JP7285768B2

JP7285768B2 - ハウジング構造

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Publication number: JP7285768B2
Application number: JP2019226613A
Authority: JP
Inventors: 光金島
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2023-06-02
Anticipated expiration: 2039-12-16
Also published as: JP2021095857A

Description

本発明は、可変容量型の油圧ポンプを収容するハウジング構造に関する。

上記構成に関連する技術として、特許文献１には、エンジンで駆動される一対の可変容量型ポンプ（文献ではＨＳＴポンプ）を直列に備え、これら一対の可変容量型ポンプの一方から供給される作動油で左側の走行装置を駆動し、他方から供給される作動油で右側の走行装置を駆動する構成が記載されている。

この特許文献１に示される車両は、一対の可変容量型ポンプを機体の前後方向に連結する位置関係で機体に支持され、運転座席に備えた一対の走行レバーの人為操作で一対の可変容量型ポンプの夫々の斜板角を制御する操作装置を備えている。

また、特許文献２には、エンジン（文献では原動機）で駆動される一対の可変容量型ポンプ（文献ではＨＳＴポンプ）を備え、一対の可変容量型ポンプの一方から供給される作動油を対応する走行モータに供給し、他方から供給される作動油を、対応する走行モータに供給する構成が記載されている。

特に、特許文献２では、一対の走行モータには、斜板の角度をパイロット圧によって前進方向と後進方向とに変更する受圧部を備えており、単一の走行レバーの操作によりパイロット圧を変更する油圧回路を備えている。

特開２０１５－８１００９号公報特開２０１８－６２８４８号公報

ハウジング構造として、例えば、可変容量型ポンプをメインハウジングに収容し、このメインハウジングの外部に張り出す形態のシリンダ部にサーボピストンを収容し、このサーボピストンの作動により可変容量型ポンプの斜板角を制御するものが考えられる。このハウジング構造では、サーボピストンの作動時に斜板からの反力の作用により、メインハウジングとシリンダ部との間に大きい荷重が作用する可能性がある。

特に、このような構造では、サーボピストンの作動時にメインハウジングとシリンダ部との間に大きい荷重が作用するだけでなく、一対のシリンダ部の間に大きい荷重が作用し、メインハウジングに対するシリンダ部の変形を招く可能性もある。

このような不都合に対して、メインハウジングと、シリンダ部の肉厚を拡大することが容易な解決策であるが、ハウジング構造の大型化、重量化を招く点において実現が困難な面があった。

このような理由から、一対の可変容量型ポンプを収容するメインハウジングと、変速操作用の一対のシリンダ部とを有するハウジングを、大型化することなく高強度に構成することが求められる。

本発明に係るハウジング構造の特徴構成は、駆動軸芯と同軸で配置された駆動軸で駆動される可変容量型の一対の油圧ポンプと、一対の前記油圧ポンプの斜板角を各別に制御するように前記駆動軸芯と直交する姿勢で、前記駆動軸芯に対してねじれの位置に配置された一対の変速ピストンと、一対の前記油圧ポンプおよび一対の前記変速ピストンを収容するハウジングとを備えると共に、前記ハウジングが、一対の前記油圧ポンプを収容するメインハウジングと、前記駆動軸芯に直交する姿勢で前記メインハウジングの外面から突出し、前記駆動軸芯に沿う方向で離間する位置関係に配置され前記変速ピストンを収容する一対のシリンダ部とを備え、一対の前記シリンダ部に連結するリブ体を、前記メインハウジングの外面から突出させて形成しており、前記リブ体は、一対の前記シリンダ部の長手方向における中間部位に連結されており、前記メインハウジングと、一対の前記シリンダ部と、前記リブ体とが一体形成されており、一対の前記シリンダ部の長手方向に沿うシリンダ軸芯が、前記駆動軸芯に直交する方向視で前記駆動軸芯と直交する方向に延びる姿勢で形成され、前記駆動軸芯と一対の前記シリンダ軸芯とに直交する方向視で前記リブ体が前記駆動軸芯に重なり合う位置に形成されており、前記リブ体における前記シリンダ軸芯に平行な方向の幅が、前記各シリンダ部における前記駆動軸芯に平行な方向の幅よりも狭い点にある。

