JP2020002917A - Hydrostatic type continuously variable transmission - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンバインなどに搭載される静油圧式無段変速機に関する。 The present invention relates to a hydrostatic continuously variable transmission mounted on a combine or the like.
たとえば、コンバインには、エンジンの動力を変速するために、HST(Hydro Static Transmission:静油圧式無段変速機)を搭載したものがある。 For example, there is a combine equipped with an HST (Hydro Static Transmission: continuously variable transmission) for shifting the power of an engine.
HSTは、油圧ポンプおよび油圧モータを備え、油圧ポンプと油圧モータとの間で作動油が循環する閉回路の油路を有している。HSTでは、エンジンの動力で油圧ポンプが駆動され、油圧ポンプが吐出する油により油圧モータが駆動される。そして、HSTを搭載したコンバインでは、油圧モータの動力がギヤを含む動力伝達機構を介して左右のクローラに伝達される。 The HST includes a hydraulic pump and a hydraulic motor, and has a closed circuit oil passage through which hydraulic oil circulates between the hydraulic pump and the hydraulic motor. In the HST, a hydraulic pump is driven by engine power, and a hydraulic motor is driven by oil discharged from the hydraulic pump. In a combine equipped with the HST, the power of the hydraulic motor is transmitted to the right and left crawlers via a power transmission mechanism including gears.
コンバインでは、調整や緊急時の牽引などのために、HSTの油圧モータと左右のクローラとの間で動力が伝達されないニュートラル状態にする必要がある。 In the combine, it is necessary to set a neutral state in which power is not transmitted between the hydraulic motor of the HST and the left and right crawlers for adjustment and emergency traction.
たとえば、メカ式の副変速機構を動力伝達機構に備える構成のコンバインでは、副変速機構によりニュートラル状態にすることができる。すなわち、メカ式の副変速機構は、HSTからの動力が入力される高速ギヤおよび低速ギヤを備えている。高速ギヤおよび低速ギヤは、シャフトにそれぞれ相対回転可能に支持されている。高速ギヤと低速ギヤとの間には、シフタがシャフトの回転軸線方向に移動可能に設けられている。シフタが高速ギヤおよびシャフトとスプライン結合することにより、高速ギヤとシャフトとが一体に回転する高速段が構成される。一方、シフタが低速ギヤおよびシャフトとスプライン結合することにより、低速ギヤとシャフトとが一体に回転する低速段が構成される。そして、シフタがシャフトのみとスプライン結合し、高速ギヤおよび低速ギヤとスプライン結合しないことにより、高速ギヤおよび低速ギヤからシャフトに動力が伝達されないニュートラル状態となる。しかし、メカ式の副変速機構を備えると、HSTおよび動力伝達機構を含むトランスミッションのサイズが大きくなる。 For example, in a combine having a configuration in which a mechanical auxiliary transmission mechanism is provided in the power transmission mechanism, the neutral state can be set by the auxiliary transmission mechanism. That is, the mechanical auxiliary transmission mechanism includes a high-speed gear and a low-speed gear to which power from the HST is input. The high-speed gear and the low-speed gear are supported on the shaft so as to be relatively rotatable. A shifter is provided between the high-speed gear and the low-speed gear so as to be movable in the rotation axis direction of the shaft. The shifter is spline-coupled to the high-speed gear and the shaft to form a high-speed stage in which the high-speed gear and the shaft rotate integrally. On the other hand, the shifter is spline-coupled to the low-speed gear and the shaft, thereby forming a low-speed stage in which the low-speed gear and the shaft rotate integrally. Since the shifter is spline-coupled only to the shaft and not to the high-speed gear and low-speed gear, the shifter is in a neutral state in which power is not transmitted from the high-speed gear and low-speed gear to the shaft. However, if a mechanical auxiliary transmission mechanism is provided, the size of the transmission including the HST and the power transmission mechanism increases.
また、HSTに切換バルブを設け、切換バルブの切り換えにより油路から作動油をドレンして、HSTの油圧モータを自由に回転可能なニュートラル状態にする構成が考えられる。しかしながら、切換バルブに高圧・大流量のものが必要となり、コストが高くつく。 A configuration is also conceivable in which a switching valve is provided in the HST, and the hydraulic oil of the HST is freely rotated in a neutral state by draining hydraulic oil from an oil passage by switching the switching valve. However, a switching valve having a high pressure and a large flow rate is required, which increases the cost.
