JP2010006320A - ホイルモータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動輪の駆動速度及び駆動トルクの可変領域を変更させ得る油圧四輪駆動型作業車輌を提供する。
【解決手段】車輌前後方向一方側及び他方側に配設された一対の第１駆動輪及び一対の第２駆動輪をそれぞれ駆動する一対の第１ホイールモータ装置及び一対の第２ホイールモータ装置を備える。各ホイールモータ装置は、油圧モータ本体、モータ側容積調整機構、油圧作動機構及びハウジングを有する。該モータ側容積調整機構の操作機構
【選択図】図２

Description

本発明は、車輌前後方向に配設された一対の駆動輪を駆動する油圧モータ本体を有するホイルモータ装置に関する。

車輌前後方向に配設された駆動輪が油圧モータ本体を有するホイルモータ装置は従前から提案されている。

前記ホイルモータ装置は、対応する駆動輪を作動的に駆動する可変容積型の油圧モータ本体を有しており、前記油圧モータ本体は、車輌のエンジン等の原動駆動源にて駆動される前記油圧ポンプ本体と配管等の油圧ラインを介して流体接続されている。

ところで、モアトラクタ等の作業車輌においては、走行状況（使用状況）に応じて駆動速度及び駆動トルクの可変領域を設定するのが望ましい。即ち、作業時においては低速・高トルクモードで駆動輪の駆動速度及び駆動トルクを変化させ、且つ、路上走行時においては高速・低トルクモードで駆動輪の駆動速度及び駆動トルクを変化させるのが望ましい。

しかしながら、従来の油圧駆動型作業車輌においては、駆動輪の駆動速度及び駆動トルクの可変の操作方法としては、前記モータ側容積調整機構（可動斜板）を傾倒させるために、モータ本体のハウジングケース内部に押圧用ピストンを設けて、前記可変容積型油圧ポンプ本体の吸引／吐出量の可変可能としている。以下不都合を述べる。

本発明は、前記従来技術に鑑みなされたものであり、作業走行又は路上走行等の走行状況に応じて駆動輪の駆動速度及び駆動トルクの可変領域を変更させるための取り付け及びメンテナンスが容易にできる外部操作機構の提供を目的とする。

前記可変モータ本体を収容するハウジング外面に前記外部操作機構を設けて、前記モータ側容積調整機構（可動斜板）を傾倒させることを特徴とする、ホイルモータ装置

本発明に油圧駆動型作業車輌は、前記ハウジングの内部に前記モータ側容積調整機構を傾倒させる押圧用部材を設けずに、前記ハウジング外面に押圧用部材を脱着可能に設けたので、取り付け及びメンテナンスが容易となる。

実施の形態１
以下に、本発明の好ましい一実施の形態について説明する。
図１に、本発明の一実施の形態に係る油圧回路図を示す。

本実施の形態においては、前記油圧駆動型作業車輌は、胴体屈折式（Ａrticulate）用芝刈り機又は、乗用芝刈り機とされている。（図示なし）

前記油圧ポンプ本体４２０は、図１に示すように、前記一対の第１ホイールモータ装置５０Ａ及び前記一対の第２ホイールモータ装置５０Ｂにおける４つの前記油圧モータ本体１２０と共働してＨＳＴを形成するように、前記各油圧モータ本体１２０とＨＳＴラインを介して流体接続されている。

本実施の形態においては、前記油圧ポンプ本体４２０はアキシャルピストンタイプとされている。従って、前記ポンプ側容積調整機構４５０は、前記油圧ポンプ本体４２０のピストン動作範囲制御するポンプ側可動斜板を表している。

次に、前記一対の第１ホイールモータ装置５０Ａ及び前記一対の第２ホイールモータ装置５０Ｂについて説明する。
前記一対の第１ホイールモータ装置５０Ａは、それぞれ、対応する第１駆動輪２０Ａと対向するように前記左側及び右側の支持フレーム４００（図２）に支持されている。
又、前記一対の第２ホイールモータ装置５０Ｂは、それぞれ、対応する第２駆動輪２０Ｂと対向するように前記左側及び右側の支持フレームに支持されている。

