JP2005344890A - 走行作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】 走行機体に搭載されたミッションケース８に、油圧ポンプ３３及び油圧モータ３４からなる静油圧式変速機構３２と遊星歯車機構３１との組合せによりエンジン５からの動力を変速する油圧・機械式変速装置９を備えた走行作業機において、入力用ポンプ軸や出力用モータ軸に設けられた伝動用の各歯車が潤滑油に浸った状態で回転することによる撹拌抵抗のために、高速駆動時ほど動力損失が増すという問題を解消する。
【解決手段】 ミッションケース８内には、入力用ポンプ軸５３と出力用モータ軸５４とを、遊星歯車機構３１のサンギヤ軸３５に対してそれぞれ平行状に配置する。入力用ポンプ軸５３と出力用モータ軸５４と当該各軸５３，５４に設けられた伝動用歯車５５，５６とは、ミッションケース８内のうち下部に貯留された潤滑油の油面Ｓよりも上方に配置する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、トラクタ等の農作業機やホイールローダ等の特殊作業用車両のような走行作業機に係るものであり、より詳しくは、走行機体に搭載された油圧・機械式（ＨＭＴ式）変速装置の構造に関するものである。

従来、トラクタやホイールローダ等の走行作業機としては、走行機体に搭載されたミッションケース内に、油圧ポンプ及び油圧モータからなる静油圧式（ＨＳＴ式）変速機構と遊星歯車機構との組合せでエンジンからの動力を変速する油圧・機械式（ＨＭＴ式）変速装置を備えたものが知られている。

この種の油圧・機械式変速装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の油圧・機械式変速装置では、油圧ポンプと油圧モータとを一体にユニット化した汎用タイプの静油圧式変速機構が採用されている。

油圧ポンプへの入力用のポンプ軸は、エンジンからの動力軸に同軸状に連結されている。この入力用ポンプ軸には遊星歯車機構が設けられている。油圧ポンプからの圧油で回転駆動する油圧モータからの出力用のモータ軸は、入力用ポンプ軸に対して平行状に配置されている。出力用モータ軸に固着された歯車は、遊星歯車機構のうち入力用ポンプ軸に回転可能に被嵌されたキャリアの外歯と噛み合っている（特許文献１の図２参照）。

遊星歯車機構に対する潤滑は、当該遊星歯車機構の一部又は全部をミッションケース内に貯留された潤滑油に浸漬することにより行われる。
特開２００１−１０８０６０号公報

しかし、前記特許文献１の構成では、図２に記載のように、遊星歯車機構がミッションケース内のうち出力用モータ軸よりも上方に位置しているため、入力用ポンプ軸や出力用モータ軸に設けられた伝動用の各歯車も潤滑油に浸った状態で回転することになる。従って、高速駆動時ほど当該各歯車が潤滑油を撹拌することによる抵抗が大きく、動力損失が増すという問題があった。

この点、油圧ポンプのポンプ容量に比べて油圧モータのモータ容量を例えば２倍以上に大きくしたり、１つの油圧ポンプに対して複数の油圧モータを接続したりする構成を採用すると、油圧モータの回転トルクを大きくして回転数を減らすことにより、潤滑油による各歯車の抵抗を小さくすることができるので、効率よく動力伝達をすることができるという利点がある。

しかし、このような構成では、汎用タイプの静油圧式変速機構と比べて製造コストが嵩むという問題があった。

そこで、本発明は、以上のような問題を解消し、簡単な構成で動力伝達効率を向上させることのできる油圧・機械式変速装置を備えた走行作業機を提供することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため、請求項１の発明は、走行機体に搭載されたミッションケースに、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遊星歯車機構との組合せによりエンジンからの動力を変速する油圧・機械式変速装置を備えた走行作業機であって、前記ミッションケース内には、前記油圧ポンプへの入力用ポンプ軸と前記油圧モータからの出力用モータ軸と当該各軸に設けられた伝動用歯車とが、前記ミッションケース内のうち下部に貯留された潤滑油の油面よりも上方に位置しているというものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の走行作業機において、前記油圧ポンプと前記油圧モータとは、前記ミッションケースの上部外面に取り付けられた伝動ケース内に収納することにより一体にユニット化されているというものである。

