板を回転出力部とした油圧式無段変速装置と、入力軸と同心上に配置した遊星歯車機構により構成する油圧−機械式無段変速装置を備えるトランスミッションであって、前記回転出力部と、前記遊星歯車機構を、一体的に連結し、前記回転出力部による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第一クラッチと、前記遊星歯車機構による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第二クラッチと、前記遊星歯車機構による後進側の回転出力を係脱自在に伝達する第三クラッチを備え、前記遊星歯車機構を、前記回転出力部と一体的に形成する第一サンギアと、該第一サンギアと噛合する第一プラネタリギアと、前記入力軸上に固設される第二サンギアと、該第二サンギアと噛合する第二プラネタリギアと、前記入力軸上に回転自在に支持されるプラネタリキャリアにより構成し、前記プラネタリキャリアに、一体的に形成した前記第一プラネタリギヤおよび第二プラネタリギアを回転自在に支持し、前記第一サンギヤからの入力と、前記第二サンギアからの入力を、前記第一プラネタリギヤおよび第二プラネタリギアにおいて合成し、前記プラネタリキャリアから出力が成されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、入力軸上に可変容量型油圧ポンプと固定容量型油圧モータを備え、該油圧モータの固定斜板を回転出力部とした油圧式無段変速装置と、入力軸と同心上に配置した遊星歯車機構により構成する油圧−機械式無段変速装置を備えるトランスミッションであって、前記回転出力部と、前記遊星歯車機構を、一体的に連結し、前記回転出力部による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第一クラッチと、前記遊星歯車機構による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第二クラッチと、前記遊星歯車機構による後進側の回転出力を係脱自在に伝達する第三クラッチを備え、前記遊星歯車機構を、前記入力軸上に固設される第一サンギアと、該第一サンギアと噛合する第一プラネタリギアと、前記入力軸上に回転自在に支持される第二サンギアと、該第二サンギアと噛合する第二プラネタリギアと、プラネタリキャリアとして兼用される前記回転出力部により構成し、前記回転出力部に、一体的に形成した前記第一プラネタリギヤおよび第二プラネタリギアを回転自在に支持し、前記第一サンギヤからの入力と、前記回転出力部からの入力を、前記第一プラネタリギヤおよび第二プラネタリギアにおいて合成し、前記第二サンギアから出力が成されるので、トランスミッションの速度範囲をコンパクトな構成で、容易に拡大することができる。また、後進方向の最高速度での走行状態から前進方向の最高速度での走行状態に至るまで、連続的に無段変速を行うことができる。

また、油圧式無段変速装置の入力軸と同一軸心上に遊星歯車機構を配置することでき、油圧−機械式無段変速装置をコンパクトに構成することができる。これにより、トランスミッションをコンパクトに構成することができる。

請求項２においては、入力軸上に可変容量型油圧ポンプと固定容量型油圧モータを備え、該油圧モータの固定斜板を回転出力部とした油圧式無段変速装置と、入力軸と同心上に配置した遊星歯車機構により構成する油圧−機械式無段変速装置を備えるトランスミッションであって、前記回転出力部と、前記遊星歯車機構を、一体的に連結し、前記回転出力部による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第一クラッチと、前記遊星歯車機構による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第二クラッチとを備え、前記遊星歯車機構を、前記回転出力部と一体的に形成する第一サンギアと、該第一サンギアと噛合する第一プラネタリギアと、前記入力軸上に固設される第二サンギアと、該第二サンギアと噛合する第二プラネタリギアと、前記入力軸上に回転自在に支持されるプラネタリキャリアにより構成し、前記プラネタリキャリアに、一体的に形成した前記第一プラネタリギヤおよび第二プラネタリギアを回転自在に支持し、前記第一サンギヤからの入力と、前記第二サンギアからの入力を、前記第一プラネタリギヤおよび第二プラネタリギアにおいて合成し、前記プラネタリキャリアから出力が成されるので、油圧式無段変速装置の入力軸と同一軸心上に遊星歯車機構を配置することでき、油圧−機械式無段変速装置をコンパクトに構成することができる。これにより、トランスミッションをコンパクトに構成することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の第一実施例に係る油圧式無段変速装置および遊星歯車機構の全体的な構成を示した側面図、図２は第一実施例に係る油圧−機械式無段変速装置の全体的な構成を示したスケルトン図（その１）、図３は同じくスケルトン図（その２）、図４は第一実施例に係る油圧−機械式無段変速装置の入力側斜板角度と出力の関係を示した出力線図（その１）、図５は同じく出力線図（その２）、図６は本発明の第二実施例に係る油圧式無段変速装置および遊星歯車機構の全体的な構成を示した側面図、図７は第二実施例に係る油圧−機械式無段変速装置の全体的な構成を示したスケルトン図（その１）、図８は同じくスケルトン図（その２）である。

まず、本発明の第一実施例に係る油圧−機械式無段変速装置１００の全体構成について説明をする。尚、説明の便宜上、図１中に示す矢印Ａの方向を前方とする。図１乃至図３に示す如く、本発明の一実施例に係る油圧−機械式無段変速装置１００は、油圧式無段変速装置１、遊星歯車機構３等により構成している。そして、入力軸２上の前方側に油圧式無段変速装置１を配設し、同じく入力軸２上の該油圧式無段変速装置１の後方に遊星歯車機構３を隣接して配設している。即ち、本第一実施例の油圧−機械式無段変速装置１００は、油圧式無段変速装置１および遊星歯車機構３を、同一軸（即ち、入力軸２）上に配設する構成としている。

