JPH0814384A

JPH0814384A - 油圧機械式変速機及びその変速方法

Info

Publication number: JPH0814384A
Application number: JP16993594A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Okura; 泰則大蔵
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1994-06-28
Filing date: 1994-06-28
Publication date: 1996-01-16

Abstract

(57)【要約】【目的】機械部がスライディング式やコンスタント式
であっても、シンクロ式並みに変速でき、かつ、コンパ
クトな油圧機械式変速機及びその変速方法を提供する。【構成】固定容量式又は可変容量式の油圧モータ１４
で回された入力ギヤ１５と、外部へ出力を伝達する出力
ギヤ１７との噛合を切り換えることにより変速すること
を達成してなる油圧機械式変速機において、前記油圧モ
ータ１４とこれに油を供給する可変容量式油圧ポンプ７
との間に、開口面積Ａを自在に変更可能とされたクロー
ズドセンタ形切換弁９を設けると共に、前記可変容量式
油圧ポンプ７に、前記切換弁９の前後圧Ｐｐ、Ｐｒを入
力してこれらの差圧ΔＰが一定となるように該可変容量
式油圧ポンプ７の吐出量Ｑｐを制御する制御機構７２を
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホイール式建設車両、
農業車両、自動車等の自走車両に使用される油圧機械式
変速機及びその変速方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧機械式変速機には、油圧モータで回
された入力ギヤと、外部へ出力を伝達する出力ギヤとの
噛合を切り換えることにより変速可能とされるものがあ
る。この噛合の切り換えはスライディング式やコンスタ
ント式が採用されるている。シンクロ式は部品点数が多
くかつ細かいため、低速度段で高トルクを伝達させるに
は、各部品を高強度化する必要があり、大形化かつコス
ト高となる。従ってシンクロ式は油圧機械式変速機に採
用されないのが普通である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記油圧機械
式変速機の機械部は、スライディング式やコンスタント
式であるため、変速の都度、車両を一旦停止させる必要
がある。この結果、次の問題が生ずる。

【０００４】（１）起伏、交通信号等が多い走路での走
行では、頻繁な変速操作が必要となる。そして変速の都
度、停車させる必要があるため、最適走行速度の維持が
難く、長時間走行となる。かかる事情からオペレータの
疲労も激しく、満足度を得られないのが実情である。

【０００５】（２）上述の通り、変速の都度、停車させ
る必要があるため、全速度段においてそれぞれ発進牽引
力を要求される。このため低速度段は元より、全速度段
において、発進時の高トルクに耐える構造とする必要が
ある。従って各部品の高強度化、かつ、大形化してい
る。

【０００６】本発明は、上記従来技術の問題点に着目
し、機械部がスライディング式やコンスタント式であっ
ても、シンクロ式並みに変速でき、かつ、コンパクトな
油圧機械式変速機及びその変速方法を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１発明なる油圧機械式変速機は、図１を参照して
説明すれば、固定容量式又は可変容量式の油圧モータ１
４で回された入力ギヤ１５と、外部へ出力を伝達する出
力ギヤ１７との噛合を切り換えることにより変速するこ
とを達成してなる油圧機械式変速機において、前記油圧
モータ１４とこれに油を供給する可変容量式油圧ポンプ
７との間に、開口面積Ａを自在に変更可能とされたクロ
ーズドセンタ形切換弁９を設けると共に、前記可変容量
式油圧ポンプ７に、前記切換弁９の前後圧Ｐｐ、Ｐｒを
入力してこれらの差圧ΔＰが一定となるように該可変容
量式油圧ポンプ７の吐出量Ｑｐを制御する制御機構７２
を設けたことを特徴としている。

【０００８】第２発明なる上記油圧機械式変速機の変速
方法は、上記第１発明なる油圧機械式変速機において、
変速時、先ず、切換弁９の開口面積Ａを変更することに
より現在噛み合っている入力ギヤ１５ｂと出力ギヤ１７
ｂとの噛合トルクを最小化させ、この最小化後直ちに該
噛合を外し、次いで、再び切換弁９の開口面積Ａを変更
することにより次に噛み合わせる入力ギヤ１５ａと出力
ギヤ１７ａとにおける前者入力ギヤ１５ａの回転速度を
後者出力ギヤ１７ａの回転速度に同期させ、この同期後
直ちにこれらを噛み合わせることにより変速することと
した。

