JP6918043B2 - Vehicle power transmission device - Google Patents
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Description
本発明は、ホイールローダやホイール式ショベル等のホイール式の作業車両に搭載され、原動機の回転動力を走行系の回転軸等に伝達する車両用動力伝達装置に関する。 The present invention relates to a vehicle power transmission device mounted on a wheel-type work vehicle such as a wheel loader or a wheel-type excavator and transmitting the rotational power of a prime mover to a rotating shaft or the like of a traveling system.
ホイールローダやホイール式ショベル等に代表されるホイール式の作業車両においては、原動機(例えば内燃機関)の動力が動力伝達装置を介して油圧ポンプと車輪の2系統に伝達される(特許文献1等参照)。
In a wheel-type work vehicle represented by a wheel loader or a wheel-type excavator, the power of a prime mover (for example, an internal combustion engine) is transmitted to two systems of a hydraulic pump and wheels via a power transmission device (
同文献に示された動力伝達装置には、筒状の外軸とこの外軸の内側を通る内軸とからなる二重構造の伝達軸が備わっており、この伝達軸を介して原動機の1本の出力軸から2系統に動力が取り出される。伝達軸の内軸は一端が原動機の出力軸にカップリングを介して直接的に連結され、他端が油圧ポンプの回転軸に連結されている。これにより内軸を介して油圧ポンプに原動機の動力が直接伝達される。 The power transmission device shown in the same document is provided with a transmission shaft having a double structure consisting of a tubular outer shaft and an inner shaft passing through the inside of the outer shaft. Power is taken out from the output shaft of the book to two systems. One end of the inner shaft of the transmission shaft is directly connected to the output shaft of the prime mover via a coupling, and the other end is connected to the rotary shaft of the hydraulic pump. As a result, the power of the prime mover is directly transmitted to the hydraulic pump via the inner shaft.
それに対し、伝達軸の外軸は内軸とは別個に回転自在に支持されており、原動機に直結されていない。外軸と原動機の出力軸は流体継手の一種であるトルクコンバータを介して間接的に接続され、トルクコンバータを介して伝達される原動機動力により外軸が回転する。この外軸の回転動力が変速機等を介して車輪に伝達される。 On the other hand, the outer shaft of the transmission shaft is rotatably supported separately from the inner shaft and is not directly connected to the prime mover. The outer shaft and the output shaft of the prime mover are indirectly connected via a torque converter, which is a kind of fluid coupling, and the outer shaft is rotated by the prime mover power transmitted via the torque converter. The rotational power of the outer shaft is transmitted to the wheels via a transmission or the like.
特許文献1のような動力伝達装置では、油圧ポンプを駆動する内軸を外軸の内側に通すことで、2系統に動力が取り出せる構成ながら容積が抑えられている。しかし、外軸はトルクコンバータと変速機を経由して延びるため長軸化する傾向にある。中空の長尺物の加工は加工機の仕様等の問題もあって難易度が高く、そのため2つの筒状の分割軸を同軸に連結する分割構造が外軸に採用される場合がある。2軸を同軸に連結する場合、一般的にスプライン結合が適用されることが多いが、スプラインには噛み合い部分に微小な隙間が存在することから2軸間のガタツキによる摩耗を伴う。
In a power transmission device as in
また、外軸は長尺であるため、両端を支持するのみでは長手方向の中間部に撓みが生じ、軸振動が増加する可能性がある。そのため、外軸は両端に加え、長手方向の中間部(結果として2つの分割軸の結合部の近辺)でも軸受で支持する必要があり、この軸受にも潤滑油を安定に供給する必要がある。 Further, since the outer shaft is long, if only both ends are supported, the intermediate portion in the longitudinal direction may be bent and the shaft vibration may increase. Therefore, the outer shaft needs to be supported by bearings not only at both ends but also at the middle part in the longitudinal direction (as a result, near the joint part of the two split shafts), and it is necessary to stably supply lubricating oil to this bearing as well. ..
本発明の目的は、2本の分割軸で構成した外軸の結合部の摩耗を抑制し、かつ外軸の長手方向の中間部を支持する軸受に潤滑油を安定供給することができる車両用動力伝達装置を提供することにある。 An object of the present invention is for a vehicle capable of suppressing wear of a joint portion of an outer shaft composed of two split shafts and stably supplying lubricating oil to a bearing supporting an intermediate portion in the longitudinal direction of the outer shaft. The purpose is to provide a power transmission device.
