| 【発明の名称】 |
無段変速装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】今中 敏夫
【氏名】常陸 純一
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| 【要約】 |
【課題】ベルト式無段変速機構を備えた無段変速装置において、中立状態から、前進最大速度及び後進最大速度まで、広い変速範囲で無段変速が行なえ、かつ、変速ショックが生じないようにすることである。
【解決手段】第１、第２のベルト式無段変速機構２１，２２と、差動ギヤ機構１０を備えている。各ベルト式無段変速機構２１，２２の駆動側プーリ２４，３１を直接あるいは間接に入力軸１に連結し、差動ギヤ機構１０のサンギヤ１２に第１のベルト式無段変速機構２１の従動側プーリ２５を連結し、キャリヤ１５に第２のベルト式無段変速機構２２の従動側プーリ３２を連結し、インターナルギヤ１６に出力軸２を連結している。各ベルト式無段変速機構２１，２２で変速することにより、正転、逆転及び中立の切換を行なうと共に、正転及び逆転運転において中立から最大回転速度まで無段変速する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１、第２のベルト式無段変速機構２１，２２と、差動ギヤ機構１０を備え、各ベルト式無段変速機構２１，２２の駆動側プーリ２４，３１を直接あるいは間接に入力軸１に連結し、差動ギヤ機構１０のサンギヤ１２、キャリヤ１５又はインターナルギヤ１６のうち、１つに第１のベルト式無段変速機構２１の従動側プーリ２５を連結し、別の１つに第２のベルト式無段変速機構２２の従動側プーリ３２を連結し、残りの１つに出力軸２の出力ギヤ３７を連結し、各ベルト式無段変速機構２１，２２により差動ギヤ機構１０に入力する回転速度を変更することにより、正転、逆転及び中立の切換を行なうと共に、正転及び逆転運転において中立から最大回転速度まで無段変速するようにしていることを特徴とする無段変速装置。
【請求項２】 請求項１の無段変速装置において、第１のベルト式無段変速機構２１の従動側プーリ２５をサンギヤ１２に連結し、第２のベルト式無段変速機構２２の従動側プーリ３２をキャリヤ１５に連結したことを特徴とする無段変速装置。
【請求項３】 変速用の差動ギヤ機構１１０と、正逆回転切換用の逆転機構１０９と、ベルト式無段変速機構１２１とを備え、差動ギヤ機構１１０のサンギヤ１１２、キャリヤ１１５又はインターナルギヤ１１６のうち、１つに中間の回転軸１０４及び上記逆転機構１０９を介して正逆回転切換自在に入力軸１０１を連結し、別の１つにベルト式無段変速機構１２１の従動側プーリ１２５を連結し、残りの１つに出力軸１０２の出力ギヤ１３７を連結し、ベルト式無段変速機構１２１の駆動側プーリ１２４は上記中間の回転軸１０４に連結し、ベルト式無段変速機構１２１から差動ギヤ機構１１０に入力する回転速度を変更することにより、出力軸１０２への回転速度を無段変速するようにしていることを特徴とする無段変速装置。
【請求項４】 請求項３記載の無段変速装置において、ベルト式無段変速機構１２１の従動側プーリ１２５から差動ギヤ機構１１０への入力回転部に、該回転部の回転を固定するロック用嵌脱クラッチ１４１を設けていることを特徴とする無段変速装置。
【請求項５】 請求項４記載の無段変速装置において、中間の回転軸１０４とベルト式無段変速機構１２１の駆動側プーリ１２４との間の動力伝達経路に嵌脱クラッチ１３０を介在させていることを特徴とする無段変速装置。
【請求項６】 請求項３〜５記載の無段変速装置において、逆転機構１０９として遊星ギヤ機構を備え、入力軸１０１を逆転機構１０９のサンギヤ１３２に、中間の回転軸１０４を逆転機構１０９のキャリヤ１３５に連結し、キャリヤ１３５及びインターナルギヤ１３６にそれぞれブレーキ１３８，１３９を備えていることを特徴とする無段変速装置。
【請求項７】 差動ギヤ機構２１０と、前進（正転）用ベルト式無段変速機構２２１と、後進（逆転）用無段変速機構２２２とを備え、差動ギヤ機構２１０のサンギヤ２１２、キャリヤ２１５又はインターナルギヤ２１６のうち、１つに入力軸２０１を連結し、別の１つに変速軸２０６を連結し、残りの１つに出力軸２０２の出力ギヤ２３７を連結し、入力軸２０１には、後進（逆転）用嵌脱クラッチ２３０を介して前進軸２０４を断続自在に連結すると共に、後進（逆転）用嵌脱クラッチ２３１を介して後進軸２０５を断続自在に連結し、前進軸２０４と変速軸２０６とを前進（正転）用ベルト式無段変速機構２２１により変速自在に連結し、後進軸２０５と変速軸２０６とを、後進（逆転）用ベルト式無段変速機構２２２により変速自在に連結していることを特徴とする無段変速装置。