なお、本実施の形態においては、前記第１及び第２ホイールモータ装置５０Ａ，５０Ｂは互いに同一構成とされている。
従って、以下においては、前記第１ホイールモータ装置５０Ａについて説明し、前記第２ホイールモータ装置５０Ｂについては前記第１ホイールモータ装置５０Ａと同一符号として、その説明を省略する。

図２に、前記第１ホイールモータ装置５０Ａの縦断面図を示す。
又、図３に、前記第１ホイールモータ装置５０ＡのIII−III断面図を示す。

図１〜図４に示すように、前記第１ホイールモータ装置５０Ａは、前記油圧ポンプ本体４２０と前記ＨＳＴラインを介して流体接続される前記油圧モータ本体１２０と、前記油圧モータ本体１２０の吸引／吐出量を変化させるモータ側容積調整機構１５０と、該モータ側容積調整機構１５０は、モータ側可動斜板１５０であって、該可動斜板を傾倒させる外部操作機構１７０と、前記油圧モータ本体１２０，前記モータ側容積調整機構１５０及び外部操作機構１７０で構成される油圧モータユニット１００を備えている。

本実施の形態においては、前記第１ホイールモータ装置５０Ａは、前記油圧モータ本体１２０の回転動力を減速して対応する駆動輪２０Ａに伝達するように構成されている。
詳しくは、前記第１ホイールモータ装置５０Ａは、図１〜図２に示すように、前記油圧モータ本体１２０，前記モータ側可動斜板１５０及び外部操作機構１７０を含む油圧モータユニット１００と、前記油圧モータ本体１２０の回転動力を減速する減速ギヤ機構を有する減速ギヤユニット３００と、前記減速ギヤ機構によって減速された回転出力を対応する対応する駆動輪２０Ａへ向けて出力する出力部材３９０とを備えている。

また、油圧モータユニット１００は、前記油圧モータ本体１２０及び前記モータ側可動斜板１５０を収容するモータ空間１３０Ｍを形成するモータハウジング１３０と、前記油圧モータ本体１２０を相対回転不能に支持した状態で前記モータケース１３０に軸線回り回転自在に支持されたモータ軸１１０とを備えている。

前記油圧モータ本体１２０は、図２に示されるように、前記モータ軸１１０に相対回転不能に支持されたモータ側シリンダブロック１２１と、前記モータ側シリンダブロック１２１に軸線回り相対回転不能且つ軸線方向進退可能に支持された複数のモータ側ピストン１２２とを備えている。

前記モータハウジング１３０は、前記油圧モータ本体１２０が挿通可能な開口１３１ａが設けられており、前記開口１３１ａを閉塞して前記モータ空間１３０Ｍを形成するように前記モータケース本体１３１に着脱可能に連結されるモータ側ポートブロック１３５とを備えている。

また、前記モータハウジング１３０には、前記ＨＳＴラインの一部を形成するモータ側前進時高圧作動油路５１１及びモータ側前進時低圧作動油路５１２が形成されている。（図１）

なお、本実施の形態においては、前記モータハウジング１３０は、図２示すように、ホイールモータ装置５０Ａを支持フレーム４００に取り付ける為の取付フランジとして作用している。
又、前記モータハウジング１３０には、前記モータ空間１３０Ｍ内の貯留油を、配管を通じて前記外部タンク９０に流体接続させるためのドレンポートが備えられる。

前記モータ軸１１０は、図２に示されるように、前記モータハウジング１３０及び前記モータ側ポートブロック１３５によって画される前記モータ空間１３０Ｍ内において前記油圧モータ本体１２０を相対回転不能に支持し、前記モータケース１３０に軸線回り回転自在に支持されている。

本実施の形態においては、図２に示されるように、前記モータ軸１１０の一方側端部１１２は前記モータ側ポートブロック１３５から外方へ延在された外方延在部を有している。
前記一方側端部１１２の前記外方延在部は、前記第１ホイールモータ装置５０Ａに付設されるブレーキ機構５６の被作動部として作用している。

