JP4449073B2 - Work vehicle having toroidal transmission - Google Patents
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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に関するものである。 The present invention relates to a work vehicle including a toroidal transmission in a transmission case.
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、フルトロイダル型の変速機構をミッションケース内に備えて動力を変速制御する作業車用変速装置が知られている。この作業車用変速装置は、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側方に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。
As shown in
しかし、上記作業車用変速装置は、バリエータを始めとしてその変速動力の伝動系を油圧制御によって切替えるHiLoクラッチ、その他の伝動系を制御する油圧クラッチ式変速機構等の油圧作動機器のために多くの作動油を要するのみならず、トロイダル変速機構の入出力ディスク間を転動接触するパワーローラによる伝動効率を確保するための特殊な専用作動油を必要とすることから、その高効率の伝動特性と引き換えに作動油について大きなコスト負担を強いられるという問題を内包している。
解決しようとする問題点は、トロイダル変速機構による高効率の伝動特性を確保した上で、必要な作動油についてそのコスト負担を抑えることできる作業車用変速装置を提供することにある。 The problem to be solved is to provide a work vehicle transmission that can reduce the cost burden of necessary hydraulic oil while ensuring high efficiency transmission characteristics by the toroidal transmission mechanism.
請求項1に係る発明は、トランスミッションケースの後部に作業機昇降用油圧シリンダを備え、同ケース内に、エンジンから伝達された入力動力を、パワーローラの駆動により無段変速するバリエータ機構及びその変速動力の伝達トルクを高低二段階に切替える油圧クラッチ式HiLoクラッチを有するトロイダル変速機構を介して駆動輪へ伝達すると共に、前記エンジンから伝達された入力動力を、作業機系動力として油圧クラッチ機構を介してPTO軸へ伝達する作業車両において、上記トランスミッションケースの内部は、仕切壁により前後に仕切って2つの区画に区分し、その前側の区画に上記トロイダル変速機構のバリエータを内装すると共に、前記パワーローラを駆動する第一の作動油を充填する一方、前記ケースの後側の区画に少なくとも前記HiLoクラッチおよび油圧クラッチ機構を内装すると共に、このHiLoクラッチと油圧クラッチ機構の内部ピストン、及び前記作業機昇降用油圧シリンダを駆動する第二の作動油を充填したことを特徴とする。上記トロイダル変速機構のバリエータは、トランスミッションケース内で仕切壁によって他の区画から仕切られ、それぞれの区画に別系統の油圧系により個別に作動油が供給される。
The invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1の構成において、前記作業車両の油圧系を、前記バリエータに備えられたパワーローラおよびバリエータの入出力ディスクの支持軸上に設けられ、両ディスクを接近方向へ押圧するシリンダ室へ第一の作動油を供給する第一の系統と、前記油圧クラッチ機構へ第二の作動油を供給する第二の系統と、から構成され、夫れ夫れのポンプから圧油を供給してなることを特徴とする。上記第一の系統により第一の作動油がバリエータのパワーローラおよびエンドロードに限定して供給され、また、第二の系統により第二の作動油が油圧クラッチ機構に供給される。 According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the hydraulic system of the work vehicle is provided on a support shaft of a power roller provided in the variator and an input / output disk of the variator, and both disks are moved in an approach direction. A first system for supplying the first hydraulic oil to the cylinder chamber that presses the cylinder chamber and a second system for supplying the second hydraulic oil to the hydraulic clutch mechanism. It is characterized by supplying pressure oil. The first hydraulic oil is supplied only to the power roller and the end load of the variator by the first system, and the second hydraulic oil is supplied to the hydraulic clutch mechanism by the second system.
請求項3に係る発明は、請求項1の構成において、前記作業車両の油圧系には、バリエータのエンドロード室内の油圧を所定圧に調整する制御弁を備えたことを特徴とする。上記エンドロードに作用する油圧が制御弁により応答性よく所定油圧に調整される。 According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the hydraulic system of the work vehicle includes a control valve that adjusts the hydraulic pressure in the end load chamber of the variator to a predetermined pressure. The hydraulic pressure acting on the end load is adjusted to a predetermined hydraulic pressure with high responsiveness by the control valve.
