JP2008069834A - 変速伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数段階の各速度段階において無段階に変速可能な変速伝動装置の提供。
【解決手段】静油圧式無段変速部２０と、遊星伝動部３ａと、変速出力部３ｂとを備える。遊星伝動部３ａは、静油圧式無段変速部２０の出力とエンジン駆動力とを複数の遊星伝動機構ＰＦ，ＰＲによって合成して出力するよう、サンギヤ６０と一体回転自在なサンギヤ出力体４３と、キャリヤ６２と一体回転自在なキャリヤ出力体４２と、リングギヤ６３と一体回転自在なリングギヤ出力体４１とを備える。変速出力部３ｂは、遊星伝動部３ａから出力される合成駆動力を複数段階の速度レンジに段階分けして一つの出力回転体７０から出力するよう、サンギヤ出力体４３とキャリヤ出力体４２とリングギヤ出力体４１を各別に出力回転体７０に連動させる複数の伝動機構７１〜７４と、これらを各別に断接状態とに切換える複数のクラッチＣＬ１〜ＣＬ４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの出力が入力される静油圧式無段変速部と、前記静油圧式無段変速部から出力される駆動力と前記静油圧式無段変速部による変速作用を受けないエンジン駆動力とを複数の遊星伝動機構によって合成する遊星伝動部と、前記遊星伝動部から出力される合成駆動力を複数段階の速度レンジに段階分けして一つの出力回転体から出力する変速出力部とを備えた変速伝動装置に関する。

上記した変速伝動装置は、静油圧式無段変速部が変速操作され、この変速操作に併せて変速出力部が適切に切り換え操作されることにより、エンジンからの駆動力が複数段階の速度レンジに段階分けして、かつ、各段階の速度レンジにおいて無段階に変速して出力されるものである。
この種の変速伝動装置として、従来、特許出願（特願２００５−２８６０７２号）されたものを先に開発した。

図７は、先に開発した変速伝動装置３の線図である。この図に示すように、先に開発した変速伝動装置３は、静油圧式無段変速部２０と遊星伝動部３ａと変速出力部３ｂとを備えている。遊星伝動部３ａは、一対の遊星伝動機構ＰＦ，ＰＲを備えている。一対の遊星伝動機構ＰＦ，ＰＲのうちの伝動方向上手側の遊星伝動機構ＰＦは、静油圧式無段変速部２０による変速作用を受けないエンジン駆動力が入力されるリングギヤと、静油圧式無段変速部２０からの出力が入力されるサンギヤとを備えている。一対の遊星伝動機構ＰＦ，ＰＲのうちの伝動方向上手側の遊星伝動機構ＰＦの遊星ギヤ５１と、伝動方向下手側の遊星伝動機構ＰＲの遊星ギヤ６１とは連動している。すなわち、遊星ギヤ５１に回転軸５１ａを介して一体回転自在に連動している連動ギヤ５１ｂと、遊星ギヤ６１に回転軸６１ａを介して一体回転自在に連動している連動ギヤ６１ｂとが噛み合っている。伝動方向上手側の遊星伝動機構ＰＦのキャリヤと、伝動方向下手側の遊星伝動機構ＰＲのキャリヤとは、共用のキャリヤＫになっている。
変速出力部３ｂは、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２と第３クラッチＣ３と第４クラッチＣ４と遊星伝動機構ＰＥとを備え、さらに、遊星伝動機構ＰＦのリングギヤに作用するブレーキＢＫと、遊星伝動機構ＰＥのキャリヤに連動した出力回転体７０とを備えている。第1クラッチＣ１は、遊星伝動部３ａの遊星伝動機構ＰＲのリングギヤにギヤ連動機構Ｇ１を介して連動した入力ギヤＣ１ａと、遊星伝動機構ＰＥのサンギヤに回転軸１５０を介して一体回転自在に連動した出力ギヤＣ１ｂと、この出力ギヤＣ１ｂにシフト操作自在に支持されたクラッチギヤＣ１ｋとを備えている。第２クラッチＣ２は、遊星伝動部３ａの遊星伝動機構ＰＲのサンギヤに回転軸を介して連動された入力ギヤＣ２ａと、第１クラッチＣ１の出力ギヤＣ１ｂ及びクラッチギヤＣ１ｋと共用の出力ギヤＣ２ｂ及びクラッチギヤＣ２ｋとを備えている。第３クラッチＣ３は、遊星伝動部３ａのキャリヤＫにギヤ連動機構Ｇ２を介して連動した入力ギヤＣ３ａと、遊星伝動機構ＰＥのキャリヤに連動した出力ギヤＣ３ｂと、この出力ギヤＣ３ｂにシフト操作自在に支持されたクラッチギヤＣ３ｋとを備えている。第４クラッチＣ４は、前記回転軸１５０に一体回転自在に支持された入力ギヤＣ４ａと、第３クラッチＣ３の出力ギヤＣ３ｂ及びクラッチギヤＣ３ｋと共用の出力ギヤＣ４ｂ及びクラッチギヤＣ４ｋとを備えている。