即ち、前記第１ホイールモータ装置５０Ａは、図２に示すように、前記構成要件に加えて、前記ブレーキ機構５６を備えている。
前記ブレーキ機構５６は、前記減速ギヤ機構３１０によって減速される前の前記モータ軸１１０に対して選択的に制動力を付加し得るように構成されている。

図２に示すように、前記モータ側可動斜板１５０は、全体にドーナツ状の平面形状を有するように形成されているとともに、その背面はモータハウジング１３０の内壁面と所定の隙間を介して離間され、両者間にボールが挟持されており、該ボールを中心にして、ピストン１２２頭部のシューが当接する面が、モータ軸線に対して直角な位置から僅かに傾斜した第１位置と、これよりも大きく傾斜した第２位置との間で傾倒自在とするようにモータハウジング１３０に支持されている。以上のモータ側可動斜板１５０は、前記モータ側ピストン１２２の動作範囲を変更する外部操作機構１７０によって傾倒する。

前記外部操作機構１７０は、油圧モータハウジング１３０の上部表面１３１ｂに設けられており、油圧ピストンに構成したスライドピン１７１、リターンバネ１７２、該スライドピンを収容するシリンダーチューブ１７３、チャージポンプ４８０に流体連結する油孔１７４で構成されている。

詳しくは、図３に示すように該スライドピンにテーパーカム部１７１Ａを設け、また、前記モータ側可動斜板１５０の背面上部にテーパー部１５０Ａを設けて、互いに接している。これにより、図２〜図４に示すように、給油ポート５１３より油孔１７４を経て、チャージポンプからの圧油を供給してスライドピン１７１が押し下げられると、前記モータ側可動斜板１５０が第一位置へ傾倒するようになっている。また、スライドピン１７１は、該傾倒方向に対して垂直方向であるため押し力が小さくてすむ。

また、該スライドピン１７１は、走行中の負荷に対して、前記モータ側可動斜板１５０が第二位置へ傾倒しようとする力（傾倒大の方向）を阻止する（保持する）役目も担っている。なお、図１に示す１８６は、前記給油ポート５１３へ繋がるチャージポンプ４８０の吐出ライン４８０aの途中部位に介在させた、モータ出力モード切替弁１８６である。該切替弁１８６は電磁操作型に構成され、オペレータのスイッチ操作にて電磁ソレノイドへ通電・非通電とすることにより、給油位置と、給油遮断位置とに切替作動する。

本実施の形態においては、外部操作機構１７０のスライドピン１７１が出退することによって、前記モータ側可動斜板１５０を第二位置、すなわち傾転角度が大とされた低速位置（図２、図３の位置）に保持させることで前記油圧モータ本体の吸引／吐出量を大とし、これにより、前記油圧ポンプ本体４２０からの所定作動油量に対する前記油圧モータ本体１２０の回転速度を低速とする低速出力モード（図２、図３の位置）と、
前記モータ側可動斜板１５０を第一位置、すなわち傾転角度が小とされた高速位置に位置させることで前記油圧モータ本体１２０の吸引／吐出量を小とし、これにより、前記油圧ポンプ本体４２０からの所定作動油量に対する前記油圧モータ本体１２０の回転速度を高速とする高速出力モードとを選択的に切り換え得るように構成されている。
尚、低速側は、常時バネによってされており（図示なし）、スライドピンの作動により高速出力モードとなる。

減速ギヤユニット３００は、図２に示されるように、減速ギヤ機構と、ギヤケース３５０であって、前記減速ギヤ機構を収容するギヤ空間を形成するように前記モータケース１３０に着脱可能に連結されるギヤケース３５０とを備えている。

本実施の形態においては、前記減速ギヤ機構は、図２に示すように、互いに対して直列配置された第１及び第２遊星ギヤ機構を有している。

詳しくは、前記モータケース１３０における前記支持孔は、前記モータ軸１１０の他方側端部１１１が前記ギヤ空間へ突入することを許容するように貫通孔とされている。
前記減速ギヤ機構は、前記モータ軸１１０の前記端部１１１からの回転動力を減速して、前記出力部材３９０に伝達するように構成されている。

