JP2010064617A

JP2010064617A - 変速操向装置

Info

Publication number: JP2010064617A
Application number: JP2008232820A
Authority: JP
Inventors: Michio Tsukamoto; 道雄塚本
Original assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kanzaki Kokyukoki Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2010-03-25

Abstract

【課題】小型化が可能で高い動力伝達効率を得ることのでできる変速操向装置を提供する。
【解決手段】エンジンＥから動力を受ける入力軸２と、左右一対の出力軸３，４と、入力軸２に動力伝達部材を介して連結された左右一対の変速用遊星歯車装置６，７と、一対の変速用遊星歯車装置６，７の左右両外側に各々連結配置された左右一対の操向用遊星歯車装置８，９と、入力軸２によって駆動する操向用油圧ポンプ１０と、操向用油圧ポンプ１０によって駆動し、前記操行用遊星歯車装置の操向入力する操向用油圧モータ１１と、入力軸２によって駆動する変速用油圧ポンプ１２と、変速用油圧ポンプ１２によって駆動し、変速用遊星歯車装置に変速入力する変速用油圧モータ１３と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンバイン等の作業機等に搭載される変速操向装置に関する。

従来、コンバイン等のクローラを備える作業機に搭載されるミッション装置として、車速を変速する走行用のＨＳＴ（静油圧式トランスミッション）と、機械式副変速装置と、操向を行うための旋回用のＨＳＴを具備したミッション装置が知られている（例えば特許文献１，２）。

また、エンジンの動力を左右の出力軸に伝達し、且つ、複数の速度段クラッチを有する機械式変速装置と、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプの吐出圧力によって駆動され、かつ前記機械式変速装置に連結された油圧モータとよりなる車両の変速操向装置が知られている（例えば特許文献３）。
特開平１０−５４４５２号特開２０００−６２４８４号特開平２−１４９７９号

機械的トランスミッションの動力伝達効率が７０％程度であるのに対し、ＨＳＴは動力伝達効率が６０％程度であるため、ＨＳＴのみによる動力伝達方式では、効率が悪い。

また、機械式副変速装置や、機械式速度段クラッチを含む構成であると、変速装置が大型化する傾向がある。

そこで、本発明は、小型化が可能で高い動力伝達効率を得ることのでできる変速操向装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る変速操向装置は、エンジンから動力を受ける入力軸と、左右一対の出力軸と、前記入力軸に動力伝達部材を介して連結された入力部、変速入力部、及び、出力部を有する、左右一対の変速用遊星歯車装置と、前記一対の変速用遊星歯車装置の左右両外側に配置され、該一対の変速用遊星歯車装置の出力部と連結される入力部、操向入力部、及び前記左右一対の出力軸に連結される出力部を有する、左右一対の操向用遊星歯車装置と、前記入力軸によって駆動する変速用油圧ポンプと、該変速用油圧ポンプによって駆動し、前記変速用遊星歯車装置の前記変速入力部に入力する変速用油圧モータと、を有する変速用油圧駆動装置と、前記入力軸によって駆動する操向用油圧ポンプと、該操向用油圧ポンプによって駆動し、前記操行用遊星歯車装置の前記操向入力部に入力する操向用油圧モータと、を有する操向用油圧駆動装置と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る変速操向装置は、エンジンから動力を受ける入力軸と、前記入力軸に歯車列を介して連結された太陽歯車、該太陽歯車と噛み合う複数の遊星歯車、該複数の遊星歯車と噛み合う内歯を有するリングギア、前記複数の遊星歯車を連結支持するキャリア、及び、該キャリアに固定されたキャリア軸をそれぞれ有する左右一対の変速用遊星歯車装置と、前記一対の変速用遊星歯車装置の左右両外側に配置され、前記キャリア軸と連結された太陽歯車、該太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車、該複数の遊星歯車に噛み合う内歯を有するリングギア、前記複数の遊星歯車を連結支持するキャリア、及び、該キャリアに固定された出力軸をそれぞれ有する左右一対の操向用遊星歯車装置と、前記入力軸によって駆動する変速用油圧ポンプ及び該変速用油圧ポンプによって駆動し、前記変速用遊星歯車装置のリングギアと駆動連結された変速用油圧モータを有し、前記変速用油圧ポンプ及び前記変速用油圧モータの少なくとも一方が可変容量を有する変速用油圧駆動装置と、前記入力軸によって駆動する操向用油圧ポンプ及び該操向用油圧ポンプによって駆動し、前記操行用遊星歯車装置のリングギアと駆動連結された操向用油圧モータとを有し、前記変速用油圧ポンプ及び前記変速用油圧モータの少なくとも一方が可変容量を有する操向用油圧駆動装置と、を有することを特徴とする。

