JP2005003091A - Power transmission in running work machine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静油圧式変速機構(装置)と機械式変速機構とを備えた、農作業機又は土木作業機等の走行作業機における動力伝達装置の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、エンジンからの動力を、遊星歯車機構からなる機械式変速機構と、油圧ポンプ及び油圧モータからなる静油圧式変速機構とに分割して入力し、前記静油圧式変速機構と遊星歯車機構との各出力を合成して変速出力とする動力伝達装置は、例えば、特許文献1等において公知である。
【0003】
そして、前記特許文献1の構成では、エンジン等の原動機からの入力軸が、高速度比域用のクラッチと中間軸と遊星歯車機構からなるギヤユニットとを介して出力軸に順次同軸状に連結されており、前記入力軸がさらに1組の互いに噛合うギヤと回転軸と1組の互いに噛合う他のギヤと低速度比域用のクラッチと他の中間軸を介して同じように前記ギヤユニットに連結されている。
【0004】
他方、油圧ユニットにおいて、2個の油圧ポンプ・モータが油圧回路により一方がポンプ作用をするとき、その油圧動力で他方をモータ作用するように接続されており、その一方の油圧ポンプ・モータが前記回転軸に連結されている。他方の油圧ポンプ・モータからの回転軸が、別の1組の互いに噛合うギヤと、反力軸を介して前記ギヤユニットに連結されると共に、別の1組の互いに噛合うギヤと後進走行用のクラッチを介して出力軸に連結されている。
【0005】
前記ギヤユニットは、第1サンギヤ、第1ピニオン、第1リングギヤ及び前記第1ピニオンを軸支する第1キャリアからなる前列のシングルプラネタリギヤと、同じ構成、つまり第2サンギヤ、第2ピニオン、第2リングギヤ及び前記第2ピニオンを軸支する第2キャリアからなる後列のシングルプラネタリギヤを有する。そして、前記第1サンギヤが前記反力軸に結合され、第1リングギヤと第2サンギヤが第1中間軸に結合され、第2リングギヤが第2中間軸に結合され、さらに、前記第1及び第2のキャリアが出力軸に結合され、前記前列のシングルプラネタリギヤのみまたは両シングルプラネタリギヤによりそれぞれ低速ギヤ比または高速ギヤ比を得るようになっているものである。
【0006】
なお、前記一方の油圧ポンプ・モータは可変容量型であり、他方の油圧ポンプ・モータは固定容量型である。
【0007】
【特許文献1】
特公昭56−23069号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献1の構成によれば、前記第2リングギヤが結合された第1中間軸に対して、第2サンギヤ及び第1リングギヤが結合された第2中間軸が相対的に回転可能に被嵌している。そして、第1サンギヤが結合された反力軸が前記第2中間軸に対して相対的に回転可能に被嵌している。従って、前記第1中間軸、第2中間軸、反力軸の3つの軸が部分的に同心状に重なる部分では、軸の最大直径を大きくしなければならず、その3重の軸部分の軸受の構造か複雑となり、それにつれて、それらの軸に結合するギヤの直径も大きくしなければならず、ギヤの構成が大型化になるという問題があった。
【0009】
また、前記構成では、原動機からの入力軸からミッションケースの出力軸までが一直線状に長く配置される結果、ミッションケースの全体が長くなりコンパクトにできないという問題もあった。
【0010】
さらに、原動機からの入力軸から前記プラネタリギヤと分岐して駆動する2つの油圧ポンプ・モータを直列状に配置し、前記他方の油圧ポンプ・モータの出力を前列のシングルプラネタリギヤにおけるサンギヤに入力するように構成しているため、ミッションケース内に2つの油圧ポンプ・モータを配置しければならず、油圧ポンプ・モータのメンテナンスに際して、ミッションケースを分解するという面倒な手間が掛かるのであった。
【0011】
本発明は、遊星歯車機構からなる機械式変速機構と、油圧ポンプ及び油圧モータからなる静油圧式変速機構とに分割して入力し、前記静油圧式変速機構と遊星歯車機構との各出力を合成して変速出力とする動力伝達装置の構成をコンパクトにすることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明の走行作業機における動力伝達装置は、エンジンからの動力を遊星歯車機構及び可変式油圧ポンプと可変式油圧モータとからなる静油圧式変速装置とに動力伝達し、静油圧式変速装置と遊星歯車機構との各出力を合成して変速出力とする走行作業機において、前記遊星歯車機構における回転可能なサンギヤ軸の外周に、遊星歯車を備えたキャリアと前記遊星歯車に噛合うリングギヤとをそれぞれ回転可能に被嵌し、前記キャリアの外周に設けた歯車に対して前記エンジンからの動力を伝達し、前記リングギヤを介して可変式油圧ポンプを駆動させる一方、前記可変式油圧モータからの動力を伝動歯車を介して前記サンギヤ軸に入力し、前記サンギヤ軸から走行部に動力伝達するように構成したものである。