【請求項８】 請求項７記載の無段変速装置において、変速軸２０６をサンギヤ２１２に連結し、該サンギヤ２１２の回転を固定可能な最高速用嵌脱クラッチ２１９を設けていることを特徴とする無段変速装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、ベルト式無段変速機構を備えた無段変速装置、特に、農業用あるいは建設用の車輌等に適した無段変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この種無段変速装置は、１組の差動ギヤ機構（遊星ギヤ機構）と、前後進切換クラッチを備え、上記１組の差動ギヤ機構で無段変速を行ない、前後進切換クラッチにより、前進、後進及び中立の切換を行い、中立運転時に前後進切換クラッチを切断する構造が基本となっている。また、中立状態（速度０）から無段変速で増速できるように、滑りクラッチを利用したり、コストの高い流体継手を利用する場合が多い。なお先行技術文献としては、特開昭６３−１３５６４２号公報等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】１組の差動ギヤ機構により無段変速を行ない、前後進切換クラッチで前後及び中立の切換を行なう構成では、変速範囲が狭く、中立から前、後進の最大速度までの広い範囲で、変速ショックのないスムーズな無段変速を行なうことはできない。また、低速時において高出力トルクを得るためには、たとえば流体継手等を設けなければならず、コストが高くなる。
【０００４】
【発明の目的】本願発明の目的は、中立状態から、前進最大速度及び後進最大速度まで、広い変速範囲で無段変速が行なえ、かつ、変速ショックが生じない無段変速装置を提供することである。また、発進時あるいは低速時において、流体継手を用いることなく、高出力トルクを発生させることができるようにすることも目的の１つである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願請求項１記載の発明は、第１、第２のベルト式無段変速機構２１，２２と、差動ギヤ機構１０を備え、各ベルト式無段変速機構２１，２２の駆動側プーリ２４，３１を直接あるいは間接に入力軸１に連結し、差動ギヤ機構１０のサンギヤ１２、キャリヤ１５又はインターナルギヤ１６のうち、１つに第１のベルト式無段変速機構２１の従動側プーリ２５を連結し、別の１つに第２のベルト式無段変速機構２２の従動側プーリ３２を連結し、残りの１つに出力軸２の出力ギヤ３７を連結し、各ベルト式無段変速機構２１，２２により差動ギヤ機構１０に入力する回転速度を変更することにより、正転、逆転及び中立の切換を行なうと共に、正転及び逆転運転において中立から最大回転速度まで無段変速するようにしていることを特徴とする無段変速装置である。
【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１の無段変速装置において、第１のベルト式無段変速機構２１の従動側プーリ２５をサンギヤ１２に連結し、第２のベルト式無段変速機構２２の従動側プーリ３２をキャリヤ１５に連結したことを特徴とする無段変速装置である。
【０００７】請求項３記載の発明は、変速用の差動ギヤ機構１１０と、正逆回転切換用の逆転機構１０９と、ベルト式無段変速機構１２１とを備え、差動ギヤ機構１１０のサンギヤ１１２、キャリヤ１１５又はインターナルギヤ１１６のうち、１つに中間の回転軸１０４及び上記逆転機構１０９を介して正逆回転切換自在に入力軸１０１を連結し、別の１つにベルト式無段変速機構１２１の従動側プーリ１２５を連結し、残りの１つに出力軸１０２の出力ギヤ１３７を連結し、ベルト式無段変速機構１２１の駆動側プーリ１２４は上記中間の回転軸１０４に連結し、ベルト式無段変速機構１２１から差動ギヤ機構１１０に入力する回転速度を変更することにより、出力軸１０２への回転速度を無段変速するようにしていることを特徴とする無段変速装置である。
【０００８】請求項４記載の発明は、請求項３記載の無段変速装置において、ベルト式無段変速機構１２１の従動側プーリ１２５から差動ギヤ機構１１０への入力回転部に、該回転部の回転を固定するロック用嵌脱クラッチ１４１を設けていることを特徴とする無段変速装置である。
【０００９】請求項５記載の発明は、請求項４記載の無段変速装置において、中間の回転軸１０４とベルト式無段変速機構１２１の駆動側プーリ１２４との間の動力伝達経路に嵌脱クラッチ１３０を介在させていることを特徴とする無段変速装置である。
【００１０】請求項６記載の発明は、請求項３〜５記載の無段変速装置において、逆転機構１０９として遊星ギヤ機構を備え、入力軸１０１を逆転機構１０９のサンギヤ１３２に、中間の回転軸１０４を逆転機構１０９のキャリヤ１３５に連結し、キャリヤ１３５及びインターナルギヤ１３６にそれぞれブレーキ１３８，１３９を備えていることを特徴とする無段変速装置である。
【００１１】請求項７記載の発明は、差動ギヤ機構２１０と、前進（正転）用ベルト式無段変速機構２２１と、後進（逆転）用無段変速機構２２２とを備え、差動ギヤ機構２１０のサンギヤ２１２、キャリヤ２１５又はインターナルギヤ２１６のうち、１つに入力軸２０１を連結し、別の１つに変速軸２０６を連結し、残りの１つに出力軸２０２の出力ギヤ２３７を連結し、入力軸２０１には、前進（正転）用嵌脱クラッチ２３０を介して前進軸２０４を断続自在に連結すると共に、後進（逆転）用嵌脱クラッチ２３１を介して後進軸２０５を断続自在に連結し、前進軸２０４と変速軸２０６とを前進（正転）用ベルト式無段変速機構２２１により変速自在に連結し、後進軸２０５と変速軸２０６とを、後進（逆転）用ベルト式無段変速機構２２２により変速自在に連結していることを特徴とする無段変速装置である。
【００１２】請求項８記載の発明は、請求項７記載の無段変速装置において、変速軸２０６をサンギヤ２１２に連結し、該サンギヤ２１２の回転を固定可能な最高速用嵌脱クラッチ２１９を設けていることを特徴とする無段変速装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態１】図１〜図４は本願請求項１及び２記載の発明を適用した無段変速装置であり、動力伝達経路のスケルトン図を示す図１において、変速ケース内に入力軸１と出力軸２を互いに平行に備えると共に、両軸１，２間の伝達経路内に、中間の第１，第２，第３，第４の回転軸４，５，６，７を入、出力軸１，２と平行に配置し、入力軸１はエンジン等動力源に連結し、出力軸２は車輌用駆動輪等に連結している。