上記目的を達成するために、本発明は、外郭を構成するケーシングと、作業車両に搭載された原動機の出力軸と油圧ポンプの回転軸を連結する内軸と、第1分割軸を第2分割軸に挿し込んで連結することにより構成され、内側に前記内軸を通すと共に前記第2分割軸と前記内軸との間に環状の油路を形成する筒状の外軸と、前記外軸の長手方向の一端部を支持する第1軸受と、前記外軸の長手方向の他端部を支持する第2軸受と、前記外軸の長手方向の中間部を支持する第3軸受と、前記内軸と前記外軸とを流体を介して間接的に接続し前記原動機の動力を前記外軸に伝達するトルクコンバータと、前記外軸の回転を前記作業車両の車輪に変速して伝達する変速機と、前記外軸の外周面における前記第1分割軸と前記第2分割軸との継ぎ目を包囲して前記第3軸受に隣接するように形成された油室とを備えた車両用動力伝達装置において、前記第2分割軸に対する前記第1分割軸の挿し込み部がローレット加工を施した外周面を有すると共に前記外周面に少なくとも1条の螺旋溝が設けられており、前記第2分割軸に対して前記第1分割軸が締り嵌め構造で結合されて前記油路と前記油室とが前記螺旋溝で連絡されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention divides the casing constituting the outer shell, the inner shaft connecting the output shaft of the prime mover mounted on the work vehicle and the rotation shaft of the hydraulic pump, and the first division shaft into the second division. A tubular outer shaft that is configured by being inserted into a shaft and connected to form an annular oil passage between the second dividing shaft and the inner shaft while passing the inner shaft inside, and the outer shaft. A first bearing that supports one end in the longitudinal direction of the outer shaft, a second bearing that supports the other end of the outer shaft in the longitudinal direction, and a third bearing that supports an intermediate portion in the longitudinal direction of the outer shaft. A torque converter that indirectly connects the inner shaft and the outer shaft via a fluid and transmits the power of the prime mover to the outer shaft, and a shift that transmits the rotation of the outer shaft to the wheels of the work vehicle. Power transmission for a vehicle including the machine and an oil chamber formed so as to surround the joint between the first dividing shaft and the second dividing shaft on the outer peripheral surface of the outer shaft and to be adjacent to the third bearing. In the apparatus, the insertion portion of the first division shaft with respect to the second division shaft has an outer peripheral surface subjected to lorette processing, and at least one spiral groove is provided on the outer peripheral surface, and the second division shaft is provided. On the other hand, the first dividing shaft is coupled by a tightening structure, and the oil passage and the oil chamber are connected by the spiral groove.
本発明によれば、第1分割軸のローレット加工の微小な多数の山が第2分割軸の内周面に食い込むため、外軸を大きな伝達トルクに耐え得る構造とすることができる。一般的なスプライン結合で生じる結合部のガタツキもないため、第1分割軸と第2分割軸との結合部において互いの接触面間の摩耗も抑制することができる。また、第1分割軸と第2分割軸との結合に焼き嵌め等の加熱工程がないため変形による軸受の偏摩耗も抑制できる。加えて、第2分割軸に対する第1分割軸の挿し込み部の外周面に螺旋溝を形成したことで、外軸と内軸の間に形成した油路から外軸の中間部を支持する軸受に隣接する油室までスクリューポンプ作用により潤滑油を積極的に搬送することができる。これにより2本の分割軸で構成した外軸の結合部の摩耗を抑制し、かつ外軸の長手方向の中間部を支持する軸受に潤滑油を安定供給することができる。 According to the present invention, since a large number of minute knurled peaks of the first division shaft bite into the inner peripheral surface of the second division shaft, the outer shaft can have a structure capable of withstanding a large transmission torque. Since there is no rattling of the joint portion caused by general spline coupling, it is possible to suppress wear between the contact surfaces of the joint portion between the first division shaft and the second division shaft. Further, since there is no heating step such as shrink fitting in the connection between the first split shaft and the second split shaft, uneven wear of the bearing due to deformation can be suppressed. In addition, by forming a spiral groove on the outer peripheral surface of the insertion portion of the first dividing shaft with respect to the second dividing shaft, a bearing that supports the intermediate portion of the outer shaft from the oil passage formed between the outer shaft and the inner shaft. Lubricating oil can be positively transported to the oil chamber adjacent to the bearing by the action of a screw pump. As a result, wear of the joint portion of the outer shaft composed of the two split shafts can be suppressed, and lubricating oil can be stably supplied to the bearing supporting the intermediate portion in the longitudinal direction of the outer shaft.
