JP2006177539A - 作業車両用トロイダル変速伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成の複雑化及び組付け性の低下を招くことなく、ワンウェイクラッチの取付けと回転系の組付けが可能となる作業車両用トロイダル変速機構を提供することにある。
【解決手段】作業車両用トロイダル変速伝動装置は、エンジン後端から走行系および作業系の動力を受けるケース入力軸３と、このケース入力軸３の入力動力を走行系に伝動する走行伝動軸５と、この走行伝動軸５上で無段変速するトロイダル変速機構２１と、上記ケース入力軸３を貫通保持する前蓋２ｆによって前端を閉じたトランスミッションケース２とから構成され、上記ケース入力軸３の回転動力を伝達する回転伝達系に逆転動作を規制するワンウェイクラッチ１１を設け、このワンウェイクラッチ１１の対抗トルクを受けるアンカー部材１１ａを上記前蓋２ｆと連結する。
【選択図】図４

Description

本発明は、トランスミッションケース内にトロイダル変速機を備えた作業車両用トロイダル変速伝動装置に関するものである。

特許文献１に示すように、トラクタ等の作業車に適用され、入力と出力のディスクを対向配置したフルトロイダル型バリエータによる変速機構をミッションケース内に備え、入出力ディスク間に介設するパワーローラの傾斜調節により動力を変速制御する作業車両用トロイダル変速伝動装置が知られている。この作業車両用トロイダル変速伝動装置は、トロイダル変速機構の出力ディスクから取出した変速動力を並列する中間伝動軸上の遊星ギヤ機構に導いて正逆転を含む幅広い速度幅の走行動力を効率良く変速出力することができる。

その一方で、上記トロイダル変速機構については、エンジンの停止等の際の揺り戻しによる逆転動作がバリエータに入力されると、時としてパワーローラが入出力のディスクの間から外れるという問題がある。これを解決するためには、バリエータへの逆転入力を防止するためにワンウェイクラッチを設ける必要がある。しかし、ワンウェイクラッチは、そのアンカー部を回り止めとして固定する必要があるので、筒状のトランスミッションケース内にトロイダル変速機構を含む回転伝動系を組付ける際に、上記アンカー部を先に固定すると他の回転系の組付けができなくなる一方で、回転系の組付けの後にアンカー部を固定するためには、そのための構成の複雑化と組付け性の低下という問題があった。
特開２００３−７４６５９号公報

解決しようとする問題点は、構成の複雑化及び組付け性の低下を招くことなく、ワンウェイクラッチの固定と回転系の組付けが可能となる作業車両用トロイダル変速伝動装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、エンジン後端から走行系および作業系の動力を受けるケース入力軸（３）と、このケース入力軸（３）の入力動力を走行系に伝動する走行伝動軸（５）と、この走行伝動軸（５）上で無段変速するトロイダル変速機構（２１）と、上記ケース入力軸（３）を貫通保持する前蓋（２ｆ）によって前端を閉じたトランスミッションケース（２）と、からなる作業車両用トロイダル変速伝動装置において、上記ケース入力軸（３）の回転動力を伝達する回転伝達系に逆転動作を規制するワンウェイクラッチ（１１）を設け、このワンウェイクラッチ（１１）の対抗トルクを受けるアンカー部材（１１ａ）を上記前蓋（２ｆ）と連結したことを特徴とする。

ケース入力軸から逆転トルクを受けると、ワンウェイクラッチに作用する逆転トルクはアンカー部材を介して前蓋から対抗トルクを受ける。

請求項２に係る発明は、エンジン後端から走行系および作業系の動力を受けるケース入力軸（３）と、このケース入力軸（３）の入力動力を走行系に伝動する走行伝動軸（５）と、この走行伝動軸（５）上で無段変速するトロイダル変速機構（２１）と、上記ケース入力軸（３）を貫通保持する前蓋（２ｆ）によって前端を閉じたトランスミッションケース（２）と、からなる作業車両用トロイダル変速伝動装置において、上記ケース入力軸（３）には、その後端側をトランスミッションケース（２）内に軸支する後端支持部材（２ｒ）を上記前蓋（２ｆ）に取付けるとともに、この前蓋（２ｆ）および上記後端支持部材（２ｒ）の双方にその軸支部（２ｓ、２ｔ）にいたる潤滑油路（２ｕ）を形成したことを特徴とする。