【００１４】第１の回転軸４と第３の回転軸６とを同一軸芯上に配置し、両軸４，６間に差動ギヤ機構（遊星ギヤ機構）１０を介装し、入力軸１と第１の回転軸４との間に第１のベルト式無段変速機構２１を介装し、第２の回転軸５と第３の回転軸６の間に第２のベルト式無段変速機構２２を介装している。
【００１５】第１のベルト式無段変速機構２１は、入力軸１に設けた駆動側プーリ２４と、第１の回転軸４に設けた従動側プーリ２５と、両プーリ２４，２５間に巻き掛けたＶ型の変速ベルト２６により構成し、第２のベルト式無段変速機構２２は、第２の回転軸５に設けた駆動側プーリ３１と、第３の回転軸６に設けた従動側プーリ３２と、両プーリ３１，３２間に巻き掛けたＶ型の変速ベルト３３により構成してある。
【００１６】差動ギヤ機構１０は、サンギヤ１２と、２段式の遊星ギヤ１３，１４を有するキャリヤ１５と、インターナルギヤ１６を備えており、サンギヤ１２は第１の回転軸４に連結し、キャリヤ１５は第２のベルト式無段変速機構２２の従動側プーリ３２に連結し、インターナルギヤ１６には外周側に出力用リングギヤ１７が一体に形成してある。
【００１７】入力軸１と第２の回転軸５とは１対の反転用ギア２８，２９を介して連結しており、これにより、第２の回転軸５及び第３の回転軸６は、入力軸１と反対方向に回転するようになっている。
【００１８】第４の回転軸７には前記リングギヤ１７に噛合う大径ギヤ３５と、終減速用の小径ヤ３６が固着され、該小径ギヤ３６は出力軸２の終減速用大ギヤ３７に噛み合っている。
【００１９】図２は図１のII-II断面に略相当する図であり、軸配列を明確に示している。第１，第３の回転軸４，６の上方に入力軸１を配置すると共に下方に出力軸２を配置し、入力軸１の側下方に第２の回転軸５を配置し、第１，第３の回転軸４，６と出力軸２間の側方に第４の回転軸７を配置している。差動ギヤ機構１０の遊星ギヤ１３，１４は、互いに噛み合うと共に、一方の遊星ギア１３はインターナルギヤ１６に噛み合い、他方の遊星ギヤ１４はサンギヤ１２に噛み合っている。
【００２０】図３は図２のIII-III断面図であり、出力軸２は左右１対備えており、両出力軸２はべベルギヤを用いた差動機構４７を介して減速大ギヤ３７に連結し、左右の出力軸２が差動可能となっている。
【００２１】第１のベルト式無段変速機構２１の駆動側プーリ２４は、入力軸１に一体に形成された固定シーブ４０と、同軸１に軸方向移動可能に嵌合する可動シーブ４１からなり、可動シーブ４１を移動するための作動油室４２は入力軸１内の油路４３及び変速ケース８の油入口４４等を介して油圧コントローラ４５に接続し、油圧コントローラ４５は、切換弁等を有すると共に図示しない油圧経路を介して、入力軸１上の作動油ポンプ４６及び油溜等に接続している。従動側プーリ２５は、第１の回転軸４に一体に形成された固定シーブ４８と、同軸４に軸方向移動可能に嵌合する可動シーブ４９からなり、可動シーブ４９は背面に作動油室５１を備えると共にばね５０により固定シーブ４８側へと付勢してある。差動油室５１は第１の回転軸４内の油路５２及び変速ケース８の油入口５３等を介して油圧コントローラ４５に接続している。従動側の固定シーブ４８と可動シーブ４９は、前記駆動側プーリ２４とは、固定側と可動側が軸方向の逆位置に配置してある。かかるベルト式無段変速機構２１では、駆動側及び従動側の各作動油室４２，５１内の油圧をコントロールすることにより、各可動シーブ４１、４９を軸方向に移動し、各プーリ２４、２５の有効巻掛半径を変更し、それにより無段変速する。
【００２２】第２のベルト式無段変速機構２２の構成も第１の無段変速機構２１と同様である。すなわち、第３の回転軸６上の従動側プーリ３２は、同軸６に一体形成された固定シーブ５５、軸方向移動可能な可動シーブ５６、作動油室５７及びばね６０を備え、作動油室５７は第３の回転軸６内の油路５８及び変速ケース８の油入口５９等を介して油圧コントローラ４５に接続している。上記固定シーブ５５は、差動ギヤ機構１０のキャリヤ１５と一体に形成されている。図４において、第２の回転軸５上の駆動側プーリ３１は、同軸５と一体成形された固定シーブ６３、軸方向移動可能な可動シーブ６４及び作動油室６５を備え、作動油室６５は第２の回転軸５内の油路６６及び変速ケース８の油入口６７等を介して油圧コントローラ４５に接続している。固定シーブ６３には前記反転用のギヤ２８が一体に形成されている。
【００２３】作動を説明する。
（１）図１において、エンジン等の動力源から入力軸１に入力された動力は、第１のベルト式無段変速機構２１と、反転用ギヤ２８，２９を介して第２のベルト式無段変速機構２２とに分割される。
【００２４】（２）第１のベルト式無段変速機構２１により変速された動力は、差動ギヤ機構１０のサンギヤ１２に伝達され、一方第２のベルト式無段変速機構２２により変速された動力は、キャリヤ１５を介して遊星ギヤ１３，１４に伝達される。
【００２５】（３）差動ギヤ機構１０では、上記両動力が結合、変速されてインターナルギヤ１６に伝達され、リングギヤ１７から、ギヤ３５、終減速ギヤ３６，２７及び差動機構４７（図３）を介して左右の出力軸２へと伝達され、出力される。