また、トランスミッション１０１・１０２は、前記油圧式無段変速装置１や副変速機構１９等により構成している。そして、油圧式無段変速装置１の後段に備えられる副変速機構１９には、複数のクラッチ機構３６・３７・３８を備えており、該クラッチ機構３６・３７・３８を選択的に切替えることにより、油圧式無段変速装置１から直接出力回転を伝達するか、または、油圧式無段変速装置１からの出力回転を遊星歯車機構３を介して伝達するかのいずれかを選択することができる構成としている。そして、トランスミッション１０１からの出力が、デフ機構３４を介して最終的に駆動輪３５に伝達されて、作業車両等を走行駆動する構成としている。

次に、本発明の第一実施例に係る、油圧式無段変速装置１の全体構成について説明をする。図１に示す如く、油圧式無段変速装置１は、可変容量型の油圧ポンプ１７と固定容量型の油圧モータ１８を備えており、油圧ポンプ１７は入力側ハウジング４（入力ハウジング部４ａ、油圧サーボ機構４ｂ）、斜板保持部材５、入力側斜板６、シリンダブロック７、入力側プランジャ８・８・・・、入力側タイミングスプール９・９・・・、入力側スプールカム１３等によって構成され、また、油圧モータ１８はシリンダブロック７、出力側プランジャ１０・１０・・・、出力側タイミングスプール１１・１１・・・、出力側スプールカム１４、出力側斜板１２等によって構成されている。

さらに詳述すると、シリンダブロック７は、入力軸２とスプライン嵌合により相対回転不能に固定されており、シリンダブロック７と入力軸２が一体的に回転する構成としている。また、シリンダブロック７には、入力軸２の軸線方向に往復動する前記入力側プランジャ８・８・・・および出力側プランジャ１０・１０・・・と、同じく軸線方向に往復動する前記入力側タイミングスプール９・９・・・および出力側タイミングスプール１１・１１・・・を収容している。

また、前記入力側プランジャ８・８・・・は、入力軸２の軸線に対する傾斜角を油圧サーボ機構４ｂにより変更可能な入力側斜板６と斜板面６ａにおいて当接しており、また、前記出力側プランジャ１０・１０・・・は、前記軸線に対して所定の傾斜角を成す出力側斜板１２と斜板面１２ａにおいて当接している。そして、入力側斜板６の軸線に対する傾斜角を変化させることにより、前記入力側プランジャ８・８・・・が往復動する振幅量が変化するため、往復動に伴って吸入および排出する作動油量が変化する。入力側プランジャ８・８・・・と出力側プランジャ１０・１０・・・はシリンダブロック７内の油路により連通しているため、作動油量の変化は出力側プランジャ１０・１０・・・へと伝達されて、その結果、出力側プランジャ１０・１０・・・が往復動する振幅量が変化する。これにより、出力側プランジャ１０・１０・・・が当接している出力側斜板１２の回転数を可変とする構成としている。

このように、第一実施例に示す油圧式無段変速装置１は、入力軸２に入力されるエンジン等の駆動源による一定の入力回転を、入力側斜板６の斜板面６ａの軸線に対する角度を変更することにより、出力側斜板１２の回転数を所望する回転数に調整しつつ回転出力を行うものである。

次に、出力側斜板１２について説明をする。図１に示す如く、出力側斜板１２は、出力側プランジャ１０を往復動させる力（即ち、シリンダブロック７内に形成された油圧回路内の作動油の圧力）を出力軸等の回転駆動力に変換するものである。また、出力側斜板１２は入力軸２（厳密には入力軸２に外嵌されたスペーサ４０）が貫通する貫通孔が設けられた略円筒形状の部材であり、その前部には斜板面１２ａが形成されている。斜板面１２ａは平面であり、斜板面１２ａには出力側プランジャ１０の突出端（当接盤１０ａ）が当接する。斜板面１２ａは入力軸２の軸線に対して所定の傾斜角（斜板面１２ａと入力軸２の軸線とが成す角度）を成している。

出力側斜板１２の後端には出力ケース１６が固定され、出力側斜板１２と出力ケース１６が一体的に回転する構成としている。なお、出力側斜板１２の貫通孔後端には出力側円錐コロ軸受４１の外輪が嵌設され、出力側斜板１２の貫通孔とスペーサ４０との間には出力側針状コロ軸受４２が介装されるので、出力側斜板１２は入力軸２と相対回転可能である。また、出力ケース１６は出力側斜板１２と一体的に構成してもよい。尚、本実施例においては、出力側斜板１２として固定斜板を用いているが、出力側斜板１２として可動斜板を採用することも可能である。

