JP2004270762A - 油圧・機械式無段変速装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】油圧・機械式無段変速装置ＨＭＴにおいて、前後進とも動力の伝達効率が良く、トルクアップを大きくする。
【解決手段】ＨＭＴの後段に、副変速機構として、前後進切替用の前進後進クラッチと前進高速クラッチを具備することで、ＨＭＴにおいて、動力の伝達効率が良く、トルクアップの大きい一方向のみの回転を利用しながら、クラッチ操作のみで前後進を行い、また、クラッチ操作のみで、変速機の動力遮断（ニュートラル）状態及び走行輪のニュートラルロック（ブレーキ）状態を実現する。
【選択図】 図３
【解決手段】ＨＭＴの後段に、副変速機構として、前後進切替用の前進後進クラッチと前進高速クラッチを具備することで、ＨＭＴにおいて、動力の伝達効率が良く、トルクアップの大きい一方向のみの回転を利用しながら、クラッチ操作のみで前後進を行い、また、クラッチ操作のみで、変速機の動力遮断（ニュートラル）状態及び走行輪のニュートラルロック（ブレーキ）状態を実現する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、農業用・土木用等の産業用車両の変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油圧式無段変速装置（以後、ＨＳＴと表現する）及び遊星歯車を用いた差動機構を備えた油圧・機械式無段変速装置（以後、ＨＭＴと表現する）が知られている。
ＨＳＴは、油圧ポンプ又は油圧モータのうち、少なくとも一方が可動斜板（斜軸）により可変容量型とされ、該可動斜板（斜軸）が主変速操作手段と連結連動されて、該主変速操作手段の回動操作により油圧ポンプの油吐出量が変更されることによりＨＳＴの出力軸の出力回転数が変更されて駆動軸に伝達され、主変速が行われる。また、主変速操作手段を中立位置から回動することにより、車両の前後進の切り替えとともに無段で変速を行えるように構成されている。
【０００３】
しかし、ＨＳＴは効率が悪く、この損失が熱等に変換される点が問題となっている。この為、ＨＳＴの低効率改善の為に、油圧・機械式無段変速装置（ＨＭＴ）がさまざまな形式で利用されている。
ＨＭＴを用いると、出力回転の片方向は効率向上し、逆方向は効率低下する機構となるので、従来、ＨＭＴを用いた機構では、特許文献１のように、低効率も許容し正逆回転方向を使用する方法や、特許文献２のように、片方向の中高速域ではＨＭＴとして使用し、低速域と逆方向はＨＳＴ単体で使用する方法がある。また、両方式とも機械式の副変速機能を具備し、歯車列の噛合いを手動で直接操作する。若しくは、別途アクチュエータを設け操作する方法をとっている。
【特許文献１】
特開２０００−１６１０２号公報
【特許文献２】
特開２０００−１２７７８５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の技術では、ＨＭＴの高効率部分を片方向（多くの場合、車両前進方向）しか使用できず、逆方向（多くの場合、車両後進方向）は低効率である問題点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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。
【０００６】
即ち、請求項１においては、ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段に、前後進切替用の前進クラッチと後進クラッチと歯車摺動式副変速機構を具備するものである。
【０００７】
請求項２においては、ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段のＨＭＴ出力軸上に前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとを並列に配置したものである。
【０００８】
請求項３においては、ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段のＨＭＴ出力軸上に前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとを並列に配置し、前記前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチの少なくとも二つをＯＮすることにより変速出力軸をロック可能とし、全てのクラッチをＯＦＦすることで動力遮断（ニュートラル）とするものである。
【０００９】
請求項４においては、ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段のＨＭＴ出力軸上に前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとを配置し、該ＨＭＴ出力軸と変速出力軸とを同一軸心上に配置し、該前進高速クラッチを該ＨＭＴ出力軸と該変速出力軸との間に配置するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１はＨＭＴ式変速装置を装備した走行車両の動力伝達のスケルトン図、図２は前後進切替装置と副変速装置の第一の実施例を示すスケルトン図、図３は第一実施例の制御ブロック図、図４は前進低速クラッチと後進クラッチの作動を示す図、図５は前後進切替装置と副変速装置の第二の実施例を示すスケルトン図、図６は第二実施例の制御ブロック図、図７は第二の実施例におけるクラッチと動力伝達状態との関係を示す図である。
【００１１】
まず、図１を参照しながら、このＨＭＴ式トランスミッション１００を用いた動力伝達機構を説明する。
このＨＭＴ式トランスミッション１００は、例えば農用トラクタ等の産業用車両に適用が可能であり、機体前方に配置されたエンジン１２０の動力を変速して後輪１０７や前輪（図示しない）に伝達するとともに、機体後部のリアＰＴＯ軸１１に伝達させることとしている。
【００１２】
具体的には図１に示すように、エンジン１２０のフライホイール１にクラッチ２を介して、このトランスミッション１００に対する動力を受け入れるための入力軸３が取り付けられ、該入力軸３の後方に伝達軸５が同心状に配置されて、該伝達軸５は入力軸３とカップリング４を介して相対回転不能に連結されている。前記入力軸３の後方にはＨＳＴ７の後述の油圧ポンプ１４が配置され、前記伝達軸５は該油圧ポンプ１４の回転軸心を貫通しながら後方へ延出される。この伝達軸５はＨＳＴ７の入力軸と兼用としている。
【００１３】
該伝達軸５の後端にはＰＴＯ主軸１０が同心状に配置されて軸支され、該ＰＴＯ主軸１０はカップリング９を介して前記伝達軸５に連結し、相対回転不能とされている。ＰＴＯ主軸１０は図１に示す如く更に後方に延長され、また、その該ＰＴＯ主軸１０と平行にリアＰＴＯ軸１１を配置している。ＰＴＯ主軸１０と該リアＰＴＯ軸１１との間には、歯車変速式のＰＴＯ変速機構１２が介設されている。
【００１４】
このＨＭＴ式トランスミッション１００に配置される油圧・機械式無段変速装置（ＨＭＴ）１０１は、ＨＳＴ７と、差動機構である遊星歯車機構３０とを組み合わせて構成される。
