JP6297016B2 - 作業機用ベルト式無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、作業機用ベルト式無段変速機の改良技術に関する。

作業機用ベルト式無段変速機は、駆動プーリに対する従動プーリの減速比を無段階に変更可能な変速機である。作業機の作業能率や作業の自由度を高める上で、作業状況に応じて、作業者が作業部の作業速度や走行部の走行速度を任意に調節できることが好ましい。

このような作業機には、例えばオーガ式除雪機がある。一般的なオーガ式除雪機は、動力源によって前進走行しつつ前部のオーガによって雪を掻き集め、掻き集めた雪をブロアによってシュータを介して遠くへ飛ばすことができる。オーガやブロアに加わる負荷、つまり除雪作業部の負荷は、雪の密度、除雪高さ、投雪距離などの種々の要因によって、逐次変化する。これに対し、駆動源から除雪作業部までの作業動力伝達系統に、ベルト式無段変速機を介在させた技術が、例えば特許文献１から知られている。

特許文献１で知られているベルト式無段変速機は、エンジンの出力軸に設けられた駆動プーリと、オーガ及びブロアの駆動軸に設けられた従動プーリと、駆動プーリと従動プーリとの間に掛けられたＶベルトと、このＶベルトの中間に位置したテンションプーリとからなる。従動プーリは、駆動軸に設けられた固定シーブと、この固定シーブに対して軸方向に変位可能な可動シーブと、この可動シーブを固定シーブに向かって付勢するバネとからなる。テンションプーリは、Ｖベルトに対して進退するように、油圧シリンダによって駆動される。

作業者は、除雪する雪質に応じて操作部を任意に操作する。制御装置は、操作部の操作信号に従って油圧ポンプを駆動制御することにより、前記油圧シリンダのピストンを伸縮させる。ピストンが伸びることによって、テンションプーリがＶベルトを押圧すると、このＶベルトの張力は増大する。張力の増大に従って、固定シーブに対し可動シーブは軸長手方向へ離反する。ピストンが縮むことによって、テンションプーリによるＶベルトの押圧力が低減すると、Ｖベルトの張力は減少する。張力の減少に従って、固定シーブに対し可動シーブは接近する。このように、固定シーブに対する可動シーブの変位量に従って、従動プーリの有効径が変化する。この結果、駆動プーリに対する従動プーリの減速比を無段階に変更することができる。

一般的なベルト式無段変速機の従動プーリには、周知のトルクカム機構が設けられている。このトルクカム機構は、Ｖベルトから可動シーブに伝わったトルクの一部をスラストに変換するものであり、例えば特許文献２から知られている。このトルクカム機構を、特許文献１で知られているベルト式無段変速機にも、設けることが好ましい。ベルト式無段変速機は、トルクカム機構を備えることによって、可動シーブの変位動作を円滑に行うことができる。

しかし、オーガ式除雪機から投雪する投雪場所が狭い場合や、住宅が密集した地域において除雪作業をする場合の、除雪作業性を高めるには更なる改良の余地がある。つまり、除雪作業部の負荷は、除雪する雪の密度や除雪高さなどの種々の急変要因によって、瞬間的に増減することがあり得る。負荷が急激に減少したときには、この急減に伴うトルクカム機構の作用によって、可動シーブは固定シーブから一時的に離反する。このため、ブロアの回転速度は一時的に高速になり得る。ブロアが高速になると、シュータからの投雪距離がのびる。この場合であっても、住宅が密集した地域では、隣の家の敷地に投雪が入らないように、慎重な操作が求められる。

これに対し、作業者は、シュータの投雪方向や投雪角度を頻繁に調節する必要があり、操作が面倒である。しかも、オーガ式除雪機を前進させつつ投雪方向や投雪角度を頻繁に調節する作業なので、作業者の負担が大きい。このように、オーガ式除雪機の除雪作業性を高めるには、更なる改良の余地がある。各種の作業機においても同様である。

実公平５−０４００９６号公報 特開平５−０６０１９２号公報

本発明は、ベルト式無段変速機を備えた作業機の作業性を高めることができる技術を、提供することを課題とする。

本発明によれば、作業機用ベルト式無段変速機は、駆動プーリに対する従動プーリの減速比を無段階に変更可能である。前記従動プーリは、固定シーブと、この固定シーブに対して軸方向に変位可能な可動シーブと、この可動シーブを前記固定シーブに向かって付勢するコイルばねと、前記可動シーブに作用した回転力の一部をＶベルトの側面を押圧するスラストに変換するトルクカム機構とを含む。前記作業機用ベルト式無段変速機は、前記駆動プーリの回転速度に対する前記従動プーリの回転速度の、最小の減速比を規制する減速比規制機構を有する。この減速比規制機構は、前記固定シーブに対する前記可動シーブの、軸方向への離反可能な許容範囲を調節するスイングアームと、このスイングアームのスイング先端部を無段階にスイング駆動する規制駆動部とを有することを特徴とする。

このため、可動シーブは、固定シーブに対して軸方向への離反可能な許容範囲を、スイングアームによって規制される。従って、可動シーブは、固定シーブに対して最も接近した位置から、スイングアームによって規制された最大の離反位置までの許容範囲のみ、変位可能である。スイングアームは、可動シーブの許容範囲を調整可能にスイング変位することができる。可動シーブの許容範囲、つまり最大の離反位置を規制することによって、駆動プーリの回転速度に対する従動プーリの回転速度の、「最小の減速比」を規制することができる。