図８は、先に開発した変速伝動装置３における静油圧式無段変速部２０の変速状態と、速度レンジと、出力回転体７０の回転速度（以下、出力速度と称する。）との関係を示す説明図である。図８に示す「−ＭＡＸ」は、静油圧式無段変速部２０の逆回転伝動状態での最高速度の変速状態を示し、「Ｎ」は、静油圧式無段変速部２０の中立状態を示し、「＋ＭＡＸ」は、静油圧式無段変速部２０の正回転伝動状態での最高速度の変速状態を示す。図９は、先に開発した変速伝動装置３における速度レンジと、第１，２，３，４クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４及びブレーキＢＫの操作状態との関係を示す説明図である。図９に示す「入り」は、第1，２，３，４クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４とブレーキＢＫの入り状態を示し、「−」は、第1，２，３，４クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４とブレーキＢＫの切り状態を示す。
これらの図に示すように、先に開発した変速伝動装置３は，次の如きものである。
すなわち、第１クラッチＣ１とブレーキＢＫとが入り状態に操作され、静油圧式無段変速部２０が「−ＭＡＸ」から「＋ＭＡＸ」に向けて変速操作されると、変速伝動装置３が１速レンジになって変速作動し、出力速度が「０」から無段階に増速していく。静油圧式無段変速部２０が「＋ＭＡＸ」の変速状態になると、出力速度が「Ｂ１１」になる。これに伴って第２クラッチＣ２が入り状態に操作されるとともにブレーキＢＫが入り状態に維持され、かつ、静油圧式無段変速部２０が「＋ＭＡＸ」から「-ＭＡＸ」に向けて変速操作されると、変速伝動装置３が２速レンジになって変速作動し、出力速度が「Ｂ１１」から無段階に増速していく。静油圧式無段変速部２０が「-ＭＡＸ」の変速状態になると、出力速度が「Ｂ１２」になる。これに伴って第２クラッチＣ２が入り状態に維持されるとともに第３クラッチＣ３が入り状態に操作され、かつ、静油圧式無段変速部２０が「-ＭＡＸ」から「+ＭＡＸ」に向けて変速操作されると、変速伝動装置３が３速レンジになって変速作動し、出力速度が「Ｂ１２」から無段階に増速していく。静油圧式無段変速部２０が「＋ＭＡＸ」の変速状態になると、出力速度が「Ｂ１３」になる。これに伴って第２クラッチＣ２が入り状態に維持されるとともに第４クラッチＣ４が入り状態に操作され、静油圧式無段変速部２０が「＋ＭＡＸ」から「−ＭＡＸ」に向けて変速操作されると、変速伝動装置３が４速レンジになって変速作動し、出力速度が「Ｂ１３」から無段階に増速していく。静油圧式無段変速部２０が「−ＭＡＸ」の変速状態になると、出力速度が最高速度の「Ｂ１４」になる。

先に開発した変速伝動装置の場合、変速出力部にクラッチを備える他に、遊星伝動機構とブレーキとを備える必要があり、構造面で不利になっていた。

本発明の目的は、エンジン出力を複数段階の速度レンジに段階分けして、かつ、各速度段階において無段階に変速して出力できるものでありながら、構造簡単に得ることができる変速伝動装置を提供することにある。

本第１発明は、エンジンの出力が入力される静油圧式無段変速部と、前記静油圧式無段変速部から出力される駆動力と前記静油圧式無段変速部による変速作用を受けないエンジン駆動力とを複数の遊星伝動機構によって合成する遊星伝動部と、前記遊星伝動部から出力される合成駆動力を複数段階の速度レンジに段階分けして一つの出力回転体から出力する変速出力部とを備えた変速伝動装置において、
前記遊星伝動部に、この遊星伝動部の伝動方向での最も下手側に位置する遊星伝動機構のサンギヤと一体回転自在なサンギヤ出力体と、前記最下手側の遊星伝動機構のキャリヤと一体回転自在なキャリヤ出力体と、前記最下手側の遊星伝動機構のリングギヤと一体回転自在なリングギヤ出力体とを備え、
前記変速出力部に、前記サンギヤ出力体と前記キャリヤ出力体と前記リングギヤ出力体とを各別に前記出力回転体に連動させる複数の伝動機構と、前記複数の伝動機構を各別に伝動入り状態と伝動切り状態とに切換える複数のクラッチとを備えてある。

本第1発明の構成によると、前記複数のクラッチのうちの速度レンジに対応したクラッチが入り状態に切換え操作されると、変速出力部の複数の伝動機構のうちの適切な伝動機構が伝動入り状態になり、変速出力部は、遊星伝動部のサンギヤ出力体とキャリヤ出力体とリングギヤ出力体とのうちの適切な出力体を出力回転体に連動させた所定の速度レンジになる。これにより、遊星伝動部を先に開発した遊星伝動部が備えていた遊星伝動機構及びブレーキを備えない構造簡単な遊星伝動部にしても、静油圧式無段変速部の変速操作に併せて変速出力部の複数のクラッチが適切に切換え操作されると、遊星伝動部による出力合成と、変速出力部による合成駆動力の段階分けとにより、エンジン出力が複数段階の速度レンジに段階分けされ、かつ、各速度段階において無段階に変速して出力される。

従って、エンジン出力を複数段階の速度レンジに段階分けして、かつ、各速度段階において無段階に変速して出力でき、走行伝動装置に有利に使用できる変速伝動装置を、変速出力部の面で構造の簡略化を図り、安価に得ることができる。

本第２発明は、本第１発明の構成において、前記サンギヤ出力体と前記キャリヤ出力体と前記リングギヤ出力体とを、前記出力回転体の回転軸芯に平行な三重軸構造に構成し、前記複数の伝動機構を、前記出力回転体の回転軸芯に沿う方向に並列するよう配置してある。

本第２発明の構成によると、サンギヤ出力体とキャリヤ出力体とリングギヤ出力体とを同一の軸芯上に纏まって位置する状態に配置し、複数の伝動機構をサンギヤ出力体とキャリヤ出力体とリングギヤ出力体と、出力回転体との間に纏まって位置する状態に配置することができる。

従って、サンギヤ出力体とキャリヤ出力体とリングギヤ出力体との配置構成の面からも、複数の伝動機構の配置構成の面からも変速伝動装置をコンパクトに得ることができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
〔第一実施例〕
図１は、本発明の第一実施例に係る変速伝動装置３の線図である。この図に示すように、本発明の第一実施例に係る変速伝動装置３は、トラクタが備える走行伝動装置に装備されている。走行伝動装置は、エンジン１の出力軸１ａからの出力が入力される主クラッチ２と、この主クラッチ２の出力軸２ａに入力軸２１が連動されている前記変速伝動装置３と、この変速伝動装置３の出力回転体としての出力軸７０に入力軸３１が連動されている前後進切換え装置３０と、この前後進切換え装置３０の出力軸３２に入力ギヤ５ａが連動されている後輪差動機構５と、前記前後進切換え装置３０の前記出力軸３２に伝動ギヤ６ａ，６ｂを介して連動されている前輪用出力軸７と、この前輪用出力軸７に伝動軸８を介して入力軸９ａが連動されている前輪差動機構９とを備えている。
尚、図１に示す如くミッションケース１０の後部に設けた動力取り出し軸１１は、トラクタの車体後部に連結されたロータリ耕耘装置（図示せず）など、各種の作業装置に前記エンジン１の駆動力を伝達するものである。この動力取り出し軸１１は、伝動軸１２と、作業クラッチ１３と、伝動ギヤ１４ａ，１４ｂとを介して前記変速伝動装置３の入力軸２１に連動されている。

