特許 7426259 トランスミッション及び作業車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-24

(45)【発行日】2024-02-01

(54)【発明の名称】トランスミッション及び作業車両

(51)【国際特許分類】

   F16H 3/72 20060101AFI20240125BHJP

   F16H 3/58 20060101ALI20240125BHJP

   F16H 47/04 20060101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

F16H3/72 A

F16H3/58

F16H47/04 C

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020037675

(22)【出願日】2020-03-05

(65)【公開番号】P2021139435

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-02-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】三浦 裕介

【審査官】鷲巣 直哉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０７５６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２００９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国実用新案第２０２００９００７９７２（ＤＥ，Ｕ１）

【文献】中国実用新案第２０６２３４３３５（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ３／７２

Ｆ１６Ｈ ３／５８

Ｆ１６Ｈ ４７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力軸と、前記入力軸に接続された第１ギア機構と、前記第１ギア機構に接続された第１出力ギアと、前記入力軸に接続された第２ギア機構と、前記第２ギア機構に接続された第２出力ギアと、前記第１ギア機構と前記第２ギア機構とに接続され前記入力軸に対する前記第１出力ギアの速度比と前記入力軸に対する前記第２出力ギアの速度比とを無段変速させるモータとを含む無段変速機構と、
第１トランスファ軸と、
第１回転要素と、第２回転要素と、第３回転要素とを含み、前記第１トランスファ軸回りに回転可能な遊星歯車機構と、
第２トランスファ軸と、
前記第２トランスファ軸回りに回転可能な第１被駆動ギアと、
出力軸と、
を備え、
前記第１出力ギアは、前記第１回転要素に接続され、
前記第２出力ギアは、前記第１被駆動ギアを介して、前記第２回転要素に接続され、
前記出力軸は、前記第３回転要素に接続されている、
トランスミッション。

【請求項2】

前記モータの回転速度が、０より大きい所定回転速度で、前記第３回転要素の回転速度は０である、
請求項１に記載のトランスミッション。

【請求項3】

前記第１トランスファ軸は、前記第２トランスファ軸から偏心して配置されている、
請求項１又は２に記載のトランスミッション。

【請求項4】

前記無段変速機構は、前記第１出力ギアに連結された中間軸をさらに含み、
前記第１トランスファ軸は、前記中間軸から偏心して配置されている、
請求項１から３のいずれかに記載のトランスミッション。

【請求項5】

前記第２トランスファ軸は、前記中間軸から偏心して配置されている、
請求項４に記載のトランスミッション。

【請求項6】

前記中間軸は、前記モータに直接的に連結されている、
請求項４又は５に記載のトランスミッション。

【請求項7】

係合状態で前記第１トランスファ軸を前記第３回転要素に連結し、非係合状態で前記第１トランスファ軸を前記第３回転要素と非連結にする第１クラッチをさらに備え、
前記第１クラッチが前記係合状態で、前記出力軸は、前記第１トランスファ軸を介して前記第３回転要素と接続される、
請求項１から６のいずれかに記載のトランスミッション。

【請求項8】

係合状態で前記第２トランスファ軸を前記第１被駆ギアに連結し、非係合状態で前記第２トランスファ軸を前記第１被駆ギアと非連結にする第２クラッチをさらに備え、
前記第１クラッチが前記非係合状態で、且つ、前記第２クラッチが前記係合状態で、前記出力軸は、前記第２トランスファ軸を介して前記第１被駆動ギアと接続される、
請求項７に記載のトランスミッション。

【請求項9】

前記第３回転要素に接続され、前記第２トランスファ軸回りに回転可能な第２被駆動ギアと、
係合状態で前記第２トランスファ軸を前記第２被駆動ギアに連結し、非係合状態で前記第２トランスファ軸を前記第２被駆動ギアと非連結にする第３クラッチと、
をさらに備え、
前記第３クラッチが前記係合状態で、前記出力軸は、前記第２トランスファ軸と前記第２被駆動ギアとを介して、前記第３回転要素と接続される、
請求項１から８のいずれかに記載のトランスミッション。