このように、前記油圧モータ本体１２０の回転動力を前記減速ギヤ機構によって減速させ、この減速された回転動力を対応する駆動輪２０Ａに伝達することにより、前記油圧モータ本体１２０として、例えばアキシャルピストンタイプのような低トルク・高回転型油圧モータ本体を用いることができる。従って、前記油圧モータ本体１２０の小型化と共に、該油圧モータ本体１２０からの作動油リーク量の減少を図り、ＨＳＴの伝動効率を向上させることができる。

第２実施例について説明する。前述の第１実施例の構造と異なる部位のみ説明し、同じ機能の部位には同じ番号を付与してその詳細な説明は省略する。
図５に示すように、前記モータ側可動斜板１５０の傾倒操作は、モータハウジング１３０の内部に備えた第１操作機構１７０の突出によってされる。尚この操作機構は、従来の構成である。突出方向は、前記モータ側可動斜板１５０の第二位置への傾倒方向と同じ方向となる。

詳しくは、前記モータ側可動斜板１５０の背面に接するモータ本体に備わるピストン１２２との反対側に第１操作機構１７０を設け、チャージポンプ４８０からの油圧によって、該押圧用ピストン１７０が可動して前記モータ側可動斜板１５０を第二位置へ傾倒させる。

図５、図６示すように、該第１操作機構１７０が突出する場合は、前記モータ側容積可動斜板１５０が大となる方向なので、低速位置となる。（図５の位置）
尚、図６の油路５１４は、該第１操作機構１７０への油路を表す。
また、第１操作機構１７０の油排出によりモータ側可動斜板１５０を第一位置へ移動させるべく第２操作機構１８０を油圧モータハウジング１３０の上部表面外部に着脱自在に設けている。第２操作機構１８０に給油するとそのスライドピンのテーパーカム部が可動斜板の背面のテーパーカム部に摺接しながら突出していくので可動斜板１５０は高速位置となる。また、走行中の負荷に対して、前記モータ側可動斜板１５０が傾倒しようとする力（傾倒大の方向）を阻止する（保持する）機能とを担っている。第２操作機構１８０は、外観としては第１実施例の外部操作機構と類似しているが、モータ側可動斜板１５０を第１位置に保持させる機能に特化し、第２位置の保持は第１操作機構１７０が担っている。

第３実施例について説明する。前述の第１実施例の構造と異なる部位のみ説明し、同じ機能の部位には同じ番号を付与してその詳細な説明は省略する。
図７は、互いに引き合う電磁マグネット１０１，１５１によって、前記モータ側可動斜板１５０の傾倒を促している。

詳しくは、前記モータ側可動斜板１５０の半円周面部にマグネットを設け、また、ハウジング１３０に開口部を設け、該開口部に電磁石１５１を挿入して該ハウジングによって支持させた。これにより、電磁石がOFFの場合、斜板の力のつり合いよりもモータピストンを押し付け力の方が大きいため、該斜板１５０は傾倒大の方向、つまり低速位置となる。また、電磁石がONの場合は、斜板１５０が傾倒小の方向に引き寄せられるため、高速位置となる。

図８では、モータケース本体１３０側方に設けた斜板固定用機構１７５を示している。詳しくは、高速の位置で固定するように、斜板固定用機構１７５に含まれる該ピストンの先端部１７６Ａを、前記モータ側可動斜板１５０に設けた凹部１５２に挿入することで、高速位置に前記モータ側可動斜板を固定している。従って、マグネットにより低速位置へ、また、電磁マグネットの可動を切とした場合は、高速側へ付勢したバネ（図示なし）によって、高速側へ移動し、該斜板固定用機１７５によって高速位置に固定している。

第４実施例について説明する。前述の第１実施例の構造と異なる部位のみ説明し、同じ機能の部位には同じ番号を付与してその詳細な説明は省略する。
図９では、前記ピストン１２２のシュー先端部に貫通孔１２３を設けて、ＨＳＴの高速側の作動油をシリンダーへ接続させることで、該可動斜板１５０背面に設けた操作機構１２４により、モータ側可動斜板１５０を第一位置と第二位置との間で傾倒操作している。