本発明に係る変速操向装置を実施するための最良の実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。図示例は、コンバインの変速操向装置を示している。

変速操向装置１は、エンジンＥから動力を受ける入力軸２と、左右一対の出力軸３，４と、入力軸２と動力伝達部材５を介して駆動連結された左右一対の変速用遊星歯車装置６、７と、一対の変速用遊星歯車装置６、７の出力を受けて左右一対の出力軸３，４に出力する左右一対の操向用遊星歯車装置８、９と、入力軸２をポンプ軸として駆動する操向用油圧ポンプ１０及び操向用油圧ポンプ１０によって駆動する操向用油圧モータ１１を備える操向用油圧駆動装置と、入力軸２をポンプ軸として駆動する変速用油圧ポンプ１２及び変速用油圧ポンプ１２によって駆動する変速用油圧モータ１３を備える変速用油圧駆動装置と、を有している。入力軸２は、図示例のように、プーリベルト１４およびプーリー１５を介してエンジンから動力を受けることができる。

図示例の操向用油圧ポンプ１０は、可変容量型であり、ポンプ吐出容量を変更するための斜板１０ａを備えている。操向用油圧ポンプ１０は、油路１０ｂ、１０ｃを通じて操向用油圧モータ１１と接続され、操向用油圧モータ１１を駆動することができる。操向用油圧ポンプ１０の斜板１０ａを操作することにより、操向用油圧モータ１１を無段階に変速することができる。図示しないが、操向用油圧モータ１１をも可変容量型とし、操向速度を２速切換え可能に構成しても良い。

操向用油圧ポンプ１０のポンプ軸である入力軸２は、変速用油圧ポンプ１２のポンプ軸として、変速用油圧ポンプ１２をも駆動する。従って、操向用油圧ポンプ１０と変速用油圧ポンプ１２とは、ポンプ軸としての入力軸２によって直列的に連結されている。入力軸２は、図示しないカップリング等の連結手段によって途中で連結され得る。

図示例の変速用油圧ポンプ１２も、可変容量タイプであり、ポンプ吐出容量を変更するための斜板１２ａを備えている。変速用油圧ポンプ１２は、油路１２ｂ、１２ｃを通じて、変速用油圧モータ１３と接続されており、変速用油圧モータ１３を駆動することができる。変速用油圧ポンプ１２の斜板１２ａを操作することにより、変速用油圧モータ１３を無段階に変速することができる。変速用油圧ポンプ１２を固定容量型とし、変速用油圧モータ１３を可変容量型としても良い。

入力軸２の回転は、動力伝達部材５を構成する歯車列５ａ、５ｂ、５ｃを介して、左右一対の変速用遊星歯車装置６，７に伝達される。各々の変速用遊星歯車装置６、７は、入力軸２に動力伝達部材５を介して連結された入力部、変速入力部、及び、出力部を有している。図示例では、前記入力部が太陽歯車６ａ、７ａであり、前記変速入力部がリングギア６ｂ、７ｂであり、前記出力部が、太陽歯車６ａ、７ａと噛み合う遊星歯車６ｃ、７ｃ、遊星歯車６ｃ、７ｃを連結支持しているキャリア６ｄ、７ｄ、及びキャリア６ｄ、７ｄに固定されたキャリア軸６ｅ、７ｅを備えている。歯車５ｃと太陽歯車６ａ、７ａとが軸５６で連結されている。遊星歯車６ｃ、７ｃは、太陽歯車６ａ、７ａの外歯と噛み合うとともに、リングギア６ｂ、７ｂの内歯とも噛み合う。図示しないが、たとえば前記出力部を太陽歯車６ａ，７ａ又はリングギア６ｂ、７ｂとする構成も可能である。動力伝達部材５は、ベルト伝動とすることも可能である。

