JPH0641250B2 - 油圧式横車軸装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、油圧式横車軸装置、さらに詳しくは油圧式
歯車減速装置をもつ横車軸装置に関する。

芝生または庭園用トラクタ及び小型農耕用トラクタのよ
うな車輌は、車輌を推進するために期間のトルクを１対
の接地駆動車輪に伝達するのに油圧式横車軸装置を用い
ている。典型的な横車軸装置は、ポンプ入力速度（機関
速度）に対するポンプ吐出流量の比が、車輌運転者によ
って無限に変化できるような可変容積型油圧ポンプを有
する。トルクの伝達を中断せずに出力−入力比を無限に
変化できる能力は、横車軸装置を上記型式の車輌用とし
て、従来型のクラッチと歯車式トランスミッシヨンより
大いに優れて好ましいものとしている。

当業者が理解するように、横車軸装置の主たる要求事項
は、その「歯車減速」能力、即ち可変ポンプの任意の容
積に対する車輪速度に対する機関速度の比である。

従来は機関と車輪との間の必要な歯車減速を得るため
に、２つの型式の装置があった。１つはポンプ入力軸と
同軸に配置された単一の出力軸を駆動するために、一定
容積型モータに油圧式に結合された可変容積型ポンプを
有する軽負荷用油圧式動力伝達装置を有するものであ
る。このモータの出力軸は、平歯車又は傘歯車式減速ユ
ニットと、左右車軸間の差動作用を許す装置を有する車
軸を具えた横車軸装置の入力軸と係合されている。この
型式の横車軸装置の性能はほぼ満足できるものではあっ
たが、サイズと、重量と、価格が過大であるために、余
り望ましいものではなかった。その上、過大なサイズは
車輌全体の各部、特に運転者の座席配置と動力取出部の
配列を困難にした。

別の型式の従来型車輌推進システムにおいては、可変容
積型ポンプが並列に接続された１対の車輪モータに圧力
流体を提供する。これらの車輪モータは車輪を直接駆動
し、かつ低速・高トルク式のものであって必要な歯車減
速作用を提供する。一般にこれらのモータは、歯車減速
比が25：１または30：１のオーダーの軌道運動式ゼロー
タ型のものである。しかし、この型式の推進システムは
各モータとポンプとを露出したホースで接続することが
必要で、このホースはこの型式の大部分の車輌にとって
望ましくないと考えられる。その上、個別の車輪モータ
の使用は、車輌が車輌フレームを取付ける車軸装置をも
たず、または車輌備品の扛起点を支持すべき車輪装置を
もたないことを意味する。

従ってこの発明の目的は、平歯車又は傘歯車式減速ユニ
ットを使用する横車軸装置よりもかなり小型、軽量であ
って、かつ安価な油圧式横車軸装置を提供するにある。

この発明の他の目的は、露出ホースを使用せずかつ横車
軸装置に車輌フレームと車輌附属品の取付が好適な型式
の横車軸装置を提供するにある。

この発明の上記及び他の目的は次の横車軸装置を提供す
ることによって達成される。それは流体出口と流通され
る流入ポートと、流体入口と流通される流出ポートとを
もつマニホルドハウジングを具え、このマニホルドハウ
ジングは回転軸線をもつ１対の向き合って配置されたほ
ぼ対称な車軸装置支持部と、流入ポートと流通する流入
通路及び流出ポートと流通する戻り通路とを有し、１対
の車軸部がマニホルドハウジングに形成された車軸支持
部に支承され、各車軸支持部はマニホルドハウジングに
固定された車軸ハウジングと、車軸ハウジング内に回転
可能に配置された車軸と、流体圧力作動式の変位機構
と、この変位機構の回転出力を車軸に伝達する主駆動軸
とを具え、変位機構は拡大しかつ縮小する流体室と、流
入通路と拡大する流体室との間及び縮小する流体室と戻
り通路との間をそれぞれ流通させるように作用する弁装
置とを有し、変位機構は内歯部材と、内歯部材内に偏心
的に配置され、かつその中で軌道運動及び回転運動を行
う外歯部材とを有している。この発明の１態様によれ
ば、変位機構の回転出力を車軸に伝達する主駆動軸は、
外歯部材と協働して第１自在結合部を形成し、かつ車軸
と協働して第２自在結合部を形成する。この発明の別の
態様によれば、弁装置はマニホルドハウジングと協働し
て流入流体室と戻り流体室を形成する回転式円板形弁部
材を有し、流入流体室はマニホルドハウジングの流入通
路と圧力低下を生じない状態で流通し、戻り流体室はマ
ニホルドハウジングの流出ポートと圧力低下を生じない
状態で流通する。

