JP3164028B2 - ハイドロメカニカルトランスミッション - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、バス、トラッ
ク、各種建設機械、各種産業機械等に用いられる無段変
速機に関し、特に、ハイドロメカニカルトランスミッシ
ョンといわれる無段変速機に関するものである。

【０００２】

【背景の技術】ハイドロメカニカルトランスミッション
は、入力軸と出力軸とを結ぶ動力伝達経路に、クラッチ
機構および遊星歯車機構を備えたメカニカルトランスミ
ッションと、液圧ポンプおよび液圧モータを備えたハイ
ドロスタティックトランスミッションとを並設し、無段
階で連続した変速を行なうようにしたものである。

【０００３】図１は、本願と同一の出願人によって平成
８年３月１２日に出願された特願平８−５４４３４号に
開示されたハイドロメカニカルトランスミッションの模
式図であり、図２は４段階の変速モードと各部の動作と
の関係を示す図である。この先行出願に開示されたハイ
ドロメカニカルトランスミッションは、従来の３段階の
変速モードから４段階の変速モードに多段化し、ロック
アップ作動点を増大している。図１および図２を参照し
て、特願平８−５４４３４号に開示されたハイドロメカ
ニカルトランスミッションの概略構成および動作を説明
する。

【０００４】ハイドロメカニカルトランスミッション
は、入力軸１と出力軸２とを結ぶ動力伝達経路に、メカ
ニカルトランスミッション３とハイドロスタティックト
ランスミッション４とを並設している。

【０００５】メカニカルトランスミッション３は、第１
遊星歯車機構７と、第２遊星歯車機構８と、第３遊星歯
車機構１５と、第１クラッチ機構１０と、第２クラッチ
機構１１と、第３クラッチ機構１２と、第４クラッチ機
構１３と、第５クラッチ機構１４とを備える。

【０００６】第１遊星歯車機構７は、太陽歯車１６と、
この太陽歯車１６に噛み合って公転運動する遊星歯車３
９と、遊星歯車３９に噛み合う内歯歯車４０と、複数の
遊星歯車３９を保持するキャリア４１とを備える。

【０００７】第２遊星歯車機構８は、中間軸４６に固定
された太陽歯車４４と、この太陽歯車４４に噛み合って
公転運動する複数の遊星歯車４３と、遊星歯車４３に噛
み合う内歯歯車４２と、複数の遊星歯車４３を保持する
キャリア４５とを備える。キャリア４５と、第１遊星歯
車機構７の内歯歯車４０とは固定されている。また、図
示するように、キャリア４５と出力軸２とは固定され
る。第１遊星歯車機構７のキャリア４１と、第２遊星歯
車機構８の内歯歯車４２とは固定される。

【０００８】第３遊星歯車機構１５は、出力軸１に固定
された太陽歯車４７と、太陽歯車４７に噛み合って公転
運動する複数の遊星歯車４８と、遊星歯車４８に噛み合
う内歯歯車４９とを備える。内歯歯車４９は、非回転部
５３に固定される。

【０００９】第１クラッチ機構１０は、第１遊星歯車機
構７のキャリア４１および第２遊星歯車機構８の内歯歯
車４２に固定された管状部材５０と、非回転部５１との
間の接続および切離しを行なうものである。

【００１０】第２クラッチ機構１１は、筒状部材５２
と、中間軸４６との間の接続・切離しを行なう。

【００１１】第３クラッチ機構１２は、筒状部材５２と
管状部材５０との間の接続・切離しを行なう。

【００１２】第４クラッチ機構１３は、第３遊星歯車機
構の複数の遊星歯車４８を保持するキャリア５４と、筒
状部材５２との間の接続・切離しを行なう。

【００１３】第５クラッチ機構１４は、入力軸１と中間
軸４６との間の接続・切離しを行なう。

【００１４】ハイドロスタティックトランスミッション
４は、液圧ポンプ５と液圧モータ６とを備える。入力軸
１の回転は、歯車３５および３６を経由して液圧ポンプ
５のポンプ軸３７に伝達される。液圧ポンプ５の斜板５
ａの斜板角度は可変である。一方、液圧モータ６の斜板
６ａの斜板角度は、２段階に切換可能になっている。

【００１５】液圧モータ６の出力は、モータ軸３８、歯
車１８および１７を介して、メカニカルトランスミッシ
ョンの第１遊星歯車機構７の太陽歯車１６に伝達され
る。

【００１６】図２は、４段階の変速モードにおける各部
の動作状況を示す図である。図１および図２を参照し
て、ハイドロメカニカルトランスミッションの動作を説
明する。

