JP4220663B2 - 油圧・機械式無段階変速機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクタ・モア・ローダ等に搭載される油圧・機械式無段階変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業用車両の変速を行う一般的な方法として、油圧ポンプと油圧モータとを流体的に接続した、ＨＳＴを用いる構成が広く知られている。産業用車両では、低速で行われる作業時にはトルクを十分確保する必要がある一方で、路上走行時においては高速走行を行わせて移動時間を短縮できることが求められている。この点、ＨＳＴの変速比は一般に最大１．５〜２．０程度であり、これでは高速走行に必要な速比（一般に３．５〜４．０程度）を満足できないので、一個のＨＳＴで高速走行を達成させるための構成が様々に提案されている。
【０００３】
例えば、エンジンの動力を主変速機構としてのＨＳＴにより変速させた後、動力下流側に設けられている二〜三段の機械式の副変速装置により副変速を行わせることが一般に行われている。例えば特開２０００−２１９０５６号公報に開示されている如くである。しかし、このような構成は、副変速装置構造の分だけ構造が複雑になりコスト高となるばかりでなく、車両の操作性を低下させることにもなる。また、副変速切換時の変速ショックの問題もある。
【０００４】
一方、油圧ポンプの容量に比べて油圧モータの容量の大きいＨＳＴを用いる構成や、一つの油圧ポンプに対し二つの油圧モータを接続したＨＳＴを用いる構成もある。例えば前述の特開２０００−２１９０５６号公報に開示されている如くである。しかし、このような構成は、コストアップの要因となるばかりでなく、ＨＳＴの動力伝達ロスが大きくなって作業能率が低下する等の問題がある。
【０００５】
また、車両駆動技術としては、ＨＳＴと差動機構を組み合わせた油圧・機械式無段階変速機（ハイドロメカニカルトランスミッション。略して「ＨＭＴ」と称される。）も、有力なものとして提案されている。このＨＭＴは、差動機構の各軸にＨＳＴのどの要素を結合するかにより、図４に示す如く入力分割型と出力分割型に分類することができる。
【０００６】
ここで出力分割型のＨＭＴは、前進低速時に高効率・高トルクを達成することができ、トラクタ等の車両に適した特性を有しているが、中立状態を作り出すことが困難で、後進時の効率が悪く、速域も確保できない等の問題があって、車両の変速機として採用するのは困難であった。そのため、油圧クラッチを使用して後進時は差動装置を該油圧クラッチにより切り離すことでＨＳＴに切り換えるようにしたり、高効率・高トルクを諦めて前後進可能な入力分割型（後述）を採用する事例も多かった。
【０００７】
入力分割型のＨＭＴの事例は同一出願人による特願２０００−１３５８７３等に開示されているが、この入力分割型はＨＳＴに比べて効率やトルクアップは優れているものの、油圧ポンプや油圧モータの許容回転数や効率の制約から速比は最大で１．０〜２．０程度で、高速作業時の一般的な速比３．５〜４．０を満足できない。そのため、結局は副変速機構を追加しなければならない等、ＨＳＴと同様の問題を有していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の事情を背景にされたものであり、その目的は以下の二点にある。（１）低コストを達成できるコンパクトな構成で、操作が容易なＨＭＴを提供すること。（２）前後進いずれの場合でも同様の動力性能を発揮するＨＭＴを提供すること。
【０００９】
【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。
【００１０】
請求項１においては、エンジン（Ｅｇ）の出力回転の変速を行う油圧・機械式無段階変速機であって、ＨＳＴ（７）と差動機構とを組み合わせて構成された油圧・機械式無段階変速機において、該ＨＳＴ（７）は、油圧ポンプ（１４）と油圧モータ（１５）を分離型のものとし、該油圧ポンプ（１４）と油圧モータ（１５）は前後に配置して、配管を介して流体的に相互接続した構成とし、前記油圧ポンプ（１４）の後方に、前記差動機構としての遊星機構（３０）を配置し、該遊星機構（３０）の後方に、前記油圧モータ（１５）を配置し、前記エンジン（Ｅｇ）のフライホイール（１）に、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）を取り付け、該入力軸（３）の後方に伝達軸（５）を同心状に配置し、該伝達軸（５）と入力軸（３）とをカップリング（４）を介して相対回転不能に連結し、前記入力軸（３）の後方にはＨＳＴ（７）の油圧ポンプ（１４）を配置し、該伝達軸（５）は、該油圧ポンプ（１４）の回転軸心を貫通して後方へ延出され、該油圧ポンプ（１４）への入力軸と、該遊星機構（３０）への入力軸とを兼用し、該伝達軸（５）の後端には、前記遊星機構（３０）の内歯車（３５）を相対回転不能に固定し、該伝達軸（５）と油圧モータ（１５）の出力軸（２１）と、該出力軸（２１）にカップリング（２９）を介して連結されたモータ伝動軸（８５）とを同一軸心上に配置し、該モータ伝動軸（８５）の前端部には、前記遊星機構（３０）の太陽歯車（３３）を固定し、該遊星機構（３０）の遊星歯車（３４）を支持するキャリア（３１）は、ＨＭＴ出力軸（３６）に相対回転不能に固定し、該ＨＭＴ出力軸（３６）は中空状に構成し、前記油圧モータ（１５）の出力軸（２１）から前記太陽歯車（３３）に対し動力を伝達するモータ伝動軸（８５）に相対回転自在に外嵌し、前記油圧ポンプ（１４）と油圧モータ（１５）とにより、前後を挟まれた遊星機構（３０）の後部の位置に、前後進切換クラッチ機構（４０）を配置し、該前後進切換クラッチ機構（４０）は、該遊星機構（３０）のＨＭＴ出力軸（３６）上に配置した前進側歯車（４１）と後進側歯車（４２）と、該ＨＭＴ出力軸（３６）と平行に配置したデフ駆動軸（２８）上の、前進側従動歯車（４３）と後進側従動歯車（４４）と、該後進側歯車（４２）と後進側従動歯車（４４）とに噛合した逆転ギア（４５）と、油圧クラッチパック（３７）により構成したものである。
請求項２においては、請求項１記載の油圧・機械式無段階変速機において、前記前後進切換クラッチ機構（４０）を変速操作部と連動させて、該変速操作部をニュートラル位置に操作したときは、前記前後進切換クラッチ機構（４０）が切れて動力を遮断するように構成したものである。
請求項３においては、請求項１記載の油圧・機械式無段階変速機において、前記前後進切換クラッチ機構（４０）をクラッチペダル（１１４）と連動させて、該クラッチペダル（１１４）を踏み込むと前記前後進切換クラッチ機構（４０）が切れて動力を遮断するように構成したものである。
【００１１】
【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は本発明の第一構成例に係る油圧・機械式無段階変速機を備えたトランスミッションの構成を示したスケルトン図である。なお、本明細書において特に記載のない限り、「前方」とは機体前方を、「後方」とは機体後方を、それぞれ意味する。