図１に示すように、前記変速伝動装置３は、前記入力軸２１となっているポンプ軸（以下、入力軸２１をポンプ軸２１と呼称する。）を有した静油圧式無段変速部２０（以下、無段変速部２０と略称する。）と、一対の遊星伝動機構ＰＦ，ＰＲを有した遊星伝動部３ａと、前記出力軸７０を有した変速出力部３ｂとを備えて構成してある。前記無段変速部２０は、ミッションケース１０の外部に設け、前記遊星伝動部３ａおよび前記変速出力部３ｂと、前記前後進切換え装置３０と、前記後輪差動機構５とは、前記ミッションケース１０の内部に設けてある

前記無段変速部２０は、前記ポンプ軸２１を有した油圧ポンプ２３と、この油圧ポンプ２３からの圧油によって駆動される油圧モータ２４とを備えている。油圧ポンプ２３は、アキシャルプランジャ形で、かつ可変容量形の油圧ポンプによって構成してある。油圧モータ２４は、アキシャルプランジャ形の油圧モータによって構成してある。

すなわち、無段変速部２０は、エンジン１の出力軸１ａからの出力を主クラッチ２を介してポンプ軸２１に入力し、油圧ポンプ２３の斜板角が変更されることにより、入力したエンジン駆動力を正回転方向の駆動力と、逆回転方向の駆動力とに変換して、かつ、正回転方向においても逆回転方向においても無段階に変速してモータ軸２２から出力する。

図１に示すように、遊星伝動部３ａは、車体前後方向に並んだ前記一対の遊星伝動機構ＰＦ，ＰＲを備える他、この一対の遊星伝動機構ＰＦ，ＰＲのうち車体後方側に位置する後遊星伝動機構ＰＲの車体後方側に位置した三つの出力体４１，４２，４３とを備えている。

前記一対の遊星伝動機構ＰＦ，ＰＲのうち車体前方側に位置する前遊星伝動機構ＰＦは、筒軸形の回転支軸５６に一体回転自在に支持されたサンギヤ５０と、このサンギヤ５０の外周囲にサンギヤ５０の周方向に分散して位置するとともにサンギヤ５０に噛み合った複数個の遊星ギヤ５１と、各遊星ギヤ５１を回転自在に支持するキャリヤ５２と、前記各遊星ギヤ５１に内歯で噛み合ったリングギヤ５３とを備えている。

前記一対の遊星伝動機構ＰＦ，ＰＲのうちの前記後遊星伝動機構ＰＲは、回転支軸６７に一体回転自在に支持されたサンギヤ６０と、このサンギヤ６０の外周囲にサンギヤ６０の周方向に分散して位置するとともにサンギヤ６０に噛み合った複数個の遊星ギヤ６１と、各遊星ギヤ６１を回転自在に支持するキャリヤ６２と、前記各遊星ギヤ６１に内歯で噛み合ったリングギヤ６３とを備えている。

図２に示すように、前遊星伝動機構ＰＦおよび後遊星伝動機構ＰＲのサンギヤ５０，６０の周囲の複数箇所において対応し合っている前遊星伝動機構ＰＦの遊星ギヤ５１と後遊星伝動機構ＰＲの遊星ギヤ６１とは、遊星ギヤ５１の後端部と遊星ギヤ６１の前端部とで噛み合っている。図１に示すように、前遊星伝動機構ＰＦの各遊星ギヤ５１を回転自在に支持する支軸５７は、前遊星伝動機構ＰＦのキャリヤ５２と後遊星伝動機構ＰＲのキャリヤ６２とにわたって支持されているとともに各キャリヤ５２，６２に対して相対回転する。後遊星伝動機構ＰＲの各遊星ギヤ６１を回転自在に支持する支軸６８は、前遊星伝動機構ＰＦのキャリヤ５２と後遊星伝動機構ＰＲのキャリヤ６２とにわたって支持されているとともに各キャリヤ５２，６２に対して相対回転する。前遊星伝動機構ＰＦのサンギヤ５０の前記回転支軸５６は、無段変速部２０のモータ軸２２に一体回転自在に連動されている。

前遊星伝動機構ＰＦのリングギヤ５３は、このリングギヤ５３に一端側が一体回転自在に連結されている回転連動体５８と、この回転連動体５８の他端側に一体回転自在に連結された伝動ギヤ５９ａと、この伝動ギヤ５９ａに噛み合った状態で無段変速部２０のポンプ軸２１に一体回転自在に支持された伝動ギヤ５９ｂとを介してポンプ軸２１に連動されている。

前記三つの出力体４１，４２，４３は、出力軸７０の回転軸芯に平行な回転軸芯を備えた三重軸構造に相対回転自在に重なり合った軸体によって構成してある。三つの出力体４１，４２，４３のうちのリングギヤ出力体４１は、三重軸構造の最も外側に位置した筒軸で成り、後遊星伝動機構ＰＲのリングギヤ６３に回転連動体６９を介して一体回転自在に連結されている。三つの出力体４１，４２，４３のうちのキャリヤ出力体４２は、三重軸構造の中間に位置した筒軸で成り、後遊星伝動機構ＰＲのキャリヤ６２に一体回転自在に連結されている。三つの出力体４１，４２，４３のうちのサンギヤ出力体４３は、三重軸構造の最も内側に位置した軸体で成り、後遊星伝動機構ＰＲのサンギヤ６０の回転支軸６７と一体回転し、サンギヤ６０と一体回転する。