請求項１の構成によると、油圧ポンプへの入力用ポンプ軸、油圧モータからの出力用モータ軸、及びこれら各軸に設けられた伝動用歯車がミッションケース内のうち下部に貯留された潤滑油に浸漬しないので、高速駆動時であっても前記各伝動用歯車が潤滑油を撹拌することがなく、前記各伝動用歯車の回転撹拌抵抗による動力損失が著しく低減され、効率よく動力伝達できるという効果を奏する。

請求項２の構成では、前記油圧ポンプと前記油圧モータとが、前記ミッションケースの上部外面に取り付けられた伝動ケース内に収納することにより一体にユニット化されている。この場合、請求項１の作用効果により、前記各伝動用歯車の回転撹拌抵抗による動力損失が著しく低くなるので、静油圧式変速機構がほとんど定格に近い性能を発揮できることになる。

従って、請求項２のように、静油圧式変速機構として前記油圧ポンプと前記油圧モータとを一体にユニット化した汎用タイプのものを採用した場合であっても、動力伝達効率を低下させることがなく、製造コストの抑制に寄与できるという効果を奏する。

以下に、本発明を具体化した実施形態を、走行作業機としての農作業用トラクタに適用した場合の図面（図１〜図５）に基づいて説明する。図１はトラクタの全体側面図、図２は走行機体の概略平面図、図３はトラクタの動力伝達系統を示す平面図、図４はミッションケース内の各種の軸及び歯車の位置関係を示す図３のＩＶ−ＩＶ視概略図、図５は油圧・機械式変速装置の要部側断面図である。

はじめに、図１及び図２を参照しながら、トラクタの概要について説明する。図１及び図２に示すように、トラクタの走行機体１は、その左右両側の前後に配置した走行部としての前後四輪２，２，３，３で支持されている。

走行機体１の上面前部には、動力源としてのエンジン４と、操向丸ハンドル６を有する操縦コラム５とが設けられている。操向丸ハンドル６の後方には、運転座席７が配置されている。この運転座席７に座ったオペレータが操向丸ハンドル６を回動操作することにより、その操作量（回動量）に応じて左右両前輪２，２のかじ取り角（操向角度）が変わるように構成されている。

走行機体１の後部には、エンジン４からの動力を適宜変速して前後四輪２，２，３，３に伝達するための油圧・機械式（ＨＭＴ式）変速装置９を有するミッションケース８が搭載されている。走行機体１の後端部には、スクレーパやレーキ、耕耘機等（図示せず）を装着可能なリンク機構１０が設けられている。

次に、図３〜図５を参照しながら、トラクタの動力伝達系統について説明する。

この実施形態のトラクタは、エンジン４からミッションケース８内の油圧・機械式変速装置９に伝達された動力を、差動制限機構付きの前輪終減速装置１２（図１参照）を介して左右の前輪２，２に出力すると共に、差動制限機構付きの後輪終減速装置１３を介して左右の後輪３，３に出力するように構成されている。

エンジン４の後面に取り付けられたギヤケース１６内には、エンジン４からの出力軸１７が突出している。ギヤケース１６の下部には、当該ギヤケース１６の後面から後ろ向きに突出する駆動軸１８が出力軸１７と平行状に取り付けられている。なお、ギヤケース１６の後面に設けられた作業用油圧ポンプ１９は出力軸１７に同心状に連結されている。

ギヤケース１６内では、出力軸１７に固着された出力歯車２１がアイドラ歯車２２と噛み合っている。当該アイドラ歯車２２は駆動軸１８に固着された駆動歯車２３と噛み合っている。出力軸１７から駆動軸１８へ同じ回転数で動力伝達されるように、出力歯車２１、アイドラ歯車２２及び駆動歯車２０の歯数が設定されている。駆動軸１８に伝わった動力は、前後両端に自在継手を有する伝動軸２４を介してミッションケース８の前面から前向きに突出する入力軸２５に伝達される。

ミッションケース８に設けられた油圧・機械式（ＨＭＴ式）変速装置９は、遊星歯車機構３１と、油圧ポンプ３３及び油圧モータ３４からなる静油圧式（ＨＳＴ式）変速機構３２とにより構成されている。