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
−ホイールローダ−
図1は本発明の第1実施形態に係る車両用動力伝達装置を適用する建設機械の一例であるホイールローダの側面図である。図1において図中の左側を前方とする。同図に示したホイールローダ1はホイール式の作業車両の代表例であり、左右の前車輪2が設けられた前部車体3と左右の後車輪4が設けられた後部車体5とが、センタヒンジ6を介して左右方向に屈曲可能に連結されたアーティキュレート式の車両である。前部車体3の下側には、左右方向に延びるフロントアクスル(前車軸)11が設けられ、フロントアクスル11の両端に左右の前車輪2が取り付けられている。後部車体5の下側には、左右方向に延びるリヤアクスル(後車軸)12が設けられ、リヤアクスル12の両端には左右の後車輪4が取り付けられている。
(First Embodiment)
-Wheel loader-
FIG. 1 is a side view of a wheel loader which is an example of a construction machine to which the vehicle power transmission device according to the first embodiment of the present invention is applied. In FIG. 1, the left side in the figure is the front. The
前部車体3には、ローダバケット8aを備えた作業機8が俯仰動可能に設けられている。後部車体5には、キャブ(運転室)9、原動機(エンジン)10、油圧ポンプ15、車両用動力伝達装置20等が搭載されている。車両用動力伝達装置20(以下、動力伝達装置20と略称する)の入力軸には原動機10の出力軸が連結され、油圧ポンプ15の回転軸は動力伝達装置20の第1の出力軸(内軸41)に連結されている。動力伝達装置20の第2の出力軸62(図3)には、前側のプロペラシャフト13を介してフロントアクスル11が、後側のプロペラシャフト14を介してリヤアクスル12がそれぞれ連結されており、出力軸62の出力により前車輪2及び後車輪4が回転する。前部車体3と後部車体5との間にはステアリングシリンダ7が設けられており、このステアリングシリンダ7を伸縮させることにより、前部車体3と後部車体5とが左右方向に屈曲してホイールローダ1が操舵される。
A
−車両用動力伝達装置−
図2は動力伝達装置20の右前方から見た斜視図、図3は一部破断側面図、図4は右方から見た部分断面図である。動力伝達装置20は原動機10の回転出力を油圧ポンプ15や前車輪2及び後車輪4に伝達する役割を果たし、図4に示すように、ケーシング30、伝達軸40、トルクコンバータ50、変速機60、及びロックアップ装置70を含んで構成されている。
-Vehicle power transmission device-
FIG. 2 is a perspective view of the
・ケーシング
ケーシング30は動力伝達装置20の外殻を構成する部材であり、フロントケーシング30a、中間ケーシング30b、リヤケーシング30c及びカバー30dといった複数の分割パーツを連結して構成されている。フロントケーシング30aは椀型に形成されたケーシング30の前部パーツである。このフロントケーシング30aの上部には、外部に油圧ポンプ15が取り付けられている。また、フロントケーシング30aの下部からは、出力軸62が前後に突出している。リヤケーシング30cは筒状に形成されたケーシング30の後部パーツである。トルクコンバータ50やロックアップ装置70はこのリヤケーシング30cの内部に配置されている。中間ケーシング30bは筒状に形成されたケーシング30の前後方向の中間部のパーツであり、フロントケーシング30aとリヤケーシング30cとの間に介在し、フロントケーシング30aとリヤケーシング30cとを連結している。変速機60はこの中間ケーシング30bの内部に配置されている。カバー30dはリヤケーシング30cの後端部を塞ぐプレート状の部材である。カバー30dからは、動力伝達装置20の入力軸としての継手45(後述)が後方に突出している。
Casing The
図4に示したように、フロントケーシング30aの内部には軸受31が取り付けられている。カバー30dには、軸受32が取り付けられている。また、中間ケーシング30bには軸受33が取り付けられている。これら軸受31〜33は前後に間隔を空けて配置されており、互いの中心軸が一致するように同軸上に配置されている。また、リヤケーシング30cの上部の外壁には、潤滑油を循環させる循環ポンプ80(図2)が取り付けられている。リヤケーシング30cの内部空間における上部にはこの循環ポンプ80に動力を伝達するポンプ駆動歯車(不図示)が収容されている。
As shown in FIG. 4, a bearing 31 is attached to the inside of the
・伝達軸
伝達軸40は前後方向に水平に延び、内軸41とこれを包囲する外軸42とを含んで構成されている。内軸41と外軸42は同心であり、互いに独立して回転可能な内軸41と外軸42とで二重構造とすることにより、伝達軸40を介して原動機10の動力を油圧ポンプ15及び走行系の2系統に分配して伝達できるように構成されている。また、外軸42の内部に内軸41を収めた構成とすることで、動力伝達装置20の小型化にも貢献している。
-Transmission shaft The
内軸41は、一端が継手43を介して油圧ポンプ15の回転軸15aに連結され、他端が回転筒体44及び継手45を介して作業車両に搭載された原動機10(図1)の出力軸(不図示)に連結されている。回転軸15aと継手43、継手43と内軸41、内軸41と回転筒体44、回転筒体44と継手45は、それぞれスプライン結合されている。これにより、原動機10の出力軸と油圧ポンプ15の回転軸15aとが内軸41を介して同軸に連結されている。また、内軸41の後端部は、回転筒体44が上記軸受32に支持されることにより、ケーシング30(カバー30d)に対して回転自在に支持されている。回転筒体44には、トルクコンバータ50のリング型のカバープレート54(後述)がボルト等で連結されている。
