JP2005172019A - 液圧機械式変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピストンポンプ(30)とピストンモータ(40)を互いに平行な中心線上に配置したＨＳＴ(2) を有するＨＭＴ(1) において、ケーシング(10)内に油を貯留せずにＨＳＴ(2) の閉回路(60)への作動油の供給とＨＳＴ(2) 及びＭＴ(3) の摺動部への潤滑油の供給を行う構造を採用する場合の大型化を防止する。
【解決手段】 ＨＳＴ(2) のピストンポンプ(30)の入力軸(4) にチャージポンプ(52)と吸い上げポンプ(50)を連結し、ケーシング(10)には、ＭＴ(3) の遊星歯車機構(20)の下方にドレンパン(17)を設ける。そして、ドレンパン(17)の油を吸い上げポンプ(50)で吸い上げてリザーブタンク(61)に供給した後、チャージポンプ(52)によりＨＳＴ(2) の閉回路(60)へ作動油を供給するとともに、ＨＳＴ(2) 及びＭＴ(3) の摺動部へ潤滑油を供給する構造とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ピストンポンプ及びピストンモータからなる静液圧式変速機と、遊星歯車機構などの差動歯車機構からなる機械式変速機とを組み合わせた液圧機械式変速装置に関するものである。

従来より、静液圧式変速機（Hydro-Static Transmission：以下ＨＳＴという）と機械式変速機（Mechanical Transmission：以下ＭＴという）とを組み合わせた液圧機械式変速装置（Hydro-Mechanical Transmission：以下ＨＭＴという）は、例えば、トラクタ、農業車両、運搬車等の変速装置として用いることが知られている。

上記ＨＭＴは、入力軸と、出力軸と、上記ＨＳＴと、上記ＭＴとを備えている。上記ＨＳＴは斜板式の液圧ピストンポンプと液圧ピストンモータとから液圧（油圧）の閉回路を構成したもので、これらの少なくとも一方が斜板角度を調整することにより容量可変に構成されている。また、上記ＭＴは遊星歯車機構を用いたものであり、この遊星歯車機構は、第１入力ギヤ（サンギヤ）と、第２入力ギヤ（リングギヤ）と、両入力ギヤに噛み合う出力ギヤ（プラネタリギヤ）及びこれを保持する保持部材（プラネタリキャリア）とを備えている。そして、上記ＨＭＴでは、上記入力軸からの伝達経路が二つに分岐されており、第１経路側がピストンポンプ及びピストンモータを介して遊星歯車機構のサンギヤに、第２経路側が遊星歯車機構のリングギヤに、プラネタリキャリアが上記出力軸に接続されている。

この構成によれば、入力軸に入力された回転動力をいったん２つに分割した後、第１経路側の回転動力と第２経路側の回転動力とを遊星歯車機構で合成することにより、ＨＭＴの出力回転を得ることができる。また、ＨＳＴの斜板の角度を調整してピストンモータの回転数を変化させることで、出力回転数も変化させることができる。

このＨＭＴとして、上記ピストンポンプとピストンモータとを２本の平行な中心線上に配置したものがある（例えば、特許文献１参照）。このＨＭＴでは、入力軸と出力軸とを互いに平行に配置するとともに、入力軸にピストンポンプを連結し、ピストンモータを出力軸と同一中心上に配置している。また、ピストンモータのモータ軸を遊星歯車機構のサンギヤに連結するとともに、入力軸をギヤ列を介してリングギヤに連結し、プラネタリギヤを保持するプラネタリキャリアを出力軸に連結している。
特開２００２−２４３０１８号公報

従来の一般的なＨＭＴでは、ケーシング内に潤滑油を貯留するとともに、その油溜まりの中に遊星歯車機構やＨＳＴを浸漬した状態として、運転時に潤滑油を撹拌して遊星歯車機構やＨＳＴを潤滑する構造が採用されている。一方、上記特許文献１に記載の装置では、潤滑油をケーシング内に貯留するようにはせず、遊星歯車機構やＨＳＴなどの摺動部に油を噴霧することでこれらを潤滑し、遊星歯車機構やＨＳＴを油溜まりに浸漬して潤滑する場合に生じ得る油の撹拌損失を抑えるようにしている。

しかし、ケーシング内には潤滑油が必ず徐々に溜まっていくので、潤滑油を上記摺動部に噴霧する構造を採用するためには、溜まった潤滑油を吸い上げてから噴霧するためのポンプやそれを駆動する専用の機構が必要となる。このため、上記摺動部に潤滑油を噴霧する構造では、ＨＭＴが大型化する問題があった。また、上記特許文献１のＨＭＴでは、チャージポンプを使って潤滑油の噴霧を行うようにしているが、その場合でもケーシング内に溜まる潤滑油を吸い上げるポンプやその駆動機構が必要であるため、ＨＭＴの大型化を防止するのは容易ではない。