【００１７】低速域の第１モードでは、第１クラッチ機
構１０および第４クラッチ機構１３が接続状態にされ
る。第２クラッチ機構１１、第３クラッチ機構１２およ
び第５クラッチ機構１４はそれぞれ切離し状態になって
いるので、入力軸１の回転は管状部材５０および中間軸
４６に伝達されない。したがって、出力軸２は、ハイド
ロスタティックトランスミッション４からの伝達力のみ
によって回転されることになる。第１モードにおいて第
４クラッチ機構１３を接続状態にしているのは、第１モ
ードから第２モードへの切換に備えるためであり、第１
モードにおいて必ずしも第４クラッチ機構１３を接続状
態にしておく必要はない。液圧ポンプ５の可変斜板５ａ
の斜板角度の変化に応じて、ハイドロスタティックトラ
ンスミッションの出力が伝達される太陽歯車１６の回転
数も増減する。

【００１８】中低速域の第２モードでは、第２クラッチ
機構１１および第４クラッチ機構１３が接続状態にされ
る。この接続により、入力軸１の回転は、第３遊星歯車
機構１５、筒状部材５２および中間軸４６を経由して第
２遊星歯車機構８に伝達される。したがって、出力軸２
は、第２遊星歯車機構８を介した中間軸４６からの伝達
力と、第１遊星歯車機構７を介したハイドロスタティッ
クトランスミッション４からの伝達力との合成力によっ
て回転される。

【００１９】中高速域の第３モードでは、第３クラッチ
機構１２および第４クラッチ機構１３が接続状態にされ
る。入力軸１の回転は、第３遊星歯車機構１５、筒状部
材５２、管状部材５０を経由して第１遊星歯車機構７の
キャリア４１に伝達される。こうして、出力軸２は、第
１遊星歯車機構７の遊星歯車３９を介した管状部材５０
からの伝達力と、第１遊星歯車機構７の太陽歯車１６を
介したハイドロスタティックトランスミッション４から
の伝達力との合成力によって回転される。

【００２０】高速域の第４モードでは、第５クラッチ機
構１４および第３クラッチ機構１２が接続状態にされ
る。この第４モードの中間点では、液圧モータ６の斜板
６ａの角度が切換えられて、液圧モータ６の出力軸３８
の回転数が増速される。それに応じて、出力軸２の回転
数も増速される。入力軸１からの回転入力は、第５クラ
ッチ機構１４および中間軸４６を経由して第２遊星歯車
機構８の太陽歯車４４にそのまま伝達される。出力軸２
は、第２遊星歯車機構８のキャリア４５からの伝達力
と、第１遊星歯車機構７の第１太陽歯車１６を介したハ
イドロスタティックトランスミッション４からの伝達力
との合成力によって回転される。

【００２１】なお、第１モードの第４クラッチ機構１
３、第４モードの第３クラッチ機構１２の接続は、次の
切換点における筒状部材５２の回転数同調を目的として
おり、回転力は伝達していない。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】特願平８−５４４３４
号に開示されたようなハイドロメカニカルトランスミッ
ションにおいては、駐車ブレーキが操作されて車両が停
止しているとき、または第１モードの低速走行中にフー
トブレーキを操作して車両を停止させようとするとき、
液圧ポンプ５の斜板５ａの斜板角度が中立位置（角度
０）となるように制御される。斜板角度が０であれば、
ポンプ軸３７の回転は液圧モータの出力軸３８に伝達さ
れない。

【００２３】ところが、液圧ポンプ５の斜板５ａの制御
に狂いが生じて斜板角度が０にならない場合に、問題が
生じる。液圧ポンプ５の斜板５ａの斜板角度が０°でな
いとき、ポンプ軸３７の回転はモータ出力軸３８に伝達
されようとする。車両走行中であれば、モータ出力軸３
８が回転し、この回転はメカニカルトランスミッション
側に逃がされるので特に問題にはならない。しかしなが
ら、フートブレーキや駐車ブレーキで出力軸２の回転が
止められているときに問題となる。

【００２４】すなわち、出力軸２の回転が止められてい
るので内歯歯車４０は固定状態となる。また、低速域の
第１モードでは第１クラッチ機構１０が連結されている
ので、遊星歯車３９の公転運動も禁止される。そのた
め、遊星歯車３９に噛み合う太陽歯車１６の回転は禁止
され、歯車１７および１８を介して太陽歯車１６に接続
されている液圧モータ出力軸３８の回転も禁止される。