この発明を限定するものではない図面のうち、第１図は
この発明による横車軸装置11の後面図で、典型的な庭園
トラクタに装備されるようなものである。このトラクタ
は、型鍛造のボデー・フェンダＢを支持する車輌フレー
ムＦを有する。ボデー・フェンダＢの上方には運転者用
の座席Ｓが配設される。トラクタはまた、この発明の横
車軸装置によって駆動される１対の接地車輪を有する。

横車軸装置11は、可変容積型油圧ポンプ13と、中央マニ
ホルド部分15と、左右車軸部17，19とを有する。左車軸
部17から左側車軸21が、また右車軸部19から右側車軸23
が延びている。

横車軸装置11は第１，２図に示すように、左右車軸部1
7，19が取付部材25を有し、この取付部材25に車輌フレ
ームＦの一部分が取付けられる。さらに左右車軸部17，
19は、トラクタ揚扛アーム器具を横車軸装置に取付ける
ことができる連結部27を有する。第２図に示された機関
の出力は油圧ポンプ13の入力軸29に伝達される。第２図
には実線で示す横車軸装置11と、点線で示す従来型横車
軸装置とが図示されている。従来型横車軸装置とこの発
明の横車軸装置との車軸の回転軸線は一致する。第２図
に示す従来型横車軸装置は、油圧ポンプＰを有し、この
油圧ポンプＰは油圧ポンプ13とほぼ同一であるが、これ
はこの発明とは関係がないから、油圧ポンプ13に対して
90°回転して示している。また従来型横車軸装置は、前
記したような典型的な平歯車・傘歯車型である歯車減速
ユニットＧを有する。車軸装置Ａが歯車減速ユニットＧ
の下方に取付けられる。この歯車減速ユニットＧと、車
軸装置Ａはピーアレス社によって商品化されて当業界で
は公知である。

第３図に示されている油圧ポンプ13は、種々の形態のも
のを含み、この実施例においては可変容積型の、ラジア
ルボールポンプが示されており、出願人によって市販さ
れているモデル11の静水圧式動力伝達装置のポンプとほ
ぼ同じである。

油圧ポンプ13はメークアップポンプ要素33を囲むハウジ
ング31を有する。入力軸29はメークアップポンプ要素33
とラジアルボールポンプ要素の構成部品を同時に回転す
る。ボールポンプ要素は、環状のポンプロータ43の内孔
41内に配置された、複数のポンプボール39と合致する円
形凹面状レース37をもつ可動カムリング35を有する。可
動カムリング35は枢軸ピン45のまわりに旋回して、入力
軸29の軸線と合致するポンプの縦軸線に対してレースの
偏心率を変化させる。分配軸49のボス47のまわりのポン
プロータ43の回転は、ボール39の内孔41内で半径方向内
方へ移動して、流体出口51を通ってボール39によって流
体を流通させる。これと同時に戻り流体が流体入口53か
ら流入し、ボール39が半径方向外方へ移動して、レース
37と接触状態になると内孔41を満たす。

制御装置55がポンプ13の容積を変化させるのに用いられ
る。制御装置55は制御軸57と、制御ピン59と、カムリン
グ挿入体61とを有する。制御装置55の目的は枢軸ピン45
のまわりに可動カムリング35を旋回するにある。この旋
回運動は、制御軸57をその軸線のまわりに回転させて制
御ピン59を回転させ、カムリング挿入体61と可動カムリ
ング35を移動する。可動カムリング35の旋回運動は、ポ
ンプ13をして一方向への全容積からゼロ容積へ、さらに
別方向への全容積へと変化させる。