以下、斜板式のＨＳＴ７について説明する。
このＨＳＴ７は油圧ポンプ・油圧モータ一体型とし、一体的に形成された平板状の油路板１３を上下方向に配置し、該油路板１３の一側面の上半部に可変容積型の油圧ポンプ１４を、下半部に固定容積型の油圧モータ１５をそれぞれ付設し、該油路板１３の内部に穿設される図外の作動油循環油路によって、両者１４・１５が流体的に接続されている。該油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５の両者は共通のＨＳＴハウジング１６によって覆われる。
油圧モータ１５の回転軸心には出力軸２１が配置され、該出力軸２１は前記油路板１３を貫通して後方に延出されている。油圧ポンプ１４の入力軸を兼ねる前記伝達軸５と、前記出力軸２１とは、上下平行に配置される関係にある。
【００１５】
次に、前記遊星歯車機構３０について説明する。
前記伝達軸５のエンジン１２０側と反対側の端部は、ＨＳＴ７の油路板１３を貫通して後方に突出されて、その先端に歯車３８が相対回転不能に連結されている。一方、前記ＨＳＴ７の油圧モータ１５の出力軸２１には、歯車８５・８６と遊星歯車入力軸８７を介して、遊星歯車機構３０の太陽歯車３３が相対回転不能に連動連結されている。
【００１６】
遊星歯車機構３０は前記ＨＳＴ７の下側後方（動力伝動下流側）に配置されている。そして、該遊星歯車機構３０の太陽歯車３３は遊星歯車入力軸８７上に固設され、該遊星歯車入力軸８７の他端は歯車８６・８５を介して前記ＨＳＴ７の出力軸２１と連動連結されている。遊星歯車３４を支持するキャリア３１にはＨＭＴ出力軸３６が相対回転不能に連結される。内歯車３５には歯車３９が固設されてＨＳＴ７の伝達軸５に固設した歯車３８と噛合されている。
ＨＭＴ出力軸３６は後述する副変速機構やクラッチ機構４０を介して、変速出力軸２８に伝えられる。該変速出力軸２８の端部にはピニオン２７が設けられ、該ピニオン２７にデフ装置４９のリングギア５０が噛合され、該デフ装置４９の左右両側からデフヨーク軸４８・４８が突出され、該デフヨーク軸４８・４８の内端側同士は差動的に結合している。
【００１７】
前記デフヨーク軸４８・４８のそれぞれには減速ギア５１が固定され、該減速ギア５１は後車軸５２上の歯車５３に噛合されて、該後車軸５２に固定される後輪１０７を駆動する。
また、前記変速出力軸２８には前輪駆動歯車５５が固設され、該前輪駆動歯車５５より図示しない２駆・４駆切換装置等を介して前輪を駆動可能としている。
【００１８】
図２、図３、図４より第一実施例の前後進切替装置と副変速装置について説明する。
クラッチ機構４０は、多板式の油圧クラッチよりなる前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２とにより構成されてＨＭＴ出力軸３６上に並列に配置され、電磁バルブからの圧油により切り換えられる構成とし、その後段に副変速装置（副変速機構）が配置されている。即ち、ＨＭＴ出力軸３６と歯車４１の間に前進低速クラッチ８１が配置され、ＨＭＴ出力軸３６と歯車４２の間に後進クラッチ８２が配置されている。歯車４１は伝動軸２５上に固設した従動歯車４３と噛合し、歯車４２は逆転ギア４５を介して伝動軸２５上に固設した従動歯車４４と噛合している。該伝動軸２５上には更に高速出力歯車４６ａと低速出力歯車４６ｂが固設され、前記変速出力軸２８上には相対回転不能、且つ、摺動可能に摺動歯車８４が配置され、副変速レバー等で該摺動歯車８４を摺動して、小径歯車８４ａを前記高速出力歯車４６ａと噛合させることにより高速側に変速することができ、大径歯車８４ｂを低速出力歯車４６ｂと噛合することにより低速側に変速することができ、副変速装置を構成している。なお、高速後進は通常設けないので、ＨＭＴ出力軸３６上に前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２と高速前進クラッチを並列に配置し、その出力を高速前進クラッチの出力側に入力する構成とすることも可能である。
【００１９】
また、図３に示すように、前記前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２を作動させるための電磁バルブのソレノイド８１ａ・８２ａはコントローラ６１と接続され、該コントローラ６１には更に前進低速スイッチ６２と後進スイッチ６３とブレーキセンサ６４が接続されている。前進低速スイッチ６２と後進スイッチ６３は図示しない前後進切替レバーまたは前後進切替ペダル等の操作部に設けられて、前進または後進の切替操作を検知する手段となっている。
ブレーキセンサ６４はブレーキ操作を検知する手段であり、ブレーキペダルの回動操作を検知するようにし、或いは、駐車ブレーキレバーの回動操作を検知するようにしている。
車速センサ６６は、車軸の回転を検出するようにしている。
【００２０】
このような構成において、エンジン１２０からの動力をＨＳＴ７により主変速を行い、その出力を出力軸２１から歯車８５・８６を介して遊星歯車入力軸８７に伝えて太陽歯車３３を駆動し、また、エンジン１２０からの動力を出力歯車３８を介して内歯車３５に伝えて、遊星歯車機構３０により合成して、該遊星歯車機構３０の出力は、ＨＭＴ出力軸３６より取り出される。
【００２１】
このとき、前後進レバー等の操作で前進側に変速すると、前進低速スイッチ６２がＯＮして、前進低速クラッチ８１がＯＮとなり（後進クラッチはＯＦＦ）、動力は、ＨＭＴ出力軸３６より歯車４１→従動歯車４３→伝動軸２５→高速出力歯車４６ａ若しくは低速出力歯車４６ｂ→摺動歯車８４→変速出力軸２８と伝達され、後輪１０７・１０７へ前進の回転力が伝わる。このとき、摺動歯車８４の小径歯車８４ａを高速出力歯車４６ａと噛合させることにより高速前進となり、摺動歯車８４の大径歯車８４ｂを低速出力歯車４６ｂと噛合させることにより低速前進となる。更に、主変速レバーを回動することにより油圧ポンプ１４の斜板（斜軸）を回動して無段階に変速できる。
【００２２】
また、前後進レバー等の操作で後進側に変速すると、後進スイッチ６３がＯＮとなり、後進クラッチ８２がＯＮとなり（前進低速クラッチ８１はＯＦＦ）、動力は、ＨＭＴ出力軸３６より歯車４２→逆転ギア４５→従動歯車４４→伝動軸２５→高速出力歯車４６ａもしくは低速出力歯車４６ｂ→摺動歯車８４→変速出力軸２８と伝達され、後輪１０７・１０７へ後進の回転力が伝わる。
【００２３】
また、変速ペダル（前後進切替ペダル）または変速レバー（前後進切替レバー）を中立に戻したとき、車両は減速し、車速センサ６６が速度０を検知すると、ソレノイド８１ａ、８２ａは同時にＯＮし、動力は変速出力軸２８をロックさせ、車両の停止状態を維持し、ＨＳＴ機のニュートラルロック（坂道等で変速レバーまたはペダルを中立にすると、車輪がロックされる。）の状態を作ることができる。
そして、駐車ブレーキレバーを制動側に回動することにより、ブレーキセンサ６４がそれを検出して、ソレノイド８１ａ、８２ａは同時にＯＮし、ブレーキ状態を作ることができる。
【００２４】
また、更に機能を拡張した以下の方式も可能である。
ブレーキペダルを踏むとその角度がブレーキセンサ６４により検知されて、その回動量に応じて、ソレノイド８１ａ・８２ａを同時にＯＮする時間が増加される。つまり、ソレノイド８１ａ・８２ａはＰＷＭ制御等で「接」時間をブレーキペダル回動量に比例させることで、ディスクブレーキ等と同様に制動することができる方式である。
