JPH1130305A - 機械油圧式伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型、軽量、かつコンパクトに形成できるた
め安価となる機械油圧式伝動装置を提供する。 【解決手段】 駆動源１により油圧ポンプ１１・油圧モ
ータ１３を介して駆動されるモータ軸２９と同心で、か
つモータ軸２９に対して回転可能な第１歯車１４と、第
１歯車１４と噛合し、出力軸１５に固定された第２歯車
１６とからなる第２歯車列と、第１歯車１４とモータ軸
２９間の動力伝達を接続・遮断可能に設置された第２ク
ラッチ１７とを有する機械油圧式伝動装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は機械油圧式伝動装置
に関するものであり、特にはホイール式パワーショベ
ル、ラフテレンクレーン等の建設機械の機械油圧式伝動
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械等の伝動装置では、機械式動力
伝達方式は効率が良い反面、正逆運転切換えの制御性が
悪く、また油圧式動力伝達方式は可変容量形ポンプ・モ
ータの斜板の傾転角を変えることにより、正逆運転の切
換え制御が容易である反面、高速時にはポンプの吐出流
量が増えるため圧力損失が大きくなるとともに、モータ
の傾転角が小さくなるために効率が低下する欠点があ
る。そこで、図６に示される「特開平２−１９５０６２
号公報」のように、高速時には機械的に動力伝達が行な
われて効率の低下を避け、低速時には油圧的に動力伝達
が行なわれて正逆運転の切換制御を容易にした機械油圧
式動力伝達方式が多方面で使用されている。

【０００３】図６に示す機械油圧式伝動装置は、駆動源
１と油圧ポンプ１１を連結している入力軸２と、油圧モ
ータ１３に連結したモータ軸２９と、出力軸１５の順
に、それぞれの軸が並列に配置されている。出力軸１５
の回転数が高くなり所定値を超えるときには、第１クラ
ッチ３１を接続するとともに第２クラッチ１７を遮断し
て、機械式伝動装置３０により駆動源１の動力を効率良
く出力軸１５に伝える。また出力軸１５の回転数が低く
なり所定値以下になると、第２クラッチ１７を接続する
とともに第１クラッチ３１を遮断して、油圧式伝動装置
１０により正逆運転の切換え制御を容易にして、駆動源
１の動力を出力軸１５に伝えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た第６図に示す従来の機械油圧式動力伝達方式には次の
ような欠点がある。油圧式伝動装置１０から伝達される
出力軸１５の動力は、機械式伝動装置３０に比べて、低
速・大トルクである上に、油圧式伝動装置１０で最も大
トルクとなる第２歯車１６と出力軸１５間に第２クラッ
チ１７が設置されているため、第２クラッチ１７が大き
くなり機械油圧式伝動装置全体が大型になる。

【０００５】本発明は、上記問題点に着目し、小型、軽
量、コンパクトで、かつ、安価となる機械油圧式伝動装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び効果】上記目的を達成
するために、本発明に係る機械油圧式伝動装置の第１発
明は、原動機出力を機械式伝動と油圧式伝動とに切換え
可能な変速機であって、原動機に連結した入力軸と、入
力軸に並列に配置した出力軸と、入力軸側の歯車と出力
軸側の歯車との噛合により、入力軸から出力軸に動力伝
達可能に設置された第１歯車列と、第１歯車列の動力伝
達を接続・遮断する第１クラッチとからなる機械式伝動
装置と、入力軸に連結した油圧ポンプと、油圧ポンプに
油圧駆動可能に接続された油圧モータと、油圧モータに
連結したモータ軸と、モータ軸と同心で、かつモータ軸
に対して回転自在な第１歯車と、第１歯車と噛み合い、
出力軸に固定された第２歯車とからなり、モータ軸と出
力軸に動力伝達可能に設置された第２歯車列と、第１歯
車とモータ軸間の動力伝達を接続・遮断可能に設置され
た第２クラッチとで構成される油圧式伝動装置とを有す
ることを特徴とする。