【００２５】こうして、図３に示すように、液圧ポンプ
５の斜板５ａの斜板角度に狂いが生じている場合には、
駐車ブレーキが操作されて車両が停止しているとき、ま
たは第１モードの低速走行中にフートブレーキを操作し
て車両を停止させようとするとき、ハイドロスタティッ
クトランスミッション４の内部の油圧が上昇してしま
う。この内部圧力が異常に上昇すれば、ハイドロスタテ
ィックトランスミッションの破損や、クラッチの摩耗等
の原因になる。はなはだしい場合には、車両が、ブレー
キによる拘束を破って暴走するおそれもある。

【００２６】さらに、ブレーキを解除した途端に車両が
勝手に動きだす可能性があり、安全上好ましくない。ま
た、車両の停止直後ではハイドロスタティックトランス
ミッション４の内部での油圧が高くなっている可能性が
あり、駐車ブレーキが不完全であれば車両が動きだす可
能性もある。

【００２７】ハイドロメカニカルトランスミッションの
場合には、油圧の漏洩によりある程度の誤差は許容され
るが、Ｖベルト等のＣＶＴ（Continuous Variable Tran
smission）を遊星歯車と併用して停止時からＣＶＴ制御
をする場合にはそのような逃げがないため、一層高い制
御の精度が要求される。

【００２８】この発明は上述のような課題を解決するた
めになされたものであり、その目的は、駐車ブレーキが
操作されて車両が停止ているとき、または低速モードで
の車両走行中にフートブレーキが操作されて車両が停止
するときに、ハイドロスタティックトランスミッション
内部の油圧の異常上昇を防ぐことのできるハイドロメカ
ニカルトランスミッションを提供することである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】この発明は、入力軸と出
力軸とを結ぶ動力伝達経路に、クラッチ機構および遊星
歯車機構を備えたメカニカルトランスミッションと、液
圧ポンプおよび液圧モータを備えたハイドロスタティッ
クトランスミッションとを並設したハイドロメカニカル
トランスミッションを前提とする。このようなハイドロ
メカニカルトランスミッションにおいては、低速域の走
行モードでは、第１クラッチ機構を接続状態にして出力
軸をハイドロスタティックトランスミッションからの伝
達力のみによって回転させる。中速域および高速域の走
行モードでは、第１クラッチ機構を切離して出力軸をメ
カニカルトランスミッションの伝達力とハイドロスタテ
ィックトランスミッションの伝達力との合成力によって
回転させる。

【００３０】請求項１に記載の発明は、車両が低速域モ
ードで走行中、または車両停止中にフートブレーキまた
は駐車ブレーキの操作量が基準値よりも大きいことを検
出したのに応じて、第１クラッチ機構の接続を切離すこ
とを特徴とする。さらに、液圧モータ回転検出手段と、
液圧ポンプ斜板角度制御手段とを備えることを特徴とす
る。液圧モータ回転検出手段は、低速域モードで第１ク
ラッチ機構の接続が切離された後に、ハイドロスタティ
ックトランスミッションの液圧モータが回転しているか
否かを検出する。液圧ポンプ斜板角度制御手段は、液圧
モータ回転検出手段によって液圧モータが回転している
ことが検出されたのに応じて、液圧モータの回転を停止
させるように液圧ポンプの斜板角度を制御する。

【００３１】上記請求項１に記載の発明によれば、液圧
モータの出力軸の回転はメカニカルトランスミッション
側に逃がされ、かつメカニカルトランスミッションとエ
ンジンの間で回転を伝達すべきクラッチが全て遮断され
ているので、液圧ポンプの斜板角度の制御に狂いが生じ
たとしてもハイドロスタティックトランスミッション内
部の油圧が異常に上昇することはない。また、斜板制御
の基準点を常時修正できるので、液圧ポンプの斜板制御
による速度調整を精度よく行なうことができる。また、
ブレーキを解除したときに車両が勝手に動きだしたりす
ることを防止できる。

【００３２】請求項２は、請求項１に記載の発明をより
具体的に記載したものである。すなわち、請求項２に記
載の発明は、車速検出手段と、ブレーキ操作量検出手段
と、クラッチ制御手段とを備えることを特徴とする。車
速検出手段は、車両の速度が基準速度未満であるか否か
を検出する。ブレーキ操作量検出手段は、車両が基準速
度未満で走行中または車両停止中にフートブレーキの踏
み込み量または駐車ブレーキの操作量が基準値を上回る
か否かを検出する。クラッチ制御手段は、低速域モード
でのブレーキ操作量が基準値を上回っていることを検出
したのに応じて、第１クラッチ機構の接続を切離す。