次に、遊星歯車機構３について説明をする。図１または図２に示す如く、第一実施例に示す遊星歯車機構３は、第一プラネタリギア２０、第一サンギア２１、第二プラネタリギア２２、第二サンギア２３等により構成しており、前記出力側斜板１２の後方（厳密には出力ケース１６の後方）に隣接して配設している。また、本実施例に示す遊星歯車機構３は、前記出力ケース１６が遊星歯車機構３のプラネタリキャリアを兼ねる構成としており、該出力ケース１６の後端面に突設されたギア軸２４上に第一プラネタリギア２０および第二プラネタリギア２２を回転自在に支持している。つまり、第一プラネタリギア２０と第二プラネタリギア２２を同一軸（即ち、ギア軸２４）上に支持して一体的に構成している。また、出力側斜板１２を構成する出力ケース１６を、遊星歯車機構３を構成するプラネタリキャリアとして兼用し、遊星歯車機構３と出力側斜板１２とを一体的な構成とすることにより、遊星歯車機構３を具備しない従来の油圧式無段変速装置１のケーシングを拡大することなく、従来と同じケーシングの中に遊星歯車機構３を内蔵することができるため、遊星歯車機構３を設けるために余計なスペースを確保する必要がなく、コンパクトな油圧−機械式無段変速装置１００を構成することができる。

第一サンギア２１は、前記入力軸２上に固設され、前記第一プラネタリギア２０と噛合している。つまり、遊星歯車機構３には、第一サンギア２１により入力軸２の回転が伝達される構成としている。また、第二サンギア２３は第一サンギア２１の後部に隣接して配置され、前記入力軸２上にベアリングを介して該入力軸２に対して相対回転自在に支持されており、前記第二プラネタリギア２２と噛合している。このように、入力軸２をシリンダブロック７や出力側斜板１２を貫通して後方に延設し、この延設部分に第一サンギア２１を固設するとともに、第二サンギア２３を回転自在に支持して、遊星歯車機構３の前後長が短くなるように構成している。

そして、入力軸２の出力回転が前記第一サンギア２１から遊星歯車機構３（厳密には第一プラネタリギア２０）に入力されて、かつ、出力側斜板１２の出力回転がプラネタリキャリアたる出力ケース１６から遊星歯車機構３に入力されて第一プラネタリギア２０に伝達されて、これら２系統からの（即ち、第一サンギア２１と第一プラネタリギア２０との）入力回転が合成されて、第二プラネタリギア２２を介して第二サンギア２３に合成された出力回転が伝達される構成としている。

そして、第二サンギア２３には連通部材２５を介して出力ギア２６を一体的に固設しており、遊星歯車機構３の合成出力回転を該出力ギア２６から出力するように構成している。このような構成とすることにより、油圧−機械式無段変速装置１００の出力伝達要素である出力側斜板１２からの出力と、伝達効率の高い機械要素（ギア）の出力伝達要素である第一サンギア２１からの出力が、第一プラネタリギア２０で合成される。これにより、油圧−機械式無段変速装置１００の出力伝達の割合（即ち、油圧分担比）を軽減し、最終出力伝達要素である出力ギア２６から出力される出力回転の出力伝達効率を改善している。

即ち、遊星歯車機構３を、入力軸２上に固設される第一サンギア２１と、該第一サンギア２１と噛合する第一プラネタリギア２０と、入力軸２上に回転自在に支持される第二サンギア２３と、該第二サンギア２３と噛合する第二プラネタリギア２２と、プラネタリキャリアとして兼用される回転出力部たる出力側斜板１２により構成し、出力側斜板１２に、一体的に形成した第一プラネタリギア２０および第二プラネタリギア２２を回転自在に支持し、第一サンギア２１からの入力と、出力側斜板１２からの入力を、第一プラネタリギア２０および第二プラネタリギア２２において合成し、第二サンギア２３から出力が成される構成としている。これにより、油圧式無段変速装置１の入力軸２と同一軸心上に遊星歯車機構３を配置することでき、これにより、油圧−機械式無段変速装置１００をコンパクトに構成することができるのである。また、油圧−機械式無段変速装置１００をトランスミッション１０１・１０２に採用することにより、油圧−機械式無段変速装置１００よりも後段の出力伝達要素（例えば、副変速機構１９等）の設計の自由度を向上させるとともに、トランスミッション１０１・１０２をコンパクトな構成とすることができるのである。

さらに、第一実施例に示す油圧−機械式無段変速装置１００は、プラネタリキャリアとして兼用する前記出力ケース１６に出力ギア３９を固設している。これにより、出力側斜板１２の回転出力を前記遊星歯車機構３を介さずに直接出力ギア３９により伝達することもできる構成としている。

次に、第一実施例に係る油圧−機械式無段変速装置１００の出力伝達の流れについて説明をする。図２に示す如く、第一副変速ギア３０は、前進側低速クラッチ３６により係脱自在に副変速軸２７上に支持されている。そして、前進側低速クラッチ３６が「入」状態である場合には、出力ギア３９と噛合する第一副変速ギア３０から副変速軸２７に出力回転が伝達され、前記駆動輪３５が前進方向に低速で駆動される。また、第二副変速ギア３１は、後進側クラッチ３７により係脱自在に副変速軸２７上に支持されている。そして、後進側クラッチ３７が「入」状態である場合には、まず出力ギア３９から、該出力ギア３９と噛合する第一逆転ギア３３を介してカウンター軸２９に回転出力が伝達され、カウンター軸２９上に固設される第二逆転ギア３２と噛合する第二副変速ギア３１から副変速軸２７に出力回転が伝達されて、前記駆動輪３５が後進方向に駆動される。さらに、第三副変速ギア４３は、前進側高速クラッチ３８により係脱自在に副変速軸２７上に支持されている。そして、前進側高速クラッチ３８が「入」状態である場合には、出力ギア２６と噛合する第三副変速ギア４３から副変速軸２７に出力回転が伝達され、前記駆動輪３５が前進方向に高速で駆動される。つまり、油圧式無段変速装置１の回転出力は、各クラッチ機構３６・３７・３８を選択的に切替えることにより、遊星歯車機構３を介して副変速軸２７に伝達することが可能であり、あるいは、遊星歯車機構３を介さずに副変速軸２７に伝達することも可能な構成としている。そして、所望する速度域や進行方向に応じて各クラッチ機構３６・３７・３８の切替を行うことにより、作業車両等を前後進自在に駆動する構成としている。