【００２６】（４）前記差動ギヤ機構１０において、キャリヤ１５の回転方向は、前記反転用ギヤ２８，２９によりサンギヤ１２とは反対方向となっており、油圧コントローラ４５により各ベルト式無段変速機構２１，２２の変速比を調節することにより、サンギヤ１２とキャリヤ１５の回転速度をそれぞれ調節する。これにより、出力軸２の回転を、矢印Ｆで示す前進（正転）、中立及び矢印Ｒで示す後進（逆転）に任意に切り換えると共に、走行速度０（中立）から、前進全速及び後進全速の全体速度範囲において、切換ショックが生じることなく、スムーズに無段変速することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態２】図５〜図８は本願請求項３〜６記載の発明を適用した無段変速装置であり、動力伝達経路のスケルトン図を示す図５において、入力軸１０１と出力軸１０２を平行に配置し、両軸１０１，１０２の動力伝達経路中に、中間の第１,第２，第３の回転軸１０４，１０５，１０６を入，出力軸１０１，１０２と平行に配置し、入力軸１０１はエンジン等動力源に連結し、出力軸１０２は車輌用駆動輪等に連結している。
【００２８】入力軸１０１と、中間の第１の回転軸１０４と、第３の回転軸１０６とを同一軸芯上に並べて配置し、入力軸１０１と第１の回転軸１０４の間に、正転、逆転及び中立に切換自在な逆転機構１０９を介装し、第１の回転軸１０４と第３の回転軸１０６との間には、差動ギヤ機構（遊星ギヤ機構）１１０を介装し、第２の回転軸１０５と第３の回転軸１０６の間にはベルト式無段変速機構１２１が介装してある。
【００２９】前記逆転機構１０９は、ブレーキ１３８，１３９を備えた遊星ギヤ機構を用いており、入力軸１０１に一体に設けたサンギヤ１３２と、第１の回転軸１０４に一体に設けたキャリヤ１３５と、インターナルギヤ１３６とを備えており、キャリヤ１３５は２段式の遊星ギヤ１３３，１３４（図６）を備えている。一方の第１のブレーキ１３８は、キャリヤ１３５とインターナルギヤ１３６との間をロックし、第２のブレーキ１３９はインターナルギヤ１３６を変速ケース１０８等の静止壁にロックする機能を有している。
【００３０】すなわち、第１のブレーキ１３８をオンにし、第２のブレーキ１３９をオフにすることにより、第１の回転軸１０４を入力軸１０１と同方向に回転（正転）させ、第１のブレーキ１３８をオフにし、第２のブレーキ１３９をオンにすることにより、第１の回転軸１０４を入力軸１０１と反対方向に回転（逆転）させる。また、両ブレーキ１３８，１３９を共にオフにすることにより、中立とするようになっている。
【００３１】差動ギヤ機構１１０のサンギヤ１１２は第３の回転軸１０６と一体に形成し、キャリヤ１１５は第１の回転軸１０４と一体に形成してあり、インターナルギヤ１１６の外周側には出力用のリングギヤ１１７を一体に形成してある。キャリヤ１１５は図７に示すように２段式の遊星ギヤ１１３，１１４を有している。
【００３２】図５に戻り、第１の回転軸１０４と第２の回転軸１０５は、１対の反転用ギヤ１２８，１２９及び嵌脱クラッチ１３０を介して、断続自在に連結している。
【００３３】ベルト式無段変速機構１２１は、第２の回転軸１０５に設けた駆動側プーリ１２４と、第３の回転軸１０６に設けた従動側プーリ１２５と、両プーリ１２４，１２５間に巻き掛けたＶ型のベルト１２６から構成してある。
【００３４】第３の回転軸１０６の端部には、サンギヤ固定用の多板式嵌脱クラッチ１４１を設けている。出力軸１０２には前記リングギヤ１１７に噛み合う終減速用の大ギヤ１３７を固着している。
【００３５】図８は図５のスケルトン図と同じ切断面による縦断面図である。逆転機構１０９の第１，第２のブレーキ１３８，１３９は、インターナルギヤ１３６に形成した共通のブレーキディスク１４４を有しており、該ブレーキディスク１４４に対し、第１，第２の各ブレーキ用ピストン１４５，１４６が軸方向移動可能に配置してある。第１のブレーキ用ピストン１４５の背面に形成された作動油室１４８は、第１の回転軸１０４内の油路１４９及び変速ケース１０８の油入口１６５等を介して油圧コントローラ１５１に接続し、油圧コントローラ１５１は、切換弁等を有すると共に図示しない油圧経路を介して、入力軸１上の作動油ポンプ１５３及び油溜等に接続している。第２のブレーキ用ピストン１４６の背面に形成された作動油室１５５は、変速ケース１０８の油入口１５６等を介して、油圧コントローラ１５１に接続している。すなわち、各作動油室１４８，１５５に作動油を圧入することにより、それぞれ対向壁との間でブレーキディスク１４４を挟持するようになっている。
【００３６】第１，第２の回転軸１０４，１０５の間に配置する嵌脱クラッチ１３０は、多数の回転摩擦板を有する摩擦クラッチであり、変速ケース１０８に回転自在に支持されたクラッチケース１５９内に軸方向移動可能に押圧ピストン１６０を備え、押圧ピストン１６０の背面に形成された作動油室１６２は、クラッチケース１５９内の油路１６４及び変速ケース１０８の油入口１６５を介して油圧コントローラ１５１に連通している。すなわち、作動油室１６２に作動油を圧入することにより、クラッチケース１５９側にスプライン嵌合する摩擦板と第２の回転軸１０５にスプライン嵌合する摩擦板とを、ピストン１６０とクラッチケース１５９の端壁との間で挟圧し、クラッチを接続するようになっている。