上記ケース入力軸は、前蓋とこの前蓋に取付けた後端支持部材とによって軸支されることにより安定して支持されるとともに、その両軸支部は潤滑油路によって潤滑が確保される。

請求項１に係る発明は、回転伝達系にワンウェイクラッチを設け、そのアンカー部材を上記前蓋と連結したことから、ケース入力軸から逆転トルクを受けると、ワンウェイクラッチに作用する逆転トルクはアンカー部材を介して前蓋から対抗トルクを受けることにより、回転伝達系およびトロイダル変速機構の逆転動作が規制されてトロイダル変速機構の安定動作が確保される。この場合において、ワンウェイクラッチのアンカー部材を前蓋と連結したことから、この前蓋に貫通保持されているケース入力軸とそれ以降の回転伝動系及びワンウェイクラッチは、前蓋と一体的にトランスミッションケース内に容易に組付けすることができる。
したがって、上記作業車両用トロイダル変速伝動装置は、簡易な構成により、組付け性の低下を招くことなく、ワンウェイクラッチの固定と回転系の組付けが可能となる。

請求項２に係る発明は、ケース入力軸の後端支持部材を前蓋に取付けるとともに、それぞれの肉厚内に潤滑油路を形成したことから、上記ケース入力軸が前蓋とこの前蓋に取付けた後端支持部材とによって軸支されることにより安定して支持されるとともに、その両軸支部は潤滑油路によって潤滑が確保される。したがって、組付け性を損なうことなく、安定支持と軸支部の潤滑を確保することができる。

（適用作業車両の構成）
本発明の実施の形態について以下に図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るトロイダル変速伝動装置を適用した作業車両の一例を示す農用トラクタの側面図である。
農用トラクタは、前輪ａと後輪ｂとを備えた機体の前部にエンジンｃを搭載し、このエンジンｅの回転動力を変速伝動装置１に伝達し、この変速伝動装置１で適宜減速された動力を前輪ａと後輪ｂとに伝達するとともに、後部のＰＴＯ軸ｐを介して作業機Ｗに出力するように構成している。
また、オペレータによる操作のために、ステアリングハンドルｈの前側に運転状態を表示するモニタｍ、同ステアリングハンドルｈの下側に前後進切替レバー、アクセルレバーＬ、ブレーキペダル、アクセルペダルｔ等の操作具類、変速伝動装置１の上部に設けた操縦席ｑ、その脇に変速レバーｓ等が配置され、図示せぬ制御部により自動変速可能に構成される。そのほか、変速伝動装置１の後部には上下方向に回動可能にリフトアームｊを設け、昇降リンクｋを介して作業機Ｗを昇降可能に構成する。

（変速伝動系）
変速伝動装置１は、その軸線展開要部断面図を図２に示すように、ミッションケース２内に、その前段のケース入力軸３、ＰＴＯ伝動軸４、走行伝動軸５、中段のＰＴＯ中間軸６、前輪出力軸７等を前後方向に平行に軸支し、それぞれに必要な伝動機構を構成することにより、受けたエンジン動力を走行系と作業系に変速出力するものである。また、ミッションケース２は鋳物製で、フロントケース２ａとミッドケース２ｂとリヤケース２ｃとからなり、そのフロントケース２ａには、前端を閉じる前蓋２ｆを設け、後端側に内部を横断するようにして前後の区画Ａ，Ｂに仕切る仕切壁９を形成する。

個々の構成部材については、ケース入力軸３は、ミッションケース２の前端部の前蓋２ｆに軸支されてエンジン動力を受ける。ＰＴＯ伝動軸４は、ケース入力軸３から動力を受けるギヤ４ａを前端部に備えるとともに逆転規制用のワンウェイクラッチ１１を備えて作業機動力を伝動し、さらに仕切壁９を貫通してミッションケース２内を縦断するように後方まで延び、その後端部に作業系ブレーキ用のＰＴＯクラッチ１２等を備える。