次に第４図において、マニホルド部15の詳細構造につい
て述べる。マニホルド部15は流入ポート65と流出ポート
67とを有するマニホルドハウジング63を有する。マニホ
ルドハウジング63はポンプ13に密封して固定され、複数
のボルト69によって分配軸部49に取付けられ、その部分
を第３，４図に示す。ポンプ13とマニホルド部15と整合
させれば、流体出口51は流入ポート65と連通し、流出ポ
ート67は流体入口53と流通することが判る。

マニホルドハウジング63は、軸方向に向った軸方向の流
入通路71と、流入ポート65と流入通路71とを連通する連
絡通路73とを有する。さらにマニホルドハウジング63
は、流出ポート67と圧力低下をすることなしに流通する
ように開口する大きい中央室75を有する。

マニホルドハウジング63はさらに左右のほぼ円筒形の凹
部77，79を有する。凹部77，79は向き合ってしかも対称
的に配置されるのが好適である。またマニホルドハウジ
ング63は左、右の環状溝81，83を有し、これらの環状溝
81，83の機能は後述する。最後にマニホルドハウジング
63は、左右端面からなる車軸支持部85，87を有し、これ
らの機能についても後述する。

第４図とともに第５図を参照し、左側車軸部17の詳細構
造について述べるが、右側車軸部19はこれと鏡対称であ
るので左側車軸部17のみについて述べる。

左側車軸部17は、複数の部分即ち車軸ハウジング91と耐
摩耗板93と、ゼロータ型変位機構と呼ばれる変位機構95
と、ポート板97とを有する。これらの部分91，93，95，
97は組み合われて、第１，２図に示す複数のボルト99に
よってマニホルドハウジング63の左側車軸支持部85と凹
部77は左側車軸部17の取付部となる。

変位機構95は特公昭49-33298号公報その他に開示されて
いるように当業界では周知であるので、その説明は簡略
に述べる。この実施例において、変位機構95は内歯部材
101と、内歯部材101内に偏心的に配置された外歯部材10
3とを有する。内歯部材101は複数の半円筒形開口をも
ち、各開口内に円筒形ローラからなる内歯107が配設さ
れる。外歯部材103は内歯107の数よりも１つ少ない外歯
をもつから、外歯部材103は内歯部材101に対して軌道運
動と回転運動とを行う。外歯部材103のこの軌道運動と
回転運動は複数の拡大と縮小とをする流体室109を形成
する。

主として第５図において、左側車軸21は、車軸ハウジン
グ91内に配置されていて、軸受111，113によって回転可
能に支持される。左側車軸21は第５図においてその右方
端に向かって円筒形部分115を有し、その中に直線形の
内側スプライン117が配置される。この内側スプライン1
17に、主伝動軸121の一端に形成されたクラウン形の外
側スプライン119が係合する。別のクラウン形の外側ス
プライン123が主伝動軸121の反対端に配置され、これは
外歯部材103の内側に形成された直線形の内側スプライ
ン125と係合する。この実施例において、内歯部材101は
７個の内歯107をもち、外歯部材103は６個の外歯をもつ
から、外歯部材103の７回の軌道運動は、外歯部材103及
び駆動軸121と車軸21の完全１回転を実現する。

また、弁駆動軸129の一端のまわりに形成された外側ス
プライン127が内側スプライン125と係合し、弁駆動軸12
9はその反対端に外側スプライン131を有する。スプライ
ン131は弁部材135の内周に形成された内側スプライン13
3と係合する。弁部材135はマニホルドハウジング63に形
成された円筒形凹部77内に回転可能に配設され、かつ弁
駆動軸129によって当業界で一般に知られているよう
に、弁部材135は外歯部材103の回転速度で回転する。

平衡リング137が弁部材135の右側端面と密封係合状態に
配置され、これの詳細は米国特許第3,572,983号に図示
されて説明されている。弁部材135と平衡リング137は協
働して円筒形凹部77を環状の外室139と内室141とに区分
する。外室139は弁部材135を囲みかつ流入ポート65と流
入通路71を介して常時流通している。同時に内室141は
中央室75を介して流出ポート67と常時流通している。