【００３７】ベルト式無段変速機構１２１は、前記図１及び図３で説明したベルト式無段変速機構２１と同様の構造であり、図８に示す駆動側プーリ１２４は、第２の回転軸１０５に一体に形成された固定シーブ１６６と、同軸１０５に軸方向移動可能に嵌合する可動シーブ１６７からなり、可動シーブ１６７の背面に形成された作動油室１６８は第２の回転軸１０５内の油路１６９及び変速ケース１０８の油入口１７０等を介して油圧コントローラ１５１に接続している。従動側プーリ１２５は、第３の回転軸１０６に一体に形成された固定シーブ１７２と、同軸１０６に軸方向移動可能に嵌合する可動シーブ１７３からなり、可動シーブ１７３の背面に形成された作動油室１７４は、第３の回転軸１０６の軸芯孔内に軸方向摺動自在に嵌合したスリーブ１７８の油路１７９に連通し、該油路１７９は変速ケース１０８内の油入口１８０を介して油圧コントローラ１５１に接続している。
【００３８】作動油室１７４とスリーブ１７８の油路１７９とは、スリーブ１７８を軸方向に移動することにより、可動口金１７７を介して開閉するように構成してある。すなわち、可動口金１７７はパイプ１８１を介してスリーブ１７８に固定され、第３の回転軸１０６に形成された軸方向の摺動用溝内に軸方向移動可能に嵌合すると共に可動シーブ１７３のボス部の内周面に摺接しており、油路１７９を閉じた状態（図８の状態）からスリーブ１７８矢印Ｅ方向に移動することにより、油路１７９と作動油室１７４とを連通するように構成してある。スリーブ１７８の端部は変速ケース１０８内に軸方向移動可能に嵌合するラック１８４に連結しており、該ラック１８４の歯部１８５にはギア軸１８６が噛み合い、該ギヤ軸１８６は変速ケース１０８に回転自在に支持されると共に変速ケース１０８外に延び出し、変速レバー１８７を固定してある。すなわち、変速レバー１８７を実線で示す中立位置から仮想線で示す作動位置へ回動することにより、スリーブ１７８を矢印Ｅ方向に移動し、作動油室１７４を開くように構成してある。
【００３９】サンギヤ固定用の嵌脱クラッチ１４１は、複数の回転摩擦板等を有する摩擦クラッチであり、変速ケース１０８に軸方向移動自在にスプライン嵌合した制止摩擦板と、第３の回転軸１０６に一体的に固定されたハブ１９０に軸方向移動自在にスプライン嵌合した回転摩擦板と、変速ケース１０８に形成された環状凹部に軸方向移動可能に嵌合する押圧ピストン１９１を備えており、該ピストン１９１の背面に形成された作動油室１９２は、変速ケース１０８内の油路１９３等を介して油圧コントローラ１５１に連通している。
【００４０】作動を説明する。図５において、エンジン等の動力源から入力軸１０１に入る動力は、第１、第２のブレーキ１３８，１３９をオン、オフ操作することにより、正転、逆転を切り換えて第１の回転軸１０４に伝達され、あるいは中立により動力が遮断される。
【００４１】［通常の正転運転］
（１）第１ブレーキ１３８をオンとし、第２ブレーキ１３９をオフとし、嵌脱クラッチ１３０を接続状態、サンギヤ固定用嵌脱クラッチ１４１を切断状態（非固定状態）とする。第１の回転軸１０４は入力軸１０１と同じ方向に回転（正転）し、その動力は、遊星ギヤ機構１１０のキャリヤ１１５に伝達されると共に、反転用ギヤ１２８、１２９及び嵌脱クラッチ１３０を介して第２の回転軸１０５に伝達され、さらにベルト式無段変速機構１２１により変速され、第３の回転軸１０６を介して遊星ギヤ機構１１０のサンギヤ１１２にも伝達される。
【００４２】（２）遊星ギヤ機構１１０内においては、キャリヤ１１５とサンギヤ１１２からそれぞれ入力された動力が結合し、インターナルギヤ１１６から外周のリングギヤ１１７を介して出力ギヤ１３７に伝達される。キャリヤ１１５は正転でかつ固定回転数の回転であり、一方サンギヤ１１２は、反転用ギヤ１２８，１２９によりキャリヤ１１５とは反対方向に回転すると共に、ベルト式無段変速機構１２１により任意の回転数に無段変速されており、これにより、出力軸１０２は、矢印Ｆで示す前進方向（正転方向）に回転し、かつ、速度０から前進最大回転速度まで、無段変速される。
【００４３】［最高速の正転運転］
（１）第１ブレーキ１３８をオンとし、第２ブレーキ１３９をオフとし、嵌脱クラッチ１３０を非接続状態、サンギヤ固定用嵌脱クラッチ１４１を接続状態（固定状態）とする。第１の回転軸１０４は入力軸１０１と同一方向に回転（正転）し、その動力は、遊星ギヤ機構１１０のキャリヤ１１５に伝達される。一方、嵌脱クラッチ１３０が非接続状態であり、かつ、サンギヤ固定用嵌脱クラッチ１４１が固定状態であることにより、サンギヤ１１２は固定され、回転していない。また、ベルト式無段変速機構１２１は遊んだ状態となっている。したがって、差動ギヤ機構１１０内においては、回転ロック状態のサンギヤ１１２に対し、キャリヤ１１５が正転方向に回転し、その回転は遊星ギヤ１１３，１１４により、増速してインターナルギヤ１１６に伝達される。すなわち、出力軸１０２の回転は前記通常の前進運転時の最大回転よりも高速の最高速回転となる。この時、ベルト式無段変速機構１２１は空転し、ベルト１２６にはテンションがかかっていない状態となっている。また、嵌脱クラッチ１３０は、第２の回転軸１０５側にスプライン嵌合する回転摩擦板とギヤ１２９側のクラッチハウジングにスプライン嵌合する摩擦板（スチールプレート）とが同方向に回転するため、引き摺り損失が発生しない。
【００４４】［通常の逆転運転］
（１）第１ブレーキ１３８をオフとし、第２ブレーキ１３９をオンとし、嵌脱クラッチ１３０を接続状態、サンギヤ固定用嵌脱クラッチ１４１を非接続状態（非固定状態）とする。第１の回転軸１０４は入力軸１０１と逆方向に回転（逆転）し、その動力は、遊星ギヤ機構１１０のキャリヤ１１５に伝達されると共に、反転用ギヤ１２８、１２９及び嵌脱クラッチ１３０を介して第２の回転軸１０５に伝達され、さらにベルト式無段変速機構１２１により変速され、第３の回転軸１０６を介して遊星ギヤ機構１１０のサンギヤ１１２にも伝達される。
