JP4739329B2 - 自走車両の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念部分に詳細に規定された類の自走車両の駆動装置に関する。

そのような駆動装置は、自走車両、特には例えばホイールローダのような作業機械、の駆動のために利用されている。ホイールローダは、より低い速度において、高い牽引力を必要とし、また、好適には４０ｋｍ／ｈの終速度を必要とする。第１の走行レンジ、すなわち作業レンジ、においては、切換は障害である。なぜなら、この切換は時間を消費して、作業時間を長くするからである。

ＤＥ３９０７６３３Ｃ２は、無段階に調整可能な静液圧式の走行駆動装置を開示している。そこでは、第１液圧モータが第１ギヤ部を介して出力軸を駆動し、第２液圧モータが第２ギヤ部を介して同様に当該出力軸を駆動する。第１走行レンジにおいて、両方のギヤ部が前記出力軸に結合され、両方の液圧モータのトルクが当該出力軸に作用する。液圧モータの行程容積の変化によって、出力回転数は、ポンプの行程容積の変化に対して追加的に、変更され得る。これは、しかし、液圧モータの一方の最大回転数まで可能なだけである。この背景から、２つのモータの減速ギヤ部の間に、一つの機械的な分離装置が存在する。これは、液圧モータの最大回転数の到達時に、当該液圧モータを出力軸から分離し、これにより、もう一方の液圧モータが、その最大回転数まで、更に加速され得る。分離装置が開放され得る前に、モータは、行程容積について、ほぼゼロに調整されなければならない。このモータの結合乃至解除は、しかし、切換衝撃（ジョルト）につながる。

本発明の課題は、第１走行レンジにおいては２つの液圧モータのトルクが出力軸に作用して、更なる別の走行レンジにおいては一方の液圧モータのみのトルクが出力軸に作用して、切換衝撃が最小であって変速機が容易に構成されるような、自走車両の駆動装置を創造することにある。

この課題は、主たる請求項に記載された特徴をも有する冒頭に述べた形式の自走車両の駆動装置によって解決される。

本発明に基づいて、第１液圧モータは第１減速ギヤ部を介して出力軸と結合され、更なる液圧モータは更なる減速ギヤ部を介して同様に出力軸と恒久的に結合されている。ギヤ部のギヤ比は同一であり得るが、好適には当該ギヤ比は異なっている。

