JP2005226704A - 作業車両の静油圧式無段変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クルーズコントロール用の操作具の操作位置が長期間の使用後でも固定位置が変化しない耐久性のある作業車両のＨＳＴを提供すること。
【解決手段】ＨＳＴケース７内に設けたトラニオン軸２９の回動操作を固定するクルーズコントロール機構（ブレーキ構造Ｂ）を備え、トラニオン軸２９の軸周囲に設けた油圧室３３内にトラニオン軸２９と一体構成したブレーキ材（ピストン３７、キー４０、スプリング４１など）を回転自在に内装し、油圧室３３に連通させた油路３８の油圧を操作してピストン３７をケース７内の固定部へ押圧させた固定状態と、該固定部から離間させた非固定状態に変更するスプール３５を備えた作業車両の静油圧式無段変速装置である。
作業車両の操作系の構成を大きく変更することなく構成することができ、作業車両の操作系を安価に構成することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は作業速を一定に保って均一作業を行うべくクルーズコントロール機構を備えた作業車両の静油圧式無段変速装置に関する。

従来、芝刈機等には作業速を一定に保って均一作業を行うべくクルーズコントロール機構を備えるものが知られている。そして前記クルーズコントロール機構は、例えば特開２００２−２７４２０２号公報に示されるように、ＨＳＴのトラニオン軸にワイヤーやリンク機構を介して操作具となるクルーズコントロールレバーを接続し、この操作具の操作位置を固定することで前記トラニオン軸の操作位置を固定、即ち車速を一定に保持する構成となっている。また、特開２００２−１１４０５１号公報にはトラニオン軸に電磁式のブレーキ機構を装着し、該ブレーキ機構をクルーズコントロールスイッチで作動させる構成が開示されている。
特開２００２−２７４２０２号公報 特開２００２−１１４０５１号公報

しかしながら、前記クルーズコントロール機構には、作業中に激しい振動が有ったり、特に長期間使用して前記ワイヤやリンク機構に変形やガタが生じると固定位置が変更されたり、固定位置を設定し難いという問題点があった。

また同時に前記クルーズコントロール機構を構成する際には、安価な構成でメンテナンスも行い易い構成が望ましい。

本発明の課題は、クルーズコントロール用の操作具の操作位置が長期間の使用後でも固定位置が変化しない耐久性のある、かつ安価な作業車両の静油圧式無段変速装置を提供することである。

上記本発明の課題は次の解決手段により解決される。
請求項１記載の発明は、エンジン（Ｅ）の回転動力を入力して駆動輪（１２）へ出力する静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）と、前記無段変速装置のケース（７）内に設けたトラニオン軸（２９）を回動操作して前記出力回転数を変更する操作具（ＨＳＴレバー３６）と、前記操作具（３６）で調整したトラニオン軸（２９）の回動操作位置を固定するクルーズコントロール機構（ブレーキ構造Ｂ）を備えた作業車両において、前記トラニオン軸（２９）の軸周囲に油圧室（３３）を設け、該油圧室（３３）には、トラニオン軸（２９）と一体構成したブレーキ材（ピストン３７、キー４０、スプリング４１など）を回転自在に内装し、前記油圧室（３３）に設けた油路（３８）の油圧を操作して前記ブレーキ材（ピストン３７、キー４０、スプリング４１など）を静油圧式無段変速装置ケース（７）内の固定部へ押圧させた固定状態と、前記固定部から離間させた非固定状態に変更する操作手段(スプール３５）を備えた作業車両の静油圧式無段変速装置である。

請求項１記載の発明によれば、ピストン作動切換用の操作手段(スプール３５）を操作してピストン（３７）をＨＳＴケース（７）に押圧させるとトラニオン軸（２９）はケース（７）に圧着されることなどによりトラニオン軸（２９）が回動不能になる。

請求項２記載の発明は、前記油圧室（３３）は、トラニオン軸（２９）の基部側に静油圧式無段変速装置ケース（７）に隣接して配置し、前記油路（３８）を前記静油圧式無段変速装置ケース（７）に送油される油路（Ｌ１）に連通させた請求項１に記載の作業車両の静油圧式無段変速装置である。