【０００９】さらに第３発明なる上記油圧機械式変速機
の変速方法は、上記第１発明なる油圧機械式変速機にお
いて、油圧モータ１４が可変容量式であるとき、変速
時、先ず、該油圧モータ１４の押しのけ容積を最小化す
ると共に切換弁９の開口面積Ａを小さくし、これにより
現在噛み合っている入力ギヤ１５ｂと出力ギヤ１７ｂと
の噛合トルクを最小化させ、この最小化後直ちに該噛合
を外し、次いで、再び切換弁９の開口面積Ａを変更する
ことにより次に噛み合わせる入力ギヤ１５ａと出力ギヤ
１７ａとにおける前者入力ギヤ１５ａの回転速度を後者
出力ギヤ１７ａの回転速度に同期させ、この同期後直ち
にこれらを噛み合わせることにより変速することとし
た。

【００１０】

【作用】上記第１発明の作用を説明する。切換弁９の開
口面積Ａを流れる流量Ｑは、一般式「Ｑ＝Ｃ×Ａ×（２
ΔＰ／ρ）^1/2」からも明らかなように、その前後差圧
ΔＰ〔＝Ｐｐ−Ｐｒ（Ｐｐは上流側のポンプ吐出圧、Ｐ
ｒは下流側の負荷圧）〕が一定であれば、負荷圧Ｐｒの
大きさに係わらず、開口面積Ａに比例する（尚、Ｃは流
量係数、ρは油の密度）。そこで前後差圧ΔＰが一定と
なるように可変容量式油圧ポンプ７の吐出量Ｐｐを制御
可能とする制御機構７２を可変容量式油圧ポンプ７（以
下、単に油圧ポンプとする）に設けてある。即ち、切替
弁９の開口面積Ａを適宜調整するだけで、油圧モータ１
４の負荷圧Ｐｒに係わりなく、該開口面積Ａに比例した
流量を油圧モータ１４へ流せるようになる。このため油
圧モータ１４の回転速度を自在かつ正確に微調整するこ
とができるようになる。

【００１１】第１発明における上記作用の利用が、第２
発明及び第３発明なる変速方法である。

【００１２】即ち第２発明によれば、変速時、先ず、切
替弁９の開口面積Ａを適宜変更するだけで、現在噛み合
っているギヤの噛合トルクを低下させることができる。
その後直ちにギヤ抜きすることとし、次いで再び前記切
替弁９の開口面積Ａを適宜変更するだけで、次に噛み合
わせるギヤ間の回転を同期させることができる。その後
直ちにギヤ入れすることとした。

【００１３】また第３発明によれば、油圧モータ１４が
可変容量式であるときは、変速時のギヤ抜き時のみ油圧
モータ１４の可変容量制御と切替弁９の開口面積Ａの可
変制御とを行うことによりギヤ抜することとした。尚、
油圧モータ１４が可変容量式であっても、切替弁９の開
口面積Ａの可変制御だけで（即ち、第２発明だけで）ギ
ヤ抜してもよいことは言うまでもない。第３発明での他
の手順の作用は、上記第２発明での作用と同じであるた
め、説明を省略する。

【００１４】

【実施例】本発明に係わる油圧機械式変速機の好適な実
施例を図１を参照して説明する。同図は、実施例なる油
圧機械式変速機を搭載し、かつ実施例なる変速方法を使
用するホイール式建設機械の図である。説明を分かり易
くするため、先ず本車両を油圧部、機械部、制御部に分
けて述べ、その後、実施例の特徴を述べる。

【００１５】油圧部を述べる。電気モータやエンジン等
の動力源５で駆動された油圧ポンプ７により油溜６から
吸い出された油Ｑｐは、作業機用油圧アクチュエータ８
１、８２用の制御油器８へ流れる油Ｑ１と、圧力補償弁
７４を経て切換弁９へ流れる油Ｑ２とに分流する。尚、
走行中に作業機が使用されることはほとんどなく、走行
中はポンプ吐出量ＱｐがＱ２となると考えて差し支えな
い。切換弁９は図示上部の後進位置Ｒ、図示下部の前進
位置Ｆ、図示センタの停車用中立位置Ｎを備えた３位置
切換弁であり、制御器１からの切換信号Ｓ３Ｒ、Ｓ３Ｆ
により切り換わる。また後進位置Ｒと前進位置Ｆとのそ
れぞれには比例ソレノイド９Ｒ、９Ｆが備えられ、各切
換信号Ｓ３Ｒ、Ｓ３Ｆの大きさに比例し開口面積Ａが変
化可能とされている。切換弁９で切り換えられた油Ｑ２
は可変容量式油圧モータ１４（以下、単に油圧モータ１
４とする）に至り、これを後進方向又は前進方向に回転
させ、その後、ドレン回路８３から２段背圧弁１２を経
て油溜６へ還流される。油圧モータ１４はサーボ機構１
４１を備え、制御器１からの容量可変信号Ｓ２を受け、
例えば斜板や斜軸の傾転角等を変更してその押しのけ容
積を変化する。