【0013】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の走行作業機における動力伝達装置において、前記サンギヤ軸と前記走行部との間に副変速機構を配置したものである。
【0014】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の走行作業機における動力伝達装置において、前記可変式油圧モータ側の伝動歯車の直径を前記可変式油圧ポンプ側の伝動歯車よりも小さく設定したものである。
【0015】
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の走行作業機における動力伝達装置において、前記遊星歯車機構を内蔵するミッションケースをリヤアクスルケースに接続する一方、前記ミッションケースの後端にPTO軸を突設し、前記エンジンからの動力軸と前記ミッションケース内の伝動軸とを介して前記PTO軸に動力伝達するように構成したものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を具体化した好適な実施形態について説明する。図1は走行作業機の一例としての農作業または土木作業に使用するホイールローダーの側面図、図2は走行機体等の平面図、図3は動力伝達装置のスケルトン図、図4はミッションケース内の遊星歯車機構等を示す一部切欠き側面図、図5は図3のV−V線矢視正面図である。
【0017】
農作業または土木作業に使用するホイールローダー1は、図1に示すように、走行機体2の左右両側に一対の前輪3、3と一対の後輪4、4とを備える。走行機体2の前部に搭載されたエンジン5から後述するように出力軸6を介して走行機体2の後部に設けた動力(変速)伝達装置7に動力伝達し、その出力を差動制限装置付きの後輪終減速装置8を介して後輪4、4に伝達する一方、前輪ドライブ軸9から差動制限装置付きの前輪終減速装置10を介して前輪3、3に伝達するように構成されている。
【0018】
走行機体2の上面には前記エンジン5より後部に丸ハンドル11が備えられた操向コラム12が立設され、さらにその後方には、前記動力伝達装置7のミッションケース13の上部を覆う車体カバー14の上面に運転座席15が設けられている。
【0019】
走行機体2の前部には、左右一対のピラー17を立設し、該ピラー17の上端に枢着された左右一対のブーム18の先端にバケット16が枢着されている。走行機体2とブーム18の中途部との間に装架された昇降用油圧シリンダ19の作動により、ブーム18を昇降動させる。また、前記ブーム18の中途部に枢着されたダンプアーム20の下端が前記バケット16に枢着され、ダンプアーム20の上端と前記ピラー17のと間に装架されたダンプ油圧シリンダ21の作動により、バケット16の上下の向きを変更できるように構成されている。
【0020】
次に、前記エンジン5からの動力を走行系及び作業系に伝達する構成について説明すると、図2及び図3に示すように、エンジン5の後面に設けられたケース23内へ出力軸22が突出しており、この出力軸22に取付けられた歯車24はアイドラギヤ25に噛み合い、該アイドラギヤ25は動力軸に取付けられ歯車27と噛み合っている。動力軸は走行機体2の後部方向に延びて、後方の前記動力伝達装置7におけるミッションケース13内に臨んでいる。この動力(変速)伝達装置7は、油圧ポンプ31及び油圧モータ32からなる静油圧式変速機構(HST)と、遊星歯車機構からなる機械式変速機構とからなる油圧・機械変速機構(HMT)により構成されているものである。
【0021】
前記ケース23の後面にボルト等にて取付けられる油圧ポンプ29は前記出力軸22に同心状に連結されており、エンジン5の駆動により油圧ポンプ29で発生させた圧油を、前記昇降用油圧シリンダ19やダンプ油圧シリンダ21等に供給できるように構成されている。そして、前記出力軸22から動力軸へ同じ回転数で動力伝達するように、前記歯車24、アイドラギヤ25及び歯車27の歯数が設定されている。
【0022】
次に、前記ミッションケース13内の遊星歯車機構30及びミッションケース13の前面に着脱可能に装着された変速のための油圧ポンプ31及び油圧モータ32への動力伝達の構成を説明すると、図3〜図5に示すように、前記動力軸の連結された歯車33は、サンギヤ軸34に対して回転自在な伝動歯車35と噛み合っている。この伝動歯車35の片面にはキャリア36が固定されており、このキャリア36には複数(実施形態では3つ、図5参照)の遊星歯車37が各々回転自在に軸支されている。前記サンギヤ軸34の外周に一体的に回転するように固定または形成された太陽歯車38は前記全ての遊星歯車37と噛み合っている。そして、前記サンギヤ軸34に対して、回転自在な内周リングギヤ39と前記全ての遊星歯車37と噛み合っている。この内周リングギヤ39の反対側面に形成された外リングギヤ部40に噛合う歯車41は、油圧ポンプ31への入力軸42に固着されている。実施形態では図3及び図4に示すように、サンギヤ軸34の軸線方向に沿って伝動歯車35、太陽歯車38が配置され、太陽歯車38を挟んで伝動歯車35と反対側に外周リングギヤ部40が配置され、内周リングギヤ39と遊星歯車37とは太陽歯車38より外周に位置するのである。