本発明は、このような問題点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、ピストンポンプとピストンモータを並列に配置したＨＳＴを備えたＨＭＴにおいて、ケーシング内の油溜まりに遊星歯車機構を浸漬せずに摺動部に油を供給する構造を採用する場合の大型化を防止することである。

本発明は、静液圧式変速機(2) の液圧ピストンポンプ(30)と液圧ピストンモータ(40)を並べて配置した液圧機械式変速装置において、ケーシング(10)内に溜まる油を吸い上げる吸い上げポンプ(50)を設けるとともに、この油をチャージポンプ(52)で静液圧式変速機(2) 及び差動歯車機構(20)に供給するように構成し、さらに、両方のポンプ(50,52) を入力軸(4) で駆動するようにしたものである。

具体的に、第１の発明は、入力軸(4) 及び出力軸(5) と、上記入力軸(4) 及び出力軸(5) の間に介設された差動歯車機構(20)を有する機械式変速機(3) と、上記入力軸(4) に接続された液圧ピストンポンプ(30)と、該液圧ピストンポンプ(30)に閉回路(60)により接続されるとともに上記差動歯車機構(20)を介して出力軸(5) に接続された液圧ピストンモータ(40)とを有し、ポンプ軸(32)とモータ軸(42)とが互いに平行な中心線上に配置され、該ピストンポンプ(30)及びピストンモータ(40)の少なくとも一方が容量可変とされた静液圧式変速機(2) とを備え、上記入力軸(4) と出力軸(5) がケーシング(10)に回転可能に保持され、機械式変速機(3) と静液圧式変速機(2) が該ケーシング(10)内に収納された液圧機械式変速装置を前提としている。

そして、この液圧機械式変速装置は、上記液圧ピストンポンプ(30)が入力軸(4) と同一の中心線上に配置されるとともに、上記液圧ピストンモータ(40)が出力軸(5) と同一の中心線上に配置され、上記ケーシング(10)の底部には油を受けるドレンパン(17)が形成されるとともに、該ケーシング(10)の外部には油を貯留するリザーブタンク(61)が設けられ、上記入力軸(4) に、上記ドレンパン(17)の油を吸い上げてリザーブタンク(61)に供給する吸い上げポンプ(50)と、リザーブタンク(61)の油を上記閉回路(60)に作動油として供給するとともに上記機械式変速機(3) 及び静液圧式変速機(2) の摺動部へ潤滑油として供給するチャージポンプ(52)とが装着されていることを特徴としている。

この第１の発明では、入力軸(4) に入力された回転動力は、２つの経路に分割され、静液圧式変速機(2) 側の第１経路では液圧ピストンポンプ(30)から閉回路(60)を介して液圧ピストンモータ(40)に伝達される。

入力軸(4) の回転動力は、第２経路側では差動歯車機構(20)に伝達される。差動歯車機構(20)には、上記静液圧式変速機(2) の液圧ピストンモータ(40)からも回転が伝達され、２つの入力が合成されて出力軸(5) に伝達される。その際、上記液圧ピストンポンプ(30)または液圧ピストンモータ(40)の容量を変化させてモータ軸(42)の回転数を変化させることで、液圧機械式変速装置の出力軸(5) の回転数も変化させることができる。

また、上記入力軸(4) が回転すると、吸い上げポンプ(50)とチャージポンプ(52)が駆動される。したがって、ドレンパン(17)に溜まる油が吸い上げポンプ(50)で吸い上げられてリザーブタンク(61)に供給され、リザーブタンク(61)の油がチャージポンプ(52)で上記閉回路(60)に作動油として供給されるとともに、静液圧式変速機(2) 及び機械式変速機(3) の摺動部へ潤滑油として供給される。

第２の発明は、第１の発明の液圧機械式変速装置において、差動歯車機構(20)が、液圧ピストンモータ(40)のモータ軸(42)に連結された第１入力ギヤ(21)と、入力軸(4) に回転伝達機構(70)を介して連結された第２入力ギヤ(23)と、第１入力ギヤ(21)と第２入力ギヤ(23)が噛合する出力ギヤ(22)と、該出力ギヤ(22)を公転可能に保持するとともに出力軸(5) に連結された出力部材(24)とを備えていることを特徴としている。

この第２の発明では、入力軸(4) に入力された回転動力が静液圧式変速機(2) 側の第１経路において液圧ピストンポンプ(30)から閉回路(60)を介して液圧ピストンモータ(40)に伝達されると、液圧ピストンモータ(40)のモータ軸(42)が回転し、該モータ軸(42)に連結された差動歯車機構(20)の第１入力ギヤ(21)が回転する。入力軸(4) の回転動力は、第２経路側では、回転伝達機構(70)から差動歯車機構(20)の第２入力ギヤ(23)に伝達される。そして、差動歯車機構(20)では第１入力ギヤ(21)と第２入力ギヤ(23)が回転することによって出力ギヤ(22)が回転し、それに伴って出力部材(24)及び出力軸(5) が回転する。

