JP4602010B2

JP4602010B2 - クローラ走行車

Info

Publication number: JP4602010B2
Application number: JP2004201871A
Authority: JP
Inventors: 秀雄実重; 啓一大本; 圭介三島
Original assignee: MITSUBISHI NOUKI KABUSHIKI KAISHA
Current assignee: MITSUBISHI NOUKI KABUSHIKI KAISHA
Priority date: 2004-07-08
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2024-07-08
Also published as: JP2006021661A

Description

本発明は、左右一対のクローラ走行装置を備えるコンバインなどのクローラ走行車に関する。

直進用動力を変速する直進用ＨＳＴと、旋回用動力を変速する旋回用ＨＳＴとを備え、直進時には、直進用ＨＳＴの出力回転を左右のクローラ走行装置に伝動し、旋回時には、直進用ＨＳＴ及び旋回用ＨＳＴの出力回転を合成し、これを旋回内側のクローラ走行装置に伝動するクローラ走行車が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この種のクローラ走行車によれば、良好な直進性を確保できるだけでなく、旋回用ＨＳＴの無段変速に基づいて、様々な旋回パターンを現出させることが可能になる。
特許第３４９８６８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、直進用ＨＳＴ及び旋回用ＨＳＴの出力回転を、差動機構を用いて合成するため、差動機構の特性上、操向具が中立位置のときでも、旋回用ＨＳＴから回転を出力する必要があり、大きな動力損失が生じるという問題がある（特許文献１の図９参照。）。

このような問題に対処するために、特許文献１に記載のものでは、旋回用ＨＳＴの上流側及び下流側にクラッチ機構を介設し、操向具が中立のとき、クラッチ機構を切ることによって動力損失を回避しているが、このように構成すると、トランスミッションの構造が複雑になるという新たな問題が生じる。しかも、クラッチ機構を入りにした直後は、旋回用ＨＳＴの応答遅れにより、必要な出力回転が得られないため、旋回が不安定になる可能性がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、
左右一対のクローラ走行装置７を備えるクローラ走行車において、
該クローラ走行車は、直進用動力を変速する直進用ＨＳＴ１６と、旋回用動力を変速する旋回用ＨＳＴ１７とを備え、
旋回用ＨＳＴ１７から出力される旋回用動力は、単一の遊星減速機構４２によって直進用ＨＳＴ１６から出力される直進用動力と合成されるものとし、
旋回用ＨＳＴが中立、左右のサイドクラッチ機構が入り、左右旋回クラッチ機構が切りになる直進時には、左右旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒを切断した状態で前記直進用ＨＳＴ１６の出力回転を、左右のサイドクラッチ機構３３を介して左右クローラ走行装置７の左右ドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒに伝動し、
旋回方向内側のサイドクラッチ機構が切り、旋回方向内側の旋回クラッチ機構が入りになる旋回時には、旋回方向外側のサイドクラッチ機構３３は接続した状態で直進用ＨＳＴ１６の動力を旋回方向外側のドライブ軸に伝動する一方、旋回方向内側のサイドクラッチ機構は切断して旋回方向内側の旋回クラッチ機構のみを接続することで旋回方向内側のクローラ走行装置７のドライブ軸に前記直進用動力が合成された旋回用動力を伝動することを特徴とするクローラ走行車直進動力が合成された旋回用動力を伝動することを特徴とするクローラ走行車である。
このように構成すれば、遊星減速機構の特性上、操向具が中立位置のとき、旋回用ＨＳＴの出力回転を停止させることが可能になるため、直進時の動力損失を回避することができる。しかも、旋回用ＨＳＴの上流側や下流側にクラッチ機構を設ける必要がないため、トランスミッションの構造を簡略化できるだけでなく、直進から旋回への移行をスムーズにすることができる。

次に、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１において、１はコンバイン（クローラ走行車）であって、該コンバイン１は、茎稈を刈り取る前処理部２と、刈り取った茎稈から穀粒を脱穀し、これを選別する脱穀部（図示せず）と、選別した穀粒を貯溜する穀粒タンク３と、排稈を後処理する後処理部４と、運転席５や各種の操作具が設けられる操作部６と、左右一対のクローラ走行装置７とを備えて構成されている。また、操作部６には、走行関係の操作具として、走行主変速レバー８、走行副変速レバー９、操向レバー１０及びクラッチペダル１１が設けられている。

