JP2006300268A - Working vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの出力軸の回転を入力し、それを無段階で変速して出力するバリエータの出力回転、及び前記エンジンの出力回転が入力される遊星歯車機構が設けられたトルクスプリット型の無限減速装置と、この無限減速装置の出力により駆動する駆動軸とを備えた作業車両に関する。 The present invention relates to a torque split type which is provided with an output rotation of a variator that inputs a rotation of an output shaft of an engine and outputs the rotation of the output shaft in a stepless manner, and a planetary gear mechanism to which the output rotation of the engine is input. The present invention relates to a work vehicle including an infinite reduction gear and a drive shaft that is driven by the output of the infinite reduction gear.
従来、ホイルローダ、ブルドーザ、フォークリフト等の作業車両においては、作業機を利用して複雑な動作をさせる必要があるため、微妙なシフト操作によって作業車両を細かく動作させるために、変速の際、シフトアップやシフトダウンで振動が生じないような変速装置が要求されている。
このような要求に対応できる変速装置としては、HST(Hydro Static Transmission)装置を備えた走行装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, work vehicles such as wheel loaders, bulldozers, forklifts, etc. need to perform complicated operations using work machines. There is a demand for a transmission that does not generate vibrations during downshifting.
As a transmission that can meet such a demand, a traveling device including an HST (Hydro Static Transmission) device is known (see, for example, Patent Document 1).
このHST装置は、エンジンの動力によって油圧ポンプを駆動し、駆動輪等の動作部分近傍に設けられた油圧モータを油圧ポンプからの圧油によって動作させるものである。このHST装置によれば、シフトレバー等の微妙な操作を圧油に変換して油圧モータを駆動させることとなるので、スムーズな変速操作を実現することができる。
しかし、このようなHST装置では、エンジンの動力を一旦液体エネルギの圧力に変換し、油圧モータによって機械的駆動に変換しているため、エネルギ効率上は、エンジンの機械的動力を、直接駆動輪等の動力として供給する方法が望まれている。
This HST device drives a hydraulic pump by the power of an engine, and operates a hydraulic motor provided in the vicinity of an operating part such as a drive wheel by pressure oil from the hydraulic pump. According to this HST device, since a delicate operation such as a shift lever is converted into pressure oil to drive the hydraulic motor, a smooth speed change operation can be realized.
However, in such an HST device, the engine power is once converted into liquid energy pressure and converted into mechanical drive by a hydraulic motor. Therefore, in terms of energy efficiency, the mechanical power of the engine is directly converted into the drive wheels. The method of supplying as motive power etc. is desired.
ところで、作業車両を含む車両の変速機には、無段変速機があり、このような無段変速機としては、専ら機械的伝導機構により駆動力の伝達を行うCVT(Continuously Variable Transmission)が知られている。
このCVTの変速を実現するバリエータとしては、例えばトロイダル形式のバリエータが知られ、このバリエータは、エンジン側に設けられた曲面部を有する入力ディスクと、これに対向配置され、入力ディスクの曲面部に対向する曲面部を有し、駆動輪等の駆動機構に動力を伝達する出力ディスクと、これら入力ディスク及び出力ディスクの曲面部間に配設されるパワーローラとを備えて構成される。そして、パワーローラが曲面部間で種々の姿勢となることにより、入力に対する出力を変え、無段変速を実現するものである。
By the way, there is a continuously variable transmission as a transmission of a vehicle including a work vehicle. As such a continuously variable transmission, CVT (Continuously Variable Transmission) that transmits a driving force by a mechanical transmission mechanism is known. It has been.
For example, a toroidal variator is known as a variator for realizing the CVT shift. The variator is disposed opposite to an input disk having a curved surface provided on the engine side, and is disposed on the curved surface of the input disk. An output disk having opposed curved surfaces and transmitting power to a drive mechanism such as a drive wheel, and a power roller disposed between the curved surfaces of the input disk and the output disk are configured. Then, the power roller takes various postures between the curved surface portions, thereby changing the output with respect to the input and realizing a continuously variable transmission.
ここで、トロイダル形式のバリエータや他のベルトを利用したバリエータの場合も同様だが、エンジン側の入力ディスクから駆動輪側の出力ディスクにパワーローラを介して常に力が伝達される構成であるため、そのままでは、エンジンを動作させた状態での停止状態、いわゆるニュートラルの状態を維持できない。
そこで、変速装置では、バリエータと遊星歯車機構を組み合わせてIVT(Infinitely Variable Transmission)としたものが用いられている。
このIVTでは、例えばエンジン出力回転を遊星歯車機構のサンギヤに、エンジン出力回転を入力したバリエータの出力回転を遊星キャリアに入力し、バリエータの変速を調整し、サンギヤと遊星キャリアの回転速度が出力となるリングギヤの回転速度を相殺して0になるような、いわゆるギヤドニュートラル状態を実現することができる。また、その状態から変速比を代えることにより、出力回転を前進、又は後進方向に連続的に変化させることが可能となる(例えば、特許文献2参照)。
Here, the same applies to toroidal type variators and variators using other belts, but the force is always transmitted from the input disk on the engine side to the output disk on the drive wheel side via the power roller. As it is, it is impossible to maintain a so-called neutral state when the engine is operated.