弁部材135は、複数の交互に配置された弁通路143，145
を有し、弁通路143は外室139と連通し、一方弁通路145
は内室141と連通する。ポート板97は複数の流体通路147
をもち、そのそれぞれは流体室109の隣接する１つの室
と連続流通するように配置される。これは米国特許第3,
572,983号にみられるように当業者に熟知されているの
で、弁通路143，145と、流体通路147についての詳細な
説明は不要と考えて省略する。車輌運転者が制御軸57を
回転して、油圧ポンプ13をそのゼロ容積状態から移動す
ると、圧力流体が流入ポート65と連絡通路73を通って、
油圧ポンプの流体出口51から流入通路71に流入し始め
る。車輌が直線経路上を進行し、かつ各車軸21，23の回
転抵抗がほぼ等しいときは、流入通路71に流入する圧力
流体は、左右車軸部17，19の外室139にほぼ等しい比率
で流動する。

外室139内の圧力流体は、弁通路143と流体通路147を通
って拡大する流体室109に流入し、これにより外歯部材1
03を同一速度で軌道運動と回転運動させる。前記のよう
に外歯部材103の軌道、回転運動は主駆動軸121によって
車軸21，23の純回転運動に変換される。

これと同時に低圧流体が縮小する流体室109から排除さ
れて、隣接する流体通路147を通って流れ、かつ弁通路1
45により内室141を通って中央室75に流入する。前記の
ように中央室75内の低圧戻り流体は流出ポート67に流動
してから流体入口53に流入する。

車輌が旋回状態にあるときは、この発明の横車軸装置11
は、それ自身本来の差動能力を有する。例えばもし車輌
が右旋回すれば、車軸23は車軸21よりも遅い速度で回転
する。タイヤ、従ってモータは異なる速度で旋回しかつ
地面に「拘束」されるから、モータは分流器として作用
する。この結果油圧ポンプ13から流入通路71内への圧力
流体の流量は、直線運動中におけるように均等には分流
されずに、相対的に少量の流量が右側車軸部19に流れ、
かつ相対的に多量の流量が左側車軸部17に流れる。一般
に車軸部17，19への圧力流体の流量はそれらの速度に比
例し、かつ伝達されるトルクに反比例する。この発明の
横車軸装置は、単一の剛性をもった車軸ハウジングを有
し、これは車輌フレーム、種々の車輌附属品と諸器具を
取付けるのに適している。同時にこの発明はそれ自身本
来具えている差動能力と、歯車減速機能とを有してい
る。

ある種の車輌への適用時には、油圧ポンプ13をマニホル
ド部15と車軸部17，19から分離することが望ましい場合
がある。このような場合、当業者には明らかなように、
油圧ポンプ13は、流体出口51を流入ポート65に、また流
体入口53を流出ポート67に接続するように適切なポート
配置とホースを用いて遠隔配置される。ポンプを遠隔配
置した場合でも、この発明の横車軸装置は前記の態様と
利点と保留する。

この発明を、これを当業者が理解し得るように詳細に説
明した。この明細書を読みかつ理解すれば、この発明の
特許請求の範囲から逸脱せずに、種々の変形を実施でき
ることが当業者には明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による横車軸装置を装着した庭園ト
ラクタのような車輌の後面図、第２図は、第１図よりも
拡大して示したこの発明による横車軸装置の端面図で、
平歯車減速装置を有する型式の従来型横車軸装置の輪郭
と比較した図面、第３図は、この発明の横車軸装置と組
み合わされた可変容積型ポンプの水平、軸方向断面図、
第４図は、第３図と同一尺度の水平、軸方向断面図で、
この発明による横車軸装置の中央部分を示し、第５図
は、軸方向の長さを短縮した、第３，４図と同一尺度の
水平、軸方向断面図でこの発明の横車軸装置の１つを示
す図面である。 11……横車軸装置、13……油圧ポンプ 17，19……左右車軸部、21，23……車軸 51……流体出口、53……流体入口 63……マニホルドハウジング 65……流入ポート、67……流出ポート 75……戻り通路、85，87……車軸支持部 91……車軸ハウジング 95……変位機構、101……内歯部材 103……外歯部材、105……静止リング 121……主駆動軸、129……弁駆動軸 135……弁部材

