变速箱和工作车辆

技术领域

本公开涉及变速箱和工作车辆。

背景技术

以往，已知HMT(Hydraulic Mechanical Transmission：液力机械式变速器)等能够无级变速的变速箱。例如，专利文献1的变速箱具备第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构、第一泵/马达和第二泵/马达。

变速箱的输入轴经由FR切换机构连接于第一行星齿轮机构的太阳齿轮。第一行星齿轮机构的齿圈经由离合器连接于第二行星齿轮机构的行星架。第二行星齿轮机构的齿圈连接于输出轴。第一泵/马达连接于第一行星齿轮机构的行星架。第二泵/马达连接于第一行星齿轮机构的齿圈。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006－329244号

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1的变速箱中，第一行星齿轮机构的齿圈连接于离合器。齿圈与其他的齿轮相比外径大。因此，由于离合器的大型化，变速箱也变得大型化。并且，第一行星齿轮机构的齿圈和第二行星齿轮机构的齿圈分别具有外齿式的输出齿轮。因此，变速箱进一步大型化。

本公开的目的是使可通过可变装置进行无级变速的变速箱小型化。

用于解决技术问题的手段

一方式的变速箱具备输入轴、输出轴、第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构和第一可变装置。第一行星齿轮机构包含第一行星架、第一行星齿轮、第一太阳齿轮和第一齿圈。第一行星架连结于输入轴。第一行星齿轮连结于第一行星架。第一太阳齿轮连接于第一行星齿轮。第一齿圈连接于第一行星齿轮。

第二行星齿轮机构包含第二太阳齿轮、第二行星齿轮和第二齿圈。第二太阳齿轮连结于第一行星架。第二行星齿轮连接于第二太阳齿轮。第二齿圈连接于第二行星齿轮。第二齿圈连结于第一齿圈。第一可变装置使输出轴相对于输入轴的速度比无级变速。第一可变装置连接于第一齿圈和第二齿圈。

其他方式的工作车辆具备上述的变速箱。

发明的效果

在本公开的变速箱中，第二齿圈连结于第一齿圈。因此，不需要连结于第一齿圈的大型的离合器。并且，不需要在第一齿圈和第二齿圈双方设置外齿式的齿轮。因此，能够使变速箱小型化。

附图说明

图1是实施方式的工作车辆的侧面图。

图2是实施方式的变速箱的结构图。

图3是变速箱的运行特性图。

具体实施方式

以下，将参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明的实施方式的工作车辆1的侧面图。如图1所示，工作车辆1具备车体2和工作装置3。

车体2包含前车体2a和后车体2b。后车体2b相对于前车体2a能够左右旋转地连接。液压缸15连结于前车体2a和后车体2b。通过液压缸15的伸缩，前车体2a相对于后车体2b左右地旋转。

工作装置3在挖掘等工作中使用。工作装置3安装于前车体2a。工作装置3包含动臂11、铲斗12和液压缸13、14。通过液压缸13、14的伸缩，动臂11和铲斗12动作。

工作车辆1具备发动机21、变速箱23和行走装置24。发动机21是例如柴油发动机等内燃机。变速箱23连接于发动机21。变速箱23能够使变速比无极地变更。

行走装置24使工作车辆1行走。行走装置24包含前轮25和后轮26。前轮25设置于前车体2a。后轮26设置于后车体2b。前轮25和后轮26经由没有图示的轴连接于变速箱23。

工作车辆1具备没有图示的液压泵。液压泵连接于发动机21。液压泵通过发动机21驱动，吐出液压油。从液压泵吐出的液压油供给到上述的液压缸13－15。

工作车辆1包含控制器27。控制器27包含例如处理器和存储器。控制器27控制发动机21和变速箱23。

图2是表示变速箱23的结构的结构图。如图2所示，变速箱23包含输入轴31、输出轴32、第一行星齿轮机构33、第二行星齿轮机构34、第三行星齿轮机构35、第一可变装置36和第二可变装置37。输入轴31连接于发动机21。输出轴32连接于行走装置24。第一行星齿轮机构33、第二行星齿轮机构34和第三行星齿轮机构35同轴地配置。输入轴31和输出轴32从第一行星齿轮机构33、第二行星齿轮机构34和第三行星齿轮机构35的中心轴C1偏心地配置。

