JP4267032B2

JP4267032B2 - 油圧駆動自動車

Info

Publication number: JP4267032B2
Application number: JP2006512233A
Authority: JP
Inventors: 重富久門
Original assignee: 株式会社朝日商事
Priority date: 2004-04-16
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2024-04-16
Also published as: EP1736352A1; JPWO2005100070A1; BRPI0415998A; CN1863689A; MXPA06003632A; EP1736352A4; CN100393547C; AU2004318398A1; US20070045031A1; WO2005100070A1; US7331416B2

Description

【技術分野】
本発明は、油圧駆動自動車に関する。さらに詳しくは、油圧駆動自動車の駆動機構に関する。
【背景技術】
従来より、油圧で車輪を駆動させる油圧駆動タイプの自動車は存在している。この従来の油圧駆動自動車は、エンジン、変速機、油圧ポンプおよび油圧モータから構成されている。この従来の油圧駆動自動車は、エンジンの回転力を以下に示すようにして、車輪の駆動力としている。
まず、エンジンによって得られた回転力は変速機で変換される。つぎに、この変換された回転力は油圧ポンプによって油圧力に変換される。そして、この油圧力は油圧モータによって回転力に変換される。最後に、この回転力は駆動力となって、車輪を回転させる。このようにして、エンジンの回転力を、車輪を回転させる駆動力に変換している。
しかるに、変速機を切り替えるには、エンジンのクランクシャフトと変速機の入力軸との間を断続させるクラッチが必要であり、エンジンから油圧ポンプまでの動力伝達経路の構造が複雑になるという問題がある。
そこで、流量制御弁のみによって車輪の駆動力を切り替えることができる技術が開示されており（特許文献１）、かかる流量制御弁を用いれば、クラッチや複雑な変速機構を設けなくても駆動力を調整することができるから、車両重量を軽減できるという利点が得られる。
特許文献１に記載されている流量制御弁を使用すれば、流量制御弁だけで十分に車輪の駆動力を変化させることができるが、より細かく車輪の駆動力を調整できる機構を設ければ、油圧駆動自動車をよりスムースかつより快適に走行させることができるので好適である。
【特許文献１】
特許第３４１５８２４号
【発明の開示】
（発明の目的）
本発明はかかる事情に鑑み、より細かく駆動力を調整することができ、よりスムースかつより快適に走行させることができる油圧駆動自動車を提供することを目的とする。
（発明の構成）
第１発明の油圧駆動自動車は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプから供給される油によって車輪を駆動させる駆動手段とを有する油圧駆動自動車であって、前記駆動手段が、前記車輪を駆動する油圧モータと、該油圧モータの回転数を調整する回転数制御手段とからなり、前記油圧モータが、前記車輪が取り付けられた一本の出力軸と、該出力軸に連結され該出力軸とともに回転する複数の駆動歯車と、該複数の駆動歯車と噛み合う複数の従動歯車とを備え、互いに噛み合う歯車がそれぞれ収容された複数の油室を備えており、該回転数制御手段が、円柱状のロータ室を備えたハウジングと、前記ロータ室に収容され、該ロータ室の中心軸回りに回転自在に取り付けられたロータとからなり、前記ハウジングのロータ室の内面に、前記油圧ポンプの吐出口に連通された給油口と、前記ロータ室の内面において前記ロータの回転方向に沿って設けられ、前記油圧モータの各油室に連通された複数の供給口とが形成されており、前記ロータが、前記ロータ室の内面に沿って摺動自在な摺動面と、前記給油口と前記複数の供給口との間を連通させる供給経路とを備えており、前記ハウジングのロータ室の内面に、前記油圧モータの吐出口と連通されたバイパス口が形成されており、前記ロータの摺動面に、前記バイパス口と、前記複数の供給口のうち前記給油口と連通されていない供給口とを連通させるバイパス部が設けられていることを特徴とする。