このように、スイングアームの変位量を調整することによって、従動プーリの高速域の回転を適宜規制することができる。従動プーリの低速域の範囲でのみ、負荷の増減に従って、可動シーブは固定シーブに対し接近、離反するように変位する。この結果、作業機の作業状況に応じて、この作業機の高速域の回転を、適宜規制することができる。

作業部の負荷が急激に減少したときには、トルクカム機構の作用によって、可動シーブは固定シーブから一時的に離反しようとする。つまり、作業部の回転速度は一時的に高速になろうとする。これに対し、本発明では、従動プーリの高速域の回転をスイングアームによって規制することができる。このため、従動プーリの急激な高速域の回転が規制されるので、ベルト式無段変速機を備えた作業機の作業性を、より高めることができる。

さらに、本発明によれば、前記スイングアームは、前記従動プーリの回転中心線に対して交差する方向に延びている。前記スイングアームのスイング基端部は、前記従動プーリの回転中心線に沿う方向にスイング可能に、ブラケットに支持されている。前記スイングアームのなかの、前記スイング基端部と前記スイング先端部との間は、一対のスイング中間部に構成されている。この一対のスイング中間部は、前記コイルばねの径外方の両側に分かれて位置しており、前記固定シーブに対する前記可動シーブの、軸方向への離反可能な許容範囲を調節する部分であることを特徴とする。

このように、スイングアームは、従動プーリの回転中心線に対して交差する方向に延びており、規制駆動部によってスイング駆動される。一対のスイング中間部は、コイルばねの径外方の両側に分かれて位置している。このため、スイングアームと規制駆動部の配置の自由度が高まるとともに、スイングアームの配置の省スペース化を図ることができる。

さらには、規制駆動部は、スイングアームのなかのスイング先端部を駆動する。スイング基端部からスイング中間部までの距離に対して、スイング基端部からスイング先端部までの距離が長い。このため、比較的小さい駆動力によって、可動シーブの最大離反変位を規制するように、スイングアームを駆動することができる。

好ましくは、前記スイングアームは、前記可動シーブに対し前記固定シーブとは反対側に位置している。このため、固定シーブに対する可動シーブの最大離反変位が可能な範囲を調整するのに、最も適した位置に規制調節部材を配置することができる。

好ましくは、前記規制駆動部は、電動モータと、この電動モータによってウォームが駆動されるウォームギヤ機構と、このウォームギヤ機構のウォームホイールによって駆動される駆動力出力部とを含む。このため、スイングアーム側から電動モータを逆転させないように、ウォームギヤ機構に逆転防止機能（セルフロック）をもたせることができる。可動シーブの軸方向への反力によって、スイングアームが変位しないように、逆転防止機能により確実に規制することができる。さらには、前記スイング先端部は、前記駆動力出力部に連結ロッドによって連結されている。このため、ベルト式無段変速機のなかの、空きスペースに規制駆動部を配置できるので、配置の自由度を、より高めることができる。

好ましくは、前記スイングアームのスイング角を検出するスイング角検出センサを、更に有する。このスイング角検出センサは、前記スイングアームのなかの前記スイング先端部又はこのスイング先端部の近傍に、リンク機構によって連結されている。このため、スイングアームのスイング角を、リンク機構を介してスイング角検出センサによって検出することができる。

スイングアームのなかの、スイング先端部のスイング変位量は、他の部位のスイング変位量よりも大きい。リンク機構の一端部は、スイング変位量が大きいスイング先端部又はこのスイング先端部の近傍に連結されている。このため、スイングアームのスイング角を、スイング角検出センサによって正確に検出することができる。さらには、スイングアームのなかの、スイング基端部から遠いスイング先端部又はこのスイング先端部の近傍に、リンク機構を有しているので、スイング角検出センサの配置の自由度を高めることができる。

好ましくは、前記可動シーブのなかの、前記一対のスイング中間部に向かい合う側部に、転がり軸受を有する。この転がり軸受の内輪は、前記従動プーリの回転中心線に対して同心に位置するとともに、前記可動シーブに設けられている。前記転がり軸受の外輪は、この外輪と共に回転可能な環状のカバーによって覆われている。互いに向かい合う、前記カバーの側面と前記一対のスイング中間部の側面との、いずれか一方は、他方へ向かって突出した突部を有する。この突部は、前記一対のスイング中間部が変位したときに、前記カバーを介して前記転がり軸受の外輪の側面を押圧可能に位置している。

このため、回転中の可動シーブに対し、一対のスイング中間部は転がり軸受を介して間接的に接触する。回転中の可動シーブに対する、一対のスイング中間部の接触抵抗を低減することができる。しかも、一対のスイング中間部が変位したときに、突部はカバーを介して転がり軸受の外輪の側面を押圧する。変位した一対のスイング中間部が、カバーを介して転がり軸受の外輪の側面を押圧する場合に比べて、回転中の可動シーブに対する、一対のスイング中間部の接触抵抗を、より低減することができる。

好ましくは、作業機用ベルト式無段変速機は、作業機の駆動源から作業部までの作業動力伝達系統に設けられている。作業状況によって負荷が常に変動する作業部としては、例えばオーガ式除雪機のブロアや、芝刈機の芝刈りカッタが挙げられる。