One end of the
外軸42は原動機10の出力軸の回転を変速機60に伝達する筒状の中空軸である。この外軸42は、筒状の第1分割軸42aと筒状の第2分割軸42bに分割されている。雄側の第1分割軸42aに対して雌側の第2分割軸42bは内径が大きく、第1分割軸42aを第2分割軸42bに挿し込んで同軸に連結することにより長尺の1本の外軸42として構成されている(詳細は後述)。外軸42の内側には内軸41が通されており、第2分割軸42bの内周面と内軸41の外周面との間に環状の油路85が形成されている。また、外軸42の後部(第1分割軸42aの後部)にはトルクコンバータ50の二次回転体53(後述)が、外軸42の前部(第2分割軸42bの前部)には出力ギヤ46が、それぞれスプライン結合されている。
The
外軸42は、長手方向の一端部(第2分割軸42bの前端部)が上記軸受31によりケーシング30(フロントケーシング30a)に対して回転自在に支持されている。外軸42の長手方向の他方部(第1分割軸42aの後端部)は、上記二次回転体53と上記カバープレート54との間に介在する軸受56で支持されることにより、内軸41に対して回転自在に支持されている。また、外軸42の長手方向の中間部は、ケーシング30(中間ケーシング30b)に対して上記軸受33を介して回転自在に支持されている。このように長手方向の両端部と中間部の3か所で第1の軸受31、第2の軸受56及び第3の軸受33により支持することで、前後方向に水平に伸びる長尺の外軸42の撓みを抑えている。なお、この外軸42に沿って、原動機10から油圧ポンプ15に向かって、ロックアップ装置70、トルクコンバータ50、変速機60がこの順番でケーシング30の内部に配置されている。上記の出力ギヤ46は軸受31及び軸受33の間に、二次回転体53は軸受33及び軸受56の間に位置している。
One end of the
・変速機
変速機60は、入力ギヤ61に入力された回転を変速して出力軸62に出力する機構を含んで構成された装置である。入力ギヤ61は、ケーシング30(中間ケーシング30b)の内部において外軸42に取り付けられた出力ギヤ46と噛み合っている。出力軸62はケーシング30の下部においてケーシング30の前後に突出しており、前後のプロペラシャフト13,14に連結されている。これにより外軸42の回転が変速機60を介して変速されて前車輪2及び後車輪4に伝達される。変速機の構成については、特許第6197249号公報等に詳細に記載されている。
-Transmission The
・トルクコンバータ
トルクコンバータ50は流体継手の一種であり、図4に示すように、固定軸51、一次回転体52、二次回転体53等を含んで構成されている。固定軸51はケーシング30に対してトルクコンバータ50を取り付けるフランジ管型の部品であり、内側に伝達軸40(内軸41及び外軸42)を通した状態で中間ケーシング30bの後端面にボルト(不図示)により固定されている。
-Torque converter The
一次回転体52はトルクコンバータ50の外郭を構成する部品であって中空のドーナツ型に形成されており、後部にボルトで装着したカバープレート54が回転筒体44にボルトで連結されることで、内軸41を介して原動機10の出力軸に連結している。一次回転体52は軸受55を介して固定軸51の外周面に回転自在に支持されている。回転筒体44がケーシング30のカバー30dに軸受32を介して回転自在に支持されているので、一次回転体52は軸受55,56を介してケーシング30に対して回転自在に支持されている。また一次回転体52には内部にポンプインペラ52aが備えられている。一次回転体52の内部は循環ポンプ80から供給される潤滑油で満たされている。更に一次回転体52の前部にはギヤ57が固定されている。リヤケーシング30cに収容されたポンプ駆動歯車(不図示)にギヤ57を介して動力が伝達され、これによりエンジン駆動中は循環ポンプ80が常時駆動される。
The primary
二次回転体はタービンランナ53aを含んで構成されており、外軸42の後端部にスプライン結合されており、軸受56を介して一次回転体52(カバープレート54)に回転可能に支持されている。つまり原動機10の出力軸と一体に回転する一次回転体52に対して、外軸42と一体に回転する二次回転体53が相対回転する構造である。タービンランナ53aは一次回転体52の内部に収納されている。
The secondary rotating body includes a
従って、原動機10の回転がトルクコンバータ50の一次回転体52に伝達されると、ポンプインペラ52aの回転に伴って一次回転体52の内部に潤滑油の流れが発生する。そして、一次回転体52の内部に発生した潤滑油の流れによってタービンランナ53aが回転し、二次回転体53を介して外軸42が回転する。このような原理により、トルクコンバータ50は、内軸41と外軸42とを流体を介して間接的に接続し原動機10の動力を外軸42に伝達する。トルクコンバータの構成については、特許第6197249号公報等に詳細に記載されている。
Therefore, when the rotation of the
・ロックアップ装置
