JP2006082636A - クローラ走行車用トランスミッション - Google Patents

Abstract

【課題】 直進用ＨＳＴ及び旋回用ＨＳＴを備えるトランスミッションにおいて、逆ステア防止機構を不要にして構造を簡略化すると共に、トランスミッションの小型化を可能にする。
【解決手段】 直進用動力を変速する直進用ＨＳＴ１６と、旋回用動力を変速する旋回用ＨＳＴ１７とを備えると共に、直進時には、直進用ＨＳＴ１６の出力回転を左右のクローラ走行装置７に伝動し、旋回時には、直進用ＨＳＴ１６及び旋回用ＨＳＴ１７の出力回転を合成して旋回内側のクローラ走行装置７に伝動するトランスミッション１４において、直進用ＨＳＴ１６及び旋回用ＨＳＴ１７を、ポンプとモータが分離した分離型とし、直進用ＨＳＴモータ１６ｂの出力回転を旋回用ＨＳＴポンプ１７ａに入力すると共に、直進用ＨＳＴモータ１６ｂと旋回用ＨＳＴポンプ１７ａを近接配置する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、走行動力をＨＳＴ（油圧式無段変速装置）で変速するクローラ走行車用トランスミッションに関する。

直進用動力を変速する直進用ＨＳＴと、旋回用動力を変速する旋回用ＨＳＴとを備え、直進時には、直進用ＨＳＴの出力回転を左右のクローラ走行装置に伝動し、旋回時には、直進用ＨＳＴ及び旋回用ＨＳＴの出力回転を合成して旋回内側のクローラ走行装置に伝動するクローラ走行車用トランスミッションが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この種のトランスミッションを搭載したクローラ走行車では、良好な直進性を確保できるだけでなく、旋回用ＨＳＴの無段変速に基づいて、様々な旋回パターンを現出させることが可能になる。
特開平９−２０２２５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載される直進用ＨＳＴ及び旋回用ＨＳＴは、ポンプとモータが一体化された一体型であり、それぞれがエンジン動力で独立的に駆動されているため、旋回状態で前進から後進に切り換えた場合や、後進時に旋回操作を行った場合において、操向操作具を操作した側のクローラ走行装置が旋回用ＨＳＴの動力で増速され、機体が逆方向に旋回する所謂逆ステア現象が発生してしまう。そのため、この種のトランスミッションでは、逆ステア防止機構が別途必要になり、構造が複雑になるという問題がある。また、一体型ＨＳＴは、配置の自由度が低いため、トランスミッションの大型化を招来するという問題もある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、直進用動力を変速する直進用ＨＳＴと、旋回用動力を変速する旋回用ＨＳＴとを備えると共に、直進時には、直進用ＨＳＴの出力回転を左右のクローラ走行装置に伝動し、旋回時には、直進用ＨＳＴ及び旋回用ＨＳＴの出力回転を合成して旋回内側のクローラ走行装置に伝動するクローラ走行車用トランスミッションにおいて、前記直進用ＨＳＴ及び旋回用ＨＳＴを、ポンプとモータが分離した分離型とし、直進用ＨＳＴモータの出力回転を旋回用ＨＳＴポンプに入力すると共に、直進用ＨＳＴモータと旋回用ＨＳＴポンプを近接配置したことを特徴とする。
このように構成すれば、直進用ＨＳＴ及び旋回用ＨＳＴの出力回転方向を同調させて、後進時の逆ステア現象を防止することができる。これにより、逆ステア防止機構を不要にし、構造の簡略化を図ることができる。しかも、直進用ＨＳＴモータと旋回用ＨＳＴポンプを近接配置しているので、伝動構成をコンパクトにしてトランスミッションの小型化が図れる。

次に、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１において、１はコンバイン（クローラ走行車）であって、該コンバイン１は、茎稈を刈り取る前処理部２と、刈り取った茎稈から穀粒を脱穀し、これを選別する脱穀部（図示せず）と、選別した穀粒を貯溜する穀粒タンク３と、排稈を後処理する後処理部４と、運転席５や各種の操作具が設けられる操作部６と、左右一対のクローラ走行装置７とを備えて構成されている。また、操作部６には、走行関係の操作具として、走行主変速レバー８、走行副変速レバー９、操向レバー１０及びクラッチペダル１１が設けられている。

コンバイン１は、エンジン１２の動力を変速して、左右のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒに伝動するトランスミッション１４を備えている。左右のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒには、クローラ走行装置７の駆動スプロケット１５Ｌ、１５Ｒが一体的に設けられており、その駆動に応じて、コンバイン１の前後進動作や旋回動作が行われる。