請求項１記載の発明によれば、ＨＳＴのトラニオン軸部にブレーキ構造Ｂを直接設けることによって、作業車両の操作系の構成を大きく変更することなく構成することができ、作業車両の操作系を安価に構成することができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、油圧室（３３）をトラニオン軸（２９）の基部側に静油圧式無段変速装置ケース（７）に隣接して配置し、前記油路（３８）を前記静油圧式無段変速装置ケース（７）に送油される油路（Ｌ１）に連通させたので、ブレーキ構造Ｂの作動と非作動用の切替部を別途設ける必要がなくなり、配管等のコスト増加要因も無くなり、またトラニオン軸部にトラニオン軸（２９）の保持用のブレーキ構造Ｂを集中配置することができ、コストアップを抑制することができる。

図１は本発明の実施例のトラクタの側面図であり、図２は図１のトラクタの伝動構成図である。
トラクタ車体５は、前部のエンジンＥからクラッチハウジング６及び後部のミッションケース８に亘って連接して一体構成とし、前部のフロントアクスルブラケット９にはステアリングハンドル１０によって操向自在の前輪１１を有し、後部ミッションケース８の左右両側のリヤアクスルハウジングの先端部には後輪１２を軸装し、これら前後輪１１、１２を駆動して走行する四輪駆動走行形態としている。又、ミッションケース８上の左右フェンダー１３間のシートフロア上には操縦席１４を有する。

ミッションケース８上の油圧ケースに昇降可能に設けられたリフトアーム１５は、左右のロアリンク１６とリフトロッド１７で連結されて、これらロアリンク１６やトップリンク等の後端に連結する作業機を昇降することができる。ボンネット１８内にはエンジンＥが装着されており、また前記油圧無段変速装置（ＨＳＴ）はＨＳＴケース７内に設けられて、クラッチハウジング６内の主クラッチ５４（図２）を経てＨＳＴ入力軸１９（図２）を連動し、変速レバー３６（図６）又は変速ペダル３Ｆ、３Ｒによる中立Ｎ位置からの前進Ｆ、後進Ｒの切替、及びこれらの無段変速による連動を経て、副変速装置２１へ連動し、後輪１２の差動ギヤ機構、及び前輪１１への出力軸等を伝動する構成である。

油圧無段変速装置（ＨＳＴ）は、図２に示す可変容量形ポンプ２３の斜板２２の傾斜角が変更されて、可変容量形モータ２８による出力軸５３の回転が無段変速される。

図２においては、農用トラクタの伝動構成で、高低２段の副変速装置２１を有し、可変容量形ポンプ２３と可変容量形モータ２８とを有した油圧無段変速装置を走行伝動装置に用いたものである。また、主クラッチ５４からＨＳＴ入力軸１９を駆動する前に、ＰＴＯ入力軸５６を分岐して取出した動力をＰＴＯ変速装置５７を経由してＰＴＯ軸５５へ取り出す構成とする。

前記油圧無段変速装置は、可変容量形ポンプ２３と可変容量形モータ２８とを閉油圧回路５０で接続し、可変容量形ポンプ２３の斜板２２の傾斜角度を変速ペダル３Ｆ、３Ｒの踏み込み操作によって調節して、ＨＳＴ入力軸１９の入力回転をＨＳＴ出力軸５３の出力回転に減速無段変速し、又正逆に切替えて無段変速することができる。

ＨＳＴ出力軸５３からの動力は走行軸５８に取り出され、走行軸５８から後輪１２への伝動用のデフ装置５９と前輪伝動軸６０と前輪１１への伝動用のデフ装置６１に動力が取り出される。なお、前輪伝動軸６０の伝動を入り切りする四輪駆動用の四駆クラッチギヤ６２がＰＴＯ入力軸５６と前輪駆動軸６０の間に設けられている。

図３（ａ）には油圧無段変速装置の斜板２２の回転により可変容量形ポンプ２３が作動する機構を説明するための可変容量形ポンプ２３の要部一部断面図を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢印Ｓ方向から見た図である。

可変容量形ポンプ２３の回転軸２４と同心の回転中心を有する斜板２２は、中央部に貫通口２２ａを備えたドーム状の中実構造体であり、可変容量形ポンプ２３の回転軸２４の回りに該回転軸２４と平行な方向に並列配置された複数（本実施例では９本）の伸縮自在のピストン２５に当接する平面２２ｂを有する。また、９本のピストン２５は、シリンダブロック２６内の前記回転軸２４と平行な方向に設けられた各シリンダ２６ａ内にスプリング２６ｂにより伸縮自在に配置されている。スプリング２６ｂにより常時付勢されたピストン２５の先端部２５ａが斜板２２の平面部２２ｂに当接し、その反対側のピストン底面２５ｂは各シリンダ２６ａ内のオイルをピストン２５の伸縮に応じて各シリンダ２６ａ内から出し入れする構成である。