【請求項10】

係合状態で前記第１トランスファ軸を前記第２回転要素に連結し、非係合状態で前記第１トランスファ軸を前記第２回転要素と非連結にする第４クラッチをさらに備え、
前記第４クラッチが前記係合状態で、前記出力軸は、前記第１トランスファ軸を介して、前記第２回転要素と接続される、
請求項９に記載のトランスミッション。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれかに記載のトランスミッションを備える作業車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、トランスミッション及び作業車両に関する。

【背景技術】

【0002】

ＨＭＴ（Hydraulic Mechanical Transmission）などの無段変速可能なトランスミッションが、従来、知られている。例えば、特許文献１のトランスミッションは、第１遊星歯車機構と、第２遊星歯車機構と、第１モータと、第２モータとを備えている。

【0003】

トランスミッションの入力軸は、ＦＲ切換機構を介して、第１遊星歯車機構のサンギアに接続されている。第１遊星歯車機構のリングギアは、クラッチを介して、第２遊星歯車機構のキャリアに接続されている。第２遊星歯車機構のリングギアは、出力軸に接続されている。第１モータは、第１遊星歯車機構のキャリアに接続されている。第２モータは、第１遊星歯車機構のリングギアに接続されている。特許文献１のトランスミッションでは、第１モータと、第２モータとの回転速度を制御することで、入力軸に対する出力軸の速度比を無段階に変化させる、

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－３２９２４４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の特許文献１では、第１モータ、又は、第２モータが、第１遊星歯車機構、又は、第２遊星歯車機構を介して、出力軸に接続されている状態で、車速が０であるときには、第１モータ、又は、第２モータの回転速度は０になる。この場合、モータでの作動油の漏れが増大することで、トランスミッションにおけるエネルギー効率が低下してしまう。

【0006】

本開示の目的は、無段変速機構を備えるトランスミッションにおいてエネルギー効率を向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係るトランスミッションは、無段変速機構と、第１トランスファ軸と、遊星歯車機構と、第２トランスファ軸と、第１被駆動ギアと、出力軸とを備える。無段変速機構は、入力軸と、第１ギア機構と、第１出力ギアと、第２ギア機構と、第２出力ギアと、モータとを含む。第１ギア機構は、入力軸に接続される。第１出力ギアは、第１ギア機構に接続される。第２ギア機構は、入力軸に接続される。第２出力ギアは、第２ギア機構に接続される。モータは、第１ギア機構と第２ギア機構とに接続される。モータは、入力軸に対する第１出力ギアの速度比と、入力軸に対する第２出力ギアの速度比とを無段変速させる。遊星歯車機構は、第１回転要素と、第２回転要素と、第３回転要素とを含む。遊星歯車機構は、第１トランスファ軸回りに回転可能である。第１被駆動ギアは、第２トランスファ軸回りに回転可能である。第１出力ギアは、第１回転要素に接続される。第２出力ギアは、第１被駆動ギアを介して、第２回転要素に接続される。出力軸は、第３回転要素に接続される。

【0008】

本開示の他の態様に係る作業車両は、上述したトランスミッションを備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示に係るトランスミッションでは、無段変速機構からの回転は、第１出力ギアと第２出力ギアとに分かれて出力される。第１出力ギアからの回転は、遊星歯車機構の第１回転要素に伝達される。第２出力ギアからの回転は、第１被駆動ギアを介して、遊星歯車機構の第２回転要素に伝達される。第１出力ギアからの回転と第２出力ギアからの回転とは、遊星歯車機構において合成されて、出力軸に伝達される。そのため、第１出力ギアからの回転と第２出力ギアからの回転とを相殺させることで、出力軸の回転速度が０であっても、モータの回転を確保することができる。それにより、トランスミッションにおいてエネルギー効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る作業車両の側面図である。

【図2】実施形態に係るトランスミッションのスケルトン図である。

【図3】前進低速モードでの伝達経路を示すトランスミッションのスケルトン図である。

【図4】前進高速モードでの伝達経路を示すトランスミッションのスケルトン図である。

【図5】後進低速モードでの伝達経路を示すトランスミッションのスケルトン図である。

【図6】後進高速モードでの伝達経路を示すトランスミッションのスケルトン図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本開示の実施形態に係る作業車両１の側面図である。図１に示すように、作業車両１は、車体２と作業機３とを備えている。車体２は、前車体２ａと後車体２ｂとを含む。後車体２ｂは、前車体２ａに対して左右に旋回可能に接続されている。前車体２ａと後車体２ｂとには、油圧シリンダ１５が連結されている。油圧シリンダ１５が伸縮することで、前車体２ａが、後車体２ｂに対して、左右に旋回する。