即ち、トランスミッション１０１は、入力軸２上に可変容量型の油圧ポンプ１７と固定容量型の油圧モータ１８を備え、油圧モータ１８の固定斜板（即ち、出力側斜板１２）を回転出力部とした油圧式無段変速装置１と、入力軸２と同心上に配置した遊星歯車機構３により構成する油圧−機械式無段変速装置１００を備え、出力側斜板１２と、遊星歯車機構３を、一体的に連結し、出力側斜板１２による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第一クラッチたる前進側低速クラッチ３６と、遊星歯車機構３による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第二クラッチたる前進側高速クラッチ３８と、遊星歯車機構３による後進側の回転出力を係脱自在に伝達する第三クラッチたる後進側クラッチ３７を備える構成としている。このような構成とすることにより、トランスミッション１０１の速度範囲を、コンパクトな構成で容易に拡大することができるのである。また、後進方向の最高速度での走行状態から前進方向の最高速度での走行状態に至るまで、連続的に無段変速を行うことができるのである。

また、第一実施例に係る油圧−機械式無段変速装置１００を用いて、図３に示すトランスミッション１０２のように構成することも可能である。図３に示す如く、副変速第一ギア４４は、低速クラッチ４６により係脱自在に副変速軸２７上に支持されている。そして、低速クラッチ４６が「入」状態である場合には、出力ギア２６と噛合する副変速第一ギア４４から副変速軸２７に出力回転が伝達され、前記駆動輪３５が低速域において前進方向または後進方向に駆動される。

また、副変速第二ギア４５は、高速クラッチ４７により係脱自在に副変速軸２７上に支持されている。そして、高速クラッチ４７が「入」状態である場合には、出力ギア３９と噛合する副変速第二ギア４５から副変速軸２７に出力回転が伝達され、前記駆動輪３５が高速域において前進方向に駆動される。このように、カウンター軸を備えず、また、２系統のクラッチ機構４６・４７でトランスミッション１０２を構成すれば、図２に示すトランスミッション１０１と同様に容易に前後進の切替を可能としながら、トランスミッション１０１に比してよりコンパクトなトランスミッションの構成とすることができる。つまり、トランスミッション１０１の構成とする場合と同様に、図３に示すトランスミッション１０２の構成とする場合も、所望する速度域や進行方向に応じて各クラッチ機構４６・４７の切替を行う構成としている。そして、副変速機構１９からデフ機構３４を介して駆動輪３５に回転出力が伝達されて、作業車両等を前後進自在に駆動する構成としている。

即ち、トランスミッション１０２は、入力軸２上に可変容量型の油圧ポンプ１７と固定容量型の油圧モータ１８を備え、油圧モータ１８の固定斜板（即ち、出力側斜板１２）を回転出力部とした油圧式無段変速装置１と、入力軸２と同心上に配置した遊星歯車機構３により構成する油圧−機械式無段変速装置１００を備えるトランスミッション１０２であって、出力側斜板１２と、遊星歯車機構３を、一体的に連結し、出力側斜板１２による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第一クラッチたる高速クラッチ４７と、遊星歯車機構３による前進側または後進側の回転出力を係脱自在に伝達する第二クラッチたる低速クラッチ４６を備える構成としている。このような構成とすることにより、トランスミッション１０２の速度範囲を、コンパクトな構成で容易に拡大することができるのである。また、後進方向の最高速度での走行状態から前進方向の最高速度での走行状態に至るまで、連続的に無段変速を行うことができるのである。

次に、本発明の第一実施例に係る油圧−機械式無段変速装置１００の出力状況について説明をする。まず、図２に示すトランスミッション１０１の構成とした場合の出力状況を説明する。図４に示す如く、油圧式無段変速装置１は、エンジン１５の出力回転をａ（図３中の線図α）とした場合に、入力側斜板６の傾斜角に対応して、出力回転が０〜２ａ（図３中の線図Ｘ）の範囲で可変となる構成としている。そして、前進側低速クラッチ３６が「入」状態である場合には、油圧式無段変速装置１の出力を直接取り出す構成となるため、係る場合には、トランスミッション１０１からの出力状況は、図４中に示す線図Ｘの範囲となる。

