JP4793149B2 - 移動農機の走行油圧制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、トラクタや乗用管理機等の移動農機におけるミッションケース内の動力伝動要素を作動する油圧制御装置の潤滑に関する。

トラクタ等の移動農機においては、特開２００４−２０１６２２号公報に記載の如く、エンジンから走行輪へ動力を伝動するミッションケース内に動力を断続する走行クラッチや多段にわたる変速ギアと変速クラッチや前輪への動力伝動を断続する前輪駆動クラッチ等を設けて、略一定回転で使用するディゼルエンジンの回転出力を作業条件に応じた速度で走行できるように走行輪の回転を細かく増減速している。また、これらの変速クラッチや前輪駆動クラッチの作動は油圧を用いて操作が軽く容易に行えるようにしている。
特開２００４−２０１６２２号公報

このような従来の移動農機にあっては、パワーステアリングや多数の変速クラッチ及びブレーキ等を油圧制御によって作動するようにしているために、ミッションケースの側面に多くの制御バルブや分流バルブを設けている。また、動力断続クラッチと前後進切換クラッチを兼ねた湿式多板クラッチが用いられるが、この湿式多板クラッチは多くの潤滑オイルを使用して、特に大型の移動農機では潤滑オイルの供給不足が生じる場合がある。

そこで、本発明では、オイルの供給配分を合理的にすることで、油圧制御機器へのオイル供給を過不足なく行えるようにすることを課題とする。

本発明の上記課題は次の構成によって達成される。
すなわち、請求項１に記載の発明では、油圧ポンプ（１０）からの圧油出力を走行油圧回路（１３）とステアリング操作油圧機器回路（１３４）へ分流し、走行油圧回路（１３）の前後進切換バルブ（５）への流路から前後進切換クラッチ（２）の潤滑路（１６３）を分流すると共に、前記ステアリング操作油圧機器回路（１３４）からの戻り流路（１６２）を走行油圧回路（１３）の前後進切換バルブ（５）への流路とは独立して設け、且つ前後進切換クラッチ（２）の潤滑路（１６３）に合流させてなる移動農機の走行油圧制御装置としたものである。

油圧ポンプ１０からの圧油出力は、走行油圧回路１３とステアリング操作油圧機器回路１３４へと分流する。そして、走行油圧回路１３の前後進切換バルブ５への流路から、前後進切換クラッチ２の潤滑路１６３に分流する。ステアリング操作油圧機器回路１３４からの戻り流路１６２は、走行油圧回路（１３）の前後進切換バルブ（５）への流路とは独立して設け、且つ前後進切換クラッチ２の潤滑路１６３に合流する。

請求項２記載の発明では、前後進切換クラッチ（２）の潤滑路（１６３）に合流する戻り流路（１６２）とは別に、ステアリング操作油圧機器回路（１３４）から変速クラッチに潤滑油を供給する戻り油路（１６）を設けたことを特徴とする請求項１記載の移動農機の走行油圧制御装置としたものである。

請求項１の構成では、油圧ポンプ１０からの圧油出力を走行油圧回路１３とステアリング操作油圧機器回路１３４へ分流し、走行油圧回路１３の前後進切換バルブ５への流路から前後進切換クラッチ２の潤滑路１６３を分流すると共に、前記ステアリング操作油圧機器回路１３４からの戻り流路１６２を走行油圧回路１３の前後進切換バルブ５への流路とは独立して設け、且つ前後進切換クラッチ２の潤滑路１６３に合流させるため、ミッションケース内の上部に配置し潤滑オイルの供給が必要な前後進切換クラッチ２への潤滑用オイルの供給が走行油圧回路１３の潤滑路１６３からとステアリング操作油圧機器回路１３４からの独立した戻り流路１６２とから供給されることになり、潤滑オイルの供給が充分で頻繁に使われる前後進切換クラッチ２が過熱したり作動不良になることがない。