図２に示すように、トランスミッション１４には、直進用動力を無段変速する直進用ＨＳＴ１６と、旋回用動力を無段変速する旋回用ＨＳＴ１７が設けられている。各ＨＳＴ１６、１７は、可変容量油圧ポンプ１６ａ、１７ａ（以下、ＨＳＴポンプという）と、その吐出油で駆動する固定容量油圧モータ１６ｂ、１７ｂ（以下、ＨＳＴモータという）とを組み合せた静油圧無段変速装置であり、ＨＳＴポンプ１６ａ、１７ａの斜板角に応じて、ＨＳＴモータ１６ｂ、１７ｂの出力回転が無段変速（正逆転を含む）される。ＨＳＴには、ポンプとモータを一体化した一体型と、ポンプとモータを分離した分離型とがあり、本発明の実施形態では、直進用ＨＳＴ１６及び旋回用ＨＳＴ１７として分離型のＨＳＴを用いる。

各ＨＳＴポンプ１６ａ、１７ａは、斜板角を変更操作するためのトラニオン軸を備えている。直進用ＨＳＴ１６のトラニオン軸（図示せず）は、走行主変速レバー８の操作に応じて動作され、旋回用ＨＳＴ１７のトラニオン軸Ｔは、操向レバー１０の操作に応じて動作される。各トラニオン軸は、レバー８、１０の操作力で動作させてもよいし、アクチュエータの駆動力で動作させてもよい。

直進用ＨＳＴ１６は、ベルト伝動機構１８を介してエンジン１２から入力した動力を変速し、変速した動力をトランスミッション１４の直進動力入力軸１９に入力する。また、旋回用ＨＳＴ１７は、伝動軸２０、２１を介して直進動力入力軸１９から入力した動力を変速し、変速した動力をトランスミッション１４の旋回動力入力軸２２に入力する。すなわち、旋回用ＨＳＴ１７を直進用ＨＳＴ１６の出力回転で駆動させることにより、複雑な制御を行うことなく、直進用ＨＳＴ１６と旋回用ＨＳＴ１７の出力回転（回転速度及び回転方向）を同調（同期）させることが可能になる。

トランスミッション１４は、直進動力入力軸１９、伝動軸２０、２１、旋回動力入力軸２２のほかに、第一〜第八の伝動軸Ｓ１〜Ｓ８を備えている。直進動力入力軸１９に入力された直進用ＨＳＴ１６の出力回転は、主クラッチ機構２３及び第一伝動軸Ｓ１を介して第二伝動軸Ｓ２に伝動され、さらに、第二伝動軸Ｓ２の回転は、走行副変速機構２４を介して第三伝動軸Ｓ３に伝動される。走行副変速機構２４は、走行副変速レバー９の操作に応じて変速動作するものであり、直進用動力を段階的に変速させる。

例えば、本実施形態の走行副変速機構２４では、第二伝動軸Ｓ２と第三伝動軸Ｓ３との間に、伝動比が異なる三つのギヤ伝動経路２５〜２７を構成すると共に、第二伝動軸Ｓ２にスプライン嵌合する二つの爪クラッチ２８、２９を、三つのギヤ伝動経路２５〜２７に対して選択的に噛合させることにより、三段階（Ｈ速、Ｍ速、Ｌ速）の変速を行う。Ｈ速は、高速走行に適した路上走行ポジションであり、Ｍ速は、中速走行に適した標準刈取ポジションであり、Ｌ速は、低速走行に適した倒伏刈取ポジションである。

第三伝動軸Ｓ３まで伝動された直進用動力は、第四伝動軸Ｓ４に伝動されると共に、第八伝動軸Ｓ８上のセンタギヤ３０に伝動される。第四伝動軸Ｓ４は、第七伝動軸Ｓ７上のギヤ３１を介して、第六伝動軸Ｓ６に直進用動力を伝動すると共に、第五伝動軸Ｓ５を介して駐車ブレーキ機構３２に接続されている。

第八伝動軸Ｓ８には、サイドクラッチ機構３３が設けられている。サイドクラッチ機構３３は、第八伝動軸Ｓ８に対して回転自在な前述のセンタギヤ３０と、該センタギヤ３０の爪部に選択的に噛み合う左右一対のサイドギヤ３４Ｌ、３４Ｒと、図示しないシフタ機構を介してサイドギヤ３４Ｌ、３４Ｒを動作させるサイドクラッチシリンダ（図示せず）とを備えて構成されている。サイドギヤ３４Ｌ、３４Ｒは、第八伝動軸Ｓ８を構成する左右の旋回軸３５Ｌ、３５Ｒに対してスプライン嵌合すると共に、ギヤ３６Ｌ、３６Ｒ、伝動軸３７Ｌ、３７Ｒ、ギヤ３８Ｌ、３８Ｒ及びギヤ３９Ｌ、３９Ｒを介して、それぞれドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒに連動連結されている。

