JP2018200100A

JP2018200100A - 静油圧変速装置用の随伴空気偏向機

Info

Publication number: JP2018200100A
Application number: JP2018047115A
Authority: JP
Inventors: ウィリアムリー、ジャスチン; William Lee Justin; フィリップムルコー、エリック; Philip Mlcoch Eric; クリフトンホワイトヘッド、ロバート; Clifton Whitehead Robert; ハンシャン、スティーフン; Hang Shan Stephen; ブレンドンハントリー、リチャード; Brendon Huntley Richard
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2018-12-20
Anticipated expiration: 2038-03-14
Also published as: CN108662110B; CN108662110A; EP3382106B1; JP7280016B2; CA2998024A1; CA2998024C; US20180283546A1; US10281035B2; EP3382106A1

Abstract

【課題】キャビテーションの空気泡が発生しないようにする。【解決手段】作業機械に用いられる油圧変速機であって、フレームと、該フレームに載置されたエンジンと、該油圧変速機によって駆動される少なくとも一つの車輪とを有する油圧変速機を開示する。この油圧変速機は、筺体と、前記エンジンの出力シャフトによって駆動される油圧ポンプと、前記少なくとも一つの車輪に繋がっている出力シャフトを駆動する油圧モーターと、作動油を充填可能で第一圧力よりも低い圧力に維持される第一作動油ラインと、作動油を充填可能で第二圧力よりも低い圧力に維持される第二作動油ラインと、作動油を前記第一作動油ラインに流入させる第一逆止弁と、作動油を前記第二作動油ラインに流入させる第二逆止弁と、空気を随伴する作動油が前記第一逆止弁および前記第二逆止弁に流入するのを防ぐ随伴空気偏向機１７０とを含む。【選択図】図１５

Description

本明細書が開示する発明の主題は、静油圧変速装置に関するものである。

雪ブロワや同様な装置のような携帯型動力装置は静油圧変速装置（以下、「ＨＳＴ」ともいう）を用いて通常作動する。ＨＳＴの内部でキャビテーションが発生すると、ギアの回転によって発生する空気泡によって、特に発生した空気泡が静油圧回路の逆止弁のバルブシート内にトラップされるとＨＳＴの効率が低下する。そのため、逆止弁のバルブシート内に減少分を補う作動油が入るのを防ぎ、キャビテーションの空気泡が発生しないようにする必要がある。

本明細書中に記載された特徴および利点は包括的なものではなく、特に図面、明細書および特許請求の範囲を考慮すれば、他の多くの特徴および利点があることは当業者には自明である。さらに、明細書に使われている用語は主として読みやすさと説明の目的で選ばれたものであり、発明の主題の境界を定めるものではないし、発明の主題を制限するものでないことは当然にわかることである。

本発明の一態様によれば、フレームと、該フレームに載置されたエンジンと、静油圧変速装置によって駆動される少なくとも一つの車輪と、を有する作業機械に用いる静油圧変速装置は、筺体と、前記エンジンからの出力シャフトによって駆動される油圧ポンプと、前記少なくとも一つの車輪に接続された前記出力シャフトを駆動する油圧モーターと、作動油を充填可能で第一圧力よりも低い圧力に維持される第一作動油ラインと、作動油を充填可能で第二圧力よりも低い圧力に維持される第二作動油ラインと、作動油を前記第一作動油ラインに流入させる第一逆止弁と、作動油を前記第二作動油ラインに流入させる第二逆止弁と、空気を随伴する作動油が前記第一逆止弁および前記第二逆止弁に流入するのを防ぐ随伴空気偏向機とを含む。

本発明の別の態様によれば、前記空気を随伴する作動油が前記第一および第二逆止弁に流入するのを防ぐ前記随伴空気偏向器は、外側端部を有し、前記第一逆止弁および前記第二逆止弁より下に配置される底部と、前記外側端部から垂直上方に立設され、前記第一逆止弁および前記第二逆止弁を放射状に囲繞する壁とを含む。