【００１６】尚、切換弁９と油圧モータ１４との間の往
復回路９１Ｒ、９１Ｆと、ドレン回路８３との間にはそ
れぞれ逆止弁１０Ｒ、１０Ｆと、リリーフ弁１１Ｒ、１
１Ｆとが装着されている。リリーフ弁１１Ｒ、１１Ｆ
は、例えば降坂時に本車両が暴走した時、回路（９１Ｒ
又は９１Ｆ）に発生する異常高圧をドレン回路８３へ逃
がし、油器（主に油圧モータ１４）の損傷を阻止するた
めの安全弁である。他方逆止弁１０Ｒ、１０Ｆは、前記
暴走等の時に負圧となった回路（９１Ｆ又は９１Ｒ）内
にドレン回路８３から油を吸引させる弁（いわゆる真空
防止弁）であり、該負圧側回路でのキャビテーション発
生を防止する。またドレン回路８３には、前記逆止弁１
０Ｒ、１０Ｆの応答性を高めるための２段背圧弁１２が
備えられている。この２段背圧弁１２は走行時は低圧側
とされ、変速時やリターダ制動させつつ走行するとき
（以下、単にリターダ走行とする）は高圧側とされる。
そして上記切り換えは制御器１からの切換信号Ｓ４によ
る。また本車両は、油圧モータや機械部を下部走行体に
搭載し、他を上部旋回体に搭載したホイール式建設機械
である。このため、往復回路９１Ｒ、９１Ｆは油圧スイ
ベル２２で導通されている。

【００１７】機械部を述べる。機械部はコンスタント式
変速機とした。入力ギヤ１５は油圧モータ１４の回転軸
１４２に接続されて正逆転する。出力ギヤ１７は外部の
車軸２０へ接続され、常噛ギヤ１６を介して入力ギヤ１
５に噛み合い、入力ギヤ１５の正逆転を車軸２０へ伝達
する（つまり車両を前後進させる）。同図において、左
側入力ギヤ１５１と出力ギヤ１７とは常噛ギヤ１６を介
して噛み合い、その噛合は低速走行段であり、他方右側
入力ギヤ１５２と出力ギヤ１７とは常噛ギヤ１６を介し
て噛み合い、その噛合は高速走行段である。常噛ギヤ１
６は出力ギヤ１７に常時噛み合っており、かつ左右入力
ギヤ１５１、１５２のいずれへも摺動可能とされ、これ
によりこれらのいずれか一方と選択的に噛み合い可能と
されている。本車両では、後進１段（後進Ｒとする）、
中立（中立Ｎとする）及び前進２段（前進Ｆ１、前進Ｆ
２とする）の変速度段としてある。

【００１８】変速は、サーボ機構１９が制御器１からの
変速信号Ｓ１を受けることによりシフタ１８を図示中央
から左右のいずれか一方へ動かし、シフタ１８の先端に
回転摺動自在に係合された常噛ギヤ１６を左右入力ギヤ
１５１、１５２のいずれか一方に噛み合わせることによ
り、達成される。従って本車両での停車は、切換弁９の
中立位置Ｎと、このシフタ１８の中央位置とのいずれか
一方又は双方によって達成される。勿論、常噛ギヤ１６
を低速走行側の入力ギヤ１５１と常時噛み合わせてお
き、停車は切換弁９の中立位置Ｎだけで行うようにして
もよいことは言うまでもない。

【００１９】制御部を述べる。変速度段（後進Ｒ、中立
Ｎ、前進Ｆ１、前進Ｆ２）の選択はシフトレバー２をオ
ペレータが操作して行う。シフトレバー２から変速信号
Ｓ５は一旦制御器１へ入力され調整された後、変速信号
Ｓ１、容量可変信号Ｓ２、切換信号Ｓ３Ｒ、Ｓ３Ｆ、切
換信号Ｓ４となる。尚、変速完了後の増減速は、制御器
１において容量可変信号Ｓ２や切換信号Ｓ３Ｒ、Ｓ３Ｆ
を、アクセルベダル４から踏込量信号Ｓ７に連動させて
行う。

【００２０】尚、本車両は、オプションとして図示する
ように、往復回路９１Ｒ、９１Ｆのそれぞれに油圧検出
器１３Ｒ、１３Ｆを設け、検出した油圧信号ＶＲ、ＶＦ
を制御器１へ出力できるようにもなっている。また油圧
モータ１４の回転軸１４２の近傍に回転検出器１４３を
設け、検出した入力回転信号Ｎｍを制御器１へ出力して
いる。さらに車軸２０の近傍に回転検出器２１を設け、
検出した出力回転信号Ｎｓを制御器１へ出力している。