一方、後進側クラッチ３７が「入」状態である場合には、図４中の線図Ｙに示す如く、出力側斜板１２の角度に応じて、出力が−２ａ〜０の範囲で可変となる構成としている。さらに、前進側高速クラッチ３８が「入」状態である場合には、図４中の線図Ｚに示す如く、出力側斜板１２の角度に応じて、出力が２ａ〜４ａの範囲で可変となる構成としている。そして、各線図（線図Ｘ乃至線図Ｚ）の端点を、図４に示す如く点Ａおよび点Ｂで一致させる構成とすることにより、各クラッチ機構３６・３７・３８を適宜切替えて、後進方向への最高速度での走行状態から前進方向への最高速度での走行状態に至るまで連続的に無段変速を行うことができる構成としている。このように、油圧式無段変速装置１の出力側斜板１２と遊星歯車機構３を一体的に構成することにより、油圧−機械式無段変速装置１００の構成をコンパクトに維持しながら、その出力範囲を容易に拡大することが可能となる。

次に、図３に示すトランスミッション１０２の構成とした場合の出力状況を説明する。図５に示す如く、油圧式無段変速装置１は、エンジン１５の出力回転をａ（図３中の線図α）とした場合に、入力側斜板６の傾斜角に対応して、出力回転がａ〜３ａ（図３中の線図Ｘ）の範囲で可変となる構成としている。そして、高速クラッチ４７が「入」状態である場合には、油圧式無段変速装置１の出力を直接伝達する構成となるため、係る場合には、トランスミッション１０２からの出力状況は、図５中に示す線図Ｘの範囲となる。

また、低速クラッチ４６が「入」状態である場合には、図５中の線図Ｙに示す如く、出力側斜板１２の角度に応じて、出力が−ａ〜ａの範囲で可変となる構成としている。このモードでは、後進方向への走行と前進方向への低速走行をカバーすることができ、出力回転が伝達された状態で速度を０とする（所謂、ギアードニュートラルの状態とする）ことができるため、速度０付近において良好な操作性が得られる構成としている。そして、各線図（線図Ｘおよび線図Ｙ）の端点を、図５に示す如く点Ｃで一致させる構成とすることにより、各クラッチ機構４６・４７を適宜切替えて、後進方向への最高速度での走行状態から前進方向への最高速度での走行状態に至るまで連続的に無段変速を行うことができる構成としている。このように、油圧式無段変速装置１の出力側斜板１２と遊星歯車機構３を一体的に構成することにより、油圧−機械式無段変速装置１００の構成をコンパクトに維持しながら、その出力範囲を容易に拡大することが可能となる。

即ち、入力軸２上に可変容量型の油圧ポンプ１７と固定容量型の油圧モータ１８を備え、油圧モータ１８の固定斜板たる出力側斜板１２を回転出力部とした油圧式無段変速装置１と、入力軸２と同心上に配置した遊星歯車機構３と、により構成した油圧−機械式無段変速装置１００であって、出力側斜板１２と、遊星歯車機構３を、一体的に連結した構成としている。これにより、油圧式無段変速装置１と遊星歯車機構３の間に伝達軸を別途設ける必要がないため、油圧−機械式無段変速装置１００をコンパクトに構成することができるのである。また、油圧−機械式無段変速装置１００よりも後段に配置する伝達要素（例えば、副変速機構１９等）の設計自由度を向上させることができるのである。そして、トランスミッション１０１・１０２をコンパクトに構成することができるのである。

次に、本発明の第二実施例に係る、油圧−機械式無段変速装置２００の全体構成について説明をする。尚、説明の便宜上、図６中に示す矢印Ｂの方向を前方とする。図６乃至図８に示す如く、本発明の第二実施例に係る油圧−機械式無段変速装置２００は、第一実施例と同様の油圧式無段変速装置１と、遊星歯車機構５３等により構成している。そして、入力軸２上の前方側に油圧式無段変速装置１を配設し、同じく入力軸２上の該油圧式無段変速装置１の後方に遊星歯車機構５３を隣接して配設している。即ち、本第二実施例の油圧−機械式無段変速装置２００も第一実施例に係る油圧−機械式無段変速装置１００と同様に、油圧式無段変速装置１および遊星歯車機構５３を、同一軸（即ち、入力軸２）上に配設する構成としている。

また、トランスミッション２０１・２０２は、前記油圧式無段変速装置１や副変速機構６９等により構成している。そして、油圧式無段変速装置１の後段に備えられる副変速機構６９には、複数のクラッチ機構８６・８７・８８を備えており、該クラッチ機構８６・８７・８８を選択的に切替えることにより、油圧式無段変速装置１から直接出力回転を伝達するか、または、油圧式無段変速装置１からの出力回転を遊星歯車機構５３を介して伝達するかのいずれかを選択することができる構成としている。そして、トランスミッション２０１からの出力が、デフ機構３４を介して最終的に駆動輪３５に伝達されて、作業車両等を走行駆動する構成としている。

次に、遊星歯車機構５３について説明をする。図６および図７に示す如く、第二実施例に示す遊星歯車機構５３は、第一プラネタリギア７０、第一サンギア７１、第二プラネタリギア７２、第二サンギア７３、プラネタリキャリア７４等により構成されており、前記出力側斜板１２の後方（厳密には出力ケース１６の後方）に隣接して配設されている。また、第二実施例に示す遊星歯車機構５３は、前記出力ケース１６に遊星歯車機構５３の前記第一サンギア７１が一体的に形成される構成としており、該出力ケース１６の後方に配置された前記プラネタリキャリア７４に突設されたギア軸７４ａ上に第一プラネタリギア７０および第二プラネタリギア７２を回動自在に支持している。またさらに、本実施例では、第一プラネタリギア７０と第二プラネタリギア７２を同一軸（即ち、ギア軸７４ａ）上に固設して一体的に構成している。

