JP4624868B2

JP4624868B2 - 静油圧式無段変速装置の冷却構造

Info

Publication number: JP4624868B2
Application number: JP2005180833A
Authority: JP
Inventors: 隆史柴田; 芳雄富山; 孝史蔵本; 宏島田; 武史小森田; 健司西原; 正史大須賀
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2025-06-21
Also published as: US20060283183A1; JP2007002871A; US7222485B2

Description

本発明は、トラクタ、草刈機、コンバイン、田植機、などの各種作業機において走行用変速装置として利用される静油圧式無段変速装置の冷却構造に関する。

静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）は、摩擦熱によって発熱するので作動油を冷却する必要があり、例えば、特許文献１に開示されているように、チャージポンプから圧送されるチャージ油をオイルクーラに通して冷却した後、チャージ油路に供給するようにしている。
特開平８−１４５１６８号公報

従来、オイルクーラはエンジンに装備されたラジエータの冷却風路中に配置され、オイルクーラと関連機器とが外部配管で接続される構造となっており、配管接続用の多くの部品が必要になるとともに、配管作業に手数のかかるものとなっていった。

本発明は、このような点に着目してなされたものであって、静油圧式無段変速装置の冷却構造を構造簡単、かつ、安価なものとして提供することを目的としている。

第１の発明は、変速用のポンプおよびモータを収容した変速ケーシングにポートブロックを連結し、前記ポートブロックを、変速用油路およびチャージ油路を内部に備えた厚板状のブロック本体と、その外面に連結されたカバー体とで構成し、
前記ブロック本体に前記ポンプの入力軸を貫通状態で支持させるとともに、前記カバー体に前記入力軸を挿通させる貫通孔を形成し、
前記ブロック本体と前記カバー体との接合部位で、前記ブロック本体の外面に、ポートブロック内の前記チャージ油路に接続された溝を設け、この溝を接合面が平らな前記カバー体で外側から閉塞して冷却用油路を構成し、
前記ブロック本体は、前記入力軸の軸受け部を支持する環状リブと、その環状リブから軸受け部の径方向外方側へ延出された外向きリブと、前記ブロック本体の外周縁側から内方側へ向けて延出された内向きリブとを備えることによって前記溝が形成され、かつ、前記外向きリブと前記内向きリブとは、その外向きリブと内向きリブとに案内される油が蛇行しながら流動する蛇行状の冷却用油路を形成するように、前記軸受け部の周方向で交互に設けてあり、
前記蛇行状の冷却用油路を流れる油が、前記環状リブの外周側における前記ブロック本体と前記カバー体との接合部位で、前記環状リブの外周側を蛇行しながら迂回して流動するように構成してあり、
前記ポンプの入力軸に備えた冷却ファンからの冷却風を前記ポートブロックの外面に供給するよう構成してあることを特徴とする。

上記構成によると、ポートブロックを空冷することで、冷却用油路を蛇行流動する作動油を冷却することができる。

従って、第１の発明によると、専用のオイルクーラ、および、これへの配管を必要とすることのない簡単かつ安価な構造で静油圧式無段変速装置の作動油を冷却することができるようになった。

また、上記構成によると、ブロック本体に蛇行状の溝を形成してブロック本体とカバー体を接合することで所望の冷却用油路を形成することができるので、複雑な蛇行形状の冷却用油路を任意にかつ簡単に形成することができ、冷却効果の高い作動油の流動を行わせることができる。

上記構成によると、ブロック本体を鋳造形成する際に同時に溝を形成することができ、特別な溝加工を要することがなく、加工コストの低減に有効となる。

第２の発明は、上記第１の発明において、
前記カバー体の外面に冷却フィンを備えてあるものである。

上記構成によると、冷却風を受けるカバー体からの放熱が効率よく行われることになり、冷却効果を更に高めることができる。

図１に、静油圧式無段変速装置を走行変速用に利用した作業機の一例である汎用のトラクタが示されている。このトラクタは草刈機仕様に構成されたものであって、パワーステアリング操作される小径の前輪１と主推進車輪である大径の後輪２を備えた四輪駆動型の走行機体３の下部にモーア４を昇降自在に連結して構成されている。