【００２１】即ち上記説明から理解されるように、本車
両の油圧機械式変速機は、要すれば、可変容量式の油圧
モータ１４で回された入力ギヤ１５と、外部へ出力を伝
達する出力ギヤ１７との噛合を切り換えることによって
変速を達成している。

【００２２】実施例の特徴は次の通りである。先ず切換
弁９を説明する。切替弁９はクローズドセンタ形であ
り、前述の通り、制御器１からの切換信号Ｓ３Ｒ、Ｓ３
Ｆの大きさに比例した開口面積Ａで開口する。尚、この
開口面積制御は、上述のように変速完了後の増減速時だ
けでなく、後述するように、変速時でも行われる。

【００２３】次に油圧ポンプ７を説明する。油圧ポンプ
７は可変容量式であり、サーボ機構７１により押しのけ
容積を変化させられる。サーボ機構７１は制御機構７２
から圧油を得ると油圧ポンプ７の押しのけ容積を最小側
へ動かし、逆にサーボ機構７１から制御機構７２へ圧油
を排出すると油圧ポンプ７の押しのけ容積を最大側へ動
かす構造となっている。

【００２４】制御機構７は、切替弁９の上流側の油圧Ｐ
ｐ（具体的にはポンプ吐出圧）を入力するｂ位置と、切
替弁９の下流側の油圧Ｐｒ（具体的には油圧モータ１４
の負荷圧）を入力するａ位置とからなる２位置切換弁で
ある。ａ位置にはさらに「Ｐｒ＋ΔＰｓ＝Ｐｐ」の関係
で付勢されたΔＰｓ相当のバネ７２１が取り付けられい
る。

【００２５】制御機構７２の作用を述べる。切換弁９の
開口面積Ａを切換信号Ｓ３Ｆにより広げると、大量の油
が切換弁９内を流れようとする。このとき、切換弁９の
前後差圧ΔＰ（＝Ｐｐ−Ｐｒ）は小さくなるが（ΔＰｓ
＞ΔＰ）、この結果、制御機構７２はａ位置となり、サ
ーボ機構７１の圧油を油溜６へ配油する。そして前述の
通り、油圧ポンプ７を最大吐出量側とする。つまり前記
切換弁９における大流量が補償される。逆に切換弁９の
開口面積Ａを切替信号Ｓ３Ｆにより狭くすると、切換弁
９内を流れる油が減少して切換弁９の前後差圧ΔＰが大
きくなるが（ΔＰｓ＜ΔＰ）、この結果、制御機構７２
はｂ位置となり、サーボ機構７１へ圧油を供給する。そ
して前述の通り、油圧ポンプ７を最小吐出量側とする。
つまり前記切換弁９における小流量が補償される。

【００２６】つまり制御機構７２は常時「ΔＰ＝ΔＰ
ｓ」となるようにシャトル運動し、これにより、差圧Δ
Ｐを一定化する。即ち、制御機構７２は、切換弁９を流
れる流量Ｑの一般式「Ｑ＝Ｃ×Ａ×（２ΔＰ／
ρ）^1/2」におけるΔＰを一定化し、これにより切換弁
９での開口面積Ａだけ比例した流量Ｑだけを油圧モータ
１４へ流すようにしている。尚、上記一般式からも分か
るように、ΔＰを一定としたため、油圧モータ１４の負
荷圧Ｐｒが変化しても、この負荷圧Ｐｒが切換弁１４の
流量に影響を与えることはない。

【００２７】尚、本車両の油圧部は、シャトル弁７３及
び圧力補償弁７４を備えている。これらは本発明の本論
と無関係であるが、図示されているため、概要のみ説明
しておく。本車両は、走行用の油圧モータ１４の外、作
業機用の各種油圧アクチュエータ８１、８２も備えてい
る。制御機構７２は各切換弁からも負荷圧を入力しつ
つ、油圧ポンプ７の吐出量を統合制御している。そして
この統合制御を行うため、各切換弁にはシャトル弁７３
や圧力補償弁７４が設けられる。シャトル弁７３は、各
切換弁からの負荷圧の合流点毎に設けられ、いずれか大
きい方の負荷圧を制御機構７２へと流すものであり、最
終的に各切換弁の最大負荷圧ΔＰｒmax を制御機構７２
へ導く弁である。圧力補償弁７４は、例えて言えば、前
記制御機構７２、前記油圧ポンプ７及び前記サーボ機構
７１を一体化したような機能を備え、前記最大負荷圧Δ
Ｐｒmax の切換弁は元より、他の切換弁の負荷圧から影
響されることなく、自己の開口面積Ａだけに比例した流
量をアクチュエータヘ流すための弁である。