【0023】
他方、ミッションケース13の前面に配置された油圧モータ32に接続する出力軸43には歯車44が固着され、この歯車44と前記サンギヤ軸34に固着された伝動歯車45とが噛み合っている。
【0024】
前記サンギヤ軸34には、大小の変速用の歯車46、47が固着され、ミッションケース13内で前記サンギヤ軸34と平行に配置されたカウンタ軸48には、機械式の副変速機構49を設ける。即ち、副変速機構49のシフタ49a(図4参照)をカウンタ軸48のスプライン部に摺動可能に嵌合し、このシフタ49aには前記大小の変速用の歯車46、47の一方に選択的に噛合う歯車50、51が固設されている。また、前記カウンタ軸48からは後輪用の差動制限装置付きの後輪終減速装置8に動力伝達すると共に、カウンタ軸48に固設された歯車52はクラッチ54付きの歯車53を介して、前輪ドライブ軸9から前輪終減速装置10に動力伝達する。なお、前記エンジン5からの動力は、動力軸に固設された歯車56から歯車57を介してPTO軸58に伝達され、走行機体2の後部に連結する作業機(図示せず)に動力伝達可能である(図3参照)。
【0025】
そして、図4に示すように、サンギヤ軸34の両端は軸受60、61にて支持され、リングギヤ39、40がサンギヤ軸34の外周に軸受62を介して相対的回転可能に被嵌され、サンギヤ軸34の外周に一体的に回転するように固定または形成された太陽歯車38と前記リングギヤ39とに噛合う遊星歯車37が、サンギヤ軸34の外周の軸受63を介して相対的に回転可能な前記キャリア36に取付けられており、しかも、このキャリア36の一部に形成された伝動歯車35に動力を入力する歯車33が噛み合っているから、リングギヤ39、40及びキャリア36とサンギヤ軸34との関係が3重軸にならず、リングギヤ39、40及びキャリア36の直径を大きくしなくて済む。
【0026】
また、内周リングギヤ39の一部に形成された外リングギヤ部40に油圧ポンプ31への動力伝達用の歯車41が配置され、さらに、油圧モータ32からの動力を伝達する歯車44が前記サンギヤ軸34と一体的に回転するように被嵌した伝動歯車45に噛み合わせられ、さらに、エンジン5からの動力の入力軸である動力軸の歯車33は、前記サンギヤ軸34の外周の伝動歯車35に噛合っているから、当該サンギヤ軸34の軸心から偏心された位置にミッションケース13から突出するように、動力軸26を配置することができる。従って、油圧ポンプ31及び/又は油圧モータ32のHSTケース64をミッションケース13の前面に装着する場合に、ミッションケース13の前方向(走行機体2の前方)から見たとき、図5に示すように、前記HSTケース64を動力軸の投影範囲内に重複するように配置することができる。これにより、油圧・機械変速機構(HMT)としての動力伝達装置7をコンパクトに形成できる。
【0027】
さらに、前記サンギヤ軸34の軸心方向に前記動力伝達装置7の油圧・機械変速機構を観察した場合、サンギヤ軸34より外周の360度の周囲に、動力軸26と、HST(油圧ポンプ31及び油圧モータ32)に対する入力部及び出力部及び副変速機構のカウンタ軸48を配置できるから、それらの部品(軸や歯車等)が互いに干渉しない状態でコンパクトにミッションケース13内に配置して、コンパクトにできるという効果を奏する。
【0028】
また、エンジン5からの動力は、動力軸→歯車33→伝動歯車35→リングギヤ39→遊星歯車37→太陽歯車38を介して前記サンギヤ軸34に動力伝達する一方、前記リングギヤ39の外リングギヤ40から歯車40を介して油圧ポンプ31を駆動させるというように動力分割する。そして、油圧モータ32の出力は、歯車44、45を介して前記サンギヤ軸34に伝達することより、機械式伝動系に流体系伝動系の動力を合成させるものである。
【0029】
図6は、油圧ポンプ31及び油圧モータ32の作動による走行機体の前進時及び後退時の車速の状態を示す。エンジン5の始動時には油圧ポンプ31の斜板角度は0(ニュートラル)で油圧モータ32の斜板角度は最大値に設定されている。この状態では、油圧モータ32は油圧ポンプ31によりブレーキされているので、歯車44、45は停止状態にあり、サンギヤ軸34は回転しない。動力軸から歯車33、伝動歯車35を介してリングギヤ39、キャリア37を回転させるが、遊星歯車37が固定状態の太陽歯車38に噛み合った状態で公転しながら自転するのみである。この状態では走行機体2は停止状態が保持される。
【0030】