Therefore, in the transmission, an IVT (Infinitely Variable Transmission) is used by combining a variator and a planetary gear mechanism.
In this IVT, for example, the engine output rotation is input to the sun gear of the planetary gear mechanism, the output rotation of the variator to which the engine output rotation is input is input to the planetary carrier, the shift of the variator is adjusted, and the rotational speeds of the sun gear and the planetary carrier are output. It is possible to realize a so-called geared neutral state in which the rotational speed of the ring gear becomes zero by canceling out. Further, by changing the gear ratio from that state, it is possible to continuously change the output rotation in the forward or reverse direction (see, for example, Patent Document 2).
また、他の変速装置としては、フルトロイダル形式のバリエータと2つの遊星歯車機構を組み合わせてギヤドニュートラルの状態を実現した、コンパウンド型IVTの変速装置が知られている(例えば、特許文献3参照)。
この特許文献3には、コンパウンド型の変速装置において、遊星歯車機構の後段に高速及び低速切換用のクラッチの他に、さらに前進及び後進切換用のクラッチを設けることにより、車両の後進時に高速走行を実現できる構成が開示されている。
As another transmission, there is known a compound type IVT transmission that realizes a geared neutral state by combining a full toroidal variator and two planetary gear mechanisms (see, for example, Patent Document 3). ).
In Patent Document 3, in a compound transmission, a high-speed and low-speed switching clutch is provided in a subsequent stage of the planetary gear mechanism, and a forward and reverse switching clutch is further provided so that the vehicle travels at a high speed when the vehicle moves backward. The structure which can implement | achieve is disclosed.
しかしながら、前記特許文献2に記載の技術を作業車両に適用しようとした場合、車両の前進時は、クラッチの切換により高速走行を可能とできるが、後進時はこのような設定がないので、前進時のように高速に後進させることができない。
ここで、作業車両の場合、作業機を利用して荷の積み込みや荷降ろしを効率的に行うには、前進、後進時の最高速度を同程度の速度で走行させる必要があるので、特許文献2のような後進速度では十分ではない。
また、前記特許文献3に記載の技術では、遊星歯車機構を2つ備えたコンパウンド型の変速装置にさらに、前進及び後進切換用のクラッチを付加しなければならず、構成部品が多くなってしまい、構成部品の配置が複雑になるという問題がある。
However, when the technique described in
Here, in the case of a work vehicle, in order to efficiently load and unload using a work machine, it is necessary to travel at the same speed at the maximum speed when moving forward and backward. A reverse speed of 2 is not enough.
Further, in the technique described in Patent Document 3, a forward and reverse switching clutch must be added to a compound transmission having two planetary gear mechanisms, resulting in an increase in the number of components. There is a problem that the arrangement of components is complicated.
本発明の目的は、構成部品の増加を最小限にとどめ、高速で後進させることができ、エネルギロスが少ない作業車両を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a work vehicle that minimizes an increase in the number of components, can be moved backward at high speed, and has low energy loss.
第1発明に係る作業車両は、
エンジンの出力軸の回転を入力し、それを無段階で変速して出力するバリエータの出力回転、及び前記エンジンの出力回転が入力される遊星歯車機構が設けられたトルクスプリット型の無限減速装置と、この無限減速装置の出力により駆動する駆動軸とを備えた作業車両であって、
前記無限減速機は、
前記エンジンの出力回転及び前記バリエータの出力回転が入力され、これらの出力回転を合成して後段に出力する遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構の低速出力回転、及び、前記遊星歯車機構を介さない前記バリエータの高速出力回転を切り換えて後段に出力する出力切換機構と、
この出力切換機構の後段に配置され、該出力切換機構の出力回転を正逆切り換えて前記駆動軸に出力する正逆切換機構とを備えていることを特徴とする。
The work vehicle according to the first invention is
An output rotation of a variator that inputs rotation of an output shaft of an engine, and outputs the rotation of the output steplessly, and a torque split type infinite reduction device provided with a planetary gear mechanism to which the output rotation of the engine is input; A work vehicle including a drive shaft driven by the output of the infinite reduction gear,
The infinite reduction gear is
An output rotation of the engine and an output rotation of the variator are input, a planetary gear mechanism that combines these output rotations and outputs them to the subsequent stage,
An output switching mechanism for switching the low-speed output rotation of the planetary gear mechanism and the high-speed output rotation of the variator not via the planetary gear mechanism to output to the subsequent stage;
A forward / reverse switching mechanism is provided at the subsequent stage of the output switching mechanism, and outputs to the drive shaft by switching the output rotation of the output switching mechanism between forward and reverse.