【００１２】
〔第一構成例〕
以下、図１を参照しながら、このＨＭＴ式トランスミッション１００の構成を説明する。このＨＭＴ式トランスミッションは、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Ｅｇの動力を変速して後輪５４や前輪６７に伝達するとともに、機体後部のＰＴＯ軸１１に伝達させることとしている。具体的には図１に示すように、エンジンＥｇのフライホイール１にダンパ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ＨＳＴ１４の入力軸と兼用としている。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。
【００１３】
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機構３０とを組み合わせて構成される。以下、この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、下半部に可変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。
【００１４】
次に、前記遊星機構３０について説明する。前記伝達軸５のエンジンＥｇ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ＨＳＴの油圧モータ１５の出力軸２１には、遊星機構３０の太陽歯車３３がカップリング２９により相対回転不能に連結されている。遊星機構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、該遊星機構３０の太陽歯車３３には前述のとおりＨＳＴ７の出力軸２１が、遊星歯車３４を支持するキャリア３１にはＨＭＴ出力軸３６が、それぞれ相対回転不能に連結される。内歯車３５にはＨＳＴ７の伝達軸５が歯車３８・歯車３９を介して連動連結されている。
ＨＭＴ出力軸３６は後述する前後進切換クラッチ機構４０やデフ装置４９を介して、後輪５４・５４と連動連結されている。
【００１５】
遊星機構３０の後方（動力伝動下流側）には、前後進切換クラッチ機構４０を設けて、これにより前進・後進を切り換えるようにしている。具体的には、前記ＨＭＴ出力軸３６が後方に延出されて、その上に前進側歯車４１及び後進側歯車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、前進側従動歯車４３及び後進側従動歯車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。前進側歯車４１は前記前進側従動歯車４３と噛合され、後進側歯車４２は前記後進側従動歯車４４と逆転ギア４５を介して連動連結されている。そして、前記前進側歯車４１と後進側歯車４２との間に油圧クラッチパック３７が配置され、該油圧クラッチパック３７は後述の油圧回路により制御される。この油圧クラッチパック３７は前記前進側歯車４１又は後進側歯車４２のいずれかに係合して、ＨＭＴ出力軸３６の回転を伝達し得るように構成している。なお、詳細は後述するが、この油圧クラッチパック３７は前進側・後進側いずれにも動力を伝達しない動力遮断状態をも作り出すことができるように構成してあり、前後進切換クラッチ機構４０がニュートラル機構としての役割をも果たすようにしてある。
【００１６】
この構成により、前進時はＨＭＴ出力軸３６の動力を油圧クラッチパック３７から前進側歯車４１→前進側従動歯車４３と伝達し、後進時は後進側歯車４２→逆転ギア→後進側従動歯車４４と伝達する。これにより、伝動軸２５には前進又は後進のいずれかの回転が得られることになる。該伝動軸２５の回転は出力歯車４６からデフ駆動歯車４７を介してデフ駆動軸２８へ伝達され、該デフ駆動軸２８の端部にはベベルギア２７が固定される。一方、該ベベルギア２７に近接して左右のデフヨーク軸４８・４８が配置され、該デフヨーク軸４８・４８の内端側同士をデフ装置４９によって差動的に結合している。そして、該デフ装置４９を駆動するための入力ベベルギア５０を、前記ベベルギア２７に噛合させるようにしている。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５４を駆動する。
【００１７】
また、前記デフ駆動軸２８には前輪駆動歯車５５が固設され、該前輪駆動歯車５５は中間歯車５６に噛合される。また、前記デフ駆動軸２８と平行に前輪出力軸５７が配置されて、該前輪出力軸５７上には摺動歯車５８が、相対回転不能かつ軸方向摺動自在に嵌合されている。該摺動歯車５８は、車両座席に設けた図外の駆動モード切換レバーに、適宜のリンク機構等を介して連係させている。この構成において、駆動モード切換レバーを傾動操作して前記摺動歯車５８を軸方向に摺動させ、前記中間歯車５６に係脱させることにより、前輪出力軸５７に対する駆動力を断接して、後輪二輪駆動又は四輪駆動の切換を行うことができる。
【００１８】
前記前輪出力軸５７はドライブシャフト５９や自在継手等を介して、フロントアクスル装置６０の入力軸６１と連動連結される。該フロントアクスル装置６０においては、左右の前車軸６２を差動的に連結するためのデフ装置６３が配置され、該デフ装置６３は左右のデフヨーク軸６４・６４の内端側同士を連結すべく構成し、前記入力軸６１に固設されたベベルギア６５により駆動されるようになっている。前記デフヨーク軸６４・６４の駆動力は、ベベルギア６５を介してキングピン軸６６→前車軸６２と伝達されて、左右の前車輪６７を駆動する。
【００１９】
前記ＰＴＯ主軸１０とリアＰＴＯ軸１１との間に配設されるＰＴＯ変速機構１２は、図１に示す如く、該ＰＴＯ主軸１０に固設される第一原動歯車６８及び第二原動歯車６９と、前記リアＰＴＯ軸１１に対し相対回転自在かつ軸方向摺動不能に嵌合される従動歯車７０と、同じくリアＰＴＯ軸１１に対し相対回転不能かつ軸方向摺動自在に嵌合されるクラッチギア７１とによりなる。該クラッチギア７１は、車両座席の適宜位置に設けたＰＴＯ変速レバーと、適宜のリンク機構を介して連係させている。前記従動歯車７０は常時前記第一原動歯車６８に噛合されるとともに、その側面に爪部を形成している。一方、前記クラッチギア７１は軸方向の摺動により前記第二原動歯車６９に係脱可能となるよう構成され、かつ前記爪部に向かい合う該クラッチギア７１の側面に爪部を設けて、前記従動歯車７０の爪部に対して係脱可能となるようにしている。従って、前記ＰＴＯ変速レバーの操作により該クラッチギア７１を軸方向に摺動させ、前記従動歯車７０に係合してリアＰＴＯ軸１１に低速回転を得、又は前記第二原動歯車６９に係合してリアＰＴＯ軸１１に高速回転を得ることができる。
【００２０】
