JP6349887B2 - 変速機 - Google Patents

Description

本発明は、変速機に関し、より詳細には、トラックなどの大型車両や普通乗用車などの一般形車両に搭載された変速機の使用頻度の低い後進用ギアセットと最も減速比の高い前進用ギアセットを油圧ポンプと油圧モータに置き換えることで小型化することができる変速機に関する。

トラックなどの大型車両や普通乗用車などの一般の車両（以下、一般形車両という）のマニュアルトランスミッション（手動変速機）や、マニュアルトランスミッションをベースとしたセミオートマチックトランスミッション（半自動変速機）は、変速段数分のギアセットと各ギアセットを選択する機構を必要とするため、リバースギアセットやファーストギアセット（クローラともいう）といった使用頻度の低い低速段にも個別にギアセットとそれを選択する機構を用意する必要がある。更に、このような低速段は使用頻度が低い反面、大きな駆動力を発生させるためにトランスミッション全体に大きく影響を及ぼし、許容トルク、総減速比、レシオカバレッジ、変速機重量など、変速機の性能を制限する要因となっている。

一方、農業機械や建設機械などの作業車両のトランスミッションにおいて、後進域及び前進低速域を油圧駆動とする油圧−機械式変速機が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。この油圧−機械式変速機により、高速走行の場合には機械式変速機構を用いてエンジンの動力を伝達し、低速走行や作業しながら走行する場合には油圧式変速機構を用いてエンジンの動力を伝達している。

しかしながら、これらの作業車両用の油圧−機械式変速機をそのまま一般形車両の変速機に適用することはできない。作業車両においては、油圧ポンプと油圧モータによる油圧式変速機構で内燃機関の動力を伝達する機会が多いため、油圧ポンプと油圧モータによる油圧式変速機構とギアセットによる機械式変速機構が並列の関係であること、各変速機構から動力を伝達するためにクラッチなどを用いる必要があること、あるいは油圧式変速機構と機械式変速機構を同時に使用する必要があることなどの特徴があるため、一般形車両への搭載性が悪く、搭載できたとしても低速域で高トルクを出力することが目的であるため高速域での走行に支障を来す。

更に、作業車両での使用頻度が高い低速域では作業車両特有の作業を行うこともあり、一般形車両の変速機とは変速操作が異なるため、変速操作の操作性も変える必要がある。

特開２０００−０７４１８１号公報 特開２０００−１２７７８２号公報 特開２０１０−１４１１９９号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その課題は、操作性や搭載性を悪化させることなく、使用頻度の低い、後進用ギアセットと最も減速比の高い前進用ギアセットとをまとめて油圧ポンプと油圧モータに置き換えることで、全体の小型化、軽量化を図ることができると共に、レシオカバレッジや許容トルクを増加することができる変速機を提供することである。

上記の課題を解決するための本発明の変速機は、動力源から動力を入力される入力軸と、該入力軸から駆動ギアセットを介して該入力軸に対して反対に回転する反転軸と、該反転軸から減速比の異なる複数の前進用ギアセットを介して回転し駆動輪に動力を出力する出力軸とを備えた変速機において、前記反転軸に直結され、前記反転軸の回転により駆動して作動油を吐出する油圧ポンプと、前記出力軸に直結され、前記油圧ポンプから吐出された作動油により駆動して前記出力軸に動力を伝達する油圧モータと、前記油圧ポンプから吐出された作動油を前記油圧モータに送り、前記油圧モータを正転させること、前記油圧モータを逆転させること、及び前記油圧ポンプから吐出された作動油を前記油圧モータに送らずに前記油圧モータを空転させることのいずれかを選択する油圧回路とを設けると共に、前記油圧ポンプと前記油圧モータを経由して前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達するときの減速比を前記前進用ギアセットの減速比のいずれよりも高い減速比に設定し、更に、前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達する場合に、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータの組み合わせと各前記前進用ギアセットとのいずれかを、当該変速機の変速操作によりシフトフォーク軸上を軸方向に移動するシフト部材の移動に基づいて選択する選択機構を設けて構成される。

この構成によれば、変速機の反転軸に油圧ポンプを、出力軸に油圧モータをそれぞれ直結し、油圧回路を経由して油圧ポンプから油圧モータに作動油を送り、油圧モータを正転させる、又は逆転させることで、一般形車両では使用頻度の低い、後進用ギアセットと最も減速比の高い前進用ギアセットとの代わりに油圧ポンプと油圧モータを使用する。これにより、個別に後進用ギアセットと最も減速比の高い前進用ギアセットを設ける変速機と比較して、変速機全体を小型化することができる。

なお、ここでいう一般形車両とは、トラックやバスなどの大型車両や、自家用車などの普通車両などの一般の車両のことをいい、農業機械や建設機械などの作業車両は除く。

また、個別に後進用ギアセットと最も減速比の高い前進用ギアセットとを設ける変速機に必要であった、後進用ギアセット用と最も減速比の高い前進用ギアセット用の同期機構やその同期機構を動作させる機構も不要になり、その分、変速機全体を軽量化することができる。