第２発明の油圧駆動自動車は、第１発明において、前記油圧モータが、前記複数の駆動歯車と前記出力軸との間に、該出力軸の回転速度が前記複数の駆動歯車の回転速度よりも速くなると、前記駆動歯車と前記出力軸との連結を解除する一方向クラッチを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
第１発明によれば、ロータをロータ室の内面に沿って摺動させれば、供給経路によって回転数制御手段のハウジングの内面に形成されている複数の供給口を、給油口、つまり、油圧ポンプの吐出口に連通させることができる。そして、複数の供給口はそれぞれ油圧モータの各油室に連通されているから、ロータをロータ室の内面に沿って摺動させれば、油を供給する油室を変化させることができる。このため、各油室に設けられている駆動歯車を、その歯数、言い換えれば、一回転させるために必要な油の流量が異なるように調整しておけば、油を供給する油室を変化させれば、油圧ポンプから吐出される油の流量が同じであっても、車輪の回転速度を変化させることができる。よって、油圧駆動自動車の駆動力をより細かく調整することができ、油圧駆動自動車をよりス厶ースかつ快適に走行させることができる。しかも、給油口との連通が解除された油室内の１駆動歯車が慣性によって回転し、油圧ポンプのごとき作動をしても、バイパス口およびバイパス通路を介して、油圧モータの吐出口から排出された油の一部を給油口との連通が解除された油室に戻すことができるから、その油室内で油切れによる故障が発生することを防ぐことができる。
第２発明によれば、複数の駆動歯車のうち、油が供給されていない油室に配置されている駆動歯車が出力軸とともに回転することを防ぐことができるから、油が供給されていない油室に配置されている駆動歯車が油圧ポンプとして機能することを防ぐことができ、油圧モータとして機能する駆動歯車から発生する駆動力の損失を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、駆動手段４０の概略説明図であり、（Ａ）は概略平面図であり、（Ｂ）は概略側面図であり、（Ｃ）は油圧モータ４５の各油室の説明図である。
図２は、駆動手段４０の回転数制御手段４１の概略説明図である。
図３は、本実施形態の油圧駆動自動車の制御ユニット２００のブロック図である。
図４は、本実施形態の油圧駆動自動車の油圧回路図である。
図５は、（Ａ）〜（Ｃ）は他の実施形態の回転数制御手段４１の概略説明図であり、（Ｄ）は他の実施形態の駆動手段４０の概略側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図４は本実施形態の油圧駆動自動車の油圧回路図である。同図において、符号Ｒ、符号Ｔおよび符号Ｅは、それぞれオイルクーラ、オイルタンクおよびエンジンを示しており、符号１０は、エンジンＥによって駆動される、例えば公知のギアポンプ等の油圧ポンプを示している。
また、符号５０は、油圧ポンプ１０から吐出された油を、前記オイルクーラＲを通してからオイルタンクＴに戻す油圧回路を示しており、前記油圧ポンプ１０と前記オイルタンクＴとの間に、油圧駆動自動車の車輪３１の駆動する油圧モータ４５を備えた駆動手段４０が介装されている。この駆動手段４０の油圧モータ４５は、その吸入口に駆動管２の一端が連通されており、その排出口に戻り管３の一端が接続されている。そして、駆動管２および戻り管３の他端は、流量制御弁６０を介して、油圧ポンプ１０およびオイルタンクＴに連通されている。