前記ＰＴＯ主軸１０には更にミッドＰＴＯ駆動ギア７２が形設され、また、該ＰＴＯ主軸１０に平行に、ＰＴＯ伝達軸７３及びアイドル軸７４が軸支されている。該ＰＴＯ伝達軸７３には入力ギア７５が固定され、前記ミッドＰＴＯ駆動ギア７２の動力が、前記リアＰＴＯ軸１１に相対回転自在に外嵌された伝達ギア７６を介して、該入力ギア７５から入力されるようにしている。前記ＰＴＯ伝達軸７３には出力ギア７７が固定され、前記アイドル軸７４上の遊転歯車７８に噛合される。前記アイドル軸７４に平行にミッドＰＴＯ軸７９が配置軸支され、該ミッドＰＴＯ軸７９に相対回転不能かつ軸方向摺動自在に、クラッチギア８０が配設されている。該クラッチギア８０は、車両座席の適宜位置に配設したミッドＰＴＯクラッチレバーに、適宜のリンク機構を介して連係させている。
従って、該ミッドＰＴＯクラッチレバーの傾動操作により該クラッチギア８０を軸方向に摺動させて前記遊転歯車７８に係脱させることにより、前記ミッドＰＴＯ軸７９に対して動力を断接することができる。
【００２１】
〔実施例〕
次に、構成例の変形例である実施例について、図２を参照しながら説明する。図２は本発明の実施例に係る油圧・機械式無段階変速機を備えたトランスミッションの構成を示したスケルトン図である。
【００２２】
この実施例においては、ＨＳＴ７をポンプ・モータ分離型のものとし、油圧ポンプ１４と油圧モータ１５を前後に配置した構成としている。油圧ポンプ１４と油圧モータ１５とは、図外の配管を介して流体的に相互接続されている。油圧ポンプ１４の入力軸としての役割を果たす前記伝達軸５は該油圧ポンプ１４を貫通して後方に突出される一方、前記油圧モータ１５の出力軸２１は前方へ延出されている。両軸５・２１は軸線を一致させて配置されている。
【００２３】
前記油圧ポンプ１４と油圧モータ１５とに前後を挟まれた位置には、遊星機構３０が配置されている。即ち、前記油圧ポンプ１４の後方（動力伝動下流側）に遊星機構３０を配置し、該遊星機構３０の後方に前記油圧モータ１５を配置している。前記油圧モータ１５の出力軸２１には、カップリング２９を介してモータ伝動軸８５が連結され、該モータ伝動軸８５の端部には該遊星機構３０の太陽歯車が固定されている。一方、前記伝達軸５の後端（エンジンＥｇ側と反対側の端部）においては、歯車８１及び、前記遊星機構３０の内歯車３５が相対回転不能に固定されている。
【００２４】
遊星歯車３４を支持するキャリア３１はＨＭＴ出力軸３６に相対回転不能に固定される。該ＨＭＴ出力軸３６は中空状に構成され、前記油圧モータ１５の出力軸２１から前記太陽歯車３３に対し動力を伝達するモータ伝動軸８５に対して、相対回転自在に外嵌されている。ＨＭＴ出力軸３６上には二つの歯車、即ち前進側歯車４１と後進側歯車４２が固定され、一方、該ＨＭＴ出力軸３６と平行にデフ駆動軸２８が配置され、該デフ駆動軸２８上には、前進側従動歯車４３と後進側従動歯車４４とが、いずれも相対回転自在に設置されている。前進側従動歯車４３は前進側歯車４１に、後進側従動歯車４４は逆転ギア４５を介して後進側歯車４２に、それぞれ連動連結されている。前進側従動歯車４３と後進側従動歯車４４との間には油圧クラッチパック３７が配置される。該油圧クラッチパック３７は後述の油圧回路に接続され、前記二つの従動歯車４３・４４のいずれかに係合して正転若しくは逆転方向の回転をデフ駆動軸２８に得たり、又はいずれの従動歯車４３・４４にも係合しない動力遮断（中立）状態を作り出したりできるようになっている。該デフ駆動軸２８には前述の第一構成例と同様に、デフ装置４９を駆動するためのベベルギア２７や、前輪駆動のための前輪駆動歯車５５が配置される。
【００２５】
前記伝達軸５と平行にＰＴＯ伝動軸８６が配置されて支持され、該ＰＴＯ伝動軸８６には入力歯車８２及び出力歯車８３が固定されている。前記出力歯車８２は前記伝達軸５上の歯車に噛合される。一方、前記ＨＳＴ７の後方にＰＴＯ主軸１０が支持され、該ＰＴＯ主軸１０にはＰＴＯ駆動歯車８４が固定される。該ＰＴＯ駆動歯車８４は前記出力歯車８３に噛合されている。
【００２６】
なお、実施例において、以上に説明した部分以外の部分の構成は、第一構成例とまったく同様である。
【００２７】
〔油圧回路〕
次に、前述の第一構成例及び実施例に適用される油圧回路について、図３を参照しながら説明する。図３は第一構成例・実施例のトランスミッションに適用される油圧回路を示した図である。
【００２８】
エンジンＥｇには油圧ポンプ１１９が取り付けられており、エンジンＥｇの駆動により該油圧ポンプ１１９から吐出される圧油は、切換バルブ１１７を介して、前後進切換バルブ１１８に供給される。その経路の中途には作動油圧を規定するためのリリーフバルブ１１６が接続されている。前後進切換バルブ１１８のＡポートには、前述の前後進切換クラッチ機構４０を構成する油圧クラッチパック３７のうち、前進側クラッチ３７ａが、Ｂポートには後進側クラッチ３７ｂが、それぞれ接続されている。この前後進切換バルブ１１８は三位置切換型に構成してあり、前進側クラッチ３７ａ・後進側クラッチ３７ｂのうちいずれか一方に圧油を供給し、他方の圧油を抜く状態、あるいは前進側・後進側双方の圧油を抜くニュートラル状態とすることができるようになっている。変速比を変更制御するためのコントローラ１１５は、変速操作部１１３（一般的には変速レバー１１１又は変速ペダル１１２であるが、これに限るものでもない）に設けたセンサ、及び、クラッチペダル１１４に設けたセンサに電気的に接続されている。変速操作部１１３（変速レバー１１１等）は、前方に操作すると前進し後方に操作すると後進するようにしてあり、またその操作量に応じて増速できるように構成してある。コントローラ１１５は、検出される変速操作部１１３の操作量に基づいて、前述のＨＭＴを構成するＨＳＴ７の油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５の容積を変更させ、トランスミッションの速比を変更させる。
【００２９】
また、前記切換バルブ１１７及び前後進切換バルブ１１８はいずれも電磁パイロット切換弁に構成され、両バルブ１１７・１１８はともに前記コントローラ１１５に電気的に接続されている。コントローラ１１５は、前記クラッチペダル６が踏み込まれてＯＮ位置にあるとき、又は前記変速操作部１１３（変速レバー１１１又は変速ペダル１１２）がニュートラル位置Ｎにあるときは、前記切換バルブ１１７が圧油をドレンさせるように制御する。また、前記変速操作部１１３の操作方向に応じて、前記前後進切換バルブ１１８を切り換えて、前後進切換クラッチ機構４０の前進側クラッチ３７ａ又は後進側クラッチ３７ｂのうちいずれかに圧油が供給されるように制御する。
【００３０】
この構成により、前記前後進切換クラッチ機構４０は前記変速操作部１１３及びクラッチペダル１１４と連動され、（１）変速操作部１１３がニュートラル位置Ｎに操作されたとき、（２）クラッチペダル１１４が踏み込まれたとき、のいずれも、前後進切換クラッチ機構４０が切れて動力を遮断するように作用する。
【００３１】
なお、前記切換バルブ１１７や前後進切換バルブ１１８は、通電が解除されている状態では圧油をドレンするように構成されており、何らかの事情で制御電源が遮断された等の場合には前後進切換クラッチ機構４０への圧油の供給が停止され、故障等の非常時においても直ちに動力を遮断できるように構成している。
【００３２】
【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。