ロックアップ装置70は、トルクコンバータ50の流体を介することなく、原動機10の回転を変速機60に直接伝達する装置である。具体的には、ロックアップ装置70は油圧駆動式のクラッチを含んで構成されており、トルクコンバータ50のカバープレート54と一次回転体52との間に介在し原動機10の出力軸と一体に回転する。そして、二次回転体53と固定関係にあるディスクをクラッチで挟み込むことにより一次回転体52と二次回転体53とを摩擦力で連結する。こうして一次回転体52と二次回転体53とを連結することで、ロックアップ装置70はトルクコンバータ50の潤滑油の流れを介することなく原動機10の動力を外軸42ひいては変速機60に機械的に直接伝達する。ディスクとクラッチとの連結を解けば、トルクコンバータ50の潤滑油を介して原動機10の動力が外軸42に伝達される状態に復帰する。ロックアップ装置の構成については、特許第6197249号公報等に詳細に記載されている。
Lock-up device The lock-up
−潤滑油経路−
動力伝達装置20の内部には、軸受やギヤ等、2つの可動部品が接触する箇所が多数存在するため、これらの接触部に潤滑油を供給する潤滑油経路が複数必要になる。ここでは、これら潤滑油経路の要部を説明する。
-Lubricant path-
Since there are many places where two moving parts such as bearings and gears come into contact with each other inside the
前述した通りケーシング30(リヤケーシング30c)の上部の外壁には循環ポンプ80(図2)が取り付けられている。この循環ポンプ80の吸い込み側はフロントケーシング30aの下部に配管81(図3)を介して接続しており、吐き出し側は配管82を介しオイルフィルタ16を経由してフロントケーシング30aの上部に接続している。潤滑油はフロントケーシング30aの下部に溜まっており、この潤滑油を循環ポンプ80により汲み上げ、配管82を介してフロントケーシング30aの上部に供給する。
As described above, the circulation pump 80 (FIG. 2) is attached to the upper outer wall of the casing 30 (
図4に矢印Aで示したように、配管82からフロントケーシング30aに供給された潤滑油の一部は、油圧ポンプ15と軸受31の間に形成した油室84に対し、この油室84の上方に位置するようにフロントケーシング30aに設けた油路83を介して供給される。油室84に導かれた潤滑油は、矢印B,Gで示したように、一部は内軸41と第2分割軸42bの間の隙間を通って内軸41と外軸42との間の油路85に流入し、一部は軸受31の潤滑に用いられる。残りの潤滑油は、矢印Hで示したように軸受31を通過してこれを潤滑し、変速機60の前部に導かれて変速機60のギヤ等を伝って落下する過程でこれらを潤滑しフロントケーシング30aの下部に貯留される。
As shown by the arrow A in FIG. 4, a part of the lubricating oil supplied from the
内軸41と外軸42との間の油路85に導かれた潤滑油は、矢印C,Dで示したように外軸42の第1分割軸42aと第2分割軸42bとの結合部(後述)を経由して軸受33とトルクコンバータ50の固定軸51との間に形成した油室86に供給される。油室86は、外軸42の外周面における第1分割軸42aと第2分割軸42bとの継ぎ目42c(図5)を包囲して軸受33に隣接するように形成されている。この油室86に導かれた潤滑油は、矢印Eで示したように軸受33を通過してこれを潤滑し、矢印Fで示したように変速機60の後部に導かれて変速機60のギヤ等を伝って落下する過程でこれらを潤滑しフロントケーシング30aの下部に貯留される。
The lubricating oil guided to the
一方、矢印Xで示したように、配管82を介してフロントケーシング30aに供給された潤滑油の一部は、ケーシング30に設けられた油路(不図示)を介してトルクコンバータ50の固定軸51と二次回転体53の間に形成した油室87に導かれる。油室87に常時供給される潤滑油によりトルクコンバータ50の一次回転体52の内部空間が満たされ、矢印Yで示したように、一次回転体52の内部空間から排出された潤滑油で軸受55が潤滑される。軸受55を潤滑した潤滑油は、矢印Zで示したように固定軸51に形成した油路88を経由してケーシング30の外部に取り出される。油路88からケーシング30の外部に取り出された潤滑油は、配管89(図2)を介しオイルクーラ17を経由してフロントケーシング30aの下部に戻される。
On the other hand, as shown by the arrow X, a part of the lubricating oil supplied to the
−外軸の結合部−
図5は外軸42の結合部の拡大断面図、図6は第2分割軸42bに対する第1分割軸42aの挿し込み部を径方向外側から見た図、図7はその挿し込み部の端面を軸方向から見た図である。また、図8は図5中のIX−IX線による矢視断面図である。
− Outer shaft joint −
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the joint portion of the
図6に示した通り、第2分割軸42bに対する第1分割軸42aの挿し込み部42a1の外周面にはローレット加工が施されている。このローレット加工は斜めローレットやクロスローレット等でも良いが、第2分割軸42bに対する挿入性と密着性を考慮すると、図6に示したような軸方向に(第1分割軸42aの中心軸と平行に)目を延ばした平目ローレットが望ましい。
As shown in FIG. 6, the outer peripheral surface of the insertion portion 42a1 of the