更なる実施の形態では、第１液圧モータに結合された第１減速ギヤ部は、平歯車変速機から構成されている。この場合、液圧モータの出力軸は、第１平歯車を駆動し、当該第１平歯車は、第２平歯車と作用結合しており、当該第２平歯車は、出力軸と回転しないように結合されている。２つの液圧モータは、２つの減速ギヤ部を駆動する。減速ギヤ部も同様に、第１平歯車から構成され、当該第１平歯車は更なる平歯車と作用結合しており、当該更なる平歯車が回転しないように出力軸と結合されている。第１液圧モータが第１平歯車を駆動し、第２液圧モータが同様に平歯車を駆動し、両方の平歯車が共通の平歯車と作用結合していて、当該共通の平歯車が出力軸と回転しないように結合されている、ということも可能である。少なくとも一つの液圧モータが、その行程容積に関して調整可能に構成されている。好ましくは、両方の液圧モータが、その行程容積に関して調整可能である。高いトルクで発進するために、両方の液圧モータの圧力媒体供給部が、ポンプの圧力媒体出力部に結合されており、液圧モータは行程容積を有しており、その大きさはゼロである。ポンプの供給量が高められると、モータが駆動されて、当該モータはそれらの減速ギヤ部を介して出力軸を駆動する。出力軸は、走行ホイールに結合されていて、従って、走行ホイールが同様に駆動される。ポンプの最大供給量が達成されると、少なくとも一方の液圧モータがその行程容積に関して調整されて、出力軸の回転数が更に高まる。これらのモータ及び減速ギヤ部は、好適には、当該モータがその最小の行程容積に到達した際、その最大の許容回転数は圧力媒体供給部に高圧が作用（適用）される際に到達する、というように設計される。当該液圧モータは、今、その行程容積に関して、ゼロに調整される。そして、圧力媒体供給部は、ポンプの圧力媒体出力部の高圧から、分離される。当該液圧モータの圧力媒体供給部及び圧力媒体帰還部は、液圧ポンプの吸引側の圧力に、あるいは、閉回路の場合には供給ポンプの圧力に、あるいは、冷却器からギヤ（タンク）までの帰還圧力に、あるいは、ギヤの潤滑圧力に、結合されている。冷却器からの帰還圧力がモータと結合されることにより、モータの取付位置及びシーリングが、一層少ない負担となる。なぜなら、この圧力は、供給圧力より低いからである。もう一方のモータの行程容積の低減により、出力軸は、その回転数において、更に高められ、これにより第１液圧モータの回転数も、その最大許容回転数を超えて高められる。第１液圧モータは、しかし、その最大許容回転数を超えて駆動され得る。なぜなら、それは、行程容積調整装置がその行程容積をゼロに調整していることによって、ほとんどゼロの（kein）行程容積を有していて、高圧がもはや圧力媒体供給部に適用されないからである。好適には、液圧モータは、ラジアルピストンモータとして構成される。これにより、行程容積のゼロへの調整によって、ピストンとシリンダとの間の相対移動が全く生じなくなり、当該モータは僅かな摩擦のみ有する。クランクシャフト付きのラジアルピストンモータが利用される際、例えばＷＯ９９／１７０２１に示されているように、行程調整器はクランクシャフトの内部に配置される。この国際公開パンフレットは本件明細書に完全に取り入れられる。これにより、液圧モータの行程容積ゼロへの調整の際、クランクシャフトは同軸に回転して、ピストンは全く往復運動を実施しない。ＷＯ９９／１７０２１に示された機械的な行程容積調整は、調整ピストンが液圧によって調整されることによって、液圧式にも実施可能である。好適には、この調整ピストンは高圧と接続され、これによって、当該調整が当該高圧によって行われる。一方、液圧モータをアキシャルピストンモータとして構成すること、あるいは、第１液圧モータをラジアルピストンモータとして構成して第２液圧モータをアキシャルピストンモータとして構成すること、も可能である。出力軸の最大回転数の際において、第１モータは、高圧から分離されるが、出力軸とは機械的に結合されていて、その行程容積はゼロである。第２モータは、その最小の行程容積に調整されて、出力軸を駆動する。液圧モータ及び減速装置は、第１液圧モータの最大許容回転数が到達される時に作業機械の作業レンジが到達される、というように設計される。走行レンジは、もっぱら第２液圧モータによって行われる。

ポンプの供給方向の変更の際、圧力媒体帰還部に高圧が作用して圧力媒体供給部に低圧が作用するので、液圧モータの圧力媒体供給部と圧力媒体帰還部とが反転する、ということは当業者にとって自明である。液圧モータの遮断の際には、常に高圧を案内する配管に、低圧、冷却器からタンク（ギヤ）への帰還圧力、あるいは、潤滑圧力が作用して、高圧からは分離される。

更なる実施の形態では、行程容積の調整装置は、弁を介して、遮断弁に接続されている。これにより、圧力媒体供給部の高圧からの分離の際、自動的に、モータの行程容積の調整装置が高圧から分離されて、低圧に当接される。これにより、分離された状態において、液圧モータの調整装置が行程容積増大の方向に調整されることが排除される。

モータが出力軸上に配置されていないことによって、行程容積を調整するための圧力媒体供給部をクランクシャフトの片側でクランクシャフトに配置し、高圧に接続することができる。従って、シール装置は小さな直径上に配置され得て、これにより、より高い圧力でより大きな回転数も可能である。

第１液圧モータ及び第２液圧モータが恒久的に機械的に出力軸と作用結合しており、出力軸の最大回転数の際に一方の液圧モータが行程容積ゼロに調整されて、その圧力媒体供給部とその圧力媒体帰還部とが低圧に接続されることによって、当該駆動システムは、機械的な分離装置を全く必要としないで、全く切換衝撃を生じることがない。分離された状態においてもモータに圧力媒体が供給されることによって、シリンダは満たされたままであり、同様に、作動時に何らの切換衝撃も生じない。