本発明の目的は、サイズおよびコストの増大を抑制しつつ、ニュートラル状態にすることができる、静油圧式無段変速機を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a hydrostatic continuously variable transmission that can be brought into a neutral state while suppressing an increase in size and cost.
前記の目的を達成するため、本発明に係る静油圧式無段変速機は、油圧ポンプおよび油圧ポンプが吐出する作動油によって駆動される油圧モータを備える静油圧式無段変速機であって、油圧モータは、回転軸と、回転軸と一体的に回転し、かつ、回転軸の軸線方向に移動可能に設けられ、複数のシリンダが回転軸を中心とする円周方向に並べて形成され、軸線方向の一方側の端部にシリンダの個々とそれぞれ連通する開口が形成されたシリンダブロックと、シリンダに往復動可能に保持されたピストンと、シリンダブロックの一方側の端面が当接され、開口に作動油を供給または開口から作動油を排出するための給排ポートが形成されたバルブプレートと、シリンダブロックをバルブプレートから離間させる離間機構とを含む。 To achieve the above object, a hydrostatic continuously variable transmission according to the present invention is a hydrostatic continuously variable transmission including a hydraulic pump and a hydraulic motor driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump, The hydraulic motor is provided with a rotating shaft and a rotating shaft, which is integrally rotated with the rotating shaft, and is provided so as to be movable in an axial direction of the rotating shaft. A plurality of cylinders are formed side by side in a circumferential direction around the rotating shaft. A cylinder block in which an opening communicating with each of the cylinders is formed at one end of the cylinder direction, a piston held reciprocally in the cylinder, and one end surface of the cylinder block abuts. The valve plate includes a valve plate having a supply / discharge port for supplying hydraulic oil or discharging hydraulic oil from the opening, and a separation mechanism for separating the cylinder block from the valve plate.
この構成によれば、油圧モータにおいて、シリンダブロックは、回転軸と一体的に回転し、かつ、回転軸の軸線方向に移動可能に設けられている。シリンダブロックには、複数のシリンダが回転軸を中心とする円周方向に並べて形成されている。各シリンダには、ピストンが往復動可能に保持されている。また、シリンダブロックの軸線方向の一方側の端部には、各シリンダに対応してその対応するシリンダと連通する開口が形成されている。シリンダブロックの軸線方向一方側の端面は、バルブプレートに当接する。バルブプレートには、開口に作動油を供給または開口から作動油を排出するための給排ポートが形成されている。 According to this configuration, in the hydraulic motor, the cylinder block is provided so as to rotate integrally with the rotary shaft and move in the axial direction of the rotary shaft. In the cylinder block, a plurality of cylinders are formed side by side in a circumferential direction around the rotation axis. A piston is held in each cylinder so as to be able to reciprocate. At one end of the cylinder block in the axial direction, an opening is formed corresponding to each cylinder to communicate with the corresponding cylinder. One end surface of the cylinder block in the axial direction abuts on the valve plate. A supply / discharge port for supplying hydraulic oil to the opening or discharging hydraulic oil from the opening is formed in the valve plate.
そして、油圧モータには、シリンダブロックをバルブプレートから離間させる離間機構が設けられている。これにより、シリンダブロックをバルブプレートから離間させることができる。シリンダブロックがバルブプレートから離間されると、シリンダブロックの各シリンダから開口を通してシリンダブロックとバルブプレートとの間に生じた隙間に作動油が排出される。その結果、油圧モータの回転軸およびシリンダブロックが自由に回転可能になり、油圧モータをニュートラル状態にすることができる。 The hydraulic motor is provided with a separation mechanism for separating the cylinder block from the valve plate. Thereby, the cylinder block can be separated from the valve plate. When the cylinder block is separated from the valve plate, hydraulic oil is discharged from each cylinder of the cylinder block through openings into a gap created between the cylinder block and the valve plate. As a result, the rotating shaft and the cylinder block of the hydraulic motor can freely rotate, and the hydraulic motor can be brought into the neutral state.