駆動プーリの回転速度に対する従動プーリの回転速度の、「最小の減速比」を規制することができる。従って、可動シーブは、固定シーブに対して最も接近した位置から、スイングアームによって規制された最大の離反位置までの許容範囲のみ、つまり低速域でのみ変位可能である。この低速域においては、作業部の負荷の増減に従い、トルクカム機構とコイルばねとの作用によって、駆動プーリの回転速度に対する従動プーリの回転速度の、減速比を自動的に変化させることができる。従って、ベルト式無段変速機を備えた作業機の作業性を、より高めることができる。

本発明では、固定シーブに対する可動シーブの、軸方向への離反可能な許容範囲を、調整可能に変位する減速比規制機構を有する。このため、駆動プーリの回転速度に対する従動プーリの回転速度の、最小の減速比を規制することができる。従って、ベルト式無段変速機を備えた作業機の作業性を、より高めることができる。

本発明に係る作業機用ベルト式無段変速機を搭載した作業機の側面図である。 図１に示される駆動源と作業部と作業動力伝達系統の模式図である。 図２に示される従動プーリと減速比規制機構の断面図である。 図３に示されるトルクカム機構を備えた従動プーリの側面図である。 図２に示される従動プーリと減速比規制機構の外面図である。 図５に示される従動プーリとスイングアームを従動軸の軸端方向から見た図である。 図６に示されるとスイングアームとカバーとスイング角検出センサとリンク機構の分解図である。 図５に示される可動シーブが減速比規制機構によって最大限規制されている状態の作用図である。

本発明を実施するための形態を添付図に基づいて以下に説明する。

実施例に係る作業機用ベルト式無段変速機について、図面に基づき説明する。作業機用ベルト式無段変速機を搭載した作業機は、例えば歩行型オーガ除雪機によって構成される。なお、作業機は、歩行型オーガ除雪機に限定されるものではない。「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は作業者から見た方向に従い、Ｆｒは前側、Ｒｒは後側、Ｌｅは左側、Ｒｉは右側を示す。

図１に示されるように、作業機１０は、作業機１０全体の機体を構成する走行フレーム１１と、この走行フレーム１１に備えた左右の走行装置１２と、この走行フレーム１１に一体的に取り付けられた駆動源１３及び作業部１４とを含む、自走式のオーガ除雪機（ロータリ除雪機ともいう）である。

走行フレーム１１の後部には、後上方へ延びた左右の操作ハンドル１７が一体的に取り付けられている。左右の操作ハンドル１７の先端には、左右のグリップ１８が取り付けられている。作業者は、作業機１０に連れて歩行しながら、操作ハンドル１７によって作業機１０を操縦することができる。

左右の走行装置１２は、左右の電動モータ２１、左右のクローラベルト２２、後部に配置された左右の駆動輪２３、及び、前部に配置された左右の転動輪２４からなる、クローラ式走行装置である。左右の電動モータ２１の駆動力により、左右の駆動輪２３を介して左右のクローラベルト２２を駆動することができる。

図１及び図２に示されるように、駆動源１３は、例えばエンジンによって構成される。以下、この駆動源１３のことを、適宜「エンジン１３」と言い換える。エンジン１３は、作業動力伝達系統３１を介して作業部１４を駆動するとともに発電機３２を回し、得た電力をバッテリ３３に供給するとともに、左右の電動モータ２１や他の電装品に供給する。この左右の電動モータ２１は、発電機３２が発生した電力やバッテリ３３の電力によって駆動する。

図２に示されるように、エンジン１３の回転速度Ｅｒは、エンジン速度センサ４１（駆動源速度センサ４１）によって検出される。このエンジン１３は、電子式ガバナ４２によって制御されている。この電子式ガバナ４２（電気式ガバナ４２とも言う。）は、制御部４３の制御信号によって制御モータ４４を制御することにより、この制御モータ４４によってスロットル弁４５を開閉制御するものである。このスロットル弁４５の開度は、開度センサ４６によって検出される。

作業機１０の制御系統は、制御部４３を中心に集約されたものである。制御部４３はメモリ４３ａを内蔵し、このメモリ４３ａに記憶されている各種の情報を適宜読み出して制御する構成である。

作業部１４は、オーガハウジング５１と、このオーガハウジング５１の背面に一体に設けられたブロアケース５２と、オーガハウジング５１の中に備えたオーガ５３と、ブロアケース５２の中に備えたブロア５４と、ブロアケース５２の上部から上方へ延びたシュータ５５とからなる。

シュータ５５は、オーガ５３によって掻き集められた雪を、ブロア５４によって除雪機１０から離れた位置へ飛ばすときの、いわゆる投雪部である。このシュータ５５の基端部は投雪方向、つまり投雪する方位を調節するように、ブロアケース５２に略水平に回転可能に取り付けられている。このため、シュータ５５は、走行装置１２（図１参照）が接地している接地面Ｇｒ（図１参照）に対して、略平行に回転可能である。このシュータ５５は、シュータ駆動モータ５６によって駆動される。

シュータ５５の上端部には、シュータガイド５７が設けられている。このシュータガイド５７は、上下方向の投雪角度を調節するように、シュータ５５の上端部に対して上下スイング可能に取り付けられている。このシュータガイド５７は、ガイド駆動モータ５８によってスイング駆動される。

