JP4934077B2 - トルクジェネレータ - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングハンドルに連動させる入力軸と、走行車輪の操向操作部に連動させる出力軸とを備えたトルクジェネレータに関する。

上記したトルクジェネレータでは、出力軸に連動したモータと、入力軸によって操作されてモータを制御する制御バルブとを備えられる。この種のトルクジェネレータとしては、従来、たとえば特許文献１に記載されたものがあった。
特許文献１に記載されたトルクジェネレータは、ハウジングの一端側に支持された入力軸と、ハウジングの他端側に支持された出力軸と、出力軸にパワーエンドドライブを介して伝動するジロータ（モータに相当）と、入力軸とジロータとの間に配置してハウジングに収容されたスプールおよびスリーブを有した流路制御部（制御バルブに相当）とを備えている。

特開２００２−２６６８０３号公報（段落〔００２４〕、図１）

上記したトルクジェネレータでは、モータの基本吐出量が適切でないと、ステアリングハンドルによる入力軸の操作に対するモータの応答性が悪くなるなどの不具合が発生しやすいことから、モータが適切な回転速度で回転するようモータの基本吐出量を設定される。
従来のトルクジェネレータの場合、モータの基本吐出量を変更するには、ロータの厚みや大きさを変更せねばならず、モータの基本吐出量の設定に掛かる製作手間や費用が大になっていた。

本発明の目的は、モータの基本吐出量の設定を容易に行うことができるトルクジェネレータを提供することにある。

本第１発明は、ステアリングハンドルに連動させる入力軸と、走行車輪の操向操作部に連動させる出力軸とを備えたトルクジェネレータにおいて、
前記出力軸から離れた位置に斜板形ピストンモータを備えて、前記斜板形ピストンモータの出力を減速して前記出力軸に伝達する減速機構を備え、
前記斜板形ピストンモータが前記出力軸を前記入力軸の回転方向に対応した回転方向に駆動されるよう、前記出力軸と一体回転自在な円筒形のスリーブと、前記スリーブの内部に相対回転自在に内嵌されて前記入力軸と一体回転自在なスプールとを備えて構成され、前記入力軸によって切り換え操作されて前記斜板形ピストンモータを制御する制御バルブを備えてある。

本第１発明の構成によると、斜板形ピストンモータの最大吐出量の範囲で斜板角を変更すれば、斜板形ピストンモータの基本吐出量が変化する。

したがって、斜板形ピストンモータが適切な回転速度で回転するようモータの基本吐出量設定を適切に行って出力軸の駆動を応答性よく行わせ得る高品質のトルクジェネレータを得ることができるものでありながら、斜板角の変更を行うだけで操作簡単かつ安価に得ることができる。
本第１発明の構成によると、小型の斜板形ピストンモータを採用し、必要トルクを確保するなどの必要性から斜板形ピストンモータの回転数を入力軸の回転数よりも早くせねばならなくても、斜板形ピストンモータと入力軸との回転数差による悪影響の発生を減速機構による減速作用によって回避しながら出力軸を駆動させることができる。
したがって、モータの基本吐出量の設定を操作面や経済面で有利に行えるよう斜板形ピストンモータを採用したものでありながら、斜板形ピストンモータを小型のもので済ませたコンパクトなトルクジェネレータを得ることができる。

本第２発明では、前記出力軸に沿った方向において前記減速機構を間に挟んで互いに反対側に、前記斜板形ピストンモータと前記制御バルブとを備えてある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、乗用型田植機の全体側面図である。この図に示すように、この乗用型田植機は、左右一対の操向操作及び駆動自在な前車輪１，１と、左右一対の駆動自在な後車輪２，２と、車体前部に設けたエンジン３と、車体後部に設けた運転座席４とを有した自走車を備え、この自走車の車体フレーム５の後部にリンク機構６を介して連結された苗植付け装置１０を備えている。

