JP2005262909A - 作業車両のトランスミッション - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン31と、一対の走行装置4L・4Rとを具備する作業車両1のトランスミッション101に、サンギヤと、複数のプラネタリギヤを有するキャリアと、リングギヤと、を具備する一対の差動機構104L・104Rと、エンジンからの駆動力を変速して一対の差動機構のサンギヤに入力するHST103と、一対の差動機構のリングギヤにそれぞれ駆動力を入力する一対のモータ105L・105Rとを設け、該一対のモータは、キャリアの回転速度を減速させる方向にリングギヤを回転駆動させる。
【選択図】図3
Description
また、トランスミッションに差動機構を設ける場合、旋回用アクチュエータを作動させない時(直進時)には、駆動源からの駆動力が旋回用アクチュエータ側に逆流しないように、旋回用アクチュエータと差動機構との駆動力伝達経路にクラッチおよびブレーキを設ける必要があり、これも部品点数および製造コストの増大の原因となる。
本発明は以上の如き状況に鑑み、滑らかな旋回を可能とし、かつ安価に製造可能な作業車両のトランスミッションを提供するものである。
サンギヤと、複数のプラネタリギヤを有するキャリアと、リングギヤと、を具備する一対の差動機構と、
駆動源からの駆動力を変速して一対の差動機構のサンギヤに入力する無段変速装置と、
対応する一対の差動機構のリングギヤにそれぞれ駆動力を入力する一対のモータと、
を具備し、
該一対のモータは、対応するキャリアの回転速度を減速させる方向に、対応するリングギヤを回転駆動するものである。
サンギヤと、複数のプラネタリギヤを有するキャリアと、リングギヤと、を具備する一対の差動機構と、
駆動源からの駆動力を変速して一対の差動機構のサンギヤに入力する無段変速装置と、
対応する差動機構のリングギヤに駆動力を入力する一対のモータと、
を具備し、
前記一対のリングギヤをウォームホイールとするとともに、前記一対のモータの出力軸にウォームギヤを設けたものである。
なお、本発明は除雪機1に限定されず、エンジン等の駆動源と、一対の走行装置(例えば、一対の走行輪またはクローラ)を具備する作業車両に広く適用可能である。当該作業車両の具体例としては、クローラトラクタ、クローラ式の管理機、クローラ式のモア等の農業機械、あるいは除雪機等が挙げられる。
除雪部2は除雪機1の機体フレーム11の前部に配設され、除雪機1の走行経路上に存在する雪を除去するものである。除雪部2は、主に掻込オーガ21、オーガハウジング22、ブロアハウジング23、ブロア24、シュータ25等で構成される。
掻込オーガ21は地面と干渉しない範囲で極力地面に近接した位置に配置され、その軸心方向は機体左右方向と略一致している。掻込オーガ21の左右両端はオーガハウジング22に回転可能に軸支され、掻込オーガ21はエンジン31からの駆動力により回転駆動される。
なお、シュータ25はブロアハウジング23に対して水平面上で旋回可能であり、かつシュータ25の先端部は上下回動可能である。すなわち、ブロア24により跳ね飛ばされ、シュータ25を通過して投出された雪が地面に落下する位置を調整可能としている。
駆動部3は主にエンジン31、発電機32、バッテリ33、トランスミッション101等で構成される。駆動部3は機体フレーム11に設けられる。
発電機32で発生した電力はバッテリ33に充電され、バッテリ33(または発電機32)は、左モータ105Lの駆動回路(インバータ)36Lおよび右モータ105Rの駆動回路(インバータ)36Rに電力を供給し、左モータ105Lおよび右モータ105Rの回転数を制御しながら駆動する。該駆動回路36L・36Rは制御回路30と接続されている。
トランスミッション101は左右一対の走行装置4L・4Rに駆動力を伝達する。このとき、トランスミッション101は左右の走行装置4L・4Rの回転速度をそれぞれ調整し、除雪機1の直進(前進または後進)および滑らかな旋回を可能としている。トランスミッション101の詳細構成については後述する。
トランスミッション101は駆動源であるエンジン31からの駆動力を左右の走行装置4L・4Rに伝達し、除雪機1を直進(前進または後進)、右旋回または左旋回させるものである。トランスミッション101は主に、ミッションケース102、HST103、左右一対の差動機構104L・104R、一対のモータである左モータ105Lおよび右モータ105R、等を具備している。
なお、以後の説明において「HST103を作動させる」とは、「油圧ポンプ112の可動斜板を入力軸112aに対して傾倒させ、油圧モータ113に圧油を搬送可能な状態とする」ことを指すものとする。
なお、本実施例の油圧モータ113については可動斜板を用いているが、該可動斜板に代えて、固定式斜板(出力軸113aと斜板の板面との成す角度が固定されている)を用いても良い。また、無段変速装置はHSTに限定されず、他の無段変速装置(例えばCVT等)でも良い。