前進時の車速を増大させるには、油圧モータ32の斜板角は前記最大値で固定したまま、油圧ポンプ31の斜板角度を徐々に正方向に大きくすると、油圧ポンプ31から油圧モータ32への圧油吐出量が徐々に増大して、油圧モータ32の正回転の回転数が増加する。この場合、油圧モータ32では一定の高いトルク維持しながら回転数が増加する。油圧モータ32の回転により、前記サンギヤ軸34が正回転するから、この出力が副変速機構49を介して後輪終減速装置8及び前輪終減速装置10に伝達され、前輪3、後輪4を前進方向に駆動する。他方、前記サンギヤ軸34の正回転により、前記リングギヤ39が相対的に回転することになるので油圧ポンプ31の回転数は徐々に低下するのである。
【0031】
油圧ポンプ31の斜板角度が最大値になった以降は、その最大値を維持する一方、油圧モータ32の斜板角度を前記最大値から徐々に減少させ(ニュートラル方向に戻す)。これにより、油圧モータ32はその容積が徐々に減少し、油圧モータ32はトルクを減少させつつ回転数が増大する。その場合、サンギヤ軸34の回転数が増大するので、前記リングギヤ39の回転数が相対的に減少し、油圧ポンプ31の回転数が減少するのである。
【0032】
このように、可変式の油圧モータ32はサンギヤ軸34を増速すると共に、リングギヤ39の回転数を減少させため、可変式の油圧モータ32の回転数が上昇するにつれて圧油の流量が減少し、機械的動力伝動となるのでエネルギー効率が向上するのである。
【0033】
実施形態では油圧ポンプ31の軸回転数が0のとき、油圧モータ32の軸回転数が最大値(4778rpm)となる。
【0034】
他方、走行機体2を停止状態から後退させる場合には、油圧モータ32の斜板角度を前記最大値に維持したまま、油圧ポンプ31の斜板角度をニュートラルから負方向に徐々に増大させる。これにより、油圧ポンプ31から油圧モータ32への圧油吐出量が徐々に増大して、油圧モータ32の逆回転の回転数が増加する。これにて走行機体2は後退動し始める。他方、前記サンギヤ軸34の逆回転により、前記リングギヤ39には、前記動力軸からの回転が加算されるので、油圧ポンプ31の回転数は徐々に増大するのである。
【0035】
油圧ポンプ31の斜板角度が負方向で最大値になった以降は、その最大値を維持する一方、油圧モータ32の斜板角度を前記最大値から徐々に減少させことで、油圧モータ32はトルクを減少させつつ逆回転の回転数が増大する。実施形態では、油圧ポンプ31の軸回転数が正回転方向で最大値(3856rpm)のとき、油圧モータ32の軸回転数が逆回転方向で最大値(3856rpm)となる(図6参照)。
【0036】
なお、前述のように、入力分割方式のHSTの構成上、最高速度時には、油圧モータ32の回転数が非常に高くり、油圧ポンプ31の回転数が0に近づくため、ギヤ騒音を低減するには、油圧モータ32の軸43の歯車44を、油圧ポンプ31の軸42の歯車41よりも小さくすることが望ましい。
【0037】
エンジン始動直後、油圧モータ32と油圧ポンプ31からの油圧のリークによる瞬間動での遊星歯車機構30のアンバランスは、サンギヤ軸34にブレーキを付与するブレーキ手段を設けるようにしても良い。そのためには、図6に示す副変速機構49のカウンタ軸48等に関連させた多板式等のブレーキ機構65を設けるようにしても良い。
【0038】
前記遊星歯車機構30やHSTを介することなく、エンジン5からの動力を前記PTO軸58へ伝達するために、前記動力軸26から歯車56、57を介することで、サンギヤ軸34と同軸状または走行機体2の左右中心軸線上にPTO軸58を配置することが可能となる。
【0039】
【発明の効果】
以上に詳述したように、請求項1に記載の発明の走行作業機における動力伝達装置は、エンジンからの動力を遊星歯車機構及び可変式油圧ポンプと可変式油圧モータとからなる静油圧式変速装置とに動力伝達し、静油圧式変速装置と遊星歯車機構との各出力を合成して変速出力とする走行作業機において、前記遊星歯車機構における回転可能なサンギヤ軸の外周に、遊星歯車を備えたキャリアと前記遊星歯車に噛合うリングギヤとをそれぞれ回転可能に被嵌し、前記キャリアの外周に設けた歯車に対して前記エンジンからの動力を伝達し、前記リングギヤを介して可変式油圧ポンプを駆動させる一方、前記可変式油圧モータからの動力を伝動歯車を介して前記サンギヤ軸に入力し、前記サンギヤ軸から走行部に動力伝達するように構成したものである。
【0040】
従って、前記サンギヤ軸の外周にてその軸線方向に配置したリングギヤ及びキャリアが、サンギヤ軸に対してそれぞれ遊転しているから、サンギヤ軸に対するリングギヤ及びキャリアの被嵌箇所で3重軸にならず、動力伝達(変速)装置の構成がコンパクトにできるという効果を奏する。
【0041】
また、内周リングギヤの一部に形成された外リングギヤ部に油圧ポンプへの動力伝達用の歯車が配置され、さらに、油圧モータからの動力を伝達する歯車が前記サンギヤ軸と一体的に回転するように被嵌した伝動歯車に噛み合わせられ、さらに、エンジンからの動力の入力軸である動力軸の歯車は、前記サンギヤ軸の外周の伝動歯車に噛合っているから、当該サンギヤ軸の軸心から偏心された位置にミッションケースから突出するように、動力軸を配置することができる。従って、ミッションケースの前面に装着する静油圧式変速機構のケースを動力軸の投影範囲内に重複するように配置することができる。これにより、油圧・機械変速機構(HMT)としての動力伝達装置をコンパクトに形成できる。