図１に示されるように、作業機１０（除雪機１０）は、左右の走行装置１２によって前進走行しつつ、前部のオーガ５３によって雪を掻き集め、掻き集めた雪をブロア５４によってシュータ５５を介して遠くへ飛ばすことができる。

図２に示されるように、駆動源１３から作業部１４までの作業動力伝達系統３１は、駆動源１３の出力軸１３ａに連結された電磁クラッチ６１と、オーガ５３とブロア５４とに連結された回転軸６２と、この電磁クラッチ６１と回転軸６２との間に介在した作業機用ベルト式無段変速機６３とからなる。

作業機用ベルト式無段変速機６３（以下、「ベルト式無段変速機６３」と言う）は、駆動軸７１に連結された駆動プーリ７２と、従動軸７３に連結された従動プーリ７４と、駆動プーリ７２と従動プーリ７４との間に掛けられたＶベルト７５とを含み、駆動プーリ７２に対する従動プーリ７４の減速比を無段階に変更可能である。

駆動軸７１は、電磁クラッチ６１に連結されている。電磁クラッチ６１がオフ（off）状態のときには、駆動軸７１は駆動源１３の出力軸１３ａに対して解放されている。電磁クラッチ６１がオン（on）状態のときには、駆動軸７１は駆動源１３の出力軸１３ａに対して連結される。

駆動プーリ７２は、駆動軸７１に取り付けられた固定シーブ７２ａと、この固定シーブ７２ａに対して軸方向に変位可能な可動シーブ７２ｂと、この可動シーブ７２ｂを固定シーブ７２ａに向かって付勢するコイルばね７２ｃ（駆動側コイルばね７２ｃ）とを含む。可動シーブ７２ｂは、固定シーブ７２ａに対して相対回転可能であって、且つ固定シーブ７２ａに対して駆動軸７１の軸方向に変位可能に、この駆動軸７１に支持されている。駆動軸７１及び駆動プーリ７２の回転速度は、エンジン１３の回転速度Ｅｒと同じである。

従動軸７３は、回転軸６２と同心上に位置するとともに、この回転軸６２の一端に連結されている。作業部１４は、回転軸６２を介して従動軸７３に連結されている。つまり、オーガ５３は、ウォームギヤ式減速機構６４を介して回転軸６２に連結されている。ブロア５４は、回転軸６２に連結されている。作業部１４（特にブロア５４）の作業回転速度は、従動軸７３の回転速度Ｂｒと同じである。従動軸７３の回転速度Ｂｒは、作業部速度センサ７６によって検出される。このため、作業部１４の作業回転速度Ｂｒ、つまりブロア５４の作業回転速度Ｂｒは、実質的に作業部速度センサ７６によって検出されることになる。

図３に示されるように、従動プーリ７４は、従動軸７３に取り付けられた固定シーブ８１と、この固定シーブ８１に対して軸方向に変位可能な可動シーブ８２と、この可動シーブ８２を固定シーブ８１に向かって付勢するコイルばね８３（従動側コイルばね８３）と、可動シーブ８２に作用した回転力の一部をＶベルト７５の側面を押圧するスラストに変換するトルクカム機構８４とを含む。

詳しく述べると、固定シーブ８１は、従動軸７３に支持される管状の固定側ボス部８６と、この固定側ボス部８６に設けられた略円盤状の固定側シーブ盤８７とからなる。固定側ボス部８６と固定側シーブ盤８７とは、一体品又は別体品である。従動軸７３は、管状の固定側ボス部８６の貫通孔に嵌合している。固定側ボス部８６は、従動軸７３に対する相対回転と軸方向への相対移動が、共に規制されている。

可動シーブ８２は、固定側ボス部８６に支持される管状の可動側ボス部８８と、この可動側ボス部８８に設けられた略円盤状の可動側シーブ盤８９とからなる。可動側ボス部８８と可動側シーブ盤８９とは、一体品又は別体品である。固定側ボス部８６は、管状の可動側ボス部８８の貫通孔に嵌合している。可動側ボス部８８は、固定側ボス部８６に対して、相対回転可能且つ軸方向に変位可能であるものの、トルクカム機構８４によって変位を規制されている。

コイルばね８３は、圧縮コイルばねによって構成されている。このコイルばね８３のコイル中心は、従動プーリ７４の回転中心線ＣＬに対して同心に位置する。

図３及び図４に示されるように、トルクカム機構８４は、固定側ボス部８６から径外方へ突出した１つ又は複数のピン８４ａと、可動側ボス部８８に形成された１つ又は複数のカム溝８４ｂとからなる。このピン８４ａは、カム溝８４ｂに嵌合されている。このカム溝８４ｂは、可動側ボス部８８を径方向に貫通した長孔状に形成されることが好ましく、且つ従動軸７３の軸方向に傾斜している（螺旋状に形成されている）。