【０００７】第１発明によれば次のような作用効果を奏
する。機械式伝動装置の第１クラッチを接続するととも
に油圧式伝動装置の第２クラッチを遮断すれば、原動機
出力が機械式伝動装置により出力される。また、機械式
伝動装置の第１クラッチを遮断するとともに油圧式伝動
装置の第２クラッチを接続すれば、原動機出力が油圧式
伝動装置により出力される。従って、出力軸が高速・低
トルクとなる時には機械式伝動装置を選択すれば、伝達
効率が向上し、損失動力を低減できるとともに、出力軸
が低速・高トルクとなる時には油圧式伝動装置を選択す
れば、正転と逆転との間の出力回転速度を円滑に制御し
得る。

【０００８】特に油圧式伝動装置から伝達される出力軸
の動力は、機械式伝動装置に比べて低速・大トルクにな
る。しかし第２クラッチを設置する場所は、従来の油圧
式伝動装置で最も低速・大トルクとなる第２歯車と出力
軸間ではなく、第２歯車に減速される前の第１歯車とモ
ータ軸間にしたため、従来技術の第２クラッチに比べ
て、減速のため増大するトルク分だけ小さくなり、機械
油圧式伝動装置全体を小型、軽量、かつコンパクトに形
成でき、安価となる。

【０００９】本発明に係る機械油圧式伝動装置の第２発
明は、第１発明において、第１歯車列の出力軸側の歯車
と第２歯車列の第２歯車とを共通化したことを特徴とす
る。この構成によれば、第２歯車列の第２歯車は、第１
歯車列を兼ね、共通化されるため、部品点数が減少する
とともに、その分、機械油圧式伝動装置を軸方向に短く
することができる。

【００１０】本発明に係る機械油圧式伝動装置の第３発
明は、第１，２発明において、出力軸の軸方向前後で回
転数比を与え、相互に出力することを特徴とする。この
構成によれば、出力軸の軸方向前後で回転数が異なるた
め、車両の前輪と後輪とでタイヤ径の異なる場合等に適
用することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の各実施例について図１〜
５に基づいて説明する。図１により、本発明に係る機械
油圧式伝動装置の第１実施例の構成について説明する。
なお図１に示す従来技術と共通する部材には同一符号を
付して説明する。機械油圧式伝動装置は、燃料噴射装置
を有する動力源１と、油圧式伝動装置１０（一点鎖線で
示す）と機械式伝動装置３０（二点鎖線で示す）および
制御装置２０とから構成されている。

【００１２】機械式伝動装置３０は、入力軸２に回転自
在に設置された歯車３２と、歯車３２と入力軸２間の動
力を接続・遮断自在な第１クラッチ３１と、歯車３２に
噛合し、出力軸１５に固着された歯車３３とよりなる。
このように歯車３２と歯車３３とにより、入力軸２と出
力軸１５間に動力伝達可能な第１歯車列を構成する。

【００１３】油圧式伝動装置１０は、動力源１により入
力軸２を介して駆動されるよう連結された油圧ポンプ１
１と、油圧ポンプ１１に配管１２で接続された油圧モー
タ１３と、油圧モータ１３に連結されたモータ軸２９
と、モータ軸２９に回転自在な第１歯車１４と、第１歯
車１４とモータ軸２９間の動力を接続・遮断自在な第２
クラッチ１７と、第１歯車１４に噛合するとともに出力
軸１５に固着した第２歯車１６とよりなる。このように
第１歯車１４と第２歯車１６とにより、モータ軸２９と
出力軸１５間に動力伝達可能な第２歯車列を構成する。

【００１４】制御装置２０は、出力軸１５の回転数を検
出する速度センサー２４と、入力軸２の回転数を検出す
る速度センサー２６と、車両の前後進を切換える前後進
切換手段２７と、車両速度を制御する速度制御手段２８
と、第１クラッチ３１を切り換える第１クラッチ圧コン
トロール用バルブ２５と、第２クラッチ１７を切り換え
る第２クラッチ圧コントロール用バルブ２３と、第１ク
ラッチ圧コントロール用バルブ２５と第２クラッチ圧コ
ントロール用バルブ２３とに制御圧を供給する油圧ポン
プ２２と、油圧ポンプ１１の容量と流出方向および油圧
モータ１３の容量を変える、油圧ポンプ１１と油圧モー
タ１３の斜板コントロール用バルブ１８、１９と、速度
センサー２４，２６と前後進切換手段２７と速度制御手
段２８とから信号を入力し、第１クラッチ圧コントロー
ル用バルブ２５と第２クラッチ圧コントロール用バルブ
２３と斜板コントロール用バルブ１８、１９とに信号を
出力する制御部２１とからなる。なお図１に示す制御装
置２０については、後述する図３〜５に示す第２〜４実
施例についても同様のため図示を省略する。