この特徴構成によると、メインハウジングの外面から突出する形態の一対のシリンダ部に連結する補強リブをメインハウジングの外面から突出させて形成しているため、メインハウジングとシリンダ部との肉厚の増大を図ることなく、メインハウジングに対する一対のシリンダ部の位置関係を維持し、一対のシリンダ部の間に力が作用する場合でも、シリンダ部同士の位置関係を適正に維持できる。
従って、一対の可変容量型ポンプを収容するメインハウジングと、変速操作用の一対のシリンダ部とを有するハウジングが、大型化することなく高強度に構成された。

また、この特徴構成によると、一対のシリンダ部の間を最短距離で結ぶ位置にリブ体が形成されるので、リブ体の大型化を招くことなくハウジングの強度を高めることが可能となる。

上記構成に加えた構成として、前記メインハウジングのうち前記駆動軸芯に沿う方向での一方の端部に、原動部ケースに連結するためのフランジ部が前記駆動軸芯に直交する姿勢で形成され、前記フランジ部と前記メインハウジングとの間に補強リブを形成しても良い。

これによると、メインハウジングの端部から、駆動軸芯に直交する姿勢の板状のフランジ部を形成し、例えば、原動部ケースに対してメインハウジングの姿勢を変化させる方向に力が作用した場合には、メインハウジングとフランジ部との間に作用する力を補強リブで受け止め、メインハウジングとフランジ部との間に亀裂が作り出される不都合を抑制し、また、これらが異なる方に振れる振動や、共振を抑制できる。

上記構成に加えた構成として、前記メインハウジングの側面と前記フランジ部との間に前記補強リブが形成され、前記駆動軸芯に直交する側面視において、前記補強リブが前記駆動軸芯に重なる位置に配置されても良い。

これによると、メインハウジングに対して横方向に向かう力が作用した場合のようにフランジ部に大きい荷重が作用した場合には、駆動軸芯に対して直交する方向に強く作用する力を補強リブで受け止めることが可能となる。

作業機の側面図である。ポンプハウジングの底面図である。ポンプハウジングの側面図である。ポンプハウジングの平面図である。ポンプハウジングの構造の概要を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔作業機〕
図１に示すように、左右一対の前車輪１および左右一対の後車輪２を有する機体３に運転部Ｄと作業装置Ｗとを備えてスキッドステアローダ型の作業機Ａが構成されている。

この作業機Ａでは、運転部Ｄがキャビン４を有するとともに、キャビン４の内部に運転座席と、複数の操作レバーとを備えている。

作業装置Ｗは、キャビン４を挟む位置に配置された左右一対のブーム５の先端にバケット６を備え、ブーム５を揺動昇降させるブームシリンダ５Ｃと、バケット６の揺動姿勢を設定するバケットシリンダ６Ｃとを備えている。

この作業機Ａでは、左右の前車輪１及び後車輪２を左右で独立して駆動するように正逆転が可能な左右の油圧モータＭ（第１油圧モータＭ１と第２油圧モータＭ２との上位概念）を前車輪１と後車輪２との間に備え、油圧モータＭの出力軸から対応する前車輪１及び後車輪２にチェーンで駆動力を伝達するようになっている。また、これらの左右の油圧モータＭ（第１油圧モータＭ１と第２油圧モータＭ２）に作動油を供給する可変容量型の一対の油圧ポンプＰ（後述する第１油圧ポンプＰ１と第２油圧ポンプＰ２との上位概念）を機体３に備えている。なお、上記構成に限らず、左右の油圧モータＭが前車輪１または後車輪２の一方のみを駆動するようにしてもよい。

図１に示すように機体３の後部にエンジンを収容する原動部ケースＥを備え、この原動部ケースＥの前面に連結固定されたハウジングＨに対して第１油圧ポンプＰ１と第２油圧ポンプＰ２とが収容されている。第１油圧ポンプＰ１と第２油圧ポンプＰ２とは、夫々とも複数のアキシャルプランジャと、斜板と、を備えたアキシャルプランジャ型に構成され、ハウジングＨには夫々の斜板の角度（以下、斜板角と称する）を独立して制御するサーボピストンＳＰ（変速ピストンの一例、第１サーボピストンＳＰ１と第２サーボピストンＳＰ２との上位概念）を備えている。