第３の発明は、第１または第２の発明の液圧機械式変速装置において、入力軸(4) と出力軸(5) とがケーシング(10)の水平方向に並べて配置され、差動歯車機構(20)の下方にドレンパン(17)が配置されていることを特徴としている。

この第３の発明では、ケーシング(10)の底部において差動歯車機構(20)の下方に設けられたドレンパン(17)に溜まる油が吸い上げポンプ(50)でリザーブタンク(61)に供給され、さらにチャージポンプ(52)で静液圧式変速機(2) の閉回路(60)に作動油として、また、静液圧式変速機(2) や機械式変速機(3) の摺動部に潤滑油として供給される。

第４の発明は、第１から第３のいずれか１の発明の液圧機械式変速装置において、吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)までの供給経路(62)に、油に含まれる汚れ成分を除去するフィルタ(63)が設けられていることを特徴としている。

この第４の発明では、ドレンパン(17)に溜まった油が吸い上げポンプ(50)によってリザーブタンク(61)へ送られるときに、供給経路(62)に設けられた吸い上げフィルタ(63)によって油の汚れ成分が除去される。したがって、静液圧式変速機(2) の閉回路(60)に送られる作動油や、静液圧式変速機(2) と差動歯車機構(20)の摺動部に送られる潤滑油が汚れの少ない油になるので、動作が安定する。また、フィルタ(63)の部分で一旦流速が低下するので、作動油から気泡が分離しやすくなる。

第５の発明は、第１から第４のいずれか１の発明の液圧機械式変速装置において、吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)までの供給経路(62)に、油に含まれる気泡を除去する気泡除去手段(64)が設けられていることを特徴としている。この気泡除去手段(64)は、例えば、リザーブタンク(61)の開口部、つまり、上記供給経路(62)からリザーブタンク(61)への油の流入口に設けることができる。

この第５の発明では、ドレンパン(17)に溜まった油が吸い上げポンプ(50)によってリザーブタンク(61)へ送られるときに、上記気泡除去手段(64)によって油から気泡が除去される。したがって、静液圧式変速機(2) の閉回路(60)に気泡が混入しにくくなるので、液圧機械式変速装置の動作が安定する。

上記第１及び第２の発明によれば、入力軸(4) と同一中心線上の液圧ピストンポンプ(30)と、出力軸(5) と同一中心線上の液圧ピストンモータ(40)とを並べて配置した液圧機械式変速装置において、上記入力軸(4) でチャージポンプ(52)及び吸い上げポンプ(50)を駆動するようにしているので、該チャージポンプ(52)及び吸い上げポンプ(50)を駆動するのに専用の機構は不要である。したがって、液圧機械式変速装置が大型化するのを防止できる。また、油溜まりに静液圧式変速機(2) や遊星歯車機構(20)を浸漬せずに潤滑できるため、油の撹拌損失も抑えられる。

上記第３の発明によれば、入力軸(4) と出力軸(5) とをケーシング(10)の水平方向に並べて配置した構造において、ドレンパン(17)を差動歯車機構(20)の下方に配置している。ここで、例えば、入力軸(4) と出力軸(5) とをケーシング(10)の上下方向に並べて配置し、さらにその下方にドレンパン(17)を配置した場合には、ケーシング(10)が上下方向に大型化してしまう問題があるが、この第３の発明では、入力軸(4) と出力軸(5) を水平方向に並べて配置しているので、ケーシング(10)の上下方向への大型化を防止できる。

上記第４の発明によれば、吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)までの供給経路(62)に、油に含まれる汚れ成分を除去するフィルタ(63)を設けているので、静液圧式変速機(2) や差動歯車機構(20)の動作が安定する。また、この発明の構成によると、供給経路(62)の流路面積がフィルタ(63)の部分で拡大するため、流速の低下により油から気泡が分離しやすくなる利点もある。

上記第５の発明によれば、吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)までの供給経路(62)に、油に含まれる気泡を除去する気泡除去手段(64)を設けているので、気泡の分離効率が向上し、静液圧式変速機(2) の動作をさらに安定させることが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係るＨＭＴ(1) の水平断面構造図、図２は図１のII−II線拡大断面図、図３は図１の拡大側面図、図４は図３のIV−IV線拡大断面図、図５はこのＨＭＴ(1) を油圧回路とともに示した概略構成図である。なお、図１は図３のI−I線を通る水平断面を表している。また、図５では、機器の配置が図１のそれとは反転した状態で示されているが、構成自体は図１と同じである。

このＨＭＴ(1) は、主に、トラクタ、農業車両、運搬車などの変速機として用いられるものである。上記ＨＭＴ(1) は、ケーシング(10)と、このケーシング(10)の内部に収納されたＨＳＴ(2) 及びＭＴ(3) と、入力軸(4) と、出力軸(5) とを有している。そして、このＨＭＴ(1) は、エンジンのクランク軸からの入力回転を一旦２つに分割し、それぞれＭＴ(3) 及びＨＳＴ(2) に伝達した後に、ＭＴ(3) の遊星歯車機構（差動歯車機構）(20)により合成して出力軸(5) から出力するように構成されている。