【0042】
また、可変式の油圧モータはサンギヤ軸を増速すると共に、リングギヤの回転数を減少させため、可変式の油圧モータの回転数が上昇するにつれて圧油の流量が減少し、機械的動力伝動となるのでエネルギー効率が向上するという効果を奏する。
【0043】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の走行作業機における動力伝達装置において、前記サンギヤ軸と前記走行部との間に副変速機構を配置したものである。この場合、請求項1に記載の発明による効果に加えて、サンギヤ軸より外周の360度の周囲に、前記動力軸と、HSTに対する入力部及び出力部及び副変速機構の軸を配置できるから、それらの部品(軸や歯車等)が互いに干渉しない状態でコンパクトにミッションケース内に配置して、動力伝達装置を一層コンパクトにできるという効果を奏する。
【0044】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の走行作業機における動力伝達装置において、前記可変式油圧モータ側の伝動歯車の直径を前記可変式油圧ポンプ側の伝動歯車よりも小さく設定したものである。
【0045】
従って、請求項1または2に記載の発明による効果に加えて、入力分割方式のHSTの構成上、最高速度時には、油圧モータの回転数が非常に高くり、油圧ポンプの回転数が0に近づくため、前記の構成にてギヤ騒音を低減することができるという効果を奏する。
【0046】
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の走行作業機における動力伝達装置において、前記遊星歯車機構を内蔵するミッションケースをリヤアクスルケースに接続する一方、前記ミッションケースの後端にPTO軸を突設し、前記エンジンからの動力軸と前記ミッションケース内の伝動軸とを介して前記PTO軸に動力伝達するように構成したものであるから、サンギヤ軸の位置と関係なく、サンギヤ軸と同軸状または走行機体の左右中心軸線上にPTO軸を配置することが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】走行作業機としてのホイールローダの側面図である。
【図2】走行機体の概略平面図である。
【図3】油圧・機械変速機構(HMT)により構成された動力伝達装置のスケルトン図である。
【図4】動力伝達装置の一部側断面図である。
【図5】動力伝達装置のミッションケースを走行機体の前方から見た図3のV−V線矢視図である。
【図6】動力伝達装置の作用説明図である。
【符号の説明】
2 走行機体
3、4 前輪、後輪
5 エンジン
7 動力伝達装置
8 後輪終減速装置
9 前輪ドライブ軸
10 前輪終減速装置
13 ミッションケース
26 動力軸
30 遊星歯車機構
31 油圧ポンプ
32 油圧モータ
33、41、44、50〜53、56、57 歯車
34 サンギヤ軸
35、45 伝動歯車
36 キャリア
37 遊星歯車
38 太陽歯車
39 内周リングギヤ
40 外リングギヤ部
48 カウンタ軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a power transmission device in a traveling work machine such as an agricultural work machine or a civil engineering work machine that includes a hydrostatic transmission mechanism (device) and a mechanical transmission mechanism.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, power from an engine is divided and input into a mechanical transmission mechanism including a planetary gear mechanism and a hydrostatic transmission mechanism including a hydraulic pump and a hydraulic motor, and the hydrostatic transmission mechanism and the planetary gear mechanism are input. A power transmission device that combines the outputs of the above to produce a shift output is known, for example, in Patent Document 1 and the like.