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明のハイドロメカニカルトラ
ンスミッションでは、駐車ブレーキが操作されて車両が
停止しているとき、または低速モードでの車両の走行中
にフートブレーキが操作されて車両が停止するときに、
第１クラッチ機構１０の接続を切離して液圧モータ６の
出力軸３８の回転を許容するものである。したがって、
たとえ液圧ポンプ５の斜板５ａの制御に狂いが生じて斜
板５ａの角度が中立位置（角度０）にならない場合でも
ハイドロスタティックトランスミッション４の内部にお
ける油圧は異常に上昇しない。

【００３６】図４および図５を用いてより詳しく説明す
る。ハイドロメカニカルトランスミッションは、車速検
出手段７０と、フートブレーキ踏み込み量検出手段７１
と、駐車ブレーキ操作量検出手段７２と、クラッチ制御
手段７３と、液圧モータ回転検出手段７４と、液圧ポン
プ斜板角度制御手段７５とを備える。

【００３７】車速検出手段７０は、車両の速度が基準速
度未満であるか否かを検出する（ステップＳ１）。具体
的には、車両が低速域の第１モードで走行しているか否
かを検出する。車速が基準速度以上であれば、通常の制
御が行なわれる（ステップＳ６）。

【００３８】フートブレーキ踏み込み量検出手段７１
は、車両が基準速度未満で走行中におけるフートブレー
キの踏み込み量が基準値を上回っているか否かを検出す
る（ステップＳ２）。基準値は、運転者が停止する意思
を持ってブレーキを操作したか否かの目安となるもので
ある。

【００３９】駐車ブレーキ操作量検出手段７２は、車両
停止中に駐車ブレーキの操作量が基準値を上回っている
か否かを検出する（ステップＳ７）。フートブレーキ踏
み込み量および駐車ブレーキ操作量がいずれも基準値以
下であれば、通常の制御が行なわれる（ステップＳ
６）。

【００４０】クラッチ制御手段７３は、低速域モードで
のブレーキ操作量が基準値を上回っていることを検出し
たのに応じて、第１クラッチ機構１０の接続を切離す
（ステップＳ３）。第１クラッチ機構１０が切離された
ことにより、液圧モータ６の出力軸３８の回転が許容さ
れる。したがって、液圧ポンプ５の斜板角度制御に狂い
が生じて斜板５ａの角度が中立位置（０）に戻らなかっ
たとしても、ハイドロスタティックトランスミッション
４の内部における油圧の異常上昇は防止される。

【００４１】液圧モータ回転検出手段７４は、低速域モ
ードで第１クラッチ機構１０の接続が切離された後に、
ハイドロスタティックトランスミッション４の液圧モー
タ６が回転しているか否かを検出する（ステップＳ４お
よびＳ５）。

【００４２】液圧ポンプ斜板角度制御手段７５は、液圧
モータ回転検出手段７４によって液圧モータ６が回転し
ていることが検出されたのに応じて、液圧モータ６の回
転を停止させるように液圧ポンプ５の斜板５ａの角度を
制御する。具体的には、液圧モータが正回転していれ
ば、液圧ポンプ５の斜板角度θ_p を逆転側に制御し（ス
テップＳ８）、液圧モータが逆回転していれば液圧ポン
プ５の斜板角度θ_p を正転側に制御する。こうして、液
圧ポンプ５の斜板角度制御に狂いが生じた場合には、そ
の狂いを調整して斜板制御の基準点を適正なものにす
る。液圧ポンプ５の斜板５ａの斜板角度が正確に中立位
置（角度０）に復帰するようになれば、液圧モータ６の
出力軸３８は回転しなくなる。

【００４３】上述したような構成は、ハイドロメカニカ
ルトランスミッション以外のＣＶＴ、たとえばＶベルト
と遊星歯車を配列して停止位置から発進できるように組
合せたものにも適用できる。この場合、同じく低速クラ
ッチを切離して、適当な回転軸の回転数を計測し、これ
と入力軸の回転数の比率が出力軸の停止を実現するよ
う、Ｖベルトのプーリを制御する。

【００４４】なお、図１に示したハイドロメカニカルト
ランスミッションは、４段階の走行モードで変速し得る
ものであったが、３段階の走行モードで変速し得るもの
に対しても、この発明は等しく適用され得る。