コンバイン１は、エンジン１２の動力を変速して、左右のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒに伝動するトランスミッション１４を備えている。左右のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒには、クローラ走行装置７の駆動スプロケット１５Ｌ、１５Ｒが一体的に設けられており、その駆動に応じて、コンバイン１の前後進動作や旋回動作が行われる。

図２に示すように、トランスミッション１４には、直進用動力を無段変速する直進用ＨＳＴ１６と、旋回用動力を無段変速する旋回用ＨＳＴ１７が設けられている。各ＨＳＴ１６、１７は、可変容量油圧ポンプ１６ａ、１７ａと、その吐出油で駆動する固定容量油圧モータ１６ｂ、１７ｂとを組み合せた静油圧無段変速装置であり、可変容量油圧ポンプ１６ａ、１７ａの斜板角に応じて、固定容量油圧モータ１６ｂ、１７ｂの出力回転が無段変速（正逆転を含む）される。また、斜板が中立のときは、ＨＳＴ１６、１７の特性上、固定容量油圧モータ１６ｂ、１７ｂの出力軸がロックされる。

各ＨＳＴ１６、１７（可変容量油圧ポンプ１６ａ、１７ａ）は、斜板角を変更操作するためのトラニオン軸（図示せず）を備えている。直進用ＨＳＴ１６のトラニオン軸は、走行主変速レバー８の操作に応じて動作され、旋回用ＨＳＴ１７のトラニオン軸は、操向レバー１０の操作に応じて動作される。各トラニオン軸は、レバー８、１０の操作力で動作させてもよいし、アクチュエータの駆動力で動作させてもよい。

直進用ＨＳＴ１６は、ベルト伝動機構１８を介してエンジン１２から入力した動力を変速し、変速した動力をトランスミッション１４の直進動力入力軸１９に入力する。また、旋回用ＨＳＴ１７は、伝動軸２０、２１を介して直進動力入力軸１９から入力した動力を変速し、変速した動力をトランスミッション１４の旋回動力入力軸２２に入力する。すなわち、旋回用ＨＳＴ１７を直進用ＨＳＴ１６の出力回転で駆動させることにより、複雑な制御を行うことなく、直進用ＨＳＴ１６と旋回用ＨＳＴ１７の出力回転（回転速度及び回転方向）を同調（同期）させることが可能になる。

トランスミッション１４は、直進動力入力軸１９、伝動軸２０、２１、旋回動力入力軸２２のほかに、第一〜第八の伝動軸Ｓ１〜Ｓ８を備えている。直進動力入力軸１９に入力された直進用ＨＳＴ１６の出力回転は、主クラッチ機構２３及び第一伝動軸Ｓ１を介して第二伝動軸Ｓ２に伝動され、さらに、第二伝動軸Ｓ２の回転は、走行副変速機構２４を介して第三伝動軸Ｓ３に伝動される。走行副変速機構２４は、走行副変速レバー９の操作に応じて変速動作するものであり、直進用動力を段階的に変速させる。

例えば、本実施形態の走行副変速機構２４では、第二伝動軸Ｓ２と第三伝動軸Ｓ３との間に、伝動比が異なる三つのギヤ伝動経路２５〜２７を構成すると共に、第二伝動軸Ｓ２にスプライン嵌合する二つの爪クラッチ２８、２９を、三つのギヤ伝動経路２５〜２７に対して選択的に噛合させることにより、三段階（Ｈ速、Ｍ速、Ｌ速）の変速を行う。Ｈ速は、高速走行に適した路上走行ポジションであり、Ｍ速は、中速走行に適した標準刈取ポジションであり、Ｌ速は、低速走行に適した倒伏刈取ポジションである。

第三伝動軸Ｓ３まで伝動された直進用動力は、第四伝動軸Ｓ４に伝動されると共に、第八伝動軸Ｓ８上のセンタギヤ３０に伝動される。第四伝動軸Ｓ４は、第七伝動軸Ｓ７上のギヤ３１を介して、第六伝動軸Ｓ６に直進用動力を伝動すると共に、第五伝動軸Ｓ５を介して駐車ブレーキ機構３２に接続されている。