また、出力側斜板１２を構成する出力ケース１６に、遊星歯車機構５３を構成する第一サンギア７１を一体的に形成し、遊星歯車機構５３と出力側斜板１２とを一体的な構成とすることにより、遊星歯車機構５３を具備しない従来の油圧式無段変速装置１のケーシングを拡大することなく、従来と同じケーシングの中に遊星歯車機構５３を内蔵することができるため、遊星歯車機構５３を設けるために余計なスペースを確保する必要がなく、コンパクトな油圧−機械式無段変速装置２００を構成することができる。

第一サンギア７１は、前述した通り、出力側斜板１２に一体的に形成されるとともに、前記入力軸２上にベアリングを介して該入力軸２に対して相対回転自在に支持されており、前記第一プラネタリギア７０と噛合している。即ち、遊星歯車機構５３には、第一サンギア７１により出力側斜板１２の回転が伝達されている。また、第二サンギア７３は前記入力軸２上に相対不能に固設されており、前記第二プラネタリギア７２と噛合している。即ち、遊星歯車機構５３には、第二サンギア７３により入力軸２の回転が伝達されている。

このように、入力軸２の出力回転が前記第二サンギア７３から遊星歯車機構５３に入力されて（厳密には第二サンギア７３から第二プラネタリギア７２に伝達されて）、かつ、出力側斜板１２の出力回転が出力ケース１６に一体的に形成された第一サンギア７１から遊星歯車機構５３に入力されて、第一プラネタリギア７０に伝達されて（厳密には第一サンギア７１から第一プラネタリギア７０に伝達されて）、これら２系統からの（即ち、第一サンギア７１と第二サンギア７３との）入力回転が合成されて、第一プラネタリギア７０および第二プラネタリギア７２により、ギア軸７４ａを介してプラネタリキャリア７４に合成された回転出力が伝達される構成としている。

プラネタリキャリア７４は、入力軸２上に相対回転可能に支持されている連通部材７５と一体的な構成としており、また、該連通部材７５を介して出力ギア７６が一体的に形成されている。そして、遊星歯車機構５３により合成された回転出力を該出力ギア７６から出力するように構成している。このような構成とすることにより、油圧−機械式無段変速装置２００の出力伝達要素である出力側斜板１２からの出力と、伝達効率の高い機械要素（ギア）の出力伝達要素である第二サンギア７３からの出力が、第一プラネタリギア７０で合成される。これにより、油圧−機械式無段変速装置２００の出力伝達の割合（即ち、油圧分担比）を軽減し、最終出力伝達要素である出力ギア７６から出力される出力回転の出力伝達効率を改善している。

即ち、遊星歯車機構５３を、回転出力部たる出力側斜板１２と一体的に形成する第一サンギア７１と、該第一サンギア７１と噛合する第一プラネタリギア７０と、入力軸２上に固設される第二サンギア７３と、該第二サンギア７３と噛合する第二プラネタリギア７２と、入力軸２上に回転自在に支持されるプラネタリキャリア７４により構成し、プラネタリキャリア７４に、一体的に形成した第一プラネタリギア７０および第二プラネタリギア７２を回転自在に支持し、第一サンギア７１からの入力と、第二サンギア７３からの入力を、第一プラネタリギア７０および第二プラネタリギア７２において合成し、プラネタリキャリア７４から出力が成される構成としている。これにより、油圧式無段変速装置１の入力軸２と同一軸心上に遊星歯車機構５３を配置することでき、これにより、油圧−機械式無段変速装置２００をコンパクトに構成することができるのである。また、油圧−機械式無段変速装置２００をトランスミッション２０１・２０２に採用することにより、油圧−機械式無段変速装置２００よりも後段の出力伝達要素（例えば、副変速機構６９等）の設計の自由度を向上させるとともに、トランスミッション２０１・２０２をコンパクトな構成とすることができるのである。

さらに、第二実施例に示す油圧−機械式無段変速装置２００は、前記出力ケース１６に出力ギア８９を固設している。これにより、出力側斜板１２の回転出力を前記遊星歯車機構５３を介さずに直接出力ギア８９により伝達することもできる構成としている。