よって、油圧モータをニュートラル状態にするために、高圧・大流量の切換バルブを設ける必要がないので、サイズおよびコストの増大を抑制することができる。 Therefore, it is not necessary to provide a high-pressure / large-flow-rate switching valve in order to bring the hydraulic motor into the neutral state, thereby suppressing an increase in size and cost.
離間機構は、軸線方向と直交する方向に延びる支軸と、支軸に対してずれた位置で平行に延び、一端部がシリンダブロックに接続された接続軸と、支軸に対して固定され、接続軸に相対回転可能に接続されて、接続軸と支軸とを連結する連結部材とを含む構成であってもよい。支軸を回動させることにより、接続軸を移動させることができ、これに伴って、シリンダブロックを移動させることができる。 The separation mechanism is a support shaft extending in a direction orthogonal to the axial direction, and extends parallel to a position shifted from the support shaft, and is fixed to the connection shaft, one end of which is connected to the cylinder block, and the support shaft, It may be configured to include a connection member that is connected to the connection shaft so as to be relatively rotatable and connects the connection shaft and the support shaft. By rotating the support shaft, the connection shaft can be moved, and accordingly, the cylinder block can be moved.
シリンダブロックには、接続軸の一端部が嵌まる案内溝が形成されていることが好ましい。この場合、支軸が回動されたときに、接続軸が支軸を中心に回動しつつ案内溝内を移動することにより、シリンダブロックを回転軸の軸線方向に直線的に移動させることができる。 It is preferable that a guide groove into which one end of the connection shaft fits is formed in the cylinder block. In this case, when the support shaft is rotated, the connection block moves in the guide groove while rotating about the support shaft, whereby the cylinder block can be linearly moved in the axial direction of the rotation shaft. it can.
本発明によれば、サイズおよびコストの増大を抑制しつつ、ニュートラル状態にすることができる。 According to the present invention, a neutral state can be achieved while suppressing an increase in size and cost.
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<HST>
図1は、本発明の一実施形態に係るHST1の油圧回路の構成を示す回路図である。図2は、HST1の側面図であり、一部を破断して示す。
<HST>
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a hydraulic circuit of the
HST1は、たとえば、コンバインに搭載される。具体的には、コンバインには、エンジンと、エンジンの動力を変速してクローラなどの走行装置に伝達する変速装置とが搭載されている。HST1は、変速装置に備えられて、エンジンの動力を変速して出力する。HST1が出力する動力は、ギヤなどを含む動力伝達機構を介して走行装置に伝達される。 HST1 is mounted on, for example, a combine. Specifically, the combine is equipped with an engine and a transmission that changes the power of the engine and transmits it to a traveling device such as a crawler. The HST 1 is provided in a transmission to change the power of the engine and output it. The power output by HST1 is transmitted to the traveling device via a power transmission mechanism including gears and the like.