この流量制御弁６０は、例えば、特許第３４１５８２４号に記載されている流量制御弁と実質同様の構成を有するものであり、油圧ポンプ１０から送られた油を復油管４を通してオイルタンクＴに直接戻す第１切換位置と、油圧ポンプ１０から送られた油を駆動管２を通して駆動手段４０に送り、駆動手段４０から戻り管３を通って戻ってきた油を復油管４を通してオイルタンクＴに戻す第２切換位置と、油圧ポンプ１０から送られた油を戻り管３を通して駆動手段４０に送り、駆動手段４０から駆動管２を通って戻ってきた油を復油管４を通してオイルタンクＴに戻す第３切換位置とを有している。
このため、エンジンＥを駆動すると油圧ポンプ１０が作動されるから、油圧ポンプ１０によってオイルタンクＴ内の油を流量制御弁６０に供給することができる。すると、流量制御弁６０を第１切換位置、第２切換位置、第３切換位置にそれぞれ切換えれば、駆動手段４０によって車輪３１を、停止、正転、逆転させることができる。つまり、流量制御弁６０が、駆動手段４０への油の流れを制御し、車輪３１の駆動力を制御する変速機として機能するから、油圧ポンプ１０の回転を制御するための変速機を設けなくても、流量切換弁６０によって、油圧駆動自動車の発進と停止を切り換えたり、前進と後退を切り換えることができる。
つぎに、駆動手段４０を説明する。
図１は駆動手段４０の概略説明図であり、（Ａ）は概略平面図であり、（Ｂ）は概略側面図であり、（Ｃ）は油圧モータ４５の概略断面図である。図２は駆動手段４０の回転数制御手段４１の概略説明図である。
図１において、符号４５は回転数制御手段４１の油圧モータを示している。この油圧モータ４５は、ケースに回転可能に取り付けられた出力軸４５ｓを備えており、その出力軸４５ｓの一端には車輪３１が取り付けられている。この出力軸４５ｓには、油圧モータ４５のケースに設けられている複数の油室４５ａ〜４５ｅにそれぞれ配置された、歯数の異なる複数の駆動歯車４６ａ〜４６ｅが取り付けられている。この複数の駆動歯車４６ａ〜４６ｅは、複数の油室４５ａ〜４５ｅ内に設けられている複数の従動歯車４７ａ〜４７ｅと噛合っている。
また、油圧モータ４５のケースに設けられている複数の油室４５ａ〜４５ｅには、それぞれ複数の配油管４８ａ〜４８ｅの一端、および前記戻り管３が連通されており、前記複数の配油管４８ａ〜４８ｅの一端は、回転数制御手段４１を介して前記駆動管２に連通されている。
そして、前記複数の駆動歯車４６ａ〜４６ｄと出力軸４５ｓとの間には、それぞれ図示しない一方向クラッチが設けられている。この一方向クラッチは、公知の一方向クラッチであり、出力軸４５ｓが車輪３１が正転する方向に回転したとき（つまり、駆動管２から油が供給されたとき）において、各駆動歯車４６ａ〜４６ｄの回転速度が出力軸４５ｓの回転速度よりも速い場合には各駆動歯車４６ａ〜４６ｄと出力軸４５ｓとの連結し、出力軸４５ｓの回転速度が各駆動歯車４６ａ〜４６ｄの回転速度よりも速い場合には各駆動歯車４６ａ〜４６ｄと出力軸４５ｓとの連結を解除するものである。
一方、駆動歯車４６ｅは、前記駆動歯車４６ａ〜４６ｄと前記車輪３１との間における出力軸４５ｓに取り付けられており、この駆動歯車４６ｅと出力軸４５ｓとの間にも、図示しない一方向クラッチが設けられているが、この一方向クラッチは、出力軸４５ｓが車輪３１が正転する方向に回転したときには駆動歯車４６ｅと出力軸４５ｓとの連結を解除し、車輪３１が逆転する方向においては、常に出力軸４５ｓと駆動歯車４６ｅとの連結を維持するものである。
そして、出力軸４５ｓにおいて、駆動歯車４６ａ〜４６ｄが取り付けられている部分と、駆動歯車４６ｅが取り付けられている部分の間には、出力軸４５ｓが正転するときには、駆動歯車４６ａ〜４６ｄが取り付けられている部分と駆動歯車４６ｅが取り付けられている部分を連結し、言い換えれば、駆動歯車４６ａ〜４６ｄから出力軸４５ｓに加わる駆動力を車輪３１に伝達し、出力軸４５ｓが逆転するときには、駆動歯車４６ａ〜４６ｄが取り付けられている部分と駆動歯車４６ｅが取り付けられている部分の連結を解除するカップラ４９が設けられている。