【００２５】
以上より、ＨＳＴ７と遊星歯車機構３０からなるＨＭＴ１０１において無段変速が可能となり、前後進切替操作により前進低速クラッチ８１または後進クラッチ８２をＯＮとして、高速前進・低速前進・高速後進・低速後進を実現することが可能となる。
加えて、前述のように、クラッチ操作のみの簡易な構造にて、変速機の動力遮断（ニュートラル）状態、走行輪のニュートラルロック（ブレーキ）状態を実現できる。
【００２６】
次に第二実施例について、図５、図６、図７より説明する。
遊星歯車機構３０の後方（動力伝動下流側）には、三つのクラッチ機構４０を設けて、これにより前進２段・後進１段とブレーキ状態とを切り換えられるようにしている。
【００２７】
前記クラッチ機構４０は多板式の油圧クラッチからなり、電磁バルブからの圧油により切り換えられ、ＨＭＴ出力軸３６上に前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２と前進高速クラッチ８３を並列に配置している。
具体的には、前記ＨＭＴ出力軸３６が後方に延出されて、該ＨＭＴ出力軸３６上に歯車４１・４２を相対回転自在に配置している。一方、前記ＰＴＯ主軸１０に筒状の伝動軸２５が相対回転自在に外嵌され、該伝動軸２５上には、従動歯車４３・４４を相対回転不能に設け、更には出力歯車４６を固設している。歯車４１は前記従動歯車４３と噛合され、歯車４２は前記従動歯車４４と逆転ギア４５を介して連動連結されている。
【００２８】
そして、前記ＨＭＴ出力軸３６と歯車４１・４２との間、ＨＭＴ出力軸３６と変速出力軸２８の前端との間にクラッチ機構４０が配置され、該クラッチ機構４０は前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２と前進高速クラッチ８３より構成している。つまり、前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２はＨＭＴ出力軸３６上に並列に配置し、前進高速クラッチ８３は同一軸心上に配置されるＨＭＴ出力軸３６の後端と変速出力軸２８前端の間に配置される。なお、前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２と高速前進クラッチ８３は、構造上の配置は直列であるが、作用上は並列に配置されている。よって、作用上並列に配置する構成であれば構造上の配置構成は限定するものではない。
前記クラッチ機構４０は油圧クラッチとして電磁バルブを介して送油される圧によりＯＮ・ＯＦＦ可能であり、該前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２と前進高速クラッチ８３を作動させるための電磁バルブのソレノイド８１ａ・８２ａ・８３ａはコントローラ６１と接続され、該コントローラ６１には更に前進低速スイッチ６２と後進スイッチ６３とブレーキセンサ６４と前進高速スイッチ６５と車速センサ６６が接続されている。
前記前進低速スイッチ６２と後進スイッチ６３は、前後進切り換えレバーやボタン操作等で操作可能とし、ブレーキセンサ６４はブレーキペダルまたは駐車レバー等に配置し、前進高速スイッチ６５は副変速レバーまたはボタン等に配置し、それぞれ容易に操作できるようにしている。
【００２９】
このような構成において、▲１▼前後進レバー等の操作で前進側に変速すると、前進低速スイッチ６２がＯＮして、前進低速クラッチ８１がＯＮとなり（後進クラッチ８２及び前進高速クラッチ８３はＯＦＦ）、動力は、ＨＭＴ出力軸３６より歯車４１→従動歯車４３→伝動軸２５→出力歯車４６→歯車８４’→変速出力軸２８と伝達され、後輪１０７・１０７へ前進の回転力が伝わる。このとき、歯車４１と従動歯車４３、出力歯車４６と歯車８４’により減速されて低速前進となる。
【００３０】
また、▲２▼前後進レバー等の操作で後進側に変速すると、後進スイッチ６３がＯＮとなり、後進クラッチがＯＮとなり（前進低速クラッチ８１及び前進高速クラッチ８３はＯＦＦ）、動力は、ＨＭＴ出力軸３６より歯車４２→逆転ギア４５→従動歯車４４→伝動軸２５→出力歯車４６→歯車８４’→変速出力軸２８と伝達され、後輪１０７・１０７へ後進の回転力が伝わる。このとき、後進となる。
【００３１】
▲３▼また、副変速レバーまたはボタン等を操作して、高速とすると、前進低速クラッチ８１・後進クラッチ８２がＯＦＦとなり、前進高速クラッチ８３がＯＮとなり、ＨＭＴ出力軸３６からの動力が歯車を介せずに、直接変速出力軸２８に伝達され、後輪１０７・１０７へ回転力が伝わる。この場合は、減速ギアを介さないため、減速されず、高速駆動となる。つまり、前進低速及び後進操作時は、ＨＭＴ出力軸３６上の歯車と、該ＨＭＴ出力軸３６と平行に配置した伝動軸２５上の減速歯車を介して減速して変速出力軸２８に伝え、前進高速の場合には、ＨＭＴ出力軸３６から直接に変速出力軸２８に伝える。但し、この場合低速時に直接伝え、高速時に増速歯車を介して伝達する構成とすることもできる。
【００３２】
このように、ＨＳＴ７と遊星歯車機構３０からなるＨＭＴ１０１において、該ＨＭＴ１０１を主変速とし、該ＨＭＴ１０１の後段のＨＭＴ出力軸３６上に前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２と前進高速クラッチ８３とを配置し、該ＨＭＴ出力軸３６と変速出力軸２８とを同一軸心上に配置し、該前進高速クラッチ８３を該ＨＭＴ出力軸３６と該変速出力軸２８との間に配置したため、ＨＭＴ出力軸３６より得られる高速回転を、別途歯車等を介せずに該前進高速クラッチ８３のみで直接変速出力軸２８に伝達することができ、機構を安価なものとし、動力の伝達ロスも低減できる。
【００３３】
▲４▼そして、主クラッチペダルを踏んだ場合には、前進低速クラッチ８１・後進クラッチ８２・前進高速クラッチ８３が全てＯＦＦとなり、変速出力軸２８に力は伝わらず、動力遮断（ニュートラル）状態が得られる。
【００３４】
また、変速ペダルまたはレバーを中立に戻したとき、車両は減速し、車速センサ６６が速度０を検出すると、ソレノイド８１ａ、８２ａ、８３ａの少なくとも二つが同時にＯＮし、動力は変速出力軸２８をロックさせ、車両の停止状態を維持し、ＨＳＴ機と同様のニュートラルロックの状態を作ることができる。
また、駐車ブレーキレバーを制動側に回動することにより、ブレーキセンサ６４がそれを検知して、ソレノイド８１ａ、８２ａ、８３ａの少なくとも二つが同時にＯＮし、ブレーキをかけた状態をつくることもできる。
【００３５】
更に、機能を拡張した以下の方式も可能である。
ブレーキペダルを踏むとその角度がブレーキセンサ６４により検知されて、その回動量に応じて、ソレノイド８１ａ・８２ａ・８３ａのいずれか二つ以上を同時にＯＮする時間が増加される。つまり、ソレノイド８１ａ・８２ａ・８３ａはＰＷＭ制御等で「接」時間をブレーキペダル回動量に比例させることで、ディスクブレーキ等と同様に制動することができる方式である。
【００３６】