走行伝動軸５はケース入力軸３から後述のカウンタ軸８を介して同方向の回転動力を受けるギヤ５ｂを前段側に備え、トロイダル変速機構によるバリエータ２１、仕切壁９の後側に続く遊星差動部２２、ＨｉＬｏ２つのクラッチからなる高低切替部２３、ドライブピニオン２４等を同一軸線上に備えて構成する。

ＰＴＯ中間軸６は、ミッションケース２の中段位置から後端に及び、その前部にＰＴＯ中間軸６の回転方向を正逆に切替える切替部３１を備える。この切替部３１は、ＰＴＯクラッチ１２を介してＰＴＯ中間軸６の前部に伝動された動力の回転方向を切替え、正転動力または逆転動力を切替伝動する。

前輪出力軸７は、走行伝動軸５の後段部からの分岐動力を受けるギヤ７ａを後端部に備え、前部には油圧制御によって増速切替する前輪増速用クラッチ３２を備えてミッションケース２の前部に前輪動力を出力する。

走行伝動軸５に備えたバリエータ２１は、その専用作動油を供給するポンプ２１ａを別配置としてミッションケース２の前側区画Ａ内に配置する。このバリエータ２１は、前後配置の２つの入力ディスク４１，４２と、その間に配置した出力ディスク４３と、互いの対向面を円環凹面状のトロイダル曲面に形成してこれらの対向面間に１２０°の等分周間隔で介設するパワーローラ４４…等を備える。

変速伝動装置１の油圧系統は、ミッションケース２内を横断する仕切壁９によって前後に仕切られたそれぞれの区画Ａ，Ｂについて油圧系を個々に構成することによって個別に作動油を供給する。前側の区画Ａの油圧系は、専用作動油を要する走行伝動軸５の前段部のバリエータ２１を分掌し、他の区画Ｂの油圧系は、一般の作動油による走行伝動軸５の後段部およびその他の作業機系の伝動機器を分掌する。

（油圧制御系）
上記変速伝動装置１及びその他の搭載機器の油圧系について説明すると、図３の油圧系統図に示すように、ポンプ２１ａにより、各パワーローラ４４…にその油圧シリンダ４４ａ、４４ｂのシリンダロッド４４ｓの軸端から専用作動油を供給する。この作動油により、入力ディスク４１，４２と出力ディスク４３との間の伝動を確保するべく、潤滑と冷却を行う。

マスタシリンダ４４ａは、出力ディスク４３の前面側と後面側のそれぞれの３つのパワーローラ４４…のうちの１つに適用し、他の２つはスレーブシリンダ４４ｂを適用する。これらシリンダの伸縮動作制御のために、ポンプ２１ａからの作動油を制御する電磁比例減圧弁６１，６１を設け、この電磁比例減圧弁６１，６１からパイロットピストンに油圧を受ける設定圧可変のレデュースバルブ６２，６２を伸縮の両方向について対称に設け、それぞれの大径ダンパ４４ｄ、４４ｄとチェックバルブ４４ｃ、４４ｃを介してマスタシリンダ４４ａ，４４ａに作動油を供給し、このマスタシリンダ４４ａ，４４ａから小径ダンパ４４ｅを介してスレーブシリンダ４４ｂ…を連動制御し、各パワーローラ４４…を進退駆動することによってその伝動傾斜角度を制御する。大径ダンパ４４ｄは、モード１ダンパと称して走行伝動軸５の軸線方向の撓みによる油圧振動を防止し、小径ダンパ４４ｅは、モード３ダンパと称してピストン間の油圧配管振動を防止する。

また、伸縮制御圧を受けるシャトル弁６３を介設してその高圧側をバリエータ２１のエンドロードに供給することにより同油圧シリンダ４４ａ、４４ｂの作動圧と連動して油圧をエンドロード用の内部ピストンに供給する。このシャトル弁６３は、エンドロード圧によるパイロット制御によってその応答性を確保し、かつ、シリンダ圧の高い方の圧力と略同圧として過負荷圧を防止しつつ各パワーローラ４４…の転動接触圧を調整する。これらの専用作動油は前側区画Ａ内に限定して循環使用する。