HST1は、油圧ポンプ11および油圧モータ12を備えている。HST1は、油圧ポンプ11と油圧モータ12との間で作動油が循環するように、油圧ポンプ11と油圧モータ12とを第1油路13および第2油路14で接続した閉回路の構成を有している。第1油路13は、油圧ポンプ11の第1ポート15と油圧モータ12の第1ポート16とに接続されている。第2油路14は、油圧ポンプ11の第2ポート17と油圧モータ12の第2ポート18とに接続されている。
The HST 1 includes a
また、HST1には、チャージポンプ21が付随して設けられている。チャージポンプ21は、固定容量型の油圧ポンプであり、ポンプ回転軸22の回転により、チャージ油路23に作動油を吐出する。チャージ油路23は、第1チェックバルブ24を介して第1油路13に接続され、第2チェックバルブ25を介して第2油路14に接続されている。また、チャージ油路23は、チャージリリーフバルブ26を介して、オイルタンク27に接続されている。
The HST 1 is provided with a
チャージリリーフバルブ26の機能により、チャージ油路23の油圧が所定のチャージ圧に維持される。第1油路13の油圧がチャージ油路23の油圧、つまりチャージ圧よりも低くなると、第1チェックバルブ24が開成して、チャージ油路23から第1チェックバルブ24を介して第1油路13に作動油が供給される。また、第2油路14の油圧がチャージ圧よりも低くなると、第2チェックバルブ25が開成して、チャージ油路23から第2チェックバルブ25を介して第2油路14に作動油が供給される。これにより、第1油路13および第2油路14の油圧がチャージ圧以上に維持される。
By the function of the
HST1は、油圧ポンプ11、油圧モータ12、第1油路13、第2油路14、第1チェックバルブ24、第2チェックバルブ25およびチャージリリーフバルブ26などを単一のケース28(図2参照)に収容した一体型HSTとして構成されている。
The
油圧ポンプ11は、可変容量型の斜板式ピストンポンプであり、シリンダブロック、シリンダブロック内に放射状に配置された複数のピストンおよびピストンが摺動するポンプ斜板などを備えている。油圧ポンプ11とチャージポンプ21とは、ポンプ回転軸22を共通に有しており、シリンダブロックは、ポンプ回転軸22と一体回転するように設けられている。
The
油圧ポンプ11のポンプ斜板の傾斜角度は、サーボ機構(図示せず)により制御される。油圧ポンプ11のポンプ回転軸22の軸線に対するポンプ斜板の傾斜角度が90°未満で大きいほど、油圧ポンプ11からの作動油の吐出量が少なくなり、ポンプ斜板の傾斜角度が90°であるとき、油圧ポンプ11からの作動油の吐出が停止する。また、ポンプ斜板の傾斜角度が90°を超えると(傾きが逆転すると)、傾斜角度が90°未満のときと油圧ポンプ11からの作動油の吐出方向が逆転する。
The tilt angle of the pump swash plate of the
<油圧モータ>
図3は、油圧モータ12の断面図である。
<Hydraulic motor>
FIG. 3 is a sectional view of the
油圧モータ12は、斜板式ピストンモータであり、モータ回転軸31、シリンダブロック32、ピストン33およびバルブプレート34を備えている。
The
モータ回転軸31は、ケース28に回転可能に支持されている。
The
シリンダブロック32は、中心に貫通孔35を有している。貫通孔35にモータ回転軸31が挿通されることにより、シリンダブロック32は、モータ回転軸31に外嵌されている。貫通孔35の周面の一部には、スプライン36が形成されている。これに対応して、モータ回転軸31の外周面には、スプライン37が形成されている。スプライン36,37が噛み合うことにより、モータ回転軸31とシリンダブロック32とがスプライン結合し、シリンダブロック32は、モータ回転軸31と一体的に回転し、かつ、モータ回転軸31の軸線方向に移動可能に設けられている。
The
シリンダブロック32には、複数のシリンダ41がモータ回転軸31を中心とする円周方向に等間隔に並べて形成されている。言い換えれば、シリンダブロック32には、モータ回転軸31の軸線を中心とする放射状に分散した複数の位置に、シリンダ41が形成されている。シリンダ41は、軸線方向に延びる有底円筒状の断面を有しており、その底面をなす部分には、開口42が軸線方向に貫通して形成されている。
In the
ピストン33は、シリンダ41に挿入されて、シリンダ41に往復動可能に保持されている。ピストン33の先端部は、シリンダ41の外部に配置され、ピストンシュー43を介して、モータ回転軸31に対して傾斜したモータ斜板に当接している。
The
バルブプレート34は、シリンダブロック32に対してピストン33の突出側(モータ斜板側)と反対側であって、ケース28とシリンダブロック32との間に配置されている。バルブプレート34は、モータ回転軸31の周囲を取り囲む円環板状に形成され、ケース28に固定されている。バルブプレート34には、複数の給排ポート44が厚さ方向に貫通して形成されている。給排ポート44は、ケース28に形成された2つの給排油路45と連通している。給排油路45の一方は、図1に示される第1油路13であり、その他方は、図1に示される第2油路14である。そして、第1油路13と連通する給排ポート44は、図1に示される第1ポート16であり、第2油路14と連通する給排ポート44は、図1に示される第2ポート18である。
The