【0012】

作業機３は、掘削等の作業に用いられる。作業機３は、前車体２ａに取り付けられている。作業機３は、ブーム１１と、バケット１２と、油圧シリンダ１３，１４とを含む。油圧シリンダ１３，１４が伸縮することによって、ブーム１１及びバケット１２が動作する。

【0013】

作業車両１は、エンジン２１と、トランスミッション２３と、走行装置２４とを備えている。エンジン２１は、例えばディーゼルエンジンなどの内燃機関である。トランスミッション２３は、エンジン２１に接続される。トランスミッション２３は、変速比を無段階に変更可能である。

【0014】

走行装置２４は、作業車両１を走行させる。走行装置２４は、前輪２５と後輪２６とを含む。前輪２５は、前車体２ａに設けられる。後輪２６は、後車体２ｂに設けられる。前輪２５と後輪２６とは、図示しないアクスルを介して、トランスミッション２３に接続されている。

【0015】

作業車両１は、油圧ポンプ２８を備える。油圧ポンプ２８は、エンジン２１に接続される。油圧ポンプ２８は、エンジン２１によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ２８から吐出された作動油は、上述した油圧シリンダ１３－１５に供給される。作業車両１は、コントローラ２７を含む。コントローラ２７は、例えばプロセッサとメモリとを含む。コントローラ２７は、エンジン２１及びトランスミッション２３を制御する。

【0016】

図２は、トランスミッション２３の構成を示すスケルトン図である。図２に示すように、トランスミッション２３は、無段変速機構３１とトランスファ機構３２とを含む。無段変速機構３１は、エンジン２１に接続されている。無段変速機構３１は、入力軸３３と、中間軸３４と、第１ギア機構３５と、第１出力ギア３６と、第２ギア機構３７と、第２出力ギア３８と、第１モータ４１と、第２モータ４２とを含む。

【0017】

入力軸３３は、エンジン２１に接続されている。中間軸３４は、入力軸３３から偏心して配置されている。第１ギア機構３５は、入力軸３３に接続されている。第１出力ギア３６は、第１ギア機構３５に接続されている。第２ギア機構３７は、入力軸３３に接続されている。第２出力ギア３８は、第２ギア機構３７に接続されている。

【0018】

第１ギア機構３５は、第１入力ギア４３と第１遊星歯車機構４４とを含む。第１入力ギア４３は、入力軸３３に連結されている。第１遊星歯車機構４４は、中間軸３４と同軸に配置されている。第１遊星歯車機構４４は、中間軸３４回りに回転可能である。第１遊星歯車機構４４は、第１キャリア４５と、複数の第１プラネタリギア４６と、第１サンギア４７と、第１リングギア４８とを含む。第１キャリア４５は、中間軸３４に対して、相対的に回転可能である。第１キャリア４５は、ギア４９に連結されている。ギア４９は、第１入力ギア４３と噛み合っている。第１キャリア４５は、ギア４９を介して、第１入力ギア４３に接続されている。

【0019】

第１プラネタリギア４６は、第１キャリア４５に回転自在に保持されている。第１プラネタリギア４６は、第１キャリア４５が中間軸３４回りを回転することによって、中間軸３４回りに公転可能である。第１サンギア４７は、第１プラネタリギア４６と噛み合っており、第１プラネタリギア４６に接続されている。第１サンギア４７は、中間軸３４に連結されている。第１サンギア４７は、中間軸３４と共に回転する。第１リングギア４８は、第１プラネタリギア４６に接続されている。第１リングギア４８は、内歯車５０と外歯車５１とを含む。第１リングギア４８の内歯車５０は、第１プラネタリギア４６と噛み合っている。