第2発明に係る作業車両は、第1発明の作業車両において、バリエータがハーフトロイダル型の無段変速機であることを特徴とする。
第3発明に係る作業車両は、第1発明の作業車両において、バリエータがフルトロイダル型の無段変速機であることを特徴とする。
第4発明に係る作業車両は、第1発明の作業車両において、バリエータが無端ベルト状の動力伝導体を備えた無段変速機であることを特徴とする。
A work vehicle according to a second invention is the work vehicle according to the first invention, wherein the variator is a half-toroidal continuously variable transmission.
A work vehicle according to a third invention is the work vehicle according to the first invention, wherein the variator is a full toroidal continuously variable transmission.
A work vehicle according to a fourth aspect of the present invention is the work vehicle according to the first aspect, wherein the variator is a continuously variable transmission provided with an endless belt-like power conductor.
第1発明によれば、トルクスプリット型という比較的単純な構造の後段部分に、正逆切換機構を設けるだけでよいので、変速装置の構成部品の増加を必要最低限に抑えることができる。また、機械的な伝導機構によって無段変速を実現しているので、従来のHST装置よりもエネルギ伝達効率を向上させることができる。 According to the first invention, since it is only necessary to provide the forward / reverse switching mechanism at the rear stage portion of the relatively simple structure of the torque split type, it is possible to suppress the increase in the number of components of the transmission. Further, since the continuously variable transmission is realized by the mechanical transmission mechanism, the energy transmission efficiency can be improved as compared with the conventional HST device.
第2発明によれば、ハーフトロイダル型の無段変速機に本発明を採用することにより、フルトロイダル型の無段変速機の場合に比較して、スピンロスを生じることがなく、伝達効率を一層向上させることができる。
第3発明によれば、フルトロイダル型の無段変速機に本発明を採用することにより、エンジンから駆動軸へのトルク伝達を向上することができるため、伝達損失が少なく、エネルギ効率を向上することができる。また、フルトロイダル型の無段変速機の場合、入力ディスク及び出力ディスクの断面円形状の曲面の円中心を通るように、パワーローラの姿勢が変更するようになっているので、別途パワーローラを支持させる部品が必要とならず、単純でコンパクトに無段変速機を構成することができる。
According to the second invention, by adopting the present invention in a half-toroidal continuously variable transmission, spin loss does not occur and transmission efficiency is further improved compared to a full toroidal continuously variable transmission. Can be improved.
According to the third invention, by adopting the present invention in a full toroidal continuously variable transmission, torque transmission from the engine to the drive shaft can be improved, so that transmission loss is small and energy efficiency is improved. be able to. In the case of a full toroidal-type continuously variable transmission, the posture of the power roller is changed so that it passes through the center of the circular curved surface of the input disk and the output disk. No parts to be supported are required, and the continuously variable transmission can be configured simply and compactly.