このため、出力軸４５ｓと駆動歯車４６ｅとが連結されているときには、駆動歯車４６ｅから出力軸４５ｓに加わる駆動力が、カップラ４９によって駆動歯車４６ａ〜４６ｄに対して加わらないようにすることができ、駆動歯車４６ｅから出力軸４５ｓに加わる駆動力を車輪３１にのみ加わえることができるのである。
以上のごとき構成を採用しているから、複数の油室４５ａ〜４５ｄのいずれかに駆動管２から油を供給すれば、いずれかの駆動歯車とともに出力軸４５ｓを正転させることができ、車輪３１を正転させることができる。しかも、駆動管２から油が供給されていない油室に配置されている駆動歯車は、一方向クラッチによって出力軸４５ｓとともに回転しないように保持されるから、駆動管２から油が供給されていない油室に配置されている駆動歯車が油圧ポンプとして機能することを防ぐことができ、駆動管２から油が供給され油圧モータとして機能している駆動歯車から発生する駆動力の損失を防ぐことができる。
そして、戻り管３から油室４５ｅに油を供給すれば、駆動歯車４６ｅとともに出力軸４５ｓを逆転させることができ、車輪３１を逆転させることができる。しかも油室４５ａ〜４５ｄに配置されている駆動歯車４６ａ〜４６ｄには、カップラ４９によって駆動歯車４６ｅからの駆動力が加わらないから、駆動歯車４６ａ〜４６ｄが油圧ポンプとして機能することを防ぐことができ、駆動歯車４６ｅから発生する駆動力の損失を防ぐことができる。
また、複数の駆動歯車４６ａ〜４６ｄのうち、油が供給されていない油室に配置されている駆動歯車が出力軸４５ｓとともに回転することを防ぐことができるから、油が供給されていない油室に配置されている駆動歯車が油圧ポンプとして機能することを防ぐことができ、油圧モータとして機能する駆動歯車から発生する駆動力の損失を防ぐことができる。
なお、駆動歯車４６ａ〜４６ｅと出力軸４５ｓとの間に一方向クラッチを設けなくてもよく、この場合でも、油が供給されている油室の駆動歯車が発生する駆動力が、その他の歯車が油圧ポンプとして作動したときに消費するエネルギよりも小さい場合には、車輪３１を駆動させることができる。
つぎに、回転数制御手段４１を説明する。
図２に示すように、回転数制御手段４１は、ハウジング４２とロータ４３とから構成されている。
ハウジング４２は、円筒状の部材であって、内部に円柱状のロータ室４２ｈを備えている。このハウジング４２のロータ室４２ｈには、ロータ４３が配設されている。このロータ４３は、その外面がロータ室４２ｈの内面に沿って摺動自在な摺動面となっており、摺動面をロータ室４２ｈの内面に摺動させながらロータ室４２ｈの軸周りに回転できるように配設されている。そして、ロータ４３には、その回転軸と直交する軸を有する貫通孔である供給経路４３ｈが形成されている。
一方、ハウジング４２のロータ室４２ｈの内側面には、前記駆動管２に連通された、言い換えれば、油圧ポンプ１０の吐出口に連通された給油口４２ｓと、複数の供給口４２ａ〜４２ｅが設けられている。複数の供給口４２ａ〜４２ｅは、前記ロータ４３の回転方向に沿って設けられており、各供給口４２ａ〜４２ｅには、それぞれ複数の配油管４８ａ〜４８ｅの他端が連通されている。しかも、複数の供給口４２ａ〜４２ｅは、前記供給経路４３ｈの一方の開口部が前記給油口４２ｓ連通すると、前記供給経路４３ｈの他方の開口部が、複数の供給口４２ａ〜４２ｅのうち、いずれか一つまたは２つの供給口と連通するように配設されている。
このため、ロータ４３をハウジング４１のロータ室４２ｈ内で回転させれば、供給経路４３によって、複数の供給口４２ａ〜４２ｅのうちいずれか一つまたは２つの供給口を、給油口４２ｓつまり、油圧ポンプ１０の吐出口に連通させることができる。すると、複数の供給口４２ａ〜４２ｄはそれぞれ油圧モータ１０の各油室４５ａ〜４５ｄに連通されているから、ロータ４３をロータ室４２ｈ内で回転させて、供給経路４３の他方の開口部と連通する供給口４２ａ〜４２ｅを変えれば、駆動管２から油を供給する油室を変化させることができる。