例えば▲６▼ブレーキ２の場合、前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２が同時にＯＮとなり、動力は、ＨＭＴ出力軸３６より従動歯車４３・４４に同時に反対方向の回転力が伝えられて、伝動軸２５及び変速出力軸２８はロック（ブレーキ）状態となる。
▲７▼ブレーキ３の場合、後進クラッチ８２と前進高速クラッチ８３が同時にＯＮとなり、動力は、ＨＭＴ出力軸３６より歯車４２→逆転ギア４５→従動歯車４４→伝動軸２５→出力歯車４６→歯車８４’と伝えられる逆転駆動と、ＨＭＴ出力軸３６より変速出力軸２８に正転駆動が同時に伝えられて、ロック（ブレーキ）状態となる。
▲８▼ブレーキ４の場合は、前進低速クラッチ８１と前進高速クラッチ８３が同時にＯＮとなり、ＨＭＴ出力軸３６より歯車４１→従動歯車４３→伝動軸２５→出力歯車４６→歯車８４’→変速出力軸２８と伝えられる動力の回転数と、ＨＭＴ出力軸３６より直接変速出力軸２８が駆動される動力の回転数は異なるため、ロック状態となる。
▲５▼の三つを同時にＯＮした場合は前述のように当然ロック状態となる。
【００３７】
以上より、ＨＳＴ７と遊星歯車機構３０からなるＨＭＴ１０１において、該ＨＭＴ１０１を主変速とし、該ＨＭＴ１０１の後段のＨＭＴ出力軸３６上に前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２を並列に設け、該ＨＭＴ出力軸３６に直列に前進高速クラッチ８３を介して変速出力軸と連結したことにより、常にＨＭＴの伝達効率が良く、トルクアップの大きな一方向のみを使用しながら、高速前進・低速前進・後進の副変速機能を実現することが可能となる。
加えて、第一の実施例とは異なり、各々の歯車列は、常時完全に噛合った状態であるので、機構的に信頼性も高い。
また、歯車数が減少するので、機構が安価にできる。
【００３８】
そして、ＨＳＴ７と遊星歯車機構３０からなるＨＭＴ１０１において、該ＨＭＴ１０１を主変速とし、該ＨＭＴ１０１の後段のＨＭＴ出力軸３６上に前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２を並列に設け、該ＨＭＴ出力軸３６に直列に前進高速クラッチ８３を介して変速出力軸２８と連結し、前記前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２と前進高速クラッチ８３の少なくとも二つをＯＮすることにより変速出力軸２８をロック可能とし、全てのクラッチをＯＦＦすることで動力遮断（ニュートラル）としたため、例えば、複数のクラッチの内の二つ以上をＯＮにすることでロック状態を実現し、ＨＳＴと同じニュートラルロックを可能にした。また、全てのクラッチをＯＦＦにすることでニュートラル状態を実現することことができる。
また、第一の実施例とは異なり、クラッチの選び方により、ロック（ブレーキ）状態の強弱も複数から選択することが可能となり、クラッチの容量が小さくてすむメリットがある。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００４０】
即ち、請求項１に示す如く、静油圧無段変速装置ＨＳＴと遊星歯車機構からなる油圧・機械式無段変速装置ＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段に、前後進切替用の前進クラッチと後進クラッチと歯車摺動式副変速機構を具備したことにより、常にＨＭＴの伝達効率が良く、トルクアップの大きな一方向のみを使用しながら、高速前進・低速前進・高速後進・低速後進を実現することが可能となる。
加えて、前述のように、クラッチ操作のみの簡易な構造にて、変速機の動力遮断（ニュートラル）状態、走行輪のニュートラルロック（ブレーキ）状態を実現し、車速０時の状態をこの二通りから選択可能とする。
また、クラッチを油圧クラッチとし、電磁バルブにて制御することで、ボタン操作等、簡易な方法で副変速操作を行うことができる。
【００４１】
請求項２に示す如く、ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段のＨＭＴ出力軸上に前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとを並列に配置したことにより、常にＨＭＴの伝達効率が良く、トルクアップの大きな一方向のみを使用しながら、高速前進・低速前進・後進の副変速機能を実現することが可能となる。
加えて、第一の実施例とは異なり、各々の歯車列は、常時完全に噛合った状態であるので、機構的に信頼性も高い。
また、歯車数が減少するので、機構が安価にできる。
【００４２】
請求項３に示す如く、ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段のＨＭＴ出力軸上に前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとを並列に配置し、前記前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとの少なくとも二つをＯＮすることにより変速出力軸をロック可能とし、全てのクラッチをＯＦＦすることで動力遮断（ニュートラル）としたため、例えば、複数のクラッチの内の二つ以上をＯＮにすることでロック状態を実現し、ＨＳＴと同様のニュートラルロックを実現できる。また、全てのクラッチをＯＦＦにすることでニュートラル状態を実現できる。
クラッチの選び方により、ロック（ブレーキ）の強弱も複数から選択することが可能となる。
【００４３】
請求項４に示す如く、ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段のＨＭＴ出力軸上に前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとを配置し、該ＨＭＴ出力軸と変速出力軸とを同一軸心上に配置し、該前進高速クラッチを該ＨＭＴ出力軸と該変速出力軸との間に配置したため、ＨＭＴ出力軸より得られる高速回転を、別途歯車等を介せずにクラッチのみで直接変速出力軸に伝達することができ、機構を安価なものとし、動力の伝達ロスも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＨＭＴ式変速装置を装備した走行車両の動力伝達のスケルトン図。
【図２】前後進切替装置と副変速装置の第一の実施例を示すスケルトン図。
【図３】第一実施例の制御ブロック図。
【図４】前進クラッチと後進クラッチの作動を示す図。
【図５】前後進切替装置と副変速装置の第二の実施例を示すスケルトン図。
【図６】第二実施例の制御ブロック図。
【図７】第二の実施例におけるクラッチと動力伝達状態との関係を示す図。
【符号の説明】
７ 静油圧無段変速装置（ＨＳＴ）
１４ 油圧ポンプ
１５ 油圧モータ
３０ 遊星歯車機構
４０ クラッチ機構
８１ 前進低速クラッチ
８２ 後進クラッチ
８３ 前進高速クラッチ
１０１ 油圧・機械式無段変速装置（ＨＭＴ）
１２０ エンジン
【発明の属する技術分野】
本発明は、農業用・土木用等の産業用車両の変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油圧式無段変速装置（以後、ＨＳＴと表現する）及び遊星歯車を用いた差動機構を備えた油圧・機械式無段変速装置（以後、ＨＭＴと表現する）が知られている。