なお、シリンダブロック２６は回転軸２４にスプライン係合しているが、回転軸２４がエンジンＥから駆動力を得て回転するときに斜板２２は回転軸２４に連結していないので回転しない。各シリンダ２６ａ内のオイルは図３（ｂ）に示すケース７に設けられた三日月状の二つの油路７ａ、７ｂからＨＳＴの油圧閉回路５０を流れて可変容量形モータ２８に流れる。

従って可変容量形ポンプ２３の回転軸２４に対する所定角度αで傾斜した斜板２２が図３（ａ）の矢印φ方向に回転軸２４を中心に回転すると、該斜板２２の傾斜角度に応じて９本のピストン２５が順次伸縮して、油路７ａがオイル吸入ポートとなり、油路７ｂがオイル吐出ポートとなり、各シリンダ２６ａ内のオイルがＨＳＴの油圧閉回路５０に送り出される。この送油量は斜板２２の傾斜角度に応じて変化するので、斜板２２の傾斜角度を調節して前記送油量を変化させ、同時に斜板２２の傾斜角度に応じて可変容量形モータ２８の出力も調節することができる。

図４、図５には後述するブレーキ装置Ｂを備えた静油圧式無段変速装置の可変容量形ポンプ２３の水平方向の断面図を示す。また、図６には本実施例の油圧回路図を示す。
図４及び図５に示す本発明の実施例ではＨＳＴのケース（ハウジング）７にトラニオン軸２９の基部固定用（油圧）ブレーキ構造Ｂを設けた。該ブレーキ構造Ｂは、トラニオン軸２９の基部側の静油圧式無段変速装置ケース７に隣接してブレーキ用ピストン３７を内蔵した油圧室３３を設け、該油圧室３３内のピストン３７作動用のオイルを供給できる油路３８を設け、この油路３８をＨＳＴケース７に送油する油路Ｌ１と連通させたものである。

従来の芝刈り用トラクタ等では、一定速度で芝刈り作業走行するような場合には、オペレータは常に足ペダルを操作しながら走行速度を調整する必要があり、作業負担が大きかった。足ペダルを常に操作し続ける代わりにサーボ機構を設けたＨＳＴを用いることもできるが、この場合にはＨＳＴの製品コストが高くなる問題点があった。

本実施例では図４、図５に示すように、前記ブレーキ構造ＢはＨＳＴトラニオン軸部２９の基部側に静油圧式無段変速装置ケース７に隣接してブレーキ用ピストン３７、キー４０、スプリング４１を内蔵した油圧室３３を設け、さらにケース（ハウジング）７内にピストン切換用スプール３５と該スプール３５により開閉制御される油路３８を設けて、トラニオン軸２９の回転を固定できるようにしたものである。

トラニオン軸２９の回りに円筒状の油圧ピストン３７をスライド自在に設け、該ピストン３７の作動用油路３８を油圧室３３へ連通し、該油路３８をＨＳＴ油路Ｌ１と連通させる構成としている。該油路３８の内部には前述のピストン作動切換用スプール３５を設け、またトラニオン軸２９には前記ピストン３７と係合させるキー４０を設けている。

そして図４に示すようにピストン作動切換用スプール３５を操作して、油圧回路の油路Ｌ１（図６）からの圧油を油圧室３３の内部に送油すると、ピストン３７はハウジング７の壁面に押圧され、トラニオン軸２９はハウジング７に圧着され、トラニオン軸２９が回動不能になる。

また、図５にはピストン作動切換用スプール３５が油路Ｌ１（図６）からの圧油を油圧室３３の内部に送油不可能にした状態を示し、ピストン３７はスプリング４１の付勢力によりハウジング７の壁面から離れ、通常の足ペダルでの変速操作が可能になる。

前記ピストン作動切換用スプール３５は図６に示すピストン作動切換用具（ピストン作動切換レバー）４８により油路Ｌ１から圧油の送油制御がなされる。このようにピストン３７を作動させる油圧源はＨＳＴに供給されるチャージ回路を油圧源として作動することができ、油圧源を新たに設ける必要がないためコストアップを最小限に抑えることが可能となる。