この乗用型田植機は、複数条の苗植え作業を行う。
つまり、前記リンク機構６は、油圧シリンダ７によって車体フレーム５に対して上下に揺動操作され、苗植付け装置１０を植付け機体１１の下部に設けてある接地フロート１２が田面に接地した下降作業状態と、前記接地フロート１２が田面から上昇した上昇非作業状態とに昇降操作する。苗植付け装置１０を下降作業状態にして自走車を走行させると、苗植付け装置１０は、前記エンジン３の出力が回転軸８を介して伝達されて駆動され、植付け機体１１の後部に苗植付け装置横方向に並べて設けてある苗植付け機構１３によって田面に苗植付けする。すなわち、各苗植付け機構１３は、一対の植付けアーム１３ａ，１３ａを備え、一方の植付けアーム１３ａと他方の植付けアーム１３ａが交互に、苗植付け爪によって苗載せ台１４のマット状苗から一株分のブロック苗を切断して取り出し、取り出したブロック苗を下降搬送して接地フロート１２によって整地された田面に植え付ける苗植え運動を行う。苗載せ台１４は、苗植付け機構１３の苗植え運動に連動して苗植付け装置横方向に往復移送され、各苗植付け機構１３によるブロック苗の取り出しがマット状苗の横方向での一端側から他端側に向けて順次に行われるようマット状苗を苗植付け機構１３に対して苗植付け装置横方向に移送する。

前記自走車は、前記運転座席４の前方に設けたステアリングハンドル２０と、このステアリングハンドル２０を前記左右一対の前車輪１，１の操向操作部としてのナックルアーム２１（図３参照）に連動させたパワーステアリング装置２２とを備えており、前記ステアリングハンドル２０が回転操作されることによって操向操作される。
つまり、ステアリングハンドル２０が回転操作されると、パワーステアリング装置２２が作動して左右一対の前車輪１，１を車体上下向きの操向軸芯まわりにステアリングハンドル２０の回転方向に対応した操向方向に、ステアリングハンドル２０の回転角に対応した角度で向いた操向姿勢に操向操作する。

図２は、自走車の前記パワーステアリング装置２２が配設された部位での側面図である。図３は、前記パワーステアリング装置２２の平面図である。これらの図に示すように、前記パワーステアリング装置２２は、車体フレーム５の前部を構成するミッションケース２３の上部に設けた本発明の実施例に係るトルクジェネレータ４０と、このトルクジェネレータ４０の入力軸４１を前記ステアリングハンドル２０の回転支軸２０ａに連動させている回転軸２４と、前記トルクジェネレータ４０の出力軸４２に上端部が一体回転自在に連結した車体上下向きの回転軸２６などによって前記出力軸４２を前記左右一対の前車輪１，１の前記ナックルアーム２１に連動させる連動機構２５とを備えている。

図４は、前記連動機構２５の線図である。この図と図２，３とに示すように、前記連動機構２５は、前記回転軸２６を備える他、この回転軸２６の下端部に一体回転自在に設けた回転ギヤ２７と、この回転ギヤ２７にラックギヤ部２８ａで噛合ったタイロッド２８と、このタイロッド２８の両端側に連結された連動ロッド２９とを備えている。タイロッド２８の左端側の連動ロッド２９は、タイロッド２８と左側の前車輪１の前記ナックルアーム２１とを連結している。タイロッド２８の右端側の連動ロッド２９は、タイロッド２８と右側の前車輪１の前記ナックルアーム２１とを連結している。

前記ミッションケース２３は、これの横側壁部から延出した前輪駆動ケース３０を介して前記前車輪１を操向及び駆動自在に支持している。このミッションケース２３は、これの前端側に連設された静油圧式無段変速装置３１を備え、前記エンジン３の出力軸３ａから伝動ベルト３２によって伝達される駆動力を前記静油圧式無段変速装置３１によって前進側と後進側との駆動力に変換して入力し、入力した前進側や後進側の駆動力を左右一対の前車輪１，１と左右一対の後車輪２，２とに伝達する。このミッションケース２３は、ミッションケース２３の後部に内装された一対の操向クラッチ３３，３３を備えている。この一対の操向クラッチ３３，３３の一方の操向クラッチ３３は、前車輪１が左横向きに設定角度以上に操向操作されると、クラッチ操作アーム３４と前記ナックルアーム２１とにわたって設けた連動杆３５の作用によって切り状態に切り換え操作され、左側の後車輪２に対する伝動を絶ってこの後車輪２を遊転状態にする。前記一対の操向クラッチ３３，３３の他方の操向クラッチ３３は、前車輪１が右横向きに設定角度以上に操向操作されると、クラッチ操作アーム３４と前記ナックルアーム２１とわたって設けた連動杆３５の作用によって切り状態に切り換え操作され、右側の後車輪２に対する伝動を絶ってこの後車輪２を遊転状態にする。

図５は、前記トルクジェネレータ４０の油圧回路図である。図６は、前記トルクジェネレータ４０の縦断面図である。これらの図に示すように、前記トルクジェネレータ４０は、前記入力軸４１と前記出力軸４２とを備える他、バルブケーシング５１を有した制御バルブ５０と、モータケーシング６１を有した斜板形ピストンモータ６０（以下、ピストンモータ６０と略称する。）とを備え、さらに、前記ピストンモータ６０のモータ出力軸６７と前記出力軸４２とにわたって設けた減速機構７０を備えて構成してある。