左側の旋回軸３５Ｌは、ギヤ４０Ｌ及び左側旋回クラッチ機構４１Ｌを介して第七伝動軸Ｓ７に連動連結され、また、右側の旋回軸３５Ｒは、ギヤ４０Ｒ及び右側旋回クラッチ機構４１Ｒを介して第七伝動軸Ｓ７に連動連結されている。尚、旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒは、油圧により動作する湿式摩擦クラッチである。

第六伝動軸Ｓ６には、遊星減速機構４２が設けられている。遊星減速機構４２は、第六伝動軸Ｓ６と一体回転するサンギヤ４３と、第六伝動軸Ｓ６に対して回転自在なリングギヤ４４と、サンギヤ４３及びリングギヤ４４（内周歯）に噛み合う複数のプラネタリギヤ４５と、これらのプラネタリギヤ４５を支持するキャリア４６とを備えて構成されている。キャリア４６は、第六伝動軸Ｓ６に対して回転自在に支持されると共に、ギヤ４７、４８を介して第七伝動軸Ｓ７に連動連結されている。また、リングギヤ４４の外周歯は、旋回動力入力軸２２と一体のギヤ４９に常時噛合されている。

つまり、遊星減速機構４２は、サンギヤ４３から入力される直進用動力と、リングギヤ４４から入力される旋回用動力を合成し、この合成動力を、キャリア４６を介して第七伝動軸Ｓ７に出力するように構成されている。そして、第七伝動軸Ｓ７に伝動された合成動力は、旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒの選択的な入り動作により、左右いずれかの旋回軸３５Ｌ、３５Ｒに伝動される。

次に、トランスミッション１４の動作について説明する。但し、旋回用ＨＳＴ１７、サイドクラッチ機構３３及び旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒは、操向レバー１０の操作に応じて、図３に示すパターンで動作されるものとする。この場合、操向レバー１０と各機構１７、３３、４１Ｌ、４１Ｒは、機械的に連繋されていてもよいし、レバー位置センサやマイコンを介して電子的に接続されていてもよい。また、以下の説明において、θは操向レバー１０の傾倒角を示し、θ１とθ２の関係は、θ１＜θ２とする。

図３に示すように、操向レバー１０が中立領域（θ＜θ１）にある場合は、旋回用ＨＳＴ１７が中立、サイドクラッチ機構３３が左右入り、旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒが左右切りとなっている。この状態では、第三伝動軸Ｓ３の回転が、サイドクラッチ機構３３を介して左右のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒに伝動され、機体が直進する。

操向レバー１０が左右いずれかのサイドクラッチターン領域（θ１≦θ＜θ２）に傾倒操作された場合は、レバー倒し側のサイドギヤ３４Ｌ、３４Ｒが切られる。この状態では、レバー倒し側のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒに対する動力伝動が断たれ、機体がレバー倒し側に旋回する（サイドクラッチターン）。

操向レバー１０がサイドクラッチターン領域を超える領域（θ≧θ２）まで傾倒操作された場合は、レバー倒し側のサイドギヤ３４Ｌ、３４Ｒを切り、レバー倒し側の旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒを入りとし、さらに、旋回用ＨＳＴ１７の出力回転をレバー傾倒角に比例させる。この状態では、旋回用ＨＳＴ１７から出力される旋回用動力が、遊星減速機構４２によって直進用動力と合成されると共に、この合成動力が、レバー倒し側の旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒ、旋回軸３５Ｌ、３５Ｒ、サイドギヤ３４Ｌ、３４Ｒなどを介して、レバー倒し側（旋回内側）のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒに伝動される。これにより、旋回用ＨＳＴ１７の出力回転に応じて、様々な旋回パターンを現出させることが可能になる。

つまり、旋回用ＨＳＴ１７が中立の状態では、遊星減速機構４２のリングギヤ４４が停止ロックされているため、遊星減速機構４２のキャリア４６は、直進用動力と同方向で、かつ、直進用動力と比べてあまり減速されていない動力を出力するが、旋回用ＨＳＴ１７が旋回用動力を出力すると、遊星減速機構４２のリングギヤ４４がサンギヤ４３と逆方向に回転されるため、キャリア４６からの出力回転が減速される。これにより、旋回内側のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒが減速され、機体が旋回する（減速ターン）。