[0003]
In the configuration of Patent Document 1, an input shaft from a prime mover such as an engine is sequentially and coaxially connected to an output shaft via a high speed ratio range clutch, an intermediate shaft, and a gear unit including a planetary gear mechanism. The input shaft further includes a pair of gears engaged with each other, a rotary shaft, a pair of other gears engaged with each other, a clutch for a low speed ratio region, and other intermediate shafts in the same manner. Connected to the unit.
[0004]
On the other hand, in the hydraulic unit, when one of the two hydraulic pumps / motors acts as a pump by the hydraulic circuit, the other hydraulic pump / motor is connected to act as a motor with the other hydraulic power. It is connected to the rotating shaft. The rotary shaft from the other hydraulic pump / motor is connected to the gear unit via another set of gears that engage with each other and a reaction force shaft, and travels backward with another set of gears that engage with each other. It is connected to the output shaft via a clutch.
[0005]
The gear unit has the same configuration as that of the front single planetary gear including the first sun gear, the first pinion, the first ring gear, and the first carrier that pivotally supports the first pinion, that is, the second sun gear, the second pinion, the second A single planetary gear in the rear row comprising a ring gear and a second carrier that pivotally supports the second pinion is provided. The first sun gear is coupled to the reaction force shaft, the first ring gear and the second sun gear are coupled to the first intermediate shaft, the second ring gear is coupled to the second intermediate shaft, and the first and first Two carriers are coupled to the output shaft, and a low speed gear ratio or a high speed gear ratio is obtained by only the single planetary gear in the front row or both single planetary gears, respectively.
[0006]
The one hydraulic pump / motor is a variable displacement type, and the other hydraulic pump / motor is a fixed displacement type.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 56-23069
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the configuration of Patent Document 1, the second intermediate shaft coupled with the second sun gear and the first ring gear can be rotated relative to the first intermediate shaft coupled with the second ring gear. It is fitted. A reaction force shaft coupled with the first sun gear is fitted so as to be rotatable relative to the second intermediate shaft. Accordingly, in the portion where the three shafts of the first intermediate shaft, the second intermediate shaft, and the reaction force shaft are partially concentrically overlapped, the maximum diameter of the shaft must be increased. As the structure of the bearing becomes complicated, the diameter of the gear coupled to these shafts has to be increased, resulting in a problem that the configuration of the gear is increased.
[0009]
Further, in the above-described configuration, there is a problem in that the entire transmission case becomes long and cannot be made compact as a result of the linear arrangement from the input shaft from the prime mover to the output shaft of the transmission case.
[0010]
Further, two hydraulic pumps / motors that are branched and driven from the planetary gear from the input shaft from the prime mover are arranged in series, and the output of the other hydraulic pump / motor is input to the sun gear in the single planetary gear in the front row. Because of this configuration, two hydraulic pumps / motors have to be arranged in the mission case, and the maintenance of the hydraulic pump / motor requires a troublesome task of disassembling the mission case.
