JP4552555B2

JP4552555B2 - トラクタの変速装置

Info

Publication number: JP4552555B2
Application number: JP2004224524A
Authority: JP
Inventors: 智明渡部; 尚久村上; 武利藤田
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2024-07-30
Also published as: JP2006046375A

Description

本発明は、トラクタの無段変速駆動に使用される変速装置に関するものである。

特許文献１に示すように、作業車両の無段変速駆動に使用されるトロイダル変速装置が知られている。このトロイダル変速装置は、入出力ディスク間に介設する摩擦ローラによる伝動比に応じて無段変速出力するフルトロイダルバリエータ機構と、その無段変速出力を受けて高低のトルク域の差動出力をする遊星ギヤ機構と、その高低のトルク域の差動出力を伝動切替する切替クラッチとを備えて構成され、摩擦ローラのローラ支持部材の進退位置を調節することにより、変速部の変速比を無段階に調節し、かつ、ローラ支持部材に形成した油路から摩擦ローラの外周に臨んで吐出口を形成して潤滑油を吐出する。この潤滑油は摩擦ローラの外周面からディスク面に転移されることにより、摩擦伝動と潤滑冷却が確保される。

しかし、上記摩擦ローラの外周面に吐出された潤滑油は、ローラの転動経路上の近い方のディスク側に一方的に供給され、他方のディスクへの潤滑が不十分となるという問題があった。
特開２００２−１０６７０９号公報

解決しようとする問題点は、摩擦ローラと接触する両方のディスクに潤滑油を同等に供給できるトラクタの変速装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、入出力ディスク４１，４２，４３を対向配置して相互の対向面によってフルトロイダルキャビティを形成し、その対向面間に摩擦ローラ４４を転動可能にローラ支持部材７２を介して支持し、このローラ支持部材７２を作動シリンダ４４ａのシリンダロッド４４ｂにより進退可能に位置調節して無段変速伝動するトラクタの変速装置において、上記ローラ支持部材７２には、作動シリンダ側から潤滑油を受けるシリンダロッド４４ｂの導入油路４４ｇと連通し、この導入油路４４ｇから受けた潤滑油を摩擦ローラ４４の外周に供給するための吐出口７２ｅ，７２ｆを同摩擦ローラ４４の１つの直径線位置に対向して開口し、
差動部２２の遊星ギヤ機構を、走行伝動軸５の後端部にキャリヤ３１を取付けてプラネタリギヤ３２を軸支し、このプラネタリギヤ３２と噛合するサンギヤ３２ｓを伝動部材４５の後端に設けて変速出力を伝動し、キャリヤ３１の前端は後側の入力ディスク４２と連結し、かつ、キャリヤ３１の後端を軸支するとともにギヤ３１ｇを形成してＰＴＯ軸６と噛合し、またプラネタリギヤ３２の後部は大小のギヤ３２ｇ，３２ｈにより大小のトルク出力を同軸伝動部材２３ｓ、２３ｔにより高低切替部２３に伝動し、
しかして、ＰＴＯ軸６の動力は、変速装置１の前部でエンジン動力を受けるインプットシャフト２から後部に伝動するための伝動軸を変速部２１の側方に要することなく、変速部２１の走行伝動軸５を介してその後方の遊星ギヤ機構２２のキャリヤ３１により分岐伝動されることを特徴とする。上記摩擦ローラは、その１つの直径線位置の２つの吐出口から潤滑油が供給される。

請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、前記ローラ支持部材７２はシリンダロッド４４ｂの支持軸線について左右対称に形成し、その左右両側位置には、それぞれ摩擦ローラ４４を覆うようにローラシュラウド７３を設け、これら両ローラシュラウド７３は、左右を共通の形状に構成し、
摩擦ローラ４４…の作動シリンダ４４ａ…は、すべてを並列に油圧接続してその伸長側および短縮側の作用油圧をそれぞれ制御する伸長用および短縮用の２つの油圧制御部を介設し、
これら２つの油圧制御部を、ポンプＰから潤滑油をそれぞれ受け、入力電流信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁５３，５３と、その出力圧をパイロット圧として作用油圧の調節が可能な可変レデュースバルブ５４，５４とにより構成することを特徴とする。上記トラクタの変速装置は左右２つのローラシュラウドが共通部品によって構成される。

本発明のトラクタの変速装置は、以下の効果を奏する。
請求項１の構成により、摩擦ローラの１つの直径線位置の２つの吐出口から潤滑油が供給されることから、摩擦ローラと接触する両方のディスクの接触点に同等に供給される。また、ＰＴＯ軸の動力は、変速装置の前部でエンジン動力を受けるインプットシャフトから後部に伝動するための伝動軸を変速部の側方に要することなく、変速部の走行伝動軸を介してその後方の遊星ギヤ機構のキャリヤにより分岐伝動されるので、変速部の側方に伝動軸を配置する場合と比較して変速部の外径寸法上の条件が緩和される。また、変速部の後方の仕切り壁により、上記伝動軸のシールを要することなくオイル分離が容易となる。