【0020】

第２ギア機構３７は、第２入力ギア５２と第２遊星歯車機構５３とを含む。第２入力ギア５２は、入力軸３３に連結されている。第２遊星歯車機構５３は、中間軸３４と同軸に配置されている。第２遊星歯車機構５３は、中間軸３４回りに回転可能である。第２遊星歯車機構５３は、第２サンギア５４と、複数の第２プラネタリギア５５と、第２キャリア５６と、第２リングギア５７とを含む。

【0021】

第２サンギア５４は、ギア５８に連結されている。ギア５８は、第２入力ギア５２と噛み合っている。第２サンギア５４は、ギア５８を介して、第２入力ギア５２に接続されている。第２サンギア５４は、中間軸３４回りに回転可能である。第２サンギア５４は、中間軸３４に対して、相対的に回転可能である。

【0022】

第２プラネタリギア５５は、第２サンギア５４と噛み合っており、第２サンギア５４に接続されている。第２プラネタリギア５５は、第２キャリア５６に回転自在に保持されている。第２キャリア５６は、中間軸３４回りに回転可能である。第２キャリア５６は、中間軸３４に対して、相対的に回転可能である。第２プラネタリギア５５は、第２キャリア５６が中間軸３４周りを回転することによって、中間軸３４回りに公転可能である。第２リングギア５７は、第２プラネタリギア５５に接続されている。第２リングギア５７は、内歯車５９と外歯車６０とを含む。第２リングギア５７の内歯車５９は、第２プラネタリギア５５と噛み合っている。

【0023】

第１モータ４１は、油圧式のポンプ／モータである。第１モータ４１の回転軸６１は、中間軸３４から偏心して配置されている。第１モータ４１の回転軸６１には、第１モータギア６２と第２モータギア６３とが連結されている。第１モータギア６２は、第１リングギア４８の外歯車５１と噛み合っている。第１リングギア４８は、第１モータギア６２を介して、第１モータ４１の回転軸６１に接続されている。第２モータギア６３は、第２リングギア５７の外歯車６０と噛み合っている。第２リングギア５７は、第２モータギア６３を介して、第１モータ４１の回転軸６１に接続されている。

【0024】

第２モータ４２は、油圧式のポンプ／モータである。第２モータ４２は、油圧回路３０介して、第１モータ４１に接続されている。第２モータ４２は、中間軸３４と同軸に配置されている。第２モータ４２の回転軸は、中間軸３４に直接的に連結されている。中間軸３４の延びる方向において、第１遊星歯車機構４４は、第２モータ４２と第２遊星歯車機構５３との間に配置されている。

【0025】

第１モータ４１がポンプとして機能して作動油を吐出するときには、第２モータ４２は、モータとして機能して第１モータ４１からの作動油によって駆動される。逆に、第２モータ４２がポンプとして機能して作動油を吐出するときには、第１モータ４１は、モータとして機能して第２モータ４２からの作動油によって駆動される。

【0026】

第１出力ギア３６は、中間軸３４と同軸に配置されている。第１出力ギア３６は、中間軸３４に連結されている。第１出力ギア３６は、中間軸３４を介して、第１サンギア４７に接続されている。第１出力ギア３６は、中間軸３４と共に回転する。第２出力ギア３８は、中間軸３４と同軸に配置されている。第２出力ギア３８は、第１出力ギア３６と同軸に配置されている。第２出力ギア３８は、第２キャリア５６に連結されている。第２出力ギア３８は、第２キャリア５６と共に、中間軸３４回りに回転可能である。第２出力ギア３８は、中間軸３４に対して相対的に回転可能である。

【0027】

第１モータ４１の容量、及び／又は、吐出油圧は、コントローラ２７によって制御される。コントローラ２７は、第１モータ４１の回転速度を制御する。それにより、第１モータ４１は、入力軸３３に対する第１出力ギア３６の速度比と、入力軸３３に対する第２出力ギア３８の速度比とを無段変速させる。第２モータ４２の容量、及び／又は、吐出油圧は、コントローラ２７によって制御される。コントローラ２７は、第２モータ４２の回転速度を制御する。それにより、第２モータ４２は、入力軸３３に対する第１出力ギア３６の速度比と、入力軸３３に対する第２出力ギア３８の速度比とを無段変速させる。