以下、図面に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。

図１は、駆動力の伝動機構を示す線図で、エンジン１４から前輪８９と後輪５８とＰＴＯ駆動軸１１３及び油圧ポンプ１０への動力伝動構成を示している。

エンジン１４の出力軸に直結した入力軸１５には、ギア１６を固着し、前後進切換クラッチ２を装着している。ギア１６は第一カウンタ軸９１に固着したギア９２に噛み合い、この第一カウンタ軸９１に固着した別のギア９３にギア９４を噛み合わせ、さらにこのギア９４を油圧ポンプ１０の入力軸９６に固着したギア９５に噛み合わせて、油圧ポンプ１０を常時駆動している。この油圧ポンプ１０に隣接してパワーステアリング用油圧ポンプ１３３を設けて同軸で駆動している。

前後進切換クラッチ２の一方のギア１７は第一変速軸１８に固着したギア１９に噛み合って減速し、前後進切換クラッチ２の他方のギア２０はカウンタギア２２を介して第一変速軸１８に固着したギア２３に噛み合って逆転で動力を伝動している。すなわち、前後進切換クラッチ２をギア１７側に入れる（繋ぐ）と入力軸１５の回転が逆方向回転で第一変速軸１８に伝動され、ギア２０側に入れると入力軸１５の回転が順方向回転で第一変速軸１８に伝動され、ギア１７とギア２０の両方から離れたニュートラル状態が動力伝動を断ったメインクラッチ切で、後述する油圧バルブの制御によってこのメインクラッチ切状態を保持出来るようにしている。

前記第一変速軸１８には前後進切換クラッチ２の伝動下手側に、一速／三速切換用第一変速クラッチ３と二速／四速切換用第二変速クラッチ４を装着している。すなわち第一変速クラッチ３のギア２５，２７は第二カウンタ軸２４に固着したギア２６，２８に噛み合い、一速用に減速したり三速用に少し増速したりして第一変速軸１８の回転を第二カウンタ軸２４に伝動している。さらに、第二変速クラッチ４のギア２９，３１は第二カウンタ軸２４に固着したギア３０，３２に噛み合い、二速用に少し増速したり四速用に大きく増速したりして第一変速軸１８の回転を第二カウンタ軸２４に伝動している。

第二カウンタ軸２４の伝動下手側に第三カウンタ軸３４をカップリング３３で連結して回転をそのままで伝動している。この第三カウンタ軸３４には小ギア３５と大ギア３６を固着している。

小ギア３５と大ギア３６は第二変速軸３７に装着した高・低速切換クラッチ８の大ギア３８と小ギア３９にそれぞれ噛み合い、第三カウンタ軸３４の回転を高速或いは低速で第二変速軸３７に伝動している。

第二変速軸３７の伝動下手側端部にギア４２を固着し、このギア４２と第三駆動軸４９に回動可能に軸支した大小ギア５９の大ギア４４を噛み合わせて減速伝動している。
大小ギア５９の小ギア４５は、ベベルギア軸４８に軸支した二連副変速クラッチ４０のギア４３に噛み合わせて減速伝動している。さらに、ギア４３と一体に設けたギア４７を第五カウンタ軸１２０に固着した大ギア５０に噛み合わせて減速伝動している。

第五カウンタ軸１２０にはさらに小ギア５１が固着され、この小ギア５１が二連副変速クラッチ４０の大ギア４６と噛み合ってさらに減速伝動されている。従って、第二変速軸３７の回転はギア４２→大ギア４４→小ギア４５→ギア４３→ギア４７→大ギア５０→小ギア５１→ギア４６と順次減速されながら伝動されていく。

二連副変速クラッチ４０のシフター１２１，１２２はベベルギア軸４８へ軸方向にスライド可能に係合していて、シフター１２１をギア４３側へスライドして係合するとギア４３の回転がベベルギア軸４８に伝わり、シフター１２２がギア４７側へスライドして係合するとギア４７の回転がベベルギア軸４８に伝わり、シフター１２２がギア４８側へスライドして係合するとギア４８の回転がベベルギア軸４８に伝わって、段々と減速されてベベルギア軸４８が低速で回転することになる。