前記走行機体３には、厚板材からなる左右一対の主フレーム５が前後に長く配備され、この主フレーム５の前部にエンジン６が回転軸心を前後に向けた姿勢で搭載されてボンネット７で覆われるとともに、主フレーム５の前部下方には前輪１を支持した前車軸ケース８がローリング可能に連結されている。また、主フレーム５の後部には、前面に静油圧式無段変速装置１０を連結したミッションケース１１が連結され、エンジン６からの出力が伝動軸５１を介して静油圧式無段変速装置１０に伝達され、ここで正逆に無段変速された後、ミッションケース１１でギヤ変速されて左右の後輪２に伝達されるようになっている。また、走行動力の一部が機体前方に取り出されて伝動軸５２，５３を介して前車軸ケース８に伝達され、左右の前輪１が後輪２と同調した速度で駆動されるようになっている。さらに、ミッションケース１１に伝達された動力の一部が静油圧式無段変速装置１０を介することなく前部ＰＴＯ軸５４および後部ＰＴＯ軸５５に伝達され、前部ＰＴＯ軸５４から取り出された作業用動力が伸縮伝動軸５６を介してモーア４の入力ケース５７に伝達されるようになっている。

前記エンジン６には後ろ置きのラジエータ１２が装備され、エンジン６とラジエータ１２との間にエンジン動力で駆動される冷却ファン１３が設けられるとともに、冷却ファン１３を囲繞してファンシュラウド１４が配備されている。このファンシュラウド１４は樹脂成形されたものであって、その前部にはクリーナケース部１５が一体形成されている。図９に示すように、クリーナケース部１５の横側面には大径の開口１５ａが形成され、ここに除塵通気口５８備えたキャップ５９がバックル６０を介して脱着自在に装着されている。前記開口１５ａの内奥部には筒型のクリーナエレメント１６を嵌め込み支持するボス部６１が一体形成され、前記キャップ５９を取外して開口１５ａを開けることでクリーナエレメント１６の挿抜交換が機体横方向から容易に行えるようになっている。また、クリーナケース部１５の前部にはボス部６１に連通したホース接続口１５ｂが形成されて、エンジン６の吸気マニホールド６ａに吸気ホース１７を介して連通接続されており、クリーナエレメント１６を通過して浄化された空気がエンジン６に燃焼用空気として取り入れられるようになっている。

前記ミッションケース１１の後部上方には、図示されない３点リンク機構などを介して機体後部に連結される作業装置を昇降するために左右一対のリフトアーム２１が備えられ、このリフトアーム２１を揺動駆動する単動型のリフトシリンダ２２が横一側方に片寄せて設けられている。また、リフトシリンダ２２等の圧油供給源であるギヤポンプ２３がミッションケース１１の後部におけるシリンダ偏在方向と逆側箇所に外付け連結され、ミッションケース１１内の伝動系に連動連結されて駆動されるようになっている。なお、図８の油圧回路図に示すように、前記ギヤポンプ２３からの圧油はフロープライオリティバルブＶ0を介して分流され、その制御流が前輪操向用のパワーステアリングシリンダ６５のコントローラＰＳと、前部ＰＴＯ軸５４および後部ＰＴＯ軸５５への伝動系に介在した多板式のＰＴＯクラッチ６６を入り切り操作する切換弁Ｖ1に供給され、また、フロープライオリティバルブＶ0からの余剰流がリフトアーム駆動用の油圧シリンダ２２の制御弁Ｖ2に供給されるようになっている。

前記モーア４は、主フレーム５に連結された前リンク２５と後リンク２６を介して平行昇降可能に支持されるとともに、主フレーム５の後寄り箇所には支軸２７を介して一体に上下揺動する左右一対の昇降アーム２８ａ，２８ｂが装着されている。各昇降アーム２８ａ，２８ｂの遊端と左右の後リンク２６とがに中間リンク２９を介してそれぞれ連結され、昇降アーム２８ａ，２８ｂの上下揺動によってモーア４が昇降されるようになっている。前記昇降アーム２８ａ，２８ｂは主フレーム５に後付けで装着できるようになっており、その装着構造が以下のように構成されている。

つまり、図１１，１２に示すように、左右一対の昇降アーム２８ａ，２８ｂのうちの右側の昇降アーム２８ｂは支軸２７に溶接固定され、左側の昇降アーム２８ａは前記支軸２７に備えられた連結フランジ２７ａに脱着自在にボルト連結されるようになっている。また、主フレーム５の左右には前記連結フランジ２７ａを通過させることができる略三角形状の装着孔３０が形成され、この装着孔３０に外側方から嵌入装着される二つ割り構造の軸受け部材３１ａ，３１ｂを介して前記支軸２７が回動自在に支架されている。