図６に示すように、前記制御バルブ５０は、前記バルブケーシング５１を備える他、バルブケーシング５１に回転自在に収容された円筒形のスリーブ５３と、このスリーブ５３に相対回転自在に内嵌されたスプール５４とを備えて構成してある。

前記スリーブ５３は、これの一端側にスリーブ周方向に並べて設けた位置決めロールピン５５を備えている。各位置決めロールピン５５は、スプール５４の外周面に設けた環状ピン溝に摺動自在に係入しており、スリーブ５３とスプール５４との相対回転を許容しながら、スリーブ５３とスプール５４とをスプール回転軸芯に沿う方向にずれ動かないよう位置決めしている。前記スリーブ５３は、スリーブ５３の他端側と、前記出力軸４２の一端側に二又形に成形して備えさせた支持部４４とにわたって設けた連結ロールピン５６によって出力軸４２に一体回転自在に連結している。出力軸４２の前記支持部４４は、出力軸４２に継ぎ手４６を介して一体回転自在に連結した中継軸４７によって構成してある。

前記スプール５４は、前記入力軸４１との一体成形により、入力軸４１に一体回転自在に連結している。このスプール５４は、前記入力軸４１に連結している側とは反対側の端部に設けた円筒形の取り付け軸部５４ａにより、前記出力軸４２の支持孔４５に相対回転自在に入り込んでいる。このスプール５４は、前記取り付け軸部５４ａの近くに設けた係合手段８０によって前記出力軸４２に係合している。

図７は、前記係合手段８０の横断面図である。この図と図６とに示すように、前記係合手段８０は、前記スプール５４に設けた係止部５４ｂと、この係止部５４ｂの両横側に設けた屈曲板バネ８１と、前記出力軸４２の前記一対の支持部４４，４４とを備えて構成してある。

前記係止部５４ｂは、前記一対の支持部４４，４４の間に入り込んでいる。前記各屈曲バネ板８１は、前記係止部５４ｂと前記一方の支持部４４とに間に入り込んでいる。各屈曲板バネ８１は、前記支持部４４の凹入部４４ａに入り込んだ外れ止め湾曲部８１ａを備え、さらに、前記外れ止め湾曲部８１ａよりも屈曲板バネ８１の両端側で支持部４４と係止部５４ｂとで挟まれた付勢湾曲部８１ｂを備えている。

前記外れ止め湾曲部８１ａは、前記凹入部４４ａへの入り込みによる支持部４４との係合によって屈曲板バネ８１の離脱を防止する。前記各付勢湾曲部８１ｂは、スプール５４が回転すると、これの係止部５４ｂによって押圧されて伸展側に弾性変形操作され、支持部４４が屈曲板バネ板８１の端部を介して係止部５４ｂにストップ作用するまでのスプール５４のスリーブ５３に対する回転を許容する。

図７（ａ）は、係合手段８０の制御バルブ中立状態での横断面である。この図に示すように、係合手段８０は、制御バルブ５０の中立状態において、一対の屈曲バネ板８１，８１の付勢湾曲部８１ｂによる押圧操作によって係止部５４ｂを回転範囲の中心位置（中立位置）に位置決めし、スプール５４を中立位置に位置決めする。

図７（ｂ）は、係合手段８０の制御バルブ右回転駆動状態での横断面図である。この図に示すように、係合手段８０は、係止部５４ｂが一対の支持部４４，４４の間隔によって決まる回転範囲の一方のストロークエンドまで回転すると、一対の屈曲バネ板８１，８１の一方の付勢湾曲部８１ｂが係止部５４ｂの押圧によって弾性変形されることにより、一対の支持部４４，４４によって屈曲バネ板８１の端部を介して係止部５４ｂにストップ作用し、スプール５４を一方のストロークエンドに位置決めするとともにステアリングハンドル２０によって回転操作される入力軸４１の回転力としてのスプール５４の回転力を中継軸４７を介して出力軸４２に伝達する。

図７（ｃ）は、係合手段８０のロータリバルブ左回転駆動状態での横断面図である。この図に示すように、係合手段８０は、係止部５４ｂが回転範囲の他方のストロークエンドまで回転すると、一対の屈曲バネ板８１，８１の他方の付勢湾曲部８１ｂが係止部５４ｂの押圧によって弾性変形されることにより、一対の支持部４４，４４によって屈曲バネ板８１の端部を介して係止部５４ｂにストップ作用し、スプール５４を他方のストロークエンドに位置決めするとともにステアリングハンドル２０によって回転操作される入力軸４１の回転力としてのスプール５４の回転力を中継軸４７を介して出力軸４２に伝達する。