加えて、後進用ギアセットと、最も減速比の高い前進用ギアセットを油圧ポンプと油圧モータで代替えすることで、油圧による動力伝達によりギアによる機械的な動力伝達と比較して許容トルクを増加でき、その他の前進用ギアセットの減速比を低くすることができる。これにより、第一に、各前進用ギアセットや、その前進用ギアセットの同期機構などの強度を高める必要がなくなり、変速機をより軽量化することができる。そして、第二に、変速機の大きさを変えることなく、レシオカバレッジを拡大することや許容トルクを増加することができる。

特に、上記の変速機は、一般形車両に搭載するために、油圧ポンプと油圧モータを経由させたときの減速比を一定に設定することが望ましく、反転軸に直結した油圧ポンプと出力軸に直結した油圧モータを、一般形車両では使用頻度の低い、後進用ギアセットと最も減速比の高い前進用ギアセットとの代替えとすることで、変速操作の操作性を変えることなく、一般形車両への搭載性を向上することができる。

この油圧ポンプと油圧モータを経由させたときの減速比を一定にすることは、油圧ポンプと油圧モータを後進用ギアセットと最も減速比の高い前進用ギアセットの代替として用いたときに、油圧ポンプと油圧モータを経由させたときの減速比を運転手に違和感を与え
ない範囲に収めるということである。

また、上記の変速機において、前記油圧回路に、前記油圧ポンプを経由して前記油圧モータの第一出入口に作動油を送り、前記油圧モータの第二出入口から作動油を吐出する正方向流路と、前記油圧ポンプを経由して前記油圧モータの前記第二出入口に作動油を送り、前記油圧モータの前記第一出入口から作動油を吐出する逆方向流路と、前記油圧モータに送られる作動油の流路を前記正方向流路と前記逆方向流路のどちらか一方に切り換えて、前記油圧モータの回転を正方向と逆方向に切り換える回転方向切換弁とを設けると共に、前記選択機構により前記油圧ポンプと前記油圧モータを経由させることが選択された場合に、前記油圧ポンプから吐出された作動油を前記油圧モータに送って前記油圧モータを作動させ、一方、前記選択機構により各前記前進用ギア段のうちの一つが選択された場合に、前記油圧ポンプから吐出された作動油を前記油圧モータに送らずに前記油圧モータを空転させる作動制御弁を設けることが望ましい。

この構成によれば、回転方向切換弁により油圧ポンプから油圧モータに送られる作動油の流路を正方向流路と逆方向流路に切り換えるだけで、油圧モータを正転又は逆転させることができる。これにより、各一つずつの油圧ポンプと油圧モータで後進用ギアセットと減速比が最も高い前進用ギアセットの代替とすることができる。また、各前進用ギアセットのうちの一つを経由させて動力を出力する場合は、作動制御弁により油圧モータに流入する作動油の流れを遮断して、油圧モータを空転させることができる。これにより、油圧ポンプと油圧モータによるフリクションを低減することができる。従って、複雑な機構を設けることなく、一般形車両では使用頻度の低い、後進用ギアセットと最も減速比の高い前進用ギアセットとを各一つずつの油圧ポンプと油圧モータで代替することができる。

加えて、上記の変速機において、前記油圧回路に、前記油圧モータに流入する作動油が予め定めた油圧以上にならないように、前記油圧ポンプから吐出される作動油の一部を逃がす圧力制御弁を設けると、選択機構により油圧ポンプと油圧モータを経由させることが選択された場合に、油圧モータが過負荷になることを回避することができる。これにより、油圧システムの減速比を一定に保つことができるので、油圧ポンプと油圧モータを、一般形車両では使用頻度の低い、後進用ギアセットと最も減速比の高い前進用ギアセットとの代替とすることができる。また、この圧力制御弁は、前進用ギアセットが選択された場合の過負荷防止の役割も担う。

なお、作業車両においては、油圧システムが可変容量の無段変速機構として用いられており、それにより低速域での作業性を向上しているが、上記のように油圧ポンプと油圧モータを一般形車両における使用頻度の低い後進用ギアセットと、最も減速比の高い前進用ギアセットの代わりにする場合は、減速比を一定にする必要がある。

更に、上記の変速機において、前記選択機構により前記油圧ポンプと前記油圧モータを経由させることが選択されたときに入力された入力信号を、前記油圧回路に、前記油圧モータを正転させること、前記油圧モータを逆転させること、及び前記油圧モータを空転させることのいずれかを選択させる出力信号に変換して出力する組み合わせ回路を設けると、従来通りの変速操作で油圧ポンプと油圧モータの選択も含めた変速を行うことができるので、操作性が悪化することを回避することができる。