図２も参照すると、エンジン１３がベルト式無段変速機６３を介して作業部１４を駆動するときに、この作業部１４の負荷の大きさに応じた反力が、トルクカム機構８４に作用する。このため、カム溝８４ｂはピン８４ａに案内されて、回転しつつ軸方向にスライド変位する。つまり、エンジン１３から可動シーブ８２へ作用した回転力の一部は、トルクカム機構８４によって、Ｖベルト７５の側面を押圧するスラストｆｓ１に変換される。このスラストｆｓ１と、従動側コイルばね８３が可動シーブ８２を付勢する付勢力ｆｓ２との、総和はΣｆｓ（総スラストΣｆｓ）である。この総スラストΣｆｓと、Ｖベルト７５によって可動シーブ８２のベルト接触面を押し開こうとする力ｆｓ３とが、バランスすることによって、従動プーリ７４のベルト有効径Ｄｉが決まる。このように、Σｆｓとｆｓ３とがバランスしながら、駆動プーリ７２の回転速度Ｅｒに対する従動プーリ７４の回転速度Ｂｒの減速比Ｒａ、つまり「Ｒａ＝Ｂｒ／Ｅｒ」が自動的に無段階に変更される。

図２及び図３に示されるように、ベルト式無段変速機６３は、駆動プーリ７２の回転速度Ｅｒに対する従動プーリ７４の回転速度Ｂｒの、減速比Ｒａの可変範囲のなかの、最小の限界減速比を規制する減速比規制機構９０を有する。

図３及び図５に示されるように、この減速比規制機構９０は、スイングアーム９１と規制駆動部１１０とを有する。スイングアーム９１（規制調節部材９１）は、固定シーブ８１に対する可動シーブ８２の、軸方向への離反可能な許容範囲を調節するように、変位可能な構成である。

スイングアーム９１は、可動シーブ８２に対し固定シーブ８１とは反対側に位置している。このため、固定シーブ８１に対する可動シーブ８２の最大離反変位が可能な範囲を調整するのに、最も適した位置に規制調節部材９１を配置することができる。

さらに、このスイングアーム９１は、従動プーリ７４の回転中心線ＣＬに対して交差する方向に延びた、細長い部材であって、スイング基端部９２とスイング先端部９３と一対のスイング中間部９４，９４とからなる。

スイング基端部９２は、スイングアーム９１の一端部であって、従動プーリ７４の回転中心線ＣＬに沿う方向にスイング可能に、ブラケット９５に支持されている。このブラケット９５は、走行フレーム１１に取り付けられている。スイング先端部９３は、スイングアーム９１のなかの、スイング基端部９２とは反対側の端部である。一対のスイング中間部９４，９４は、スイングアーム９１のなかの、スイング基端部９２とスイング先端部９３との間に構成されている。この一対のスイング中間部９４，９４は、コイルばね８３の径外方の両側に分かれて位置しており、固定シーブ８１に対する可動シーブ８２の、軸方向への離反可能な許容範囲を調節する部分である。

より詳しく述べると、図６及び図７に示されるように、スイングアーム９１は帯板の折り曲げ成形品であり、従動軸７３の軸方向から見て、板面同士が向かい合った略Ｕ字状（フォーク状）に形成されている。

スイング基端部９２は、Ｕ字の開口端の部分に相当する。つまり、スイング基端部９２は、互いに離間した一対の基端片９２ａ，９２ａによって構成されており、ブラケット９５に支持軸９６によってスイング可能に支持されている。スイング先端部９３は、Ｕ字の底部に相当する。一対のスイング中間部９４，９４は、Ｕ字の中間部に相当する。つまり、一対のスイング中間部９４，９４は、互いに離間し、従動側コイルばね８３（図３参照）を径方向の両側から挟むように位置している。一対の基端片９２ａ，９２ａの間隔は、一対のスイング中間部９４，９４の間隔よりも小さく設定されている。

図３に示されるように、可動シーブ８２は、一対のスイング中間部９４，９４に向かい合う側部８２ａに、転がり軸受９７を有する。この転がり軸受９７は、単列ボールベアリングによって構成されている。転がり軸受９７の内輪９７ａは、従動プーリ７４の回転中心線ＣＬに対して同心に位置するとともに、可動シーブ８２に設けられている。より具体的には、可動シーブ８２の側部８２ａに環状の内輪支持部９８が取り付けられている。この内輪支持部９８の外周面が、内輪９７ａに嵌合されている。この結果、内輪９７ａは、内輪支持部９８に支持されるとともに、可動シーブ８２の側部８２ａに取り付けられている。内輪支持部９８の内径は、コイルばね８３のコイル外径よりも大きい。

さらに、転がり軸受９７の外輪９７ｂは、この外輪９７ｂと共に回転可能な環状のカバー９９によって覆われている。図５〜図７も参照すると、カバー９９は、可動シーブ８２に対して反対側の側面９９ａから、スイングアーム９１へ向かって延びた回り止めバー９９ｂを有する。この回り止めバー９９ｂは、一対のスイング中間部９４，９４間に嵌合している。このため、カバー９９の回転は、スイングアーム９１によって規制される。

互いに向かい合う、カバー９９の側面９９ａと一対のスイング中間部９４，９４の側面９４ａ，９４ａとの、いずれか一方は、他方へ向かって突出した一対の突部１０１，１０１を有する。この一対の突部１０１，１０１は、例えば、カバー９９の側面９９ａに一体に形成されている。この一対の突部１０１，１０１は、一対のスイング中間部９４，９４がカバー９９側へ変位したときに、このカバー９９を介して転がり軸受９７の外輪９７ｂの側面を押圧可能に位置している。

