| 【発明の名称】 |
ハイドロメカニカルトランスミッション |
| 【発明者】 |
【氏名】紀ノ上 憲嗣
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| 【要約】 |
【課題】損失動力を低減することのできる動力伝達機構を有するハイドロメカニカルトランスミッションを提供する。
【解決手段】第３遊星歯車機構１５の複数の遊星歯車４８を保持するキャリア５４と筒状軸５２とを直結し、中間軸４６と環状軸５０との接続および切り離しを行なうためのロックアップクラッチ機構３０を設ける。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 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）とを並設したハイドロメカニカルトランスミッションであって、前記入力軸（１）側に配置される入力軸側遊星歯車機構（１３）と、前記出力軸（２）側に配置される出力軸側遊星歯車機構（７，８）と、前記入力軸側遊星歯車機構（１５）に接続される筒状軸（５２）と、前記出力軸側遊星歯車機構（７，８）に接続される中間軸（４６）および環状軸（５０）と、前記環状軸（５０）と非被回転部（５１）との接続および切り離しを行なうための第１クラッチ機構（１０）と、前記中間軸（４６）と前記筒状軸（５２）との接続および切り離しを行なうための第２クラッチ機構（１１）と、前記環状軸（５０）と前記筒状軸（５２）との接続および切り離しを行なうための第３クラッチ機構（１２）と、前記入力軸（１）と前記中間軸（４６）との接続および切り離しを行なうための第４クラッチ機構（１４）と、前記環状軸（５０）と前記中間軸（４６）との接続および切り離しを行なうためのロックアップクラッチ機構（３０）と、を有する、ハイドロメカニカルトランスミッション。
【請求項２】 前記第２クラッチ機構（１１）は、前記中間軸（４６）に第２クラッチ機構用ハブ（１１ａ）が設けられ、前記ロックアップクラッチ機構（３０）は、前記中間軸（４６）にロックアップクラッチ機構用ハブ（３０ａ）が設けられ、前記第２クラッチ機構用ハブ（１１ａ）にロックアップクラッチ機構用クラッチドラム（３０ｂ）が設けられる、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。
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【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、各種産業機械など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言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５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６は、４段階の変速モードと回転数および斜板角度の変化を示す図であり、図７は、４段階の変速モードと各クラッチ機構の接続および切り離しの関係を示す図である。
【０００４】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５〜図７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について以下説明する。
【０００５】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。
【０００６】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、ドラムクラッチ機構１３と、第４クラッチ機構１４とを備えている。
【０００７】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３９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とを備えている。
【０００８】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とを備えている。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。
【０００９】第３遊星歯車機構１５は、入力軸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とを備えている。内歯歯車４９は、非回転部５３に固定される。
【００１０】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に固定された環状軸５０と、非回転部５１との間の接続および切り離しを行なうものである。
【００１１】第２クラッチ機構１１は、筒状軸５２と中間軸４６との間の接続および切り離しを行なう。
【００１２】第３クラッチ機構１２は、筒状軸５２と環状軸５０との間の接続および切り離しを行なう。
【００１３】ドラムクラッチ機構１３は、第３遊星歯車機構１５の複数の遊星歯車４８を保持するキャリア５４と、筒状軸５２との間の接続および切り離しを行なう。
【００１４】第４クラッチ機構１４は、入力軸１と中間軸４６との間の接続および切り離しを行なう。
【００１５】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とを備えている。入力軸１の回転は、歯車３５および歯車３６を経由して液圧ポンプ５のポンプ軸３７に伝達される。液圧ポンプの斜板５ａ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段階に切換え可能になっている。
【００１６】液圧モータ６の出力は、モータ軸３８、歯車１８および歯車１７を介して、メカニカルトランスミッション３の第１遊星歯車機構７の太陽歯車１６に伝達される。