上記ＨＳＴ(2) は、斜板式液圧（油圧）アキシャルピストンポンプ(30)（以下、単にピストンポンプという）と斜板式液圧（油圧）アキシャルピストンモータ(40)（以下、単にピストンモータという）とから構成され、これらのピストンポンプ(30)とピストンモータ(40)により油圧の閉回路(60)が構成されている。上記入力軸(4) と出力軸(5) は水平方向に並べて配置され、互いに平行な中心線上に位置している。上記ＭＴ(3) は、エンジンのクランク軸端に直結された入力軸(4) の中間部にスプラインにより回転一体に設けられた中間ギヤ（回転伝達機構）(70)と、出力軸(5) と同一軸心上に配置されて、上記中間ギヤ(70)からの入力回転を受け入れる遊星歯車機構(20)とから構成されている。

上記遊星歯車機構(20)は、モータ軸(42)に回転一体に設けられたサンギヤ（第１入力ギヤ）(21)と、このサンギヤ(21)に噛み合ってその周囲を自転しながら公転する複数のプラネタリギヤ（出力ギヤ）(22)と、内周には上記複数のプラネタリギヤ(22)に噛合する内歯(23a) が形成されるとともに外周には中間ギヤ(70)と噛合する外歯(23b) が形成されたリングギヤ（第２入力ギヤ）(23)と、出力軸(5) の一側の端部に一体に設けられ、上記複数のプラネタリギヤ(22)をそれぞれ回転自在に支持するプラネタリキャリア（出力部材）(24)とから構成されている。

上記構成において、入力軸(4) へ入力された回転動力は、その一部分が中間ギヤ(70)から遊星歯車機構(20)のリングギヤ(23)へと伝達される。一方、入力軸(4) へ入力された残りの回転動力は、ピストンポンプ(30)により油圧力に変換されてから閉回路(60)を介してピストンモータ(40)に伝えられ、このピストンモータ(40)により再び回転力に変換されてモータ軸(42)上のサンギヤ(21)へ伝達される。そして、それぞれ回転するリングギヤ(23)とサンギヤ(21)とからそれらに噛合する複数のプラネタリギヤ(22)に伝えられた回転により、該プラネタリギヤ(22)を保持するプラネタリキャリア(24)及び出力軸(5) が回転する。

以下、上記ＨＭＴ(1) の構成をさらに詳しく説明する。

まず、上記ＨＭＴ(1) のケーシング(10)は、該ケーシング(10)内を入力軸(4) 及び出力軸(5) の軸方向について一側と反対側の他側とに区画する隔壁部(11)を有している。ケーシング(10)は、図においてこの隔壁部(11)よりも左側の部分が、その開口端をエンドキャップ(12)により閉止されていて、隔壁部(11)とエンドキャップ(12)の間にＨＳＴ(2) のピストンポンプ(30)とピストンモータ(40)とを一緒に収容するＨＳＴ収容部(10a) が形成されている。また、ケーシング(10)における隔壁部(11)よりも右側の部分はカバー(13)により閉止されていて、その内部にＭＴ(3) を収容するＭＴ収容部(10b) が形成されている。なお、上記隔壁部(11)には開口部が形成され、ＨＳＴ収容部(10a) とＭＴ収容部(10b) とが連通している。

上記入力軸(4) は、カバー(13)から隔壁部(11)及びエンドキャップ(12)まで貫通するように配置されている。この入力軸(4) は、該カバー(13)及び隔壁部(11)に配設された転がり軸受け(14a,14a) と、エンドキャップ(12)に配設された滑り軸受け(14b) とにより回転自在に支持されている。上記入力軸(4) は、クランク軸からの回転を受け入れる入力軸部(4a)と、ポンプ軸(32)の機能を有するポンプ軸部(4b)とが一体となったものであるが、入力軸(4) とポンプ軸(32)とを別々に形成して、それらをカップリング等により結合するようにしてもよい。

上記出力軸(5) は上記入力軸(4) と平行に配置され、上述したようにプラネタリキャリア(24)と一体的に形成されている。この出力軸(5) は、ケーシング(10)に転がり軸受け(15a) で回転自在に支持されている。また、出力軸(5) は、モータ軸(42)と同一軸心上に位置している。

モータ軸(42)は、一端が上記隔壁部(11)に転がり軸受け(15b) を介して回転自在に支持され、他端が上記エンドキャップ(12)に滑り軸受け(15c) を介して回転自在に支持されている。