リングギア６ｂ、７ｂは、外歯を有している。変速用油圧モータ１３のモータ軸１３ａに歯車１６が固定されている。歯車１６と噛み合う歯車１７ａが、リングギア６ｂの外歯と噛み合い、歯車１７ａと軸１７ｂで連結された歯車１７ｃが、リングギア７ｂの外歯と噛み合っている。変速用油圧ポンプ１２の斜板１２ａを操作し、変速用油圧モータ１３のモータ軸１３ａの回転数を変更すれば、キャリア軸６ｅ、７ｅの回転数が変わる。

一対の変速用遊星歯車装置６、７の左右両外側に、左右一対の操向用遊星歯車装置８、９が配置されている。一対の変速用遊星歯車装置６、７の各々の出力は、左右一対の操向用遊星歯車装置８、９にそれぞれ伝達される。

各々の操向用遊星歯車装置８、９は、一対の変速用遊星歯車装置６、７の出力を受ける入力部、操向入力部、及び左右一対の出力軸３，４に連結される出力部を有している。図示例において、前記入力部は太陽歯車８ａ、９ａであり、前記操向入力部はリングギア８ｂ、９ｂであり、前記出力部は、遊星歯車８ｃ、９ｃ、及び、遊星歯車８ｃ、９ｃを連結支持するキャリア８ｄ、９ｄを備えている。キャリア８ｄ、９ｄに、出力軸３，４がそれぞれ固定されている。出力軸３，４には、それぞれ、駆動輪１８、１９が固定されている。遊星歯車８ｃ、９ｃは、太陽歯車８ａ、９ａの外歯と噛み合うとともに、リングギア８ｂ、９ｂの内歯とも噛み合う。図示しないが、たとえば前記出力部を太陽歯車８ａ、９ａ又はリングギア８ｂ、９ｂとする構成も可能である。

操向用遊星歯車装置８、９の太陽歯車８ａ、９ａが、変速用遊星歯車装置６、７のキャリア軸６ｅ、７ｅと連結されている。それにより、変速用歯車遊星装置６、９の出力が操向用遊星歯車装置８、９に伝達される。

リングギア８ｂ、９ｂは、外歯を有している。操向用油圧モータ１１のモータ軸１１ａに歯車２０が固定されている。歯車２０に歯車２１が噛み合っている。歯車２１の回転軸２１ａの両端に歯車２２、２３が固定されている。一方の歯車２３は、歯車２４を介してリングギア９ｂの外歯と噛み合っている。他方の歯車２２は、直接、リングギア８ｂと噛み合っている。従って、操向用油圧モータ１１の駆動により、リングギア９ｂとリングギア８ｂとは、反対方向に回転させられ、旋回ができる。

コンバインの停止時、即ち変速用油圧ポンプ１２の斜板１２ａが中立位置にあるとき、操向用油圧ポンプ１０の斜板１０ａを操作し、操向用油圧モータ１１のモータ軸１１ａの回転数を徐々に増すと、操行用遊星歯車装置８、９にリングギア８ｂ、９ｂに逆回転の操向入力が与えられ、出力軸３，４が回転数を逆方向に徐々に増加させ、旋回することができる。

コンバインの前進走行時、即ち変速用油圧ポンプ１２の斜板１２ａが前進位置にある場合、操向用遊星歯車装置８、９に操向用油圧モータ１１から操向入力を与えれば、一方の出力軸３（４）は操向用油圧モータ１１からのトルクが加算されて増速し、他方の出力軸４（３）は減速して、出力軸３，４の相対回転数が変わり、旋回することができる。他方の出力軸４（３）の減速度合いが増すと、出力軸３，４は逆回転となり、急旋回する。

図１において、符号２５，２６，２７は、それぞれブレーキ装置を示している。ブレーキ装置２５，２６は、コンバインの中立維持、即ち走行停止を確実にし、ブレーキ装置２７は操向操作を確実に停止させる。

上記のように、変速操向装置１は、油圧−機械式トランスミッション ( HMT：Hydraulic Mechanical Transmission ) を採用しており、HST（静油圧式無段変速機）とは異なり、HSTでは油圧ポンプを回すためだけに使われるエンジンのトルクが、変速用油圧モータ１３の発生するトルクにエンジンからのトルクが加算される。機械式動力伝達機構をHSTに組み入れることで、HSTの動力伝達効率（６０％程度）より動力伝達効率が良い。図２は、本発明に係る変速操向装置１の斜板角度と速度（V_HMT）との関係と、従来のＨＳＴの斜板角度と速度（V_HST）との関係と、機械的動力伝達機構のみによる速度（V_M）とを、比較して示すグラフである。HMTを採用した変速操向装置１では、前進時の最高速度（斜板角度が１８°）は、HSTより高速となるが、後進時の最高速度（斜板角度が−１８°）は、HSTより低速となる。しかしながら、一般的に、作業車両では、後進時に高速を必要とせず、前進時に高速を必要とするため、HMTを採用した変速操向装置１が有利である。