【００３３】
請求項１に示す如く、エンジン（Ｅｇ）の出力回転の変速を行う油圧・機械式無段階変速機であって、ＨＳＴ（７）と差動機構とを組み合わせて構成された油圧・機械式無段階変速機において、該ＨＳＴ（７）は、油圧ポンプ（１４）と油圧モータ（１５）を分離型のものとし、該油圧ポンプ（１４）と油圧モータ（１５）は前後に配置して、配管を介して流体的に相互接続した構成とし、前記油圧ポンプ（１４）の後方に、前記差動機構としての遊星機構（３０）を配置し、該遊星機構（３０）の後方に、前記油圧モータ（１５）を配置し、前記エンジン（Ｅｇ）のフライホイール（１）に、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）を取り付け、該入力軸（３）の後方に伝達軸（５）を同心状に配置し、該伝達軸（５）と入力軸（３）とをカップリング（４）を介して相対回転不能に連結し、前記入力軸（３）の後方にはＨＳＴ（７）の油圧ポンプ（１４）を配置し、該伝達軸（５）は、該油圧ポンプ（１４）の回転軸心を貫通して後方へ延出され、該油圧ポンプ（１４）への入力軸と、該遊星機構（３０）への入力軸とを兼用し、該伝達軸（５）の後端には、前記遊星機構（３０）の内歯車（３５）を相対回転不能に固定し、該伝達軸（５）と油圧モータ（１５）の出力軸（２１）と、該出力軸（２１）にカップリング（２９）を介して連結されたモータ伝動軸（８５）とを同一軸心上に配置し、該モータ伝動軸（８５）の前端部には、前記遊星機構（３０）の太陽歯車（３３）を固定し、該遊星機構（３０）の遊星歯車（３４）を支持するキャリア（３１）は、ＨＭ Ｔ出力軸（３６）に相対回転不能に固定し、該ＨＭＴ出力軸（３６）は中空状に構成し、前記油圧モータ（１５）の出力軸（２１）から前記太陽歯車（３３）に対し動力を伝達するモータ伝動軸（８５）に相対回転自在に外嵌し、前記油圧ポンプ（１４）と油圧モータ（１５）とにより、前後を挟まれた遊星機構（３０）の後部の位置に、前後進切換クラッチ機構（４０）を配置し、該前後進切換クラッチ機構（４０）は、該遊星機構（３０）のＨＭＴ出力軸（３６）上に配置した前進側歯車（４１）と後進側歯車（４２）と、該ＨＭＴ出力軸（３６）と平行に配置したデフ駆動軸（２８）上の、前進側従動歯車（４３）と後進側従動歯車（４４）と、該後進側歯車（４２）と後進側従動歯車（４４）とに噛合した逆転ギア（４５）と、油圧クラッチパック（３７）により構成したので、前後進切換機構により前後進を機械的に切り換えることで、ＨＭＴを効率の良い又はトルクアップの大きな一方向側の回転で使用することができる。
従って、出力分割型ＨＭＴの欠点である後進時の効率の悪さ及び速域の狭さを解消でき、前後進ともに同様の動力性能を発揮することができる。従って、車両の変速機としての使用に適したトランスミッションを提供することができる。
また、副変速機構が不要の構成であるので、低コストで製造でき、コンパクト性に優れ、操作も容易に行える。
【００３４】
更には、前後に配置されるＨＳＴの油圧ポンプと油圧モータとの間に遊星機構を配置するレイアウトは、トランスミッションのコンパクト化、特に上下方向あるいは左右方向のコンパクト化に寄与することができる。
【００３５】
請求項２に示す如く、請求項１記載の油圧・機械式無段階変速機において、前記前後進切換クラッチ機構（４０）を変速操作部と連動させて、該変速操作部をニュートラル位置に操作したときは、前記前後進切換クラッチ機構（４０）が切れて動力を遮断するように構成したので、前後進切換クラッチをニュートラル機構としても使用することで、動力遮断（中立）状態を容易に作り出すことができる。従って、中立状態を作り出すのが困難という出力分割型ＨＭＴの欠点を解消でき、車両の変速機としての使用に更に適したトランスミッションを提供することができる。
更には、変速操作部をニュートラル位置に操作することにより動力が遮断され中立状態となる構成により、容易に理解できる合理的な操作方法をオペレータに対し提供できる。従ってオペレータは、車両運転時に戸惑うことがない。
【００３６】
請求項３に示す如く、請求項１記載の油圧・機械式無段階変速機において、前記前後進切換クラッチ機構（４０）をクラッチペダル（１１４）と連動させて、該クラッチペダル（１１４）を踏み込むと前記前後進切換クラッチ機構（４０）が切れて動力を遮断するように構成したので、前後進切換クラッチをニュートラル機構としても使用することで、動力遮断（中立）状態を容易に作り出すことができる。従って、中立状態を作り出すのが困難という出力分割型ＨＭＴの欠点を解消でき、車両の変速機としての使用に更に適したトランスミッションを提供することができる。
更には、クラッチペダルを踏み込むこと又は変速レバーを中立状態にすることで動力が遮断され中立状態を作り出すことができるので、簡素な操作で容易に中立状態を作り出すことができ、オペレータは安定感・信頼感をもって車両を運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第一構成例に係る油圧・機械式無段階変速機を備えたトランスミッションの構成を示したスケルトン図。
【図２】 第一実施例に係る油圧・機械式無段階変速機を備えたトランスミッションの構成を示したスケルトン図。
【図３】 第一構成例・第一実施例のトランスミッションに適用される油圧回路を示した図。
【図４】 ＨＭＴの分類を示した図。
【符号の説明】
７ ＨＳＴ
１４ 油圧ポンプ
１５ 油圧モータ
３０ 遊星機構
４０ 前後進切換クラッチ機構
１００ ＨＭＴ式トランスミッション
１０１ ＨＭＴ（油圧・機械式無段階変速機）
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクタ・モア・ローダ等に搭載される油圧・機械式無段階変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業用車両の変速を行う一般的な方法として、油圧ポンプと油圧モータとを流体的に接続した、ＨＳＴを用いる構成が広く知られている。産業用車両では、低速で行われる作業時にはトルクを十分確保する必要がある一方で、路上走行時においては高速走行を行わせて移動時間を短縮できることが求められている。この点、ＨＳＴの変速比は一般に最大１．５〜２．０程度であり、これでは高速走行に必要な速比（一般に３．５〜４．０程度）を満足できないので、一個のＨＳＴで高速走行を達成させるための構成が様々に提案されている。
【０００３】
例えば、エンジンの動力を主変速機構としてのＨＳＴにより変速させた後、動力下流側に設けられている二〜三段の機械式の副変速装置により副変速を行わせることが一般に行われている。例えば特開２０００−２１９０５６号公報に開示されている如くである。しかし、このような構成は、副変速装置構造の分だけ構造が複雑になりコスト高となるばかりでなく、車両の操作性を低下させることにもなる。また、副変速切換時の変速ショックの問題もある。
【０００４】