第4発明によれば、無端ベルト状の動力伝達体を備えた無段変速機に本発明を採用することにより、構成部品のコストを低減することができるので、作業車両を安価に製造することができ、特にトラクタ等の小型の作業車両に好適である。 According to the fourth aspect of the present invention, the cost of the component parts can be reduced by adopting the present invention in the continuously variable transmission including the endless belt-like power transmission body, so that the work vehicle can be manufactured at low cost. This is particularly suitable for small work vehicles such as tractors.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
■1.第1実施形態
(1)全体構成
図1には、本発明の第1実施形態に係る作業車両としてのホイルローダ1が示されている。このホイルローダ1は、車両本体2、作業機3、キャビン4、動力部5、及び走行装置6を備えて構成される。
車両本体2は、作業機3、キャビン4、及び動力部5を支持する鋼製フレーム体から構成されている。この車両本体2の前方側には、車両本体2に対して左右方向に回転自在に構造体21が設けられ、この構造体21のさらに前方側には、作業機3が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
■ 1. First Embodiment (1) Overall Configuration FIG. 1 shows a
The vehicle
作業機3は、前記構造体21に枢軸されるブーム31と、このブーム31に上下に枢軸されるバケット32と、ブーム31の中間部分にブーム31に枢軸されるベルクランク33とを備えて構成されている。
ブーム31は、車幅方向に一対配置され、構造体21に対して上下に回動自在に枢軸されている。このブーム31の下部には、リフトシリンダ34が枢軸され、リフトシリンダ34の基端部分は、構造体21に枢軸されている。そして、このリフトシリンダ34を油圧等によって伸長させることにより、ブーム31は上下に揺動するようになっている。
バケット32は、掘削土等を積み込む部分であり、ブーム31の枢軸位置よりも上部にリンク35が枢軸されており、他端側はベルクランク33の下端部に枢軸されている。
The work machine 3 includes a
A pair of
The
ベルクランク33は、一対のブーム31の間に枢軸され、下端は前記リンク35の基端部分が接続されているとともに、上端には、チルトシリンダ36が枢軸され、このチルトシリンダ36の基端部分は、前記構造体21に枢軸されている。
そして、ブーム31を上部に揺動させた状態で、チルトシリンダ36を縮めると、ベルクランク33の上端部分が車両本体2側に回動し、ベルクランク33の下端部分が車両前方側に回動する。そうすると、リンク35によってバケット32の上部が車両前方側に押され、これによりバケット32が回動して、バケット32内に積み込まれた掘削土をダンプトラック等の荷台に降ろすことができる。
The
When the
キャビン4は、車両本体2の略中央に設けられており、このキャビン4内にオペレータが乗車してホイルローダ1を操縦する。キャビン4内部には、図示を略したが車両走行時に走行速度を変更する変速レバー、アクセルペダル、ブレーキペダル、及び作業機3を操作するための操作レバーが設けられている。
動力部5は、図示を略したが、エンジン及び変速装置等の走行装置と、油圧ポンプを備えて構成され、エンジンにより油圧ポンプを駆動することにより、作業機3のリフトシリンダ34及びチルトシリンダ36を伸縮することが可能となる。
The cabin 4 is provided at substantially the center of the
Although not shown, the
走行装置6は、車両本体2の側面4箇所に設けられる駆動輪61と、図1では図示を略したが、それぞれの駆動輪61を車両本体2に対して回転自在に支持するアクスルと、このアクスルと車両本体2の幅方向略中央部でディファレンシャルを介して接続され、動力部5のエンジンの出力軸からの回転が伝達される駆動軸とを備えている。詳しくは後述するが、エンジンの出力軸の回転は、変速装置を介して駆動軸に伝達され、ディファレンシャルを介して駆動輪61を回転させ、ホイルローダ1が走行する。
The traveling
(2)変速装置7の構成
図2には、前述したホイルローダ1の変速装置7の構造を表すスケルトン図が示されている。
この変速装置7は、バリエータに対して遊星歯車機構が1つ設けられたトルクスプリット型の変速装置であり、バリエータ71、遊星歯車機構72、高速側クラッチ73H、低速側クラッチ73L、前進側クラッチ74F、及び後進側クラッチ74Rを備えて構成される。エンジンの出力軸51の回転は、これらの構成部品を介して、駆動軸62に伝達され、図2では図示を略した走行装置6を構成する駆動輪61を回転させる。
(2) Configuration of Transmission 7 FIG. 2 is a skeleton diagram showing the structure of the transmission 7 of the
The transmission 7 is a torque split type transmission in which one planetary gear mechanism is provided for the variator. The
(2-1)バリエータ71の構成
バリエータ71は2つ設けられ、各バリエータ71は、ハーフトロイダル型の無段変速機であり、エンジンの出力軸51が貫通しており、入力ディスク711、出力ディスク712、及びパワーローラ713を備えて構成される。
バリエータ71において、入力ディスク711は、図示を略したが、エンジンの出力軸51とローディングカムを介して直結されており、出力軸51と一体的に回転し、この入力ディスク711の出力軸51の連結部分とは反対側の端面には、球面の一部からなる凹曲面711Aが形成されている。また、入力ディスク711への入力側には、エンジンの出力軸51の回転をオフセット配置される伝達軸75にバリエータ71を介さないで伝達させるための歯車714が設けられている。
(2-1) Configuration of
In the