本発明の作業車用変速装置は、以下の効果を奏する。
請求項1に係る発明の効果は、バリエータと他の機器とに分けて異なる油圧系により、トランスミッションケースの別区画内でそれぞれ作動油を供給するようにしたことから、トロイダル変速機構の伝動効率を確保した上で、バリエータに必要な専用作動油を最小限度に抑えてその所要コストの低減を図ることができる。
The work vehicle transmission of the present invention has the following effects.
The effect of the invention according to
請求項2に係る発明の効果は、請求項1の効果に加え、バリエータ用の第一の油圧系により作動油がパワーローラおよびエンドロードに供給されることから、専用の作動油を必要な機器に限定集中することによりパワーローラによる伝動を確保することができる。
The effect of the invention according to
請求項3に係る発明の効果は、請求項1の効果に加え、エンドロードが応答性よく所定油圧に調整されるように構成したことから、バリエータの変速特性を高精度で確保することができる。
The effect of the invention according to claim 3 is that the end load is adjusted to the predetermined hydraulic pressure with high responsiveness in addition to the effect of
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、本発明に係る作業車両の1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とを備えた機体前部にエンジンcを搭載し、このエンジンcの回転動力を変速装置1に伝達し、この変速装置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kを介して作業機K1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、下側に前後進切換の前後進切換レバーnとアクセルレバーL、基部にブレーキペダルt1とアクセルペダルp、ミッションケース2の上部に設けた操縦席qの脇に変速レバー7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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view of an agricultural tractor showing an example of a work vehicle according to the present invention. The agricultural tractor has an engine c mounted on the front part of the machine body including a front wheel a and a rear wheel b, transmits the rotational power of the engine c to the
上記変速装置の軸線展開要部断面図とその透視正面図をそれぞれ図2、図3に示す。変速装置1は、ミッションケース2内に、その前段のケース入力軸3、作業伝動軸4、走行伝動軸5、中段の作業中間軸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、その後段寄りに内部を横断するようにして前後の区画A,Bに仕切る金属製の仕切壁9を形成する。
FIG. 2 and FIG. 3 show a sectional view of a principal part of the transmission and a perspective front view thereof, respectively. The
ケース入力軸3は、ミッションケース2の前端部に軸支されてエンジン動力を受ける。作業伝動軸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、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伝動制御部としてPTO正逆切替クラッチ12等を備える。
The case input shaft 3 is supported by the front end portion of the
走行伝動軸5はケース入力軸3から同方向の回転動力を受けるギヤ5aを前段側に備え、トロイダル変速機構のバリエータ21、仕切壁9の後側に続く差動部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。
The
作業中間軸6は、ミッションケース2の中段位置から後端に及び、その前部に作業中間軸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正逆切替クラッチ12を介して作業中間軸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伝動する。
The work
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。
The front
走行伝動軸5に備えたフルトロイダル型変速機構のバリエータ21は、その専用作動油を供給するポンプ21aとともにミッションケース2の前側区画A内に配置する。この変速機構は、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…とによって構成する。前側の入力ディスク41は、軸線方向にエンドロードの油圧を受けつつ走行伝動軸5によって一体に回動支持し、出力ディスク43は、後方に延びるスリーブ状の伝動部材45を取付けて走行伝動軸5上に軸支するとともに、同伝動部材45上に後側の入力ディスク42を軸支することにより、パワーローラ44…の傾斜に応じた無段変速動力を出力ディスク43により出力する。各パワーローラ44…には油圧シリンダ44aを備えてその進退位置によって傾斜角度を制御するとともに、それぞれのシリンダロッド44bに形成した油路を介して専用作動油を受けることにより伝動性を確保する。
The
差動部22は、走行伝動軸5の後端部に一体に取付けた軸端部材51を中心に構成する。この軸端部材51は後側の入力ディスク42と連結して一体に回動するとともに差動ギヤ体53を軸支、この差動ギヤ体53に出力ディスク43の回動力を伝動部材45を介して受ける。差動ギヤ体53の後段には、逆転停止域を含む2速の差動動力を出力する同心構成の内外の伝動部材54,55を噛合伝動し、その一方を油圧動作による高低切替部23に逆転入力することにより、2速の差動動力の切替えの際の回動方向を揃えて連続的な変速出力をドライブピニオン24に伝動する。高低切替部23の後段には、内側の伝動部材54の後方の同一軸線上に走行出力軸56を配置する。