詳しくは、ＨＳＴの作動圧力が高くなると、前記モータ側可動斜板１５０は、バネ１２５に打ち勝ち傾倒大の方向に移動する。このとき、低速域で保持するため図８と同様の構成をしても良い。また、ＨＳＴの作動圧が低い場合、前記モータ側可動斜板１５０は、バネの付勢によりモータ側可動斜板１５０は、高速側へ移動する。

第５実施例について説明する。
図１０では、ポートブロック１３５´に設けたモータ側可動斜板１５０を操作する外部操作機構を示している

詳しくは、ポートブロック１３５´内側面にモータ側可動斜板１５２を第二位置へ傾倒操作する操作機構１８５を設けている。該操作機構１８５の先端は、モータ側可動斜板の延長部分１５２Ａに接している。また、該操作機構は、モータ軸上に備わる補助ポンプ（ギヤポンプ）に流体接続している。該操作機構１５２と補助ポンプ装置４３０の間には、モータ出力切替え部材１８６が設けられている。尚、図１０では低速位置を表している。

また、図１０では、モータハウジング１３０に設けた電磁ソレノイド型の斜板固定用機構１７６を示している。詳しくは、該斜板固定機構１７６に含まれる該ピストンの先端部１７６Ａを図外の電磁ソレノイドへの通電により、前記モータ側可動斜板１５２に設けた凹部１５２Ｂに挿入することで、前記モータ側可動斜板を高速側に保持する。

第６実施例について説明する。
図１１では、モータ軸上に備えたガバナウエイト５００と、ガバナウエイトに連動する操作アーム５１０を表している。モータ軸の回転が上がると、前記モータ側可動斜板１５２の傾倒角が小となる方向（高速側）へ該操作アーム５１０によって、押圧部材５２０を備えたモータ軸上のスラストベアリング５３０を矢印の方向に移動させる。また、モータの回転が下がると前記モータ側可動斜板１５２の傾倒角が大となるようにスラストベアリング５３０を前記モータ側可動斜板１５２から離れる方向に移動する。これにより走行負荷の小さい状態におけるモータ回転数上昇に応じて自動でモータが増速されるので燃費が少なく省エネに寄与する。

図１は、作業車輌の油圧回路図である。 図２は、ホイールモータ装置の縦断面図である。 図３は、図２の部分拡大図である。 図４は、図２おけるIII−III線に沿った断面図である。 図５は、別実施例２である。 図６は、図５の回路図である。 図７は、別実施例３である。 図７おけるVIII-VIII線に沿った断面図である。 図９は、別実施例４である。 図１０は、別実施例５である。 図１１は、別実施例６である。

符号の説明

２０Ａ 駆動輪
３０ 駆動源
４２０ 油圧ポンプ本体
５０Ａ ホイールモータ装置
１２０ 油圧モータ本体
１３０ モータハウジング
１５０ モータ側容積調整機構
１７０ 外部操作機構
４２０ 油圧ポンプ本体
４５０ ポンプ側容積調整機構
４７０ 第２補助ポンプ本体（油圧作動機構の油圧源）

Claims (1)

1. 駆動源によって駆動される油圧ポンプ本体及び人為操作可能な主変速操作部材の操作に応じて、前記油圧ポンプ本体の吸引／吐出量を変化させるポンプ側容積調整機構を含む油圧ポンプユニットに流体接続される駆動輪を各々駆動する左右一対のホイルモータ装置において、
   駆動輪を作動的に駆動する油圧モータ本体を備えた前記一対のホイールモータ装置は、前記油圧ポンプ本体に流体接続する油圧モータ本体と、前記油圧モータ本体の吸引／吐出量を変化させるモータ側容積調整機構と、前記モータ側容積調整機構が可動斜板及び該可動斜板を傾倒させる外部操作機構を備えると共に、
   前記モータ本体を収容するハウジング外面に前記外部操作機構を脱着自在に取り付けたことを特徴とするホイルモータ装置。