【００４５】（２）遊星ギヤ機構１１０内においては、キャリヤ１１５とサンギヤ１１２からそれぞれ入力された動力が結合し、インターナルギヤ１１６から外周のリングギヤ１１７を介して出力ギヤ１３７に伝達される。キャリヤ１１５は逆転でかつ固定回転であり、一方サンギヤ１１２は、反転用ギヤ１２８，１２９によりキャリヤ１１５とは反対方向に回転すると共に、ベルト式無段変速機構１２１により任意の回転数に無段変速されており、これにより、出力軸１０２は、矢印Ｒで示す後進方向（逆転方向）に回転し、速度０から後進最大回転速度まで、無段変速される。
【００４６】［最高速の逆転運転］
（１）第１ブレーキ１３８をオフとし、第２ブレーキ１３９をオンとし、嵌脱クラッチ１３０を非接続状態、サンギヤ固定用嵌脱クラッチ１４１を接続状態（固定状態）とする。第１の回転軸１０４は入力軸１０１と反対方向に回転（逆転）し、その動力は、遊星ギヤ機構１１０のキャリヤ１１５に伝達される。一方、嵌脱クラッチ１３０が非接続状態であり、かつ、サンギヤ固定用嵌脱クラッチ１４１が固定状態であることにより、サンギヤ１１２は固定され、回転していない。また、ベルト式無段変速機構１２６は遊んだ状態となっている。したがって、差動ギヤ機構１１０内においては、回転ロック状態のサンギヤ１１２に対し、キャリヤ１１５が逆転方向に回転し、その回転は遊星ギヤ１１３，１１４により、増速してインターナルギヤ１１６に伝達される。すなわち、出力軸１０２の回転は前記通常の後進運転時の最大回転よりも高速の最高速回転となる。
【００４７】
【発明の実施の形態３】図９〜図１３は本願請求項７及び８記載の発明を適用した無段変速装置であり、動力伝達経路のスケルトン図を示す図９において、入力軸２０１と、出力軸２０２と、前進軸２０４と、後進軸２０５と、変速軸２０６を互いに平行に配置し、入力軸２０１は原動機に連結している。
【００４８】入力軸２０１と変速軸２０６とを同一軸芯上に配置すると共に両軸２０１，２０６間に差動ギヤ機構（遊星ギヤ機構）２１０を介装している。差動ギヤ機構２１０のサンギヤ２１２は変速軸２０６に結合し、遊星ギヤ２１３，２１４を有するキャリヤ２１５は入力軸２０１に結合し、インターナルギヤ２１６には外周側に出力用のリングギヤ２１７を一体に設けている。
【００４９】前進軸２０４は前進（正転）用嵌脱クラッチ２３０及び前進用ギヤ２２９を介して、入力軸２０１の入力ギヤ２２８に断続自在に連結し、前進（正転）用嵌脱クラッチ２３０を接続することにより前進軸２０４は入力軸２０１と反対方向に回転するようになっている。
【００５０】後進軸２０５は、後進（逆転）用嵌脱クラッチ２３１、後進用ギヤ２３２、中間アイドル軸２３５上の１対の増速用アイドルギヤ２３３，２３４及び前記前進用ギヤ２２９を介して入力ギヤ２２８に断続自在に連結し、後進（逆転）用嵌脱クラッチ２３１を接続することにより、後進軸２０５は前進用ギヤ２２９よりも増速された状態で、入力軸２０１と反対方向に回転するようになっている。
【００５１】前進軸２０４と変速軸２０６の間には前進（正転）用ベルト式無段変速機構２２１を介装しており、該前進（正転）用ベルト式無段変速機構２２１は、前進軸２０４に設けた駆動側プーリ２２４と、変速軸２０６に設けた従動側プーリ２２５と、両プーリ２２４，２２５間に巻き掛けたＶ型のベルト２２６から構成してある。
【００５２】後進軸２０５と変速軸２０６との間には後進（逆転）用ベルト式無段変速機構２２２を介装しており、該後進（逆転）用ベルト式無段変速機構２２２は、後進軸２０５に設けた駆動側プーリ２４１と、変速軸軸２０６に設けた従動側プーリ２４２と、両プーリ２４１，２４２間に巻き掛けたＶ型のベルト２４３から構成してある。
【００５３】変速軸２０６の端部には、サンギヤ２１２をロックすることができる最高速用嵌脱クラッチ２１９を設けている。
【００５４】出力軸２０２には前記差動ギヤ機構２１０のリングギヤ２１７に噛合う終減速用の減速大ギヤ２３７を固着している。
【００５５】図１０は図９を矢印Ｘ方向に見た略図であり、軸配列を明確に示している。入力軸２０１の上方に中間アイドル軸２３５を配置し、該中間アイドル軸２３５の左右側下方に前，後進軸２０４，２０５を配置し、入力軸２０１の下方に出力軸２０２を配置している。
【００５６】図１３は、図１０のXIII-XIII断面拡大図であり、中間アイドル軸２３５には、作動油ポンプ２６０が設けられている。
【００５７】図１１は、図１０のXI-XI断面拡大図であり、前進（正転）用ベルト式無段変速機構２２１の駆動側プーリ２２４は、前進軸２０４に一体に形成された固定シーブ２５０と、同軸２０４に軸方向移動可能に嵌合する可動シーブ２５１からなり、可動シーブ２５１の作動油室２５２は前進軸２０４内の油路２５３及び変速ケース２０８の油入口２５４等を介して油圧コントローラ２５５に接続し、油圧コントローラ２５５は、切換弁等を有すると共に図示しない油圧経路を介して前記作動油ポンプ２６０（図１３）及び油溜等に接続している。従動側プーリ２２５は、変速軸２０６に一体に形成された固定シーブ２６１と、同軸２０６に軸方向移動可能に嵌合する可動シーブ２６２からなり、可動シーブ２６２の作動油室２６３は変速軸２０６内の油路２６４及び変速ケース８の油入口２６５等を介して油圧コントローラ２５５に接続している。従動側の固定シーブ２６１と可動シーブ２６２は、前記駆動側プーリ２２４とは、固定側と可動側が軸方向の逆に配置してある。かかるベルト式無段変速機構２２１では、駆動側及び従動側の各作動油室２５２，２６３内の油圧をコントロールすることにより、各可動シーブ２５１、２６２を軸方向に移動し、各プーリ２２４、２２５の有効巻掛半径を変更し、それにより無段変速する。