本発明のさらに別の態様によれば、フレームと、該フレーム上に配置されたエンジンと、静油圧変速装置によって駆動される少なくとも一つの車輪と、を有する作業機械に用いる静油圧変速装置は、筺体と、前記エンジンからの出力シャフトによって駆動されて作動油を送出する油圧ポンプと、前記少なくとも一つの車輪に接続された前記出力シャフトを駆動する油圧モーターと、前記油圧ポンプと前記油圧モーターとの間で作動油を第一圧力より低い圧力で輸送する第一作動油ラインと、前記油圧ポンプと前記油圧モーターとの間で作動油を第二圧力より低い圧力で輸送する第二作動油ラインと、作動油を前記第一作動油ラインに流入させる第一逆止弁と、空気を随伴する作動油が前記第一逆止弁に流入するのを防ぐ静油圧変速装置とを含む。

図１は、静油圧変速装置を用いている携帯型動力装置の斜視図である。図２は、図１の携帯型動力装置の駆動トレーンの分解斜視図である。図３は、図２のＡ−Ａ面で切断したときの静油圧変速装置の側面を示す断面図である。図４は、主筺体を除いた状態の静油圧変速装置の後面図である。図５は、主筺体を除いた状態の静油圧変速装置の側面図である。図６Ａは、スウォッシュプレートと油圧ポンプを示し、スウォッシュプレートは前方に向かって動くための角度になっている。図６Ｂは、スウォッシュプレートと油圧ポンプを示し、スウォッシュプレートはニュートラル姿勢用の角度になっている。図６Ｃは、スウォッシュプレートと油圧ポンプを示し、スウォッシュプレートは後方に向かって動くための角度になっている。図７は、前方に向かって作動している時の油圧回路の状態を示す。図８は、ニュートラル状態で作動している時の油圧回路の状態を示す。図９は、後方に向かって作動している時の油圧回路の状態を示す。図１０は、カバーを外した状態の静油圧変速装置の正面図である。図１１は、カバー、油圧ポンプおよび油圧モーターを外した状態の静油圧変速装置の正面図であり、中心部分とポンプ面を示す。図１２は、油圧ポンプの上からの斜視図であり、ポンプブロック面を示す。図１３は、図２のＡ＝Ａ面で切断したときの静油圧変速装置の断面図であり、静油圧変速装置内の作動油の流れの向きを示す。図１４は、前方に向かって作動している、随伴キャビテーション泡を含む油圧回路を示す。図１５は、主筺体を外し、随伴空気偏向機を取り付けた静油圧変速装置の後面図である。図１６は、随伴空気偏向機の動作を説明する平面図である。図１７は、一実施形態の随伴空気偏向機の斜視図である。図１８は、図１７に示す随伴空気偏向機の平面図である。図１９は、図１７に示す随伴空気偏向機の正面図である。図２０は、図１７に示す随伴空気偏向機の側面図である。図２１は、別の実施形態の随伴空気偏向機の斜視図である。

前記図面は、様々な実施形態を描いているが、その目的は説明することだけである。本明細書により表わされる実施形態の技術的範囲から逸脱することなく、これらの図面により表わされる構造および方法の別の実施形態を用いることができることは、以下の詳細な説明から、当業者にはすぐわかることである。

図１は雪ブロワとして図解されている動力装置機械１０の実施形態を説明する。図２に示すように、動力装置機械１０は、雪ブロワ、芝刈機およびエンジン３０からのトルクを車輪２０の回転に変換する装置ような携帯型動力装置とともに用いられる静油圧変速装置（ＨＳＴ）１００を用いる。図３〜図５からわかるように、ＨＳＴ１００は油圧モーター１０４と連通する油圧ポンプ１０２を含む。油圧ポンプ１０２と油圧モーター１０４のいずれか、または両方の排油量を可変とすることで様々な用途に用いることができる。結果として、連続可変速トランスミッションにすることができる。ＨＳＴ１００は速度比率を無段階で変化させることができるので、多くの場合シフトギア変速機よりもＨＳＴ１００の方が好まれる。