このため、回転中の可動シーブ８２に対し、一対のスイング中間部９４，９４は転がり軸受９７を介して間接的に接触する。回転中の可動シーブ８２に対する、一対のスイング中間部９４，９４の接触抵抗を低減することができる。しかも、一対のスイング中間部９４，９４が変位したときに、突部１０１，１０１はカバー９９を介して転がり軸受９７の外輪９７ｂの側面を押圧する。変位した一対のスイング中間部９４，９４が、カバー９９を介して転がり軸受９７の外輪９７ｂの側面を押圧する場合に比べて、回転中の可動シーブ８２に対する、一対のスイング中間部９４，９４の接触抵抗を、より低減することができる。

図５〜図７に示されるように、減速比規制機構９０は、スイングアーム９１のスイング角α（図５参照）を検出するスイング角検出センサ１０３を有する。このスイング角検出センサ１０３は、回転式ポテンショメータによって構成されており、走行フレーム１１に取り付けられている。スイング角検出センサ１０３の回転軸１０３ａは、スイングアーム９１のスイング基端部９２を支持する支持軸９６に対して平行である。このスイング角検出センサ１０３は、スイングアーム９１のなかのスイング先端部９３又はこのスイング先端部９３の近傍に、リンク機構１０４によって連結されている。このため、スイングアーム９１のスイング角αを、リンク機構１０４を介してスイング角検出センサ１０３によって検出することができる。

このリンク機構１０４は、スイング角検出センサ１０３の回転軸１０３ａの軸方向から見て、Ｖ字状リンクの構成であって、第１リンクピン１０５と第２リンクピン１０６と第１リンクバー１０７と第２リンクバー１０８とからなる。第１及び第２リンクピン１０５，１０６は、スイング角検出センサ１０３の回転軸１０３ａに対して平行である。

第１リンクピン１０５は、スイング先端部９３又はこのスイング先端部９３の近傍に取り付けられている。第２リンクバー１０８の一端部には、この第２リンクバー１０８の長手方向に細長い長孔１０８ａが形成されている。第１リンクバー１０７は、一端部を第１リンクピン１０５にスイング可能に取り付けられ、他端部を第２リンクピン１０６を介して第２リンクバー１０８の長孔１０８ａに相対回転可能に連結されている。第２リンクバー１０８の他端部は、スイング角検出センサ１０３の回転軸１０３ａに相対回転を規制されて取り付けられている。

スイングアーム９１のなかの、スイング先端部９３のスイング変位量は、他の部位９２，９４のスイング変位量よりも大きい。リンク機構１０４の一端部（第１リンクピン１０５）は、スイング変位量が大きいスイング先端部９３又はこのスイング先端部９３の近傍に連結されている。このため、スイングアーム９１のスイング角αを、スイング角検出センサ１０３によって正確に検出することができる。さらには、スイングアーム９１のなかの、スイング基端部９２から遠いスイング先端部９３又はこのスイング先端部９３の近傍に、リンク機構１０４を有しているので、スイング角検出センサ１０３の配置の自由度を高めることができる。

図５〜図７に示されるように、前記規制駆動部１１０は、スイングアーム９１のスイング先端部９３を無段階にスイング駆動するものであり、ブラケット１１１によって走行フレーム１１に取り付けられている。この規制駆動部１１０は、電動モータ１１２とウォームギヤ機構１１３と駆動力出力部１１４とを含む。ウォームギヤ機構１１３は、電動モータ１１２によって駆動されるウォーム１１５と、このウォーム１１５に噛み合うウォームホイール１１６とからなる。ウォームホイール１１６は、第１伝動軸１１７に取り付けられている。駆動力出力部１１４は、ウォームホイール１１６によって駆動される。

このため、スイングアーム９１側から電動モータ１１２を逆転させないように、ウォームギヤ機構１１３に逆転防止機能（セルフロック）をもたせることができる。従って、可動シーブ８２の軸方向への反力により、スイングアーム９１が変位しないように、確実に規制することができる。

駆動力出力部１１４は、入力側のピニオン１２１と出力側のギヤ１２２とを含む。ピニオン１２１は、第１伝動軸１１７に取り付けられている。ギヤ１２２は、第２伝動軸１２３に取り付けられている。スイングアーム９１のスイング先端部９３は、駆動力出力部１１４に連結ロッド１２４によって連結されている。このため、ベルト式無段変速機６３のなかの、空きスペースに規制駆動部１１０を配置できるので、配置の自由度を、より高めることができる。

詳しくは、連結ロッド１２４の一端部１２４ａは、スイング先端部９３にボールジョイント１２５によって連結されている。連結ロッド１２４の他端部１２４ｂは、ギヤ１２２にボールジョイント１２６によって連結されている。ギヤ１２２に対する連結ロッド１２４の他端部１２４ｂの連結位置は、第２伝動軸１２３から径外方にオフセットしている。

図１に示されるように、左右の操作ハンドル１７の間には、バッテリ３３と制御部４３と操作部１３０とが配置されている。この操作部１３０は、左右の操作ハンドル１７の間に設けられた操作ボックス１３１と、左右のグリップ１８の近傍に位置して左右の操作ハンドル１７に取り付けられた左右の旋回操作レバー１３２と、左のグリップ１８の近傍に位置して左の操作ハンドル１７に取り付けられた走行準備レバー１３３とからなる。