すなわち、遊星伝動部３ａは、前遊星伝動機構ＰＦの遊星ギヤ５１と、後遊星伝動機構ＰＲの遊星ギヤ６１とが噛み合い連動して自転回転し、この連動状態を維持しながらサンギヤ５０，６０の周りを公転回転するよう前遊星伝動機構ＰＦと後遊星伝動機構ＰＲとを連結した複合遊星型式になっている。そして、遊星伝動部３ａは、無段変速部２０による変速作用を受けないエンジン駆動力としてのモータ軸２１の駆動力を前遊星伝動機構ＰＦのリングギヤ５３に入力し、無段変速部２０のポンプ軸２２からの出力を前遊星伝動機構ＰＦのサンギヤ５０に入力し、無段変速部２０による変速作用を受けないエンジン駆動力と、無段変速部２０の出力とを前遊星伝動機構ＰＦと後遊星伝動機構ＰＲとによって合成し、この合成駆動力をリングギヤ出力体４１とキャリヤ出力体４２とサンギヤ出力体４３とから出力する。

図１に示すように、変速出力部３ｂは、前記出力軸７０を備える他、この出力軸７０と前記リングギヤ出力体４１とにわたって設けた第１伝動機構７１と、前記出力軸７０と前記サンギヤ出力体４３とにわたって設けた第２伝動機構７２と、前記出力軸７０と前記キャリヤ出力体４２とにわたって設けた第３伝動機構７３と、前記出力軸７０と前記サンギヤ出力体４３とにわたって設けた第４伝動機構７４と、前記四つの伝動機構７１，７２，７３，７４に設けたクラッチＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ４とを備えている。

前記第１伝動機構７１と前記第２伝動機構７２と前記第３伝動機構７３と前記第４伝動機構７４とは、出力軸７０の回転軸芯に沿う方向に並列している。第１伝動機構７１は、リングギヤ出力体４１に一体回転自在に設けた入力ギヤ７１ａと、この入力ギヤ７１ａに噛み合った状態で出力軸７０に相対回転自在に取り付けた出力ギヤ７１ｂとを備えて構成してある。第２伝動機構７２は、サンギヤ出力体４３に一体回転自在に設けた入力ギヤ７２ａと、この入力ギヤ７２ａに噛み合った状態で出力軸７０に相対回転自在に取り付けた出力ギヤ７２ｂとを備えて構成してある。第３伝動機構７３は、キャリヤ出力体４２に一体回転自在に設けた入力ギヤ７３ａと、この入力ギヤ７３ａに噛み合った状態で出力軸７０に相対回転自在に取り付けた出力ギヤ７３ｂとを備えて構成してある。第４伝動機構７４は、サンギヤ出力体４３に一体回転自在に設けた入力ギヤ７４ａと、この入力ギヤ７４ａに噛み合った状態で出力軸７０に相対回転自在に取り付けた出力ギヤ７４ｂとを備えて構成してある。

各伝動機構７１〜７４が備える前記クラッチＣＬ１〜ＣＬ４は、前記出力ギヤ７１ｂ，７２ｂ，７３ｂ，７４ｂに一体回転自在に設けた入力側回転部材９５と、前記出力軸７０に一体回転自在に支持された出力側回転部材９６と、この出力側回転部材９６と前記入力側回転部材９５との間に設けた多板式の摩擦クラッチ本体９７と、出力側回転部材９６の内部に設けた油圧ピストン９８とを備えて構成してある。各クラッチＣＬ１〜ＣＬ４は、油圧ピストン９８によって摩擦クラッチ本体９７の複数枚のクラッチ板（図示せず）が圧接操作されることにより、入力側回転部材９５と出力側回転部材９６とを摩擦によって一体回転させるよう入り状態になり、油圧ピストン９８による摩擦クラッチ本体９７のクラッチ板の圧接操作が解除されることにより、入力側回転部材９５と出力側回転部材９６との連動を絶つよう切り状態になる。

各伝動機構７１〜７４は、この伝動機構７１〜７４が備えている前記クラッチＣＬ１〜ＣＬ４が入り状態に切換え操作されることにより、リングギヤ出力体４１あるいはキャリヤ出力体４２あるいはサンギヤ出力体４３の駆動力を入力ギヤ７１ａ，７２ａ，７３ａ，７４ａと、出力ギヤ７１ｂ，７２ｂ，７３ｂ，７４ｂと、クラッチＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ４とによって出力軸７０に伝達するよう伝動入り状態になる。各伝動機構７１〜７４は、前記クラッチＣＬ１〜ＣＬ４が切り状態に切換え操作されることにより、リングギヤ出力体４１あるいはキャリヤ出力体４２あるいはサンギヤ出力体４３から出力軸７０への伝動を絶つよう伝動切り状態になる。

出力軸７０が各伝動機構７１〜７４によって駆動された場合の出力軸７０の回転速度が次の如く相違するように各伝動機構７１〜７４の伝動比を設定してある。第２伝動機構７２によって駆動された場合の回転速度が、第１伝動機構７１によって駆動された場合の回転速度よりも速くなる。第３伝動機構７３によって駆動された場合の回転速度が、第２伝動機構７２によって駆動された場合の回転速度よりも速くなる。第４伝動機構７４によって駆動された場合の回転速度が、第３伝動機構７３によって駆動された場合よりも速くなるよう設定してある。

図３は、前記各クラッチＣＬ１〜ＣＬ４の操作状態と、変速出力部３ｂの操作状態としての速度レンジとの関係を示す説明図である。図３に示す「入り」は、各クラッチＣＬ１〜ＣＬ４の入り状態を示し、「−」は、各クラッチＣＬ１〜ＣＬ４の切り状態を示す。図４は、無段変速部２０の変速状態と、変速出力部３ｂの速度レンジと、変速出力部３ｂの出力軸７０による出力速度との関係を示す説明図である。図４の横軸は、無段変速部２０の変速状態を示し、縦軸は、出力軸７０による出力速度を示す。横軸の「−ＭＡＸ」は、無段変速部２０のモータ軸２２による出力速度が逆回転方向での最高速度になる変速状態を示し、「Ｎ」は、無段変速部２０の中立状態を示し、「＋ＭＡＸ」は、無段変速部２０のモータ軸２２による出力速度が正回転方向での最高速度になる変速状態を示す。