差動機構104Lは主に、サンギヤ121L、キャリア122L、複数のプラネタリギヤ123L・123L・・・(図4において一つのみ図示)、リングギヤ124L等で構成される。
なお、差動機構104L・104Rは左右略対称であり、その構成は略同じであることから、以下の説明では差動機構104Lについてのみ説明し、差動機構104Rについては説明を省略する。
なお、前記伝達軸125の左端部は軸受を介してキャリア122Lに軸支される。
そして、出力軸131Lにはウォームギヤ132Lが外嵌固定され、ウォームギヤ132Lは前記差動機構104Lのリングギヤ124Lの外周面に形成された歯と互いに噛合している。すなわち、本実施例におけるリングギヤ124Lはウォームギヤ132Lに対応するウォームホイールを兼ねている。
同様に、出力軸131Rにはウォームギヤ132Rが外嵌固定され、ウォームギヤ132Rは前記差動機構104Rのリングギヤ124Rの外周面に形成された歯と互いに噛合している。すなわち、本実施例におけるリングギヤ124Rはウォームギヤ132Rに対応するウォームホイールを兼ねている。
図3に示す如く、駆動源であるエンジン31の出力軸31aにはプーリ141が設けられている。また、プーリ141にはクラッチ142が設けられており、該クラッチ142を切り替えることにより、「クラッチ入」の状態(すなわち、プーリ141が出力軸31aに固定され、駆動力を伝達可能な状態)と、「クラッチ切」の状態(すなわち、プーリ141が出力軸31aに固定されず、駆動力を伝達不可能な状態)と、を選択することが可能である。
伝達軸146の中途部にはベベルギヤ147およびスプロケット149が外嵌固定され、該ベベルギヤ147とベベルギヤ145とは互いに噛合している。
また、伝達軸146の一端(本実施例においては右端)にはブレーキ148が設けられており、伝達軸146の回転を制動することが可能である。
HST103へ伝達された駆動力は、HST103にて変速された後、出力軸113a→ベベルギヤ145→ベベルギヤ147→伝達軸146→スプロケット149→チェーン151→スプロケット150→伝達軸125を経て左右一対の差動機構104L・104Rのサンギヤ121L・121Rに伝達される。
差動機構104Lに伝達された駆動力は、サンギヤ121L→プラネタリギヤ123L→回転軸126L→キャリア122L→出力軸106Lを経て走行装置4Lの駆動スプロケット41Lに伝達される。
差動機構104Rに伝達された駆動力は、サンギヤ121R→プラネタリギヤ123R→回転軸126R→キャリア122R→出力軸106Rを経て走行装置4Rの駆動スプロケット41Rに伝達される。
このようにして、エンジン31からの駆動力は左右一対の走行装置4L・4Rに伝達され、走行装置4L・4Rは回転駆動される。エンジン31は電圧が12Vまたは24Vの電気モータ等に比較して高出力であり、走行時の牽引力や除雪部(作業部)2の駆動力が大きく、高効率な作業が可能である。
また、右モータ105Rからの駆動力は、出力軸131R→ウォームギヤ132R→リングギヤ124R→プラネタリギヤ123R→回転軸126R→キャリア122R→出力軸106Rを経て走行装置4Rの駆動スプロケット41Rに伝達される。
このようにして、左モータ105Lおよび右モータ105Rからの駆動力はそれぞれ対応する走行装置4L・4Rに伝達されて、走行装置4L・4Rは回転駆動される。
そして、左モータ105Lおよび右モータ105Rの回転速度に応じて対応する走行装置4L・4Rの走行速度を滑らかに変化させ、左右の走行装置4L・4Rの間で走行速度差を生じさせることにより、除雪機1は滑らかに旋回することが可能である。
従来は、このような駆動力の逆流を防止するために制動手段(ブレーキ等)を設けて直進時にリングギヤを制動していた。しかし、この方法では、各差動機構に当該制動手段を設けるとともに、直進時と旋回時で制動手段の作動状況を切り替えるための切替手段等を設ける必要があり、部品点数の増加および製造コストの増大の原因となっていた。
すなわち、ウォームギヤのセルフロック機能(ウォームギヤを回転させることによりウォームホイールを容易に回転駆動することができるが、ウォームホイールを回転させようとしても負荷が大きく、ウォームギヤを回転駆動することができない性質)を利用して直進時における左モータ105Lおよび右モータ105Rへの駆動力の逆流を防止することができ、ブレーキ等の制動手段を省略して部品点数および製造コストを削減することが可能である。
(1)または(2)の方法の場合、走行装置の走行速度を増速させるためには、左モータ105Lおよび右モータ105Rはエンジン31からの駆動力の一部が左モータ105Lまたは右モータ105Rに逆流してくるのに抗して差動機構104L・104Rに駆動力を入力する必要があるため、左モータ105Lおよび右モータ105Rとして出力が大きいものを使用しなければならず、製造コストが増大する要因となる。