第1分割軸42aが挿し込まれる第2分割軸42bの内径は、第1分割軸42aの挿し込み部42a1のローレット加工の谷径と同程度である。第2分割軸42bの内径に対し、第1分割軸42aの挿し込み部42a1の外径はローレット加工の山の高さの2倍程度大きい。つまり、第1分割軸42aと第2分割軸42bの結合部には、締り嵌め構造が採用されている。第1分割軸42aの挿し込み部42a1を第2分割軸42bに圧入することで、図8に示したように第2分割軸42bの内周面が塑性変形する(第1分割軸42aのローレット加工の山が第2分割軸42bの内周面に食い込む)。ローレット加工の山に押し退けられた第2分割軸42bの内径部の材料でローレット加工の谷が埋まった状態となり、第1分割軸42aと第2分割軸42bが強固に結合される。
The inner diameter of the
また、第1分割軸42aの挿し込み部42a1の外周面には、少なくとも1条(本実施形態では1条のみ)の螺旋溝42a2が第2分割軸42bとの結合前に予め機械加工により設けられている。この螺旋溝42a2は、図6のように第1分割軸42aの半径方向の外側から見て内軸41と第2分割軸42bとの間に形成された油路85(図5)に向かって(図6中の右側に向かって)外軸42の回転方向Rに傾斜している。螺旋溝42a2の傾斜角θ(外軸42との直交面と螺旋溝42a2との挟角)は図6に示したように45度より小さく(θ>0)挿し込み部42a1の外周面に対する螺旋溝42a2の周回数(巻き数)は2周以上である。
Further, at least one spiral groove 42a2 (only one in the present embodiment) is provided on the outer peripheral surface of the insertion portion 42a1 of the
螺旋溝42a2の深さはローレット加工の山の高さよりも深い(軸方向から見て螺旋溝42a2の谷が描く円の直径はローレット加工の谷径よりも小さい)。第1分割軸42aと第2分割軸42bとが締り嵌めにより結合されても螺旋溝42a2が埋まることはなく、図5に示したように螺旋溝42a2と第2分割軸42bの内周面とで画定された螺旋状の油路が確保されている。図5に示したように、螺旋溝42a2により形成された油路の入口は第2分割軸42bと内軸41との間の油路85に臨み、出口は軸受33に隣接する油室86に臨んでいる。つまり、螺旋溝42a2により形成された油路で油路85と油室86とが連絡されている。
The depth of the spiral groove 42a2 is deeper than the height of the knurled peak (the diameter of the circle drawn by the valley of the spiral groove 42a2 when viewed from the axial direction is smaller than the diameter of the knurled valley). Even if the
−動作−
ホイールローダ1の原動機10を始動させると、原動機10の回転出力が継手45を介して内軸41に伝達される。内軸41を介して伝達される動力により油圧ポンプ15と一次回転体52とが回転する。一次回転体52の回転はギヤ57を介して循環ポンプ80に伝達され、先に説明した潤滑油経路に潤滑油が流れて循環する。また、油圧ポンプ15から吐出される圧油は、オペレータの操作に応じて作業機用の油圧アクチュエータ(不図示)に供給され、これにより作業機8が駆動される。
-Operation-
When the
一方、一次回転体52が回転することでポンプインペラ52aにより一次回転体52の環状の内部空間に潤滑油の流れが発生し、タービンランナ53aが回転して二次回転体53と共に外軸42が回転する。外軸42の回転は出力ギヤ46を介して変速機60に伝達され、オペレータによる走行操作に応じて変速機60が動作して前車輪2及び後車輪4が回転しホイールローダ1が走行する。前述したロックアップ装置70は、例えばホイールローダ1の走行速度が設定速度以上になるとコントローラ(不図示)の指令により作動し、一次回転体52と二次回転体53を直結して原動機10の回転出力を外軸42に対して機械的に直接伝達する。
On the other hand, when the primary
また、原動機10が稼働している状態では外軸42が常に一方向に回転しているため、軸受31,33等に給油する必要がある。そこで上記の通り潤滑油経路を構築し、油路83を介して油室84に潤滑油を導いて軸受31を潤滑しつつ、油室84に溜まった潤滑油を内軸41と外軸42との間に形成した油路85に導く。このとき、上記の通り第1分割軸42aと第2分割軸42bとの結合部に螺旋溝42a2で螺旋状の油路が設けられており、この螺旋状の油路が外軸42の回転に伴ってスクリューポンプとして機能する。伝達軸40の内部の油路85の潤滑油が螺旋状の油路に吸い込まれ、伝達軸40の外側に取り出されて軸受33に隣接する油室86に導かれる。これにより油室86に潤滑油が溜まり、長尺の外軸42の中間部を支持する軸受33も安定的に潤滑される。
Further, since the
−効果−
本実施形態によれば、長尺の外軸42に分割構造を採用し、第1分割軸42aのローレット加工を施した挿し込み部42a1を第2分割軸42bに締り嵌め構造で結合した。ローレット加工の微小な多数の山が第2分割軸42bの内周面に食い込むため、円筒同士を単に圧入する場合に比べて大きな伝達トルクに耐え得る構造とすることができる。また、仮に外軸42の結合に焼き嵌めを採用した場合、外軸42の熱変形が軸受33等の偏摩耗の要因となり得るが、本実施形態の場合は第1分割軸42aと第2分割軸42bの結合に焼き嵌め等の加熱工程がないため変形による軸受33等の偏摩耗も抑制できる。一般的なスプライン結合で生じる結合部のガタツキもないため、第1分割軸42aと第2分割軸42bとの結合部において互いの接触面間の摩耗も抑制することができる。
-Effect-
According to the present embodiment, a split structure is adopted for the long