上記中間ギヤ(70)は、図においてピストンポンプ(30)の右側で入力軸(4) とスプライン結合しており、上記リングギヤ(23)の外歯(23b) と噛合している。上記遊星歯車機構(20)のリングギヤ(23)は、モータ軸(42)と同心上に位置するように隔壁部(11)と一体形成された円筒状の軸受け部(11a) 上に配設され、サンギヤ(21)はモータ軸(42)上に配設されている。上記リングギヤ(23)は、上記軸受け部(11a) に転がり軸受け(16)を介して回転自在に支持されており、外歯(23b) が上記中間ギヤ(70)に噛み合い、内歯(23a) がプラネタリギヤ(22)に外側から噛み合っている。また、上記サンギヤ(21)は、モータ軸(42)にスプライン結合しており、上記リングギヤ(23)との間に位置するプラネタリギヤ(22)に対して内側から噛み合うようになっている。

上記プラネタリキャリア(24)は、上述したように、上記ケーシング(10)に回転自在に保持された出力軸(5) の一端に一体に形成されている。このプラネタリキャリア(24)には、円周方向に等間隔で複数のピン(24a) が配設されており、各ピン(24a) にプラネタリギヤ(22)がニードル軸受け(24b) を介して回転自在に支持されている。

次に、ＨＳＴ(2) のピストンポンプ(30)の構造について具体的に説明する。このピストンポンプ(30)は、入力軸(4) のポンプ軸部(4b)にスプライン結合したシリンダバレル(33)と、このシリンダバレル(33)に保持されたピストン(34)とを有している。シリンダバレル(33)の内部には、詳細は図示していないが、ポンプ軸(32)の軸心を中心とする円周上に所定間隔で配置された複数のシリンダ室(33a) が設けられている。各シリンダ室(33a) の図の左側には、シリンダバレル(33)のエンドキャップ(12)側の端面に開口するように個別にポート(33b) が形成されている。一方、各シリンダ室(33a) は、図の右側が開口しており、上記ピストン(34)を入力軸(4) の軸心と平行な方向へ進退可能に保持している。

上記ケーシング(10)内には、シリンダバレル(33)の右側の端面に対向して、ピストン(34)の往復動ストロークを調節する可変斜板(35)が配設されている。可変斜板(35)は、スリッパ(36a) とスリッパ押さえ(36b) を介して各ピストン(34)と連結されている。この可変斜板(35)は、その斜板角度が零になる中立位置を挟んで、図１に示すように斜板角度が最大になる正転側の最大傾斜位置と、図示しない逆転側の最大傾斜位置との間で傾動可能に構成されている。可変斜板(35)は、図示していないが、油圧シリンダやＤＣモータ等のアクチュエータにより傾動されて、傾斜角度を調整するように構成されている。

上記入力軸(4) がエンジンからの入力により回転駆動されるのに伴って、ポンプ軸部(4b)及びシリンダバレル(33)が回転すると、各ピストン(34)が軸心の周りを公転しながら可変斜板(35)の傾斜角度に対応するストロークで往復動することにより、各シリンダ室(33a) への作動油の給排が行われる。すなわち、作動油の吐出行程にあるシリンダ室(33a) では、可変斜板(35)の傾斜に沿ってピストン(34)がシリンダ室(33a) に押し込まれ、これにより、該シリンダ室(33a) 内の作動油がポート(33b) を介してシリンダバレル(33)から吐出される。一方、吸入行程にあるシリンダ室(33a) では、ピストン(34)はポート(33b) を介してシリンダ室(33a) に流入する作動油の圧力（チャージ圧）を受けて、可変斜板(35)の傾斜に沿って徐々に該シリンダ室(33a) から押し出される。

各シリンダ室(33a) への作動油の給排は、シリンダバレル(33)のポート(33b) 側の端面に摺接するようにシリンダバレル(33)とエンドキャップ(12)との間に設けられたバルブプレート(37)を介して行われる。このバルブプレート(37)は、ピストンポンプ(30)とピストンモータ(40)との間で上記閉回路(60)を構成するようにエンドキャップ(12)に形成された一対の油通路(60a,60a) に対して、各シリンダ室(33a) の連通状態を切り換えるものである。このバルブプレート(37)はコイルバネ(38)によりエンドキャップ(12)側に付勢され、該エンドキャップ(12)に圧接している。バルブプレート(37)は、詳細は図示しないが、シリンダバレル(33)の円周方向に長い２つの円弧状断面の孔部が設けられたものである。そして、吐出行程にあるシリンダ室(33a) から吐出された作動油はバルブプレート(37)の一方の孔部を介して一方の油通路(60a) に流通する一方、他方の油通路(60a) から還流する作動油は他方の孔部を介して吸入行程にあるシリンダ室(33a) に供給される。

上記ＨＳＴ(2) の入力側のピストンポンプ(30)が以上のように構成されているのに対して、出力側のピストンモータ(40)は、斜板(43)の傾斜角度が固定されていることを除いてピストンポンプ(30)とほぼ同様に構成されている。このピストンモータ(40)には、ピストンポンプ(30)における入力軸(4) のポンプ軸部(4b)の代わりにモータ軸(42)が設けられている。このピストンモータ(40)については、ピストンポンプ(30)と同様の部材には同じ符号を付し、その説明は省略することとする。