これらの図に示すように、この変速伝動装置３は、無段変速部２０が変速操作され、この変速操作に併せて変速出力部３ｂの各クラッチＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ４が適切に切り換え操作されることにより、エンジン１からの駆動力を４段階の速度レンジに段階分けして、かつ、各段階の速度レンジにおいて無段階に変速して出力軸７０から前後進切換え装置３０に伝達する。

すなわち、１速クラッチＣＬ１が入り状態に操作され、２速クラッチＣＬ２と３速クラッチＣＬ３と４速クラッチＣＬ４とが切り状態に操作されると、変速出力部３ｂは、遊星伝動部３ａのリングギヤ出力体４１とキャリヤ出力体４２とサンギヤ出力体４３とから出力される合成駆動力を第1伝動機構７１と１速クラッチＣＬ１とによって1速レンジの速度段階の駆動力となるようにして出力軸７０に伝達し、この出力軸７０から前後進切換え装置３０に伝達する。遊星伝動部３ａがこのように操作された状態において、無段変速部２０が「−ＭＡＸ」から「＋ＭＡＸ」に向けて変速操作されると、これに伴って出力軸７０の回転速度が「０」から無段階に増速する。無段変速部２０が「＋ＭＡＸ」の変速状態になると、出力軸７０の回転速度が「Ｂ１」になる。

２速クラッチＣＬ２が入り状態に操作され、１速クラッチＣＬ１と３速クラッチＣＬ３と４速クラッチＣＬ４とが切り状態に操作されると、変速出力部３ｂは、遊星伝動部３ａのリングギヤ出力体４１とキャリヤ出力体４２とサンギヤ出力体４３とから出力される合成駆動力を第２伝動機構７２と２速クラッチＣＬ２とによって２速レンジの速度段階の駆動力となるようにして出力軸７０に伝達し、この出力軸７０から前後進切換え装置３０に伝達する。変速出力部３ｂがこのように操作された状態において、無段変速部２０が「＋ＭＡＸ」から「−ＭＡＸ」に向けて変速操作されると、これに伴って出力軸７０の回転速度が「Ｂ１」から無段階に増速する。無段変速部２０が「−ＭＡＸ」の変速状態になると、出力軸７０の回転速度が「Ｂ２」になる。

３速クラッチＣＬ３が入り状態に操作され、１速クラッチＣＬ１と２速クラッチＣＬ２と４速クラッチＣＬ４とが切り状態に操作されると、変速出力部３ｂは、遊星伝動部３ａのリングギヤ出力体４１とキャリヤ出力体４２とサンギヤ出力体４３とから出力される合成駆動力を第３伝動機構７３と３速クラッチＣＬ３とによって３速レンジの速度段階の駆動力となるようにして出力軸７０に伝達し、この出力軸７０から前後進切換え装置３０に伝達する。変速出力部３ｂがこのように操作された状態において、無段変速部２０が「−ＭＡＸ」から「＋ＭＡＸ」に向けて変速操作されると、これに伴って出力軸７０の回転速度が「Ｂ２」から無段階に増速する。無段変速部２０が「＋ＭＡＸ」の変速状態になると、出力軸７０の回転速度が「Ｂ３」になる。

４速クラッチＣＬ４が入り状態に操作され、１速クラッチＣＬ１と２速クラッチＣＬ２と３速クラッチＣＬ３とが切り状態に操作されると、変速出力部３ｂは、遊星伝動部３ａのリングギヤ出力体４１とキャリヤ出力体４２とサンギヤ出力体４３とから出力される合成駆動力を第４伝動機構７４と４速クラッチＣＬ４とによって４速レンジの速度段階の駆動力となるようにして出力軸７０に伝達し、この出力軸７０から前後進切換え装置３０に伝達する。変速出力部３ｂがこのように操作された状態において、無段変速部２０が「＋ＭＡＸ」から「−ＭＡＸ」に向けて変速操作されると、これに伴って出力軸７０の回転速度が「Ｂ３」から無段階に増速する。無段変速部２０が「−ＭＡＸ」の変速状態になると、出力軸７０の回転速度が最高速度の「Ｂ４」になる。

図１に示すように、前記前後進切換え装置３０は、前記入力軸３１と前記出力軸３２とを備える他、入力軸３１に連動部材３４を介して入力側回転部材が一体回転自在に連結され、出力側回転部材が連動部材３５を介して出力軸３２に一体回転自在に連結された前進クラッチＣＦと、入力軸３１に逆転伝動ギヤ機構３３を介して入力側回転部材が連動され、出力側回転部材が前記連動部材３５を介して出力軸３２に一体回転自在に連結された後進クラッチＣＲとを備えている。

すなわち、前後進切換え装置３０は、前進クラッチＣＦが入り状態に、後進クラッチＣＲが切り状態にそれぞれ操作されることにより、入力軸３１の駆動力を前進クラッチＣＦを介して出力軸３２に伝達するよう前進状態になる。前後進切換え装置３０は、前進クラッチＣＦが切り状態に、後進クラッチＣＲが入り状態にそれぞれ操作されることにより、入力軸３１の駆動力を逆転伝動ギヤ機構３３及び後進クラッチＣＲを介して出力軸３２に伝達するよう後進状態になる。

図５は、トラクタが備える走行操作装置のブロック図である。この図に示すように、走行操作装置は、トラクタの運転部に設けた主変速レバー８０および前後進レバー８１と、主変速レバー８０に連動された変速検出手段８２と、前後進レバー８１に連動された前後進検出手段８３と、この前後進検出手段８３および前記変速検出手段８２に連係された制御手段８４とを備えている。制御手段８４は、無段変速部２０を変速操作する変速バルブ８５と、前記各クラッチＣＬ１〜ＣＬ４を切換え操作するクラッチバルブ８６〜８９と、前記前進クラッチＣＦを切換え操作する前進バルブ９０と、前記後進クラッチＣＲを切換え操作する後進バルブ９１とのそれぞれの電磁操作部に連係されている。制御手段８４は、無段変速部２０に設けた変速状態検出手段９２に連係されている。