【0028】

トランスファ機構３２は、無段変速機構３１と走行装置２４とに接続されている。トランスファ機構３２は、無段変速機構３１からの駆動力を走行装置２４に伝達する。トランスファ機構３２は、第１トランスファ軸６４と、第３遊星歯車機構６５と、第２トランスファ軸６６と、第１被駆動ギア６７と、第２被駆動ギア６８と、出力軸６９とを含む。また、トランスファ機構３２は、第１クラッチＣ１と、第２クラッチＣ２と、第３クラッチＣ３と、第４クラッチＣ４とを含む。

【0029】

第１トランスファ軸６４は、中間軸３４から偏心して配置されている。第１トランスファ軸６４には、第１トランスファギア７０が連結されている。第１トランスファギア７０は、第１トランスファ軸６４と共に回転する。

【0030】

第２トランスファ軸６６は、中間軸３４から偏心して配置されている。第２トランスファ軸６６は、第１トランスファ軸６４から偏心して配置されている。第２トランスファ軸６６には、第２トランスファギア７１が連結されている。第２トランスファギア７１は、第２トランスファ軸６６と共に回転する。

【0031】

第３遊星歯車機構６５は、第１トランスファ軸６４と同軸に配置されている。第３遊星歯車機構６５は、第１トランスファ軸６４回りに回転可能である。第３遊星歯車機構６５は、第３サンギア７２と、複数の第３プラネタリギア７３と、第３キャリア７４と、第３リングギア７５とを含む。第３サンギア７２は、ギア７６に連結されている。ギア７６は、第３サンギア７２と共に回転する。

【0032】

第３サンギア７２は、第１トランスファ軸６４に対して相対的に回転可能である。第３サンギア７２は、第４クラッチＣ４を介して、第１トランスファ軸６４に接続されている。第４クラッチＣ４は、係合状態で、第３サンギア７２を第１トランスファ軸６４に連結する。従って、第４クラッチＣ４が係合状態で、第３サンギア７２は、第１トランスファ軸６４と共に回転する。第４クラッチＣ４は、非係合状態で、第３サンギア７２を第１トランスファ軸６４と非連結にする。従って、第４クラッチＣ４が非係合状態では、第３サンギア７２は第１トランスファ軸６４に対して空転可能となる。

【0033】

第３プラネタリギア７３は、第３サンギア７２と噛み合っており、第３サンギア７２に接続されている。第３プラネタリギア７３は、第３キャリア７４に回転自在に保持されている。第３キャリア７４は、第１トランスファ軸６４回りに回転可能である。第３プラネタリギア７３は、第３キャリア７４が第１トランスファ軸６４周りを回転することによって、第１トランスファ軸６４回りに公転可能である。第３キャリア７４は、ギア７７に連結されている。ギア７７は、第３キャリア７４と共に回転する。

【0034】

第３キャリア７４は、第１トランスファ軸６４に対して相対的に回転可能である。第３キャリア７４は、第１クラッチＣ１を介して、第１トランスファ軸６４に接続されている。第１クラッチＣ１は、係合状態で、第３キャリア７４を第１トランスファ軸６４に連結する。従って、第１クラッチＣ１が係合状態で、第３キャリア７４は、第１トランスファ軸６４と共に回転する。第１クラッチＣ１は、非係合状態で、第３キャリア７４を第１トランスファ軸６４と非連結にする。従って、第１クラッチＣ１が非係合状態では、第３キャリア７４は、第１トランスファ軸６４に対して空転可能となる。

【0035】

第３リングギア７５は、第３プラネタリギア７３に接続されている。第３リングギア７５は、第１出力ギア３６に接続されている。第３リングギア７５は、内歯車７８と外歯車７９とを含む。第３リングギア７５の内歯車７８は、第３プラネタリギア７３と噛み合っている。第３リングギア７５の外歯車７９は、第１出力ギア３６と噛み合っている。