その他の一般の作動油による油圧系は、ミッションケース２の後側区画Ｂの範囲、すなわち、走行伝動軸５の後段部の前輪増速用クラッチ３２等、ＰＴＯ伝動軸４の作業系制御用のＰＴＯクラッチ１２等の機器の潤滑および油圧制御、および、旋回用ブレーキ制御シリンダ７１、作業機昇降用油圧シリンダ７２、作業機ローリング油圧シリンダ７３、パワステシリンダ７４、その他の作業用アクチュエータの作動油をポンプ７０により供給制御する。また、走行伝動軸５の後段部のＨｉＬｏクラッチによる高低切替部２３は、その後段の走行出力軸５６に油圧制御弁７６、７６から制御油圧を供給することによってＨｉ―Ｌｏ切替え変速を行う。

（ワンウェイクラッチ）
上記変速伝動装置１において、ＰＴＯ伝動軸４の前端部には、図４の拡大断面図に示すように、ケース入力軸３からギヤ機構３ａ，４ａを介して動力を受け、このギヤ４ａのボス部４ｂにワンウェイクラッチ１１を設ける。このワンウェイクラッチ１１は、ＰＴＯ伝動軸４の逆転動作を阻止する向きに取付け、ワンウェイクラッチ１１の本体部は回り止めのために前蓋２ｆと連結する。例えば、ワンウェイクラッチ１１の本体部からアンカー部材として機能するアンカーアーム１１ａをアーム状に延ばし、その先端位置の前蓋２ｆの内面側にスタッドピン１１ｐを立設し、このスタッドピン１１ｐには抜け止め用の大径の中段部１１ｑを形成してその末端側の段差部を押さえるようにアンカーアーム１１ａを嵌め付けて連結する。

上記ＰＴＯ伝動軸４は、ギヤ機構３ａ，４ａによってケース入力軸３と連結されるとともに、ＰＴＯ伝動軸４がワンウェイクラッチ１１によって逆転動作が規制されることから、エンジンｃの揺り戻しによるケース入力軸３の逆転回動を阻止し、走行伝動軸５からバリエータ２１への逆転入力を防止することができる。また、ＰＴＯ伝動軸４上にワンウェイクラッチ１１を配置することにより、走行伝動軸５の全長増加を要することなく、変速伝動装置１を構成することができる上に、ワンウェイクラッチ１１のアンカーアーム１１ａを前蓋２ｆのスタッドピン１１ｐと連結することにより、ＰＴＯ伝動軸４の軸線方向に嵌め付けることによって組み付けることができる。この状態で前蓋を中心にＰＴＯ伝動軸４及びワンウェイクラッチ１１を一体的に取扱うことができるので、前蓋２ｆと一体的にトランスミッションケース２内に容易に組付けすることができる。

したがって、上記作業車両用トロイダル変速機構は、その全長寸法の増大を招くことなく、簡易な構成により、バリエータ２１への逆転入力を防止してパワーローラ４４…の安定した変速伝動を確保することができるとともに、その簡易な構成により組付け性の低下を招くことなく、ワンウェイクラッチ１１の固定と回転系の組付けが可能となる。

（後端支持部材）
また、前蓋２ｆには、図５の拡大断面図に示すように、ケース入力軸３を貫通支持する貫通支持部３ｓおよび中間ギヤ８ｂを備えたカウンタ軸８の前端を軸支する前端支持部８ｓを形成するとともに上記前蓋２ｆの内面側に別体の後端支持部材２ｒを取付け、この後端支持部材２ｒにケース入力軸３の後端側を軸支する後端支持部３ｔおよびカウンタ軸８の後端を軸支する後端支持部８ｔを形成する。後端支持部材２ｒはメタルと通称されるブラケットであり、図６の斜視図に示すように、走行伝動軸５のギヤ５ｂの噛合部を除いてケース入力軸３およびカウンタ軸８を覆うように形成する。また、前蓋２ｆには、軸支部３ｓ、８ｓおよびギヤ噛合部を潤滑する油路をその肉厚内に形成するとともに、後端支持部材２ｒの取付け面２ｐを介して油路２ｕを連通し、前蓋２ｆと同様にそれぞれの軸支部３ｔ、８ｒおよびギヤ噛合部を潤滑するようにその肉厚内に油路２ｕを形成する。