こうして、任意の車速にてトラニオン軸２９を保持することができるので、オペレータの負担を軽減することができる。また、ＨＳＴのトラニオン軸部にブレーキ構造Ｂを直接設けることによって、トラクタ操作系の構成を大きく変更することなく構成することができ、トラクタ操作系を安価に構成することができる。

このようにピストン作動切換用スプール３５を油圧室３３に配すると共に、トラニオン軸保持機構であるブレーキ構造Ｂを開放した場合の戻り油をＨＳＴケース７を介し、走行ミッションケース（オイルタンク）８へ戻す構成にしたので、ピストン３７の作動切替部を別途設ける必要がなくなり、配管等のコスト増加要因も無くなり、一方ではトラニオン軸部にトラニオン軸２９の保持用のブレーキ構造Ｂを集中配置することによりコストアップを抑制することができる。

なお、図６に示す本実施例の油圧回路は、パワステアリングシリンダ４２を作動させる操向油圧回路４３とＨＳＴ用油圧回路４４が直列に接続され、また芝刈機（図示せず）などの作業機（ＰＴＯ）昇降シリンダ４５の作動用油圧回路４６とＰＴＯクラッチ用回路４７が前記二つの油圧回路４３、４４に並列配置されている。

また、ＨＳＴレバー３６及び前後進ペダル３Ｆ、３ＲはＨＳＴのトラニオン軸２９を回動操作して斜板２２の傾斜角度を変更して可変容量形ポンプ２３の単位時間当たりのオイル吐出量を変更し、車両の車速を変更する。

前記斜板２２は連結アーム２７を介してトラニオン軸２９と係合しているので、トラニオン軸２９の矢印Ｂ方向の回転角度を変えることで斜板２２が傾斜する。

また、図７に示すように斜板２２は、、片側をニードルベアリング３２にて支持させる構成も知られているが、ニードルベアリング３２の回動量が斜板２２の回動量（回転角）に対し、約１／２となるよう、規制、保持する牽制ピン３１を斜板２２の突起２２ｃに装着しておき、ＨＳＴケース７にカラー（ガイド）３０を止輪３４により装着し、止輪３４が牽制ピン３１の支点となるように構成している。図７（ａ）は斜板２２が傾斜していないときの側面図、図７（ｂ）は斜板２２が傾斜したときの側面図を示し、図７（ｃ）にはカラー（ガイド）３０の拡大断面図を示す。
前記牽制ピン３１を備え、かつブレーキ機構Ｂを備えていないＨＳＴ断面図を図８に示す。

カラー（ガイド）３０の中央部には、図７（ｃ）に示すように牽制ピン３１挿入用の穴３０ａが設けられている。該穴３０ａは中央部を頂点とする曲面を有し、該穴３０ａに牽制ピン３１の先端を差し込むだけで、斜板２２の傾斜し過ぎを防ぐことができる。

従来は図１０に示すように牽制ピン３１’の止輪から突出する部分にボール状の突起３１’ａを設けていたので、その構造が図７に示す牽制ピン３１に比較して複雑であったが、図７に示す牽制ピン３１は簡単な構造であるので作製コストが比較的安価である。

従来斜板２２の軸受けには、図９（ｃ）に平面図を示す合成樹脂製のクレイドル型軸受け４９’を使用している。しかしこの軸受け４９’では、長時間使用するにつれて摺動抵抗が変化し、斜板２２の操作トルクのヒステリシスが増大する。この原因としては、長時間の使用に伴い斜板２２と軸受け４９’の間になじみが発生し、軸受け４９’が潤滑状態から無潤滑状態に変化することが考えられる。

図９（ａ）には本実施例の斜板２２の軸受け構造の断面図を示すが、軸受け４９を図９（ｂ）の平面図に示すように２〜３個に分割して製作し、特定の形状の隙間を設けてＨＳＴハウジング７の内部に組み込むことにより、オイルは斜板２２と軸受け４９の間に侵入し易くなり、軸受け４９を半潤滑状態に保つことができる。