その上、上記の変速機において、前記選択機構に、変速操作によりシフトフォーク軸上を軸方向に移動するシフト部材を設け、前記組み合わせ回路に、前記シフト部材が一方向に移動した場合に第一入力信号を発する第一スイッチと、前記シフト部材が他方向に移動した場合に第二入力信号を発する第二スイッチと、該第二入力信号を二つに分ける分岐回路と、前記第一入力信号と前記第二入力信号が入力されるＯＲ回路とを設け、前記組み合
わせ回路を、前記ＯＲ回路を経由して、前記第一入力信号及び前記第二入力信号を作動信号として、前記油圧モータを駆動及び空転させる作動制御弁に送り、該作動制御弁に前記油圧モータを駆動させ、前記第二入力信号を切換信号として、前記油圧モータを正転させる及び逆転させる回転方向切換弁に送り、該回転方向切換弁に前記油圧モータを逆転させるように構成することが望ましい。

本発明の変速機によれば、変速機の反転軸に油圧ポンプを、出力軸に油圧モータをそれぞれ直結し、油圧回路を経由して油圧ポンプから油圧モータに作動油を送り、油圧モータを正転させる、又は逆転させることで、油圧ポンプと油圧モータを、一般形車両では使用頻度の低い、後進用ギアセットと最も減速比の高い前進用ギアセットとの代替とすることができ、個別に後進用ギアセットと最も減速比の高い前進用ギアセットを設ける変速機と比較して、変速機全体を小型化することができる。

また、個別に後進用ギアセットと最も減速比の高い前進用ギアセットを設ける変速機に必要であった、後進用ギアセット用と最も減速比の高い前進用ギアセット用の同期機構や同期機構を動作させる機構も不要になり、その分、変速機全体を軽量化することができる。

加えて、後進用ギアセットと、最も減速比の高い前進用ギアセットを油圧ポンプと油圧モータで代替することで、許容トルクを増加でき、その他の前進用ギアセットの減速比を低くすることができる。これにより、第一に、各前進用ギアセットや、その前進用ギアセットの同期機構などの強度を高める必要がなくなり、変速機をより軽量化することができる。そして、第二に、変速機の大きさを変えることなく、レシオカバレッジを拡大することや許容トルクを増加することができる。

更に、一般形車両に適用させるために、油圧ポンプと油圧モータを経由したときの減速比を一定にすることや選択機構によって行われる変速操作を変えないように構成することで、従来通りの操作性を維持することができる。

本発明に係る実施の形態の変速機の構成を示した図であり、油圧モータが正転する状態を示す。 本発明に係る実施の形態の変速機の構成を示した図であり、油圧モータが逆転する状態を示す。 本発明に係る実施の形態の変速機の構成を示した図であり、油圧モータが空転する状態を示す。 図１に示す選択機構と組み合わせ回路を示した図であり、油圧モータが正転する状態を示す。 図２に示す選択機構と組み合わせ回路を示した図であり、油圧モータが逆転する状態を示す。 図３に示す選択機構と組み合わせ回路を示した図であり、油圧モータが空転する状態を示す。

以下、本発明に係る実施の形態の変速機について説明する。

図１に示すように、この変速機１は、ケース２内に、図示しないエンジンから動力を入力される入力軸（インプットシャフト）３と、入力軸３から駆動ギアセット４を介して入力軸３と反対に回転する反転軸（カウンターシャフト）５と、反転軸５から減速比の異な
る複数の前進用ギアセット６ａ〜６ｅを介して回転し、図示しない駆動輪に動力を出力する出力軸７とを備えている。

そして、この変速機１は、油圧ポンプ８、油圧モータ９、油圧回路１０、選択機構２０、及び組み合わせ回路３０を備えて構成される。

油圧ポンプ８は、反転軸５に直結され、反転軸５の回転速度に応じて作動油を吐出する固定容量型のポンプである。

油圧モータ９は、出力軸７に直結され、油圧ポンプ８から吐出された作動油により駆動して出力軸７に動力を伝達する定量型油圧モータである。また、この油圧モータ９は、第一出入口９ａから第二出入口９ｂに作動油が流れる場合には、正転し、第二出入口９ｂから第一出入口９ａに作動油が流れる場合には逆転する油圧モータである。なお、ここでいう正転とは、図１に示すように、出力軸７を入力軸３と同じ方向に回転させることであり、逆転とは図２に示すように、出力軸７を入力軸３に対して反対方向に回転させることである。

また、この油圧モータ９は、動力断接機構９ｃを備える。この動力段接機構９ｃは、後述する第一シャフト２１とリンクを介して接続されており、第一シャフト２１が操作された場合は油圧モータ９を出力軸７に接続し、また中立位置（操作されない）の場合は切り離す機構を持つ。これにより、油圧ポンプ８と油圧モータ９を使用しない走行時は油圧モータ９を出力軸７から切り離し、不要な損失を低減することができる。

この油圧ポンプ８と油圧モータ９には、各前進用ギアセット６ａ〜６ｅの減速比のいずれよりも高い一定の減速比が設定されている。詳しくは、前進用ギアセット６ａ（セカンドギアセット）よりも高い一定の減速比が設定されている。なお、この油圧ポンプ８と油圧モータ９との減速比は、油圧ポンプ８の吐出量と油圧モータ９の容量の比で定まる。