次に、第二実施例に係る油圧−機械式無段変速装置２００の出力伝達の流れについて説明をする。図７示す如く、第一副変速ギア８０は、前進側低速クラッチ８６により係脱自在に副変速軸７７上に支持されている。そして、前進側低速クラッチ８６が「入」状態である場合には、出力ギア８９と噛合する第一副変速ギア８０から副変速軸７７に出力回転が伝達され、前記駆動輪３５が前進方向に低速で駆動される。また、第二副変速ギア８１は、後進側クラッチ８７により係脱自在に副変速軸７７上に支持されている。そして、後進側クラッチ８７が「入」状態である場合には、まず出力ギア８９から、該出力ギア８９と噛合する第一逆転ギア８３を介してカウンター軸７９に回転出力が伝達され、カウンター軸７９上に固設される第二逆転ギア８２と噛合する第二副変速ギア８１から副変速軸７７に出力回転が伝達されて、前記駆動輪３５が後進方向に駆動される。さらに、第三副変速ギア９３は、前進側高速クラッチ８８により係脱自在に副変速軸７７上に支持されている。そして、前進側高速クラッチ８８が「入」状態である場合には、出力ギア７６と噛合する第三副変速ギア９３から副変速軸７７に出力回転が伝達され、前記駆動輪３５が前進方向に高速で駆動される。つまり、油圧式無段変速装置１の回転出力は、各クラッチ機構８６・８７・８８を選択的に切替えることにより、遊星歯車機構５３を介して副変速軸７７に伝達することが可能であり、あるいは、遊星歯車機構５３を介さずに副変速軸７７に伝達することも可能な構成としている。そして、所望する速度域や進行方向に応じて各クラッチ機構８６・８７・８８の切替を行うことにより、作業車両等を前後進自在に駆動する構成としている。

即ち、トランスミッション２０１は、入力軸２上に可変容量型の油圧ポンプ１７と固定容量型の油圧モータ１８を備え、油圧モータ１８の固定斜板（即ち、出力側斜板１２）を回転出力部とした油圧式無段変速装置１と、入力軸２と同心上に配置した遊星歯車機構５３により構成する油圧−機械式無段変速装置２００を備え、出力側斜板１２と、遊星歯車機構５３を、一体的に連結し、出力側斜板１２による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第一クラッチたる前進側低速クラッチ８６と、遊星歯車機構５３による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第二クラッチたる前進側高速クラッチ８８と、遊星歯車機構５３による後進側の回転出力を係脱自在に伝達する第三クラッチたる後進側クラッチ８７を備える構成としている。このような構成とすることにより、トランスミッション２０１の速度範囲を、コンパクトな構成で容易に拡大することができるのである。また、後進方向の最高速度での走行状態から前進方向の最高速度での走行状態に至るまで、連続的に無段変速を行うことができるのである。

また、第二実施例に係る油圧−機械式無段変速装置２００を用いて、図８に示すトランスミッション２０２のように構成することも可能である。図８に示す如く、第一副変速ギア９４は、低速クラッチ９６により係脱自在に副変速軸７７上に支持されている。そして、低速クラッチ９６が「入」状態である場合には、出力ギア７６と噛合する第一副変速ギア９４から副変速軸７７に出力回転が伝達され、前記駆動輪３５が低速域において前進方向または後進方向に駆動される。また、第二副変速ギア９５は、高速クラッチ９７により係脱自在に副変速軸７７上に支持されている。そして、高速クラッチ９７が「入」状態である場合には、出力ギア８９と噛合する第二副変速ギア９５から副変速軸７７に出力回転が伝達され、前記駆動輪３５が高速域において前進方向に駆動される。このように、カウンター軸を備えず、また、２系統のクラッチ機構９６・９７でトランスミッション２０２を構成すれば、図７に示すトランスミッション２０１と同様に容易に前後進の切替を可能としながら、トランスミッション２０１に比してよりコンパクトなトランスミッションの構成とすることができる。つまり、トランスミッション２０１の構成とする場合と同様に、図８に示すトランスミッション２０２の構成とする場合も、所望する速度域や進行方向に応じて各クラッチ機構９６・９７の切替を行う構成としている。そして、副変速機構６９からデフ機構３４を介して駆動輪３５に回転出力が伝達されて、作業車両等を前後進自在に駆動する構成としている。

即ち、トランスミッション２０２は、入力軸５２上に可変容量型の油圧ポンプ６７と固定容量型の油圧モータ６８を備え、油圧モータ６８の固定斜板（即ち、出力側斜板１２）を回転出力部とした油圧式無段変速装置５１と、入力軸５２と同心上に配置した遊星歯車機構５３により構成する油圧−機械式無段変速装置２００を備えるトランスミッション２０２であって、出力側斜板１２と、遊星歯車機構５３を、一体的に連結し、出力側斜板１２による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第一クラッチたる高速クラッチ９７と、遊星歯車機構５３による前進側または後進側の回転出力を係脱自在に伝達する第二クラッチたる低速クラッチ９６を備える構成としている。このような構成とすることにより、トランスミッション２０２の速度範囲を、コンパクトな構成で容易に拡大することができるのである。また、後進方向の最高速度での走行状態から前進方向の最高速度での走行状態に至るまで、連続的に無段変速を行うことができるのである。

次に、本発明の第二実施例に係る油圧−機械式無段変速装置２００の出力状況について説明をする。まず、図７に示すトランスミッション２０１の構成とした場合の出力状況を説明する。図４に示す如く、油圧式無段変速装置５１は、エンジン１５の出力回転をａ（図３中の線図α）とした場合に、入力側斜板６の傾斜角に対応して、出力回転が０〜２ａ（図３中の線図Ｘ）の範囲で可変となる構成としている。そして、前進側低速クラッチ８６が「入」状態である場合には、油圧式無段変速装置５１の出力を直接取り出す構成となるため、係る場合には、トランスミッション２０１からの出力状況は、図４中に示す線図Ｘの範囲となる。