他の特徴は、以下の図を参照した説明から理解できる。

図１は、本発明の一実施の形態に基づく変速機および液圧回路の概略図である。

図２は、出力回転数すなわち速度と行程容積との関係を示す線図である。

図３は、出力回転数すなわち走行速度と回転数との関係を示す線図である。

図１：
静液圧式のポンプ１は、その行程容積を変更可能であって、好適には電子的な回転数依存調整器を有するのであるが、共通の高圧配管２に圧力媒体を供給して、共通の低圧配管３から吸引する。供給ポンプ４は、圧力媒体貯留部６からフィルタ５を介して吸引する。圧力媒体貯留部６は、好適には、ギヤハウジングである。そして、供給ポンプ４は、一方で共通の低圧配管３に、他方で共通の高圧配管２に、供給圧力配管７を介して、オイルを供給する。共通の高圧配管２は、第１遮断弁８を介して第１液圧モータ９に接続され、また、第２液圧モータ１０に接続されている。共通の低圧配管３も、当該遮断弁８を介して第１液圧モータ９に接続され、また、第２液圧モータ１０に接続されている。第１液圧モータ９は、その行程容積を調整可能であり、第１減速ギヤ部１２の第１歯車１１を駆動する。また、第２液圧モータ１０は、第２減速ギヤ部１４の第１歯車１３を駆動する。第１歯車１１は、第２歯車１５を駆動し、第１歯車１３は、第２歯車１６を駆動する。ここで、第２歯車１５と第２歯車１６とは、出力軸１７に相対回転しないように結合されている。出力軸１７は、走行ホイールと結合されている。前記弁８は、２つの切換位置を有しており、一方の切換位置では共通の高圧配管２が圧力媒体供給部１８と接続され、圧力媒体帰還部１９が共通の低圧配管３に接続される。２番目の切換位置では、共通の高圧配管２が圧力媒体供給部１８から分離され、同様に、共通の低圧配管３が圧力媒体帰還部１９から分離される。圧力媒体供給部１８及び圧力媒体帰還部１９は、供給圧力配管７に接続されている。配管２０をパージ弁２１の出力部に接続することも可能である。この場合、圧力媒体供給部１８及び圧力媒体帰還部１９は、同様に、供給ポンプ４の圧力に当接される（当該圧力が適用される）。もっとも、モータは、当該切換位置において、熱いオイルを受容し、それはパージ弁２１を離れる。配管２０が配管７に接続されていることによって、当該切換位置において、モータは、供給ポンプ４の冷たいオイルを受容する。更に、配管２０を冷却器５６からタンク６への帰還配管５７に接続することも可能である。これにより、圧力媒体供給部１８及び圧力媒体帰還部１９には、大変に低い圧力が作用される。弁２２は、配管２４を、配管２５または配管２６に接続することによって、行程容積−調整装置２３に常に高圧を提供する。弁２２は、弁８と第１液圧モータ９との間に配置されている。これにより、弁８の第１切換位置への切換中において、自動的に、行程容積−調整装置２３に高圧が作用され、弁８の第２切換位置への切換の際において、自動的に、行程容積−調整装置２３に低圧が作用される。これにより、弁８の第２切換位置において第１液圧モータ９がその行程容積を調整され得ない、ということが保証される。弁２７は、弁２２のように、行程容積−調整装置２８に高圧を提供する。弁２９及び３０は、比例弁として構成され、電子的な制御装置に接続されており、弁２９及び３０に接続された調整装置２８及び２３は、これによって制御され得る。これによって、液圧モータ９及び１０の行程容積が調整され得る。弁３１は、同様に、電子的な制御装置に接続されていて、第１液圧モータ９を液圧式に高圧から解除すべく、弁８を操作する。