【００５８】前進（正転）用嵌脱クラッチ２３０は多板式の摩擦クラッチであり、押圧ピストン２５７を軸方向に作動させる作動油室２５８は、前進軸２０４内の油路２５９及び変速ケース２０８の油入口２６０等を介して油圧コントローラ２５５に接続している。
【００５９】最高速用嵌脱クラッチ２１９も多板式の摩擦クラッチであり、押圧ピストン２４４は変速ケース２０８内に配置され、作動油室２４５は変速ケース２０８内の油路２４６等を介して油圧コントローラ２５５に接続している。
【００６０】図１２は、図１０のXII-XII断面拡大図であり、後進（逆転）用ベルト式無段変速機構２２２の構成も前進（正転）用無段変速機構２２１と同様であり、駆動側プーリ２４１は、固定シーブ２７３、可動シーブ２７４及び作動油室２７５を備え、作動油室２７５は後進軸２０５内の油路２７６及び変速ケース２０８の油入口２７７等を介して油圧コントローラ２５５に接続している。従動側プーリ２４２は、固定シーブ２８０、可動シーブ２８１及び図１１に示す作動油室２８２を備え、作動油室２８２は変速軸２０６内の環状油路２８３及び変速ケース２０８の油入口２８４等を介して油圧コントローラ２５５に接続している。
【００６１】後進（逆転）用嵌脱クラッチ２３１も多板式の摩擦クラッチであり、押圧ピストン２６６を軸方向に作動させる作動油室２６７は、後進軸２０５内の油路２６８及び変速ケース２０８の油入口２６９等を介して油圧コントローラ２５５に接続している。
【００６２】作動を説明する。
［前進（正転）時］図９において、前進（正転）用嵌脱クラッチ２３０を接続し、後進（逆転）用嵌脱クラッチ２３１を切断し、最高速用クラッチ２１９を切断しておく。動力源から入力軸２０１に入力された動力の一部は、入力ギヤ２２８から前進用ギヤ２２９、前進（正転）用嵌脱クラッチ２３０及び前進軸２０４を介して前進（正転）用ベルト式無段変速機構２２１に伝達され、同機構２２１により変速されて変速軸２０６から差動ギヤ機構２１０のサンギヤ２１２に伝達される。一方、入力軸２０１の他の動力は差動ギヤ機構２１０のキャリヤ２１５に伝達され、遊星ギヤ２１４を介して前記サンギヤ２１２の動力と合流し、遊星ギヤ２１３、インターナルギヤ２１６及びリングギヤ２１７を介して出力軸２０２へと伝達され、出力軸２０２を前進回転（正転）Ｆ方向へと回転する。
【００６３】前進（正転）用ベルト式無段変速機構２２１でサンギヤ２１２の回転速度を調節することにより、出力軸２０２の回転速度を、０（中立）から前進（正転）最大速度まで無段変速する。
【００６４】［後進（逆転）時］図９において、前進（正転）用嵌脱クラッチ２３０を切断し、後進（逆転）用嵌脱クラッチ２３１を接続し、最高速用クラッチ２１９を切断しておく。動力源から入力軸２０１に入力された動力の一部は、入力ギヤ２２８から前進用ギヤ２２９、中間アイドルギヤ２３４、中間アイドル軸２３５、中間アイドルギヤ２３４，後進用ギヤ２３２、後進（逆転）用嵌脱クラッチ２３１及び後進軸２０５を介して後進（逆転）用ベルト式無段変速機構２２２に伝達され、同機構２２２により変速（増速）されて変速軸２０６から差動ギヤ機構２１０のサンギヤ２１２に伝達される。一方、入力軸２０１の他の動力は差動ギヤ機構２１０のキャリヤ２１５に伝達され、遊星ギヤ２１４を介して前記サンギヤ２１２の動力と合流し、遊星ギヤ２１３、インターナルギヤ２１６及びリングギヤ２３７を介して出力軸２０２へと伝達され、出力軸２０２を後進回転（逆転）Ｒ方向へと回転する。
【００６５】後進（逆転）用ベルト式無段変速機構２２２でサンギヤ２１２の回転速度を変速することにより、出力軸２０２の回転速度を、０（中立）から後進（逆転）最大速度まで無段変速する。
【００６６】［最高速前進］図９において、前進（正転）用嵌脱クラッチ２３０及び後進（逆転）用嵌脱クラッチ２３１を共に切断し、最高速用嵌脱クラッチ２１９を接続し、両ベルト式無段変速機構２２１，２２２は遊ばせた状態、すなわちベルト２２６，２４３にテンションがかからない状態としておく。動力源から入力軸２０１に入力された動力は、差動ギヤ機構２１０のキャリヤ２１５に伝達される。差動ギヤ機構２１０では、サンギヤ２１２が最高速用嵌脱クラッチ２１９によりロックされているため、前記キャリヤ２１５に伝達された動力は遊星ギヤ２１４，２１３、インターナルギヤ２１６及びリングギヤ２１７を介して出力軸２０２へと伝達され、出力軸２０２を前進回転Ｆ方向へと回転する。この場合、前記通常の前進最大速度よりも高い最高回転速度（固定速度）となる。
【００６７】
【その他の実施の形態】（１）前述の各実施の形態において、差動ギヤ機構として、サンギヤとインターナルギヤとの間に、１段の遊星ギヤを配置した形式のものを採用することも可能である。
【００６８】（２）前述の各差動ギヤ機構は、いずれもキャリヤとサンギヤに入力する形式であるが、サンギヤ、キャリヤ及びインターナルギヤの３つの構成要素のうち、任意の２つを選択して入力することも可能である。
【００６９】