上記構成を備える変速操向装置１は、エンジンＥの動力を入力軸２から、変速用遊星歯車装置６、７及び操向用遊星歯車装置８、９からなる機械式動力伝達機構を介して出力軸３，４に伝達することにより、効率の良い動力伝達を行う一方、変速用油圧モータ１３から変速用遊星歯車装置６，７への変速入力により無段変速を可能にし、さらに、入力軸２に変速用油圧ポンプ１２と操向用油圧ポンプ１０とを直列に連結してシャフトの数を減らし、変速用遊星歯車装置６，７の両外側に操向用遊星歯車装置８，９を同軸配置して従来のような機械的副変速装置を省くとともに、コンパクト化を達成することができる。

本発明は、上記実施形体に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において変更が可能であり、例えば、変速用油圧モータ１３を可変容量型として、２速切換え可能に構成することもできる。

本発明に係る変速操向装置の実施形態を示すスケルトン図である。図１の変速操向装置の速度特性を、従来のHSTと併せて示すグラフである。

符号の説明

１変速操向装置
２入力軸
３、４出力軸
５動力伝達部材
６、７変速用遊星歯車装置
８、９操向用遊星歯車装置
１０操向用油圧ポンプ
１１操向用油圧モータ
１２変速用油圧ポンプ
１３変速用油圧モータ

Claims

エンジンから動力を受ける入力軸と、
左右一対の出力軸と、
前記入力軸に動力伝達部材を介して連結された入力部、変速入力部、及び、出力部を有する、左右一対の変速用遊星歯車装置と、
前記一対の変速用遊星歯車装置の左右両外側に配置され、該一対の変速用遊星歯車装置の前記出力部と連結された入力部、操向入力部、及び前記左右一対の出力軸に連結される出力部を有する、左右一対の操向用遊星歯車装置と、
前記入力軸によって駆動する操向用油圧ポンプと、該操向用油圧ポンプによって駆動し、前記操行用遊星歯車装置の前記操向入力部に入力する操向用油圧モータと、を有し、前記操向用油圧ポンプと前記操向用油圧モータの少なくとも一方が可変容量を有する操向用油圧駆動装置と、
前記入力軸によって駆動する変速用油圧ポンプと、該変速用油圧ポンプによって駆動し、前記変速用遊星歯車装置の前記変速入力部に入力する変速用油圧モータと、を有し、前記変速用油圧ポンプと前記変速用油圧モータの少なくとも一方が可変容量を有する変速用油圧駆動装置と、
を有することを特徴とする変速操向装置。
エンジンから動力を受ける入力軸と、
前記入力軸に歯車列を介して連結された太陽歯車、該太陽歯車と噛み合う複数の遊星歯車、該複数の遊星歯車と噛み合う内歯を有するリングギア、前記複数の遊星歯車を連結支持するキャリア、及び、該キャリアに固定されたキャリア軸をそれぞれ有する左右一対の変速用遊星歯車装置と、
前記一対の変速用遊星歯車装置の左右両外側に配置され、前記キャリア軸と連結された太陽歯車、該太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車、該複数の遊星歯車に噛み合う内歯を有するリングギア、前記複数の遊星歯車を連結支持するキャリア、及び、該キャリアに固定された出力軸をそれぞれ有する左右一対の操向用遊星歯車装置と、
前記入力軸によって駆動する操向用油圧ポンプと、該操向用油圧ポンプによって駆動し、前記操行用遊星歯車装置のリングギアと駆動連結された操向用油圧モータとを有し、前記操向用油圧ポンプ及び前記操向用油圧モータの少なくとも一方が可変容量を有する、操向用油圧駆動装置と、
前記入力軸によって駆動する変速用油圧ポンプと、該変速用油圧ポンプによって駆動し、前記変速用遊星歯車装置のリングギアと駆動連結された変速用油圧モータとを有し、前記変速用油圧ポンプ及び前記変速用油圧モータの少なくとも一方が可変容量を有する、変速用油圧駆動装置と、
を有することを特徴とする変速操向装置。