サーボピストンＳＰ（変速ピストン）の作動方向は、駆動軸芯Ｘに直交する方向であり、サーボピストンＳＰは、駆動軸芯Ｘに対して食い違う位置関係に配置されている。

サーボピストンＳＰは、複動型であり、斜板を中立姿勢に維持するための中立スプリング（図示せず）の付勢力が作用しており、斜板角を制御する場合には２つの油室の一方に作動油が供給される。

油圧ポンプＰは、斜板角を駆動軸芯Ｘに対して直交する中立姿勢に設定されることで作動油の吐出を停止する。また、油圧ポンプＰは、中立姿勢を基準に斜板角を一方に向けて増大させることで油圧モータＭに対し機体３を前進させる方向に供給される作動油の油量を増大し、中立姿勢を基準に斜板角を他方に向けて増大させることで機体３を後進させる方向に供給される作動油の油量を増大する。

この構成から、サーボピストンＳＰが制御されることにより、これに対応する油圧ポンプＰの斜板角が設定され、油圧モータＭに供給する作動油の流れを正方向と逆方向とに切り換え、これと同時に作動油の油量を調整することにより、油圧モータＭの正転方向への速度と、逆転方向への速度の制御が実現する。

この実施形態では、作業機Ａが前車輪１と後車輪２とを備えているが、これに代えて、機体３の左右にクローラ走行装置を備え、左右のクローラ走行装置を各別に駆動するように機体３の左右の油圧モータＭとを備えて作業機Ａを構成しても良い。

〔ポンプハウジング〕
図２～図５に示すようにハウジングＨは、メインハウジング１０と、筒状の第１シリンダ部１１ａと、筒状の第２シリンダ部１１ｂとを一体形成するように金属鋳物で構成されている。メインハウジング１０は、第１油圧ポンプＰ１と第２油圧ポンプＰ２とを前後方向に並ぶ位置関係で収容し、第１シリンダ部１１ａに第１サーボピストンＳＰ１を収容し、第２シリンダ部１１ｂに第２サーボピストンＳＰ２を収容している。

メインハウジング１０は、断面形状が矩形であり、図３に示す姿勢で原動部ケースＥに支持されている。同図に示す姿勢において上面と両側面とに平坦な面が配置され、底面に第１シリンダ部１１ａと第２シリンダ部１１ｂとが下方に突出する形態で形成されている。また、第１シリンダ部１１ａと第２シリンダ部１１ｂとは、シリンダ部Ｃの上位概念であり、第１シリンダ部１１ａは第１シリンダ軸芯Ｙ１と同軸芯で配置され、第２シリンダ部１１ｂは第２シリンダ軸芯Ｙ２と同軸芯で配置されている。尚、第１シリンダ軸芯Ｙ１と第２シリンダ軸芯Ｙ２とは互いに平行姿勢で形成されている。

第１シリンダ部１１ａは、第１油圧ポンプＰ１の斜板角を制御する機能を有するものであり、駆動軸芯Ｘに直交する方向視（図２に示す底面視）において第１油圧ポンプＰ１と一部重複する位置に配置される。これと同様に、第２シリンダ部１１ｂは、第２油圧ポンプＰ２の斜板角を制御する機能を有するものであり、駆動軸芯Ｘに沿う方向視（図２に示す底面視）において第２油圧ポンプＰ２と一部重複する位置に配置される。

メインハウジング１０は、駆動軸１２が配置される貫通孔部１３（図５を参照）が駆動軸芯Ｘと同軸芯で形成されると共に、駆動軸芯Ｘに沿って第１油圧ポンプＰ１が配置される空間と第２油圧ポンプＰ２が配置される空間とが形成されている。このメインハウジング１０の上面（図３で上側）には夫々の空間の開放部を各別に閉じるプレート１４が着脱自在に取り付けられている。

メインハウジング１０のうち、駆動軸芯Ｘに沿う方向での一方の端部には、貫通孔部１３を取り囲む領域に原動部ケースＥに連結するフランジ部１５が形成されている。また、他方の端部には、貫通孔部１３を取り囲む領域に端部支持部１６が形成され、これに閉塞プレート１７が着脱自在に取り付けられている。尚、フランジ部１５は、駆動軸芯Ｘに直交する姿勢で形成されるものであり、このフランジ部１５には複数の貫通孔が形成され、夫々の貫通孔に創通する連結ボルトによりハウジングＨが原動部ケースＥに連結固定される。