また、モータ回転軸31には、コイル状のスプリング46が外嵌されている。スプリング46の一端は、モータ回転軸31に接続されている。スプリング46の他端は、一端よりもバルブプレート34側に位置し、シリンダブロック32に接続されている。スプリング46は、圧縮状態に設けられ、シリンダブロック32は、スプリング46の弾性力によりバルブプレート34側に付勢されている。そのため、通常は、シリンダブロック32の端面がバルブプレート34に押圧され、シリンダブロック32とバルブプレート34との間がシールされた状態となり、その状態でシリンダブロック32の開口42とバルブプレート34の給排ポート44とが連通している。
A coil-shaped
油圧モータ12では、給排油路45を介して作動油(圧油)を給排することにより、モータ回転軸31が回転する。すなわち、バルブプレート34の片側の給排ポート44からその側に位置するシリンダ41に開口42を介して圧油が供給され、残りのシリンダ41から開口42を介して給排ポート44に作動油を排出する。作動油が供給されたシリンダ41のピストン33が突出動作してモータ斜板の斜面を押圧しその反力の分力でシリンダブロック32が回転し、シリンダブロック32と一体的にモータ回転軸31が回転する。
The
そして、油圧モータ12は、シリンダブロック32をバルブプレート34から離間させるための離間機構51が設けられている。離間機構51は、支軸52、接続軸53、連結部材54および操作アーム55を含む。
The
支軸52は、シリンダブロック32とモータ回転軸31の軸線方向と直交する方向に対向する位置において、ケース28に回転可能に挿通され、軸線方向と直交する方向に延びている。
The
シリンダブロック32の外周面には、2個の突条56がモータ回転軸31の軸線方向に間隔を空けてそれぞれ全周にわたって形成されている。これにより、シリンダブロック32の外周面には、2個の突条56に挟まれる案内溝57が形成されている。接続軸53は、ケース28内に設けられ、その一端部が案内溝57に嵌まり、モータ回転軸31の軸線方向と直交する方向に延びている。接続軸53の軸線は、支軸52の軸線とずれている。
On the outer peripheral surface of the
連結部材54は、ケース28内に設けられている。連結部材54の一端部は、支軸52に固定されている。連結部材54の他端部は、接続軸53に遊びを有して外嵌される円筒状に形成されている。
The connecting
操作アーム55は、ケース28の外部に設けられ、一端部が支軸52に固定され、支軸52の軸線と直交する方向に延びている。
The
操作アーム55が所定方向に回動操作されると、支軸52と一体に連結部材54が回動する。連結部材54の回動により、接続軸53は、支軸52を中心に回動し、一方の突条56に摺擦しつつ案内溝57内を移動する。これにより、接続軸53から一方の突条56に力が加わり、その力によって、シリンダブロック32がスプリング46の付勢力に抗してモータ回転軸31の軸線方向かつバルブプレート34から離間する方向に直線的に移動する。その結果、シリンダブロック32とバルブプレート34との間に隙間58が生じる。
When the
操作アーム55に加えられている力が解放されると、スプリング46の付勢力により、シリンダブロック32がバルブプレート34側に押し戻されて、シリンダブロック32の端面がバルブプレート34に押圧される。
When the force applied to the
<作用効果>
以上のように、油圧モータ12には、シリンダブロック32をバルブプレート34から離間させる離間機構51が設けられている。シリンダブロック32がバルブプレート34から離間されると、シリンダブロック32の各シリンダ41から開口42を通してシリンダブロック32とバルブプレート34との間に生じた隙間58に作動油が排出される。その結果、油圧モータ12のモータ回転軸31およびシリンダブロック32が自由に回転可能になり、油圧モータ12をニュートラル状態にすることができる。
<Effects>
As described above, the
よって、油圧モータ12をニュートラル状態にするために、高圧・大流量の切換バルブを設ける必要がないので、サイズおよびコストの増大を抑制することができる。また、切換バルブを設ける構成では、切換バルブからの作動油の漏れ対策が必要となるが、切換バルブを設けない構成では、その対策が不要であり、その分のコストを低減することができる。また、切換バルブからの作動油の漏れによる効率の低下の懸念がない。
Therefore, it is not necessary to provide a high-pressure / large-flow-rate switching valve in order to bring the
なお、油圧ポンプ11のシリンダブロックをバルブプレートから離間させることにより、そのシリンダブロックのシリンダから作動油を排出して、油圧ポンプ11をニュートラル状態にする構成が考えられる。しかしながら、油圧ポンプ11のシリンダブロックは、常に回転しているので、そのシリンダブロックをバルブプレートから離間させると、回転数の上昇による焼き付きが発生するおそれがある。これに対し、油圧モータ12のシリンダブロック32をバルブプレート34から離間させる構成では、シリンダブロック32がバルブプレート34から離間すると即座に停止するので、焼き付きの発生を抑制することができる。
Note that, by separating the cylinder block of the
<変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することも可能である。
<Modification>
The embodiments of the present invention have been described above, but the present invention can be embodied in other forms.