上記ケース入力軸３およびカウンタ軸８は、前蓋２ｆと後端支持部材２ｒとによって軸支されることにより安定して２点支持される。また、前蓋２ｆと後端支持部材２ｒの潤滑用の油路２ｕを介してそれぞれの軸支部３ｓ、８ｓ、３ｔ、８ｒおよびケース入力軸３の動力を受けるギヤ４ａ、中間ギヤ８ｂの噛合部および走行伝動軸５のギヤ５ｂの噛合部の潤滑が確保される。したがって、組付け性を損なうことなく、伝動軸の安定支持と軸支部、ギヤ噛合部の潤滑を確保することができる。

次に、ミッドケース２ｂについて説明する。ミッドケース２ｂには、図７の要部拡大断面図に示すように、中壁２ｍを形成し、この中壁２ｍと別体のＰＴＯ支持部材２ｎを取付ける。このＰＴＯ支持部材２ｎは、ＰＴＯ伝動軸４を貫通支持する軸支部４ｓを保持するメタルと通称されるブラケットであり、図８の拡大斜視図に示すように、その一部に切欠Ｊを形成することにより、走行伝動軸５の後段に配置されたＨｉ、Ｌｏの２つのクラッチからなる高低切替部２３との抵触を回避しつつ互いに近接して配置することができる。

このＰＴＯ支持部材２ｎの後段にＰＴＯクラッチ１２を配置し、その固定用突部１２ｖを嵌合するための切欠Ｋを、図９の拡大斜視図に示すように、中壁２ｍの一部に形成することにより、ブレーキ時の回り止めを構成することができる。また、高低切替部２３の後段を支持する軸支部５ｓ、５ｔを中壁２ｍに保持し、その一部に切欠Ｌを形成することにより、ＰＴＯクラッチ１２との干渉を回避しつつ互いに近接して配置することができる。

次に、トランスミッション周りの油圧経路構成について説明する。トランスミッション周りの油圧制御弁配置の斜視図を図１０に示すように、トランスミッションケース２の上部にブレーキ用、ＨｉＬｏクラッチ用、ＰＴＯクラッチ用のバルブブロック７１ｂ、側部に四輪駆動用等のバルブブロック３２ｂを配置し、その油圧経路の側面図及び平面図を図１１、図１２にそれぞれ示すように、メインリリーフからケース２上部のＰＴＯバルブまでの油路をケースの中を通し、このＰＴＯバルブからＰＴＯに油圧を供給する。ケース２の側面まではポンプから配管にて供給し、メインリリーフ後のＰＴＯバルブまでは、図１３の内部透視斜視図に示すように、ケース２内部を配管し、その後再度ケース２内でＰＴＯクラッチ１２に油路を連通することにより、ＰＴＯクラッチ１２への油路が短縮化されてコストダウンと制御の確実化に寄与することができる。

次に、ポンプ駆動機構について説明する。
ポンプ駆動機構は、要部拡大断面図を図１４に示すように、ＰＴＯギヤ駆動側に傘歯車を用い、トロイダル用オイルのポンプ２１ａを設けるために、ＰＴＯ伝動軸４のスプライン部４ｆにカラー８１を設ける。カラー８１は駆動側のベベルギヤ８２ａの後方に配し、カップリング８３を介してＰＴＯギヤ駆動とする。このように構成することにより、ポンプ２１ａがバリエータ２１の近くにあるので配管が短くて済む点、および、ポンプ２１ａがケース２に直接取付けてあるのでポンプの冷却ができる点、カラー８１を取付けることで駆動側のベベルギヤ８２ａを確実に構成することができる点等の多くの利点が得られる。