油圧ポンプ１０２と油圧モーター１０４は閉油圧回路を構成する。油圧ポンプ１０２は外部の動力装置機械１０のエンジン３０によって駆動される。油圧ポンプ１０２は作動油の流れを発生させ、その作動油の流れによって油圧モーター１０４が駆動される。作動油は油圧ポンプ１０２と油圧モーター１０４の間を第一作動油ライン１０６と第二作動油ライン１０８という２つのラインによって循環する。動力装置機械１０を前方に動かそうとするときは、油圧モーター１０４を駆動するために第一作動油ライン１０６が高圧力ラインとなり、第二作動油ライン１０８は低圧力ラインとなる。動力装置機械１０を逆方向に動かそうとするときは、油圧モーター１０４を逆方向に駆動するため第二作動油ライン１０８が高圧力ラインとなり、第一作動油ライン１０８は低圧力ラインとなる。

ＨＳＴ１００は、カバー１１０、中心部分１１２および主筺体１１４の３個の主要部品に分けることができる。カバー１１０はＨＳＴ１００の前方部分をなし、中心部分１１２の中の油圧システムを保護する構造および筺体となっている。中心部分１１２は油圧回路を画定し、油圧ポンプ１０２、油圧モーター１０４、第一および第二作動油ライン１０６、１０８並びに逆止弁１１６、１１７が配置される部位である。主筺体１１４はＨＳＴ１００のギアボックス１１８を画定する。ギアボックス１１８のギア１２０によって、油圧モーター１０４の出力が下げられて、動力装置機械１０の車輪２０を回す出力シャフト１２２に伝達される。

ＨＳＴ１００の入力シャフト１２４は、図２に示す、エンジン３０に結合したＶベルトとプーリーのシステム４０によって回される。油圧ポンプ１０２は入力シャフト１２４によって回転する。入力シャフト１２４の回転とそれによる油圧ポンプ１０２の回転の速度と向きはエンジン３０により一定に保たれる。

スウォッシュプレート１２６が油圧ポンプ１０２に接続され、油圧ポンプ１０２はスウォッシュプレートレバー１２８によって操作される。図６Ａ乃至図６Ｃに示すように、スウォッシュプレート１２６の角度αによって作動油の流れの方向が決まる。スウォッシュプレート１２６の角度αは中心部分１１２内の第一および第二作動油ライン１０６、１０８中の圧力を変化させる。図６Ａの実施例では、角度αが鉛直線ｖの左側にあり、この場合前進方向の動きとなる。図６Ｂにおいては、角度αが鉛直線ｖに対して０°であり、この場合ニュートラルとなる。図６Ｃにおいては、角度αが鉛直線ｖの右側にあり、この場合後進方向の動きとなる。

油圧ポンプ１０２と油圧モーター１０４との間は、第一および第二作動油ライン１０６、１０８によって連通され、液体が流通する。油圧モーター１０４は、スウォッシュプレート１２６により形成される第一および第二作動油ライン１０６、１０８の圧力差にしたがって、時計回転方向（図７に示す前進方向であり、図６Ａ中に示すスウォッシュプレート１２６の姿勢に対応する）または反時計回転方向（図９に示す後進方向であり、図６Ｃ中に示すスウォッシュプレート１２６の姿勢に対応する）のいずれかの方向に回転する。スウォッシュプレート１２６が垂直なときは（図６Ｂに示すスウォッシュプレート１２６の姿勢に対応する図８に示すニュートラル姿勢）、第一および第二作動油ライン１０６、１０８の圧力は等しく、油圧ポンプ１０４は回転しない。油圧モーター１０４の回転速度もスウォッシュプレート１２６の角度αに関係する。スウォッシュプレート１２６の角度αが大きいほど、油圧モーター１０４は速く回転する。最後に、モーターシャフト１３０は主筺体１２０内のギア１２０と螺合し出力シャフト１２２を回転させる。出力シャフト１２２によって、動力装置機械１０の車輪２０が駆動される。