一方、(3)の方法は、エンジン31からの駆動力の一部が左モータ105Lまたは右モータ105Rに逆流し、該駆動力にアシストされる形で左モータ105Lまたは右モータ105Rを駆動するため、左モータ105Lおよび右モータ105Rとして出力が大きいものを使用する必要がない(その代わり、(1)および(2)と比較すると旋回時の走行速度は遅い)。
そこで、本実施例のトランスミッション101については、(3)の方法を採用し、一対のモータである左モータ105Lおよび右モータ105Rは、それぞれ対応するキャリア122L・122Rの回転速度を減速させる方向に、対応するリングギヤ124L・124Rを回転駆動する構成としている。
このように構成することにより、左モータ105Lおよび右モータ105Rとして出力が大きいものを使用する必要がなく、トランスミッション101の製造コストを削減することが可能である。また、左モータ105Lおよび右モータ105Rの出力が小さい場合には、通常はそのサイズも小さいので、トランスミッション101を小型化することが可能である。
このように構成することにより、左モータ105Lおよび右モータ105Rとして出力が大きいものを使用する必要がなく、トランスミッション101の製造コストを削減することが可能である。また、左モータ105Lおよび右モータ105Rの出力が小さい場合には、通常はそのサイズも小さいので、トランスミッション101を小型化することが可能である。
このように構成することにより、滑らかな旋回と高い駆動力伝達効率を達成することが可能である。
運転操作部5は主に走行レバー50、操向ハンドル51、操作ボックス52・53、旋回レバー54、除雪クラッチレバー55、走行変速レバー56等で構成される。
従って、作業者が転倒した場合等で走行レバー50から手を離すと、除雪機1は停止するように構成されており、安全性を確保している。なお、走行レバー50から手を離した状態ではブレーキ148により走行装置4L・4Rはロックされており、除雪機1が斜面等にあってもその場に静止可能である。
前進時に旋回レバー54を左に傾倒させると、左モータ105Lが回転駆動され、左側の走行装置4Lの走行速度が右側の走行装置4Rの走行速度より遅くなって左旋回する。
このとき、旋回レバー54の傾倒角度に応じて左モータ105Lの回転速度を調整可能であり、旋回レバー54の傾倒角度を大きくするほど左モータ105Lの回転速度が大きくなって除雪機1は小さい旋回半径で左旋回することとなる。
前進時に旋回レバー54を右に傾倒させると、右モータ105Lが回転駆動され、右側の走行装置4Rの走行速度が左側の走行装置4Lの走行速度より遅くなって右旋回する。
このとき、旋回レバー54の傾倒角度に応じて左モータ105Lの回転速度を調整可能であり、旋回レバー54の傾倒角度を大きくするほど左モータ105Lの回転速度が大きくなって除雪機1は小さい旋回半径で左旋回することとなる。
4L 走行装置(左側)
4R 走行装置(右側)
31 エンジン(駆動源)
101 トランスミッション
103 HST
104L 差動機構(左側)
104R 差動機構(右側)
105L 左モータ
105R 右モータ
Claims (4)
- 駆動源と、一対の走行装置とを具備する作業車両のトランスミッションであって、
サンギヤと、複数のプラネタリギヤを有するキャリアと、リングギヤと、を具備する一対の差動機構と、
駆動源からの駆動力を変速して一対の差動機構のサンギヤに入力する無段変速装置と、
対応する一対の差動機構のリングギヤにそれぞれ駆動力を入力する一対のモータと、
を具備し、
該一対のモータは、対応するキャリアの回転速度を減速させる方向に、対応するリングギヤを回転駆動することを特徴とする作業車両のトランスミッション。 - 駆動源と、一対の走行装置とを具備する作業車両のトランスミッションであって、
サンギヤと、複数のプラネタリギヤを有するキャリアと、リングギヤと、を具備する一対の差動機構と、
駆動源からの駆動力を変速して一対の差動機構のサンギヤに入力する無段変速装置と、
対応する差動機構のリングギヤに駆動力を入力する一対のモータと、を具備し、
前記一対のリングギヤをウォームホイールとするとともに、前記一対のモータの出力軸にウォームギヤを設けたことを特徴とする作業車両のトランスミッション。 - 前記一対のモータは、作業車両の直進時にはいずれも回転駆動せず、作業車両の旋回時には一方のモータのみ回転駆動することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の作業車両のトランスミッション。
- 前記無段変速装置としてHSTを用いることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の作業車両のトランスミッション。
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