従って、入力軸３から油圧ポンプ８と油圧モータ９を経由して出力軸７へ動力を伝達する場合に、油圧ポンプ８と正転した油圧モータ９がファーストギアセット（クローラともいう）の代替となり、油圧ポンプ８と逆転した油圧モータ９がリバースギアセットの代替となる。

なお、油圧ポンプ８と油圧モータ９の減速比を一定にするとは、油圧ポンプ８と油圧モータ９をファーストギアセットやリバースギアセットの代替として使用したときに、運転手に違和感などを与えない範囲に収まるということである。

油圧回路１０は、油圧ポンプ８から吐出された作動油を油圧モータ９に送り、油圧モータ９を正転させること、油圧モータ９を逆転させること、及び油圧ポンプ８から吐出された作動油を油圧モータ９に送らずに油圧モータ９を空転させることのいずれかを選択する回路である。

この油圧回路１０は、図１に示すように、油圧ポンプ８を経由して油圧モータ９の第一出入口９ａに作動油を送り、油圧モータ９の第二出入口９ｂから作動油を吐出する正方向流路１１と、図２に示すように、油圧ポンプ８を経由して油圧モータ９の第二出入口９ｂに作動油を送り、油圧モータ９の第一出入口９ａから作動油を吐出する逆方向流路１２と、油圧モータ９に送られる作動油の流路を正方向流路１１と逆方向流路１２のどちらか一方に切り換えて、油圧モータ９の回転を正方向と逆方向に切り換える回転方向切換弁１３とを設けて構成される。

また、この油圧回路１０は、入力軸３から出力軸７に動力を伝達する場合に、選択機構２０により油圧ポンプ８と油圧モータ９を経由させることが選択されたときに、図１及び図２に示すように、作動油の流路を油圧ポンプ８から油圧モータ９に繋がる流路とし、一方、選択機構２０により各前進用ギアセット６ａ〜６ｅのうちの一つが選択されたときに、図３に示すように、作動油の流路を油圧ポンプ８から油圧モータ９に繋がらない流路とする作動制御弁１４を設けて構成される。

加えて、この油圧回路１０は、第一タンク１５ａ〜第三タンク１５ｃと、第一流路１６ａ〜第七流路１６ｇとを設けると共に、油圧ポンプ８から吐出される作動油が予め定めた油圧以上になった場合に、油圧ポンプ８から吐出される作動油の一部を逃がすリリーフ弁（圧力制御弁）１７と戻り流路１８を設けて構成される。

なお、図１〜図３においては油圧回路１０を説明するために拡大して記載しているが、この油圧回路１０は、実際にはケース２内に収まっているものとする。

回転方向切換弁１３は、選択機構２０から組み合わせ回路３０を経由して切換信号Ｓ１が入力された場合に、油圧ポンプ８から油圧モータ９への作動油の流路を、図１に示す正方向流路１１から、図２に示す逆方向流路１２に切り換え、切換信号Ｓ１が切断された場合に、図１に示す正方向流路１１に戻す電磁弁である。

作動制御弁１４は、選択機構２０から組み合わせ回路３０を経由して作動信号Ｓ２が入力された場合に、油圧ポンプ８から油圧モータ９への作動油の流路を、図１及び図２に示すように、油圧ポンプ８から油圧モータ９に繋がる流路に切り換え、作動信号Ｓ２が切断された場合に、図３に示すように、油圧ポンプ８から油圧モータ９に繋がらない流路に切り換える電磁弁である。

リリーフ弁１７は、油圧ポンプ８と回転方向切換弁１３との間の第二流路１６ｂ上に設けられた圧力制御弁である。このリリーフ弁１７は、油圧ポンプ８から吐出された作動油の油圧が、予め定めた油圧Ｐ以上となったときに自動的に開放され、第二流路１６ｂから戻り流路１８に作動油の一部を逃して油圧を制御している。この予め定められた油圧Ｐは、油圧ポンプ８と油圧モータ９に定められた減速比が変化しないような値、及び増加する反転軸５の回転に伴う油圧ポンプ８の吐出量の増加により、油圧モータ９や油圧回路１０に過負荷が掛からないような値に設定される。

選択機構２０は、入力軸３から出力軸７に動力を伝達する場合に、各前進用ギアセット６ａ〜６ｅのうちの一つと、油圧ポンプ８及び油圧モータ９を経由することのいずれかを選択する機構である。

この選択機構２０は、図４に示すように、ｘ１方向、及びｘ２方向に移動可能に支持された第一シャフト２１と第二シャフト２２とを備える。この第一シャフト２１には、第一シャフト２１上を移動可能な第一シフトフォーク２３ａと、第一シャフト２１に固定された第一シフト部材２４ａが設けられ、第二シャフト２２には、第二シャフト２２上を移動可能な第二シフトフォーク２３ｂと、第二シャフト２２に固定された第三シフトフォーク２３ｃ及び第二シフト部材２４ｂが設けられる。