昇降アーム装着に際しては、先ず、左側の昇降アーム２８ａを取外した状態で、連結フランジ２７ａ側から支軸２７を機体右側の装着孔３０に挿通し、更に連結フランジ２７ａを機体左側の装着孔３０から左外方に突き出す。次に、フレーム外側において軸受け部材３１ａ，３１ｂを支軸２７に嵌め付けて略三角形状の装着孔３０に回動不能に嵌入する。次に、機体左側に露出されている連結フランジ２７ａの内側面に昇降アーム２８ａをボルト締め連結する。これによって、左右の昇降アーム２８ａ，２８ｂが主フレーム５の左右両外側に配置されて一体揺動可能な状態となる。この状態では、支軸２７は左右の昇降アーム２８ａ，２８ｂと軸受け部材３１ａ，３１ｂによって軸心方向移動が阻止された状態になるとともに、軸受け部材３１ａ，３１ｂが装着孔３０から抜け出し不能となる。

連結フランジ２７ａに取付けられた昇降アーム２８ａの基部からは操作アーム２８ｃが一体延出されるとともに、ミッションケース１１の後部左側に装備された前記リフトアーム２１の基部からは作動アーム３２が下方に向けて延出されており、この作動アーム３２と前記操作アーム２８ｃとが連係ロッド３３で連動連結されている。従って、リフトアーム２１が油圧駆動されて上昇作動すると、作動アーム３２が同方向に回動されて昇降アーム２８ａ，２８ｂがモーア持ち上げ方向に揺動され、リフトアーム２１が下降作動するとモーア４が自重で下降するようになっているのである。なお、作動アーム３２と連係ロッド３３とは長孔融通３３ａを介してピン連結されており、モーア４が地上の隆起物に乗り上がる、等して上向きの外力が働くと、作動アーム３２が固定された状態でもモーア４が持ち上げられることが許容されるようになっている。

前記静油圧式無段変速装置１０は、図８の油圧回路図中に示されるように、アキシャルプランジャ式可変容量型のポンプ１０Ｐとアキシャルプランジャ式定変容量型のモータ１０Ｍとを変速用油路ａ，ｂで接続して構成されたものであり、ポンプ１０Ｐの斜板角度を変更して圧油吐出方向および吐出量を変更することで、モータ１０Ｍの回転出力を正方向（前進方向）あるいは逆方向（後進方向）に無段階に変速することができるように構成されている。また、前記変速用油路ａ，ｂには回路圧を制限する回路保護用の安全弁３５が接続されるとともに、漏洩した油を変速用油路ａ，ｂに補充するためのチャージ油路ｃが接続されている。このチャージ油路ｃはＰＴＯクラッチ６６への圧油供給用の油路ｅに連通接続されており、リリーフ弁３６で設定されたチャージ油が低圧側となる変速用油路ａあるいは変速用油路ｂに逆止弁３７を介して供給されるようになっている。また、リリーフ弁３６から流出した余剰の油が油路ｄを介してミッションケース１１に戻されるようになっている。

図６に示すように、前記静油圧式無段変速装置１０のケーシングは、前記ポンプ１０Ｐおよびモータ１０Ｍを収容した前面開放状態に変速ケーシング４１と、その前面に連結されるポートブロック４２とから構成されており、ポンプ１０Ｐの入力軸４３がポートブロック４２から前方に突設されてエンジン６から延出された前記伝動軸５１の後端に連結されるとともに、モータ１０Ｍの出力軸４４がミッションケース１１に突入されて図示されない副ギヤ変速機構に連動連結されている。なお、前記入力軸４３がミッションケース１１に突入されて、ＰＴＯ伝動系およびギヤポンプ２３の伝動系に連動連結される。