図２に示されるように、操作ボックス１３１は、メインスイッチ１４１、スロットルレバー１４２、方向速度レバー１４３、オーガハウジング姿勢操作レバー１４４、シュータ操作レバー１４５、オーガスイッチ１４６、目標作業速度設定部１４７及びモード切替スイッチ１４８を備えている。

方向速度レバー１４３は、作業機１０の走行方向や走行速度を設定するのに用いられる。オーガハウジング姿勢操作レバー１４４は、オーガハウジング５１の姿勢を設定するのに用いられる。シュータ操作レバー１４５は、シュータ５５とシュータガイド５７の向きを設定するのに用いられる。オーガスイッチ１４６は、作業部１４をオン、オフ操作するのに用いられる。モード切替スイッチ１４８は、制御部４３の制御モードを切り替えるのに用いられる。

目標作業速度設定部１４７は、作業部１４の目標作業回転速度を任意に設定する操作部材であって、操作レバーによって構成されている。この目標作業速度設定部１４７は、作業者の手によって往復させることができ、ポテンショメータ（図示せず）によってポジションに応じた電圧信号、つまり目標作業回転速度の信号を発する。

制御部４３は、スロットルレバー１４２によって設定されたエンジン１３の最低回転速度と、目標作業速度設定部１４７によって設定された目標作業回転速度とに基づいて、最小の限界減速比を求め、この求められた最小の限界減速比を維持するように、減速比規制機構９０を制御する構成を有している。より具体的には、制御部４３は、減速比規制機構９０のなかの規制駆動部１１０、つまり電動モータ１１２を制御する。

次に、上記構成の従動プーリ７４及び減速比規制機構９０の作用を説明する。図５は、可動シーブ８２が減速比規制機構９０によって全く規制されていない状態を示している。この状態でのスイングアーム９１は、可動シーブ８２の側面９９ａから最大限に離れて傾くとともに、停止している。このときのスイングアーム９１の傾き位置Ａ１を「最も離反した位置Ａ１」という。一対のスイング中間部９４，９４の側面９４ａ，９４ａは、突部１０１から若干離れている。可動シーブ８２は、固定シーブ８１に対して最も離反した位置にある。

その後、電動モータ１１２は正転することにより、ウォームギヤ機構１１３と駆動力出力部１１４とを介して、連結ロッド１２４を可動シーブ８２側へ向かって前進させる。前進した連結ロッド１２４は、スイングアーム９１を可動シーブ８２側へ向かってスイングさせる。この結果は図８に示される。

図８は、可動シーブ８２が減速比規制機構９０によって最大限に規制されている状態を示している。この状態で、電動モータ１１２は停止する。このため、一対のスイング中間部９４，９４は突部１０１を押しているとともに、停止している。このときのスイングアーム９１の傾き位置Ａ２を「最も接近した位置Ａ２」という。最も離反した位置Ａ１から最も接近した位置Ａ２までの、スイングアーム９１のスイング角αは最大となる。可動シーブ８２は、固定シーブ８１に対して最も接近した位置、例えばシーブ８１，８２同士が近接又は接触した位置にある。

その後、電動モータ１１２は逆転することにより、ウォームギヤ機構１１３と駆動力出力部１１４とを介して、連結ロッド１２４を可動シーブ８２から離れる方向へ後退させる。後退した連結ロッド１２４は、スイングアーム９１を可動シーブ８２から離れる方向へスイングさせる。この結果は図５に示される。

このように、可動シーブ８２は、固定シーブ８１に対して最も接近した位置（図８参照）から、スイングアーム９１によって規制された最大の離反位置（図５参照）までの、許容範囲のみ（低速域でのみ）変位可能である。つまり、スイングアーム９１のスイング変位量を調整することによって、従動プーリ７４の高速域の回転を適宜規制することができる。図２に示されるように、駆動プーリ７２の回転速度Ｅｒに対する従動プーリ７４の回転速度Ｂｒの、「最小の減速比」を、スイングアーム９１によって規制することができる。

言い換えると、従動プーリ７４の低速域の範囲でのみ、作業部１４（図２参照）の負荷の増減に従って、可動シーブ８２は固定シーブ８１に対し接近、離反するように変位する。前記低速域では、作業部１４の負荷の増減に従い、コイルばね８３とトルクカム機構８４の作用によって、駆動プーリ７２の回転速度Ｅｒに対する従動プーリ７４の回転速度Ｂｒの、減速比Ｒａを自動的に変化させることができる。この結果、作業機１０の作業状況に応じて、作業部１４の高速域の回転を、適宜規制することができる。

作業部１４の負荷が急激に減少したときには、トルクカム機構８４の作用によって、可動シーブ８２は固定シーブ８１から一時的に離反しようとする。つまり、作業部１４の回転速度Ｂｒは一時的に高速になろうとする。これに対し、本実施例では、従動プーリ７４の高速域の回転をスイングアーム９１によって規制することができる。このため、従動プーリ７４の急激な高速域の回転が規制される。ベルト式無段変速機６３を備えた作業機１０の作業性を、より高めることができる。

つまり、作業部１４の除雪負荷が急減した場合であっても、ブロア５４の急激な高速域の回転が規制される。このため、シュータ５５からの投雪距離が急激にのびることはない。作業機１０（オーガ式除雪機１０）から投雪する投雪場所が狭い場合や、住宅が密集した地域において除雪作業をする場合に、作業者は、シュータ５５の投雪方向や投雪角度を頻繁に調節する必要がなく、除雪作業性がより高まる。