ＨＳＴは、油圧ポンプ又は油圧モータのうち、少なくとも一方が可動斜板（斜軸）により可変容量型とされ、該可動斜板（斜軸）が主変速操作手段と連結連動されて、該主変速操作手段の回動操作により油圧ポンプの油吐出量が変更されることによりＨＳＴの出力軸の出力回転数が変更されて駆動軸に伝達され、主変速が行われる。また、主変速操作手段を中立位置から回動することにより、車両の前後進の切り替えとともに無段で変速を行えるように構成されている。
【０００３】
しかし、ＨＳＴは効率が悪く、この損失が熱等に変換される点が問題となっている。この為、ＨＳＴの低効率改善の為に、油圧・機械式無段変速装置（ＨＭＴ）がさまざまな形式で利用されている。
ＨＭＴを用いると、出力回転の片方向は効率向上し、逆方向は効率低下する機構となるので、従来、ＨＭＴを用いた機構では、特許文献１のように、低効率も許容し正逆回転方向を使用する方法や、特許文献２のように、片方向の中高速域ではＨＭＴとして使用し、低速域と逆方向はＨＳＴ単体で使用する方法がある。また、両方式とも機械式の副変速機能を具備し、歯車列の噛合いを手動で直接操作する。若しくは、別途アクチュエータを設け操作する方法をとっている。
【特許文献１】
特開２０００−１６１０２号公報
【特許文献２】
特開２０００−１２７７８５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の技術では、ＨＭＴの高効率部分を片方向（多くの場合、車両前進方向）しか使用できず、逆方向（多くの場合、車両後進方向）は低効率である問題点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
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。
【０００６】
即ち、請求項１においては、ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段に、前後進切替用の前進クラッチと後進クラッチと歯車摺動式副変速機構を具備するものである。
【０００７】
請求項２においては、ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段のＨＭＴ出力軸上に前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとを並列に配置したものである。
【０００８】
請求項３においては、ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段のＨＭＴ出力軸上に前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとを並列に配置し、前記前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチの少なくとも二つをＯＮすることにより変速出力軸をロック可能とし、全てのクラッチをＯＦＦすることで動力遮断（ニュートラル）とするものである。
【０００９】
請求項４においては、ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段のＨＭＴ出力軸上に前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとを配置し、該ＨＭＴ出力軸と変速出力軸とを同一軸心上に配置し、該前進高速クラッチを該ＨＭＴ出力軸と該変速出力軸との間に配置するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１はＨＭＴ式変速装置を装備した走行車両の動力伝達のスケルトン図、図２は前後進切替装置と副変速装置の第一の実施例を示すスケルトン図、図３は第一実施例の制御ブロック図、図４は前進低速クラッチと後進クラッチの作動を示す図、図５は前後進切替装置と副変速装置の第二の実施例を示すスケルトン図、図６は第二実施例の制御ブロック図、図７は第二の実施例におけるクラッチと動力伝達状態との関係を示す図である。
【００１１】
まず、図１を参照しながら、このＨＭＴ式トランスミッション１００を用いた動力伝達機構を説明する。
このＨＭＴ式トランスミッション１００は、例えば農用トラクタ等の産業用車両に適用が可能であり、機体前方に配置されたエンジン１２０の動力を変速して後輪１０７や前輪（図示しない）に伝達するとともに、機体後部のリアＰＴＯ軸１１に伝達させることとしている。
【００１２】
具体的には図１に示すように、エンジン１２０のフライホイール１にクラッチ２を介して、このトランスミッション１００に対する動力を受け入れるための入力軸３が取り付けられ、該入力軸３の後方に伝達軸５が同心状に配置されて、該伝達軸５は入力軸３とカップリング４を介して相対回転不能に連結されている。前記入力軸３の後方にはＨＳＴ７の後述の油圧ポンプ１４が配置され、前記伝達軸５は該油圧ポンプ１４の回転軸心を貫通しながら後方へ延出される。この伝達軸５はＨＳＴ７の入力軸と兼用としている。
【００１３】
該伝達軸５の後端にはＰＴＯ主軸１０が同心状に配置されて軸支され、該ＰＴＯ主軸１０はカップリング９を介して前記伝達軸５に連結し、相対回転不能とされている。ＰＴＯ主軸１０は図１に示す如く更に後方に延長され、また、その該ＰＴＯ主軸１０と平行にリアＰＴＯ軸１１を配置している。ＰＴＯ主軸１０と該リアＰＴＯ軸１１との間には、歯車変速式のＰＴＯ変速機構１２が介設されている。
【００１４】
このＨＭＴ式トランスミッション１００に配置される油圧・機械式無段変速装置（ＨＭＴ）１０１は、ＨＳＴ７と、差動機構である遊星歯車機構３０とを組み合わせて構成される。
以下、斜板式のＨＳＴ７について説明する。
このＨＳＴ７は油圧ポンプ・油圧モータ一体型とし、一体的に形成された平板状の油路板１３を上下方向に配置し、該油路板１３の一側面の上半部に可変容積型の油圧ポンプ１４を、下半部に固定容積型の油圧モータ１５をそれぞれ付設し、該油路板１３の内部に穿設される図外の作動油循環油路によって、両者１４・１５が流体的に接続されている。該油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５の両者は共通のＨＳＴハウジング１６によって覆われる。
油圧モータ１５の回転軸心には出力軸２１が配置され、該出力軸２１は前記油路板１３を貫通して後方に延出されている。油圧ポンプ１４の入力軸を兼ねる前記伝達軸５と、前記出力軸２１とは、上下平行に配置される関係にある。
【００１５】
次に、前記遊星歯車機構３０について説明する。
前記伝達軸５のエンジン１２０側と反対側の端部は、ＨＳＴ７の油路板１３を貫通して後方に突出されて、その先端に歯車３８が相対回転不能に連結されている。一方、前記ＨＳＴ７の油圧モータ１５の出力軸２１には、歯車８５・８６と遊星歯車入力軸８７を介して、遊星歯車機構３０の太陽歯車３３が相対回転不能に連動連結されている。
【００１６】