The
作業伝動軸4の後端部のPTO正逆切替クラッチ12は作業系動力を油圧制御により断接する伝動制御部であり、その後段から正逆転出力を選択可能に作業中間軸6に伝動するべく切替部31を構成する。また、走行出力軸56の後段に連結した延長軸56eから分岐動力を受ける中間ギヤ8a,8bを作業中間軸6に軸支し、同中間ギヤ8a,8bの回動力を受けるギヤ7aを前輪出力軸7に設けることにより、走行出力軸56から走行動力を分岐して前輪出力軸7に伝動する。
The PTO forward /
つぎに、作業車用変速装置1の油圧系の構成について説明する。
作業車用変速装置1の油圧系は、そのミッションケース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(第一の作動油)を要する走行伝動軸5の前段部のバリエータ21を管轄し、他の区画Bの油圧系は、一般の作動油(第二の作動油)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管轄する。
Next, the configuration of the hydraulic system of the
The hydraulic system of the
バリエータ21の油圧系について詳細に説明すると、図4の油圧系統図に示すように、ミッションケース2の区画Aの内底部にポンプ21aを配置し、このポンプ21aにより、各パワーローラ44…にその油圧シリンダ44aのシリンダロッド44b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。
The hydraulic system of the
全パワーローラ44…を操作する油圧シリンダ44aには、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、それぞれの圧力検出部44c,44cに基づいて各パワーローラ44…を進退することによってその伝動傾斜角度を制御する。
The
また、バリエータ21のエンドロードに圧力制御弁63を介設し、パワーローラ油圧シリンダ44a側の油圧を受けることにより同油圧シリンダ44a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R1に供給する。この圧力制御弁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、必要によりレデュースポジション63aを設けて最大圧力を規制するべく制御することにより、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。
In addition, a
その他の一般の作動油による油圧系は、図5の油圧系統図に示すように、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の後段部の前輪駆動変速用クラッチ32等、作業伝動軸4の作業系制御用のPTO正逆切替クラッチ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、作業シリンダ75、その他の作業用アクチュエータの作動油を2連ポンプ70により供給制御する。
As shown in the hydraulic system diagram of FIG. 5, the other hydraulic system using the general hydraulic oil is the range of the rear section B of the
特に、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から油圧を供給し、中立ポジションでPABオープン制御することによってHi―Loの両方に油圧を供給し、Hi―Lo切替え時の応答性およびスムーズな変速が可能となる。
In particular, the high /
上記油圧制御弁76は、必要により、電磁比例減圧弁77によって圧力設定可変なリリーフバルブ78を設けてクラッチ圧力を制御することにより、クラッチ切替え時の応答性の更なる向上および更にスムーズな変速が可能となる。また、機体の急ブレーキ作動時(ブレーキ作動スイッチまたは出力軸回転の急激なダウン等)に、クラッチが適度に滑る程度に圧力を降下するべく油圧制御することによってエンジンブレーキ動作が可能となる。このブレーキ対応制御に際し、機体の停車までにギヤードニュートラル近辺に戻すようにバリエータ21のパワーローラ44…を制御することにより、再発進時のスムーズな変速が可能となる。
If necessary, the
これらの油圧系の制御部81は、図6の入出力信号系統図に示すように、検出部44c,44cによるパワーローラ44の圧力に基づいて、電磁比例減圧弁61,61による設定圧可変のレデュースバルブ62,62を制御して全油圧シリンダ44a…を伸縮制御する他、エンドロード圧を調整する圧力制御弁63、HiLoクラッチ23の高低切替えの圧力制御弁76、同HiLoクラッチ23のクラッチ圧制御用の圧力制御弁77,78を制御する。このように油圧系機器を駆動制御することにより、前述の変速制御が可能となる。
As shown in the input / output signal system diagram of FIG. 6, these hydraulic
つぎに、バリエータ21の第2の油圧系構成例について説明する。以下において、前記同様の部材はその符号を付すことによって説明を省略する。図7の油圧系統図に示すように、エンドロードにノーマルオープンタイプの電磁比例減圧弁92を介設し、また、油圧シリンダ44aの伸縮制御にリリーフバルブ93,93を設ける。電磁比例減圧弁92により、パイロット圧力としてエンドロード圧力が高すぎるときに若干低くすることにより、油圧シリンダ44aの伸縮動作圧の高い方と略同圧にしてエンドロード側の反応圧を素早く制御することができる。
Next, a second hydraulic system configuration example of the
図8は、バリエータ21の第3の油圧系構成例の油圧系統図である。油圧シリンダ44aの圧力制御部を電磁比例減圧弁によって構成することにより、前記同様に、エンドロード側の反応圧を素早く制御することができ、油圧シリンダ44aの動作圧の高い方と略同圧となり、過負荷圧を防止できる。また、電磁比例減圧弁は21kgf/cm2(最大50kgf/cm2まで)の圧力制御とすることにより、電流―圧力特性を幅広くとることができるので、制御上細かな圧力を得ることが可能となる。