一方、油圧ポンプの容量に比べて油圧モータの容量の大きいＨＳＴを用いる構成や、一つの油圧ポンプに対し二つの油圧モータを接続したＨＳＴを用いる構成もある。例えば前述の特開２０００−２１９０５６号公報に開示されている如くである。しかし、このような構成は、コストアップの要因となるばかりでなく、ＨＳＴの動力伝達ロスが大きくなって作業能率が低下する等の問題がある。
【０００５】
また、車両駆動技術としては、ＨＳＴと差動機構を組み合わせた油圧・機械式無段階変速機（ハイドロメカニカルトランスミッション。略して「ＨＭＴ」と称される。）も、有力なものとして提案されている。このＨＭＴは、差動機構の各軸にＨＳＴのどの要素を結合するかにより、図４に示す如く入力分割型と出力分割型に分類することができる。
【０００６】
ここで出力分割型のＨＭＴは、前進低速時に高効率・高トルクを達成することができ、トラクタ等の車両に適した特性を有しているが、中立状態を作り出すことが困難で、後進時の効率が悪く、速域も確保できない等の問題があって、車両の変速機として採用するのは困難であった。そのため、油圧クラッチを使用して後進時は差動装置を該油圧クラッチにより切り離すことでＨＳＴに切り換えるようにしたり、高効率・高トルクを諦めて前後進可能な入力分割型（後述）を採用する事例も多かった。
【０００７】
入力分割型のＨＭＴの事例は同一出願人による特願２０００−１３５８７３等に開示されているが、この入力分割型はＨＳＴに比べて効率やトルクアップは優れているものの、油圧ポンプや油圧モータの許容回転数や効率の制約から速比は最大で１．０〜２．０程度で、高速作業時の一般的な速比３．５〜４．０を満足できない。そのため、結局は副変速機構を追加しなければならない等、ＨＳＴと同様の問題を有していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の事情を背景にされたものであり、その目的は以下の二点にある。（１）低コストを達成できるコンパクトな構成で、操作が容易なＨＭＴを提供すること。（２）前後進いずれの場合でも同様の動力性能を発揮するＨＭＴを提供すること。
【０００９】
【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。
【００１０】
請求項１においては、エンジン（Ｅｇ）の出力回転の変速を行う油圧・機械式無段階変速機であって、ＨＳＴ（７）と差動機構とを組み合わせて構成された油圧・機械式無段階変速機において、該ＨＳＴ（７）は、油圧ポンプ（１４）と油圧モータ（１５）を分離型のものとし、該油圧ポンプ（１４）と油圧モータ（１５）は前後に配置して、配管を介して流体的に相互接続した構成とし、前記油圧ポンプ（１４）の後方に、前記差動機構としての遊星機構（３０）を配置し、該遊星機構（３０）の後方に、前記油圧モータ（１５）を配置し、前記エンジン（Ｅｇ）のフライホイール（１）に、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）を取り付け、該入力軸（３）の後方に伝達軸（５）を同心状に配置し、該伝達軸（５）と入力軸（３）とをカップリング（４）を介して相対回転不能に連結し、前記入力軸（３）の後方にはＨＳＴ（７）の油圧ポンプ（１４）を配置し、該伝達軸（５）は、該油圧ポンプ（１４）の回転軸心を貫通して後方へ延出され、該油圧ポンプ（１４）への入力軸と、該遊星機構（３０）への入力軸とを兼用し、該伝達軸（５）の後端には、前記遊星機構（３０）の内歯車（３５）を相対回転不能に固定し、該伝達軸（５）と油圧モータ（１５）の出力軸（２１）と、該出力軸（２１）にカップリング（２９）を介して連結されたモータ伝動軸（８５）とを同一軸心上に配置し、該モータ伝動軸（８５）の前端部には、前記遊星機構（３０）の太陽歯車（３３）を固定し、該遊星機構（３０）の遊星歯車（３４）を支持するキャリア（３１）は、ＨＭＴ出力軸（３６）に相対回転不能に固定し、該ＨＭＴ出力軸（３６）は中空状に構成し、前記油圧モータ（１５）の出力軸（２１）から前記太陽歯車（３３）に対し動力を伝達するモータ伝動軸（８５）に相対回転自在に外嵌し、前記油圧ポンプ（１４）と油圧モータ（１５）とにより、前後を挟まれた遊星機構（３０）の後部の位置に、前後進切換クラッチ機構（４０）を配置し、該前後進切換クラッチ機構（４０）は、該遊星機構（３０）のＨＭＴ出力軸（３６）上に配置した前進側歯車（４１）と後進側歯車（４２）と、該ＨＭＴ出力軸（３６）と平行に配置したデフ駆動軸（２８）上の、前進側従動歯車（４３）と後進側従動歯車（４４）と、該後進側歯車（４２）と後進側従動歯車（４４）とに噛合した逆転ギア（４５）と、油圧クラッチパック（３７）により構成したものである。
請求項２においては、請求項１記載の油圧・機械式無段階変速機において、前記前後進切換クラッチ機構（４０）を変速操作部と連動させて、該変速操作部をニュートラル位置に操作したときは、前記前後進切換クラッチ機構（４０）が切れて動力を遮断するように構成したものである。
請求項３においては、請求項１記載の油圧・機械式無段階変速機において、前記前後進切換クラッチ機構（４０）をクラッチペダル（１１４）と連動させて、該クラッチペダル（１１４）を踏み込むと前記前後進切換クラッチ機構（４０）が切れて動力を遮断するように構成したものである。
【００１１】
【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は本発明の第一構成例に係る油圧・機械式無段階変速機を備えたトランスミッションの構成を示したスケルトン図である。なお、本明細書において特に記載のない限り、「前方」とは機体前方を、「後方」とは機体後方を、それぞれ意味する。
【００１２】
〔第一構成例〕
以下、図１を参照しながら、このＨＭＴ式トランスミッション１００の構成を説明する。このＨＭＴ式トランスミッションは、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Ｅｇの動力を変速して後輪５４や前輪６７に伝達するとともに、機体後部のＰＴＯ軸１１に伝達させることとしている。具体的には図１に示すように、エンジンＥｇのフライホイール１にダンパ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ＨＳＴ１４の入力軸と兼用としている。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。
【００１３】
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機構３０とを組み合わせて構成される。以下、この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、下半部に可変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。
【００１４】