主変速レバー８０は、中立位置Ｓ１から最高速位置Ｍａｘに至る操作域で揺動操作するようになっている。主変速レバー８０の操作域のうち、中立位置Ｓ１から中間位置Ｃまでは、主として作業時に使用する低速域Ｌとなり、中間位置Ｃから最高速位置Ｍａｘまでは、主として移動走行時に使用する高速域Ｈとなっている。前後進レバー８１は、中立位置Ｓ２と前進位置Ｆと後進位置Ｒとに切換え操作するようになっている。

変速検出手段８２は、主変速レバー８０に操作部が連動された回転ポテンショメータによって構成してあり、主変速レバー８０が操作された操作位置を検出し、この検出結果を制御手段８４に出力する。前後進検出手段８３は、前後進レバー８１に操作部が連動された回転ポテンショメータによって構成してあり、前後進レバー８１が操作された操作位置を検出し、この検出結果を制御手段８４に出力する。変速状態検出手段９２は、無段変速部２０の変速状態を検出し、この検出結果を制御手段８４にフィードバックする。

制御手段８４は、マイクロコンピュータを利用して構成してあり、変速検出手段８２及び変速状態検出手段９２による検出情報を基に、変速伝動装置３が主変速レバー８０の操作位置に対応した回転速度の出力を出力軸７０から出力する操作状態になるよう、変速バルブ８５を操作することによって無段変速部２０を変速操作し、かつ、各クラッチバルブ８６〜８９を切換え操作することによって各クラッチＣＬ１〜ＣＬ４を切換え操作する。

制御手段８４は、前後進検出手段８３による検出情報を基に、前後進切換え装置３０が前後進レバー８１の操作位置に対応した操作状態になるよう、前進バルブ９０を切換え操作することによって前進クラッチＣＦを切換え操作し、かつ、後進バルブ９１を切換え操作することによって後進クラッチＣＲを切換え操作する。

つまり、トラクタを走行させるに当たり、主変速レバー８０を中立位置Ｓ１から揺動操作することによってトラクタが走行し、主変速レバー８０の中立位置Ｓ１からの操作ストロークを大にするほど、トラクタの走行速度が速くなり、主変速レバー８０を最高速位置Ｍａｘに操作すると、トラクタの走行速度が最高速度になる。

すなわち、主変速レバー８０が中立位置Ｓ１から揺動操作されて低速域Ｌの設定位置Ｌａ（以下、低速設定位置Ｌａと呼称する。）に至るまでの間、制御手段８４が１速クラッチＣＬ１を入り状態に維持操作し、変速伝動装置３が１速レンジになって変速作動する。また、主変速レバー８０が中立位置Ｓ１から揺動操作されるに伴い、制御手段８４が無段変速部２０を「−ＭＡＸ」の変速状態から「＋ＭＡＸ」の変速状態に向けて変速操作していく。これにより、主変速レバー８０が中立位置Ｓ１から操作されるに伴い、出力軸７０の出力回転速度が「０」から無段階に増速していく。主変速レバー８０が低速設定位置Ｌａに至ると、出力軸７０の出力回転速度が「Ｂ１」になる。このとき、制御手段８４が１速クラッチＣＬ１を切り状態に、２速クラッチＣＬ２を入り状態にそれぞれ切換え操作し、変速伝動装置３が２速レンジに切り換わる。この後、主変速レバー８０が低速設定位置Ｌａから中間位置Ｃに至るまでの間、制御手段８４が２速クラッチＣＬ２を入り状態に維持操作し、変速伝動装置３が２速レンジに維持されて変速作動する。また、主変速レバー８０が低速設定位置Ｌａから揺動操作されるに伴い、制御手段８４が無段変速部２０を「＋ＭＡＸ」の変速状態から「−ＭＡＸ」の変速状態に向けて変速操作していく。これにより、主変速レバー８０が設定低速位置Ｌａから操作されるに伴い、出力軸７０による出力回転速度が「Ｂ１」から無段階に増速していく。主変速レバー８０が中間位置Ｃに至ると、出力軸７０による出力回転速度が「Ｂ２」なる。このとき、制御手段８４が２速クラッチＣＬ２を切り状態に、３速クラッチＣＬ３を入り状態にそれぞれ切換え操作し、変速伝動装置３が３速レンジに切り換わる。この後、主変速レバー８０が中間位置Ｃから高速域Ｈの設定位置Ｈａ（以下、高速設定位置Ｈａと呼称する。）に至るまでの間、制御手段８４が３速クラッチＣＬ３を入り状態に維持操作し、変速伝動装置３が３速レンジになって変速作動する。また、主変速レバー８０が中間位置Ｃから揺動操作されるに伴い、制御手段８４が無段変速部２０を「−ＭＡＸ」の変速状態から「＋ＭＡＸ」の変速状態に向けて変速操作していく。これにより、主変速レバー８０が中間位置Ｃから揺動操作されるに伴い、出力軸７０による出力回転速度が「Ｂ２」から無段階に増速していく。主変速レバー８０が高速設定位置Ｈａに至ると、出力軸７０による出力回転速度が「Ｂ３」になる。このとき、制御手段８０が３速クラッチＣＬ３を切り状態に、４速クラッチＣＬ４を入り状態にそれぞれ切換え操作し、変速伝動装置３が４速レンジに切り換わる。この後、主変速レバー８０が高速設定位置Ｈａから最高速位置Ｍａｘに至るまでの間、制御手段８４が４速クラッチＣＬ４を入り状態に維持操作し、変速伝動装置３が４速レンジになって変速作動する。また、主変速レバー８０が高速設定位置Ｈａから揺動操作されるに伴い、制御手段８４が無段変速部２０を「＋ＭＡＸ」の変速状態から「−ＭＡＸ」の変速状態に向けて変速操作していく。これにより、主変速レバー８０が高速設定位置Ｈａから揺動操作されるに伴い、出力軸７０による出力回転速度が「Ｂ３」から無段階に増速していく。主変速レバー８０が最高速位置Ｍａｘに至ると、制御手段８４が４速クラッチＣＬ４を入り状態に維持操作していて変速伝動装置３が４速レンジになっており、かつ、制御手段８４が無段変速部２０を「−ＭＡＸ」の変速状態に操作する。これにより、出力軸７０による出力回転速度が最高速度の「Ｂ４」になる。