また、従動側のベベルギヤ８２ｂをスプラインにより嵌合取付けすることにより、特段の止め構造を要することなく下方のカラー８１によって抜け止めされ、回転駆動の推力により、ベベルギヤ８２ｂは上方に押上げられる。ポンプ２１ａの取付け部はテーパ８４ｔによる三角溝をケース２に形成し、ポンプ２１ａを上から差し込むようにしてＯリング８４ｓでシールする。このように、ポンプ２１ａがケース２の上部に上向き取付けであることから、特段のオイルシールを要することなく、テーパ８４ｔとＯリング８４ｓでシールすることができる。

ポンプ軸８５はベベルギヤ８２ｂ側を段付き８５ｔとし、反対側はスリット８５ｓを形成してその内側にセンターもみ８５ｈを設けることによってシャフト加工が容易化される。ポンプ軸８５の支持は、ケース２から下方に受部８６を突き出し、ダブルベアリング８６ｂ、８６ｂによって駆動が確実化される。

本発明の作業車両の側面図である。 変速伝動装置の軸線展開による要部断面図である。 変速伝動装置の油圧系統図である。 ワンウェイクラッチ部の拡大図である。 前蓋の要部拡大断面図である。 後端支持部材の拡大斜視図である。 ミッドケースの要部拡大断面図である。 ＰＴＯ支持部材の拡大斜視図である。 中壁の拡大斜視図である。 トランスミッション周りの油圧制御弁配置の斜視図である。 油圧経路の側面図である。 油圧経路の平面図である。 トランスミッション内部の要部透視斜視図である。 ポンプ駆動機構の要部拡大断面図である。

符号の説明

１ 変速伝動装置
２ トランスミッションケース
２ａ フロントケース
２ｆ 前蓋
２ｒ 後端支持部材
３ ケース入力軸
３ａ，４ａ ギヤ機構
３ｔ 後端支持部（軸支部）
３ｓ 貫通支持部（軸支部）
４ ＰＴＯ伝動軸
４ａ ギヤ
４ｂ ボス部
５ 走行伝動軸
５ｓ 軸支部
８ カウンタ軸
８ｂ 中間ギヤ
８ｓ 前端支持部
８ｔ 後端支持部
１１ ワンウェイクラッチ
１１ａ アンカーアーム（アンカー部材）
１１ｐ スタッドピン
１１ｑ 中段部
２１ トロイダル変速機構（バリエータ）
２１ａ ポンプ
２２ 遊星差動部
２３ 高低切替部
３１ 切替部

Claims (2)

1. エンジン後端から走行系および作業系の動力を受けるケース入力軸（３）と、このケース入力軸（３）の入力動力を走行系に伝動する走行伝動軸（５）と、この走行伝動軸（５）上で無段変速するトロイダル変速機構（２１）と、上記ケース入力軸（３）を貫通保持する前蓋（２ｆ）によって前端を閉じたトランスミッションケース（２）と、からなる作業車両用トロイダル変速伝動装置において、
   上記ケース入力軸（３）の回転動力を伝達する回転伝達系に逆転動作を規制するワンウェイクラッチ（１１）を設け、このワンウェイクラッチ（１１）の対抗トルクを受けるアンカー部材（１１ａ）を上記前蓋（２ｆ）と連結したことを特徴とする作業車両用トロイダル変速伝動装置。
2. エンジン後端から走行系および作業系の動力を受けるケース入力軸（３）と、このケース入力軸（３）の入力動力を走行系に伝動する走行伝動軸（５）と、この走行伝動軸（５）上で無段変速するトロイダル変速機構（２１）と、上記ケース入力軸（３）を貫通保持する前蓋（２ｆ）によって前端を閉じたトランスミッションケース（２）と、からなる作業車両用トロイダル変速伝動装置において、
   上記ケース入力軸（３）には、その後端側をトランスミッションケース（２）内に軸支する後端支持部材（２ｒ）を上記前蓋（２ｆ）に取付けるとともに、この前蓋（２ｆ）および上記後端支持部材（２ｒ）の双方にその軸支部（２ｓ、２ｔ）にいたる潤滑油路（２ｕ）を形成したことを特徴とする作業車両用トロイダル変速伝動装置。

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