請求項２の構成により、１つの支持部材につき左右２つのローラシュラウドが共通化されることから、押し側と引き側のピストンにすべての部品を共用化することができる。

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装置を搭載した農用トラクタの側面図である。この農用トラクタは、左右前輪ａと左右後輪ｂとを備え、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の前方に運転状態を表示するモニタｍ、下方にアクセルペダルｐ、変速装置１の上部に設けた操縦席ｑの側方に変速レバー７等が配置され、制御部Ｃにより油圧制御部を介して自動変速可能に構成される。

上記変速装置１には、トロイダル変速機構による走行伝動系とともに、ＰＴＯ軸ｋの伝動系を備える。このトロイダル変速機構は、図２の要部構成側面図に示すように、軸端（図中の右端）側から動力を受ける走行伝動軸５について、フルトロイダルバリエータ機構による変速部２１、仕切壁９の後側に続く遊星ギヤ機構による差動部２２、Ｈｉ・Ｌｏの２つのクラッチ２３ｓ、２３ｔからなる高低切替部２３等を走行伝動軸５の軸線上に構成し、ミッションケース内の仕切壁９によって画成された所定の区画内に配置される。

変速部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としてフルトロイダルキャビティを形成してこれらの対向面間に例えば１２０°の等分周間隔で介設した前後３つの摩擦ローラ４４…とによって構成する。前側の入力ディスク４１は、その内部ピストンによって軸線方向に作用する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、摩擦ローラ４４…の傾斜状態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。この摩擦ローラ４４…は、後述のように専用潤滑油を受けることにより伝動性を確保し、また、その進退位置を制御する油圧系により傾斜角度が調節されて無段変速伝動を行う。

差動部２２の遊星ギヤ機構は、図３の伝動系統展開図に示すように、走行伝動軸５の後端部にキャリヤ３１を取付けてプラネタリギヤ３２を軸支し、このプラネタリギヤ３２と噛合するサンギヤ３２ｓを伝動部材４５の後端に設けて変速出力を伝動する。キャリヤ３１の前端は後側の入力ディスク４２と連結し、かつ、キャリヤ３１の後端を軸支するとともにギヤ３１ｇを形成してＰＴＯ軸６と噛合する。また、プラネタリギヤ３２の後部は大小のギヤ３２ｇ，３２ｈにより大小のトルク出力を同軸伝動部材２３ｓ、２３ｔにより高低切替部２３に伝動する。

上記構成のように、ＰＴＯ軸６の動力は、変速装置１の前部でエンジン動力を受けるインプットシャフト２から後部に伝動するための伝動軸を変速部２１の側方に要することなく、変速部２１の走行伝動軸５を介してその後方の遊星ギヤ機構２２のキャリヤ３１により分岐伝動される。したがって、変速部２１の側方に伝動軸を配置する場合と比較して変速部２１の外径寸法上の条件が緩和される。また、変速部２１の後方の仕切り壁９により、上記伝動軸のシールを要することなくオイル分離が容易となる。同様に遊星ギヤ機構２１のプラネタリギヤ３２についても、外形寸法上の制約が緩和されて自由度の高い設計が可能となる。
また、図４の別例の伝動系統展開図に示すように、キャリヤ３１の後端に内歯車３１ｈを設け、この内歯車３１ｈと噛合してＰＴＯ軸６を配置した場合も、上記同様の作用効果を奏することができる。

次に、出力ディスクの回転センサ検出部について説明する。出力ディスク４３の外周には、図５に示すように、回転センサ検出部材４３ｄを取付ける。回転センサ検出部材４３ｄは、リング部材に等間隔に多数の貫通孔４３ｈ…を形成する。また、出力ディスク４３の外周には、図６の拡大断面図に示すように、貫通孔４３ｈ…と対応する幅の周回溝４３ｔを形成し、この周回溝４３ｔの溝幅に貫通孔４３ｈ…を合わせて回転センサ検出部材４３ｄを出力ディスク４３の外周に嵌め付けることにより検出感度を上げることができる。さらに、出力ディスク４３の両側端４３ｓ、４３ｓから張り出すように全周をスエジ加工することにより出力ディスクの外周に確実に固定することができる。

変速装置１の油圧制御系は、図７（ａ）のシステム系統図に示すように、変速部２１については、各摩擦ローラ４４…を進退駆動する複動型の作動シリンダ４４ａ…を備え、かつ、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潤滑油を供給し、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しつつ潤滑と冷却を行うとともに、各作動シリンダ４４ａによる摩擦ローラ４４…の進退駆動と走行伝動軸５の軸端入力によるエンドロードＥとを制御する。これらの潤滑油は所定区画内に限定して変速部専用に循環使用する。