このように走行するとき、前後進レバー８１を前進位置Ｆに操作しておく。すると、制御手段８４が前進クラッチＣＦを入り状態に、後進クラッチＣＲを切り状態にそれぞれ操作する。これにより、前後進切換え装置３０が前進状態になって出力軸７０からの出力が前進駆動力にして後輪差動機構５および前輪差動機構９に伝達され、トラクタが前進走行する。一方、前後進レバー８１を後進位置Ｒに操作しておくと、制御手段８４が前進クラッチＣＦを切り状態に、後進クラッチＣＲを入り状態にそれぞれ操作する。これにより、前後進切換え装置３０が後進状態になって出力軸７０からの出力が後進駆動力にして後輪差動機構５および前輪差動機構９に伝達され、トラクタが後進走行する。
尚、前後進レバー８１を中立位置Ｓ２に操作すると、制御手段８４が前進クラッチＣＦ及び後進クラッチＣＲを切り状態に切換え操作する。これにより、前後進切換え装置３０が中立状態になって後輪差動機構５および前輪差動機構９への伝動が停止され、トラクタが停止状態になる。

〔第二実施例〕
図６は、本発明の第二実施例に係る変速伝動装置３の線図である。この図に示すように、本発明の第二実施例に係る変速伝動装置３は、トラクタが備える走行伝動装置に装備されている。この走行伝動装置は、エンジン１の出力軸１ａからの出力が入力される主クラッチ２と、この主クラッチ２からの出力が入力される前記変速伝動装置３と、この変速伝動装置３の出力回転体としての出力軸７０に連動された前後進切換え装置３０と、この前後進切換え装置３０の出力軸３２に連動された後輪差動機構５と、前記前後進切換え装置３０の出力軸３２に連動された前輪差動機構９とを備えている。

本第二実施例の変速伝動装置３が装備された走行伝動装置と、本第一実施例の変速伝動装置３が装備された走行伝動装置とを比較すると、主クラッチ２と前後進切換え装置３０と後輪差動機構５と前輪差動機構９との点において、本第二実施例の変速伝動装置３が装備された走行伝動装置と、本第一実施例の変速伝動装置３が装備された走行伝動装置とは、同一の構成を備えている。

次に、本第二実施例の変速伝動装置３について詳述する。本第二実施例の変速伝動装置３は、前記主クラッチ２の車体後方側に位置した静油圧式無段変速部２０（以下、無段変速部２０と略称する。）と、この無段変速部２０の車体後方側に位置した遊星伝動部３ａと、前記前後進切換え装置３０の車体前方側に位置した変速出力部３ｂとを備えている。

本第二実施例の変速伝動装置３と、本第一実施例の変速伝動装置３とを比較すると、無段変速部２０と変速出力部３ｂとの点において、本第二実施例の変速伝動装置３と、本第一実施例の変速伝動装置３とは、同一の構成を備えている。遊星伝動部３ａの点において、本第二実施例の変速伝動装置３と、本第一実施例の変速伝動装置３とは、相違した構成を備えている。次に、本第二実施例の遊星伝動部３ａについて説明する。

図６に示すように、本第二実施例の遊星伝動部３ａは、車体前後方向に並んだ３つの遊星伝動機構Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３を備えている。三つ遊星伝動機構Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のうち、最も車体前方側に位置する第1遊星伝動機構Ｐ１は、筒軸形の回転支軸１００に一体回転自在に支持されたサンギヤ１０１と、このサンギヤ１０１の外周囲にサンギヤ１０１の周方向に分散して位置するとともにサンギヤ１０１に噛み合った複数個の遊星ギヤ１０２と、各遊星ギヤ１０２を回転自在に支持するキャリヤ１０３と、前記各遊星ギヤ１０２に内歯で噛み合ったリングギヤ１０４とを備えている。三つの遊星伝動機構Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のうち、車体前後方向での中央に位置する第２遊星伝動機構Ｐ２は、筒軸形の回転支軸１１０に一体回転自在に支持されたサンギヤ１１１と、このサンギヤ１１１の外周囲にサンギヤ１１１の周方向に分散して位置するとともにサンギヤ１１１に噛み合った複数個の遊星ギヤ１１２と、各遊星ギヤ１１２を回転自在に支持するキャリヤ１１３と、前記各遊星ギヤ１１２に内歯で噛み合ったリングギヤ１１４とを備えている。三つの遊星伝動機構Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のうち、最も車体後方側に位置する第３遊星伝動機構Ｐ３は、前記回転支軸１１０に一体回転自在に支持されたサンギヤ１２１と、このサンギヤ１２１の外周囲にサンギヤ１２１の周方向に分散して位置するとともにサンギヤ１２１に噛み合った複数個の遊星ギヤ１２２と、各遊星ギヤ１２２を回転自在に支持するキャリヤ１２３と、前記各遊星ギヤ１２２に内歯で噛み合ったリングギヤ１２４とを備えている。第1遊星伝動機構Ｐ１のキャリヤ１０３と、第２遊星伝動機構Ｐ２のリングギヤ１１４と、第３遊星伝動機構Ｐ３のキャリヤ１２３とは、連動部材１３０によって一体回転自在に連動されている。第1遊星伝動機構Ｐ１のリングギヤ１０４と、第２遊星伝動機構Ｐ２のキャリヤ１１３とは、連動部材１３１によって一体回転自在に連動されている。第２遊星伝動機構Ｐ２のサンギヤ１１１と、第３遊星伝動機構Ｐ３のサンギヤ１２１とは、前記回転支軸１１０によって一体回転自在に連動されている。前記連動部材１３１は、回転軸１３２と、伝動ギヤ１３３と、伝動ギヤ１３４と、回転支軸１３５とを介して無段変速部２０のポンプ軸２１に連動されている。すなわち、エンジン１の出力軸１ａからポンプ軸２１の前端側に伝達され、無段変速部２０による変速作用を受けることがない状態でポンプ軸２１の後端側から出力されるエンジン駆動力が第1遊星伝動機構Ｐ１のリングギヤ１０４に伝達される。前記回転支軸１００は、伝動ギヤ１３６と、伝動ギヤ１３７と、回転支軸１３８とを介して無段変速部２０のモータ軸２２に連動されている。すなわち、無段変速部２０のモータ軸２２からの出力が第1遊星伝動機構Ｐ１のサンギヤ１０１に伝達される。