また、この選択機構２０は、図示しないセレクトレバーによりｘ１方向、及びｘ２方向に移動する第一シフトブロック２５ａ〜第四シフトブロック２５ｄを備える。この第一シフトブロック２５ａは第一シフトフォーク２３ａに第一連結部材２５ｅで連結されており、第二シフトブロック２５ｂは第二シフトフォーク２３ｂに第二連結部材２５ｆで連結されており、第三シフトブロック２５ｃは第二シフト部材２４ｂに固定されており、第四シフトブロック２５ｄは第一シフト部材２４ａに固定されている。

加えて、この選択機構２０は、第一シフトフォーク２３ａ〜第三シフトフォーク２３ｃにより出力軸７上を移動する第一同期機構２６ａ〜第三同期機構２６ｃを備える。

第一シャフト２１は、前述した通り、油圧モータ９の動力断接機構９ｃにリンクを介して接続されている。従って、この第一シャフト２１が、第一シフト部材２４ａを介してｘ１側またはｘ２側に操作された場合に、動力断接機構９ｃにより油圧モータ９が出力軸７に接続され、また中立位置では切り離される。

第一シフト部材２４ａは、第一シャフト２１に固定され、第四シフトブロック２５ｄが固定されている。この第一シフト部材２４ａは、図示しないセレクトレバーにより第四シフトブロック２５ｄが選択され、その第四シフトブロック２５ｄがｘ１方向、及びｘ２方向に移動されると、第一シャフト２１と共に、ｘ１方向及びｘ２方向に移動される。

また、この第一シフト部材２４ａには、ディテント機構として、ディテント部材２７と付勢部材２８と係合部材２９とを備える。このディテント機構を備えることにより、第一シフト部材２４ａが図４に示す位置、図５に示す位置、及び図６に示す位置から、第一シフト部材２４ａが移動しないようにその位置を固定することができる。

組み合わせ回路３０は、選択機構２０により油圧ポンプ８と油圧モータ９を経由させることが選択されたときに入力される入力信号を、油圧回路１０に、油圧モータ９を正転させること、油圧モータ９を逆転させること、及び油圧モータ９を空転させることのいずれかを選択させる出力信号として出力する論理回路の一種である。

この組み合わせ回路３０は、正転スイッチ（第一スイッチ）３１、逆転スイッチ（第二スイッチ）３２、電力部３３、分岐回路３４、及びＯＲ回路３５を備える。

正転スイッチ３１と逆転スイッチ３２は、第一シフト部材２４ａの両側に配置され、正転スイッチ３１は、第一シフト部材２４ａがｘ１方向に移動し、前述したディテント機構で図４の示す位置に固定されたときに第一入力信号を発し、逆転スイッチ３２は、第一シフト部材２４ａがｘ２方向に移動し、ディテント機構で図５に示す位置に固定されたときに第二入力信号を発するように構成される。

そして、正転スイッチ３１の第一入力信号はＯＲ回路３５に入力され、ＯＲ回路３５を経由して作動制御弁１４を油圧ポンプ８から油圧モータ９に作動油が流れるように作動させる作動信号Ｓ２として発せられる。一方、逆転スイッチ３２の第二入力信号は分岐回路３４で二つに分かれ、一方の第二入力信号はＯＲ回路３５に入力され作動信号Ｓ２として発生られ、他方の第二入力信号は、そのまま切換信号Ｓ１として発せられる。

次に変速機１の動作について説明するが、この変速機１の動作には、図１及び図４に示すように、入力軸３から油圧ポンプ８と正転する油圧モータ９を経由して出力軸７に動力を伝達させるファーストギアセット代替動作と、図２及び図５に示すように、入力軸３から油圧ポンプ８と逆転する油圧モータ９を経由して出力軸７に動力を伝達させるリバースギアセット代替動作と、図３及び図６に示すように、前進用ギアセット動作がある。

ファーストギアセット代替動作について図１及び図４を参照しながら説明する。なお、以下の動作の説明では、図示しないエンジンからの駆動力は入力軸３から駆動ギアセット４を経由して反転軸５に伝達されており、油圧ポンプ８は反転軸５により駆動している状態である。

まず、図４に示すように、運転手の変速操作により図示しないセレクトレバーにより、第四シフトブロック２５ｄが選択され、第四シフトブロック２５ｄがｘ１方向に移動する。次に、第四シフトブロック２５ｄがディテント機構により位置が固定されると、第四シフトブロック２５ｄにより正転スイッチ３１が入って、入力信号を発する。次に、正転スイッチ３１から発せられた入力信号はＯＲ回路３５を経由して、作動信号Ｓ２として発せられる。また、このとき第四シフトブロック２５ｄと一体的に第一シフト部材２４ａと第一シャフト２１がｘ１方向に移動する。これに連動して、油圧モータ９の動力断接機構９ｃが油圧モータ９を出力軸７に接続する。