一方、一般的なスプライン結合を採用した場合は、結合部に隙間が存在するため潤滑油を通すことができるが、本実施形態の場合は第1分割軸42aと第2分割軸42bとの結合部に隙間がなく、そのままでは潤滑油を通すことができない。そこで、第2分割軸42bに対する第1分割軸42aの挿し込み部42a1の外周面に螺旋溝42a2を形成し、そのスクリューポンプ作用により油路85の潤滑油を油室86に積極的に搬送する構成とした。これにより第1分割軸42aと第2分割軸42bとの結合構造を強化しつつも、外軸42の中間部を支持する軸受33の安定した潤滑機能も確保できる。
On the other hand, when a general spline coupling is adopted, lubricating oil can pass through because there is a gap in the coupling portion, but in the case of the present embodiment, the coupling between the
以上のように、第1分割軸42a及び第2分割軸42bの結合部の摩耗を抑制し、かつ外軸42の長手方向の中間部を支持する軸受33に潤滑油を安定供給することができる。
As described above, it is possible to suppress the wear of the joint portion of the
(第2実施形態)
図9は本発明の第2実施形態に係る車両用動力伝達装置に備えられた外軸の第2分割軸に対する第1分割軸の挿し込み部を径方向外側から見た図、図10はその挿し込み部の端面を軸方向から見た図である。これら図9及び図10は第1実施形態の図6及びにそれぞれ対応している。図9及び図10において第1実施形態と同様の又は対応する要素には既出図面と同符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a view of the insertion portion of the first division shaft with respect to the second division shaft of the outer shaft provided in the vehicle power transmission device according to the second embodiment of the present invention, as viewed from the outside in the radial direction, and FIG. 10 is the view thereof. It is the figure which looked at the end face of the insertion part from the axial direction. 9 and 10 correspond to FIGS. 6 and 6 of the first embodiment, respectively. In FIGS. 9 and 10, the same or corresponding elements as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in the above drawings, and the description thereof will be omitted.
本実施形態が第1実施形態と相違する点は、螺旋溝42a2が複数である点にある。本実施形態では3条の螺旋溝42a2を設けた場合を例示しているが、螺旋溝42a2を2条又は4条以上とすることもできる。本実施形態においては各螺旋溝42a2の傾斜角θは図9に示したように45度より大きく(θ<90度)、挿し込み部42a1の外周面に対する各螺旋溝42a2の周回数(巻き数)は1周未満である。各螺旋溝42a2の形状や断面積は同一である。本実施形態のその他の構成については、図示していない部分を含めて第1実施形態と同様である。 The difference between this embodiment and the first embodiment is that there are a plurality of spiral grooves 42a2. In the present embodiment, the case where the spiral groove 42a2 having three threads is provided is illustrated, but the spiral groove 42a2 may have two or four threads or more. In the present embodiment, the inclination angle θ of each spiral groove 42a2 is larger than 45 degrees (θ <90 degrees) as shown in FIG. 9, and the number of turns (number of turns) of each spiral groove 42a2 with respect to the outer peripheral surface of the insertion portion 42a1. ) Is less than one lap. The shape and cross-sectional area of each spiral groove 42a2 are the same. Other configurations of the present embodiment are the same as those of the first embodiment including parts (not shown).