スウォッシュプレートレバー１２８に前進動作および後進動作をさせると、スウォッシュプレート１２６の角度αにしたがって第一および第二作動油ライン１０６、１０８の各ライン内の圧力が変化する。理想的な状況では、作動油ラインに作動油が一旦充填されると作動油の抜けはおきない。図１０乃至図１２に示すように、図１２で示される油圧ポンプ１０２のシーリング面であり、図示していないが油圧モーター１０４にも同一の形状の面があるポンプブロック面１４２と、中心部分１１２に配置された、油圧ポンプ１０２と油圧モーター１０４のそれぞれに用いられるポンプ面１４０とは、ともに機械加工面であり、相対的に回転する。ポンプブロック面１４２とポンプ面１４０の間のシーリング面によって、作動油が油圧ポンプ１０２内と油圧モーター１０４内に概ね完全に保持される。しかしながら、ＨＳＴ出力シャフト１２２にかかる負荷が大きくなるにつれて、油圧回路内の高圧力スパイクによってシール面を通って作動油が抜ける。ポンプブロック面１４２は高圧力スパイクがおきた時に作動油を外に流す作動油流路１４４をさらに含む。シール表面を通って抜ける作動油の量と出力シャフト１２２にかかるトルクとは比例関係になっている。

作動油が油圧ポンプ１０２と油圧モーター１０４の間のポンプブロック面１４２を通って抜けると、２個の逆止弁１１６、１１７のうちの一つ、特にＨＳＴ１００の動作の向きによって決まる、第一および第二油圧ライン１０６、１０８のうちの低圧力ラインに結合する２個の逆止弁１１６、１１７のうちの一つを通して、減少分を補う作動油が油圧回路内に加えられる。例えば、図７で図解する前進方向の例では、作動油は逆止弁１１７を通って加えられる。図９で図解する後進方向の例では、作動油は逆止弁１１６を通って加えられる。当業者ならば知っていることであるが、逆止弁１１６、１１７はボールとバルブシートを有する。第一および第二油圧ライン１０６、１０８内の作動油の圧力によってボール１５０は押圧されてバルブシート１５２の中に入る。しかし、第一および第二油圧ライン１０６、１０８のうち低圧力ライン内の圧力が低くなると、ボール１５０は上昇して、同圧力が十分に高くなってボール１５０をバルブシートの中に再び押し入れるまで作動油が流入する。

図１３を参照すると、作動油は油圧回路から流出して、主筺体１１４内のギア１２０を通る。ギア１２０を通る作動油が撹拌されることにより、キャビテーションが発生する、すなわちキャビテーション泡１６２と呼ばれる、空気または気泡からなるポケットが作動油の中に入ってしまう。主筺体１１４内の駆動ギア１２０によって、キャビテーション泡１６２を随伴する作動油が、矢Ａによって示されるように逆止弁１１６、１１７の取り込み領域１６０まで流れる向きに送出される。キャビテーション泡１６２は逆止弁１１６、１１７の作用により取り込み領域１６０にトラップされ、該作動油が第一または第二油圧ライン１０６、１０８に流入するのが制限される。図１４を参照すると、作動油が第一または第二油圧ライン１０６、１０８のうちの低圧力のラインに入り、油圧回路内に流入すると、油圧回路内の作動油はキャビテーション泡１６２を随伴するため、油圧回路内の作動油の流れが制限され、油圧回路内の圧力が低下して油圧回路の効率が低下する。空気は容易に圧縮される結果、油圧モーター１０４を回すのに十分な油圧回路内の圧力が得られなくなる場合がある。