出力ディスク712は、出力軸51に回転自在に支持され、直結はされていない。この出力ディスク712には、入力ディスク711の凹曲面711Aと向き合うように球面の一部からなる凹曲面712Aが形成され、この凹曲面712Aの反対側の面には、歯車715が一体的に設けられている。この歯車715は、後段の伝達軸75に設けられる歯車751と噛合している。
そして、凹曲面711A及び凹曲面712Aが向き合った状態では、両凹曲面711A、712Aによって球面状のくぼみが形成され、これらの間にはパワーローラ713が配置される。
The
When the concave
パワーローラ713は、両凹曲面711A、712Aに応じた球面状の凸曲面713Aを有し、この部分でオイルを介して摺接している。凹曲面711A、712A及び凸曲面713Aの間にオイルが介在した状態で、これらの曲面によって圧接されると、オイルは高い圧力で固化して油膜のせん断応力によって、凹曲面711Aから凸曲面713A、凸曲面713Aから凹曲面712Aに動力が伝達されるようになる。
動力伝達を変化させる場合には、凹曲面711A、712Aに沿ってパワーローラ713の姿勢を変化させる制御を行い、パワーローラ713Aの摺接面を変化させることにより実現できる。
The
The power transmission can be changed by controlling the posture of the
例えば、図2の状態の場合、パワーローラ713は、入力ディスク711側は出力軸51に接近した部分、出力ディスク712側は出力軸51から離れた部分で摺接した状態となっているため、入力ディスク711の回転数に対して出力ディスク712の回転が少なくなった状態で出力軸51の回転が出力ディスク712に伝達される。このように入力ディスク711及び出力ディスク712間に配置されるパワーローラ713の姿勢制御を行うことにより、エンジンの出力軸51の回転を無段階に変速して、出力ディスク712の出力とすることができる。
For example, in the state of FIG. 2, the
(2-2)遊星歯車機構72の構成
遊星歯車機構72は、伝達軸75に直結されるサンギヤ721、サンギヤ721の周囲に配置される複数の遊星歯車722、及び最外周に設けられるリングギヤ723を備えて構成される。
サンギヤ721は、バリエータ71の出力ディスク712の出力に基づいて回転し、歯車715及び歯車751を介して伝達軸75が回転することでサンギヤ721も回転する。
遊星歯車722は、後述する低速側クラッチ73Lへの出力であり、各遊星歯車722が回転すると、各遊星歯車722の回転中心に接続されるキャリア724が回転する。
リングギヤ723は、エンジンの出力軸51の出力に基づいて回転し、歯車723A及び歯車714を介して回転する。
(2-2) Configuration of
The sun gear 721 rotates based on the output of the
The
The
(2-3)高速側クラッチ73H及び低速側クラッチLの構成
出力切換機構としての高速側クラッチ73H及び低速側クラッチ73Lは、前述したバリエータ71の出力か遊星歯車機構72の出力を切り換える部分であり、いずれの出力を選択するかで駆動軸62を高速回転させるか、低速回転させるかを選択できる。
高速側クラッチ73Hは、伝達軸75と接続される入力側クラッチ板731Hと、入力側クラッチ板731Hの回転を摩擦力により伝達する出力側クラッチ板732Hとを備えて構成される。
この出力側クラッチ板732Hには、出力側クラッチ板732Hの回転とともに回転するように、歯車733Hが設けられており、この歯車733Hには、歯車76が噛合し、この歯車76には、歯車77が噛合している。そして、出力側クラッチ板732Hの回転は、この歯車733H、歯車76、及び歯車77を介して、伝達軸78に出力される。
(2-3) Configuration of High
The high
The output side
一方、低速側クラッチ73Lは、遊星歯車機構72のキャリア724に接続される入力側クラッチ板731Lと、入力クラッチ板731Lの回転を摩擦力により伝達する出力側クラッチ板732Lとを備え、出力側クラッチ板732Lには、出力側クラッチ板732Lの回転とともに回転する歯車733Lが設けられており、この歯車733Lには、歯車79が噛合している。そして、出力側クラッチ板732Lの回転は、歯車733L及び歯車79を介して、伝達軸78に出力される。
On the other hand, the low
(2-4)後進側クラッチ74R、前進側クラッチ74Fの構成
正逆切換機構としての後進側クラッチ74R及び前進側クラッチ74Fは、伝達軸78の回転を駆動軸62に伝達する際、駆動軸62を正逆何れかの方向に回転させるかを選択し、駆動軸62に伝達する部分である。
後進側クラッチ74Rは、伝達軸78に接続される入力側クラッチ板741Rと、入力側クラッチ板741Rの回転を摩擦力により伝達する出力側クラッチ板742Rとを備えている。
この出力側クラッチ板742Rには、出力側クラッチ板742Rの回転とともに回転するように、歯車743Rが設けられており、この歯車743Rには、さらに歯車621が噛合し、歯車621は、駆動軸62に直結される歯車622と噛合している。
(2-4) Configurations of the Reverse-
The reverse clutch 74R includes an input
The output side
前進側クラッチ74Fは、伝達軸78に接続される入力側クラッチ板741Fと、入力側クラッチ板741Fの回転を摩擦力により伝達する出力側クラッチ板742Fとを備えて構成される。
この出力側クラッチ742Fには、出力側クラッチ板742Fの回転とともに回転するように歯車743Fが設けられており、この歯車743Fには、駆動軸62に直結される歯車623と噛合している。
The
The output side clutch 742F is provided with a gear 743F that rotates with the rotation of the output side
(3)変速装置7の作用
次に、前述した変速装置7の作用について説明する。
エンジンの出力軸51の回転は、歯車714を介して遊星歯車機構72のリングギヤ723に入力するとともに、バリエータ71の出力は、歯車751を介して遊星歯車機構72のサンギヤ721に入力する。
バリエータ71による変速が行われると、バリエータ71の出力回転数が変化してサンギヤ721の回転速度が変化し、これにより遊星歯車722が回転し、キャリア724が回転する。また、バリエータ71の変速を調節することにより、サンギヤ721の回転がリングギヤ723の回転を相殺する速度で回転し、キャリア724の回転が0になるいわゆるギヤドニュートラルの状態を実現できる。
(3) Operation of Transmission 7 Next, the operation of the transmission 7 described above will be described.