この実施形態では、ケーシング(10)の内部は作動油（潤滑油）により満たされてはおらず、ケーシング(10)の底部にＨＳＴ(2) の漏れ油や潤滑油を受けるドレンパン(17)が形成されている。また、上記入力軸(4) には、ケーシング(10)内のドレンパン(17)に溜まった油を吸い上げてケーシング(10)外のリザーブタンク(61)（図５参照）に送り込む吸い上げポンプ(50)と、ＨＳＴ(2) の閉回路(60)における漏れ油をリザーブタンク(61)から補給するためのチャージポンプ(52)とが取り付けられている。吸い上げポンプ(50)及びチャージポンプ(52)は、それぞれトロコイドポンプにより構成されている。上記リザーブタンク(61)は、ケーシング(10)に固定して該ケーシング(10)と一体化してもよいし、車体に固定してもよい。

図５に示すように、吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)への供給経路(62)にはフィルタ(63)とスクリーンメッシュ（気泡除去手段）(64)とが設けられている。フィルタ(63)はこの供給経路(62)中に設けられる一方、スクリーンメッシュ(64)はリザーブタンク(61)の開口部に設けられている。そして、ドレンパン(17)に溜まった作動油の汚れ成分を上記フィルタ(63)で捕捉して油から除去するとともに、油に混入したエアをスクリーンメッシュ(64)で除去してから、油をリザーブタンク(61)に供給するようになっている。

上記チャージポンプ(52)は、上記リザーブタンク(61)から作動油を汲み上げて、閉回路(60)を構成する一対の油通路(60a,60a) のうちの低圧側に、チェック弁(65)を介して作動油を供給するようになっている。このときに、低圧側の油通路(60a) へ供給される作動油の圧力が閉回路(60)におけるいわゆるチャージ圧である。

上記閉回路(60)には、一対の油通路(60a,60a) のうちの高圧側において作動油の圧力状態が所定以上に高くなったときに、この高圧側の油通路(60a) から低圧側の油通路(60a) に作動液圧を逃がすよう、一対のリリーフ弁(66)が配設されるとともに、これとは別に、所定の条件下で上記一対の油通路(60a,60a) 同士を連通させて、ＨＳＴ(2) における動力伝達を遮断するための電磁弁からなるバイパス弁(67)が配設されている。このバイパス弁(67)は、通常は上記一対の油通路(60a,60a) 同士を連通させない閉止位置（図に示す位置）とされる一方、図外のコントローラからの制御信号を受けて、該油通路(60a,60a) 同士を連通させる連通位置に切り替えられ、これにより、ＨＳＴ(2) 、ひいてはＨＭＴ(1) を、動力の伝達を行わない動力遮断状態に切り替えるクラッチの機能を有するものである。

上記閉回路(60)では、車両が前進するときに発生する圧力は常に同じ側のライン（図５の左側のライン）に作用する。したがって、車両の前進中にエンジンブレーキがかかったときには、逆側のライン（図の右側のライン）に高圧が発生する。そこで、この閉回路(60)では、そのときに高圧の作動油を低圧側へ逃がすことでＨＭＴ(1) の動作のショックを防止するために、片方のチェック弁(65)と並列にバイパス通路(68)を設け、このバイパス通路(68)にオリフィス(68a) を設けている。

この実施形態では、上述したようにケーシング(10)の内部に作動油を満たしていない。このため、チャージポンプ(52)からＨＳＴ(2) へ作動油を供給するチャージライン(54)を潤滑ライン(56)にも利用するようにし、チャージポンプ(52)と潤滑ライン(56)とを潤滑油供給機構として用いている。したがって、チャージライン(54)を流れる作動油は、エンドキャップ(12)内で潤滑ライン(56)に分岐して入力軸(4) 及びポンプ軸(32)の中の給油通路(58)を流れ、この給油通路(58)からピストンポンプ(30)、ピストンモータ(40)及び遊星歯車機構(20)の摺動部へオリフィスを介して給油される。

ピストンポンプ(30)やピストンモータ(40)を潤滑した油は、そこから滴下してケーシング(10)の底部のドレンパン(17)に戻る。また、遊星歯車機構(20)では、潤滑油がプラネタリキャリア(24)の給油通路(58)を通って、プラネタリギヤ(22)の軸受け(24b) や、プラネタリギヤ(22)とサンギヤ(21)及びリングギヤ(23)との噛み合い部分、あるいは中間ギヤ(70)とリングギヤ(23)との噛み合い部分にも供給された後、ケーシング(10)の底部のドレンパン(17)に戻る。

−運転動作−
次に、本実施形態に係るＨＭＴ(1) の運転動作を説明する。

まず、エンジンの運転を開始すると、エンジンのクランク軸に連結された入力軸(4) が回転し、その回転動力の一部がＭＴ(3) 側の経路（第２経路）において中間ギヤ(70)から遊星歯車機構(20)のリングギヤ(23)へ伝達される。