主筺体を有するＨＳＴを図１５は図解するが、この図からわかるように、キャビテーション泡１６２が随伴する作動油が逆止弁１１６、１１７の中に入るのを防ぐために、ＨＳＴ１００は随伴空気偏向機１７０を備える。随伴空気偏向機１７０はキャビテーション泡１６２が随伴する作動油を逆止弁取り込み領域１６０から離れいく方に流して、同作動油が逆止弁取り込み領域１６０に流入するのを防ぐ。図１６で図解するように、随伴空気偏向機１７０は逆止弁１１６、１１７のバルブシート１５２の周りに配置されて、キャビテーション泡１６２を随伴する作動油を、同作動油中にはキャビテーション泡１６２があるため、随伴空気偏向機１７０の周りを上方に向かう矢Ｂの向きに流す。このようにキャビテーション泡１６２が随伴する比較的軽い作動油は上がっていくが、キャビテーション泡１６２が随伴しない比較的重い作動油は随伴空気偏向機１７０の周りを流れ、逆止弁取り込み領域１６０に向かう矢Ｃの向きに流れる・その結果、バルブシート１５２がキャビテーション泡１６２をトラップしたり、その内部にキャビテーション泡１６２を取り込んだりすることが防がれる。随伴空気偏向機１７０は長方形または楕円形の形状であり、逆止弁取り込み領域１６０の近傍に取り付けられている。随伴空気偏向機１７０は逆止弁取り込み領域１６０を囲繞し、バルブシート１５２をキャビテーション泡１６２が随伴する作動油から保護している。

図１７乃至図２１は随伴空気偏向機１７０の複数の実施形態を説明するものである。各実施形態において、随伴空気偏向機１７０は第一逆止弁１１６および第二逆止弁１１７より下に配置される底部１７２を含む。壁１７４が底部１７２の外側端部１７６から垂直上方に立設されている。壁１７４は第一逆止弁１１６および第二逆止弁１１７を放射状に囲繞する。壁１７４はさらに取り付け孔１７８を含むものとしてよく、取り付け孔１７８を通して留め具（図示せず）が入れられる。留め具は当業者が知っている任意のものでよく、ボルト、リベット、磁石留め具等を用いることができるがこれらに限定されない。また、取り付け孔１７８によって随伴空気偏向機１７０を図３に示すＨＳＴ１００の中心部分１１２の延設部１８０への付設するのが容易になるようにしてもよい。随伴空気偏向機１７０はガラス繊維充填ナイロンといったガラス繊維充填ポリマーのような任意の適切な熱可塑性樹脂で作製されたものでよい。図１７乃至図２０が示す丸い形状の実施形態と異なり、図２１は四角い形状の随伴空気偏向機を示す。

明細書中の「一つの実施形態」または「実施形態」の記載は、すべての実施形態に関連する特別な特徴、構造または特色が少なくとも一つの実施形態に含まれていることを意味する。明細書中の様々な箇所に現れる「一つの実施形態中」または「実施形態中」という語は、必ずしも同じ実施形態を指しているとは限らない。

また、明細書中で用いられている語句は主に読みやすさと教えることを目的として選択されたものであり、本願発明の主題の外縁を説明して、その技術的範囲を定めるために選択されたものではない。したがって、開示された実施形態は、特許請求の範囲により明らかにされる本願発明の実施形態を説明するものであって、制限するものではない。

本明細書により特定の実施形態および応用について記載し説明したが、これらの実施形態は本明細書中で開示される構造および部材と同じものに限定されるものではなく、実施形態の方法および装置の構成、動作および詳細においては、特許請求の範囲によって定義される実施形態の技術的範囲から逸脱することなく、様々な変形例、変更例およびバリエーション例が可能である。