当該駆動装置で発進するためには、弁８はその第１切換位置にある。これにより、共通の高圧配管２は圧力媒体供給部１８に接続される。また、ポンプ１の行程容積が増大され、これにより、第１液圧モータ９でも第２液圧モータ１０でもトルクが増大される。そして、出力軸１７が、第１ギヤ部１２及び第２ギヤ部１４を介して駆動される。ポンプ１の行程容積の更なる増大によって、出力軸１７はその回転数が加速する。これにより、車両速度が増大する。続いて、少なくとも一つのモータ、すなわち、第１モータあるいは第２モータあるいは両方のモータ、の行程容積が低減され、これにより、出力軸１７の回転数が更に増大する。第１モータ９の最大許容回転数に到達する際、第１モータ９は、行程容積ゼロに調整され、弁３１が電子的制御装置によって作用されて、弁８はその第２切換位置に切り換えられ、圧力媒体供給部１８が共通の高圧配管２から分離される。同時に、調整装置２３も、弁２２を介して高圧から分離される。第１液圧モータ９が当該回転数において行程容積ゼロを有して第１液圧モータ９には高圧から何らの力も作用しないので、第１液圧モータ９はその最大許容回転数を超えて更に加速することができる。これは、第２液圧モータ１０も同様にその行程容積を最小行程容積に到達するまで低減される、ということによって生じる。ポンプ１の最大供給量と第２モータ１０の最小行程容積と弁によって遮断された第１液圧モータ９とにより、出力軸１７の最大回転数が到達される。クランクシャフト付き及びクランクシャフト内の液圧式調整器付きのラジアルピストンモータが利用される際、クランクシャフトは最大回転数の際に同軸に回転し、ピストンはシリンダ内に何らの行程も実行しない。液圧モータに高圧が作用しないために、液圧モータの軸受力（支持力）も大きく低減する。従って、液圧モータを出力軸１７から機械的に遮断（解除）することは、必要でない。弁３１及び８は、動力解除（stromlosem）状態において第１液圧モータ９が共通の高圧配管２から解除される、というように切り換えられる。第１減速ギヤ部１２のギヤ比と第２減速ギヤ部１４のギヤ比は、ホイールローダの作業レンジの終点で第１液圧モータ９がその最大許容回転数に到達して弁８によって遮断される、というように設計される。

図２：
横軸３２に、車両速度、すなわち、図１の出力軸１７の回転数が示され、縦軸３３に、図１のポンプ１、第１モータ９及び第２モータ１０の行程容積が示されている。原点３４において、車両は停止している。第１モータ９は、その最大の行程容積の状態にあり、それは線３５で示されている。第２モータ１０も同様に、その最大の行程容積の状態にあり、それは線３６で示されている。ポンプ１の行程容積の増大によって、車両すなわち出力軸１７は加速し、それは線３７で示されている。点３８において、ポンプ１はその最大の行程容積を有している。それは、更なる考慮（Betrachtung）の際に変更されない。このことが、線３９から理解される。点４０から、第１モータの行程容積が低減され、それは線４１で示されている。これによって、車両は更に加速する。点４２から、第２モータ１０の行程容積も同様に低減され、それは線４３で示されている。これにより、車両は更に加速する。点４４において、第１モータ９の行程容積はゼロに調整され、当該モータは図１の弁８によって高圧から分離される。好適には、点４４における回転数が第１液圧モータ９の最大許容回転数に対応する。点４５から、第２モータ１０が単独でその行程容積を低減される。これにより、車両速度は更に増大する。これは、線４６から理解される。点４７において、車両の最大の速度が達成され、第２モータ１０はその最小の取込容積（Schluckvolume）の状態にある。第１モータ９の回転数は、点４７において、その最大許容回転数の上方にある。この最大許容回転数とは、液圧モータの高圧作用の際に規定されたものであり、液圧モータはその液圧式の遮断と液圧モータのゼロ取込容積（Schluckvolume）への調整とによってその最大許容回転数を超えて加速され得る。

図３：
図２のように、横軸４８に、車両速度、すなわち、出力軸１７の回転数が示されている。縦軸４９に、ポンプ１、第１モータ９及び第２モータ１０の回転数が示されている。ポンプ１は、最大回転数で駆動される。これは、線５０から理解され得る。第１液圧モータ９は、図２に示したように、取込容積（Schluckvolume）の変更によって、その回転数が高められる。それは線５１で示されている。第２モータ１０は、図２に示したように、その行程容積の変更によって、その回転数が高められる。これにより、車両の走行速度が高められる。それは線５２で示されている。線５１及び５２の異なる勾配は、第１ギヤ部１２及び第２ギヤ部１４の異なるギヤ比の結果である。点５３において、第１モータ９は、その最大回転数に到達し、それは図２の点４４に対応する。点５３の上方では、行程容積ゼロで高圧を遮断された液圧モータ９が駆動される。第１液圧モータ９と第２液圧モータ１０との回転数は、出力軸１７の最大出力回転数まで更に増大し、点５４及び５５が、最大出力速度の際の回転数を示している。