【００１５】上記構成による作用を説明する。速度セン
サー２４から制御部２１に出力された出力軸１５の回転
信号が、予め設定された所定値以下であると、制御部２
１より第１クラッチ圧コントロール用バルブ２５に信号
を出して第１クラッチ３１を遮断するとともに、第２ク
ラッチ圧コントロール用バルブ２３に信号を出して第２
クラッチ１７を接続し、油圧式伝動装置１０を介して動
力を出力軸１５に伝えて車両を駆動する。このとき、速
度制御手段２８からの信号により、制御部２１から油圧
ポンプ１１の斜板コントロール用バルブ１８と油圧モー
タ１３の斜板コントロール用バルブ１９に信号を出し
て、油圧ポンプ１１と油圧モータ１３の容量を制御する
ことにより、出力軸１５の回転速度を無段変速制御でき
る。また車両の前後進を切換える前後進切換手段２７か
らの信号により、制御部２１から油圧ポンプ１１に信号
を出して油圧ポンプ１１の容量を負の領域にすると、油
圧ポンプ１１の吐出方向が逆向きなり出力軸１５の回転
方向が逆向きになる。このため、出力回転速度が所定値
より小さい範囲においては、油圧式伝動装置１０により
正転と逆転との間の出力軸１５の回転速度を円滑に制御
できる。

【００１６】また、速度センサー２４から制御部２１に
出力された出力軸１５の回転信号が、予め設定された所
定値を超えると、制御部２１より第２クラッチ圧コント
ロール用バルブ２３に信号を出して、第２クラッチ１７
を遮断するとともに、第１クラッチ圧コントロール用バ
ルブ２５に信号を出して第１クラッチ３１を接続し、機
械式伝動装置３０介して動力を出力軸１５に伝えて車両
を駆動する。このとき、制御部２１からの指令により油
圧ポンプ１１の斜板コントロール用バルブ１８を作動さ
せ油圧ポンプ１１の吐出容量を略ゼロとする。これによ
り油圧式伝動装置１０の油圧損失を最小にするととも
に、動力源１の動力は伝達効率の良い機械式伝動装置３
０のみを介して出力軸１５に伝えられる。このときの出
力軸１５、即ち車両の速度制御は、速度制御手段２８か
らの信号を入力した制御部２１から、図示しない燃料噴
射装置に出力される信号により、動力源１の回転数を制
御することによって行われる。

【００１７】第１歯車１４とモータ軸２９間の動力を接
続・遮断自在な第２クラッチ１７は、クラッチパック１
７ａ側をモータ軸２９に固着し、インナー側は第１歯車
１４に固着している。そのため機械式伝動装置３０によ
り車両を駆動しているときでも、図２に示されるよう
に、モータ軸２９内に穿設された通孔２９ａからＳ方向
に噴射される潤滑油は、インナー側のディスク１７ｂの
回転による遠心力で、半径方向外方に飛散するため第２
クラッチ１７の潤滑性が向上する。

【００１８】図３は本発明の第２実施例を示す。第２実
施例では、クラッチパック１７ａ側を第１歯車１４に固
着し、インナー側をモータ軸２９に固着している以外は
第１実施例と同じ構成である。また、第１実施例と同様
な部品には同一符号を付して説明を省略する。この構成
によれば、第１歯車１４の外径がクラッチパック１７ａ
の外径より大きくなるような場合には、第１歯車１４に
クラッチパック１７ａが支持し易くなると共に、第２ク
ラッチ１７のインナー側がモータ軸２９に固着し易くな
るため第２クラッチ１７の構成を簡素化できる。