【0036】

第１被駆動ギア６７は、第２トランスファ軸６６と同軸に配置されている。第１被駆動ギア６７は、第２トランスファ軸６６に対して相対的に回転可能である。第１被駆動ギア６７は、第２出力ギア３８と噛み合っている。第１被駆動ギア６７は、第２出力ギア３８に接続されている。第１被駆動ギア６７は、ギア７６と噛み合っている。第１被駆動ギア６７は、ギア７６を介して、第３サンギア７２に接続されている。

【0037】

第１被駆動ギア６７は、第２クラッチＣ２を介して、第２トランスファ軸６６に接続されている。第２クラッチＣ２は、係合状態で、第１被駆動ギア６７を第２トランスファ軸６６に連結する。従って、第２クラッチＣ２が係合状態で、第１被駆動ギア６７は、第２トランスファ軸６６と共に回転する。第２クラッチＣ２は、非係合状態で、第１被駆動ギア６７を第２トランスファ軸６６と非連結にする。従って、第２クラッチＣ２が非係合状態では、第１被駆動ギア６７は、第２トランスファ軸６６に対して空転可能となる。

【0038】

第２被駆動ギア６８は、第２トランスファ軸６６と同軸に配置されている。第２被駆動ギア６８は、第２トランスファ軸６６に対して相対的に回転可能である。第２被駆動ギア６８は、ギア７７と噛み合っている。第２被駆動ギア６８は、ギア７７を介して、第３キャリア７４に接続されている。

【0039】

第２被駆動ギア６８は、第３クラッチＣ３を介して、第２トランスファ軸６６に接続されている。第３クラッチＣ３は、係合状態で、第２被駆動ギア６８を第２トランスファ軸６６に連結する。従って、第３クラッチＣ３が係合状態で、第２被駆動ギア６８は、第２トランスファ軸６６と共に回転する。第３クラッチＣ３は、非係合状態で、第２被駆動ギア６８を第２トランスファ軸６６と非連結にする。従って、第３クラッチＣ３が非係合状態では、第２被駆動ギア６８は、第２トランスファ軸６６に対して空転可能となる。

【0040】

出力軸６９は、走行装置２４に接続されている。出力軸６９は、第１トランスファ軸６４及び第２トランスファ軸６６から偏心して配置されている。出力軸６９は、中間軸３４から偏心して配置されている。出力軸６９には、ギア８０が連結されている。ギア８０は、第１トランスファギア７０及び第２トランスファギア７１と噛み合っている。出力軸６９は、ギア８０と第１トランスファギア７０とを介して、第１トランスファ軸６４に接続されている。出力軸６９は、ギア８０と第２トランスファギア７１とを介して、第２トランスファ軸６６に接続されている。

【0041】

次に、トランスミッション２３における駆動力の伝達経路について説明する。コントローラ２７は、車速に応じて、トランスミッション２３における伝達経路を切り替える。コントローラ２７は、走行方向に応じて、トランスミッション２３における伝達経路を切り替える。コントローラ２７は、伝達経路を規定する複数の制御モードから、車速と走行方向とに応じたモードを選択する。複数の制御モードは、前進低速モードと、前進高速モードと、後進低速モードと、後進高速モードとを含む。

【0042】

図３は、前進低速モードでの伝達経路を示す図である。コントローラ２７は、走行方向が前進で、車速が０から第１閾値までの範囲では、制御モードを前進低速モードに設定する。図３に示すように、前進低速モードでは、コントローラ２７は、第１クラッチＣ１を係合状態とし、第２～第４クラッチＣ２－Ｃ４を非係合状態にする。この場合、エンジン２１からの駆動力は、入力軸３３から、第１入力ギア４３、ギア４９、第１キャリア４５、第１プラネタリギア４６、第１リングギア４８、第１モータギア６２を介して、第１モータ４１に伝達される。第１モータ４１は、ポンプとして機能して、作動油を吐出する。第２モータ４２は、第１モータ４１から吐出された作動油によって駆動され、モータとして機能する。第２モータ４２は、第１サンギア４７及び中間軸３４を回転させ、それにより第１出力ギア３６が回転する。

【0043】

また、エンジン２１からの駆動力は、入力軸３３から、第２入力ギア５２、ギア５８、第２サンギア５４、第２プラネタリギア５５、第２キャリア５６を介して、第２出力ギア３８に伝達される。それにより、第２出力ギア３８が回転する。