詳細には、摩擦ローラ４４…の作動シリンダ４４ａ…は、すべてを並列に油圧接続してその伸長側および短縮側の作用油圧をそれぞれ制御する伸長用および短縮用の２つの油圧制御部を介設する。これら２つの油圧制御部は、ポンプＰから潤滑油をそれぞれ受け、入力電流信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁５３，５３と、その出力圧をパイロット圧として作用油圧の調節が可能な可変レデュースバルブ５４，５４とにより構成する。

また、上記作動シリンダ４４ａ…の伸長側と短縮側との油路間にはシャトル弁５５を介設し、このシャトル弁５５により夫々の制御圧Ｓ１，Ｓ２の高い方を変速部２１のエンドロードＥに直接供給するように構成することにより、摩擦ローラ４４…の傾斜動作による速度変更と対応してエンドロードＥを制御して各摩擦ローラ４４…の転動接触圧を調整する。

上記高低切替部２３の制御系は、走行伝動軸５の後段部の２つのクラッチ２３ａ、２３ｂによるＨｉＬｏ切替クラッチと伝動ギヤ軸２３ｇとによって構成し、その２つのクラッチ２３ａ、２３ｂに対応して２つの電磁比例減圧弁６１ａ，６１ｂを設け、制御信号に応じて夫々の伝動を断接動作する２つの伝動制御手段を構成する。その２つの電磁比例減圧弁６１ａ，６１ｂは、対応するＨｉ・Ｌｏの２つのクラッチ２３ａ、２３ｂの切替時に両方が共に伝動接続するラップ期間Ｔを設けて制御することにより、上記高低のトルク域の差動出力は、２つの切替クラッチによって伝動切替され、その切替えの際のラップ期間Ｔにおいて２つのクラッチ２３ａ、２３ｂに入力される高低のトルク域の差動出力が共に伝動接続して出力される。

上記構成の高低切替部２３の切替弁６１ａ，６１ｂの制御用ハーネスに手動切替スイッチを介設する。その他、手動切替スイッチにつながるハーネスをギボシで構成し、さらに、切替弁６１ａ，６１ｂの油圧回路Ａに図７（ｂ）のように、手動切替バルブ６６を介設する。

上記手動切替スイッチは、運転台の座席付近に配置することにより、エンジンを止めることなく動力伝達を切ることができる。このように上記手動切替スイッチは非常停止装置として機能するので、エンジンフライホイール部にクラッチを介設せず、通常のトラクタと異なる構成を可能とするものである。また、ギボシは電気操作によることなく停止操作することができ、手動切替バルブ６６による場合は機械的な確実な操作が可能となる。

次に、摩擦ローラについて説明する。図８および図９は、それぞれ、摩擦ローラの進退駆動部を含む縦断面図、摩擦ローラの平面図である。作動シリンダ４４ａからレースジョイント４４ｊを介して進退可能に中空のシリンダロッド４４ｂを取付け、その先端にローラ支持部材７２を取付ける。このローラ支持部材７２に支持軸７１を介して摩擦ローラ４４を回動可能に取付けることにより、摩擦ローラ４４を進退方向に位置調節可能に構成する。

上記ローラ支持部材７２には、潤滑油Ｌを受けるシリンダロッド４４ｂの中空部による導入油路４４ｇと連通して２つの吐出口７２ｅ、７２ｆを摩擦ローラ４４の外周面に臨んでシリンダロッド４４ｂの側とその反対側に開口し、両吐出口７２ｅ、７２ｆの間を油路７２ｈと支持軸７１に臨む外周溝７２ｔとによって連通するとともに、この外周溝７２ｔを支持軸７１の全周に形成してニードルベアリング７１ｂをその全周について潤滑する。

上記構成の摩擦ローラ４４は、入出力ディスクの対向面によって形成されるフルトロイダルキャビティ内でその進退位置を作動シリンダ４４ａによって調節することにより、摩擦ローラ４４の転動面の傾斜角度に応じた変速比で無段変速伝動を行う。この時、シリンダロッド４４ｂの導入油路４４ｇから受けた潤滑油は、ローラ支持部材７２の相互対向位置にある２つの吐出口７２ｅ、７２ｆから摩擦ローラ４４の１つの直径線の両端位置で摩擦ローラ４４の外周面に向けて吐出されることから、それぞれが転動行程上の近い方のディスク接触点に同等に供給される。