[0011]
The present invention divides and inputs a mechanical transmission mechanism comprising a planetary gear mechanism and a hydrostatic transmission mechanism comprising a hydraulic pump and a hydraulic motor, and outputs each of the hydrostatic transmission mechanism and the planetary gear mechanism. It is an object of the present invention to make the configuration of a power transmission device that is combined to produce a shift output compact.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a power transmission device in a traveling working machine according to claim 1 is a hydrostatic transmission comprising a planetary gear mechanism, a variable hydraulic pump, and a variable hydraulic motor for transmitting power from the engine. In a traveling working machine that transmits power to the device and combines the outputs of the hydrostatic transmission and the planetary gear mechanism to produce a transmission output, a planetary gear is disposed on the outer periphery of the rotatable sun gear shaft in the planetary gear mechanism. A variable hydraulic pump through which a carrier provided and a ring gear meshing with the planetary gear are rotatably fitted, the power from the engine is transmitted to a gear provided on the outer periphery of the carrier, and the ring gear is used for transmission. The power from the variable hydraulic motor is input to the sun gear shaft through a transmission gear, and the power is transmitted from the sun gear shaft to the traveling unit. It is intended.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the power transmission device for the traveling work machine according to the first aspect, an auxiliary transmission mechanism is disposed between the sun gear shaft and the traveling unit.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the power transmission device in the traveling work machine according to the first or second aspect, the diameter of the transmission gear on the variable hydraulic motor side is smaller than the transmission gear on the variable hydraulic pump side. It is set.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in the power transmission device for a traveling work machine according to any one of the first to third aspects, the transmission case incorporating the planetary gear mechanism is connected to a rear axle case, A PTO shaft is provided at the rear end so as to transmit power to the PTO shaft via a power shaft from the engine and a transmission shaft in the transmission case.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a preferred embodiment in which the present invention is embodied will be described. FIG. 1 is a side view of a wheel loader used for agricultural work or civil engineering work as an example of a traveling work machine, FIG. 2 is a plan view of a traveling machine body, FIG. 3 is a skeleton diagram of a power transmission device, and FIG. FIG. 5 is a partially cutaway side view showing the planetary gear mechanism and the like, and FIG. 5 is a front view taken along line VV in FIG.
[0017]
As shown in FIG. 1, the wheel loader 1 used for agricultural work or civil engineering work includes a pair of
[0018]
A steering column 12 having a
[0019]
A pair of left and
[0020]
Next, a configuration for transmitting the power from the
[0021]
A
[0022]
Next, the configuration of power transmission to the
[0023]
On the other hand, a
[0024]
Large and
[0025]
4, both ends of the
[0026]
Further, a
[0027]
Further, when the hydraulic / mechanical transmission mechanism of the
[0028]
The power from the
[0029]
FIG. 6 shows the state of the vehicle speed when the traveling machine body moves forward and backward due to the operation of the
[0030]
In order to increase the vehicle speed at the time of forward movement, when the swash plate angle of the
[0031]
After the swash plate angle of the
[0032]
In this way, the variable
[0033]
In the embodiment, when the shaft rotational speed of the
[0034]
On the other hand, when the traveling
[0035]
After the swash plate angle of the
[0036]
As described above, the rotational speed of the
[0037]
Immediately after starting the engine, the
[0038]
In order to transmit the power from the
[0039]
【The invention's effect】
As described in detail above, the power transmission device in the traveling working machine according to the first aspect of the present invention is a hydrostatic transmission that includes a planetary gear mechanism, a variable hydraulic pump, and a variable hydraulic motor for transmitting power from the engine. In a traveling working machine that transmits power to the device and combines the outputs of the hydrostatic transmission and the planetary gear mechanism to produce a transmission output, a planetary gear is disposed on the outer periphery of the rotatable sun gear shaft in the planetary gear mechanism. A variable hydraulic pump through which a carrier provided and a ring gear meshing with the planetary gear are rotatably fitted, the power from the engine is transmitted to a gear provided on the outer periphery of the carrier, and the ring gear is used for transmission. The power from the variable hydraulic motor is input to the sun gear shaft through a transmission gear, and the power is transmitted from the sun gear shaft to the traveling portion. It is.
[0040]
Accordingly, since the ring gear and the carrier arranged in the axial direction on the outer periphery of the sun gear shaft are free to rotate with respect to the sun gear shaft, the ring gear and the carrier do not become a triple shaft at the fitting position of the sun gear shaft. The structure of the power transmission (transmission) device can be made compact.
[0041]
Further, a gear for transmitting power to the hydraulic pump is disposed in an outer ring gear portion formed in a part of the inner ring gear, and a gear for transmitting power from the hydraulic motor rotates integrally with the sun gear shaft. Further, since the gear of the power shaft that is meshed with the fitted transmission gear is meshed with the transmission gear on the outer periphery of the sun gear shaft, the shaft center of the sun gear shaft is engaged. The power shaft can be arranged so as to protrude from the transmission case at a position eccentric from the transmission case. Accordingly, the case of the hydrostatic transmission mechanism mounted on the front surface of the transmission case can be disposed so as to overlap within the projection range of the power shaft. Thereby, the power transmission device as the hydraulic / mechanical transmission mechanism (HMT) can be formed compactly.
[0042]
In addition, the variable hydraulic motor increases the speed of the sun gear shaft and decreases the rotation speed of the ring gear, so that the flow rate of pressure oil decreases as the rotation speed of the variable hydraulic motor increases, and mechanical power transmission As a result, the energy efficiency is improved.