ベベルギア軸４８の回転はベベルギア５４，５５を経てデフギア１２３に伝動され、デフギア１２３から車軸５６と遊星ギア５７を経て後輪５８へ伝動される。
以上の説明を要約すると、入力軸１５の回転はまず前後進切換クラッチ２で正転或いは逆転に切り替えられ、一速／三速切換用第一変速クラッチ３と二速／四速切換用第二変速クラッチ４で４段に変速され、高・低速切換クラッチ８で２段に変速され、さらに二連副変速クラッチ４０で３段に変速されて、ベベルギア軸４８に伝動される。すなわち、入力軸１５の回転が４×２×３＝２４段に変速されて車軸５６へ伝動されるのである。

前輪８９への伝動は、次の如くなされる。ベベルギア軸４８にギア５３を固着し、このギア５３を第三駆動軸４９に固着したギア５２に噛み合わせて第三駆動軸４９を駆動する。第三駆動軸４９に固着した別のギア６８を前輪駆動軸７６にカップリング７５で連結した変速軸６７に装着した前輪増速クラッチ７０のギア６９と噛み合わせている。前輪増速クラッチ７０及び全輪駆動クラッチ１５６のギア１２６，７４は第七カウンタ軸７１に固着したギア７２，７３と噛み合わせて、通常の全輪駆動から前輪増速と後輪駆動（二駆）に切り替えるようにしている。

前輪駆動軸７６にはギア７７を固着し、前輪駆動ベベル軸１２７に固着したギア７８に噛み合わせて動力伝動している。
前輪駆動ベベル軸１２７の動力は、ベベルギア７９，８０、デフギア８１、ベベルギア８２，８３、垂直軸８４、ベベルギア８５，８６、遊星ギア８８を経て前輪８９を駆動している。

次にＰＴＯ駆動軸１１３の動力伝動を説明する。

前記入力軸１５のギア１６には、第四カウンタ軸１０２に装着したＰＴＯ断続クラッチ１００のギア１０１が噛み合わされ、この第四カウンタ軸１０２に２個のギア１０３，１０４が固着されている。

前記入力軸１５に対して油圧ポンプ１０の入力軸９６と左右対称位置に第一ＰＴＯ軸１０７と第二ＰＴＯ軸６６と第三ＰＴＯ軸１０９が直列状に配置され、伝動最上手側の第一ＰＴＯ軸１０７に装着した高・低クラッチ１２のギア１０５、１０６がそれぞれ前記ギア１０３，１０４と噛み合ってシフタをスライドすることで高速或いは低速で第二ＰＴＯ軸６６に装着の駆動切換クラッチ６７の片側ディスク１１４を駆動する。

駆動切換クラッチ６７の他側ディスク１１５は、この他側ディスク１１５と一体にしたギア６５を第六カウンタ軸６２に固着したギア６４と噛み合わせている。第六カウンタ軸６２は、前記第三駆動軸４９にカップリング１１６で連結したグランド軸６０に固着のギア６１をこの第六カウンタ軸６２に固着したギア６３と噛み合わせて伝動しているので、後輪５８を駆動するベベルギア軸４８からの動力を他側ディスク１１５へ伝動していることになる。

従って、駆動切換クラッチ６７のシフター１１７を片側ディスク１１４にスライドすると第一ＰＴＯ軸１０７の動力が伝動し、シフター１１７を他側ディスク１１５にスライドするとグランド軸６０からの動力が伝動することになる。

駆動切換クラッチ６７を装着した第二ＰＴＯ軸６６は、カップリング１０８で第三ＰＴＯ軸１０９が連結され、さらにこの第三ＰＴＯ軸１０９にカップリング１１０でギア１１１の軸が連結され、ギア１１１がＰＴＯ駆動軸１１３に固着したギア１１２と噛み合い、ＰＴＯ駆動軸１１３が駆動される。

なお、図２は、駆動切換クラッチ６７の周りを変更した動力伝動線図で、長いグランド軸６０を短い第八カウンタ軸１１８に変更してベベルギア軸４８からの動力伝動を断っている。そして、この第八カウンタ軸１１８に固着のギア１１９を前記片側ディスク１１４に固着のギア９７と第六カウンタ軸６２に固着したギア９８を介して噛み合わせ、さらにこの第八カウンタ軸１１８に固着の別のギア９９を他側ディスク１１５と一体にしたギア６５にかみ合わせて他側ディスク１１５を逆回転させている。従って、駆動切換クラッチ６７のシフター１１７を片側ディスク１１４にスライドすると第一ＰＴＯ軸１０７の動力が正回転で伝動し、シフター１１７を他側ディスク１１５にスライドすると第一ＰＴＯ軸１０７の動力が逆方向に高速で伝動することになる。このため、逆高速回転になるのを防ぐためにエンジン回転を例えば２０００ｒｐｍから１７００ｒｐｍになるよう制御することで、通常のＰＴＯ軸回転がエンジンの低回転で行われて燃料消費量を減らせるので、エコノミーシフトになる。