また、ローラ支持部材７２は、図１０の斜視図のように、シリンダロッド４４ｂの軸線について左右対称に形成し、その両側には、図１１の斜視図に示す左右共通形状のローラシュラウド７３，７３をねじ止めにより取付ける。これら２つのローラシュラウド７３，７３は、入出力ディスクの間で進退動作に支障のない範囲で摩擦ローラ４４を覆うことにより、対向するディスクの転動面を集中的に効率よく潤滑することができるほか、左右が共通化されることから、押し側と引き側のピストンにすべての部品を共用化することができる。

次に、前側の入力ディスクについて説明する。図１２は前側の入力ディスクの断面図である。前側の入力ディスク４１は、エンドロードを受けるシリンダ体８１との間に相互に嵌合する複数の歯４１ｄ、８１ｄによるドッグクラッチ機構を介して構成する。このドッグクラッチ機構４１ｄ、８１ｄにより、適正なコンプライアンスが可能となる。

本発明の適用対象の作業車両の側面図である。トロイダル変速機構の要部構成縦断面図である。伝動系統展開図である。別例の伝動系統展開図である。出力ディスク４３とその回転センサ検出部材の斜視図である。回転センサ検出部の拡大断面図である。変速部の油圧制御例を示すシステム系統図である。摩擦ローラと駆動部の縦断面図である。摩擦ローラの平面図である。摩擦ローラのローラ支持部材の斜視図である。ローラシュラウドの斜視図である。前側の入力ディスクの断面図である。

１変速装置
２インプットシャフト
５走行伝動軸
６ＰＴＯ軸
２１変速部（フルトロイダルバリエータ機構）
２２差動部（遊星ギヤ機構）
４１，４２入力ディスク
４３出力ディスク
４４ａ作動シリンダ
４４ｂシリンダロッド
４４摩擦ローラ
４４ｇ導入油路
７１支持軸
７２ローラ支持部材
７２ｅ、７２ｆ吐出口
７２ｈ油路
７２ｔ外周溝
７３ローラシュラウド

Claims

入出力ディスク（４１，４２，４３）を対向配置して相互の対向面によってフルトロイダルキャビティを形成し、その対向面間に摩擦ローラ（４４）を転動可能にローラ支持部材（７２）を介して支持し、このローラ支持部材（７２）を作動シリンダ（４４ａ）のシリンダロッド（４４ｂ）により進退可能に位置調節して無段変速伝動するトラクタの変速装置において、
上記ローラ支持部材（７２）には、作動シリンダ側から潤滑油を受けるシリンダロッド（４４ｂ）の導入油路（４４ｇ）と連通し、この導入油路（４４ｇ）から受けた潤滑油を摩擦ローラ（４４）の外周に供給するための吐出口（７２ｅ，７２ｆ）を同摩擦ローラ（４４）の１つの直径線位置に対向して開口し、
差動部（２２）の遊星ギヤ機構を、走行伝動軸（５）の後端部にキャリヤ（３１）を取付けてプラネタリギヤ（３２）を軸支し、このプラネタリギヤ（３２）と噛合するサンギヤ（３２ｓ）を伝動部材（４５）の後端に設けて変速出力を伝動し、キャリヤ（３１）の前端は後側の入力ディスク（４２）と連結し、かつ、キャリヤ（３１）の後端を軸支するとともにギヤ（３１ｇ）を形成してＰＴＯ軸（６）と噛合し、またプラネタリギヤ（３２）の後部は大小のギヤ（３２ｇ，３２ｈ）により大小のトルク出力を同軸伝動部材（２３ｓ、２３ｔ）により高低切替部（２３）に伝動し、
しかして、ＰＴＯ軸（６）の動力は、変速装置（１）の前部でエンジン動力を受けるインプットシャフト（２）から後部に伝動するための伝動軸を変速部（２１）の側方に要することなく、変速部（２１）の走行伝動軸（５）を介してその後方の遊星ギヤ機構（２２）のキャリヤ（３１）により分岐伝動されることを特徴とするトラクタの変速装置。
前記ローラ支持部材（７２）はシリンダロッド（４４ｂ）の支持軸線について左右対称に形成し、その左右両側位置には、それぞれ摩擦ローラ（４４）を覆うようにローラシュラウド（７３）を設け、これら両ローラシュラウド（７３）は、左右を共通の形状に構成し、
摩擦ローラ（４４…）の作動シリンダ（４４ａ…）は、すべてを並列に油圧接続してその伸長側および短縮側の作用油圧をそれぞれ制御する伸長用および短縮用の２つの油圧制御部を介設し、
これら２つの油圧制御部を、ポンプ（Ｐ）から潤滑油をそれぞれ受け、入力電流信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁（５３，５３）と、その出力圧をパイロット圧として作用油圧の調節が可能な可変レデュースバルブ（５４，５４）とにより構成することを特徴とする請求項１記載のトラクタの変速装置。