つまり、制御バルブ５０は、ステアリングハンドル２０が右または左回転方向に回転操作されると、ステアリングハンドル２０によって回転支軸２０ａと回転軸２４とを介して入力軸４１が回転操作され、この入力軸４１により、スプール５４がスリーブ５３に対してステアリングハンドル２０の回転方向に対応した回転方向に回転操作されて右または左回転駆動状態に切り換え操作される。制御バルブ５０は、右または左回転駆動状態に切り換え操作されると、油圧ポンプＰに接続されているバルブケーシング５１のポンプポート５７と、タンクとしての前記ミッションケース２３に接続されているバルブケーシング５１のタンクポート５８とを、スリーブ５３とスプール５４とに設けてある油路孔や油路溝と、操作油路５９とを介してピストンモータ６０の駆動回路に連通させて油圧ポンプＰからの圧油をピストンモータ６０に供給し、かつピストンモータ６０からの排油をミッションケース２３に戻し、ピストンモータ６０をステアリングハンドル２０の回転方向に対応した回転方向に駆動する。

制御バルブ５０は、ステアリングハンドル２０の回転操作が停止されると、ステアリングハンドル２０によって回転支軸２０ａと回転軸２４とを介して入力軸４１が停止操作され、この入力軸４１によってスプール５４が停止操作されることにより、一方、出力軸４２がピストンモータ６０によって駆動されている間、スリーブ５３が出力軸４２によって中継軸４７と連結ロールピン５６とを介して回転操作されることにより、出力軸４２の駆動量がステアリングハンドル２０の操作量に対応した駆動量に達するに伴って中立状態に切り換え操作される。制御バルブ５０は、中立状態に切り換え操作されると、前記ポンプポート５７とピストンモータ６０とをスリーブ５３とスプール５４とに設けてある油路孔や油路溝と、操作油路５９とを介して前記タンクポート５８に連通させてピストンモータ６０を停止させる。

図６に示すように、前記ピストンモータ６０は、前記モータケーシング６１と前記モータ出力軸６７とを備える他、このモータケーシング６１の内部に設けたシリンダブロック６２および斜板６３と、前記シリンダブロック６２に前記モータ出力軸６７の周囲に分散配置した状態で摺動自在に設けたプランジャ６４とを備えて構成してある。

前記モータケーシング６１は、前記ミッションケース２３に固定されるケーシング本体６１ａと、ポートブロックとしての油路プレート６１ｂとを備えて構成してある。油路プレート６１ｂは、前記ケーシング本体６１ａに着脱自在に連結されてケーシング本体６１ａの開口を閉じている。

前記シリンダブロック６２は、前記モータ出力軸６７にスプライン係合によって一体回転自在に連結している。前記斜板６３は、前記ケーシング本体６１ａに固定された支持ブロック６５によってベアリング６６を介して支持されている。前記支持ブロック６５は、前記ケーシング本体６１ａに脱着自在に支持されており、斜板６３は、支持ブロック６５が交換されることによって傾斜角が異なった傾斜カム面を備えた状態となってピストンモータ６０の基本吐出量を変更する。

つまり、ピストンモータ６０は、制御バルブ５０から供給される圧油によってプランジャ６４をシリンダブロック６２から押し出し、プランジャ６４の端部を斜板６３の傾斜カム面に摺接させてシリンダブロック６２を回転駆動し、これによってモータ出力軸６７を回転駆動するようアキシャル形プランジャモータになっている。

図６に示すように、前記減速機構７０は、前記バルブケーシング５１に一体形成された減速ケース７１を備え、この減速ケース７１の収容された入力側ギヤ７２と出力側ギヤ７３とを備えて構成してある。

前記入力側ギヤ７２は、これの回転支軸７２ａと継ぎ手７４とを介して前記モータ出力軸６７に一体回転自在に連動している。前記入力側ギヤ７２と前記出力側ギヤ７３とは、噛み合い連動している。前記出力側ギヤ７３は、前記出力軸４２に一体回転自在に連動している。