第八伝動軸Ｓ８には、サイドクラッチ機構３３が設けられている。サイドクラッチ機構３３は、第八伝動軸Ｓ８に対して回転自在な前述のセンタギヤ３０と、該センタギヤ３０の爪部に選択的に噛み合う左右一対のサイドギヤ３４Ｌ、３４Ｒと、図示しないシフタ機構を介してサイドギヤ３４Ｌ、３４Ｒを動作させるサイドクラッチシリンダ（図示せず）とを備えて構成されている。サイドギヤ３４Ｌ、３４Ｒは、第八伝動軸Ｓ８を構成する左右の旋回軸３５Ｌ、３５Ｒに対してスプライン嵌合すると共に、ギヤ３６Ｌ、３６Ｒ、伝動軸３７Ｌ、３７Ｒ、ギヤ３８Ｌ、３８Ｒ及びギヤ３９Ｌ、３９Ｒを介して、それぞれドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒに連動連結されている。

左側の旋回軸３５Ｌは、ギヤ４０Ｌ及び左側旋回クラッチ機構４１Ｌを介して第七伝動軸Ｓ７に連動連結され、また、右側の旋回軸３５Ｒは、ギヤ４０Ｒ及び右側旋回クラッチ機構４１Ｒを介して第七伝動軸Ｓ７に連動連結されている。尚、旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒは、油圧により動作する湿式摩擦クラッチである。

第六伝動軸Ｓ６には、図２から明らかなように単一の遊星減速機構４２が設けられている。図３に示すように、遊星減速機構４２は、第六伝動軸Ｓ６と一体回転するサンギヤ４３と、第六伝動軸Ｓ６に対して回転自在なリングギヤ４４と、サンギヤ４３及びリングギヤ４４（内周歯）に噛み合う複数のプラネタリギヤ４５と、これらのプラネタリギヤ４５を支持するキャリア４６とを備えて構成されている。キャリア４６は、第六伝動軸Ｓ６に対して回転自在に支持されると共に、ギヤ４７、４８を介して第七伝動軸Ｓ７に連動連結されている。また、リングギヤ４４の外周歯は、旋回動力入力軸２２と一体のギヤ４９に常時噛合されている。

つまり、前記単一の遊星減速機構４２は、サンギヤ４３から入力される直進用動力と、リングギヤ４４から入力される旋回用動力を合成し、この合成動力を、キャリア４６を介して第七伝動軸Ｓ７に出力するように構成されている。そして、第七伝動軸Ｓ７に伝動された合成動力は、旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒの選択的な入り動作により、左右いずれかの旋回軸３５Ｌ、３５Ｒに伝動される。

次に、トランスミッション１４の動作について説明する。但し、旋回用ＨＳＴ１７、サイドクラッチ機構３３及び旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒは、操向レバー１０の操作に応じて、図４又は図５に示すパターンで動作されるものとする。この場合、操向レバー１０と各機構１７、３３、４１Ｌ、４１Ｒは、機械的に連繋されていてもよいし、レバー位置センサやマイコンを介して電子的に接続されていてもよい。また、以下の説明において、θは操向レバー１０の傾倒角を示し、θ１とθ２の関係は、θ１＜θ２とする。

まず、図４に示す動作パターンについて説明する。この図に示すように、操向レバー１０が中立領域（θ＜θ１）にある場合は、旋回用ＨＳＴ１７が中立、サイドクラッチ機構３３が左右入り、旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒが左右切りとなっている。この状態では、第三伝動軸Ｓ３の回転が、サイドクラッチ機構３３を介して左右のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒに伝動され、機体が直進する。

操向レバー１０が左右いずれかのサイドクラッチターン領域（θ１≦θ＜θ２）に傾倒操作された場合は、レバー倒し側のサイドギヤ３４Ｌ、３４Ｒが切られる。この状態では、レバー倒し側のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒに対する動力伝動が断たれ、機体がレバー倒し側に旋回する（サイドクラッチターン）。

操向レバー１０がサイドクラッチターン領域を超える領域（θ≧θ２）まで傾倒操作された場合は、レバー倒し側のサイドギヤ３４Ｌ、３４Ｒを切り、レバー倒し側の旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒを入りとし、さらに、旋回用ＨＳＴ１７の出力回転をレバー傾倒角に比例させる。この状態では、旋回用ＨＳＴ１７から出力される旋回用動力が、遊星減速機構４２によって直進用動力と合成されると共に、この合成動力が、レバー倒し側の旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒ、旋回軸３５Ｌ、３５Ｒ、サイドギヤ３４Ｌ、３４Ｒなどを介して、レバー倒し側（旋回内側）のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒに伝動される。これにより、旋回用ＨＳＴ１７の出力回転に応じて、様々な旋回パターンを現出させることが可能になる。