また、一対のシリンダ部Ｃは、図２に示す方向視（底面視）において、第１シリンダ軸芯Ｙ１と第２シリンダ軸芯Ｙ２とが、駆動軸芯Ｘに直交する方向に延びる姿勢で形成され、一対のシリンダ部Ｃの外端（第１シリンダ部１１ａと第２シリンダ部１１ｂとの外端）には蓋体１８が着脱自在に取り付けられている。

図２～図５に示すように、メインハウジング１０の外面には、油圧ポンプＰに対する作動油の給排を行う給排ポートと、シリンダ部Ｃに収容されたサーボピストンＳＰを制御するためのパイロット油路が接続する制御ポートとを有するポート面１９が、このメインハウジング１０の外面（側面）から突出する形態で形成されている。

〔補強構造〕
サーボピストンＳＰが作動する際には、サーボピストンＳＰの直線的な作動が、斜板角を変更する方向に変換され、しかも、サーボピストンＳＰには中立スプリングの付勢力が強く作用するため、シリンダ部Ｃに対して強い力が作用し、一対のシリンダ部Ｃの一部が変形することや、メインハウジング１０に対する一対のシリンダ部Ｃの姿勢（シリンダ軸芯Ｙの姿勢）が変化し、振動や騒音の発生を招くことも考えられた。

このような不都合を解消するため、一対のシリンダ部Ｃに連結するリブ体２１がメインハウジング１０の外面に一体的に形成されている。このリブ体２１は、第１シリンダ軸芯Ｙ１と第２シリンダ軸芯Ｙ２とに直交する方向視（底面視）において、駆動軸芯Ｘに重なり合う位置に配置されている。つまり、リブ体２１はメインハウジング１０の外面から外側に立ち上がるリブ状で、その両端が一対のシリンダ部（第１シリンダ部１１ａと第２シリンダ部１１ｂ）の外壁に一体化している。

図３に示すようにリブ体２１がメインハウジング１０の外面から立ち上がる突出量（メインハウジング１０の外面から駆動軸芯Ｘに直交する方向での距離）は、シリンダ部Ｃの外壁部分の最も高い部分（最も下側に突出した部分）より僅かに低い位置（上側にシフトした位置）に設定されている。尚、このリブ体２１の突出量は図３に示すものに限るものではなく、任意に設定することも可能である。

更に、ハウジングＨは、メインハウジング１０の一方の端部だけが原動部ケースＥに連結する支持構造であるため、フランジ部１５に対してメインハウジング１０が振動することや、騒音を招く可能性もあった。

このような振動等を抑制するため、図３～図５に示すようにフランジ部１５と、メインハウジング１０の側面とを連結する板状となる補強リブ２２を形成している。この補強リブ２２は、図４に示すようにメインハウジング１０の２つの側面（図４では上下の位置）とフランジ部１５とを一体化する領域に形成されている。特に、補強リブ２２は、図３に示すように、駆動軸芯Ｘに直交する姿勢の側面視において駆動軸芯Ｘに重なる位置に配置されている。

〔実施形態の作用効果〕
このようにハウジングＨが構成されることにより、一対のシリンダ部Ｃの各々に収容されたサーボピストンＳＰが作動する際に、シリンダ部Ｃに大きい荷重が作用しても、リブ体２１がシリンダ部Ｃの一部の変形や、シリンダ部Ｃの姿勢の変化を抑制し、メインハウジング１０と一対のシリンダ部Ｃとの位置関係を適正に維持できる。これにより、例えば、シリンダ部Ｃに収容されたサーボピストンＳＰを直線的に円滑に作動させ、振動や騒音を発生させることがない。

特に、リブ体２１を設けることによって騒音レベルの低減を可能にするだけでなく、ハウジングＨの固有モードの振動数を低下させ、ハウジングＨが連結する原動部ケースＥや機体フレーム等の共振振動数と重ならない領域に変更できるため、耳元騒音レベルの抑制も可能となる。

また、このようにリブ体２１を形成したものでは、振動を抑制するためハウジングＨの肉厚を増大する構成と比較して、ハウジングＨの体積の増大や重量化を招くことがなく、作業装置に対するハウジングＨの配索自由度を高く維持できる。