次に、前記遊星機構３０について説明する。前記伝達軸５のエンジンＥｇ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ＨＳＴの油圧モータ１５の出力軸２１には、遊星機構３０の太陽歯車３３がカップリング２９により相対回転不能に連結されている。遊星機構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、該遊星機構３０の太陽歯車３３には前述のとおりＨＳＴ７の出力軸２１が、遊星歯車３４を支持するキャリア３１にはＨＭＴ出力軸３６が、それぞれ相対回転不能に連結される。内歯車３５にはＨＳＴ７の伝達軸５が歯車３８・歯車３９を介して連動連結されている。
ＨＭＴ出力軸３６は後述する前後進切換クラッチ機構４０やデフ装置４９を介して、後輪５４・５４と連動連結されている。
【００１５】
遊星機構３０の後方（動力伝動下流側）には、前後進切換クラッチ機構４０を設けて、これにより前進・後進を切り換えるようにしている。具体的には、前記ＨＭＴ出力軸３６が後方に延出されて、その上に前進側歯車４１及び後進側歯車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、前進側従動歯車４３及び後進側従動歯車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。前進側歯車４１は前記前進側従動歯車４３と噛合され、後進側歯車４２は前記後進側従動歯車４４と逆転ギア４５を介して連動連結されている。そして、前記前進側歯車４１と後進側歯車４２との間に油圧クラッチパック３７が配置され、該油圧クラッチパック３７は後述の油圧回路により制御される。この油圧クラッチパック３７は前記前進側歯車４１又は後進側歯車４２のいずれかに係合して、ＨＭＴ出力軸３６の回転を伝達し得るように構成している。なお、詳細は後述するが、この油圧クラッチパック３７は前進側・後進側いずれにも動力を伝達しない動力遮断状態をも作り出すことができるように構成してあり、前後進切換クラッチ機構４０がニュートラル機構としての役割をも果たすようにしてある。
【００１６】
この構成により、前進時はＨＭＴ出力軸３６の動力を油圧クラッチパック３７から前進側歯車４１→前進側従動歯車４３と伝達し、後進時は後進側歯車４２→逆転ギア→後進側従動歯車４４と伝達する。これにより、伝動軸２５には前進又は後進のいずれかの回転が得られることになる。該伝動軸２５の回転は出力歯車４６からデフ駆動歯車４７を介してデフ駆動軸２８へ伝達され、該デフ駆動軸２８の端部にはベベルギア２７が固定される。一方、該ベベルギア２７に近接して左右のデフヨーク軸４８・４８が配置され、該デフヨーク軸４８・４８の内端側同士をデフ装置４９によって差動的に結合している。そして、該デフ装置４９を駆動するための入力ベベルギア５０を、前記ベベルギア２７に噛合させるようにしている。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５４を駆動する。
【００１７】
また、前記デフ駆動軸２８には前輪駆動歯車５５が固設され、該前輪駆動歯車５５は中間歯車５６に噛合される。また、前記デフ駆動軸２８と平行に前輪出力軸５７が配置されて、該前輪出力軸５７上には摺動歯車５８が、相対回転不能かつ軸方向摺動自在に嵌合されている。該摺動歯車５８は、車両座席に設けた図外の駆動モード切換レバーに、適宜のリンク機構等を介して連係させている。この構成において、駆動モード切換レバーを傾動操作して前記摺動歯車５８を軸方向に摺動させ、前記中間歯車５６に係脱させることにより、前輪出力軸５７に対する駆動力を断接して、後輪二輪駆動又は四輪駆動の切換を行うことができる。
【００１８】
前記前輪出力軸５７はドライブシャフト５９や自在継手等を介して、フロントアクスル装置６０の入力軸６１と連動連結される。該フロントアクスル装置６０においては、左右の前車軸６２を差動的に連結するためのデフ装置６３が配置され、該デフ装置６３は左右のデフヨーク軸６４・６４の内端側同士を連結すべく構成し、前記入力軸６１に固設されたベベルギア６５により駆動されるようになっている。前記デフヨーク軸６４・６４の駆動力は、ベベルギア６５を介してキングピン軸６６→前車軸６２と伝達されて、左右の前車輪６７を駆動する。
【００１９】
前記ＰＴＯ主軸１０とリアＰＴＯ軸１１との間に配設されるＰＴＯ変速機構１２は、図１に示す如く、該ＰＴＯ主軸１０に固設される第一原動歯車６８及び第二原動歯車６９と、前記リアＰＴＯ軸１１に対し相対回転自在かつ軸方向摺動不能に嵌合される従動歯車７０と、同じくリアＰＴＯ軸１１に対し相対回転不能かつ軸方向摺動自在に嵌合されるクラッチギア７１とによりなる。該クラッチギア７１は、車両座席の適宜位置に設けたＰＴＯ変速レバーと、適宜のリンク機構を介して連係させている。前記従動歯車７０は常時前記第一原動歯車６８に噛合されるとともに、その側面に爪部を形成している。一方、前記クラッチギア７１は軸方向の摺動により前記第二原動歯車６９に係脱可能となるよう構成され、かつ前記爪部に向かい合う該クラッチギア７１の側面に爪部を設けて、前記従動歯車７０の爪部に対して係脱可能となるようにしている。従って、前記ＰＴＯ変速レバーの操作により該クラッチギア７１を軸方向に摺動させ、前記従動歯車７０に係合してリアＰＴＯ軸１１に低速回転を得、又は前記第二原動歯車６９に係合してリアＰＴＯ軸１１に高速回転を得ることができる。
【００２０】
前記ＰＴＯ主軸１０には更にミッドＰＴＯ駆動ギア７２が形設され、また、該ＰＴＯ主軸１０に平行に、ＰＴＯ伝達軸７３及びアイドル軸７４が軸支されている。該ＰＴＯ伝達軸７３には入力ギア７５が固定され、前記ミッドＰＴＯ駆動ギア７２の動力が、前記リアＰＴＯ軸１１に相対回転自在に外嵌された伝達ギア７６を介して、該入力ギア７５から入力されるようにしている。前記ＰＴＯ伝達軸７３には出力ギア７７が固定され、前記アイドル軸７４上の遊転歯車７８に噛合される。前記アイドル軸７４に平行にミッドＰＴＯ軸７９が配置軸支され、該ミッドＰＴＯ軸７９に相対回転不能かつ軸方向摺動自在に、クラッチギア８０が配設されている。該クラッチギア８０は、車両座席の適宜位置に配設したミッドＰＴＯクラッチレバーに、適宜のリンク機構を介して連係させている。
従って、該ミッドＰＴＯクラッチレバーの傾動操作により該クラッチギア８０を軸方向に摺動させて前記遊転歯車７８に係脱させることにより、前記ミッドＰＴＯ軸７９に対して動力を断接することができる。
【００２１】
〔実施例〕
次に、構成例の変形例である実施例について、図２を参照しながら説明する。図２は本発明の実施例に係る油圧・機械式無段階変速機を備えたトランスミッションの構成を示したスケルトン図である。
【００２２】
この実施例においては、ＨＳＴ７をポンプ・モータ分離型のものとし、油圧ポンプ１４と油圧モータ１５を前後に配置した構成としている。油圧ポンプ１４と油圧モータ１５とは、図外の配管を介して流体的に相互接続されている。油圧ポンプ１４の入力軸としての役割を果たす前記伝達軸５は該油圧ポンプ１４を貫通して後方に突出される一方、前記油圧モータ１５の出力軸２１は前方へ延出されている。両軸５・２１は軸線を一致させて配置されている。
【００２３】