遊星歯車機構３０は前記ＨＳＴ７の下側後方（動力伝動下流側）に配置されている。そして、該遊星歯車機構３０の太陽歯車３３は遊星歯車入力軸８７上に固設され、該遊星歯車入力軸８７の他端は歯車８６・８５を介して前記ＨＳＴ７の出力軸２１と連動連結されている。遊星歯車３４を支持するキャリア３１にはＨＭＴ出力軸３６が相対回転不能に連結される。内歯車３５には歯車３９が固設されてＨＳＴ７の伝達軸５に固設した歯車３８と噛合されている。
ＨＭＴ出力軸３６は後述する副変速機構やクラッチ機構４０を介して、変速出力軸２８に伝えられる。該変速出力軸２８の端部にはピニオン２７が設けられ、該ピニオン２７にデフ装置４９のリングギア５０が噛合され、該デフ装置４９の左右両側からデフヨーク軸４８・４８が突出され、該デフヨーク軸４８・４８の内端側同士は差動的に結合している。
【００１７】
前記デフヨーク軸４８・４８のそれぞれには減速ギア５１が固定され、該減速ギア５１は後車軸５２上の歯車５３に噛合されて、該後車軸５２に固定される後輪１０７を駆動する。
また、前記変速出力軸２８には前輪駆動歯車５５が固設され、該前輪駆動歯車５５より図示しない２駆・４駆切換装置等を介して前輪を駆動可能としている。
【００１８】
図２、図３、図４より第一実施例の前後進切替装置と副変速装置について説明する。
クラッチ機構４０は、多板式の油圧クラッチよりなる前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２とにより構成されてＨＭＴ出力軸３６上に並列に配置され、電磁バルブからの圧油により切り換えられる構成とし、その後段に副変速装置（副変速機構）が配置されている。即ち、ＨＭＴ出力軸３６と歯車４１の間に前進低速クラッチ８１が配置され、ＨＭＴ出力軸３６と歯車４２の間に後進クラッチ８２が配置されている。歯車４１は伝動軸２５上に固設した従動歯車４３と噛合し、歯車４２は逆転ギア４５を介して伝動軸２５上に固設した従動歯車４４と噛合している。該伝動軸２５上には更に高速出力歯車４６ａと低速出力歯車４６ｂが固設され、前記変速出力軸２８上には相対回転不能、且つ、摺動可能に摺動歯車８４が配置され、副変速レバー等で該摺動歯車８４を摺動して、小径歯車８４ａを前記高速出力歯車４６ａと噛合させることにより高速側に変速することができ、大径歯車８４ｂを低速出力歯車４６ｂと噛合することにより低速側に変速することができ、副変速装置を構成している。なお、高速後進は通常設けないので、ＨＭＴ出力軸３６上に前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２と高速前進クラッチを並列に配置し、その出力を高速前進クラッチの出力側に入力する構成とすることも可能である。
【００１９】
また、図３に示すように、前記前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２を作動させるための電磁バルブのソレノイド８１ａ・８２ａはコントローラ６１と接続され、該コントローラ６１には更に前進低速スイッチ６２と後進スイッチ６３とブレーキセンサ６４が接続されている。前進低速スイッチ６２と後進スイッチ６３は図示しない前後進切替レバーまたは前後進切替ペダル等の操作部に設けられて、前進または後進の切替操作を検知する手段となっている。
ブレーキセンサ６４はブレーキ操作を検知する手段であり、ブレーキペダルの回動操作を検知するようにし、或いは、駐車ブレーキレバーの回動操作を検知するようにしている。
車速センサ６６は、車軸の回転を検出するようにしている。
【００２０】
このような構成において、エンジン１２０からの動力をＨＳＴ７により主変速を行い、その出力を出力軸２１から歯車８５・８６を介して遊星歯車入力軸８７に伝えて太陽歯車３３を駆動し、また、エンジン１２０からの動力を出力歯車３８を介して内歯車３５に伝えて、遊星歯車機構３０により合成して、該遊星歯車機構３０の出力は、ＨＭＴ出力軸３６より取り出される。
【００２１】
このとき、前後進レバー等の操作で前進側に変速すると、前進低速スイッチ６２がＯＮして、前進低速クラッチ８１がＯＮとなり（後進クラッチはＯＦＦ）、動力は、ＨＭＴ出力軸３６より歯車４１→従動歯車４３→伝動軸２５→高速出力歯車４６ａ若しくは低速出力歯車４６ｂ→摺動歯車８４→変速出力軸２８と伝達され、後輪１０７・１０７へ前進の回転力が伝わる。このとき、摺動歯車８４の小径歯車８４ａを高速出力歯車４６ａと噛合させることにより高速前進となり、摺動歯車８４の大径歯車８４ｂを低速出力歯車４６ｂと噛合させることにより低速前進となる。更に、主変速レバーを回動することにより油圧ポンプ１４の斜板（斜軸）を回動して無段階に変速できる。
【００２２】
また、前後進レバー等の操作で後進側に変速すると、後進スイッチ６３がＯＮとなり、後進クラッチ８２がＯＮとなり（前進低速クラッチ８１はＯＦＦ）、動力は、ＨＭＴ出力軸３６より歯車４２→逆転ギア４５→従動歯車４４→伝動軸２５→高速出力歯車４６ａもしくは低速出力歯車４６ｂ→摺動歯車８４→変速出力軸２８と伝達され、後輪１０７・１０７へ後進の回転力が伝わる。
【００２３】
また、変速ペダル（前後進切替ペダル）または変速レバー（前後進切替レバー）を中立に戻したとき、車両は減速し、車速センサ６６が速度０を検知すると、ソレノイド８１ａ、８２ａは同時にＯＮし、動力は変速出力軸２８をロックさせ、車両の停止状態を維持し、ＨＳＴ機のニュートラルロック（坂道等で変速レバーまたはペダルを中立にすると、車輪がロックされる。）の状態を作ることができる。
そして、駐車ブレーキレバーを制動側に回動することにより、ブレーキセンサ６４がそれを検出して、ソレノイド８１ａ、８２ａは同時にＯＮし、ブレーキ状態を作ることができる。
【００２４】
また、更に機能を拡張した以下の方式も可能である。
ブレーキペダルを踏むとその角度がブレーキセンサ６４により検知されて、その回動量に応じて、ソレノイド８１ａ・８２ａを同時にＯＮする時間が増加される。つまり、ソレノイド８１ａ・８２ａはＰＷＭ制御等で「接」時間をブレーキペダル回動量に比例させることで、ディスクブレーキ等と同様に制動することができる方式である。
【００２５】
以上より、ＨＳＴ７と遊星歯車機構３０からなるＨＭＴ１０１において無段変速が可能となり、前後進切替操作により前進低速クラッチ８１または後進クラッチ８２をＯＮとして、高速前進・低速前進・高速後進・低速後進を実現することが可能となる。
加えて、前述のように、クラッチ操作のみの簡易な構造にて、変速機の動力遮断（ニュートラル）状態、走行輪のニュートラルロック（ブレーキ）状態を実現できる。
【００２６】
次に第二実施例について、図５、図６、図７より説明する。
遊星歯車機構３０の後方（動力伝動下流側）には、三つのクラッチ機構４０を設けて、これにより前進２段・後進１段とブレーキ状態とを切り換えられるようにしている。
【００２７】
前記クラッチ機構４０は多板式の油圧クラッチからなり、電磁バルブからの圧油により切り換えられ、ＨＭＴ出力軸３６上に前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２と前進高速クラッチ８３を並列に配置している。
具体的には、前記ＨＭＴ出力軸３６が後方に延出されて、該ＨＭＴ出力軸３６上に歯車４１・４２を相対回転自在に配置している。一方、前記ＰＴＯ主軸１０に筒状の伝動軸２５が相対回転自在に外嵌され、該伝動軸２５上には、従動歯車４３・４４を相対回転不能に設け、更には出力歯車４６を固設している。歯車４１は前記従動歯車４３と噛合され、歯車４２は前記従動歯車４４と逆転ギア４５を介して連動連結されている。