以上の説明をまとめると、次の通りである。図５及び図６に示されるように、スイングアーム９１は、従動プーリ７４の回転中心線ＣＬに対して交差する方向に延びており、規制駆動部１１０によってスイング駆動される。一対のスイング中間部９４，９４は、コイルばね８３の径外方の両側に分かれて位置している。このため、スイングアーム９１と規制駆動部１１０の配置の自由度が高まるとともに、スイングアーム９１の配置の省スペース化を図ることができる。

さらには、規制駆動部１１０は、スイングアーム９１のなかのスイング先端部９３を駆動する。スイング基端部９２からスイング中間部９４，９４までの距離に対して、スイング基端部９２からスイング先端部９３までの距離が長い。このため、比較的小さい駆動力によって、可動シーブ８２の最大離反変位を規制するように、スイングアーム９１を駆動することができる。

本発明の作業機用ベルト式無段変速機６３は、除雪機や芝刈機に搭載するのに好適である。

１０ 作業機（除雪機）
１３ 駆動源（エンジン）
１４ 作業部
３１ 作業動力伝達系統
６３ 作業機用ベルト式無段変速機
７２ 駆動プーリ
７４ 従動プーリ
７５ Ｖベルト
８１ 固定シーブ
８２ 可動シーブ
８２ａ 可動シーブの側部
８３ コイルばね
８４ トルクカム機構
９０ 減速比規制機構
９１ スイングアーム
９２ スイング基端部
９３ スイング先端部
９４ スイング中間部
９４ａ スイング中間部の側面
９５ ブラケット
９７ 転がり軸受
９７ａ 内輪
９７ｂ 外輪
９９ カバー
９９ａ カバーの側面
１０１ 突部
１０３ スイング角検出センサ
１０４ リンク機構
１１０ 規制駆動部
１１２ 電動モータ
１１３ ウォームギヤ機構
１１４ 駆動力出力部
１１５ ウォーム
１１６ ウォームホイール
１２４ 連結ロッド
Ｂｒ 従動プーリの回転速度
ＣＬ 従動プーリの回転中心線
Ｄｉ 従動プーリのベルト有効径
Ｅｒ 駆動プーリの回転速度
Ｒａ 減速比
α スイングアームのスイング角

Claims (6)

1. 駆動プーリに対する従動プーリの減速比を無段階に変更可能であって、
   前記従動プーリは、固定シーブと、この固定シーブに対して軸方向に変位可能な可動シーブと、この可動シーブを前記固定シーブに向かって付勢するコイルばねと、前記可動シーブに作用した回転力の一部をＶベルトの側面を押圧するスラストに変換するトルクカム機構とを含む作業機用ベルト式無段変速機において、
   前記駆動プーリに対する前記従動プーリの回転速度の、最小の減速比を規制する減速比規制機構を有し、
   この減速比規制機構は、前記固定シーブに対する前記可動シーブの、軸方向への離反可能な許容範囲を調節するスイングアームと、このスイングアームのスイング先端部を無段階にスイング駆動する規制駆動部とを有し、
   前記スイングアームは、前記従動プーリの回転中心線に対して交差する方向に延び、
   前記スイングアームのスイング基端部は、前記従動プーリの回転中心線に沿う方向にスイング可能に、ブラケットに支持され、
   前記スイングアームのなかの、前記スイング基端部と前記スイング先端部との間は、一対のスイング中間部に構成され、
   この一対のスイング中間部は、前記コイルばねの径外方の両側に分かれて位置しており、前記固定シーブに対する前記可動シーブの、軸方向への離反可能な許容範囲を調節する部分であることを特徴とする作業機用ベルト式無段変速機。
2. 前記スイングアームは、前記可動シーブに対し前記固定シーブとは反対側に位置していることを特徴とする請求項１記載の作業機用ベルト式無段変速機。
3. 前記規制駆動部は、電動モータと、この電動モータによってウォームが駆動されるウォームギヤ機構と、このウォームギヤ機構のウォームホイールによって駆動される駆動力出力部とを含み、
   前記スイング先端部は、前記駆動力出力部に連結ロッドによって連結されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の作業機用ベルト式無段変速機。
4. 前記スイングアームのスイング角を検出するスイング角検出センサを、更に有し、
   このスイング角検出センサは、前記スイングアームのなかの前記スイング先端部又はこのスイング先端部の近傍に、リンク機構によって連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の作業機用ベルト式無段変速機。
5. 前記可動シーブのなかの、前記一対のスイング中間部に向かい合う側部に、転がり軸受を有し、
   この転がり軸受の内輪は、前記従動プーリの回転中心線に対して同心に位置するとともに、前記可動シーブに設けられ、
   前記転がり軸受の外輪は、この外輪と共に回転可能な環状のカバーによって覆われ、
   互いに向かい合う、前記カバーの側面と前記一対のスイング中間部の側面との、いずれか一方は、他方へ向かって突出した突部を有し、
   この突部は、前記一対のスイング中間部が変位したときに、前記カバーを介して前記転がり軸受の外輪の側面を押圧可能に位置していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の作業機用ベルト式無段変速機。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載の作業機用ベルト式無段変速機は、作業機の駆動源から作業部までの作業動力伝達系統に設けられていることを特徴とする作業機用ベルト式無段変速機。

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