前記油圧ポンプ１４と油圧モータ１５とに前後を挟まれた位置には、遊星機構３０が配置されている。即ち、前記油圧ポンプ１４の後方（動力伝動下流側）に遊星機構３０を配置し、該遊星機構３０の後方に前記油圧モータ１５を配置している。前記油圧モータ１５の出力軸２１には、カップリング２９を介してモータ伝動軸８５が連結され、該モータ伝動軸８５の端部には該遊星機構３０の太陽歯車が固定されている。一方、前記伝達軸５の後端（エンジンＥｇ側と反対側の端部）においては、歯車８１及び、前記遊星機構３０の内歯車３５が相対回転不能に固定されている。
【００２４】
遊星歯車３４を支持するキャリア３１はＨＭＴ出力軸３６に相対回転不能に固定される。該ＨＭＴ出力軸３６は中空状に構成され、前記油圧モータ１５の出力軸２１から前記太陽歯車３３に対し動力を伝達するモータ伝動軸８５に対して、相対回転自在に外嵌されている。ＨＭＴ出力軸３６上には二つの歯車、即ち前進側歯車４１と後進側歯車４２が固定され、一方、該ＨＭＴ出力軸３６と平行にデフ駆動軸２８が配置され、該デフ駆動軸２８上には、前進側従動歯車４３と後進側従動歯車４４とが、いずれも相対回転自在に設置されている。前進側従動歯車４３は前進側歯車４１に、後進側従動歯車４４は逆転ギア４５を介して後進側歯車４２に、それぞれ連動連結されている。前進側従動歯車４３と後進側従動歯車４４との間には油圧クラッチパック３７が配置される。該油圧クラッチパック３７は後述の油圧回路に接続され、前記二つの従動歯車４３・４４のいずれかに係合して正転若しくは逆転方向の回転をデフ駆動軸２８に得たり、又はいずれの従動歯車４３・４４にも係合しない動力遮断（中立）状態を作り出したりできるようになっている。該デフ駆動軸２８には前述の第一構成例と同様に、デフ装置４９を駆動するためのベベルギア２７や、前輪駆動のための前輪駆動歯車５５が配置される。
【００２５】
前記伝達軸５と平行にＰＴＯ伝動軸８６が配置されて支持され、該ＰＴＯ伝動軸８６には入力歯車８２及び出力歯車８３が固定されている。前記出力歯車８２は前記伝達軸５上の歯車に噛合される。一方、前記ＨＳＴ７の後方にＰＴＯ主軸１０が支持され、該ＰＴＯ主軸１０にはＰＴＯ駆動歯車８４が固定される。該ＰＴＯ駆動歯車８４は前記出力歯車８３に噛合されている。
【００２６】
なお、実施例において、以上に説明した部分以外の部分の構成は、第一構成例とまったく同様である。
【００２７】
〔油圧回路〕
次に、前述の第一構成例及び実施例に適用される油圧回路について、図３を参照しながら説明する。図３は第一構成例・実施例のトランスミッションに適用される油圧回路を示した図である。
【００２８】
エンジンＥｇには油圧ポンプ１１９が取り付けられており、エンジンＥｇの駆動により該油圧ポンプ１１９から吐出される圧油は、切換バルブ１１７を介して、前後進切換バルブ１１８に供給される。その経路の中途には作動油圧を規定するためのリリーフバルブ１１６が接続されている。前後進切換バルブ１１８のＡポートには、前述の前後進切換クラッチ機構４０を構成する油圧クラッチパック３７のうち、前進側クラッチ３７ａが、Ｂポートには後進側クラッチ３７ｂが、それぞれ接続されている。この前後進切換バルブ１１８は三位置切換型に構成してあり、前進側クラッチ３７ａ・後進側クラッチ３７ｂのうちいずれか一方に圧油を供給し、他方の圧油を抜く状態、あるいは前進側・後進側双方の圧油を抜くニュートラル状態とすることができるようになっている。変速比を変更制御するためのコントローラ１１５は、変速操作部１１３（一般的には変速レバー１１１又は変速ペダル１１２であるが、これに限るものでもない）に設けたセンサ、及び、クラッチペダル１１４に設けたセンサに電気的に接続されている。変速操作部１１３（変速レバー１１１等）は、前方に操作すると前進し後方に操作すると後進するようにしてあり、またその操作量に応じて増速できるように構成してある。コントローラ１１５は、検出される変速操作部１１３の操作量に基づいて、前述のＨＭＴを構成するＨＳＴ７の油圧ポンプ１４及び油圧モータ１５の容積を変更させ、トランスミッションの速比を変更させる。
【００２９】
また、前記切換バルブ１１７及び前後進切換バルブ１１８はいずれも電磁パイロット切換弁に構成され、両バルブ１１７・１１８はともに前記コントローラ１１５に電気的に接続されている。コントローラ１１５は、前記クラッチペダル６が踏み込まれてＯＮ位置にあるとき、又は前記変速操作部１１３（変速レバー１１１又は変速ペダル１１２）がニュートラル位置Ｎにあるときは、前記切換バルブ１１７が圧油をドレンさせるように制御する。また、前記変速操作部１１３の操作方向に応じて、前記前後進切換バルブ１１８を切り換えて、前後進切換クラッチ機構４０の前進側クラッチ３７ａ又は後進側クラッチ３７ｂのうちいずれかに圧油が供給されるように制御する。
【００３０】
この構成により、前記前後進切換クラッチ機構４０は前記変速操作部１１３及びクラッチペダル１１４と連動され、（１）変速操作部１１３がニュートラル位置Ｎに操作されたとき、（２）クラッチペダル１１４が踏み込まれたとき、のいずれも、前後進切換クラッチ機構４０が切れて動力を遮断するように作用する。
【００３１】
なお、前記切換バルブ１１７や前後進切換バルブ１１８は、通電が解除されている状態では圧油をドレンするように構成されており、何らかの事情で制御電源が遮断された等の場合には前後進切換クラッチ機構４０への圧油の供給が停止され、故障等の非常時においても直ちに動力を遮断できるように構成している。
【００３２】
【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。
【００３３】
請求項１に示す如く、エンジン（Ｅｇ）の出力回転の変速を行う油圧・機械式無段階変速機であって、ＨＳＴ（７）と差動機構とを組み合わせて構成された油圧・機械式無段階変速機において、該ＨＳＴ（７）は、油圧ポンプ（１４）と油圧モータ（１５）を分離型のものとし、該油圧ポンプ（１４）と油圧モータ（１５）は前後に配置して、配管を介して流体的に相互接続した構成とし、前記油圧ポンプ（１４）の後方に、前記差動機構としての遊星機構（３０）を配置し、該遊星機構（３０）の後方に、前記油圧モータ（１５）を配置し、前記エンジン（Ｅｇ）のフライホイール（１）に、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）を取り付け、該入力軸（３）の後方に伝達軸（５）を同心状に配置し、該伝達軸（５）と入力軸（３）とをカップリング（４）を介して相対回転不能に連結し、前記入力軸（３）の後方にはＨＳＴ（７）の油圧ポンプ（１４）を配置し、該伝達軸（５）は、該油圧ポンプ（１４）の回転軸心を貫通して後方へ延出され、該油圧ポンプ（１４）への入力軸と、該遊星機構（３０）への入力軸とを兼用し、該伝達軸（５）の後端には、前記遊星機構（３０）の内歯車（３５）を相対回転不能に固定し、該伝達軸（５）と油圧モータ（１５）の出力軸（２１）と、該出力軸（２１）にカップリング（２９）を介して連結されたモータ伝動軸（８５）とを同一軸心上に配置し、該モータ伝動軸（８５）の前端部には、前記遊星機構（３０）の太陽歯車（３３）を固定し、該遊星機構（３０）の遊星歯車（３４）を支持するキャリア（３１）は、ＨＭ Ｔ出力軸（３６）に相対回転不能に固定し、該ＨＭＴ出力軸（３６）は中空状に構成し、前記油圧モータ（１５）の出力軸（２１）から前記太陽歯車（３３）に対し動力を伝達するモータ伝動軸（８５）に相対回転自在に外嵌し、前記油圧ポンプ（１４）と油圧モータ（１５）とにより、前後を挟まれた遊星機構（３０）の後部の位置に、前後進切換クラッチ機構（４０）を配置し、該前後進切換クラッチ機構（４０）は、該遊星機構（３０）のＨＭＴ出力軸（３６）上に配置した前進側歯車（４１）と後進側歯車（４２）と、該ＨＭＴ出力軸（３６）と平行に配置したデフ駆動軸（２８）上の、前進側従動歯車（４３）と後進側従動歯車（４４）と、該後進側歯車（４２）と後進側従動歯車（４４）とに噛合した逆転ギア（４５）と、油圧クラッチパック（３７）により構成したので、前後進切換機構により前後進を機械的に切り換えることで、ＨＭＴを効率の良い又はトルクアップの大きな一方向側の回転で使用することができる。