【００２８】
そして、前記ＨＭＴ出力軸３６と歯車４１・４２との間、ＨＭＴ出力軸３６と変速出力軸２８の前端との間にクラッチ機構４０が配置され、該クラッチ機構４０は前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２と前進高速クラッチ８３より構成している。つまり、前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２はＨＭＴ出力軸３６上に並列に配置し、前進高速クラッチ８３は同一軸心上に配置されるＨＭＴ出力軸３６の後端と変速出力軸２８前端の間に配置される。なお、前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２と高速前進クラッチ８３は、構造上の配置は直列であるが、作用上は並列に配置されている。よって、作用上並列に配置する構成であれば構造上の配置構成は限定するものではない。
前記クラッチ機構４０は油圧クラッチとして電磁バルブを介して送油される圧によりＯＮ・ＯＦＦ可能であり、該前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２と前進高速クラッチ８３を作動させるための電磁バルブのソレノイド８１ａ・８２ａ・８３ａはコントローラ６１と接続され、該コントローラ６１には更に前進低速スイッチ６２と後進スイッチ６３とブレーキセンサ６４と前進高速スイッチ６５と車速センサ６６が接続されている。
前記前進低速スイッチ６２と後進スイッチ６３は、前後進切り換えレバーやボタン操作等で操作可能とし、ブレーキセンサ６４はブレーキペダルまたは駐車レバー等に配置し、前進高速スイッチ６５は副変速レバーまたはボタン等に配置し、それぞれ容易に操作できるようにしている。
【００２９】
このような構成において、▲１▼前後進レバー等の操作で前進側に変速すると、前進低速スイッチ６２がＯＮして、前進低速クラッチ８１がＯＮとなり（後進クラッチ８２及び前進高速クラッチ８３はＯＦＦ）、動力は、ＨＭＴ出力軸３６より歯車４１→従動歯車４３→伝動軸２５→出力歯車４６→歯車８４’→変速出力軸２８と伝達され、後輪１０７・１０７へ前進の回転力が伝わる。このとき、歯車４１と従動歯車４３、出力歯車４６と歯車８４’により減速されて低速前進となる。
【００３０】
また、▲２▼前後進レバー等の操作で後進側に変速すると、後進スイッチ６３がＯＮとなり、後進クラッチがＯＮとなり（前進低速クラッチ８１及び前進高速クラッチ８３はＯＦＦ）、動力は、ＨＭＴ出力軸３６より歯車４２→逆転ギア４５→従動歯車４４→伝動軸２５→出力歯車４６→歯車８４’→変速出力軸２８と伝達され、後輪１０７・１０７へ後進の回転力が伝わる。このとき、後進となる。
【００３１】
▲３▼また、副変速レバーまたはボタン等を操作して、高速とすると、前進低速クラッチ８１・後進クラッチ８２がＯＦＦとなり、前進高速クラッチ８３がＯＮとなり、ＨＭＴ出力軸３６からの動力が歯車を介せずに、直接変速出力軸２８に伝達され、後輪１０７・１０７へ回転力が伝わる。この場合は、減速ギアを介さないため、減速されず、高速駆動となる。つまり、前進低速及び後進操作時は、ＨＭＴ出力軸３６上の歯車と、該ＨＭＴ出力軸３６と平行に配置した伝動軸２５上の減速歯車を介して減速して変速出力軸２８に伝え、前進高速の場合には、ＨＭＴ出力軸３６から直接に変速出力軸２８に伝える。但し、この場合低速時に直接伝え、高速時に増速歯車を介して伝達する構成とすることもできる。
【００３２】
このように、ＨＳＴ７と遊星歯車機構３０からなるＨＭＴ１０１において、該ＨＭＴ１０１を主変速とし、該ＨＭＴ１０１の後段のＨＭＴ出力軸３６上に前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２と前進高速クラッチ８３とを配置し、該ＨＭＴ出力軸３６と変速出力軸２８とを同一軸心上に配置し、該前進高速クラッチ８３を該ＨＭＴ出力軸３６と該変速出力軸２８との間に配置したため、ＨＭＴ出力軸３６より得られる高速回転を、別途歯車等を介せずに該前進高速クラッチ８３のみで直接変速出力軸２８に伝達することができ、機構を安価なものとし、動力の伝達ロスも低減できる。
【００３３】
▲４▼そして、主クラッチペダルを踏んだ場合には、前進低速クラッチ８１・後進クラッチ８２・前進高速クラッチ８３が全てＯＦＦとなり、変速出力軸２８に力は伝わらず、動力遮断（ニュートラル）状態が得られる。
【００３４】
また、変速ペダルまたはレバーを中立に戻したとき、車両は減速し、車速センサ６６が速度０を検出すると、ソレノイド８１ａ、８２ａ、８３ａの少なくとも二つが同時にＯＮし、動力は変速出力軸２８をロックさせ、車両の停止状態を維持し、ＨＳＴ機と同様のニュートラルロックの状態を作ることができる。
また、駐車ブレーキレバーを制動側に回動することにより、ブレーキセンサ６４がそれを検知して、ソレノイド８１ａ、８２ａ、８３ａの少なくとも二つが同時にＯＮし、ブレーキをかけた状態をつくることもできる。
【００３５】
更に、機能を拡張した以下の方式も可能である。
ブレーキペダルを踏むとその角度がブレーキセンサ６４により検知されて、その回動量に応じて、ソレノイド８１ａ・８２ａ・８３ａのいずれか二つ以上を同時にＯＮする時間が増加される。つまり、ソレノイド８１ａ・８２ａ・８３ａはＰＷＭ制御等で「接」時間をブレーキペダル回動量に比例させることで、ディスクブレーキ等と同様に制動することができる方式である。
【００３６】
例えば▲６▼ブレーキ２の場合、前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２が同時にＯＮとなり、動力は、ＨＭＴ出力軸３６より従動歯車４３・４４に同時に反対方向の回転力が伝えられて、伝動軸２５及び変速出力軸２８はロック（ブレーキ）状態となる。
▲７▼ブレーキ３の場合、後進クラッチ８２と前進高速クラッチ８３が同時にＯＮとなり、動力は、ＨＭＴ出力軸３６より歯車４２→逆転ギア４５→従動歯車４４→伝動軸２５→出力歯車４６→歯車８４’と伝えられる逆転駆動と、ＨＭＴ出力軸３６より変速出力軸２８に正転駆動が同時に伝えられて、ロック（ブレーキ）状態となる。
▲８▼ブレーキ４の場合は、前進低速クラッチ８１と前進高速クラッチ８３が同時にＯＮとなり、ＨＭＴ出力軸３６より歯車４１→従動歯車４３→伝動軸２５→出力歯車４６→歯車８４’→変速出力軸２８と伝えられる動力の回転数と、ＨＭＴ出力軸３６より直接変速出力軸２８が駆動される動力の回転数は異なるため、ロック状態となる。
▲５▼の三つを同時にＯＮした場合は前述のように当然ロック状態となる。
【００３７】
以上より、ＨＳＴ７と遊星歯車機構３０からなるＨＭＴ１０１において、該ＨＭＴ１０１を主変速とし、該ＨＭＴ１０１の後段のＨＭＴ出力軸３６上に前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２を並列に設け、該ＨＭＴ出力軸３６に直列に前進高速クラッチ８３を介して変速出力軸と連結したことにより、常にＨＭＴの伝達効率が良く、トルクアップの大きな一方向のみを使用しながら、高速前進・低速前進・後進の副変速機能を実現することが可能となる。