FIG. 8 is a hydraulic system diagram of a third hydraulic system configuration example of the
図9は、バリエータ21の第4の油圧系構成例の油圧系統図である。油圧シリンダ44aの伸縮制御用のリリーフバルブ94,94を介してシリンダロッド44bの軸端から作動油を供給する。前後進制御の場合(10km/h以下)においてエンドロード側のピストン圧をパワーローラ44の負荷を下げる程度に若干下げるように制御することにより、、素早くパワーローラ44を反対側(後進側)に操作して前後進作業に素早く反応することができる。
FIG. 9 is a hydraulic system diagram of a fourth hydraulic system configuration example of the
1 変速装置
2 トランスミッションケース
3 ケース入力軸
4 作業伝動軸
5 走行伝動軸
6 作業中間軸
7 前輪出力軸
9 仕切壁
12 伝動切替用クラッチ(油圧クラッチ式変速機構)
12a 圧力制御弁
21 バリエータ
21a ポンプ
22 差動部
23 HiLoクラッチ(高低切替部)
32 前輪増速クラッチ(油圧クラッチ式変速機構)
41,42 入力ディスク
43 出力ディスク
44 パワーローラ
44a 油圧シリンダ
44b シリンダロッド
56 走行出力軸
63 圧力制御弁
70 2連ポンプ
72 作業機昇降用油圧シリンダ
75 作業シリンダ(作業用アクチュエータ)
81 制御部
A 前側区画
B 後側区画
c エンジン
R1 内部ピストン
DESCRIPTION OF
12a
32 Front wheel speed increasing clutch (hydraulic clutch type speed change mechanism)
41, 42
81 Control unit A Front compartment B Rear compartment c Engine R1 Internal piston
Claims (3)
上記トランスミッションケース(2)の内部は、仕切壁(9)により前後に仕切って2つの区画(A,B)に区分し、その前側の区画(A)に上記トロイダル変速機構のバリエータ(21)を内装すると共に、前記パワーローラ(44,44…)を駆動する第一の作動油を充填する一方、
前記ケース(2)の後側の区画(B)に少なくとも前記HiLoクラッチ(23)および油圧クラッチ機構(12)を内装すると共に、このHiLoクラッチ(23)と油圧クラッチ機構(12)の内部ピストン、及び前記作業機昇降用油圧シリンダ(72)を駆動する第二の作動油を充填したことを特徴とするトロイダル型変速機を有する作業車両。 The work case elevating hydraulic cylinder (72) is provided at the rear of the transmission case (2), and the input power transmitted from the engine (c) is driven into the power roller (44, 44...) In the case (2). Is transmitted to the drive wheels (a, b) via a toroidal transmission mechanism having a variator mechanism (21) for continuously variable transmission and a hydraulic clutch type HiLo clutch (23) for switching transmission torque of the transmission power between high and low. In the work vehicle for transmitting the input power transmitted from the engine (c) to the PTO shaft (K) through the hydraulic clutch mechanism (12) as work machine system power,
The inside of the transmission case (2) is divided into two compartments (A, B) by dividing it forward and backward by a partition wall (9), and the variator (21) of the toroidal transmission mechanism is placed in the front compartment (A). While being filled with the first hydraulic oil that drives the power roller (44, 44 ...),
The rear section (B) of the case (2) includes at least the HiLo clutch (23) and the hydraulic clutch mechanism (12), and the internal pistons of the HiLo clutch (23) and the hydraulic clutch mechanism (12), And a working vehicle having a toroidal type transmission, which is filled with a second hydraulic fluid for driving the working machine lifting / lowering hydraulic cylinder (72).
The toroidal transmission according to claim 1, wherein the hydraulic system of the work vehicle is provided with a control valve (63) for adjusting the hydraulic pressure in the end load chamber (R1) of the variator (21) to a predetermined pressure. Work vehicle with a machine.
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