たとえば、前述の実施形態では、HST1がコンバインに搭載されるとしたが、コンバインに限らず、人参や大根、枝豆、キャベツなどの野菜を収穫する収穫機など、コンバイン以外の作業車両にHST1が搭載されてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the HST1 is mounted on the combine. However, the HST1 is mounted on a work vehicle other than the combine, such as a harvester for harvesting vegetables such as ginseng, radish, green soybeans, and cabbage. May be done.
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design changes can be made to the above-described configuration within the scope of the matters described in the claims.
1:HST
11:油圧ポンプ
12:油圧モータ
31:モータ回転軸(回転軸)
32:シリンダブロック
33:ピストン
34:バルブプレート
51:離間機構
52:支軸
53:接続軸
54:連結部材
57:案内溝
1: HST
11: Hydraulic pump 12: Hydraulic motor 31: Motor rotation axis (rotation axis)
32: Cylinder block 33: Piston 34: Valve plate 51: Separation mechanism 52: Support shaft 53: Connection shaft 54: Connection member 57: Guide groove
Claims (3)
前記油圧モータは、
回転軸と、
前記回転軸と一体的に回転し、かつ、前記回転軸の軸線方向に移動可能に設けられ、複数のシリンダが前記回転軸を中心とする円周方向に並べて形成され、前記軸線方向の一方側の端部に前記シリンダの個々とそれぞれ連通する開口が形成されたシリンダブロックと、
前記シリンダに往復動可能に保持されたピストンと、
前記シリンダブロックの前記一方側の端面が当接され、前記開口に作動油を供給または前記開口から作動油を排出するための給排ポートが形成されたバルブプレートと、
前記シリンダブロックを前記バルブプレートから離間させる離間機構とを含む、静油圧式無段変速機。 A hydrostatic continuously variable transmission including a hydraulic pump and a hydraulic motor driven by hydraulic oil discharged from the hydraulic pump,
The hydraulic motor,
A rotation axis,
The rotating shaft is integrally rotated, and provided so as to be movable in the axial direction of the rotating shaft, a plurality of cylinders are formed side by side in a circumferential direction around the rotating shaft, one side in the axial direction A cylinder block in which an opening communicating with each of the cylinders is formed at an end of the cylinder block;
A piston held reciprocally by the cylinder;
A valve plate in which the one end surface of the cylinder block is abutted, and a supply / discharge port for supplying hydraulic oil to the opening or discharging hydraulic oil from the opening is formed;
And a separation mechanism for separating the cylinder block from the valve plate.
前記軸線方向と直交する方向に延びる支軸と、
前記支軸に対してずれた位置で平行に延び、一端部が前記シリンダブロックに接続された接続軸と、
前記支軸に対して固定され、前記接続軸に相対回転可能に接続されて、前記接続軸と前記支軸とを連結する連結部材とを含む、請求項1に記載の静油圧式無段変速機。 The separating mechanism,
A support shaft extending in a direction perpendicular to the axial direction;
A connecting shaft that extends in parallel at a position shifted with respect to the support shaft and one end of which is connected to the cylinder block;
The hydrostatic stepless transmission according to claim 1, further comprising: a connecting member fixed to the support shaft, connected to the connection shaft so as to be relatively rotatable, and connecting the connection shaft and the support shaft. Machine.
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