The rotation of the
When the speed change by the
ここで、ホイルローダ1を低速で走行させる場合、高速側クラッチ73Hを切り、低速側クラッチ73Lをつなぐ。そうすると、遊星歯車機構72の出力は、低速側クラッチ73Lから歯車733L、79を介して伝達軸78に出力される。
この状態で前進側クラッチ74Fをつなぎ、後進側クラッチ74Rを切ると、伝達軸78の回転は、歯車623によって反転し、駆動軸62の回転となる。
Here, when making the
In this state, when the
一方、後進側クラッチ74Rをつなぎ、前進側クラッチ74Fを切ると、伝達軸78の回転は、歯車621によって反転するが、この歯車621は歯車622と噛合しているので、さらに反転し、駆動軸62の回転となる。
すなわち、後進側クラッチ74R及び前進側クラッチ74Fの切換によって、ホイルローダ1の低速側クラッチ73L経由の出力を、前進又は後進のいずれにも使用することができ、ローレンジ(低速レンジ)におけるバリエータ71の変速も前進、後進いずれにも使用することができ、極めて単純な構造でホイルローダ1を同じ速度範囲で前進又は後進させることができる。
On the other hand, when the reverse clutch 74R is engaged and the
That is, by switching the reverse side clutch 74R and the forward side clutch 74F, the output via the low speed side clutch 73L of the
次に、ホイルローダ1を高速で走行させる場合、高速側クラッチ73Hをつなぎ、低速側クラッチ73Lを切ると、バリエータ71の出力回転は歯車715から歯車751を介して伝達軸75に伝達される。伝達軸75の回転は、歯車733H、歯車76、歯車77を介して、伝達軸78に伝達され、この伝達軸78の回転は、後進側クラッチ74R又は前進側クラッチ74Fを介して駆動軸62に伝達され、これにより駆動軸62が回転する。
つまり、ハイレンジ(高速レンジ)の場合、遊星歯車機構72を介することなく駆動軸62が回転し、ホイルローダ1をローレンジの場合よりも高速で走行させることができる。尚、前進及び後進の切り換えは、前述と同様であり、ハイレンジにおいても、同じ速度でホイルローダ1を前進又は後進させることができる。
Next, when the
That is, in the high range (high speed range), the
これをグラフで説明すると、図3に示されるように、前進の場合、遊星歯車機構72を介して変速を行うローレンジでは、グラフG1のような変速比と速度比の関係となり、ハイレンジに切り替わるとグラフG2のような変速比と速度比との関係となる。
一方、後進の場合には、前進の場合のグラフG1及びグラフG2を速度比0の軸を中心に対称となるグラフG3、グラフG4のような関係となり、グラフG1及びグラフG3が交わる速度比ゼロの点P1がギヤドニュートラルの状態となる。すなわち、本実施形態によれば、前進、後進問わずハイレンジによる走行が可能となり、ローレンジにおいてはギヤドニュートラルを実現できる。
If this is explained with a graph, as shown in FIG. 3, in the low range in which the gear is shifted via the
On the other hand, in the case of reverse, the graphs G1 and G2 in the case of forward are in a relationship such as graphs G3 and G4 that are symmetric about the axis of the speed ratio 0, and the speed ratio zero at which the graphs G1 and G3 intersect is zero. This point P1 is in a geared neutral state. That is, according to this embodiment, it is possible to travel in the high range regardless of whether the vehicle is moving forward or backward, and geared neutral can be realized in the low range.