【００１７】図６および図７は、４段階の変速モードにおける各部の動作状況を説明するための図である。図６および図７を参照して、ハイドロスタティックトランスミッションの動作を説明する。
【００１８】低速域の第１モードでは、第１クラッチ機構１０およびドラムクラッチ機構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４クラッチ機構１４はそれぞれ切り離し状態になっているので、入力軸１の回転は環状軸５０および中間軸４６には伝達されない。
【００１９】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。なお、第１モードにおいてドラムクラッチ機構１３を接続状態にしているのは、第１モードから第２モードへの切換えに備えているためであり、第１モードにおいて、必ずしもドラムクラッチ機構１３を接続状態にしておく必要はない。
【００２０】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４の出力が伝達される太陽歯車１６の回転数も増減する。
【００２１】中低速域の第２モードでは、第２クラッチ機構１１およびドラムクラッチ機構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、筒状軸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。
【００２２】中高速域の第３モードでは、第３クラッチ機構１２およびドラムクラッチ機構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、筒状軸５２、環状軸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を介した環状軸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。
【００２３】高速域の第４モードでは、第４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、第１クラッチ機構１０、第２クラッチ機構１１およびドラムクラッチ機構１３は切り離された状態にされる。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、液圧ポンプ５の可変斜板５ａの制御量に対する液圧モータ６の出力軸３８の回転数の変化量が増大する。それに応じて、出力軸２の回転数の変化量も拡大される。入力軸１からの回転入力は、第４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。
【００２４】なお、第１モードのドラムクラッチ機構１３、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軸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。
【００２５】また、図６および図７に示すように、可変斜板５ａの傾斜角度が最大のときおよび０°のときに、■〜■のロックアップ作動点が存在する。
【００２６】■および■のロックアップ作動点は、可変斜板５ｃが（−）側に最も傾斜したときであり、■および■のロックアップ作動点は、可変斜板５ａが（＋）側に最も傾斜したときであり、■、■および■のロックアップ作動点は、可変斜板５ａが０°のときの作動点である。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】上記、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において、各モードにおける各クラッチ機構に加わる伝達トルクについて、図８を参照して説明する。
【００２８】まず、第１モードにおいては、第１クラッチ機構１０が接続状態にされ、第２クラッチ機構１１、第３クラッチ機構１２および第４クラッチ機構１４はそれぞれ切り離し状態になっているため、伝達トルクは、第１クラッチ機構１０にのみ加わる。なお、ドラムクラッチ機構１３が接続状態にされているが、これは、次の切換点における筒状軸５２の回転数同調を目的としているためで、回転力は何ら伝達していない。
【００２９】次に、■ロックアップ作動点においては、一時的に第１クラッチ機構１０、第２クラッチ機構１１およびドラムクラッチ機構１３が接続された状態になり、図８に示されるような伝達トルクが各クラッチ機構に加わる。
【００３０】次に、第２モードでは、第２クラッチ機構１１およびドラムクラッチ機構１３が接続され、図８に示すような伝達トルクが各クラッチ機構に加わる。
【００３１】次に、■ロックアップ作動点においては、一時的に第２クラッチ機構１１、第３クラッチ機構１２およびドラムクラッチ機構１３が接続状態となり、図８に示すような伝達トルクが各クラッチ機構に加わる。
【００３２】次に、第３モードでは、第３クラッチ機構１２およびドラムクラッチ機構１３が接続状態にされるため、図８に示すように伝達トルクが各クラッチ機構に加わる。
【００３３】次に、■ロックアップ作動点においては、一時的に第３クラッチ機構１２、第４クラッチ機構１４およびドラムクラッチ機構１３が接続状態にされるため、図８に示すような伝達トルクが各クラッチ機構に加わる。
【００３４】次に、第４モードでは、第４クラッチ機構１４が接続状態にされるため、図８に示すような伝達トルクが第４クラッチ機構１４に加わることになる。なお、第４モードにおいては、ドラムクラッチ機構１３も接続状態にされているが、次の切換点における筒状軸５２の回転数同調を目的としているため、伝達トルクが加わることはない。
【００３５】次に、■ロックアップ作動点においては、第２クラッチ機構１１、第３クラッチ機構１２および第４クラッチ機構１４が接続状態にされるため、図８に示すように、伝達トルクが各クラッチ機構に加わる。