一方、後進側クラッチ８７が「入」状態である場合には、図４中の線図Ｙに示す如く、出力側斜板１２の角度に応じて、出力が−２ａ〜０の範囲で可変となる構成としている。さらに、前進側高速クラッチ８８が「入」状態である場合には、図４中の線図Ｚに示す如く、出力側斜板１２の角度に応じて、出力が２ａ〜４ａの範囲で可変となる構成としている。そして、各線図（線図Ｘ乃至線図Ｚ）の端点を、図４に示す如く点Ａおよび点Ｂで一致させる構成とすることにより、各クラッチ機構８６・８７・８８を適宜切替えて、後進方向への最高速度での走行状態から前進方向への最高速度での走行状態に至るまで連続的に無段変速を行うことができる構成としている。このように、油圧式無段変速装置５１の出力側斜板１２と遊星歯車機構５３を一体的に構成することにより、油圧−機械式無段変速装置２００の構成をコンパクトに維持しながら、その出力範囲を容易に拡大することが可能となる。

このように、第一および第二実施例に示す如く、油圧式無段変速装置１・５１の出力側斜板１２と遊星歯車機構３・５３を一体的に構成する例を示したが、遊星歯車機構の構成の如何に係わらず、出力側斜板と遊星歯車機構を一体的に構成することにより、油圧−機械式無段変速装置１００・２００をコンパクトな構成とすることができ、また、油圧−機械式無段変速装置１００・２００よりも後段となる伝達要素（即ち、副変速機構１９・６９等）の構成に自由度を持たせることが可能となるのである。そして、トランスミッション１０１・１０２・２０１・２０２に例示するように、さまざまなバリエーションのトランスミッションを構成することが可能となるのである。

本発明の第一実施例に係る油圧式無段変速装置および遊星歯車機構の全体的な構成を示した側面図。第一実施例に係る油圧−機械式無段変速装置の全体的な構成を示したスケルトン図（その１）。同じくスケルトン図（その２）。第一実施例に係る油圧−機械式無段変速装置の入力側斜板角度と出力の関係を示した出力線図（その１）。同じく出力線図（その２）。本発明の第二実施例に係る油圧式無段変速装置および遊星歯車機構の全体的な構成を示した側面図。第二実施例に係る油圧−機械式無段変速装置の全体的な構成を示したスケルトン図（その１）。同じくスケルトン図（その２）。

１油圧式無段変速装置
２入力軸
３遊星歯車機構
１２出力側斜板
１７油圧ポンプ
１８油圧モータ
２０第一プラネタリギア
２１第一サンギア
１００油圧−機械式無段変速装置
５３遊星歯車機構
７０第一プラネタリギア
７１第一サンギア
２００油圧−機械式無段変速装置

Claims

入力軸上に可変容量型油圧ポンプと固定容量型油圧モータを備え、該油圧モータの固定斜板を回転出力部とした油圧式無段変速装置と、入力軸と同心上に配置した遊星歯車機構により構成する油圧−機械式無段変速装置を備えるトランスミッションであって、前記回転出力部と、前記遊星歯車機構を、一体的に連結し、前記回転出力部による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第一クラッチと、前記遊星歯車機構による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第二クラッチと、前記遊星歯車機構による後進側の回転出力を係脱自在に伝達する第三クラッチを備え、前記遊星歯車機構を、前記入力軸上に固設される第一サンギアと、該第一サンギアと噛合する第一プラネタリギアと、前記入力軸上に回転自在に支持される第二サンギアと、該第二サンギアと噛合する第二プラネタリギアと、プラネタリキャリアとして兼用される前記回転出力部により構成し、前記回転出力部に、一体的に形成した前記第一プラネタリギヤおよび第二プラネタリギアを回転自在に支持し、前記第一サンギヤからの入力と、前記回転出力部からの入力を、前記第一プラネタリギヤおよび第二プラネタリギアにおいて合成し、前記第二サンギアから出力が成されることを特徴とする油圧−機械式無段変速装置を備えるトランスミッション。
入力軸上に可変容量型油圧ポンプと固定容量型油圧モータを備え、該油圧モータの固定斜板を回転出力部とした油圧式無段変速装置と、入力軸と同心上に配置した遊星歯車機構により構成する油圧−機械式無段変速装置を備えるトランスミッションであって、前記回転出力部と、前記遊星歯車機構を、一体的に連結し、前記回転出力部による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第一クラッチと、前記遊星歯車機構による前進側の回転出力を係脱自在に伝達する第二クラッチと、前記遊星歯車機構による後進側の回転出力を係脱自在に伝達する第三クラッチを備え、前記遊星歯車機構を、前記回転出力部と一体的に形成する第一サンギアと、該第一サンギアと噛合する第一プラネタリギアと、前記入力軸上に固設される第二サンギアと、該第二サンギアと噛合する第二プラネタリギアと、前記入力軸上に回転自在に支持されるプラネタリキャリアにより構成し、前記プラネタリキャリアに、一体的に形成した前記第一プラネタリギヤおよび第二プラネタリギアを回転自在に支持し、前記第一サンギヤからの入力と、前記第二サンギアからの入力を、前記第一プラネタリギヤおよび第二プラネタリギアにおいて合成し、前記プラネタリキャリアから出力が成されることを特徴とする油圧−機械式無段変速装置を備えるトランスミッション。