【発明の効果】（１）本願請求項１記載の発明は、２組のベルト式無段変速機構２１，２２と、差動ギヤ機構１０を備え、各ベルト式無段変速機構２１，２２により差動ギヤ機構１０に入力する回転速度を変更することにより、正転、逆転及び中立の切換を行なうと共に、正転及び逆転運転において中立から最大回転速度まで無段変速するようにしているので、従来のベルト式無段変速機構を１組備えている無段変速装置に比べ、停止（中立）から正転及び逆転の最大速度まで、切換ショックのないスムーズな無段変速が行なえると共に、変速範囲を広くとることができる。また発進時あるいは低速時に、流体継手を用いることなく高出力トルクを発生させることができ、安価に無段変速装置を提供することができる。
【００７０】（２）請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、第１のベルト式無段変速機構２１の従動側プーリ２５をサンギヤ１２に連結し、第２のベルト式無段変速機構２２の従動側プーリ３２をキャリヤ１５に連結しているので、差動ギヤ機構１０を径方向にコンパクトにまとめることができる。
【００７１】（３）請求項３記載の発明は、変速用の差動ギヤ機構１１０と、正逆回転切換用の逆転機構１０９と、ベルト式無段変速機構１２１とを備え、逆転機構１０９により正転又は逆転に切り換えた回転動力を、中間の回転軸１０４を介して差動ギヤ機構１１０に入力すると共に、ベルト式無段変速機構１２１を介して回転速度変更可能に差動ギヤ機構１１０に入力し、ベルト式無段変速機構１２１により回転速度を変更することにより、出力軸１０２への回転速度を無段変速するようにしているので、従来のベルト式無段変速機構を１組備えている無段変速装置に比べ、停止（中立）から正転及び逆転の最大速度まで広い変速範囲で無段変速できると共に、発進時あるいは低速時に、流体継手を用いることなく高出力トルクを発生させることができ、安価に無段変速装置を提供することができる。
【００７２】（４）請求項４は、請求項３記載の無段変速装置において、ベルト式無段変速機構１２１の従動側プーリ１２５から差動ギヤ機構１１０への入力回転部、たとえばサンギヤ１１２に、これの回転を固定するロック用嵌脱クラッチ１４１を設けているので、より高速域まで変速範囲を広げることができる。
【００７３】（５）請求項５記載は、請求項４記載の無段変速装置において、中間の回転軸１０４とベルト式無段変速機構１２１の駆動側プーリ１２４との間の動力伝達経路に嵌脱クラッチ１３０を介在させているので、上記ロック用嵌脱クラッチ１４１によりサンギヤ１１２をロックして最高速で運転している場合に、嵌脱クラッチ１４１を切断して、ベルト１２６を滑らせることにより、ベルト１２６の寿命（耐久性）を延ばすことができる。
【００７４】（６）請求項６記載の発明は、請求項３〜５記載の無段変速装置において、逆転機構１０９として遊星ギヤ機構を備えていると、切換ショックが生じることなく、正転、逆転及び中立に切り換えることができる。
【００７５】（７）請求項７記載の発明は、差動ギヤ機構２１０と、前進（正転）用ベルト式無段変速機構２２１と、後進（逆転）用無段変速機構２２２とを備え、差動ギヤ機構２１０のサンギヤ２２、キャリヤ２１５又はインターナルギヤ２１６のうち、１つに入力軸２０１を連結し、別の１つに変速軸２０６を連結し、残りの１つに出力軸２０２の出力ギヤ２３７を連結し、入力軸２０１には、前進（正転）用嵌脱クラッチ２３０を介して前進軸２０４を断続自在に連結すると共に、後進（逆転）用嵌脱クラッチ２３１を介して後進軸２０５を断続自在に連結し、前進軸２０４と変速軸２０６とを前進（正転）用ベルト式無段変速機構２２１により変速自在に連結し、後進軸２０５と変速軸２０６とを、後進（逆転）用ベルト式無段変速機構２２２により変速自在に連結しているので、従来のベルト式無段変速機構を１組備えている無段変速装置に比べ、停止（中立）から正転及び逆転の最大速度まで広い変速範囲で無段変速できると共に、発進時あるいは低速時に、流体継手を用いることなく高出力トルクを発生させることができ、安価に無段変速装置を提供することができる。
【００７６】（８）請求項８記載の発明は、請求項７記載の無段変速装置において、変速軸２０６をサンギヤ２１２に連結し、該サンギヤ２１２の回転を固定可能な最高速用嵌脱クラッチ２１９を設けているので、より高速域まで変速範囲を広げることができると共に、最高速で運転している場合に、嵌脱クラッチ２３０，２３１切断して、ベルト１２６を滑らせることにより、ベルト２２６，２４３の寿命（耐久性）を延ばすことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６７８１
【氏名又は名称】ヤンマーディーゼル株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月３日（１９９９．９．３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２１４４
【弁理士】
【氏名又は名称】青山 葆 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−７４１１３（Ｐ２００１−７４１１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月２３日（２００１．３．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２４９８７０ |
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