■2.第2実施形態
次に、本発明の第2実施形態について説明する。尚、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分等については、同一符号を付してその説明を省略する。
前述の第1実施形態では、バリエータとしてハーフトロイダル型のバリエータ71を採用していた。
これに対して、第2実施形態に係る変速装置8では、図4に示されるように、バリエータとしてフルトロイダル型のバリエータ81を採用している点が相違する。
■ 2. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same parts as those already described are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
In the first embodiment described above, the half-
On the other hand, the transmission 8 according to the second embodiment is different in that a full
このバリエータ81は、第1実施形態に係るバリエータ71と同様に、入力ディスク811、出力ディスク812、及びパワーローラ813を備えて構成されるが、入力ディスク811の凹曲面811A及び出力ディスク812の凹曲面812Aが、パワーローラ813の中立位置(図4においてパワーローラ813が水平となった位置であり、入力ディスク811と出力ディスク812の回転が等しくなる位置)を軸として対称となるように形成されている。
つまり、パワーローラ813は、凹曲面811A及び凹曲面812Aによって形成される球体の中心を常に通るような形で姿勢変更を行う。
Similar to the
That is, the
尚、第2実施形態に係る変速装置8では、低速側クラッチ73Lの配置が第1実施形態とは異なっているが、遊星歯車機構72による出力の取出は、キャリア部分であり第1実施形態の場合と同様なので、その説明を省略する。
In the transmission 8 according to the second embodiment, the arrangement of the low speed side clutch 73L is different from that of the first embodiment. However, the output of the output by the
■3.第3実施形態
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
前述した第1実施形態に係るバリエータ71、第2実施形態に係るバリエータ81は、いずれもトロイダル型のバリエータを採用していた。
これに対して、第3実施形態に係る変速装置9は、図5に示されるように、ベルトプーリにより無段変速を実現するバリエータ91を採用している点が相違する。
バリエータ91は、エンジンの出力軸51に接続されるプライマリプーリ911と、このプライマリプーリ911と並列配置され、伝達軸75に軸支されるセカンダリプーリ912と、プライマリプーリ911及びセカンダリプーリ912に巻装させる無端状のスチールベルト913を備えて構成される。
■ 3. Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The
On the other hand, the transmission 9 according to the third embodiment is different in that a
The
プライマリプーリ911は、スチールベルト913の巻装面が円錐面状に構成された一対の円錐台状部材911A、911Bを組合せて構成され、一方の円錐台状部材911Aは、その外側に設けられるアクチュエータ914によって出力軸51上を移動することができるようになっている。
セカンダリプーリ912もプライマリプーリ911と同様に一対の円錐台状部材912A、912Bを組合せて構成され、一方の円錐台状部材912Bは、アクチュエータ915によって出力軸75上を移動することができるようになっている。
The
Similarly to the
このようなバリエータ91によって変速を行う場合、アクチュエータ914によって、円錐台状部材911Aを円錐台状部材911Bに接近させると、プライマリプーリ911のスチールベルト913の当接面は、プライマリプーリ911の外周部分近傍となり、離間させるとスチールベルト913の当接面は、プライマリプーリ911の回転軸部分近傍となる。セカンダリプーリ912も同様である。
このようにプライマリプーリ911及びセカンダリプーリ912のスチールベルト913の当接位置を変更することにより、巻装状態が変化するので、エンジンの出力軸51の回転を無段階に変更して、伝達軸75の回転とすることができる。
When shifting with such a
Since the winding state is changed by changing the contact position of the
このようなベルトプーリ型のバリエータ91の場合、自動車等に広く用いられる安価なバリエータで変速装置9を構成できるので、作業車両の製造コストを低減することができ、特に、トラクタやフォークリフト等の小型の作業車両に好適に用いることができる。
In the case of such a belt
■4.第4実施形態
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
前述した第1〜第3実施形態では、エンジンの出力軸51から2本の伝達軸75、78を介して駆動軸62に伝達を行っていた。
これに対して、第4実施形態では図6に示されるように、エンジンの出力軸51から1本の伝達軸75を介して駆動軸62に伝達を行っている点が相違する。
また、前述した第1〜第3実施形態では、正逆切換機構としての後進側クラッチ74R、前進側クラッチ74Fは別体で構成されていた。
■ 4. Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In the first to third embodiments described above, transmission is performed from the
On the other hand, the fourth embodiment is different in that transmission is performed from the
In the first to third embodiments described above, the reverse clutch 74R and the
これに対して、第4実施形態に係る変速装置10は、図6に示されるように、正逆切換機構94が一体構成されている点が相違する。
正逆切換機構94は、後進側クラッチ部94Rと、前進側クラッチ部94Fとを備えて構成され、両クラッチ部94R、94Fは、駆動軸62に回転自在に保持されるキャリア941を介して接続されており、後進側クラッチ部94Rの摩擦当接部分、前進側クラッチ部94Fの摩擦当接部分を組み合わせることにより、駆動軸62の回転方向を正逆自由に切り換えることができるようになっている。
このような第4実施形態によっても、前記実施形態と同様の作用効果を享受することができる。
On the other hand, the
The forward /
Also according to the fourth embodiment, it is possible to enjoy the same operational effects as the above-described embodiment.