つまり、図６の（Ａ）に示すように、旋回用ＨＳＴ１７が中立の状態では、遊星減速機構４２のリングギヤ４４が停止ロックされているため、遊星減速機構４２のキャリア４６は、直進用動力と同方向で、かつ、直進用動力と比べてあまり減速されていない動力を出力するが、図６の（Ｂ）に示すように、旋回用ＨＳＴ１７が旋回用動力を出力すると、遊星減速機構４２のリングギヤ４４がサンギヤ４３と逆方向に回転されるため、キャリア４６からの出力回転が減速される。これにより、旋回内側のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒが減速され、機体が旋回する（減速ターン）。

また、図６の（Ｃ）に示すように、旋回用ＨＳＴ１７の出力回転を上げると、プラネタリギヤ４５の公転が停止する状態が出現する。この状態では、キャリア４６からの出力回転が停止するため、旋回内側のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒが停止した状態で機体旋回が行われる（ピボットターン）。

また、図６の（Ｄ）に示すように、旋回用ＨＳＴ１７の出力回転を更に上げると、プラネタリギヤ４５の公転方向が逆転するため、キャリア４６からの出力回転が逆転する。これにより、旋回内側のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒが逆転した状態で機体旋回が行われる（スピンターン）。

前述したように、旋回用ＨＳＴ１７は、直進用ＨＳＴ１６の出力回転で駆動されるため、直進用ＨＳＴ１６の出力回転をベースとして、旋回用動力を変速させるが、遊星減速機構４２に入力される直進用動力は、走行副変速機構２４を経由しているため、旋回用ＨＳＴ１７の変速に伴うドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒの回転比変化率は、走行副変速機構２４の変速ポジション毎に相違する。つまり、図４に示すように、旋回用ＨＳＴ１７の変速に伴う左右の回転比変化率は、走行副変速機構２４がＬ速のとき最も大きく、Ｈ速のとき最も小さい。このように構成すると、高速走行時における急旋回を規制することができる。しかも、Ｈ速のときは、ピボットターンやスピンターンに移行しないように、トランスミッション１４の伝動比が設定されているので、高速走行時におけるピボットターンやスピンターンによって、機体の安定性が低下したり、エンジン１２に高負荷が作用する不都合を回避できる。

しかも、本実施形態では、Ｍ速における最大回転比（例えば、−３０％）を、Ｌ速における最大回転比（例えば、−１００％）よりも小さくしてある。これにより、スピンターンにおけるＭ速とＬ速の負荷馬力バランスを略同等にできる。例えば、Ｍ速とＬ速の最大回転比を同じにした場合、Ｍ速におけるスピンターンの消費馬力が過剰になり、エンジン１２の回転ダウンが生じる可能性があるが、本実施形態によれば、このような不都合を解消することができる。

また、図４に示す動作パターンでは、旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒを入り動作させるとき、旋回内側のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒに対して、旋回外側のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒよりも少し減速された回転（例えば、１０：８）を伝動するように、遊星減速機構４２の出力回転が設定されている。つまり、旋回用ＨＳＴ１７が中立のときは（直進時及びサイドクラッチターン時）、直進用動力に比して８０％程度の動力を遊星減速機構４２から出力することにより、直進から旋回への移行に際し、回転差による衝撃を軽減できるようにしてある。

ところで、本実施形態のトランスミッション１４によれば、後進時であっても、操向レバー１０の傾倒方向に機体を旋回させることができるだけでなく、前進時と同様に様々な旋回パターンを現出させることができる。これは、旋回用ＨＳＴ１７を直進用ＨＳＴ１６の出力回転で駆動させて、直進用動力及び旋回用動力の回転方向及び回転速度を同調させ、さらに、直進用動力と旋回用動力を遊星減速機構４２によって合成させているからである。

次に、図５に示す動作パターンについて説明する。この動作パターンは、操向レバー１０が領域（θ１≦θ＜θ２）に傾倒操作されたとき、レバー倒し側のサイドギヤ３４Ｌ、３４Ｒを切り、レバー倒し側の旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒを入りとし、操向レバー１０が領域（θ≧θ２）まで傾倒操作されたとき、旋回用ＨＳＴ１７の出力回転をレバー傾倒角に比例させる点が図４の動作パターンと相違している。つまり、図５に示す動作パターンによれば、サイドクラッチターンを経由せずに、減速ターンを現出させることができる。