【0044】

第１出力ギア３６からの駆動力は、外歯車７９、第３リングギア７５を介して、第３プラネタリギア７３に伝達される。第２出力ギア３８からの駆動力は、第１被駆動ギア６７、ギア７６、第３サンギア７２を介して、第３プラネタリギア７３に伝達される。従って、第１出力ギア３６からの駆動力、第２出力ギア３８からの駆動力とは、第３遊星歯車機構６５において合成される。合成された駆動力は、第３キャリア７４、第１クラッチＣ１、第１トランスファ軸６４、第１トランスファギア７０、ギア８０を介して、出力軸６９に伝達される。

【0045】

コントローラ２７は、車速の増大に応じて、トランスミッション２３の速度比が大きくなるように、第１モータ４１と第２モータ４２との出力を制御する。トランスミッション２３の速度比は、入力軸３３の回転速度に対する出力軸６９の回転速度である。コントローラ２７は、車速に応じて速度比が無段階に変化するように、第１モータ４１と第２モータ４２との出力を制御する。

【0046】

前進低速モードでは、第１モータ４１の回転速度が第１回転速度であり、第２モータ４２の回転速度が第２回転速度である状態で、第３キャリア７４の回転速度は０になる。第１回転速度と第２回転速度とは、０より大きい。第１モータ４１の回転速度が第１回転速度であり、第２モータ４２の回転速度が第２回転速度である状態では、第１出力ギア３６からの駆動力による第３リングギア７５の回転と歯数との積と、第２出力ギア３８からの駆動力による第３サンギア７２との回転と歯数との積とが、反対方向で且つ同じ大きさになる。それにより、第１出力ギア３６からの駆動力による第３リングギア７５の回転と、第２出力ギア３８からの駆動力による第３サンギア７２との回転とが相殺され、第３プラネタリギア７３は自転するが公転しない。そのため、第３キャリア７４は回転せずに、静止する。

【0047】

以上のように本実施形態に係る作業車両では、第１モータ４１と第２モータ４２とが回転していても、出力軸６９の回転を０にすることができる。そのため、作業車両が停止していても、第１モータ４１と第２モータ４２とが回転している状態を維持することができる。それにより、トランスミッション２３においてエネルギー効率を向上させることができる。なお、第１回転速度と第２回転速度とは、第１モータ４１と第２モータ４２とにおけるエネルギー効率と燃費とのバランスを考慮して決定されるとよい。

【0048】

コントローラ２７は、前進走行中に車速が第１閾値以上になると、制御モードを前進低速モードから前進高速モードに切り替える。図４は、前進高速モードでの伝達経路を示す図である。

【0049】

図４に示すように、前進高速モードでは、コントローラ２７は、第２クラッチＣ２を係合状態とし、第１，第３，第４クラッチＣ１，Ｃ３，Ｃ４を非係合状態にする。この場合、エンジン２１からの駆動力は、入力軸３３から、第１入力ギア４３、ギア４９、第１プラネタリギア４６、第１サンギア４７を介して、第２モータ４２に伝達される。第２モータ４２は、ポンプとして機能して、作動油を吐出する。第１モータ４１は、第２モータ４２から吐出された作動油によって駆動され、モータとして機能する。第１モータ４１からの駆動力は、第２モータギア６３、第２リングギア５７を介して、第２プラネタリギア５５に伝達される。

【0050】

第１入力ギア４３からの駆動力と第２入力ギア５２からの駆動力とは、第２遊星歯車機構５３において合成される。合成された駆動力は、第２出力ギア３８、第１被駆動ギア６７、第２クラッチＣ２、第２トランスファ軸６６、第２トランスファギア７１、ギア８０を介して、出力軸６９に伝達される。

【0051】

図５は、後進低速モードでの伝達経路を示す図である。コントローラ２７は、走行方向が後進で、車速が０から第２閾値までの範囲では、制御モードを後進低速モードに設定する。図５に示すように、後進低速モードでは、コントローラ２７は、第３クラッチＣ３を係合状態とし、第１、第２、第４クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ４を非係合状態にする。この場合、エンジン２１から、無段変速機構３１を経て、第３遊星歯車機構６５までの伝達経路は、前進低速モードと同様である。前進低速モードと同様に、第１出力ギア３６からの駆動力と第２出力ギア３８からの駆動力とは、第３遊星歯車機構６５において合成される。