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両フレーム（Ｆ）と、動力源と、１対の
   従動車輪（Ｗ）と、流体出口（51）及び流体入口（53）
   をもつ油圧ポンプ（13）を用いる油圧式横車軸装置（1
   1）であって、 (a)流体出口（51）と流通される流入ポート（65）及び
   入口（53）と流通される流出ポート（67）をもつマニホ
   ルドハウジング（63）を具え、このマニホルドハウジン
   グ（63）は１対の対向して配置され回転軸線をもつほぼ
   対称の車軸支持部（85，87）と、流入ポート（65）と流
   通する流入通路（71）及び流出ポート（67）と流通する
   戻り通路（75）とを有し、 (b)マニホルドハウジング（63）の車軸支持部（85，8
   7）に支承された１対の車軸部（17，19）を具え、 (c)各車軸部（17，19）はマニホルドハウジング（63）
   に固定された車軸ハウジング（91）と、車軸ハウジング
   （91）内に回転可能に配置された車軸（21，23）と、流
   体圧力作動式の変位機構（95）と、この変位機構（95）
   の回転出力を車軸（21，23）に伝達する主駆動軸（12
   1）とを具え、変位機構（95）は拡大しかつ縮小する流
   体室（109）と、流入通路（71）と拡大流体室との間及
   び縮小流体室と戻り通路（75）との間をそれぞれ流通さ
   せるように作用する弁装置（135）とを有し、 (d)変位機構（95）が内歯部材（105）と、内歯部材内に
   偏心的に配置され、その中で軌道運動と回転運動とを行
   う外歯部材（103）とを有している油圧式横車軸装置。
2. 【請求項２】変位機構（95）がゼロータ歯車機構を有
   し、内歯部材（105）が複数の（Ｎ＋１）個の内歯（10
   7）をもち、外歯部材（103）が複数のＮ個の外歯をもっ
   ている特許請求の範囲第１項記載の油圧式横車軸装置。
3. 【請求項３】車軸ハウジング（91）が取付部材（25）に
   よって車両フレーム（Ｆ）に取付けられている特許請求
   の範囲第１項記載の油圧式横車軸装置。
4. 【請求項４】動力源をもつ車輌の１対の車輌車輪（Ｗ）
   を駆動する油圧ポンプ（13）を用い、この油圧ポンプ
   （13）が流体出口（51）及び流体入口（53）をもつ油圧
   ポンプ（13）を用いる油圧式横車軸装置（11）であっ
   て、 (a)流体出口（51）と流通される流入ポート（65）及び
   入口（53）と流通される流出ポート（67）をもつマニホ
   ルドハウジング（63）を具え、このマニホルドハウジン
   グ（63）は１対の対向して配置され回転軸線をもつほぼ
   対称の車軸支持部（85，87）と、流入ポート（65）と流
   通する流入通路（71）及び流出ポート（67）と流通する
   戻り通路（75）とを有し、 (b)マニホルドハウジング（63）の車軸支持部（85，8
   7）に支承された１対の車軸部（17，19）を具え、 (c)各車軸部（17，19）はマニホルドハウジング（63）
   に固定された車軸ハウジング（91）と、車軸ハウジング
   （91）内に回転可能に配置された車軸（21，23）と、流
   体圧力作動式の変位機構（95）とを具え、変位機構（9
   5）は拡大しかつ縮小する流体室（109）と、流入通路
   （71）と拡大流体室との間及び縮小流体室と戻り通路
   （75）との間をそれぞれ流通させるように作用する弁装
   置（135）とを有し、 (d)変位機構（95）が車軸ハウジング（91）に対して回
   転しないように取付けられた内歯部材（105）と、内歯
   部材（105）内に偏心的に配置され、その中で軌道運動
   と回転運動とを行う外歯部材（103）とを有し、主駆動
   軸（121）が外歯部材（103）と協働して第１自在結合装