【００４５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、低速モ
ードの走行中または車両停止中にブレーキが操作された
とき、第１クラッチ機構の接続を切離すものであるの
で、液圧モータの出力軸の回転が許容され、ハイドロス
タティックトランスミッション内部の油圧が異常に上昇
することはない。その結果、機械部品の破損や摩耗を防
止し、ブレーキの滑りによる暴走事故も防止できる。さ
らに、ブレーキ解除と同時に車両が勝手に動きだすとい
う危険性も回避できる。また、低速域モードでブレーキ
が操作されるたびに液圧ポンプの斜板の角度を適正に修
正するものであるので、液圧ポンプの斜板角度の増減に
応じた速度制御を精度よく行なうことができる。

【００４６】請求項２に記載の発明によれば、上記動作
を実現するために、車速検出手段と、ブレーキ操作量検
出手段と、クラッチ制御手段とを備える。

【００４７】

【図面の簡単な説明】

【図１】特願平８−５４４３４号に開示されたハイドロ
メカニカルトランスミッションの模式図である。

【図２】上記ハイドロメカニカルトランスミッションの
各運転モードにおける各部の動作を示す図である。

【図３】車両停止中に駐車ブレーキが使用された場合
の、液圧ポンプの斜板狂い量とハイドロスタティックト
ランスミッション内部の圧力との関係を示す図である。

【図４】この発明に従った制御フローチャートを示す図
である。

【図５】この発明に従った構成要素を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ 出力軸 ３ メカニカルトランスミッション ４ ハイドロスタティックトランスミッション ５ 液圧ポンプ ５ａ 斜板 ６ 液圧モータ １０ 第１クラッチ機構 ７０ 車速検出手段 ７１ フートブレーキ踏み込み量検出手段 ７２ 駐車ブレーキ操作量検出手段 ７３ クラッチ制御手段 ７４ 液圧モータ回転検出手段 ７５ 液圧ポンプ斜板角度制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｈ 59:54 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 47/02 - 47/06 F16H 59/00 - 63/48

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸（１）と出力軸（２）とを結ぶ動
   力伝達経路に、クラッチ機構（１０、１１、１２、１
   ３、１４）および遊星歯車機構（７、８、１５）を備え
   たメカニカルトランスミッション（３）と、液圧ポンプ
   （５）および液圧モータ（６）を備えたハイドロスタテ
   ィックトランスミッション（４）とを並設し、低速域の
   走行モードでは第１クラッチ機構（１０）を接続状態に
   して出力軸（２）をハイドロスタティックトランスミッ
   ション（４）からの伝達力のみによって回転させ、中速
   域および高速域の走行モードでは第１クラッチ機構（１
   ０）を切離して出力軸（２）をメカニカルトランスミッ
   ション（３）の伝達力とハイドロスタティックトランス
   ミッション（４）の伝達力との合成力によって回転させ
   るハイドロメカニカルトランスミッションにおいて、 車両が低速域モードで走行中、または車両停止中にフー
   トブレーキまたは駐車ブレーキの操作量が基準値よりも
   大きいことを検出したのに応じて、前記第１クラッチ機
   構（１０）の接続を切離すものであり、 低速域モードで前記第１クラッチ機構（１０）の接続が
   切離された後にハイドロスタティックトランスミッショ
   ン（４）の液圧モータ（６）が回転しているか否かを検
   出する液圧モータ回転検出手段（７４）と、 前記液圧モータ回転検出手段（７４）によって液圧モー
   タ（６）が回転していることが検出されたのに応じて、
   液圧モータの回転を停止させるように液圧ポンプ（５）
   の斜板（５ａ）の角度を制御する液圧ポンプ斜板角度制
   御手段（７５）とをさらに備える 、ハイドロメカニカル
   トランスミッション。
2. 【請求項２】 車両の速度が基準速度未満であるか否か
   を検出する車速検出手段（７０）と、 車両が前記基準速度未満で走行中または車両停止中にフ
   ートブレーキの踏み込み量または駐車ブレーキの操作量
   が基準値を上回るか否かを検出するブレーキ操作量検出
   手段（７１、７２）と、 低速域モードでのブレーキ操作量が基準値を上回ってい
   ることを検出したのに応じて、前記第１クラッチ機構
   （１０）の接続を切離すクラッチ制御手段（７３）とを
   備える、請求項１に記載のハイドロメカニカルトランス
   ミッション。