Claims

作業機械に用いられる静油圧変速機であって、該静油圧変速機は、フレームと、該フレームに載置されたエンジンと、該油圧変速機によって駆動される少なくとも一つの車輪と、を有し、
筺体と、
前記エンジンの出力シャフトによって駆動される油圧ポンプと、
前記少なくとも一つの車輪に接続された出力シャフトを駆動する油圧モーターと、
作動油を充填可能で第一圧力よりも低い圧力に維持される第一作動油ラインと、
作動油を充填可能で第二圧力よりも低い圧力に維持される第二作動油ラインと、
作動油を前記第一作動油ラインに流入させる第一逆止弁と、
作動油を前記第二作動油ラインに流入させる第二逆止弁と、
空気を随伴する作動油が前記第一逆止弁および前記第二逆止弁に流入するのを防ぐ随伴空気偏向機と、を含む静油圧変速機。
前記随伴空気偏向機は、
外側端部を有し、前記第一逆止弁および前記第二逆止弁より下に配置される底部と、
前記外側端部から垂直上方に立設され、前記第一逆止弁および前記第二逆止弁を放射状に囲繞する壁と、を含む請求項１に記載する静油圧変速機。
前記随伴空気偏向機の前記壁は留め具が入る開口を含む請求項２に記載する静油圧変速機。
前記随伴空気偏向機はガラス充填ポリマーからなる請求項３に記載する静油圧変速機。
前記ガラス充填ポリマーはガラス充填ナイロンである請求項４に記載する静油圧変速機。
作動油が第一逆止弁および第二逆止弁に流入するのを防ぐ偏向機であって、
外側端部を有し、前記第一逆止弁および前記第二逆止弁より下に配置される底部と、
前記底部の前記外側端部から垂直上方に立設され、前記第一逆止弁および前記第二逆止弁を放射状に囲繞する壁と、を有する偏向機。
留め具が入る開口を有する請求項６に記載する随伴空気偏向機。
前記底部と前記壁はガラス充填ポリマーからなる請求項７に記載する随伴空気偏向機。
前記ガラス充填ポリマーはガラス充填ナイロンである請求項８に記載する随伴空気偏向機。
フレームと、該フレームに載置されたエンジンと、静油圧変速機によって駆動される少なくとも一つの車輪とを有する作業機械用の静油圧変速装置であって、
筺体と、
前記エンジンの出力シャフトによって駆動され、作動油を送出する油圧ポンプと、
前記少なくとも一つの車輪に繋がった出力シャフトを駆動する油圧モーターと、
前記油圧ポンプと前記油圧モーター間で第一圧力より低い圧力の作動油を輸送する第一作動油ラインと、
前記油圧ポンプと前記油圧モーター間で第二圧力より低い圧力の作動油を輸送する第二作動油ラインと、
作動油を第一作動油ラインに流入させる第一逆止弁と、
空気を随伴する作動油が第一逆止弁に流入するのを防ぐ偏向機と、を含む静油圧変速装置。
作動油を前記第二作動油ラインに流入させる第二逆止弁をさらに含む請求項１０に記載する静油圧変速装置。
前記偏向機は空気を随伴する作動油が前記第二逆止弁に流入するのを防ぐ請求項１１に記載する静油圧変速装置。
前記偏向機は、
外側端部を有し、前記第一逆止弁および前記第二逆止弁より下に配置される底部と、
前記底部の前記外側端部から垂直上方に立設され、前記第一逆止弁および前記第二逆止弁を放射状に囲繞する壁と、を含む請求項１２に記載する静油圧変速装置。
留め具が入る開口を含む請求項１３に記載する静油圧変速装置。
前記偏向機は、ガラス充填ポリマーからなる請求項１４に記載する静油圧変速装置。
前記ガラス充填ポリマーはガラス充填ナイロンである請求項１５に記載する静油圧変速装置。
作動油は空気随伴作動油と非随伴作動油とを含む請求項１３に記載する静油圧変速装置。
空気随伴作動油が前記偏向機の周りを上昇する請求項１７に記載する静油圧変速装置。
非随伴作動油が前記偏向機の前記壁を越えて前記偏向機の前記底部にまで流れる請求項１８に記載する静油圧変速装置。
非随伴作動油が前記第一逆止弁および前記第二逆止弁と接触している請求項１９に記載する静油圧変速装置。