[0043]
According to a second aspect of the present invention, in the power transmission device for the traveling work machine according to the first aspect, an auxiliary transmission mechanism is disposed between the sun gear shaft and the traveling unit. In this case, in addition to the effect of the invention according to claim 1, the power shaft, the input portion and the output portion for the HST, and the shaft of the auxiliary transmission mechanism can be arranged around 360 degrees on the outer periphery from the sun gear shaft. These components (shafts, gears, etc.) are arranged compactly in the transmission case without interfering with each other, and the power transmission device can be made more compact.
[0044]
According to a third aspect of the present invention, in the power transmission device in the traveling work machine according to the first or second aspect, the diameter of the transmission gear on the variable hydraulic motor side is smaller than the transmission gear on the variable hydraulic pump side. It is set.
[0045]
Therefore, in addition to the effect of the invention according to the first or second aspect, the rotational speed of the hydraulic motor becomes very high and the rotational speed of the hydraulic pump approaches 0 at the maximum speed due to the configuration of the input division type HST. Therefore, there is an effect that gear noise can be reduced with the above configuration.
[0046]
According to a fourth aspect of the present invention, in the power transmission device for a traveling work machine according to any one of the first to third aspects, the transmission case incorporating the planetary gear mechanism is connected to a rear axle case, A PTO shaft is provided at the rear end so that power is transmitted to the PTO shaft via the power shaft from the engine and the transmission shaft in the transmission case. The PTO shaft can be arranged coaxially with the sun gear shaft or on the left and right central axis of the traveling machine body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a wheel loader as a traveling work machine.
FIG. 2 is a schematic plan view of a traveling machine body.
FIG. 3 is a skeleton diagram of a power transmission device configured by a hydraulic / mechanical transmission mechanism (HMT).
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the power transmission device.
5 is a VV arrow view of FIG. 3 when the transmission case of the power transmission device is viewed from the front of the traveling machine body.
FIG. 6 is an operation explanatory diagram of a power transmission device.
[Explanation of symbols]
2 traveling
Claims (4)
前記遊星歯車機構における回転可能なサンギヤ軸の外周に、遊星歯車を備えたキャリアと前記遊星歯車に噛合うリングギヤとをそれぞれ回転可能に被嵌し、
前記キャリアの外周に設けた歯車に対して前記エンジンからの動力を伝達し、
前記リングギヤを介して可変式油圧ポンプを駆動させる一方、
前記可変式油圧モータからの動力を伝動歯車を介して前記サンギヤ軸に入力し、
前記サンギヤ軸から走行部に動力伝達するように構成したことを特徴とする走行作業機における動力伝達装置。Power from the engine is transmitted to a planetary gear mechanism and a hydrostatic transmission including a variable hydraulic pump and a variable hydraulic motor, and the outputs of the hydrostatic transmission and the planetary gear mechanism are combined to change the speed. In the traveling work machine to be output,
The outer periphery of the rotatable sun gear shaft in the planetary gear mechanism is rotatably fitted with a carrier having a planetary gear and a ring gear meshing with the planetary gear,
Transmitting power from the engine to a gear provided on the outer periphery of the carrier;
While driving the variable hydraulic pump through the ring gear,
The power from the variable hydraulic motor is input to the sun gear shaft through a transmission gear,
A power transmission device for a traveling work machine, wherein power is transmitted from the sun gear shaft to a traveling unit.
前記ミッションケースの後端にPTO軸を突設し、
前記エンジンからの動力軸と前記ミッションケース内の伝動軸とを介して前記PTO軸に動力伝達するように構成したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の走行作業機における動力伝達装置。While connecting the mission case containing the planetary gear mechanism to the rear axle case,
PTO shaft projecting from the rear end of the mission case,
4. The power in the traveling work machine according to claim 1, wherein power is transmitted to the PTO shaft via a power shaft from the engine and a transmission shaft in the transmission case. 5. Transmission device.
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JP2010529378A (en) * | 2007-06-08 | 2010-08-26 | オルビタル2 リミテッド | Variable ratio transmission |
CN105114588A (en) * | 2015-08-31 | 2015-12-02 | 北京理工大学 | Geometric five-stage type hydraulic mechanical compound stepless transmission device |
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2003
- 2003-06-12 JP JP2003167294A patent/JP2005003091A/en active Pending
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JP2010529378A (en) * | 2007-06-08 | 2010-08-26 | オルビタル2 リミテッド | Variable ratio transmission |
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