図３は、図１の伝動線図を構成したミッションケース１の側断面図で、前部ミッションケース１ａと中間ミッションケース１ｂと後部ミッションケース１ｃの中空ケースを連結してミッションケース１を構成している。前部ミッションケース１ａの内部には、前後進切換クラッチ２とＰＴＯ断続クラッチ１００とＰＴＯ高低速切換クラッチ１２と駆動切換クラッチ６７を内蔵し、ケースの外側に油圧ポンプ１０を装着している。中間ミッションケース１ｂの内部には、一速／三速切換用第一変速クラッチ３と二速／四速切換用第二変速クラッチ４と高・低速切換クラッチ８及び前輪増速クラッチ７０を内蔵している。後部ミッションケース１ｃはデフギアケースを一体的に構成し、その内部には、二連副変速クラッチ４０とＰＴＯ高低速クラッチ１２を内蔵している。

図４は、図２の伝動線図を構成したミッションケース１の側断面図で、図３との違いは、長いグランド軸６０に代えて第八カウンタ軸１１８を装着した点で、一部のギアも変更追加することで駆動切換クラッチ６７がエコノミー変速として機能するようにした。
このように、前部ミッションケース１ａ内に多くのギア類を内蔵することで軽くなりがちなトラクタの前側を重くして全体の前後重量バランスを良くすることになる。

図５は、ＰＴＯ変速軸１７９と駆動切換クラッチ６７を操作する駆動切換レバーとの連動機構を示す図で、駆動切換レバー連動軸１７６に固着したガイド板１７８のガイド溝１８２にＰＴＯ変速軸１７９に固着したアーム１８０のピン１８１が嵌合している。駆動切換レバー連動軸１７６は通常の高低切換と前記エコノミーシフトを行えるのであるが、駆動切換レバー連動軸１７６をエコノミーシフトにした場合にはＰＴＯ変速を高回転のみに変更できるようにして高付加時のエンジンの出力不足による停止を防いでいる。１７７は駆動切換レバーに連結するアームである。なお、エコノミーシフトにした場合にはエンジン回転数が低下するので、操縦席に設ける変速等のモニター表示にこのエコノミーシフト使用を表示する。

次に、図６で前記各変速クラッチを作動させる油圧機器の回路を説明する。
油圧ポンプ１０から吐出される圧油は作業機作動用油圧路１３０とミッションケース１内の走行油圧回路１３に分岐して供給している。この圧油の供給圧力はメインリリーフバルブ１３２で圧力を調整している。油圧ポンプ１０へ供給される油は二連のサクションフィルタ１２４を介してミッションケース１内底部のオイル溜りから吸い上げられる。１２５は油の温度を検出する油温センサで、各油圧シリンダでの作動圧判定の際の参照データとして油温を用いる。

油圧ポンプ１０と同時に駆動されるパワーステアリング用油圧ポンプ１３３がステアリング操作油圧機器回路１３４に圧油を供給している。このステアリング操作油圧機器回路１３４からの戻り油は後述するように各クラッチを潤滑してミッションケース１内の底部に溜まることになる。

走行油圧回路１３に供給された圧油は、第一リリーフバルブ１６４によって同じ圧力に保持されたメイン回路１６５から一速／三速切換用第一クラッチ３と二速／四速切換用第二クラッチ４及び前後進切換クラッチ２に供給されている。