本発明の一実施の形態に基づく変速機および液圧回路の概略図。 走行速度と行程容積との関係を示す線図。 走行速度と液圧モータの回転数との関係を示す線図。

Claims (8)

1. ２台の液圧モータ（９、１０）を備え、
   少なくとも一つのモータは、その行程容積を調整可能に構成されており、
   両方の液圧モータは、出力軸（１７）と恒久的に作用結合しており、
   両方の液圧モータ（９、１０）は、共通高圧配管（２）に接続されている
   自走車両の駆動装置であって、
   少なくとも一つの液圧モータ（９）は、その行程容積を略ゼロの行程容積に調整可能に構成されており、
   当該液圧モータ（９）は、共通高圧配管（２）から解除（遮断）可能であり、
   当該液圧モータ（９）は、ラジアルピストンモータ（Radialkolbenmotor）として形成されており、
   行程容積ゼロに調整される際、当該液圧モータ（９）のピストンとシリンダとの間に相対移動は全く生じないで、行程容積は液圧式に調整可能であり、
   第１液圧モータ（９）の弁（８）が、共通高圧配管（２）から分離され、
   第１液圧モータ（９）の圧力媒体供給部（１８）及び圧力媒体帰還部（１９）が、配管（２０）に接続され、
   当該配管（２０）に、供給ポンプ（４）の供給圧力が作用する
   ことを特徴とする自走車両の駆動装置。
2. 第１液圧モータ（９）は、第１減速ギヤ部（１２）を介して、出力軸（１７）を駆動し、
   第２液圧モータ（１０）は、第２減速ギヤ部（１４）を介して、出力軸（１７）を駆動する
   ことを特徴とする請求項１に記載の自走車両の駆動装置。
3. 第１液圧モータ（９）は、その許容最大回転数の上方では、行程容積ゼロを有して、共通高圧配管（２）から分離される
   ことを特徴とする請求項１に記載の自走車両の駆動装置。
4. 第１ギヤ部（１２）のギヤ比は、第２ギヤ部（１４）のギヤ比よりも大きい
   ことを特徴とする請求項２に記載の自走車両の駆動装置。
5. ２台の液圧モータ（９、１０）を備え、
   少なくとも一つのモータは、その行程容積を調整可能に構成されており、
   両方の液圧モータは、出力軸（１７）と恒久的に作用結合しており、
   両方の液圧モータ（９、１０）は、共通高圧配管（２）に接続されている
   自走車両の駆動装置であって、
   少なくとも一つの液圧モータ（９）は、その行程容積を略ゼロの行程容積に調整可能に構成されており、
   当該液圧モータ（９）は、共通高圧配管（２）から解除（遮断）可能であり、
   当該液圧モータ（９）は、ラジアルピストンモータ（Radialkolbenmotor）として形成されており、
   行程容積ゼロに調整される際、当該液圧モータ（９）のピストンとシリンダとの間に相対移動は全く生じないで、行程容積は液圧式に調整可能であり、
   第１液圧モータ（９）の弁（８）が、共通高圧配管（２）から分離され、
   第１液圧モータ（９）の圧力媒体供給部（１８）及び圧力媒体帰還部（１９）が、配管（２０）に接続され、
   当該配管（２０）に、冷却器（５６）の後方の配管（５７）の潤滑圧力が作用する
   ことを特徴とする自走車両の駆動装置。
6. 第１減速ギヤ部（１２）は、平歯車装置である、
   第２減速ギヤ部（１４）は、平歯車装置である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の自走車両の駆動装置。
7. 出力軸（１７）の最大出力回転数の際、
   第１液圧モータ（９）は、共通高圧配管（２）から分離され、その行程容積ゼロに調整され、
   第２液圧モータ（１０）は、その最小行程容積に調整される
   ことを特徴とする請求項１に記載の自走車両の駆動装置。
8. 当該駆動装置は、作業機械、特にはホイールローダ、に利用される
   ことを特徴とする請求項１に記載の自走車両の駆動装置。

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