すると、各各油室４５ａ〜４５ｄに配設されている駆動歯車４６ａ〜４６ｄは、その歯数がそれぞれ異なるから、歯数の多い駆動歯車、例えば、駆動歯車４６ａが配設されている油室４５ａに油を供給するようにロータ４３を回転させれば、車輪３１の回転速度を遅くすることができる。
逆に、歯数の少ない駆動歯車、例えば、駆動歯車４６ｄが配設されている油室４６ｄに油を供給するようにロータ４３を回転させれば、車輪３１の回転速度を速くすることができる。したがって、駆動歯車の数に応じて、より細かく車輪３１の回転速度、言い換えれば油圧自動車の駆動力を調整できるのである。
そして、駆動歯車４６ｅが配設されている油室４６ｅと給油口４２ｓが連通するようにロータ４３を回転させ、戻り管３から油を油室４６ｅに供給すれば、車輪３１を逆回転させることができる。
なお、上述したように、油が供給されていない油室の駆動歯車は回転しないので、油が供給されている油室以外の油室に配設されている駆動歯車によって油圧モータ４５の出力軸４５ｓの回転速度、つまり、車輪３１の回転速度が影響を受けない。
また、供給する油室を変化させるとき、つまり、供給経路４３の他方の開口部と連通する供給口４２ａ〜４２ｅを変化させるときには、供給経路４３の他方の開口部が２つの供給口４２ａ〜４２ｅに連通される場合があり（例えば図２（Ｂ））、２つの供給口と連通している２つの油室に配設されている２つの駆動歯車は、各油室に供給される油の量に応じて両方とも回転することになる。この場合、油圧モータ４５の出力軸４５ｓの回転速度は、回転速度の速いいずれかの駆動歯車の回転速度と一致するが、ロータ４３の回転に伴って各供給口４２ａ〜４２ｅに供給される油の量が連続的に変化すれば、各駆動歯車の回転速度が変化して、両駆動歯車の回転速度がやがて一致して逆転する。つまり、ロータ４３を回転させれば、油圧モータ４５の出力軸４５ｓを回転させる駆動歯車を変えることができるのである。そして、出力軸４５ｓを回転させる駆動歯車が変わるときには、必ず２つの駆動歯車の回転速度が同じになるから、車輪３１の回転速度を連続的に変化させることができる。よって、油圧駆動自動車を、よりスムースかつ快適に走行させることができる。
なお、図５に示すように、戻り管３に、戻り管３内の油を分岐する分岐部９２を設け、この分岐部９２とハウジング４２のロータ室４２ｈを、バイパス管９１とバイパス口４２ｆを介して連通させるように構成し、かつ、ロータ４３の摺動面に、複数の供給口４２ａ〜４２ｅのうち供給経路４３の他方の開口部と連通されていない供給口、言い換えれば、供給経路４３によって給油口４２ｓと連通されておらず油が供給されていない供給口とバイパス口４２ｆとを連通させるバイパス部４３ａを設けてもよい。この場合には、直前まで供給経路４３によって給油口４２ｓと連通されており、給油口４２ｓから供給される油によって駆動歯車が回転されていた油室に対して、給油口４２ｓとの連通が解除された後には、バイパス管９１とバイパス口４２ｆを介して分岐部９２から油を供給することができる。すると、給油口４２ｓとの連通が解除された油室内の駆動歯車が慣性によって回転を継続し、油圧ポンプのごとき作動をしても、その油室内で油切れによる故障が発生することを防ぐことができる。
さらになお、上記のバイパス管９１等を設けた場合において、駆動歯車４６ａ〜４６ｅと出力軸４５ｓとの間に一方向クラッチを設けなくてもよく、この場合でも、油が供給されている油室の駆動歯車が発生する駆動力が、その他の歯車が油圧ポンプとして作動したときに消費するエネルギよりも小さい場合には、車輪３１を駆動させることができる。
つぎに、回転数制御手段４１の制御システムを説明する。
図３は本実施形態の油圧駆動自動車の制御ユニット２００のブロック図である。同図に示すように、符号２０２は駆動手段４０の回転制御手段４１のロータ４３の回転を制御するアクチュエータである。このアクチュエータ２０２は、例えば公知のモータであり、その主軸に回転制御手段４１のロータ４３の揺動軸４３ｓが接続されている。このため、アクチュエータ２０２によってロータ４３を回転させることができる。