【００２８】以上の説明から分かる通り、上記実施例な
る油圧機械式変速機は、要すれば、「固定容量式又は可
変容量式の油圧モータ１４で回された入力ギヤ１５と、
外部へ出力を伝達する出力ギヤ１７との噛合を切り換え
ることにより変速することを達成してなる油圧機械式変
速機において、前記油圧モータ１４とこれに油を供給す
る可変容量式油圧ポンプ７との間に、開口面積Ａを自在
に変更可能とされたクローズドセンタ形切換弁９を設け
ると共に、前記可変容量式油圧ポンプ７に、前記切換弁
９の前後圧Ｐｐ、Ｐｒを入力してこれらの差圧ΔＰが一
定となるように該可変容量式油圧ポンプ７の吐出量Ｑｐ
を制御する制御機構７２を設けたもの」と言える。

【００２９】そして上記構成による作用及び効果は、要
すれば、切換弁９の開口面積Ａを微調整するだけで、油
圧モータ１４への流量を自在に微調整できることであ
る。即ち、油圧モータ１４の回転速度を自在に微調整で
きることである。

【００３０】次に上記実施例なる油圧機械式変速機の変
速方法の実施例を、図２〜図９を参照して説明する。図
２及び図６は第１実施例なる通常走行時のシフトアッ
プ、図３及び図７は第２実施例なるリターダ走行時のシ
フトアップ、図４及び図８は第３実施例なる通常走行時
のシフトダウン、図５及び図９は第４実施例なるリター
ダ走行時のシフトダウンの説明図であり、図２〜図５は
フローチャート、図６〜図９はタイムチャートである。
また図６〜図９の各（ａ）は油圧モータ１４の容量制
御、各（ｂ）は切換弁９の開口面積制御、各（ｃ）はシ
フタ１８の制御、各（ｄ）は油圧モータ１４の回転速
度、各（ｅ）は２段背圧弁１２の切替制御を示す。

【００３１】第１実施例は、通常走行時におけるシフト
アップ方法であり、図２を参照し、かつ、図６で補足し
つつ説明する。即ち、前進Ｆ１の噛合ギヤ（常噛ギヤ１
６を介した、入力ギヤ１５ｂなる１５１と、出力ギヤ１
７ｂなる１７との噛合）を前進Ｆ２の噛合ギヤ（常噛ギ
ヤ１６を介した、入力ギヤ１５ａなる１５２と、出力ギ
ヤ１７ａなる１７との噛合）へ切り換える方法である。

【００３２】図２に示す通り、工程（１ａ）：前進Ｆ１走行中、工程（２ａ）：シフトレバー２をＦ１位置からＦ２位置
に移すと、その変速信号Ｓ５がシフトレバー２から制御
器１へ出力される。工程（３ａ）：制御器１は、変速信号Ｓ５を入力する
と、図６（ａ）のｔ１に示すように、サーボ機構１４１
へ容量可変信号Ｓ２を出力し、油圧モータ１４の押しの
け容積を最小化すると共に、図６（ｂ）のｔ１に示すよ
うに、切換弁９の比例ソレノイド９Ｆへ切換信号Ｓ３Ｆ
を出力して油圧モータ１４への流量を制御することによ
り入力ギヤ１５１を現行速度に維持する。このようにす
ると、噛合ギヤ１５１、１６との噛合トルクが小さくな
り、ギヤ抜きし易くなる。尚、本車両では、図６（ａ）
のｔ１〜ｔ４に示すように、この間、車軸２０からの力
で油圧モータ１４が回され易くなるため（従って回路９
１Ｆでキャビテーションが発生し易くなるため）、制御
器１は、図６（ｅ）に示すように、この間、切換信号Ｓ
４を出力し、２段背圧弁１２を高圧側に切り換え、これ
により回路９Ｆ内でのキャビテーションの発生を阻止し
ている。工程（４ａ）：図６（ｃ）のｔ２に示すように、所定時
間ｔ１〜ｔ２経過後、制御器１はサーボ機構１９へ最初
の変速信号Ｓ１を出力し、シフタ１８を駆動して常噛ギ
ヤ１６を入力ギヤ１５１から抜く。工程（５ａ）：その後、制御器１は、図６（ｂ）のｔ２
〜ｔ３に示すように、切換弁９へ切換信号Ｓ３Ｆを漸減
しつつ出力し、図６（ｄ）のｔ２〜ｔ３に示すように、
油圧モータ１４の回転速度を下げる。シフトアップする
には入力ギヤ１５２の回転速度を常噛ギヤ１６の回転速
度まで下げて同期させる必要があるからである。工程（６ａ）：次に、図６（ｄ）のｔ３に示すように、
入力ギヤ１５２の回転速度と常噛ギヤ１６の回転速度と
が同期次期を見計らい、制御器１は、図６（ｃ）のｔ３
に示すように、サーボ機構１９へ次の変速信号Ｓ１を出
力し、シフタ１８を駆動して常噛ギヤ１６を入力ギヤ１
５２へ噛み合わせる。工程（７ａ）：常噛ギヤ１６が入力ギヤ１５２に噛み合
った後、制御器１は、図６（ｂ）のｔ３に示すように、
切換弁９への切換信号Ｓ３Ｆの漸増を開始し、図６
（ａ）のｔ４に示すように、サーボ機構１４１へ容量可
変信号Ｓ２を出力し、かつ、図６（ｅ）に示すように、
切換信号Ｓ４を出力し、２段背圧弁１２を低圧側に切り
換えることにより前進Ｆ２走行する。