第一行星齿轮机构33包含第一行星架41、多个第一行星齿轮42、第一太阳齿轮43和第一齿圈44。第一行星架41连接于输入轴31。输入齿轮45连结于输入轴31。第一行星架41包含外齿式的齿轮46。第一行星架41的齿轮46与输入齿轮45啮合。第一行星齿轮42连结于第一行星架41。第一行星齿轮42能够与第一行星架41一起绕中心轴C1旋转。第一太阳齿轮43与第一行星齿轮42啮合而连接于第一行星齿轮42。第一齿圈44与第一行星齿轮42啮合而连接于第一行星齿轮42。

第二行星齿轮机构34包含第二太阳齿轮51、多个第二行星齿轮52、第二行星架53和第二齿圈54。第二太阳齿轮51连结于第一行星架41。第二太阳齿轮51能够与第一行星架41一起绕中心轴C1旋转。第二行星齿轮52与第二太阳齿轮51啮合而连接于第二太阳齿轮51。第二行星架53连结于第二行星齿轮52。第二行星架53能够与第二行星齿轮52一起绕中心轴C1旋转。第二齿圈54与第二行星齿轮52啮合而连接于第二行星齿轮52。

第二齿圈54连结于第一齿圈44。第一齿圈44和第二齿圈54一体地形成。详细地说，变速箱23包含环部件47。环部件47是包含一体化的第一齿圈44和第二齿圈54的一个部件。环部件47的外周面包含外齿式的齿轮48。环部件47的齿轮48连接于第一可变装置36。

第一可变装置36是液压式的泵/马达。第一可变装置36的容量通过控制器27控制。控制器27控制第一可变装置36的旋转速度。由此，第一可变装置36使输出轴32相对于输入轴31的速度比无级变速。齿轮49连结于第一可变装置36的旋转轴。第一可变装置36的齿轮49与环部件47的齿轮48啮合。

第三行星齿轮机构35包含第三行星架61、多个第三行星齿轮62、第三太阳齿轮63和第三齿圈64。第三行星架61连结于第二行星架53。第三行星架61能够与第二行星架53一起绕中心轴C1旋转。第三行星架61与第二行星架53可以是一体。或者，第三行星架61与第二行星架53也可以是分体。第三行星齿轮62连结于第三行星架61。第三行星齿轮62能够与第三行星架61一起绕中心轴C1旋转。

第三太阳齿轮63与第三行星齿轮62啮合而连接于第三行星齿轮62。第三齿圈64与第三行星齿轮62啮合而连接于第三行星齿轮62。第三齿圈64不能旋转。第三齿圈64固定于例如变速箱23的壳体。第三行星齿轮机构35使来自第二行星齿轮机构34的旋转增速输出。

第二可变装置37是液压式的泵/马达。第二可变装置37通过第一可变装置36和没有图示的液压回路连接。在第一可变装置36作为泵发挥作用而吐出液压油时，第二可变装置37作为马达发挥作用，且由来自第一可变装置36的液压油驱动。反之，在第二可变装置37作为泵发挥作用而吐出液压油时，第一可变装置36作为马达发挥作用，且由来自第二可变装置37的液压油驱动。

第二可变装置37的容量通过控制器27控制。控制器27控制第二可变装置37的旋转速度。由此，第二可变装置37使速度比无级变速。第二可变装置37与第二行星齿轮机构34同轴地配置。在中心轴C1的延伸方向上，第二行星齿轮机构34和第三行星齿轮机构35配置于第二可变装置37和第一行星齿轮机构33之间。

轴55连结于第二可变装置37的旋转轴。轴55连结于第一太阳齿轮43。轴55将第一太阳齿轮43和第二可变装置37直接连结。轴55与第一～第三行星齿轮机构34－35同轴地配置。轴55通过第二太阳齿轮51的开口和第三太阳齿轮63的开口。