■5.実施形態の変形
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、遊星歯車機構72は、すべて遊星歯車722に接続されたキャリア723から出力伝達を行っていたが、本発明はこれに限られない。すなわち、リングギヤやサンギヤから出力伝達を行って後段の構成部品の駆動を行うようにしてもよい。
また、前記実施形態では、本発明をホイルローダに適用していたが、これに限らず、モータグレーダ、フォークリフト等他の作業車両に本発明を適用してもよい。
■ 5. Modifications of Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.
In the above-described embodiment, the
Moreover, in the said embodiment, although this invention was applied to the wheel loader, you may apply this invention to other work vehicles, such as not only this but a motor grader and a forklift.
さらに、前記実施形態で開示された歯車等の組合せは種々のものが考えられ、要するに、トルクスプリット型の変速装置において、高低速切換用のクラッチの後段に前進後進切換用のクラッチが組み合わされた構成であればよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
Furthermore, various combinations of gears and the like disclosed in the above-described embodiment are conceivable. In short, in a torque split type transmission, a forward / reverse switching clutch is combined with a rear stage of a high / low speed switching clutch. Any configuration may be used.
In addition, the specific structure, shape, and the like in the implementation of the present invention may be other structures as long as the object of the present invention can be achieved.
本発明は、ホイルローダ、モータグレーダ等の建設機械に利用できる他、フォークリフト、トラクタ等の作業車両にも利用することができる。 The present invention can be used for construction machines such as a wheel loader and a motor grader, and can also be used for work vehicles such as a forklift and a tractor.
1…ホイルローダ、7、8、9、10…変速装置、51…エンジン出力軸、62…駆動軸、71、81、91…バリエータ、72…遊星歯車機構、73H…高速側クラッチ、73L…低速側クラッチ、74F…前進側クラッチ、74R…後進側クラッチ、94…正逆切換機構
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記無限減速装置(7、8、9、10)は、
前記エンジンの出力回転及び前記バリエータ(71、81、91)の出力回転が入力され、これらの出力回転を合成して後段に出力する遊星歯車機構(72)と、
前記遊星歯車機構(72)の低速出力回転、及び、前記遊星歯車機構(72)を介さない前記バリエータ(71、81、91)の高速出力回転を切り換えて後段に出力する出力切換機構(73H、73L)と、
この出力切換機構(73H、73L)の後段に配置され、該出力切換機構(73H、73L)の出力回転を正逆切り換えて前記駆動軸(62)に出力する正逆切換機構(74F、74R、94)とを備えていることを特徴とする作業車両。 The rotation of the output shaft (51) of the engine is input, and the planetary gear mechanism (72) to which the output rotation of the variator (71, 81, 91) that outputs the rotation by steplessly changing and the output rotation of the engine is input. ) Provided with a torque split type infinite reduction device (7, 8, 9, 10) and a drive shaft (62) driven by the output of the infinite reduction device (7, 8, 9, 10). A work vehicle (1),
The infinite reduction gear (7, 8, 9, 10)
An output rotation of the engine and an output rotation of the variator (71, 81, 91) are input, and a planetary gear mechanism (72) that combines these output rotations and outputs them to the subsequent stage;
An output switching mechanism (73H, which outputs low speed output rotation of the planetary gear mechanism (72) and high speed output rotation of the variator (71, 81, 91) not via the planetary gear mechanism (72) and outputs to the subsequent stage. 73L)
A forward / reverse switching mechanism (74F, 74R, which is disposed at a subsequent stage of the output switching mechanism (73H, 73L), and outputs to the drive shaft (62) by switching the output rotation of the output switching mechanism (73H, 73L) forward / reversely. 94). A work vehicle comprising:
前記バリエータは、ハーフトロイダル型の無段変速機(71)であることを特徴とする作業車両。 The work vehicle according to claim 1,
The work vehicle, wherein the variator is a half-toroidal continuously variable transmission (71).
前記バリエータは、フルトロイダル型の無段変速機(81)であることを特徴とする作業車両。 The work vehicle according to claim 1,
The work vehicle, wherein the variator is a full toroidal continuously variable transmission (81).
前記バリエータは、無端ベルト状の動力伝導体を備えた無段変速機(91)であることを特徴とする作業車両。 The work vehicle according to claim 1,
The work vehicle characterized in that the variator is a continuously variable transmission (91) provided with an endless belt-like power conductor.
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