加えて、第一の実施例とは異なり、各々の歯車列は、常時完全に噛合った状態であるので、機構的に信頼性も高い。
また、歯車数が減少するので、機構が安価にできる。
【００３８】
そして、ＨＳＴ７と遊星歯車機構３０からなるＨＭＴ１０１において、該ＨＭＴ１０１を主変速とし、該ＨＭＴ１０１の後段のＨＭＴ出力軸３６上に前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２を並列に設け、該ＨＭＴ出力軸３６に直列に前進高速クラッチ８３を介して変速出力軸２８と連結し、前記前進低速クラッチ８１と後進クラッチ８２と前進高速クラッチ８３の少なくとも二つをＯＮすることにより変速出力軸２８をロック可能とし、全てのクラッチをＯＦＦすることで動力遮断（ニュートラル）としたため、例えば、複数のクラッチの内の二つ以上をＯＮにすることでロック状態を実現し、ＨＳＴと同じニュートラルロックを可能にした。また、全てのクラッチをＯＦＦにすることでニュートラル状態を実現することことができる。
また、第一の実施例とは異なり、クラッチの選び方により、ロック（ブレーキ）状態の強弱も複数から選択することが可能となり、クラッチの容量が小さくてすむメリットがある。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００４０】
即ち、請求項１に示す如く、静油圧無段変速装置ＨＳＴと遊星歯車機構からなる油圧・機械式無段変速装置ＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段に、前後進切替用の前進クラッチと後進クラッチと歯車摺動式副変速機構を具備したことにより、常にＨＭＴの伝達効率が良く、トルクアップの大きな一方向のみを使用しながら、高速前進・低速前進・高速後進・低速後進を実現することが可能となる。
加えて、前述のように、クラッチ操作のみの簡易な構造にて、変速機の動力遮断（ニュートラル）状態、走行輪のニュートラルロック（ブレーキ）状態を実現し、車速０時の状態をこの二通りから選択可能とする。
また、クラッチを油圧クラッチとし、電磁バルブにて制御することで、ボタン操作等、簡易な方法で副変速操作を行うことができる。
【００４１】
請求項２に示す如く、ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段のＨＭＴ出力軸上に前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとを並列に配置したことにより、常にＨＭＴの伝達効率が良く、トルクアップの大きな一方向のみを使用しながら、高速前進・低速前進・後進の副変速機能を実現することが可能となる。
加えて、第一の実施例とは異なり、各々の歯車列は、常時完全に噛合った状態であるので、機構的に信頼性も高い。
また、歯車数が減少するので、機構が安価にできる。
【００４２】
請求項３に示す如く、ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段のＨＭＴ出力軸上に前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとを並列に配置し、前記前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとの少なくとも二つをＯＮすることにより変速出力軸をロック可能とし、全てのクラッチをＯＦＦすることで動力遮断（ニュートラル）としたため、例えば、複数のクラッチの内の二つ以上をＯＮにすることでロック状態を実現し、ＨＳＴと同様のニュートラルロックを実現できる。また、全てのクラッチをＯＦＦにすることでニュートラル状態を実現できる。
クラッチの選び方により、ロック（ブレーキ）の強弱も複数から選択することが可能となる。
【００４３】
請求項４に示す如く、ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段のＨＭＴ出力軸上に前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとを配置し、該ＨＭＴ出力軸と変速出力軸とを同一軸心上に配置し、該前進高速クラッチを該ＨＭＴ出力軸と該変速出力軸との間に配置したため、ＨＭＴ出力軸より得られる高速回転を、別途歯車等を介せずにクラッチのみで直接変速出力軸に伝達することができ、機構を安価なものとし、動力の伝達ロスも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＨＭＴ式変速装置を装備した走行車両の動力伝達のスケルトン図。
【図２】前後進切替装置と副変速装置の第一の実施例を示すスケルトン図。
【図３】第一実施例の制御ブロック図。
【図４】前進クラッチと後進クラッチの作動を示す図。
【図５】前後進切替装置と副変速装置の第二の実施例を示すスケルトン図。
【図６】第二実施例の制御ブロック図。
【図７】第二の実施例におけるクラッチと動力伝達状態との関係を示す図。
【符号の説明】
７ 静油圧無段変速装置（ＨＳＴ）
１４ 油圧ポンプ
１５ 油圧モータ
３０ 遊星歯車機構
４０ クラッチ機構
８１ 前進低速クラッチ
８２ 後進クラッチ
８３ 前進高速クラッチ
１０１ 油圧・機械式無段変速装置（ＨＭＴ）
１２０ エンジン
Claims (4)
- 静油圧式無段変速装置（以下ＨＳＴ）と遊星歯車機構からなる油圧・機械式無段変速装置（以下ＨＭＴ）において、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段に、前後進切替用の前進クラッチと後進クラッチと歯車摺動式副変速機構を具備することを特徴とした油圧・機械式無段変速装置。
- ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段のＨＭＴ出力軸上に前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとを並列に配置したことを特徴とした油圧・機械式無段変速装置。
- ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段のＨＭＴ出力軸上に前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとを並列に配置し、前記前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチの少なくとも二つをＯＮすることにより変速出力軸をロック可能とし、全てのクラッチをＯＦＦすることで動力遮断（ニュートラル）としたことを特徴とする油圧・機械式無段変速装置。
- ＨＳＴと遊星歯車機構からなるＨＭＴにおいて、該ＨＭＴを主変速とし、該ＨＭＴの後段のＨＭＴ出力軸上に前進低速クラッチと後進クラッチと前進高速クラッチとを配置し、該ＨＭＴ出力軸と変速出力軸とを同一軸心上に配置し、該前進高速クラッチを該ＨＭＴ出力軸と該変速出力軸との間に配置することを特徴とする油圧・機械式無段変速装置。
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