また、旋回用ＨＳＴ１７の出力回転を上げると、プラネタリギヤ４５の公転が停止する状態が出現する。この状態では、キャリア４６からの出力回転が停止するため、旋回内側のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒが停止した状態で機体旋回が行われる（ピボットターン）。

また、旋回用ＨＳＴ１７の出力回転を更に上げると、プラネタリギヤ４５の公転方向が逆転するため、キャリア４６からの出力回転が逆転する。これにより、旋回内側のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒが逆転した状態で機体旋回が行われる（スピンターン）。

前述したように、旋回用ＨＳＴ１７は、直進用ＨＳＴ１６の出力回転で駆動されるため、直進用ＨＳＴ１６の出力回転をベースとして、旋回用動力を変速させるが、遊星減速機構４２に入力される直進用動力は、走行副変速機構２４を経由しているため、旋回用ＨＳＴ１７の変速に伴うドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒの回転比変化率は、走行副変速機構２４の変速ポジション毎に相違する。つまり、図３に示すように、旋回用ＨＳＴ１７の変速に伴う左右の回転比変化率は、走行副変速機構２４がＬ速のとき最も大きく、Ｈ速のとき最も小さい。このように構成すると、高速走行時における急旋回を規制することができる。しかも、Ｈ速のときは、ピボットターンやスピンターンに移行しないように、トランスミッション１４の伝動比が設定されているので、高速走行時におけるピボットターンやスピンターンによって、機体の安定性が低下したり、エンジン１２に高負荷が作用する不都合を回避できる。

また、本実施形態のトランスミッション１４によれば、後進時であっても、操向レバー１０の傾倒方向に機体を旋回させることができるだけでなく、前進時と同様に様々な旋回パターンを現出させることができる。これは、旋回用ＨＳＴポンプ１７ａを直進用ＨＳＴモータ１６ｂの出力回転で駆動させ、直進用動力及び旋回用動力を同調させているからである。

次に、各ＨＳＴ１６、１７の配置について、図４〜図７を参照して説明する。これらの図に示すように、直進用ＨＳＴモータ１６ｂ、旋回用ＨＳＴポンプ１７ａ及び旋回用ＨＳＴモータ１７ｂは、トランスミッション１４内の軸と結合するために、トランスミッション１４の右側面に配置されている。このとき、直進用ＨＳＴモータ１６ｂと旋回用ＨＳＴポンプ１７ａを近接配置することにより、直進用ＨＳＴモータ１６ｂから旋回用ＨＳＴポンプ１７ａに至る伝動経路をコンパクトに構成し、トランスミッション１４の小型化を可能にしている。

直進用ＨＳＴポンプ１６ａは、トランスミッション１４の上端後部に配置され、左側面部に設けられる入力プーリ５０を介してエンジン動力が入力される。また、直進用ＨＳＴポンプ１６ａの右側面部には、入力プーリ５０の入力動力で駆動されるギヤポンプ５１が設けられている。このギヤポンプ５１は、旋回用ＨＳＴ１７のチャージポンプとして機能するだけでなく、走行停止時に動作される作業系油圧アクチュエータ（例えば、穀粒排出用油圧モータ）の駆動ポンプにも兼用されている。

上記のように、直進用ＨＳＴポンプ１６ａの右側面部にギヤポンプ５１を設けるにあたり、本実施形態では、直進用ＨＳＴポンプ１６ａを、他のＨＳＴ機器（直進用ＨＳＴモータ１６ｂ、旋回用ＨＳＴポンプ１７ａ及び旋回用ＨＳＴモータ１７ｂ）よりも左側にオフセットして配置することにより、ギヤポンプ５１と他のＨＳＴ機器との右端突出量を略一致させている。これにより、ギヤポンプ５１のみが大きく突出することを避け、トランスミッション１４をコンパクトに構成することができる。

本実施形態では、上記のように配置した直進用ＨＳＴポンプ１６ａのトラニオン軸を、リンク機構５２を介して走行主変速レバー８に連繋し、旋回用ＨＳＴポンプ１７ａのトラニオン軸Ｔを、リンク機構５３を介して操向レバー１０に連繋している。リンク機構５３は、操向レバー１０の倒し方向に拘わらず、旋回用ＨＳＴポンプ１７ａのトラニオン軸Ｔを同方向に回動させる。これは、旋回用ＨＳＴポンプ１７ａを直進用ＨＳＴモータ１６ｂの出力回転で駆動させているからであるが、リンク機構５３をシンプルに構成できるという利点がある。