前記ポートブロック４２は、前記変速用油路ａ，ｂおよびチャージ油路ｃを内部に備えた厚板状のブロック本体４２ａと、その入力側の前面にボルト締め連結されたカバー体４２ｂとで構成されている。前記ブロック本体４２ａにはポンプ１０Ｐの入力軸４３を軸支するための軸受け部４２ｃを設けてあり、前記カバー体４２ｂには、前記ポンプ１０Ｐの入力軸４３を挿通するための貫通孔４２ｄが形成されている。
図７に示すように、前記ブロック本体４２ａの前面には複雑に屈曲する蛇行状の溝４５が形成され、このブロック本体４２ａの前面に接合面が平らな前記カバー体４２ｂが連結されることで、ブロック本体４２ａとカバー体４２ｂの接合部位に蛇行状の油路が形成される。この油路の端部にはそれぞれ油流入孔４６と油流出孔４７が形成され、油流入孔４６が前記リリーフ弁３６の余剰油流出ポートに連通されるとともに、油流出孔４７がミッションケース１１に連通されている。つまり、ポートブロック４２の内部に形成された蛇行状の油路によって余剰油排出用の前記油路ｄが形成されているのである。
上記の蛇行状の油路は、前記ポンプ１０Ｐの入力軸４３の軸受け部４２ｃを支持する環状リブ４２ｅと、その環状リブ４２ｅから軸受け部４２ｃの径方向外方側へ延出された外向きリブ４２ｆと、前記ブロック本体４２ａの外周縁側から内方側へ向けて延出された内向きリブ４２ｇとを備えることによって前記溝４５が形成され、かつ、前記外向きリブ４２ｆと前記内向きリブ４２ｇとは、その外向きリブ４２ｆと内向きリブ４２ｇとに案内される油が蛇行しながら流動する蛇行状の油路を形成するように、前記軸受け部４２ｃの周方向で交互に設けられている。

また、前記入力軸４３には冷却ファン４８が備えられて、この冷却ファン４８からの冷却風が前記ポートブロック４２の外面に前方から供給されるとともに、ポートブロック４２の前面に位置する前記カバー体４２ｂの前面には冷却フィン４９が形成され、カバー体４２ｂが冷却ファン４８によって効率よく冷却されるようになっている。このように、ポートブロック４２を強制空冷することで、ブロック内部を流動する油を冷却するようになっており、ポートブロック４２の内部で蛇行して油を迂回流動させる前記油路ｄが冷却用油路となっているのである。

〔他の実施例〕

（１）上記実施例では、チャージ油路ｃに供給されたチャージ油の余剰分を冷却用油路ｄに流動させているが、チャージポンプ（図示せず）とチャージ油路ｃの間に冷却用油路ｄを設けて、冷却したチャージ油をチャージ油路ｃに供給する形態で実施することもできる。

（２）本発明は、静油圧式無段変速装置１０（入力軸４３）を走行機体３に左右方向、あるいは上下方向に向くように備えた作業機にも適用できる。

トラクタの全体側面図ミッションケースの側面図ミッションケースの背面図ミッションケースの正面図ミッションケースの平面図静油圧式無段変速装置の縦断側面図ポートブロックの縦断正面図油圧回路図ファンシュラウドの正面図モーア吊り下げ支持構造の側面図モーア吊り下げ用昇降アームの平面図昇降アーム組み付け構造を示す分解斜視図

１０Ｐポンプ
１０Ｍモータ
４１変速ケーシング
４２ポートブロック
４２ａブロック本体
４２ｂカバー体
４３入力軸
４５溝
４８冷却ファン
４９冷却フィン
ａ変速用油路
ｂ変速用油路
ｃチャージ油路
ｄ冷却用油路

Claims

変速用のポンプおよびモータを収容した変速ケーシングにポートブロックを連結し、前記ポートブロックを、変速用油路およびチャージ油路を内部に備えた厚板状のブロック本体と、その外面に連結されたカバー体とで構成し、
前記ブロック本体に前記ポンプの入力軸を貫通状態で支持させるとともに、前記カバー体に前記入力軸を挿通させる貫通孔を形成し、
前記ブロック本体と前記カバー体との接合部位で、前記ブロック本体の外面に、ポートブロック内の前記チャージ油路に接続された溝を設け、この溝を接合面が平らな前記カバー体で外側から閉塞して冷却用油路を構成し、
前記ブロック本体は、前記入力軸の軸受け部を支持する環状リブと、その環状リブから軸受け部の径方向外方側へ延出された外向きリブと、前記ブロック本体の外周縁側から内方側へ向けて延出された内向きリブとを備えることによって前記溝が形成され、かつ、前記外向きリブと前記内向きリブとは、その外向きリブと内向きリブとに案内される油が蛇行しながら流動する蛇行状の冷却用油路を形成するように、前記軸受け部の周方向で交互に設けてあり、
前記蛇行状の冷却用油路を流れる油が、前記環状リブの外周側における前記ブロック本体と前記カバー体との接合部位で、前記環状リブの外周側を蛇行しながら迂回して流動するように構成してあり、
前記ポンプの入力軸に備えた冷却ファンからの冷却風を前記ポートブロックの外面に供給するよう構成してあることを特徴とする静油圧式無段変速装置の冷却構造。
前記カバー体の外面に冷却フィンを備えてある請求項１記載の静油圧式無段変速装置の冷却構造。