【0052】

後進低速モードでは、合成された駆動力は、第３キャリア７４、ギア７７、第２被駆動ギア６８、第３クラッチＣ３、第２トランスファ軸６６、第２トランスファギア７１、ギア８０を介して、出力軸６９に伝達される。後進低速モードにおいても、前進低速モードと同様に、第１モータ４１の回転速度が第１回転速度であり、第２モータ４２の回転速度が第２回転速度である状態で、第３キャリア７４の回転速度は０になる。従って、後進低速モードにおいても、第１モータ４１と第２モータ４２とが回転している状態で、出力軸６９の回転を０にすることができる。そのため、作業車両が停止していても、第１モータ４１と第２モータ４２とが回転している状態を維持することができる。

【0053】

コントローラ２７は、後進走行中に車速が第２閾値以上になると、制御モードを後進低速モードから後進高速モードに切り替える。図６は、後進高速モードでの伝達経路を示す図である。

【0054】

図６に示すように、後進高速モードでは、コントローラ２７は、第４クラッチＣ４を係合状態とし、第１～第３クラッチＣ１－Ｃ３を非係合状態にする。この場合、エンジン２１から第２遊星歯車機構５３までの伝達経路は、前進高速モードと同様である。第１入力ギア４３からの駆動力と第２入力ギア５２からの駆動力とは、第２遊星歯車機構５３において合成される。合成された駆動力は、第２出力ギア３８、第１被駆動ギア６７、ギア７６、第４クラッチＣ４、第１トランスファ軸６４、第１トランスファギア７０、ギア８０を介して、出力軸６９に伝達される。

【0055】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。作業車両１は、ホイールローダに限らず、ブルドーザ、或いは油圧ショベルなどの他の車両であってもよい。

【0056】

トランスミッション２３の構成は変更されてもよい。例えば、第１遊星歯車機構４４の回転要素と第２遊星歯車機構５３の回転要素との接続関係が変更されてもよい。第１遊星歯車機構４４の回転要素と第１、第２モータ４１，４２との接続関係が変更されてもよい。第１遊星歯車機構４４の回転要素と第１出力ギア３６との接続関係が変更されてもよい。

【0057】

第２遊星歯車機構５３の回転要素と第１、第２モータ４１，４２との接続関係が変更されてもよい。第２遊星歯車機構５３の回転要素と第２出力ギア３８との接続関係が変更されてもよい。第３遊星歯車機構６５と第１トランスファ軸６４との接続関係が変更されてもよい。第３遊星歯車機構６５と第１出力ギア３６との接続関係が変更されてもよい。第３遊星歯車機構６５と第２出力ギア３８との接続関係が変更されてもよい。

【0058】

クラッチＣ１－Ｃ４の配置は変更されてもよい。第１モータ４１と第２モータ４２とは、油圧式のポンプ／モータに限らず、電気式のジェネレータ／モータであってもよい。各制御モードは、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、図５及び図６に示す伝達経路が、前進での制御モードであってもよい。図３及び図４に示す伝達経路が、後進での制御モードであってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本開示によれば、無段変速機構を備えるトランスミッションにおいてエネルギー効率を向上させることができる。

【符号の説明】

【0060】

３１ 無段変速機構
３３ 入力軸
３４ 中間軸
３５ 第１ギア機構
３６ 第１出力ギア
３７ 第２ギア機構
３８ 第２出力ギア
４１ 第１モータ
４２ 第２モータ
６４ 第１トランスファ軸
６５ 第３遊星歯車機構
６６ 第２トランスファ軸
６７ 第１被駆動ギア
６８ 第２被駆動ギア
６９ 出力軸
７２ 第３サンギア（第２回転要素）
７４ 第３キャリア（第３回転要素）
７５ 第３リングギア（第１回転要素）
Ｃ１ 第１クラッチ
Ｃ２ 第２クラッチ
Ｃ３ 第３クラッチ
Ｃ４ 第４クラッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】