变速箱23包含低速齿轮65、高速齿轮66、中速齿轮67、低速离合器71、高速离合器72和中速离合器73。低速齿轮65、高速齿轮66及中速齿轮67与第一～第三行星齿轮机构34－35同轴地配置。低速齿轮65连结于轴55。低速齿轮65能够与轴55一起绕中心轴C1旋转。低速齿轮65经由低速离合器71连接于输出轴32。

高速齿轮66经由高速离合器72连接于轴55。在高速离合器72为接合状态时，高速齿轮66能够与轴55一起旋转。高速齿轮66连接于输出轴32。中速齿轮67连结于第三太阳齿轮63。中速齿轮67与第三太阳齿轮63一体地形成。但是，中速齿轮67与第三太阳齿轮63也可以是分体。中速齿轮67能够与第三太阳齿轮63一起绕中心轴C1旋转。

低速齿轮65、高速齿轮66和中速齿轮67在中心轴C1的延伸方向上配置于第三行星齿轮机构35和第二可变装置37之间。低速离合器71、高速离合器72和中速离合器73在中心轴C1的延伸方向上配置于第三行星齿轮机构35和第二可变装置37之间。低速离合器71、高速离合器72和中速离合器73是例如液压式的离合器。低速离合器71、高速离合器72和中速离合器73通过控制器27控制。

低速离合器71切换输出轴32和轴55的连结和断开。在低速离合器71为接合状态时，轴55的旋转经由低速齿轮65传递至输出轴32。高速离合器72切换输出轴32和轴55的连结和断开。在高速离合器72为接合状态时，轴55的旋转传递至输出轴32。中速离合器73切换输出轴32和第三太阳齿轮63的连结和断开。在中速离合器73为接合状态时，第三太阳齿轮63的旋转经由中速齿轮67传递至输出轴32。

需要说明的是，在图2中，省略离合器71－73和输出轴32之间的结构的一部分。在离合器71－73和输出轴32之间，可以配置其他的离合器或齿轮。例如，在离合器71－73和输出轴32之间，可以配置前进挡齿轮和倒挡齿轮。

图3是变速箱23的运行特性图。图3A表示相对于车速的第一、第二可变装置36、37的旋转速度。在图3A中，虚线表示第一可变装置36的旋转速度。实线表示第二可变装置37的旋转速度。图3B表示相对于车速的第一、第二可变装置36、37的容量。在图3B中，虚线表示第一可变装置36的容量。实线表示第二可变装置37的容量。

图3C表示每个车速域的离合器71－73的状态。车速域包含低速域、中速域和高速域。低速域是车速为0以上且小于V1的范围。中速域是车速为V1以上且小于V2的范围。高速域是车速为V2以上且小于V3的范围。在图3C中，“ON”表示离合器71－73为接合状态。“OFF”表示离合器71－73为断开状态。

图3D表示相对于车速的离合器71－73的相对速度。在图3D中，“Low”表示低速离合器71的相对速度“。Mid”表示中速离合器73的相对速度“。High”表示高速离合器72的相对速度。

控制器27根据车速控制第一、第二可变装置36、37的容量和离合器71－73的状态。如图3D所示，在车速为0时，低速离合器71的相对速度为0。如图3C所示，控制器27在车速为0时，使低速离合器71成为接合状态。并且，控制器27使中速离合器73和高速离合器72成为断开状态。由此，从发动机21输入至输入轴31的驱动力经由第一行星架41、第一行星齿轮42、第一太阳齿轮43、轴55和低速齿轮65传递至输出轴32。

控制器27在车速为低速域内时，维持低速离合器71为接合状态。如图3B所示，控制器27根据车速控制第一、第二可变装置36、37的容量。由此，如图3A所示，在车速为低速域内时，对应车速的增大，第一可变装置36的旋转速度降低，第二可变装置37的旋转速度增大。