次に、図１に示すように、作動信号Ｓ２が作動制御弁１４に入力されると、作動制御弁１４は、図３に示す状態から図１に示す状態に切り換わる。このとき回転方向切換弁１３は、図１に示す状態である。これにより、作動油は、第一タンク１５ａから、第一流路１６ａ、油圧ポンプ８、第二流路１６ｂ、回転方向切換弁１３、第三流路１６ｃ、作動制御弁１４、及び第四流路１６ｄを順に経由して第一出入口９ａから油圧モータ９に送られる。次に、油圧モータ９を正転させた作動油は、第二出入口９ｂから、第五流路１６ｅ、回転方向切換弁１３、及び第六流路１６ｆを順に経由して第二タンク１５ｂに送られる。

従って、図１及び図４に示す動作により、エンジンからの駆動力は、油圧ポンプ８と正転する油圧モータ９を経由して反転軸５から出力軸７に、前進用ギアセット（セカンドギアセット）６ａよりも高い減速比で伝達される。

リバースギアセット代替動作について図２及び図５を参照しながら説明する。

まず、図５に示すように、運転手の変速操作により図示しないセレクトレバーにより、第四シフトブロック２５ｄが選択され、第四シフトブロック２５ｄがｘ２方向に移動する。次に、第四シフトブロック２５ｄがディテント機構により位置が固定されると、第四シフトブロック２５ｄにより逆転スイッチ３２が入って、入力信号を発する。次に、逆転スイッチ３２から発せられた入力信号は二つに別れ、一方の入力信号はＯＲ回路３５を経由して、作動信号Ｓ２として発せられる。また、他方の入力信号はそのまま切換信号Ｓ１として発せられる。また、このとき第四シフトブロック２５ｄと一体的に第一シフト部材２４ａと第一シャフト２１がｘ２方向に移動する。これに連動して、油圧モータ９の動力断接機構９ｃが油圧モータ９を出力軸７に接続する。

次に、図２に示すように、作動信号Ｓ２が作動制御弁１４に入力されると、作動制御弁１４は、図３に示す状態から図２に示す状態に切り換わる。次に、切換信号Ｓ１が回転方向切換弁１３に入力されると、図３に示す状態から図２に示す状態に切り換わる。これにより、作動油は、第一タンク１５ａから第一流路１６ａ、油圧ポンプ８、第二流路１６ｂ、回転方向切換弁１３、第五流路１６ｅを経由し、第二出入口９ｂから油圧モータ９に送られる。次に、油圧モータ９を逆転させた作動油は、第一出入口９ａから、第四流路１６ｄ、作動制御弁１４、第三流路、回転方向切換弁１３、及び第六流路１６ｆを経由して第二タンク１５ｂに送られる。

従って、図２及び図５に示す動作により、エンジンからの駆動力は、油圧ポンプ８と逆転する油圧モータ９を経由して反転軸５から出力軸７に、入力軸３の回転とは逆方向の回転として伝達される。

前進用ギアセット動作について図３及び図６を参照しながら説明する。

まず、図６に示すように、運転手の変速操作により図示しないセレクトレバーにより、
第一シフトブロック２５ａが選択され、第一シフトブロック２５ａがｘ２方向に移動する。次に、第一シフトブロック２５ａのｘ２方向の移動に伴って、第一シフトブロック２５ａと第一連結部材２５ｅを介して連結されている第一シフトフォーク２３ａが第一シャフト２１上をｘ２方向に移動する。また、このとき第一シャフト２１は移動しない。これに連動して、油圧モータ９の動力断接機構９ｃが油圧モータ９を出力軸７から切り離す。

次に、図３に示すように、第一シフトフォーク２３ａが第一同期機構２６ａを移動し、第一同期機構２６ａを前進用ギアセット（セカンドギア）６ａに同期係合する。

このとき、第四シフトブロック２５ｄは、図６に示す位置に固定されており、正転スイッチ３１と逆転スイッチ３２は切られている。よって、組み合わせ回路３０から切換信号Ｓ１と作動信号Ｓ２は発せられないため、回転方向切換弁１３と作動制御弁１４は図３に示す状態に切り換わる。これにより、作動油は、第一タンク１５ａから第一流路１６ａ、油圧ポンプ８、第二流路１６ｂ、回転方向切換弁１３、第三流路１６ｃ、作動制御弁１４、及び第七流路１６ｇを経由し、第三タンク１５ｃに送られる。

従って、図３及び図６に示す動作により、油圧モータ９には、油圧ポンプ８から作動油が送られないため、油圧ポンプ８は作動油を流すだけでの状態となり、油圧モータ９は空転する状態となる。従って、エンジンからの駆動力は、前進用ギアセット（セカンドギアセット）６ａを経由して反転軸５から出力軸７に伝達される。