なお、アクチュエータ２０２は、ロータ４３を回転させることができ、その回転角度を調整できるものであれば、特にモータに限定されない。
制御部２０１は、アクチュエータ２０２の回転方向および回転量を制御するものである。この制御部２０１には、ブレーキペダルセンサ２０３、アクセルペダルセンサ２０４、回転計２０５および速度計２０６が接続されており、制御部２０１は、これらの装置からの情報を処理し、アクチュエータ２０２の作動を制御するのである。また、図示しないが制御部２０１には、車両の走行モードを、停車、ドライブ、バックに切り換えるスイッチが接続されている。
なお、図示しないが、例えばレーザやカメラ等によって前方の車との間の車間距離を検知する装置を設け、その装置からの信号を制御部２０１に入力すれば、ドライブモード走行時に車間距離が一定値より小さくなったときに、アクチュエータ２０２によって回転制御手段４１を作動させて、エンジンブレーキをかけることも可能である。この場合、前方の車輌が急停車し、フットブレーキが間に合わない時でも、制御部が自動的に車輌を停止させるので安全である。
さらになお、図示しないが、例えばレーザやカメラ等によって後方の物体や人間と車との間の距離を検知する装置を設け、その装置からの信号を制御部２０１に入力すれば、バックモード走行時に後方の物体等と車との間の距離が一定値より小さくなったときに、アクチュエータ２０２によって回転制御手段４１を作動させて、エンジンブレーキをかけることも可能である。この場合、ドライブモードと間違えてバックモードに入れた状態でアクセルを踏み込んだとき、運転者がパニックに陥っても、後方に物体等があれば制御部が自動的に車輌を停止させるので安全である。また、運転者から見えない位置に物体等があった場合も、制御部が自動的に車輌を停止させるので安全である。
さらになお、回転制御手段４１のロータ４３の回転量の制御は、手動で行ってもよい。この場合、ハンドルに設けた制御用レバーを回転制御手段４１のロータ４３の揺動軸４３ｓに連結させ、レバーの移動と、ロータ４３の回転を連動させれば、ロータ４３の回転を手動で制御することができる。
【産業上の利用可能性】
本発明の油圧駆動自動車は、路上を走行する乗用自動車やトラクター等の農業機械、ブルドーザ等の建設機械等、種々の車輌に適応可能である。

Claims

エンジンによって駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプから供給される油によって車輪を駆動させる駆動手段とを有する油圧駆動自動車であって、前記駆動手段が、前記車輪を駆動する油圧モータと、該油圧モータの回転数を調整する回転数制御手段とからなり、前記油圧モータが、前記車輪が取り付けられた一本の出力軸と、該出力軸に連結され該出力軸とともに回転する複数の駆動歯車と、該複数の駆動歯車と噛み合う複数の従動歯車とを備え、互いに噛み合う歯車がそれぞれ収容された複数の油室を備えており、該回転数制御手段が、円柱状のロータ室を備えたハウジングと、前記ロータ室に収容され、該ロータ室の中心軸回りに回転自在に取り付けられたロータとからなり、前記ハウジングのロータ室の内面に、前記油圧ポンプの吐出口に連通された給油口と、前記ロータ室の内面において前記ロータの回転方向に沿って設けられ、前記油圧モータの各油室に連通された複数の供給口とが形成されており、前記ロータが、前記ロータ室の内面に沿って摺動自在な摺動面と、前記給油口と前記複数の供給口との間を連通させる供給経路とを備えており、前記ハウジングのロータ室の内面に、前記油圧モータの吐出口と連通されたバイパス口が形成されており、前記ロータの摺動面に、前記バイパス口と、前記複数の供給口のうち前記給油口と連通されていない供給口とを連通させるバイパス部が設けられていることを特徴とする油圧駆動自動車。
前記油圧モータが、前記複数の駆動歯車と前記出力軸との間に、該出力軸の回転速度が前記複数の駆動歯車の回転速度よりも速くなると、前記駆動歯車と前記出力軸との連結を解除する一方向クラッチを備えていることを特徴とする請求項１記載の油圧駆動自動車。