こうして斜板２２の操作時に発生するトルクのヒステリシス増大を抑えることができる。機種、型式に応じてトルクの調整も可能となり、コストダウンとＨＳＴの組立性の改善を図ることができる。また、馴染みの発生した斜板２２と軸受け４９を一度分解し、再度組み立てたところ、ヒステリシスが低減していることも分かった。

また、前記スプール３５はスイッチやペダル式の操作具により機械的、電気的連動機構を介して操作する構成としても良い。

本発明はクルーズコントロール機構を備えた作業車両に利用可能である。

本発明の実施例のトラクタの側面図である。 図１のトラクタの伝動構成図である。 ＨＳＴの斜板によるシリンダピストンの作動を説明する概略図である。 本発明の実施例のＨＳＴの水平方向の断面図である。 本発明の実施例のＨＳＴの水平方向の断面図である。 本発明の実施例の油圧回路図である。 本発明の実施例のＨＳＴの斜板取付構造の側面図（図７（ａ）、図７（ｂ））とカラーの拡大断面図（図７（ｃ））である。 本発明の実施例のＨＳＴの断面図である。 本発明の実施例のＨＳＴの断面図（図９（ａ））と軸受け部分の平面図（図９（ｂ））と従来の軸受け部分の平面図（図９（ｃ））である。 従来の斜板の牽制ピンの側面図である。

符号の説明

３Ｆ、３Ｒ 変速ペダル ５ 車体
６ クラッチハウジング ７ ＨＳＴケース
７ａ、７ｂ 油路 ８ ミッションケース
９ フロントアクスルブラケット
１０ ステアリングハンドル １１ 前輪
１２ 後輪 １３ フェンダー
１４ 操縦席 １５ リフトアーム
１６ ロアリンク １７ リフトロッド
１８ ボンネット １９ ＨＳＴ入力軸
２１ 副変速装置 ２２ 斜板
２２ａ 貫通口 ２２ｂ 平面
２２ｃ 突起 ２３ 可変容量形ポンプ
２４ 回転軸 ２５ ピストン
２５ａ 先端部 ２５ｂ 底面
２６ シリンダブロック ２６ａ シリンダ
２６ｂ スプリング ２７ 連結アーム
２８ 可変容量形モータ ２９ トラニオン軸
３０ カラー（ガイド） ３１ 牽制ピン
３２ ニードルベアリング ３３ 油圧室
３５ スプール ３６ ＨＳＴレバー
３７ ピストン ３８ 油路
４０ キー ４１ スプリング
４２ パワステアリングシリンダ
４３ 操向油圧回路 ４４ ＨＳＴ用油圧回路
４５ 作業機昇降シリンダ ４６ シリンダ作動用油圧回路
４７ ＰＴＯクラッチ用回路 ４８ ピストン作動切換レバー
４９ 軸受け ５０ 閉油圧回路
５３ 出力軸 ５４ 主クラッチ
５５ ＰＴＯ軸 ５６ ＰＴＯ入力軸
５７ ＰＴＯ変速装置 ５８ 走行軸
５９ デフ装置 ６０ 前輪駆動軸
６１ デフ装置 ６２ 四駆クラッチギヤ

Claims (2)

1. エンジン（Ｅ）の回転動力を入力して駆動輪（１２）へ出力する静油圧式無段変速装置と、前記無段変速装置のケース（７）内に設けたトラニオン軸（２９）を回動操作して前記出力回転数を変更する操作具（３６）と、前記操作具（３６）で調整したトラニオン軸（２９）の回動操作位置を固定するクルーズコントロール機構（Ｂ）を備えた作業車両において、
   前記トラニオン軸（２９）の軸周囲に油圧室（３３）を設け、
   該油圧室（３３）には、トラニオン軸（２９）と一体構成したブレーキ材（３７）を回転自在に内装し、
   前記油圧室（３３）に設けた油路（３８）の油圧を操作して前記ブレーキ材（３７）を静油圧式無段変速装置ケース（７）内の固定部へ押圧させた固定状態と、前記固定部から離間させた非固定状態に変更する操作手段（３５）を備えた
   ことを特徴とする作業車両の静油圧式無段変速装置。
2. 前記油圧室（３３）は、トラニオン軸（２９）の基部側に静油圧式無段変速装置ケース（７）に隣接して配置し、前記油路（３８）を前記静油圧式無段変速装置ケース（７）に送油される油路（Ｌ１）に連通させたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の静油圧式無段変速装置。

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