【００３３】尚、上記工程（３ａ）での、入力ギヤ１５
１の現行速度の維持方法としては、例えば次のように各
種ある。第１は、制御器１が、油圧検出器１３Ｒ、１３
Ｆからの検出油圧ＶＲ、ＶＦを入力しつつ、切換信号Ｓ
３Ｆを漸減し、検出油圧ＶＲ、ＶＦが近似した惰性走行
時にギヤ抜きする方法である。

【００３４】第２は、制御器１が、前式〔Ｑ＝Ｃ×Ａ×
（２ΔＰ／ρ）^1/2〕と、式〔Ｑ＝Ｎｓ×ｅ１×Ｄｍ
（尚、Ｎｓは回転検出器２１で検出した車軸２０の回転
数、ｅ１はＦ１時のギヤ比、Ｄｍは油圧モータ１４の最
小押しのけ容積である）〕とから開口面積Ａを算出し、
この開口面積Ａとなるような切換信号Ｓ３Ｆを切換弁９
の比例ソレノイド９Ｆへ出力する方法である。上式にお
いて、回転数Ｎｓ以外の指標は総て予め判明する値であ
るから、回転数Ｎｓのみ検出している。

【００３５】第３は、上式の指標「Ｎｓ×ｅ１」を回転
検出器１４３で検出した油圧モータ１４の回転軸１４２
の回転数Ｎｍに置き換える方法である。

【００３６】第４は、切換信号Ｓ３Ｆをともかく漸減さ
せることにより噛合ギヤ１５２、１６の噛合トルクを減
少させ、シフタ１８で強引に又は所定時間後にギヤ抜き
させる方法等である。

【００３７】尚、工程（３ａ）は、シフタ１８の駆動が
正確、かつ、応答性がよいならば、油圧モータ１４の押
しのけ容積を最小化する必要はない。この場合、油圧モ
ータ１４は固定容量式であってもよい。

【００３８】また、工程（５ａ）での同期回転までの切
換弁９の開口面積Ａの漸減方法としては、前式〔Ｑ＝Ｃ
×Ａ×（２ΔＰ／ρ）^1/2〕と、式〔Ｑ＝Ｎｓ×ｅ２×
Ｄｍ（尚、Ｎｓは回転検出器２１で検出した車軸２０の
回転数、ｅ２はＦ２時のギヤ比、Ｄｍは油圧モータ１４
の最小押しのけ容積である）〕とから開口面積Ａを算出
し、この開口面積Ａとなるような切換信号Ｓ３Ｆを切換
弁９の比例ソレノイド９Ｆへ出力する方法が好ましい。
上式において、回転数Ｎｓ以外の指標は総て予め判明す
る値であるから、回転数Ｎｓのみ検出している。

【００３９】第２実施例は、リターダ走行時おけるシフ
トアップ方法である。リターダは、例えば長い降坂時、
車速を連続的に減少させ又は制限させるための補助ブレ
ーキであり、油圧式、排気式、電磁式等がある。本車両
のリターダは、オペレータが操作するリターダスイッチ
３のＯＮ信号Ｓ６が制御器１に入力されると、制御器１
が容量可変信号Ｓ２を一定値に保ち油圧モータ１４の押
しのけ容積を固定し、かつ、切換信号Ｓ３Ｆを切ること
により切換弁９を中立位置Ｎとすることにより、また、
リターダスイッチ３がＯＦＦでもアクセル指令からの目
標スピードより早いときにリターダ制動を得る油圧リタ
ーダである。尚、このリターダ制動は、リリーフ弁１１
Ｒから異常圧がリリーフすることによって行われるた
め、回路９Ｆは真空防止弁１０Ｆを介してドレン回路８
３から多量の油を吸引する必要がある。このためリター
ダ制動中、２段背圧弁１２は制御器１からの切換信号Ｓ
４によって高圧側に切り換わり、ドレン回路８３の油圧
を高圧とし、回路９１Ｆへの油の補給を容易にしてい
る。