一方、上記回転動力の他の一部により、ＨＳＴ(2) 側の経路（第１経路）においてはピストンポンプ(30)のシリンダバレル(33)が回転する。シリンダバレル(33)が回転すると、傾斜した可変斜板(35)に沿ってピストン(34)が往復動し、ピストンポンプ(30)とピストンモータ(40)との間で油通路(60a,60a) を通って作動油の給排が行われる。このことにより、上記回転力はピストンモータ(40)に伝達される。そして、上記ピストンモータ(40)のシリンダバレル(33)が閉回路(60)により供給される作動油を受けて回転し、該シリンダバレル(33)と一体のモータ軸(42)が回転することで、この回転力がモータ軸(42)上のサンギヤ(21)に伝達される。

遊星歯車機構(20)では、中間ギヤ(70)からリングギヤ(23)へ伝達された回転力と、ＨＳＴ(2) からサンギヤ(21)に伝達された回転力とが、複数のプラネタリギヤ(22)で合成され、該プラネタリギヤ(22)が自転しながらサンギヤ(21)上を公転する。この結果、プラネタリキャリア(24)が回転し、それと一体の出力軸(5) も回転する。そして、この出力軸(5) の回転が、車両の車輪に伝達される。

運転中にケーシング(10)内のドレンパン(17)に溜まる油は、吸い上げポンプ(50)により吸い上げられて、フィルタ(63)及びスクリーンメッシュ(64)を介してリザーブタンク(61)に送り込まれる。その際に、吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)までの供給経路(62)において、油の中の汚れ成分がフィルタ(63)で除去されるとともに、気泡がスクリーンメッシュ(64)で除去される。

その後、リザーブタンク(61)内の油が、チャージポンプ(52)によって、チャージライン(54)からＨＳＴ(2) の閉回路(60)へ補給用の作動油として供給されるとともに、チャージライン(54)から分岐した潤滑ライン(56)を通ってＨＳＴ(2) や遊星歯車機構(20)などの摺動部へ潤滑油として供給される。そして、各摺動部を潤滑した油は、ドレンパン(17)に戻る際に中間ギヤ(70)とリングギヤ(23)の噛み合い部なども潤滑する。

−実施形態の効果−
この実施形態のＨＭＴ(1) によれば、入力軸(4) と出力軸(5) を平行に配置するとともに、入力軸(4) にチャージポンプ(52)と吸い上げポンプ(50)を設け、出力軸(5) と同心の遊星歯車機構(20)の下方にドレンパン(17)を設けているので、ケーシング(10)内に油を溜めずにＨＳＴ(2) や遊星歯車機構(20)を潤滑する構造を簡単に実現できる。また、チャージポンプ(52)と吸い上げポンプ(50)を入力軸(4) に取り付けているので、これらを駆動するための専用の機構が不要であり、ＨＭＴ(1) をコンパクトに構成することができる。

また、この実施形態では、ケーシング(10)内に油を溜めず、チャージライン(54)から分岐した潤滑ライン(56)を使ってＨＳＴ(2) や遊星歯車機構(20)を潤滑するようにしているので、ケーシング(10)内に貯留した油にＨＳＴ(2) や遊星歯車機構(20)を浸漬して潤滑を行う構造と違って、油の撹拌損失による動力の伝達ロスが生じない。さらに、チャージライン(54)から分岐した潤滑ライン(56)でＨＳＴ(2) や遊星歯車機構(20)の潤滑を確実に行えるため、潤滑不良も生じない。

また、ドレンパン(17)に溜まった油を直接にＨＳＴ(2) に供給せずに、油を吸い上げポンプ(50)でいったんリザーブタンク(61)に貯留するようにしているので、ＨＳＴ(2) の閉回路(60)への気泡の混入を抑えられる。上記閉回路(60)への気泡の混入は、吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)への供給経路(62)にスクリーンメッシュ(64)を配置していることによっても防止される。さらに、上記供給経路(62)の流路面積がフィルタ(63)の箇所で拡大されていることによっても気泡が油から効率よく分離される効果が得られる。

また、このフィルタ(63)では油の汚れ成分が除去されるので、ＨＳＴ(2) や遊星歯車機構(20)の動作も安定する。さらに、リングギヤ(23)をモータ軸(42)よりも大径の軸受け部(11a) で保持しており、モータ軸(42)上にリングギヤ(23)を設けるより支持部の直径を大きくできるため、遊星歯車機構(20)の動作を安定させることもできる。

−その他の実施形態−
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

例えば、上記実施形態では、ＨＳＴ(2) 及びＭＴ(3) への潤滑油の供給を、チャージライン(54)から分岐した潤滑ライン(56)を使って入力軸(4) 及び出力軸(5) の内部から行うようにしているが、ＨＳＴ(2) やＭＴ(3) を潤滑するための具体的な構造は適宜変更してもよく、潤滑ラインから噴霧ノズルを介してＨＳＴ(2) へＭＴ(3) へ潤滑油を噴霧するようにしてもよい。