この実施形態の油圧・機械式変速装置９は、入力軸２５に伝わった動力を、遊星歯車機構３１のサンギヤ軸３５（詳細は後述する）と油圧ポンプ３３への入力用ポンプ軸５３（詳細は後述する）とに分割する一方、サンギヤ軸３５への分割動力と油圧モータ３４からの出力用モータ軸５４（詳細は後述する）を経由した動力とを合成して、前後四輪２，２，３，３を回転駆動させるように構成されている。すなわち、この油圧・機械式変速装置９は入力分割型のものである。

遊星歯車機構３１のサンギヤ軸３５は、ミッションケース８内のうち入力軸２５よりも上方の箇所に、当該入力軸２５と平行状で且つミッションケース８内の軸受を介して回転可能に軸支されている。入力軸２５に固着された歯車２６がサンギヤ軸３５の前端部にベアリングを介して遊嵌された伝動歯車３６と噛み合っている。

この伝動歯車３６の片面に固着されたキャリア３７には、複数の遊星歯車３８（実施形態では３つ）が各々回転可能に軸支されている。サンギヤ軸３５の外周に設けられた太陽歯車３９は、前述した全ての遊星歯車３８と噛み合っている。

内周面の内歯と外周面の外歯とを有するリングギヤ４０は、その内歯が複数の遊星歯車３８とそれぞれ噛み合うように、サンギヤ軸３５に軸受を介して回転可能に被嵌されている。リングギヤ４０における外周面の外歯は、油圧ポンプ３３からミッションケース８内に突出するポンプ軸５３に固着されたポンプ歯車５５と噛み合っている。サンギヤ軸３５におけるリングギヤ４０よりも後方の箇所に固着された伝達歯車４１は、油圧モータ３４からミッションケース８内に突出するモータ軸５４に固着されたモータ歯車５６と噛み合っている。

サンギヤ軸３５における伝達歯車４１を挟んで両側の箇所には、変速歯車４２が取り付けられている。一方、サンギヤ軸３５の下方には、ミッションケース８内でサンギヤ軸３５と平行状に延びる後輪推進軸４３が軸受を介して回転可能に軸支されている。この後輪推進軸４３の長手中途部に、サンギヤ軸３５の各変速歯車４２と常時噛み合う一対の従動歯車４４が遊嵌されている。後輪推進軸４３のうち両従動歯車４４，４４の間には、サンギヤ軸３５から後輪推進軸４３への動力伝達を継断する副変速クラッチ４５が、後輪推進軸４３に沿って往復動可能に被嵌されている。

後輪推進軸４３のうちミッションケース８から後ろ向きに突出した後端部は、差動制限機構付きの後輪終減速装置１３に連結されている一方、後輪推進軸４３の前端部に固着された歯車４６は、後輪推進軸４３の下方にこれと平行状に配置された前輪推進軸４７に取り付けられたクラッチ付き歯車４８と噛み合っている。前輪推進軸４７のうちミッションケース８から前向きに突出した前端部は、差動制限機構付きの前輪終減速装置１２に連動連結されている。

図５に示すように、遊星歯車機構３１は、ミッションケース８内のうち下部に貯留された潤滑油の油面Ｓよりも上方に位置している。そして、後輪推進軸４３に取り付けられた各歯車４４，４４，４６は、その外周下部の一部分が潤滑油に浸った状態で回転するように構成されている。

この実施形態では、後輪推進軸４３上の各歯車４４，４４，４６の回転により、当該各歯車４４，４４，４６の外周で上向きに跳ね上げられた潤滑油が、遊星歯車機構３１、伝達歯車４１及び変速歯車４２，４２に浴びせられることになる。その結果、遊星歯車機構３１、伝達歯車４１及び変速歯車４２，４２が潤滑される。なお、ミッションケース８内の遊星歯車機構３１（サンギヤ軸３５）を、その一部が潤滑油の油面Ｓに浸漬するように配置しても差し支えない。

静油圧式変速機構３２は、油圧ポンプ３３の回転斜板（図示せず）の傾斜角度を調節して油圧モータ３４への圧油の吐出方向及び吐出量を変更することにより、油圧モータ３４のモータ軸５４の回転方向及び回転数を調節し得るように構成されている。この実施形態では、油圧ポンプ３３と油圧モータ３４とは、ミッションケース８の前面上部に外付けされた伝動ケース６０内に収容することにより一体にユニット化されている。