更に、ハウジングＨが原動部ケースＥに対して一端側だけが支持され、振動を招き易い状態にあるものの、フランジ部１５とメインハウジング１０との間に補強リブ２２を形成することにより、ハウジングＨの全体の振動の抑制が可能となり、一層の振動の抑制が実現する。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）実施形態では駆動軸１２によって一対の油圧ポンプＰだけを駆動する構成であったが、これに代えて、特許文献１（特開２０１５－８１００９号公報）のように駆動軸１２を原動部ケースＥと反対側に突出させ、この突出部分の回転力により、例えば、作業用の油圧ポンプを駆動するように構成する。

この別実施形態（ａ）では、ハウジングＨの突出端に油圧ポンプの重量が作用するため、ハウジングＨに振動を招き易いものであるが、リブ体２１と補強リブ２２とにより良好な振動抑制が実現する。

（ｂ）フランジ部１５は特定の方向だけに張り出す構造に限るものではなく、例えば、メインハウジング１０の上方と下方とに突出する形状や、駆動軸芯Ｘを取り囲む円盤状であっても良い。また、補強リブ２２の数は、１つであっても良く、３つ以上であっても良い。

（ｃ）リブ体２１は、単一に限るものではなく複数であっても良い。その一例として、一対のシリンダ部Ｃの間に２つのリブ体２１を平行姿勢で形成することも考えられる。

（ｄ）メインハウジング１０の断面形状が円形や楕円形であっても良い。このように断面形状を非矩形に形成したものでは、フランジ部１５を、駆動軸芯Ｘに沿う方向視で円形にすることも考えられる。

（ｅ）作業機Ａとして、スキッドステアローダ型の作業機Ａに限らず、コンパクトトラクタローダ、その他の作業機Ａに適用可能である。

本発明は、可変容量型の油圧ポンプを収容するハウジング構造に利用できる。

１０メインハウジング
１２駆動軸
１５フランジ部
２１リブ体
２２補強リブ
Ｃシリンダ部
Ｅ原動部ケース
Ｈハウジング
Ｐ油圧ポンプ
ＳＰサーボピストン（変速ピストン）
Ｘ駆動軸芯
Ｙ１第１シリンダ軸芯（シリンダ軸芯）
Ｙ２第２シリンダ軸芯（シリンダ軸芯）

Claims

駆動軸芯と同軸で配置された駆動軸で駆動される可変容量型の一対の油圧ポンプと、
一対の前記油圧ポンプの斜板角を各別に制御するように前記駆動軸芯と直交する姿勢で、前記駆動軸芯に対してねじれの位置に配置された一対の変速ピストンと、
一対の前記油圧ポンプおよび一対の前記変速ピストンを収容するハウジングとを備えると共に、
前記ハウジングが、一対の前記油圧ポンプを収容するメインハウジングと、
前記駆動軸芯に直交する姿勢で前記メインハウジングの外面から突出し、前記駆動軸芯に沿う方向で離間する位置関係に配置され前記変速ピストンを収容する一対のシリンダ部とを備え、
一対の前記シリンダ部に連結するリブ体を、前記メインハウジングの外面から突出させて形成しており、
前記リブ体は、一対の前記シリンダ部の長手方向における中間部位に連結されており、
前記メインハウジングと、一対の前記シリンダ部と、前記リブ体とが一体形成されており、
一対の前記シリンダ部の長手方向に沿うシリンダ軸芯が、前記駆動軸芯に直交する方向視で前記駆動軸芯と直交する方向に延びる姿勢で形成され、前記駆動軸芯と一対の前記シリンダ軸芯とに直交する方向視で前記リブ体が前記駆動軸芯に重なり合う位置に形成されており、
前記リブ体における前記シリンダ軸芯に平行な方向の幅が、前記各シリンダ部における前記駆動軸芯に平行な方向の幅よりも狭いハウジング構造。
前記メインハウジングのうち前記駆動軸芯に沿う方向での一方の端部に、原動部ケースに連結するためのフランジ部が前記駆動軸芯に直交する姿勢で形成され、前記フランジ部と前記メインハウジングとの間に補強リブを形成している請求項１に記載のハウジング構造。
前記メインハウジングの側面と前記フランジ部との間に前記補強リブが形成され、前記駆動軸芯に直交する側面視において、前記補強リブが前記駆動軸芯に重なる位置に配置されている請求項２に記載のハウジング構造。