具体的に説明すると、リンク機構５３は、操向レバー１０の左右傾倒操作に応じて押し引きされる第一ロッド５４と、第一ロッド５４の押し引きに応じて回動する第一回動軸５５と、第一回動軸５５の回動に応じて押し引きされる第二ロッド５６と、第二ロッド５６の押し引きに応じて回動する第二回動軸５７と、第二回動軸５７と一体的に回動する一対のアーム５８と、各アーム５８に回動自在に設けられる一対のプレート５９とを備えて構成されている。トラニオン軸Ｔには、操作アーム６０が一体的に設けられており、ここに突設されるピン６０ａが両プレート５９の長孔５９ａに係合している。つまり、操向レバー１０の左右傾倒操作に応じて第二回動軸５７が回動すると、アーム５８を介して左右のプレート５９が背反的に押し引きされる。このとき、引き側のプレート５９を長孔５９ａで逃がしつつ、押し側のプレート５９で操作アーム６０を回動させることにより、操向レバー１０の倒し方向に拘わらず、旋回用ＨＳＴポンプ１７ａのトラニオン軸Ｔを同方向に回動させることができる。

叙述の如く構成された本実施形態のトランスミッション１４は、直進用動力を変速する直進用ＨＳＴ１６と、旋回用動力を変速する旋回用ＨＳＴ１７とを備えると共に、直進時には、直進用ＨＳＴ１６の出力回転を左右のクローラ走行装置７に伝動し、旋回時には、直進用ＨＳＴ１６及び旋回用ＨＳＴ１７の出力回転を合成して旋回内側のクローラ走行装置７に伝動するように構成されるが、直進用ＨＳＴ１６及び旋回用ＨＳＴ１７を、ポンプとモータが分離した分離型とし、直進用ＨＳＴモータ１６ｂの出力回転を旋回用ＨＳＴポンプ１７ａに入力すると共に、直進用ＨＳＴモータ１６ｂと旋回用ＨＳＴポンプ１７ａを近接配置したので、直進用ＨＳＴ１６及び旋回用ＨＳＴ１７の出力回転方向を同調させて、後進時の逆ステア現象を防止することができる。これにより、逆ステア防止機構を不要にし、構造の簡略化を図ることができる。しかも、直進用ＨＳＴ１６及び旋回用ＨＳＴ１７を分離型とし、直進用ＨＳＴモータ１６ｂと旋回用ＨＳＴポンプ１７ａを近接配置しているので、伝動構成をコンパクトにしてトランスミッション１４の小型化が図れる。

コンバインの側面図である。 トランスミッションの伝動回路図である。 トランスミッションの動作パターンを示す説明図である。 トランスミッションの斜視図である。 トランスミッションの正面図である。 トランスミッションの背面図である。 トランスミッションの右側面図である。 旋回用ＨＳＴポンプの斜視図である。 操向レバーの斜視図である。

符号の説明

１ コンバイン
７ クローラ走行装置
８ 走行主変速レバー
９ 走行副変速レバー
１０ 操向レバー
１２ エンジン
１３ ドライブ軸
１４ トランスミッション
１６ 直進用ＨＳＴ
１６ａ 直進用ＨＳＴポンプ
１６ｂ 直進用ＨＳＴモータ
１７ 旋回用ＨＳＴ
１７ａ 旋回用ＨＳＴポンプ
１７ｂ 旋回用ＨＳＴモータ
２４ 走行副変速機構
３３ サイドクラッチ機構
４１ 旋回クラッチ機構
４２ 遊星減速機構

Claims (1)

1. 直進用動力を変速する直進用ＨＳＴと、旋回用動力を変速する旋回用ＨＳＴとを備えると共に、直進時には、直進用ＨＳＴの出力回転を左右のクローラ走行装置に伝動し、旋回時には、直進用ＨＳＴ及び旋回用ＨＳＴの出力回転を合成して旋回内側のクローラ走行装置に伝動するクローラ走行車用トランスミッションにおいて、
   前記直進用ＨＳＴ及び旋回用ＨＳＴを、ポンプとモータが分離した分離型とし、直進用ＨＳＴモータの出力回転を旋回用ＨＳＴポンプに入力すると共に、直進用ＨＳＴモータと旋回用ＨＳＴポンプを近接配置したことを特徴とするクローラ走行車用トランスミッション。

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