如图3D所示，在车速为V1时，中速离合器73的相对速度为0。如图3C所示，控制器27在车速达到V1时，使中速离合器73成为接合状态。并且，控制器27使低速离合器71和高速离合器72成为断开状态。由此，从发动机21输入至输入轴31的驱动力经由第一行星架41、第二太阳齿轮51、第二行星架53、第三行星架61、第三行星齿轮62、第三太阳齿轮63和中速齿轮67传递至输出轴32。

控制器27在车速为中速域内时，维持中速离合器73为接合状态。如图3B所示，控制器27根据车速控制第一、第二可变装置36、37的容量。由此，如图3A所示，在车速为中速域内时，对应车速的增大，第一可变装置36的旋转速度增大，第二可变装置37的旋转速度降低。

如图3D所示，在车速为V2时，高速离合器72的相对速度为0。如图3C所示，控制器27在车速为V2时，使高速离合器72成为接合状态。并且，控制器27使低速离合器71和中速离合器73成为断开状态。由此，从发动机21输入至输入轴31的驱动力经由第一行星架41、第一行星齿轮42、第一太阳齿轮43、轴55和高速齿轮66传递至输出轴32。

控制器27在车速为高速域内时，维持高速离合器72为接合状态。如图3B所示，控制器27根据车速控制第一、第二可变装置36、37的容量。由此，如图3A所示，在车速为高速域内时，对应车速的增大，第一可变装置36的旋转速度降低，第二可变装置37的旋转速度增大。

在以上说明的本实施方式的变速箱23中，第二齿圈54连结于第一齿圈44。因此，不需要连结于第一齿圈44或者第二齿圈54的大型的离合器。并且，能够减少设置于第一齿圈44和第二齿圈54的外齿式的齿轮。由此，能够使变速箱23小型化。

如图3A所示，第一、第二可变装置36、37的旋转方向在全速度范围中相同。因此，作为第一、第二可变装置36、37，能够采用简单构造的泵。由此，能够使变速箱23小型化。

输入轴31连结于第一行星齿轮机构33的第一行星架41。第一行星齿轮机构33的第一齿圈44经由外齿式的齿轮48连接于第一可变装置36。并且，第一行星齿轮机构33的第一太阳齿轮43直接连结于第二可变装置37。由此，能够简易且小巧紧凑地构成适合第一、第二可变装置36、37的使用旋转域的变速箱23的输入分割所用的机构。

第二行星齿轮机构34的第二行星架53连结于第三行星齿轮机构35的第三行星架61。第三行星齿轮机构35的第三太阳齿轮63与中速齿轮67一体化。并且，第三行星齿轮机构35与第一行星齿轮机构33及第二行星齿轮机构34同轴地配置。由此，能够使变速箱23小型化。

以上说明了本发明的一实施方式，但本发明并不被上述实施方式限定，能够在不超出发明的要旨的范围中进行各种变更。工作车辆1不限于轮式装载机，也可以是推土机或者液压挖掘机等其他的车辆。

变速箱23的结构可以变更。例如，可以变更第一行星齿轮机构33的旋转要素和第二行星齿轮机构34的旋转要素的连接关系。可以变更第二行星齿轮机构34的旋转要素和第三行星齿轮机构35的旋转要素的连接关系。第二齿圈54与第一齿圈44可以是分体。

可以变更第一可变装置36和/或第二可变装置37的配置。第一可变装置36和/或第二可变装置37不限于液压式的泵/马达，可以是电动式的发电机/马达等其他的装置。

可以变更低速离合器71和/或中速离合器73和/或高速离合器72的配置。可以省略低速离合器71、中速离合器73和高速离合器72的一部分。

工业实用性

根据本公开，能够使可通过可变装置进行无级变速的变速箱小型化。

附图标记说明

31 输入轴

32 输出轴

33 第一行星齿轮机构

34 第二行星齿轮机构

35 第三行星齿轮机构

36 第一可变装置

37 第二可变装置

41 第一行星架

42 第一行星齿轮

43 第一太阳齿轮

47 环部件

51 第二太阳齿轮

52 第二行星齿轮

53 第二行星架

54 第二齿圈

55 轴

61 第三行星架

62 第三行星齿轮

63 第三太阳齿轮

71 低速离合器

72 高速离合器

73 中速离合器