【００４０】この第２実施例を、第１実施例との相違点
で説明する。図３（３ｂ）と図７（ｂ）のｔ１とに示す
ように、Ｆ１の噛合ギヤ１５１、１６のギヤ抜き時にお
ける噛合トルクの最小化は、制御器１が切換信号Ｓ３Ｆ
を出力して切換弁９を中立位置Ｎから開口位置Ｆに切り
換えて行う。また、図３（７ｂ）と、図７（ａ）及び
（ｂ）のｔ３とに示すように、Ｆ２の噛合ギヤ１５２、
１６の噛み合わせ完了後は、リターダ走行に戻すために
油圧モータ１４の押しのけ容積を固定位置に、かつ、切
換弁９も中立位置Ｎへ戻す。他に大きな相違点はない。

【００４１】第３実施例は、通常走行時おけるシフトダ
ウン方法である。即ち、前進Ｆ２の噛合ギヤ（常噛ギヤ
１６を介した、入力ギヤ１５ｂなる１５２と、出力ギヤ
１７ｂなる１７との噛合）を前進Ｆ１の噛合ギヤ（常噛
ギヤ１６を介した、入力ギヤ１５ａなる１５１と、出力
ギヤ１７ａなる１７との噛合）へ切り換える方法であ
る。

【００４２】この第３実施例を第１実施例との相違点に
より説明する。第１実施例のシフトアップは、シフトア
ップ時に入力ギヤ１５２の回転数を入力ギヤ１５１の回
転数よりも下げたが、シフトダウンでは、図４（３ｃ）
と（５ｃ）、及び、図８（ｂ）と（ｄ）とのｔ１〜ｔ３
に示すように、入力ギヤ１５１の回転数を入力ギヤ１５
２の回転数よりも高める必要がある。他は第１実施例と
ほぼ同じである。

【００４３】第４実施例は、リターダ走行時おけるシフ
トダウン方法である。この第４実施例では、図５（３
ｄ）と図９（ｂ）のｔ１とに示すように、Ｆ２の噛合ギ
ヤ１５２、１６のギヤ抜き時における噛合トルクの最小
化は、制御器１は切換信号Ｓ３Ｆを出力して切換弁９を
中立位置Ｎから開口位置Ｆに切り換えて行う。また、第
３実施例同様、図５（５ｂ）及び図９（ｂ）と（ｄ）と
のｔ１〜ｔ３に示すように、入力ギヤ１５１の回転数を
入力ギヤ１５２の回転数よりも高める。またＦ１の噛合
ギヤ１５１、１６の噛み合わせ完了後は、リターダ走行
に戻すために切換弁９を中立位置Ｎへ戻している。

【００４４】

【発明の効果】本発明に係わる油圧機械式変速機の実施
例の機械部は、上記の通り、コンスタント式である。そ
れにも係わらず、上記変速方法の実施例からも明らかな
ように、変速時、車両を停止させることなく、即ち、走
行中にシンクロ並みの変速を行うことができる。具体的
には次のような効果を奏する。

【００４５】（１）起伏、交通信号等が多い走路での走
行でも走行中に変速できるため、最適走行速度を確保で
き、オペレータの疲労も少なく、オペレータの満足度が
得られる。これは、上記実施例の機械部をスライディン
グ式としても同様である。

【００４６】（２）シンクロ式には高速変速が可能な高
級なものから、低速変速しかできない低級なものまで多
種多様である。そこで本発明の機械部を低級なシンクロ
式とすると、高級なシンクロ式を使うことなく、高速変
速が可能となる。

【００４７】（３）従来技術のスライディング式やコン
スタント式並びに従来技術の普通のシンクロ式では、変
速を行うため、メインクラッチを併設する必要がある。
ところが、本発明によれば、ギヤ抜きを低トルクで行
え、また同期を高精度で行えるため、従来技術のような
メインクラッチを装着することなく、シンクロ並みの走
行変速を行える。勿論、走行変速できるため（すなわ
ち、従来技術のように、高速度段でも発進可能とするた
めの強度設計が不要となるため）、低コスト化及びコン
パクト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】油圧機械式変速機の実施例の模式図である。