まず第二切換バルブ７を介して二速／四速切換用第二クラッチ４の四速用シリンダ１３６と２速用シリンダ１３７に供給し、第一バルブ６を介して一速／三速切換用第一クラッチ３の一速用シリンダ１３９と三速用シリンダ１４０に供給している。この一速／三速切換用第一クラッチ３と二速／四速切換用第二クラッチ４はミッションケース１内の上部に位置しているので、ステアリング操作油圧機器回路１３４からの戻り油が戻り油路１６０，１６１から供給されて潤滑される。

さらに、クラッチペダル操作バルブ１４１と前後進切換バルブ５を介して前後進切換クラッチ２の油圧作動部１４３に供給している。前後進切換バルブ５は前後進切換クラッチ２を前進と後進と中立に切り換えるバルブで、中立は動力が前後輪へ伝わらない動力切状態で、この中立状態は前後進切換バルブ５を中立にすると共にクラッチペダル操作バルブ１４１で前後進切換バルブ５に流れる圧油を遮断するので安全に中立すなわちクラッチ切で動力伝動を断った状態を保持できる。このクラッチ切時には、潤滑路１６３も遮断されてクラッチの連れ回りが低減される。

図７Ａ，Ｂは、クラッチペダル操作時のクラッチペダル操作バルブ１４１内のオイル流れを示している。図１３Ａのクラッチペダルを踏まない状態では、ポートＰ１からの圧油がポートＰ２を通って前後進切換バルブ５に流れているが、図７Ｂのクラッチペダルを踏んだ状態では、ポートＰ１からの圧油がスプール１８３で遮断され、ポートＰ２が戻りポートＰ３に通じて前後進切換バルブ５のオイルが戻ってくる。

この前後進切換クラッチ２の潤滑は、前後進切換バルブ５への供給路を分岐した潤滑路１６３からのオイルとステアリング操作油圧機器回路１３４からの戻り油路１６２からのオイルを合流して使用している。なお、前後進切換バルブ５はオイル流量が多いので、各流路を従来よりも大きくしてオイルが流れ易くしている。また、前後進切換バルブ５のスプールをノッチ付きにすることで流量を多くしても良い。

図６において、第二リリーフバルブ１４４で圧力調整されたサブ回路１６６には、前輪増速クラッチ７０と高・低速切換クラッチ８と前輪用デフロックシリンダ１５３と後輪用デフロックシリンダ１５４と全輪駆動クラッチ１５６及びＰＴＯクラッチ１００の油圧シリンダ１５８が並列に接続されている。

まず、切換バルブ１４５を介して前輪増速クラッチ７０の油圧シリンダ１４６へ圧油が供給され、二つの高・低速切換バルブ９ａ，９ｂを介して高・低速切換クラッチ８の高・低切換シリンダ１４９へ供給される。高・低速切換クラッチ８には、ステアリング操作油圧機器回路１３４からの戻り油路１６１から潤滑用オイルが供給される。

次に前輪用デフロックシリンダ１５３と後輪用デフロックシリンダ１５４へ切換バルブ１５２を介して圧油が供給され、さらに、切換バルブ１５５を介して全輪駆動クラッチ１５６に供給され、最後に、切換バルブ１５７を介してＰＴＯ断続クラッチ１００の油圧シリンダ１５８に供給される。

図８と図９は、前記の各油圧バルブ等のミッションケース１への配置状態を示すもので、図８が平面図で図９が側面図である。

ミッションケース１の右側面に油圧ポンプ１０を設置し、その上側面に前後進切換クラッチ２の前後進切換バルブ５を設置し、前後進切換バルブ５の後側に二速／四速切換用第二変速クラッチ４の第二切換バルブ７を設置し、この第二切換バルブ７の横側隣り合わせに一速／三速切換用第一変速クラッチ３の第一切換バルブ６を設置し、さらに、この第一切換バルブ６の後側に高・低切換クラッチ８の切換バルブ９ａ，９ｂを設置し、この切換バルブ９ａ，９ｂの右側面下部に前輪増速クラッチ７０の切換バルブ１４５を設置している。