遊星伝動部３ａは、第３遊星伝動機構Ｐ３の車体後方側に位置した三つ出力体４１，４２，４３を備えている。前記三つの出力体４１，４２，４３は、同軸芯状の三重軸構造に相対回転自在に重なり合った軸体によって構成してある。三つの出力体４１，４２，４３のうちのリングギヤ出力体４１は、三重軸構造の最も外側に位置した筒軸で成り、三つの遊星伝動機構Ｐ１，Ｐ２．Ｐ３のうち遊星伝動部３ａにおける伝動方向での最も下手側に位置する第３遊星伝動機構Ｐ３のリングギヤ１２４に回転連動体１３９を介して一体回転自在に連結されている。三つの出力体４１，４２，４３のうちのキャリヤ出力体４２は、三重軸構造の中間に位置した筒軸で成り、第３遊星伝動機構Ｐ３のキャリヤ１２３に一体回転自在に連結されている。三つの出力体４１，４２，４３のうちのサンギヤ出力体４３は、三重軸構造の最も内側に位置した軸体で成り、第３遊星伝動機構Ｐ３のサンギヤ１２１の回転支軸１１０と一体回転し、サンギヤ１２１と一体回転する。

遊星伝動部３ａは、無段変速部２０による変速作用を受けないエンジン駆動力としてのモータ軸２１の駆動力を第１遊星伝動機構Ｐ１のリングギヤ１０４に入力し、無段変速部２０のモータ軸２２からの出力を第1遊星伝動機構Ｐ１のサンギヤ１０１に入力し、無段変速部２０による変速作用を受けないエンジン駆動力と、無段変速部２０の出力とを第1遊星伝動機構Ｐ１と第２遊星伝動機構Ｐ２と第３遊星伝動機構Ｐ３とによって合成し、合成駆動力をリングギヤ出力体４１とキャリヤ出力体４２とサンギヤ出力体４３とから出力する。

〔別実施例〕
上記の各実施例の変速伝動装置に替え、遊星伝動部のリングギヤ出力体４１とキャリヤ出力体４２とサンギヤ出力体４３と、変速出力部３ｂの出力回転体７０とにわたって設けた三つの伝動機構と、この三つの伝動機構を各別に切換え操作する三つのクラッチとを備え、エンジン出力が３段階の速度レンジに段階分けされ、かつ、1速から３速の各速度レンジにおいて無段階に変速して出力される変速伝動装置の場合にも本発明は適用できる。また、遊星伝動部３ａのリングギヤ出力体４１とキャリヤ出力体４２とサンギヤ出力体４３と、変速出力部３ｂの出力回転体７０とにわたって設けた五つの伝動機構と、この五つの伝動機構を各別に切換え操作する五つのクラッチとを備え、エンジン出力が５段階の速度レンジに段階分けされ、かつ、1速から５速の各速度レンジにおいて無段階に変速して出力される変速伝動装置など、４段階よりも少数あるいは多数の複数段階の速度レンジに段階分けされる変速伝動装置の場合にも本発明は適用できる。

上記の各実施例に示した前記クラッチＣＬ１〜ＣＬ４に替え、シンクロメッシュを利用したクラッチギヤのシフト操作によって入り状態と切り状態に切換え操作されるよう構成したクラッチを採用してもよく、この場合も、本発明の目的を達成することができる。

トラクタの走行伝動装置の線図 遊星伝動部の正面視での線図 クラッチの操作状態と、変速出力部の操作状態との関係を示す説明図 無段変速部の変速状態と、変速出力部の速度レンジと、出力速度との関係を示す説明図 走行操作装置のブロック図 第二実施例の変速伝動装置を備えた走行伝動装置の線図 先に開発した変速伝動装置の線図 先に開発した変速伝動装置の無段変速部の変速状態と、変速出力部の速度レンジと、出力速度との関係を示す説明図 先に開発した変速伝動装置のクラッチの操作状態と、変速出力部の操作状態との関係を示す説明図

符号の説明

１ エンジン
３ａ 遊星伝動部
３ｂ 変速出力部
２０ 静油圧式無段変速部
４１ リングギヤ出力体
４２ キャリヤ出力体
４３ サンギヤ出力体
６０，１２１ 最下手側の遊星伝動機構のサンギヤ
６２，１２３ 最下手側の遊星伝動機構のキャリヤ
６３，１２４ 最下手側の遊星伝動機構のリングギヤ
７０ 出力回転体
７１，７２，７３，７４ 伝動機構
ＰＦ，ＰＲ，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ 遊星伝動機構
ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ４ クラッチ

Claims (2)

1. エンジンの出力が入力される静油圧式無段変速部と、前記静油圧式無段変速部から出力される駆動力と前記静油圧式無段変速部による変速作用を受けないエンジン駆動力とを複数の遊星伝動機構によって合成する遊星伝動部と、前記遊星伝動部から出力される合成駆動力を複数段階の速度レンジに段階分けして一つの出力回転体から出力する変速出力部とを備えた変速伝動装置であって、
   前記遊星伝動部に、この遊星伝動部の伝動方向での最も下手側に位置する遊星伝動機構のサンギヤと一体回転自在なサンギヤ出力体と、前記最下手側の遊星伝動機構のキャリヤと一体回転自在なキャリヤ出力体と、前記最下手側の遊星伝動機構のリングギヤと一体回転自在なリングギヤ出力体とを備え、
   前記変速出力部に、前記サンギヤ出力体と前記キャリヤ出力体と前記リングギヤ出力体とを各別に前記出力回転体に連動させる複数の伝動機構と、前記複数の伝動機構を各別に伝動入り状態と伝動切り状態とに切換える複数のクラッチとを備えてある変速伝動装置。
2. 前記サンギヤ出力体と前記キャリヤ出力体と前記リングギヤ出力体とを、前記出力回転体の回転軸芯に平行な三重軸構造に構成し、前記複数の伝動機構を、前記出力回転体の回転軸芯に沿う方向に並列するよう配置してある請求項１記載の変速伝動装置。

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