【００１９】図４は本発明の第３実施例を示す。第１実
施例では、出力軸に第１歯車列の歯車３３と、第２歯車
列の第２歯車１６とが取着されていたが、第３実施例で
はこれら歯車３３と第２歯車１６とを共通化した共通歯
車１６ａを設けたこと以外は第１実施例と同じである。
また第１実施例と同様な部品には同一符号を付して説明
を省略する。この構成によれば、共通歯車１６ａは、第
１歯車列と第２歯車列を兼ねることになるため、部品点
数が減少するとともに、その分、機械油圧式伝動装置を
短くすることができる。

【００２０】図５は本発明の第４実施例を示す。第４実
施例では、出力軸１５に歯車３４を固着し、歯車３４に
噛合する歯車３５を、別に設置した出力軸１５ａに固着
した以外は、第１実施例と同じである。また第１実施例
と同様な部品には同一符号を付して説明を省略する。こ
の構成によれば、歯車３４，３５の歯数比を選定するこ
とにより、二つの出力軸１５と１５ａとに所定の回転数
比を与えることができるため、車両の前輪と後輪とでタ
イヤ径の異なる場合等にこの二つの出力軸１５と１５ａ
を適用することができる。なお、図１、図３〜図５で
は、ポンプ１１、モータ１３間の油圧回路は、簡易的、
かつ機能説明上、クローズド回路としてあるが、オープ
ン回路であっても良いことは言うまでもない。

【００２１】なお第３，４実施例についても、第１実施
例に対する第２実施例と同様な実施例があり得るが、第
２実施例と同様のため説明を省略する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る機械油圧式伝動装置の第１実施例
を示す図である。

【図２】図１の制御部分を省略した簡略構成図である。

【図３】本発明に係る機械油圧式伝動装置の第２実施例
を示す図である。

【図４】本発明に係る機械油圧式伝動装置の第３実施例
を示す図である。

【図５】本発明に係る機械油圧式伝動装置の第４実施例
を示す図である。

【図６】従来の機械油圧式伝動装置を示す図である。

【符号の説明】

１ 駆動源 ２ 入力軸 １０ 油圧式伝動装置 １１ 油圧ポンプ １３ 油圧モータ １４ 第１歯車 １６ 第２歯車 １６ａ 共通歯車 ３２，３３，３４，３５ 歯車 １５，１５ａ 出力軸 １７ 第２クラッチ ２０ 制御装置 ２１ 制御部 ２３ 第２クラッチ圧コントロール用バルブ ２４，２６ 速度センサー ２５ 第１クラッチ圧コントロール用バルブ ２７ 前後進切換手段 ２８ 速度制御手段 ２９ モータ軸 １０ 機械式伝動装置 ３１ 第１クラッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久世 隆 石川県小松市符津町ツ23 株式会社小松製 作所粟津工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (1).原動機出力を機械式伝動と油圧式伝
   動とに切換え可能な変速機であって、 (2).原動機に連結した入力軸と、入力軸に並列に配置し
   た出力軸と、入力軸側の歯車と出力軸側の歯車との噛合
   により、入力軸から出力軸に動力伝達可能に設置された
   第１歯車列と、第１歯車列の動力伝達を接続・遮断する
   第１クラッチとからなる機械式伝動装置と、 (3).入力軸に連結した油圧ポンプと、油圧ポンプに油圧
   駆動可能に接続された油圧モータと、油圧モータに連結
   したモータ軸と、モータ軸と同心で、かつモータ軸に対
   して回転自在な第１歯車と、第１歯車と噛み合い、出力
   軸に固定された第２歯車とからなり、モータ軸と出力軸
   に動力伝達可能に設置された第２歯車列と、第１歯車と
   モータ軸間の動力伝達を接続・遮断可能に設置された第
   ２クラッチとで構成される油圧式伝動装置とを有するこ
   とを特徴とする機械油圧式伝動装置。
2. 【請求項２】 第１歯車列の出力軸側の歯車と第２歯車
   列の第２歯車とを共通化したことを特徴とする請求項１
   記載の機械油圧式伝動装置。
3. 【請求項３】 出力軸の軸方向前後で回転数比を与え、
   相互に出力することを特徴とする請求項１，２記載の機
   械油圧式伝動装置。