上記の変速機１によれば、変速機１の反転軸５に油圧ポンプ８を、出力軸７に油圧モータ９をそれぞれ直結し、油圧回路１０を経由して油圧ポンプ８から油圧モータ９に作動油を送り、油圧モータ９を正転させる、又は逆転させることで、油圧ポンプ８と油圧モータ９を、一般形車両では使用頻度の低い、リバースギアセットとファーストギアセットの代替とすることができる。これにより、個別にリバースギアセットとファーストギアセットを設ける従来技術の変速機と比較して、変速機１の全体を小型化することができる。

また、個別にリバースギアセットとファーストギアセットを設ける従来技術の変速機に必要であった、リバースギアセット用とファーストギアセット用の同期機構や同期機構を動作させる機構も不要になり、その分、変速機１を軽量化することができる。

加えて、リバースギアセットと、ファーストギアセットを油圧ポンプ８と油圧モータ９で代替することで、入力軸３から出力軸７に動力を伝達するときに、油圧による動力伝達によって許容トルクを増加することができ、その他の各前進用ギアセット６ａ〜６ｅの減速比を低くすることができる。これにより、第一に、各前進用ギアセット６ａ〜６ｅや、その各前進用ギアセット６ａ〜６ｅと同期係合する第一同期機構２６ａ〜第三同期機構２６ｃなどの強度を高める必要がなくなり、変速機１をより軽量化することができる。そして、第二に、変速機１の大きさを変えることなく、レシオカバレッジを拡大することや許容トルクを増加することができる。

特に上記の変速機１は、作業車両では周知の技術である油圧―機械式変速機構を一般形車両に適用させるために、第一に、油圧ポンプ８と油圧モータ９を経由させたときの減速比を一定に設定し、一般形車両では使用頻度の低いリバースギアセットとファーストギアセットの代替として使用するようにしたことで、従来までの変速操作の操作性を変えることなく、一般形車両への搭載性を向上することができる。

第二に、回転方向切換弁１３により油圧ポンプ８から油圧モータ９に送られる作動油の流路を正方向流路１１と逆方向流路１２に切り換えるだけで、油圧モータ９を正転又は逆転させることができる。これにより、各一つずつの油圧ポンプ８と油圧モータ９でリバー
スギアセットとファーストギアセットの代替とすることができる。また、各前進用ギアセット６ａ〜６ｅのうちの一つを経由させて動力を出力する場合は、作動制御弁１４により油圧モータ９に流入する作動油の流れを遮断して、油圧モータ９を空転させることができる。これにより、油圧ポンプ８と油圧モータ９によるフリクションを低減することができる。従って、複雑な機構を設けることなく、一般形車両では使用頻度の低い、リバースギアセットとファーストギアセットを各一つずつの油圧ポンプ８と油圧モータ９で代替することができる。

第三に、油圧回路１０の油圧ポンプ８と油圧モータ９との間にリリーフ弁１７を設けることにより、選択機構２０により油圧ポンプ８と油圧モータ９を経由させることが選択された場合に、油圧モータ９が過負荷になることを回避することができる。これにより、油圧ポンプ８と油圧モータ９を経由させたときの減速比を一定に保つことができるので、油圧ポンプ８と油圧モータ９を一般形車両では使用頻度の低い、リバースギアセットとファーストギアセットの代替とすることができる。

第四に、加えて、組み合わせ回路３０を経由させて、選択機構２０により入り切りされる正転スイッチ３１と逆転スイッチ３２の入力信号を、回転方向切換弁１３を動作させる切換信号Ｓ１と、作動制御弁１４を動作させる作動信号Ｓ２を発するように構成されるので、従来通りの変速操作で変速機１の変速を行うことができるので、操作性が悪化することを回避することができる。

従って、上記の効果により、これまで一般形車両に適用することができなかった油圧―機械式変速機構を、一般形車両に適用させることを図り、一般形車両における操作性やレイアウトを変更することなく、一般形車両では使用頻度の低い、リバースギアセットとファーストギアセットとをまとめて油圧ポンプ８と油圧モータ９に置き換えることで、全体の小型化、軽量化を図ることができると共に、レシオカバレッジや許容トルクを増加することができる。

なお、上記の変速機１は、一般形車両に搭載され、エンジンからの駆動力を伝達するものとして説明したが、本発明はこれに限定されない。但し、前述したように低速域での走行頻度が高い作業車両は除く。

また、上記の変速機１をセミオートマチックトランスミッションとして説明したが、例えば、マニュアルトランスミッション、オートマチックトランスミッション、及びデュアルクラッチ式トランスミッションなどにも適用することができる。加えて、上記の変速機１の選択機構２０の構成は一例であり、本発明はこれに限定されない。

また、上記の変速機１の油圧回路１０は、正方向流路１１と逆方向流路１２を設けたものを例として説明したが、本発明はこれに限定されずに、油圧モータ９を正転させること、逆転させること、及び空転させることを選択することができればよい。

また、上記の変速機１の組み合わせ回路３０は、分岐回路３４と、ＯＲ回路３５を組み合わせたものを例に説明したが、切換信号Ｓ１と作動信号Ｓ２を発することができればよく、上記の構成に限定されない。