【００３６】ここで、上述したように、通常のモード位置においては、それぞれ２つのクラッチ機構が接続され、■、■、■および■ロックアップ作動点においては、３つのクラッチ機構を係合させておく必要がある。係合中の各クラッチ機構は、その作動油圧のシール部において、摩擦抵抗によって動力損失が発生し、伝達効率の阻害要因となる。さらに、各クラッチ機構部において、シール部のシールリングの劣化による油圧の漏れや発進時の応答性を向上させるため、補助油圧ポンプの容量を大きめに選ぶ必要があり、この点においても、総合的な効率低下の要因となる。
【００３７】また、ドラムクラッチ機構１３に着目した場合に、ドラムクラッチ機構１３は、本来■ロックアップ作動点において、第２クラッチ機構１１と第３クラッチ機構１２との係合を行なうため、筒状軸５２と第３遊星歯車機構１５とを切り離す目的のために設けられている。しかし、第２モードおよび第３モードにおいて、第２クラッチ機構１１および第３クラッチ機構１２に動力を伝達する役割を負うため、第２モードおよび第３モードにおいては、ドラムクラッチ機構１３には、第２クラッチ機構１１および第３クラッチ機構１２と同じ伝達トルクが加わる。その結果、図８で説明したように、第３モードにおいては、第３クラッチ機構１２およびドラムクラッチ機構１３に大きな伝達トルクが加わるため、この伝達トルクに耐えることのできる伝達力がドラムクラッチ機構１３に要求される。このため、クラッチ機構の外形寸法、クラッチ板の枚数とも大きくなり、コスト、重量の増加要因となる問題が生じている。
【００３８】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、損失動力を低減することのできる動力伝達機構を有す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。
【００３９】
【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メカニカルトランスミッションと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。
【００４０】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、入力軸側に配置される入力軸側遊星歯車機構と、出力軸側に配置される出力軸側遊星歯車機構と、入力軸側遊星歯車機構に接続される筒状軸と、出力軸側遊星歯車機構に接続される中間軸および環状軸と、この環状軸と非回転部との接続および切り離しを行なうための第１クラッチ機構と、中間軸と筒状軸との接続および切り離しを行なうための第２クラッチ機構と、環状軸と筒状軸との接続および切り離しを行なうための第３クラッチ機構と、入力軸と中間軸との接続および切り離しを行なうための第４クラッチ機構とを有する。
【００４１】請求項１に記載の発明は、環状軸と中間軸との接続および切り離しを行なうためのロックアップクラッチ機構を備えていることを特徴とする。
【００４２】この請求項１に記載の発明によれば、通常運転モード時においては、１つのクラッチ機構のみを作動させることで済み、各モードの切換ポイントにおけるロックアップ作動点においては、高速側および低速側の各モードで係合するクラッチ機構を接続するだけで済み、最高速のロックアップ作動点では、第４クラッチ機構とロックアップクラッチ機構のみを係合することで、それぞれのモードおよびロックアップを実現させることが可能となる。
【００４３】これにより、すべての運転領域において、作動するクラッチ機構の数を低減させることができる。その結果、作動クラッチに用いられるシール部における摩擦抵抗による動力損失は、クラッチ機構の作動中にしか発生しないので、動力損失低減つまり伝達効率の向上を図ることが可能となる。
【００４４】また、発進時において、係合するクラッチ機構の数が２個から１個に減少したため、クラッチ機構の係合完了を待つ時間を短縮することが可能となる。
【００４５】さらに、各クラッチ機構に用いられる中小クラッチドラムを大クラッチドラムの内径部分の部材から製作してコストダウンを行なうことが可能となるが、大クラッチドラムの数量の軽減により、この効果をより有効にして、さらなるコスト低減を図ることが可能となる。
【００４６】また、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、第２クラッチ機構は、中間軸に第２クラッチ機構用ハブが設けられ、ロックアップクラッチ機構は、環状軸にロックアップクラッチ機構用ハブが設けられ、第２クラッチ機構用ハブにロックアップクラッチ機構用クラッチドラムが設けられている。
【００４７】上記請求項２に記載の発明によれば、効果的に請求項１に係る発明を実現することが可能となる。
【００４８】
【発明の実施の形態】以下、本発明のハイドロメカニカルトランスミッションの構造について、図１および図２を参照して説明する。なお、背景の技術で説明したハイドロメカニカルトランスミッションと同一の構成および機構部分には同一の符号を付し、その構成および機構に関する説明は省略する。
【００４９】したがって、以下、本発明の特徴部分についてのみ詳しく説明する。本発明におけるハイドロメカニカルトランスミッションにおいては、従来第３遊星歯車機構１５の複数の遊星歯車４８を保持するキャリア５４と、筒状軸５２との間の接続および切り離しを行なうためのドラムクラッチ機構を廃止して、キャリア５４と筒状部材５２とを直結する。また、第２クラッチ機構１１と環状軸５０との接続および切り離しを行なうためのロックアップクラッチ機構３０を新たに設ける。具体的には、第２クラッチ機構１１のハブ１１ａの部分にクラッチドラム３０ｂを設け、環状軸５０に、ハブ３０ａを設けるようにする。