要するに、本発明は、入力軸(4) と出力軸(5) とが互いに平行に配置されたＨＭＴにおいて、ケーシング(10)の底部に設けたドレンパン(17)に溜まる油を吸い上げポンプ(50)でリザーブタンク(61)に送った後に、チャージポンプ(52)でＨＳＴ(2) への作動油の供給とＨＳＴ(2) 及びＭＴ(3) への潤滑油の供給とを行う構造において、入力軸(4) で吸い上げポンプ(50)とチャージポンプ(52)を駆動するようにしたものであればよく、それ以外の構成は変更してもよい。

以上説明したように、本発明は、ピストンポンプ(30)とピストンモータ(40)が互いに平行な中心線上に配置されたＨＳＴ(2) を備えたＨＭＴ(1) について有用である。

本発明の実施形態に係るＨＭＴ(1) の水平断面構造図である。 図１のII−II線拡大断面図である。 図１の拡大側面図である。 図３のIV−IV線拡大断面図である。 このＨＭＴ(1) を油圧回路とともに示した概略構成図である。

符号の説明

(1) 液圧機械式変速装置（ＨＭＴ）
(2) 静液圧式変速機（ＨＳＴ）
(3) 機械式変速機（ＭＴ）
(4) 入力軸
(5) 出力軸
(10) ケーシング
(17) ドレンパン
(20) 遊星歯車機構（差動歯車機構）
(21) サンギヤ（第１入力ギヤ）
(22) プラネタリギヤ（出力ギヤ）
(23) リングギヤ（第２入力ギヤ）
(24) プラネタリキャリア（出力部材）
(30) 液圧ピストンポンプ
(32) ポンプ軸
(40) 液圧ピストンモータ
(42) モータ軸
(50) 吸い上げポンプ
(52) チャージポンプ
(60) 閉回路
(61) リザーブタンク
(62) 供給経路
(63) フィルタ
(64) 気泡除去手段
(70) 中間ギヤ（回転伝達機構）

Claims (5)

1. 入力軸(4) 及び出力軸(5) と、
   上記入力軸(4) 及び出力軸(5) の間に介設された差動歯車機構(20)を有する機械式変速機(3) と、
   上記入力軸(4) に接続された液圧ピストンポンプ(30)と、該液圧ピストンポンプ(30)に閉回路(60)により接続されるとともに上記差動歯車機構(20)を介して出力軸(5) に接続された液圧ピストンモータ(40)とを有し、ポンプ軸(32)とモータ軸(42)とが互いに平行な中心線上に配置され、該ピストンポンプ(30)及びピストンモータ(40)の少なくとも一方が容量可変とされた静液圧式変速機(2) とを備え、
   上記入力軸(4) と出力軸(5) がケーシング(10)に回転可能に保持され、機械式変速機(3) と静液圧式変速機(2) が該ケーシング(10)内に収納された液圧機械式変速装置において、
   上記液圧ピストンポンプ(30)が入力軸(4) と同一の中心線上に配置されるとともに、上記液圧ピストンモータ(40)が出力軸(5) と同一の中心線上に配置され、
   上記ケーシング(10)の底部には油を受けるドレンパン(17)が形成されるとともに、該ケーシング(10)の外部には油を貯留するリザーブタンク(61)が設けられ、
   上記入力軸(4) に、上記ドレンパン(17)の油を吸い上げてリザーブタンク(61)に供給する吸い上げポンプ(50)と、リザーブタンク(61)の油を上記閉回路(60)に作動油として供給するとともに上記機械式変速機(3) 及び静液圧式変速機(2) の摺動部へ潤滑油として供給するチャージポンプ(52)とが装着されていることを特徴とする液圧機械式変速装置。
2. 請求項１に記載の液圧機械式変速装置において、
   差動歯車機構(20)は、液圧ピストンモータ(40)のモータ軸(42)に連結された第１入力ギヤ(21)と、入力軸(4) に回転伝達機構(70)を介して連結された第２入力ギヤ(23)と、第１入力ギヤ(21)と第２入力ギヤ(23)が噛合する出力ギヤ(22)と、該出力ギヤ(22)を公転可能に保持するとともに出力軸(5) に連結された出力部材(24)とを備えていることを特徴とする液圧機械式変速装置。
3. 請求項１または２に記載の液圧機械式変速装置において、
   入力軸(4) と出力軸(5) とがケーシング(10)の水平方向に並べて配置され、差動歯車機構(20)の下方にドレンパン(17)が配置されていることを特徴とする液圧機械式変速装置。
4. 請求項１から３のいずれか１に記載の液圧機械式変速装置において、
   吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)までの供給経路(62)に、油に含まれる汚れ成分を除去するフィルタ(63)が設けられていることを特徴とする液圧機械式変速装置。
5. 請求項１から４のいずれか１に記載の液圧機械式変速装置において、
   吸い上げポンプ(50)からリザーブタンク(61)までの供給経路(62)に、油に含まれる気泡を除去する気泡除去手段(64)が設けられていることを特徴とする液圧機械式変速装置。
   

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