本発明の変速機は、操作性や搭載性を悪化させることなく、使用頻度の低い、後進用ギアセットと最も減速比の高い前進用ギアセットとをまとめて油圧ポンプと油圧モータに置き換えることで、全体の小型化、軽量化を図ることができると共に、レシオカバレッジや許容トルクを増加することができるので、特にトラックなどの大型車両や普通乗用車など
の一般形車両に搭載された変速機に利用することができる。

１ 変速機
３ 入力軸
４ 駆動ギアセット
５ 反転軸
６ａ〜６ｅ 前進用ギアセット
７ 出力軸
８ 油圧ポンプ
９ 油圧モータ
１０ 油圧回路
１１ 正方向流路
１２ 逆方向流路
１３ 回転方向切換弁
１４ 作動制御弁
１７ リリーフ弁（圧力制御弁）
２０ 選択機構
２４ａ 第一シフト部材
２７ ディテント部材
２８ 付勢部材
２９ 係合部材
３０ 組み合わせ回路
３１ 正転スイッチ
３２ 逆転スイッチ
３３ 電力部
３４ 分岐回路
３５ ＯＲ回路
Ｓ１ 切換信号
Ｓ２ 作動信号

Claims (5)

1. 動力源から動力を入力される入力軸と、該入力軸から駆動ギアセットを介して該入力軸に対して反対に回転する反転軸と、該反転軸から減速比の異なる複数の前進用ギアセットを介して回転し駆動輪に動力を出力する出力軸とを備えた変速機において、
   前記反転軸に直結され、前記反転軸の回転により駆動して作動油を吐出する油圧ポンプと、前記出力軸に直結され、前記油圧ポンプから吐出された作動油により駆動して前記出力軸に動力を伝達する油圧モータと、前記油圧ポンプから吐出された作動油を前記油圧モータに送り、前記油圧モータを正転させること、前記油圧モータを逆転させること、及び前記油圧ポンプから吐出された作動油を前記油圧モータに送らずに前記油圧モータを空転させることのいずれかを選択する油圧回路とを設けると共に、前記油圧ポンプと前記油圧モータを経由して前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達するときの減速比を前記前進用ギアセットの減速比のいずれよりも高い減速比に設定し、
   更に、前記入力軸から前記出力軸に動力を伝達する場合に、前記油圧ポンプ及び前記油圧モータの組み合わせと各前記前進用ギアセットとのいずれかを、当該変速機の変速操作によりシフトフォーク軸上を軸方向に移動するシフト部材の移動に基づいて選択する選択機構を設けることを特徴とする変速機。
2. 前記油圧回路に、前記油圧ポンプを経由して前記油圧モータの第一出入口に作動油を送り、前記油圧モータの第二出入口から作動油を吐出する正方向流路と、前記油圧ポンプを経由して前記油圧モータの前記第二出入口に作動油を送り、前記油圧モータの前記第一出入口から作動油を吐出する逆方向流路と、前記油圧モータに送られる作動油の流路を前記正方向流路と前記逆方向流路のどちらか一方に切り換えて、前記油圧モータの回転を正方向と逆方向に切り換える回転方向切換弁とを設けると共に、
   前記選択機構により前記油圧ポンプと前記油圧モータを経由させることが選択された場合に、前記油圧ポンプから吐出された作動油を前記油圧モータに送って前記油圧モータを作動させ、一方、前記選択機構により各前記前進用ギアセットのうちの一つが選択された場合に、前記油圧ポンプから吐出された作動油を前記油圧モータに送らずに前記油圧モータを空転させる作動制御弁を設けることを特徴とする請求項１に記載の変速機。
3. 前記油圧回路に、前記油圧モータに流入する作動油が予め定めた油圧以上にならないように、前記油圧ポンプから吐出される作動油の一部を逃がす圧力制御弁を設けることを特
   徴とする請求項１又は２に記載の変速機。
4. 前記選択機構により前記油圧ポンプと前記油圧モータを経由させることが選択されたときに入力された入力信号を、前記油圧回路に、前記油圧モータを正転させること、前記油圧モータを逆転させること、及び前記油圧モータを空転させることのいずれかを選択させる出力信号に変換して出力する組み合わせ回路を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の変速機。
5. 前記組み合わせ回路に、前記シフト部材が一方向に移動した場合に第一入力信号を発する第一スイッチと、前記シフト部材が他方向に移動した場合に第二入力信号を発する第二スイッチと、該第二入力信号を二つに分ける分岐回路と、前記第一入力信号と前記第二入力信号が入力されるＯＲ回路とを設け、
   前記組み合わせ回路を、前記ＯＲ回路を経由して、前記第一入力信号及び前記第二入力信号を作動信号として、前記油圧モータを駆動及び空転させる作動制御弁に送り、該作動制御弁に前記油圧モータを駆動させ、前記第二入力信号を切換信号として、前記油圧モータを正転させる及び逆転させる回転方向切換弁に送り、該回転方向切換弁に前記油圧モータを逆転させるように構成することを特徴とする請求項４に記載の変速機。

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