【００５０】次に、上記構造よりなるハイドロメカニカルトランスミッションの動作について、図３を参照して説明する。まず、通常運転モード時の各クラッチ機構の接続状態について説明する。低速域の第１モードでは、第１クラッチ機構１０のみ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４クラッチ機構１４はそれぞれ切り離し状態になっているので、入力軸１の回転は環状軸５０および中間軸４６には伝達されない。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。ここで、従来第１モードから第２モードへの切換えに備えるために、キャリア５４と筒状軸５２とを接続するためのドラムクラッチが設けられていたが、本発明においてはこのドラムクラッチを廃止し、キャリア５４と筒状軸５２とは直結されているために、クラッチの切換えを行なう必要がない。
【００５１】中低速域の第２モードでは、第２クラッチ機構１１のみ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、筒状軸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。
【００５２】中高速域の第３モードでは、第３クラッチ機構１２のみ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、筒状軸５２、環状軸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を介した環状軸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。
【００５３】高速域の第４モードでは、第４クラッチ機構１４のみ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、液圧ポンプ５の可変斜板５ａの制御量に対する液圧モータ６の出力軸３８の回転数の変化量が増大する。それに応じて、出力軸２の回転数の変化量も拡大される。入力軸１からの回転入力は、第４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。
【００５４】次に、各モードの切換ポイントのロックアップ作動点における各クラッチ機構の接続状態について説明する。
【００５５】■ロックアップ作動点においては、第１クラッチ機構１０および第２クラッチ機構１１が接続状態にされる。
【００５６】■ロックアップ作動点においては、第２クラッチ機構１１および第３クラッチ機構１２が接続状態にされる。
【００５７】■ロックアップ作動点においては、第３クラッチ機構１２および第４クラッチ機構１４が接続状態にされる。
【００５８】■ロックアップ作動点においては、第４クラッチ機構１４およびロックアップクラッチ機構３０とを接続状態にされる。
【００５９】これにより、それぞれのポイントにおけるロックアップを実現させることが可能となる。
【００６０】また、各クラッチ機構に加わる伝達トルクは、図４に示すようになる。ここで、従来のドラムクラッチが廃止された結果、各通常モードにおいては、それぞれ１つのクラッチ機構のみを作動させることで済み、またモードの切換えポイントにおけるロックアップ作動点においては、２つのクラッチ機構を接続するだけでよい。また、新たに設けられたロックアップクラッチ機構３０については、■ロックアップ作動点においてのみ用いられるため、ここでの伝達トルクに耐え得るだけの強度を満足する構造でよいため、従来のドラムクラッチと比較した場合に、小さなクラッチ機構で済む。
【００６１】また、通常モードにおいては、１つのクラッチ機構を作動させるだけで済むため、発進時において、係合するクラッチ機構の数が従来の２個から１個に減少し、クラッチ機構の係合完了を待つ時間を短縮することが可能となる。
【００６２】また、すべての運転領域にわたって、作動するクラッチ機構の数を従来の２〜３個から１〜２個に、１個ずつ減少させることができるため、各クラッチ機構に用いられるシーリング部における摩擦抵抗による動力損失は、クラッチ機構の作動中にしか発生しないため、動力損失低減すなわち伝達効率の向上を図ることが可能となる。
【００６３】さらに、たとえば従来ドラムクラッチに用いられていたクラッチについては、モード２やモード３での大トルク伝達に備え大クラッチ板が複数枚用いられていたが、ロックアップクラッチ機構３０においては、中クラッチ板をドラムクラッチの半数枚程度用いるだけで済む。その結果、第１クラッチ機構１０、第２クラッチ機構１１および第３クラッチ機構１２に用いられる大クラッチ板の内径部分の部材から第４クラッチ機構１４およびロックアップクラッチ機構３０に用いられる中クラッチ板を製作することが可能となり、さらなるコストダウンを図ることが可能となる。
【００６４】以上、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００６５】
【発明の効果】この発明に基づいたハイドロメカニカルトランスミッションによれば、通常運転モード時においては、１つのクラッチ機構のみを作動させることで済み、各モードの切換ポイントにおけるロックアップ作動点においては、高速側および低速側のクラッチ機構を接続するだけで済み、最高速のロックアップ作動点では、第４クラッチ機構とロックアップクラッチ機構のみを係合することで、それぞれのモードおよびロックアップを実現させることが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２８５３
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）２月１３日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】深見 久郎 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２３０３０８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）８月２７日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３１０７３ |
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