ミッションケース１の左右側面に近づけて燃料タンク１４２を設けるが、油圧ポンプ１０と切換バルブ１４５等はこの燃料タンク１４２とミッションケース１の隙間に上下から手を差し込んで保守点検を行うが、サクションフィルタ１２４は燃料タンク１４２の後側でミッションケース１の右側面に取り付けている。油圧ポンプ１０の吸入口とサクションフィルタ１２４を供給パイプ１３５で連結し、サクションパイプ１３８でミッションケース１の後部で吸い上げるオイルをサクションフィルタ１２４で濾過して油圧ポンプ１０に取り込むが、油圧ポンプ１０の位置が低いためオイル潤滑が良好に行われる。また、油圧ポンプ１０の吸入口位置がサクションフィルタ１２４の吐出口より低いために供給パイプ１３５にエアー溜りが生じない。

図１０は、前後進切換クラッチ２の周りを示す部分拡大断面図で、前部ミッションケース１ａ内の前後進切換クラッチ２近くのミッションケース１上にクラッチ操作ペダル１４１を一体に重ねた前後進切換バルブ５を取り付け、その潤滑路１６３をケース外殻壁１３１に設けた潤滑路１７３へ連通している。この潤滑路１７３には、ステアリング操作油圧機器回路１３４からの戻り油路１６２を合流させて、ケース肉部に設ける油路１７４を通じて入力軸１５内の軸方向油路１７５を経て前後進切換クラッチ２の内部へ供給される。

図６において、サクションフィルタ１２４の吸入側にはオイルの温度を検出する油温センサ１２５が設けられ、第二切換バルブ７の前側に圧力センサ２１が設けられ、これらの油温センサ１２５と圧力センサ２１の着脱や調整がミッションケース１の上側と右側から行えるようにしている。

上記伝動機構や油圧回路を備えたトラクタは、図１１に示すように、車体前部のボンネット１８０内部にエンジン１４を搭載し、このエンジン１４の回転動力をミッションケース１内の伝動機構に伝え、適宜減速された回転動力を左右前輪８９及び左右後輪５８へ伝える構成としている。

また前記エンジン１４の後方には、左右前輪８９，８９を操舵するステアリングハンドル１８１が装備され、更にその後方には操縦席１８２が設置されている。また前記ミッションケース１の後上部にはシリンダケース１８３が搭載され、このシリンダケース１８３の左右両側部には、左右リフトアーム１８４，１８４が回動自在に枢支されている。そしてシリンダケース１８３内に収容されている作業機昇降用油圧シリンダに作動油を供給すると前記リフトアーム１８４，１８４が上方へ回動する構成となっている。また前記リフトアーム１８４，１８４に連結するロアリンク１８５，１８５とトップリンク１８６との三点リンク機構には各種作業機Ｒを連結できる構成となっている。

ミッションケース内の動力伝動線図である。 一部を変更したミッションケース内の動力伝動線図である。 図１のミッションケース縦断面図である。 図２のミッションケース縦断面図である。 一部の拡大側面図である。 動力伝動部の油圧機器配置図である。 クラッチペダル操作バルブの断面図である。 ミッションケースの平面図である。 ミッションケースの側面図である。 ミッションケースの一部拡大断面図である。 トラクタの全体側面図である。

１ ミッションケース
２ 前後進切換クラッチ
１０ 油圧ポンプ
１３ 走行油圧回路
１３１ 外殻壁
１３４ ステアリング操作油圧機器回路
１６０ 他の戻り流路
１６２ 戻り流路
１６３ 潤滑路

Claims (2)

1. 油圧ポンプ（１０）からの圧油出力を走行油圧回路（１３）とステアリング操作油圧機器回路（１３４）へ分流し、走行油圧回路（１３）の前後進切換バルブ（５）への流路から前後進切換クラッチ（２）の潤滑路（１６３）を分流すると共に、前記ステアリング操作油圧機器回路（１３４）からの戻り流路（１６２）を走行油圧回路（１３）の前後進切換バルブ（５）への流路とは独立して設け、且つ前後進切換クラッチ（２）の潤滑路（１６３）に合流させてなる移動農機の走行油圧制御装置。
2. 前後進切換クラッチ（２）の潤滑路（１６３）に合流する戻り流路（１６２）とは別に、ステアリング操作油圧機器回路（１３４）から変速クラッチに潤滑油を供給する戻り油路（１６）を設けたことを特徴とする請求項１記載の移動農機の走行油圧制御装置。

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