【図２】本方法発明の第１実施例なる通常走行時のシフ
トアップのフローチャートである。

【図３】本方法発明の第２実施例なるリターダ走行時の
シフトアップのフローチャートである。

【図４】本方法発明の第３実施例なる通常走行時のシフ
トダウンのフローチャートである。

【図５】本方法発明の第４実施例なるリターダ走行時の
シフトダウンのフローチャートである。

【図６】上記第１実施例のタイムチャートであり、
（ａ）は油圧モータの容量制御、（ｂ）は切換弁の開口
面積制御、（ｃ）はシフタの制御、（ｄ）は油圧モータ
の回転速度、（ｅ）は２段背圧弁の切替制御である。

【図７】上記第２実施例のタイムチャートであり、
（ａ）は油圧モータの容量制御、（ｂ）は切換弁の開口
面積制御、（ｃ）はシフタの制御、（ｄ）は油圧モータ
の回転速度、（ｅ）は２段背圧弁の切替制御である。

【図８】上記第３実施例のタイムチャートであり、
（ａ）は油圧モータの容量制御、（ｂ）は切換弁の開口
面積制御、（ｃ）はシフタの制御、（ｄ）は油圧モータ
の回転速度、（ｅ）は２段背圧弁の切替制御である。

【図９】上記第４実施例のタイムチャートであり、
（ａ）は油圧モータの容量制御、（ｂ）は切換弁の開口
面積制御、（ｃ）はシフタの制御、（ｄ）は油圧モータ
の回転速度、（ｅ）は２段背圧弁の切替制御である。

【符号の説明】

７‥‥可変容量式油圧ポンプ９‥‥切換弁１４‥‥油圧モータ１５‥‥入力ギヤ１５ｂ‥‥現在噛み合っている入力ギヤ１５ａ‥‥次に噛み合わせる入力ギヤ１７‥‥出力ギヤ１７ｂ‥‥現在噛み合っている出力ギヤ１７ａ‥‥次に噛み合わせる出力ギヤ７２‥‥制御機構Ａ‥‥開口面積Ｐｐ‥‥切換弁のポンポ圧Ｐｒ・・・・切換弁の負荷圧前後圧 ΔＰ・・・・切換弁の前後差圧Ｑｐ・・・・ポンプ吐出量

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定容量式又は可変容量式の油圧モータ
１４で回された入力ギヤ１５と、外部へ出力を伝達する
出力ギヤ１７との噛合を切り換えることにより変速する
ことを達成してなる油圧機械式変速機において、前記油
圧モータ１４とこれに油を供給する可変容量式油圧ポン
プ７との間に、開口面積Ａを自在に変更可能とされたク
ローズドセンタ形切換弁９を設けると共に、前記可変容
量式油圧ポンプ７に、前記切換弁９の前後圧Ｐｐ、Ｐｒ
を入力してこれらの差圧ΔＰが一定となるように該可変
容量式油圧ポンプ７の吐出量Ｑｐを制御する制御機構７
２を設けたことを特徴とする油圧機械式変速機。
【請求項２】請求項１記載の油圧機械式変速機の変速
方法であって、変速時、先ず、切換弁９の開口面積Ａを
変更することにより現在噛み合っている入力ギヤ１５ｂ
と出力ギヤ１７ｂとの噛合トルクを最小化させ、この最
小化後直ちに該噛合を外し、次いで、再び切換弁９の開
口面積Ａを変更することにより次に噛み合わせる入力ギ
ヤ１５ａと出力ギヤ１７ａとにおける前者入力ギヤ１５
ａの回転速度を後者出力ギヤ１７ａの回転速度に同期さ
せ、この同期後直ちにこれらを噛み合わせることにより
変速することを達成したことを特徴とする油圧機械式変
速機の変速方法。
【請求項３】請求項１記載の油圧機械式変速機の変速
方法であって、油圧モータ１４が可変容量式であると
き、変速時、先ず、油圧モータ１４の押しのけ容積を最
小化すると共に切換弁９の開口面積Ａを小さくし、これ
により現在噛み合っている入力ギヤ１５ｂと出力ギヤ１
７ｂとの噛合トルクを最小化させ、この最小化後直ちに
該噛合を外し、次いで、再び切換弁９の開口面積Ａを変
更することにより次に噛み合わせる入力ギヤ１５ａと出
力ギヤ１７ａとにおける前者入力ギヤ１５ａの回転速度
を後者出力ギヤ１７ａの回転速度に同期させ、この同期
後直ちにこれらを噛み合わせることにより変速すること
を達成したことを特徴とする油圧機械式変速機の変速方
法。