本実施形態では螺旋溝42a2の傾斜角θが大きい分だけ1本当たりの螺旋溝42a2のポンプ効果が第1実施形態に比べて低下する可能性がある。そこで、この螺旋溝42a2を複数とすることで潤滑油の搬送流量を補うことができ、第1実施形態と同様の効果が期待できる。また、螺旋溝42a2が複数あることで、いずれかの螺旋溝42a2に目詰まりが生じても他の螺旋溝42a2が機能して潤滑油の搬送停止を抑制できる。 In the present embodiment, the pump effect of the spiral groove 42a2 per one spiral groove 42a2 may be lower than that in the first embodiment because the inclination angle θ of the spiral groove 42a2 is large. Therefore, by making the number of the spiral grooves 42a2 a plurality, the transport flow rate of the lubricating oil can be supplemented, and the same effect as that of the first embodiment can be expected. Further, since there are a plurality of spiral grooves 42a2, even if one of the spiral grooves 42a2 is clogged, the other spiral grooves 42a2 can function to suppress the stoppage of the transfer of the lubricating oil.
(変形例)
以上においては、ホイールローダ1の後部車体5に動力伝達装置20を搭載した場合を例示したが、例えば前部車体3に動力伝達装置20を搭載する構成としても良い。また、動力伝達装置20を搭載する作業車両としてホイールローダ1を例示したが、例えばホイール式ショベル等の建設車両、リフトトラック等の運搬車両、トラクタ等の農業車両といった他の作業車両にも本発明は広く適用することができる。
(Modification example)
In the above, the case where the
1…ホイールローダ(作業車両)、10…原動機、15…油圧ポンプ、15a…回転軸、20…車両用動力伝達装置、30…ケーシング、31…軸受(第1軸受)、33…軸受(第3軸受)、41…内軸、42…外軸、42a…第1分割軸、42a1…挿し込み部、42a2…螺旋溝、42b…第2分割軸、42c…継ぎ目、50…トルクコンバータ、56…軸受(第2軸受)、60…変速機、85…油路、86…油室 1 ... Wheel loader (work vehicle), 10 ... Motor, 15 ... Hydraulic pump, 15a ... Rotating shaft, 20 ... Vehicle power transmission device, 30 ... Casing, 31 ... Bearing (first bearing), 33 ... Bearing (third) Bearing), 41 ... Inner shaft, 42 ... Outer shaft, 42a ... First split shaft, 42a1 ... Insertion part, 42a2 ... Spiral groove, 42b ... Second split shaft, 42c ... Seam, 50 ... Torque converter, 56 ... Bearing (2nd bearing), 60 ... transmission, 85 ... oil passage, 86 ... oil chamber
Claims (4)
作業車両に搭載された原動機の出力軸と油圧ポンプの回転軸を連結する内軸と、
第1分割軸を第2分割軸に挿し込んで連結することにより構成され、内側に前記内軸を通すと共に前記第2分割軸と前記内軸との間に環状の油路を形成する筒状の外軸と、
前記外軸の長手方向の一端部を支持する第1軸受と、
前記外軸の長手方向の他端部を支持する第2軸受と、
前記外軸の長手方向の中間部を支持する第3軸受と、
前記内軸と前記外軸とを流体を介して間接的に接続し前記原動機の動力を前記外軸に伝達するトルクコンバータと、
前記外軸の回転を前記作業車両の車輪に変速して伝達する変速機と、
前記外軸の外周面における前記第1分割軸と前記第2分割軸との継ぎ目を包囲して前記第3軸受に隣接するように形成された油室とを備えた車両用動力伝達装置において、
前記第2分割軸に対する前記第1分割軸の挿し込み部がローレット加工を施した外周面を有すると共に前記外周面に少なくとも1条の螺旋溝が設けられており、前記第2分割軸に対して前記第1分割軸が締り嵌め構造で結合されて前記油路と前記油室とが前記螺旋溝で連絡されていることを特徴とする車両用動力伝達装置。 The casing that makes up the outer shell and
An inner shaft that connects the output shaft of the prime mover mounted on the work vehicle and the rotating shaft of the hydraulic pump,
It is configured by inserting the first dividing shaft into the second dividing shaft and connecting them, and has a tubular shape that allows the inner shaft to pass inside and forms an annular oil passage between the second dividing shaft and the inner shaft. With the outer axis of
A first bearing that supports one end of the outer shaft in the longitudinal direction,
A second bearing that supports the other end of the outer shaft in the longitudinal direction,
A third bearing that supports the intermediate portion of the outer shaft in the longitudinal direction,
A torque converter that indirectly connects the inner shaft and the outer shaft via a fluid and transmits the power of the prime mover to the outer shaft.
A transmission that shifts and transmits the rotation of the outer shaft to the wheels of the work vehicle, and
In a vehicle power transmission device including an oil chamber formed so as to surround a joint between the first dividing shaft and the second dividing shaft on the outer peripheral surface of the outer shaft and adjacent to the third bearing.
The insertion portion of the first dividing shaft with respect to the second dividing shaft has an outer peripheral surface subjected to knurling, and at least one spiral groove is provided on the outer peripheral surface with respect to the second dividing shaft. A vehicle power transmission device characterized in that the first dividing shaft is coupled by a tightening structure and the oil passage and the oil chamber are connected by the spiral groove.
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