   置（123，125）を形成し、かつ車軸と協働して第２自在
   結合装置（117，119）を形成して外歯部材（103）の軌
   道運動及び回転運動を車軸の回転運動に変換する油圧式
   横車軸装置。
5. 【請求項５】外歯部材（103）が第１組の直線形内側ス
   プライン（125）をもち、主駆動軸（121）が第１組のク
   ラウン形外側スプライン（123）をもち、これらの第１
   組スプラインが第１自在結合装置に含まれる特許請求の
   範囲第４項記載の油圧式横車軸装置。
6. 【請求項６】車軸（21）が第２組の直線内側スプライン
   （117）をもち、主駆動軸（121）が第２組のクラウン形
   外側スプライン（119）をもち、これらの第２組スプラ
   インが第２自在結合装置に含まれる特許請求の範囲第５
   項記載の油圧式横車軸装置。
7. 【請求項７】動力源をもつ車輌の１対の車輌車輪（Ｗ）
   を駆動する油圧ポンプ（13）を用い、この油圧ポンプ
   （13）が流体出口（51）及び流体入口（53）をもつ油圧
   ポンプ（13）を用いる油圧式横車軸装置（11）であっ
   て、 (a)流体出口（51）と流通される流入ポート（65）及び
   入口（53）と流通される流出ポート（67）をもつマニホ
   ルドハウジング（63）を具え、このマニホルドハウジン
   グ（63）は１対の対向して配置され回転軸線をもつほぼ
   対称の車軸支持部（85，87）を有し、 (b)マニホルドハウジング（63）の車軸支持部（85，8
   7）に支承された１対の車軸部（17，19）を具え、 (c)各車軸部（17，19）はマニホルドハウジング（63）
   に固定された車軸ハウジング（91）と、この車軸ハウジ
   ング（91）内に回転可能に配置された車軸（21，23）
   と、拡大しかつ縮小する流体室（109）を有する流体圧
   力作動式の変位機構（95）と、この変位機構（95）の回
   転出力を車軸（21，23）に伝達する主駆動軸（121）
   と、マニホルドハウジング（63）と変位機構（95）との
   間に配置され、流入通路（71）と拡大流体室との間及び
   縮小流体室と戻り通路（75）との間をそれぞれ流通させ
   るように作用する弁装置（135）とを具え、 (d)弁装置（135）がマニホルドハウジング（63）と協働
   して流入流体室（139）と戻り流体室（141）を形成する
   回転式円板形弁部材を有し、流入流体室（139）がマニ
   ホルドハウジング（63）の流入ポート（65）と圧力低下
   をすることなく流通し、かつ戻り流体室（141）がマニ
   ホルドハウジング（63）の流出ポート（67）と圧力低下
   をすることなく流通する油圧式横車軸装置。
8. 【請求項８】車軸ハウジング（91）が拡大しかつ縮小す
   る流体室（109）とそれぞれ連通する流体通路（147）を
   有し、回転式円板形弁部材が流入流体室（139）と流体
   通路（147）との間、及び戻り流体室（141）と流体通路
   （147）との間を順次流通させる特許請求の範囲第７項
   記載の油圧式横車軸装置。
9. 【請求項９】変位機構（95）の運動の回転成分を回転軸
   線のまわりの回転式円板形弁部材の回転運動に変換する
   弁駆動軸（129）を有する特許請求の範囲第８項記載の
   油圧式横車軸装置。
10. 【請求項１０】変位機構（95）が車軸ハウジング（91）
    に固定された内歯部材（105）と、内歯部材内に偏心的
    に配置されてその中で軌道運動及び回転運動を行う外歯
    部材（103）とを有し、弁駆動軸（129）が外歯部材（10
    3）とスプライン係合（125，127）される一端と、回転
    式円板形弁部材とスプライン係合（131，133）される他
    端とをもっている特許請求の範囲第９項記載の油圧式横
    車軸装置。