前記減速機構７０は、ピストンモータ６０のモータ出力軸６７による出力を入力側ギヤ７２と出力側ギヤ７３とによって減速して出力軸４２に伝達し、ピストンモータ６０と入力軸４１との回転数差を吸収している。
すなわち、ピストンモータ６０は、これの回転数が入力軸４１の回転数よりも高回転数の状態で駆動される。これにもかかわらず、出力軸４２は、制御バルブ５０の左回転駆動状態と右回転駆動状態とにおいて、減速機構７０の減速作用により、入力軸４１と一体回転する状態でピストンモータ６０によって駆動される。

つまり、トルクジェネレータ４０は、ステアリングハンドル２０が右回転方向に回転操作されると、入力軸４１が回転操作されてスプール５４を回転操作し、これに伴って係合手段８０がスプール５４を一方のストロークエンドに位置決めすることにより、制御バルブ５０を右回転駆動状態に切り換え、この制御バルブ５０によってピストンモータ６０を駆動されるよう制御して出力軸４２をピストンモータ６０によって入力軸４１の回転方向に対応した回転方向に駆動させ、出力軸４２からステアリングハンドル２０の回転方向に対応した操作方向の操向操作力を出力して左右の前車輪１，１を右向き側に操向させる。

トルクジェネレータ４０は、ステアリングハンドル２０が左回転方向に回転操作されると、入力軸４１が回転操作されてスプール５４を回転操作し、これに伴って係合手段８０がスプール５４を他方のストロークエンドに位置決めすることにより、制御バルブ５０を左回転駆動状態に切り換え、この制御バルブ５０によってピストンモータ６０を駆動されるよう制御して出力軸４２を入力軸４１の回転方向に対応した回転方向に駆動させ、出力軸４２からステアリングハンドル２０の回転方向に対応した操作方向の操向操作力を出力して左右の前車輪１，１を左向き側に操向させる。

トルクジェネレータ４０は、ステアリングハンドル２０の回転操作を停止されると、入力軸４１が停止操作されてスプール５４を停止させ、ピストンモータ６０による出力軸４２の回転操作量がステアリングハンドル２０の回転操作量に対応した回転操作量に達すると、スリーブ５３がスプール５４に対して回転することによって制御バルブ５０を中立状態に切り換え、この制御バルブ５０によってピストンモータ６０を停止するよう制御して出力軸４２による操向操作力の出力を停止し、左右の前車輪１，１をステアリングハンドル２０の操作位置に対応した操向方向にステアリングハンドル２０の回転操作角に対応した揺動角度で向いた操向姿勢に保持する。

図８は、別の実施構造を備えたトルクジェネレータ４０の出力部での横断面図である。このトルクジェネレータ４０の減速機構７０は、前記ピストンモータ６０のモータ出力軸６７に継ぎ手７５を介して一体回転自在に連動された入力側ギヤ７２としてのウォームギヤと、このウォームギヤに噛み合った状態で前記出力軸４２に一体回転自在に設けた出力側ギヤ７３としてのホィールギヤとを備えて構成してある。

乗用型田植機の全体側面図 自走車のパワーステアリング装置配設部の側面図 パワーステアリング装置の平面図 連動機構の線図 トルクジェネレータの油圧回路図 トルクジェネレータの縦断面図 （ａ）は、係合手段のロータリバルブ中立状態での横断面図、（ｂ）は、係合手段のロータリバルブ右回転駆動状態での横断面図、（ｃ）は、係合手段のロータリバルブ左回転駆動状態での横断面図 別の実施構造を備えたトルクジェネレータの出力部での横断面図

１ 走行車輪
２０ ステアリングハンドル
４２ 出力軸
５０ 制御バルブ
５３ スリーブ
５４ スプール
６０ 斜板形ピストンモータ
７０ 減速機構

Claims (2)

1. ステアリングハンドルに連動させる入力軸と、走行車輪の操向操作部に連動させる出力軸とを備えたトルクジェネレータであって、
   前記出力軸から離れた位置に斜板形ピストンモータを備えて、前記斜板形ピストンモータの出力を減速して前記出力軸に伝達する減速機構を備え、
   前記斜板形ピストンモータが前記出力軸を前記入力軸の回転方向に対応した回転方向に駆動されるよう、前記出力軸と一体回転自在な円筒形のスリーブと、前記スリーブの内部に相対回転自在に内嵌されて前記入力軸と一体回転自在なスプールとを備えて構成され、前記入力軸によって切り換え操作されて前記斜板形ピストンモータを制御する制御バルブを備えてあるトルクジェネレータ。
2. 前記出力軸に沿った方向において前記減速機構を間に挟んで互いに反対側に、前記斜板形ピストンモータと前記制御バルブとを備えてある請求項１記載のトルクジェネレータ。

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