ミッションケース８内では、油圧ポンプ３３への入力用ポンプ軸５３と油圧モータ３４からの出力用モータ軸５４とが遊星歯車機構３１のサンギヤ軸３５に対してそれぞれ平行状に配置されている。そして、ポンプ軸５３、モータ軸５４、及び当該各軸５３，５４に設けられた各歯車５５，５６は、ミッションケース８内の潤滑油の油面Ｓよりも上方（潤滑油に浸漬しない高さ位置）に位置している。

以上のように構成すると、入力用ポンプ軸５３、出力用モータ軸５４、及び当該各軸５３，５４に設けられた各歯車５５，５６はミッションケース８内の潤滑油に浸漬しないので、高速駆動時であってもこれら各歯車５５，５６が潤滑油を撹拌することがなく、各歯車５５，５６の回転撹拌抵抗による動力損失が著しく低減される。従って、エンジン４からの動力が油圧・機械式変速装置９を介して効率よく前後四輪２，２，３，３に伝達される。

また、この場合、ポンプ歯車５５とリングギヤ４０の外歯との噛み合い部分、及びモータ歯車５６と伝達歯車４１との噛み合い部分には、後輪推進軸４３上の各歯車４４，４４，４６で跳ね上げられてリングギヤ４０や伝達歯車４１にかかった潤滑油が供給されることになるので、当該各噛み合い部分の潤滑性が低下することはない。

さらに、この実施形態の構成によると、各歯車５５，５６の回転撹拌抵抗による動力損失が著しく低くなるので、静油圧式変速機構３２はほとんど定格に近い性能を発揮できる。従って、静油圧式変速機構３２として油圧ポンプ３３と油圧モータ３４とを一体にユニット化した汎用タイプのものを採用した場合であっても、動力伝達効率を低下させることがないし、製造コストの抑制にも寄与できるのである。

本発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば走行作業機としては農作業用トラクタに限らず、土木作業用のトラクタや田植機、ホイールローダ等であってもよい。また、本発明は、前述のような入力分割型の油圧・機械式変速装置９に限らず、出力分割型の油圧機械式変速装置に適用してもよいことはいうまでもない。

トラクタの全体側面図である。 走行機体の概略平面図である。 トラクタの動力伝達系統を示す平面図である。 ミッションケース内の各種の軸及び歯車の位置関係を示す図３のＩＶ−ＩＶ視概略図である。 油圧・機械式変速装置の要部側断面図である。

符号の説明

１ 走行機体
４ エンジン
８ ミッションケース
９ 油圧・機械式変速装置
２５ 入力軸
２６ 歯車
３１ 遊星歯車機構
３２ 静油圧式変速機構
３３ 油圧ポンプ
３４ 油圧モータ
３５ サンギヤ軸
３６ 伝動歯車
３７ キャリア
３８ 遊星歯車
３９ 太陽歯車
４０ リングギヤ
４１ 伝達歯車
４２ 変速歯車
４３ 後輪推進軸
４４ 従動歯車
４５ 副変速クラッチ
４６ 歯車
４７ 前輪推進軸
４８ クラッチ付き歯車
５３ 入力用ポンプ軸
５４ 出力用モータ軸
５５ ポンプ歯車
５６ モータ歯車

Claims (2)

1. 走行機体に搭載されたミッションケースに、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遊星歯車機構との組合せによりエンジンからの動力を変速する油圧・機械式変速装置を備えた走行作業機であって、
   前記ミッションケース内には、前記油圧ポンプへの入力用ポンプ軸と前記油圧モータからの出力用モータ軸と当該各軸に設けられた伝動用歯車とが、前記ミッションケース内のうち下部に貯留された潤滑油の油面よりも上方に位置していることを特徴とする走行作業機。
2. 前記油圧ポンプと前記油圧モータとは、前記ミッションケースの上部外面に取り付けられた伝動ケース内に収納することにより一体にユニット化されていることを特徴とする請求項１に記載の走行作業機。

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