また、図５に示す動作パターンでは、旋回クラッチ機構４１Ｌ、４１Ｒを入り動作させるとき、旋回内側のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒに対して、旋回外側のドライブ軸１３Ｌ、１３Ｒと略同速の回転（例えば、１：１）を伝動するように、遊星減速機構４２の出力回転が設定されている。つまり、旋回用ＨＳＴ１７が中立のときは（直進時）、直進用動力に比して１００％の動力を遊星減速機構４２から出力することにより、直進から旋回への移行に際し、回転差による衝撃を軽減できるようにしてある。

叙述の如く構成された本実施形態のコンバイン１は、左右一対のクローラ走行装置７を備えるクローラ走行車であって、直進用動力を変速する直進用ＨＳＴ１６と、旋回用動力を変速する旋回用ＨＳＴ１７とを備え、直進時には、直進用ＨＳＴ１６の出力回転を左右のクローラ走行装置７に伝動し、旋回時には、直進用ＨＳＴ１６及び旋回用ＨＳＴ１７の出力回転を遊星減速機構４２で合成し、これを旋回内側のクローラ走行装置７に伝動する構成としてある。

このようにすれば、遊星減速機構４２の特性上、操向レバー１０が中立位置のとき、旋回用ＨＳＴ１７の出力回転を停止させることが可能になるため、直進時の動力損失を回避することができる。しかも、旋回用ＨＳＴ１７の上流側や下流側にクラッチ機構を設ける必要がないため、トランスミッション１４の構造を簡略化できるだけでなく、直進から旋回への移行をスムーズにすることができる。

また、走行副変速機構２４が路上走行ポジション（Ｈ速）のときは、ピボットターンやスピンターンに移行しないように、トランスミッション１４の伝動比が設定されているので、高速走行時におけるピボットターンやスピンターンによって、機体の安定性が低下したり、エンジン１２に高負荷が作用する不都合を回避できる。

また、旋回用ＨＳＴ１７を直進用ＨＳＴ１６の出力回転で駆動させるので、複雑な制御を行うことなく、直進用ＨＳＴ１６及び旋回用ＨＳＴ１７の出力回転を同調させ、所望の旋回パターンを現出させることができる。また、このように構成することにより、後進時であっても、前進時と同様な旋回パターンを現出させることが可能になる。

また、直進時には、直進用動力と同速又は少し減速された動力を遊星減速機構４２から出力するので、直進から旋回への移行に際し、回転差による衝撃を軽減することができる。

コンバインの側面図である。トランスミッションの伝動回路図である。（Ａ）は遊星減速機構の伝動回路図、（Ｂ）は断面図である。トランスミッションの第一動作パターンを示す説明図である。トランスミッションの第二動作パターンを示す説明図である。（Ａ）〜（Ｄ）は遊星減速機構の作用を示す説明図である。

符号の説明

１コンバイン
７クローラ走行装置
８走行主変速レバー
９走行副変速レバー
１０操向レバー
１２エンジン
１３ドライブ軸
１４トランスミッション
１６直進用ＨＳＴ
１７旋回用ＨＳＴ
２４走行副変速機構
３３サイドクラッチ機構
４１旋回クラッチ機構
４２遊星減速機構
４３サンギヤ
４４リングギヤ
４５プラネタリギヤ
４６キャリア

Claims

左右一対のクローラ走行装置を備えるクローラ走行車において、
該クローラ走行車は、直進用動力を変速する直進用ＨＳＴと、旋回用動力を変速する旋回用ＨＳＴとを備え、
旋回用ＨＳＴから出力される旋回用動力は、単一の遊星減速機構によって直進用ＨＳＴから出力される直進用動力と合成されるものとし、
旋回用ＨＳＴが中立、左右のサイドクラッチ機構が入り、左右旋回クラッチ機構が切りになる直進時には、左右旋回クラッチ機構を切断した状態で前記直進用ＨＳＴの出力回転を、左右のサイドクラッチ機構を介して左右クローラ走行装置の左右ドライブ軸に伝動し、
旋回方向内側のサイドクラッチ機構が切り、旋回方向内側の旋回クラッチ機構が入りになる旋回時には、旋回方向外側のサイドクラッチ機構は接続した状態で直進用ＨＳＴの動力を旋回方向外側のドライブ軸に伝動する一方、旋回方向内側のサイドクラッチ機構は切断して旋回方向内側の旋回クラッチ機構のみを接続することで旋回方向内側のクローラ走行装置のドライブ軸に前記直進用動力が合成された旋回用動力を伝動することを特徴とするクローラ走行車。