従って、出力分割型ＨＭＴの欠点である後進時の効率の悪さ及び速域の狭さを解消でき、前後進ともに同様の動力性能を発揮することができる。従って、車両の変速機としての使用に適したトランスミッションを提供することができる。
また、副変速機構が不要の構成であるので、低コストで製造でき、コンパクト性に優れ、操作も容易に行える。
【００３４】
更には、前後に配置されるＨＳＴの油圧ポンプと油圧モータとの間に遊星機構を配置するレイアウトは、トランスミッションのコンパクト化、特に上下方向あるいは左右方向のコンパクト化に寄与することができる。
【００３５】
請求項２に示す如く、請求項１記載の油圧・機械式無段階変速機において、前記前後進切換クラッチ機構（４０）を変速操作部と連動させて、該変速操作部をニュートラル位置に操作したときは、前記前後進切換クラッチ機構（４０）が切れて動力を遮断するように構成したので、前後進切換クラッチをニュートラル機構としても使用することで、動力遮断（中立）状態を容易に作り出すことができる。従って、中立状態を作り出すのが困難という出力分割型ＨＭＴの欠点を解消でき、車両の変速機としての使用に更に適したトランスミッションを提供することができる。
更には、変速操作部をニュートラル位置に操作することにより動力が遮断され中立状態となる構成により、容易に理解できる合理的な操作方法をオペレータに対し提供できる。従ってオペレータは、車両運転時に戸惑うことがない。
【００３６】
請求項３に示す如く、請求項１記載の油圧・機械式無段階変速機において、前記前後進切換クラッチ機構（４０）をクラッチペダル（１１４）と連動させて、該クラッチペダル（１１４）を踏み込むと前記前後進切換クラッチ機構（４０）が切れて動力を遮断するように構成したので、前後進切換クラッチをニュートラル機構としても使用することで、動力遮断（中立）状態を容易に作り出すことができる。従って、中立状態を作り出すのが困難という出力分割型ＨＭＴの欠点を解消でき、車両の変速機としての使用に更に適したトランスミッションを提供することができる。
更には、クラッチペダルを踏み込むこと又は変速レバーを中立状態にすることで動力が遮断され中立状態を作り出すことができるので、簡素な操作で容易に中立状態を作り出すことができ、オペレータは安定感・信頼感をもって車両を運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第一構成例に係る油圧・機械式無段階変速機を備えたトランスミッションの構成を示したスケルトン図。
【図２】 第一実施例に係る油圧・機械式無段階変速機を備えたトランスミッションの構成を示したスケルトン図。
【図３】 第一構成例・第一実施例のトランスミッションに適用される油圧回路を示した図。
【図４】 ＨＭＴの分類を示した図。
【符号の説明】
７ ＨＳＴ
１４ 油圧ポンプ
１５ 油圧モータ
３０ 遊星機構
４０ 前後進切換クラッチ機構
１００ ＨＭＴ式トランスミッション
１０１ ＨＭＴ（油圧・機械式無段階変速機）
Claims (3)
- エンジン（Ｅｇ）の出力回転の変速を行う油圧・機械式無段階変速機であって、ＨＳＴ（７）と差動機構とを組み合わせて構成された油圧・機械式無段階変速機において、該ＨＳＴ（７）は、油圧ポンプ（１４）と油圧モータ（１５）を分離型のものとし、該油圧ポンプ（１４）と油圧モータ（１５）は前後に配置して、配管を介して流体的に相互接続した構成とし、前記油圧ポンプ（１４）の後方に、前記差動機構としての遊星機構（３０）を配置し、該遊星機構（３０）の後方に、前記油圧モータ（１５）を配置し、前記エンジン（Ｅｇ）のフライホイール（１）に、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）を取り付け、該入力軸（３）の後方に伝達軸（５）を同心状に配置し、該伝達軸（５）と入力軸（３）とをカップリング（４）を介して相対回転不能に連結し、前記入力軸（３）の後方にはＨＳＴ（７）の油圧ポンプ（１４）を配置し、該伝達軸（５）は、該油圧ポンプ（１４）の回転軸心を貫通して後方へ延出され、該油圧ポンプ（１４）への入力軸と、該遊星機構（３０）への入力軸とを兼用し、該伝達軸（５）の後端には、前記遊星機構（３０）の内歯車（３５）を相対回転不能に固定し、該伝達軸（５）と油圧モータ（１５）の出力軸（２１）と、該出力軸（２１）にカップリング（２９）を介して連結されたモータ伝動軸（８５）とを同一軸心上に配置し、該モータ伝動軸（８５）の前端部には、前記遊星機構（３０）の太陽歯車（３３）を固定し、該遊星機構（３０）の遊星歯車（３４）を支持するキャリア（３１）は、ＨＭＴ出力軸（３６）に相対回転不能に固定し、該ＨＭＴ出力軸（３６）は中空状に構成し、前記油圧モータ（１５）の出力軸（２１）から前記太陽歯車（３３）に対し動力を伝達するモータ伝動軸（８５）に相対回転自在に外嵌し、前記油圧ポンプ（１４）と油圧モータ（１５）とにより、前後を挟まれた遊星機構（３０）の後部の位置に、前後進切換クラッチ機構（４０）を配置し、該前後進切換クラッチ機構（４０）は、該遊星機構（３０）のＨＭＴ出力軸（３６）上に配置した前進側歯車（４１）と後進側歯車（４２）と、該ＨＭＴ出力軸（３６）と平行に配置したデフ駆動軸（２８）上の、前進側従動歯車（４３）と後進側従動歯車（４４）と、該後進側歯車（４２）と後進側従動歯車（４４）とに噛合した逆転ギア（４５）と、油圧クラッチパック（３７）により構成したことを特徴とする油圧・機械式無段階変速機。
- 請求項１記載の油圧・機械式無段階変速機において、前記前後進切換クラッチ機構（４０）を変速操作部と連動させて、該変速操作部をニュートラル位置に操作したときは、前記前後進切換クラッチ機構（４０）が切れて動力を遮断するように構成したことを特徴とする油圧・機械式無段階変速機。
- 請求項１記載の油圧・機械式無段階変速機において、前記前後進切換クラッチ機構（４０）をクラッチペダル（１１４）と連動させて、該クラッチペダル（１１４）を踏み込むと前記前後進切換クラッチ機構（４０）が切れて動力を遮断するように構成したことを特徴とする油圧・機械式無段階変速機。
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