JP3891885B2 - 作業用走行車 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧・機械式無段変速機構（ＨＭＴ）を備えるトラクタ等の作業用走行車の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、トラクタ等の作業用走行車においては、機械式変速機構に比べて変速時の操作性に優れ、静油圧式無段変速機構（ＨＳＴ）に比べてエネルギー効率に優れる油圧・機械式無段変速機構（ＨＭＴ）を搭載したものが知られている。この種の油圧・機械式無段変速機構は、静油圧式無段変速機構と遊星ギヤ機構とを組み合せて入力動力を無段変速するにあたり、入力動力を静油圧式無段変速機構の入力側で分割する入力分割型と、入力動力を静油圧式無段変速機構の出力側で分割する出力分割型との２形式があり、さらに、遊星ギヤ機構の各構成要素に対する入力軸および静油圧式無段変速機構の結合パターンにより、各形式がそれぞれ６タイプに分類される。
【０００３】
上記油圧・機械式無段変速機構は、タイプによって特性や配置が異なることから、搭載する作業用走行車の走行動力特性、作業動力特性、配置等を考慮した上で、油圧・機械式無段変速機構のタイプを選択する必要があり、特に、トラクタにおいては、トランスミッションケースの上方にステップ（フロア）を形成し、また、トランスミッションケースの下端位置で最低地上高が決るため、上面がフラットで、かつ、上下方向にコンパクトなトランスミッションケースを構成することが要請される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記油圧・機械式無段変速機構を備える従来の作業用走行車では、例えば特開２００１−３１５５３８号公報で開示される如く、静油圧式無段変速機構のポンプ部および遊星ギヤ機構を入力軸（ＰＴＯ伝動軸）上に配置しているため、トランスミッションケースの上面に、遊星ギヤ機構を覆う凸部が必要になり、その結果、フラットなステップを形成しにくくなる許りでなく、トランスミッションケースが上下方向に大型化し、最低地上高が低くなる等の不都合がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、トランスミッションケース内に、静油圧式無段変速機構と遊星ギヤ機構との組み合せで走行変速を行う油圧・機械式無段変速機構を構成すると共に、該油圧・機械式無段変速機構の出力回転を前輪および後輪に伝動する作業用走行車において、前記トランスミッションケース内の上側に、前記油圧・機械式無段変速機構に回転動力を入力する入力軸を配置し、前記トランスミッションケース内の下側に、前記油圧・機械式無段変速機構の出力回転を前輪に伝動する前輪伝動軸を配置し、さらに、前記入力軸と前輪伝動軸との間に、前記遊星ギヤ機構を配置して、前記油圧・機械式無段変速機構は、前記入力軸の回転動力を、前記静油圧式無段変速機構のポンプ部および前記遊星ギヤ機構のサンギヤに入力し、前記静油圧式無段変速機構のモータ出力軸から出力される回転動力を、前記遊星ギヤ機構のリングギヤに入力し、さらに、前記遊星ギヤ機構で合成された回転動力を、前記遊星ギヤ機構のキャリアから出力するにあたり、モータ出力軸を入力軸と前輪伝動軸との中間位置に配すると共に、前記入力軸の回転動力をサンギヤに入力するカウンタギヤと、前記モータ出力軸の出力回転をリングギアに入力する迂回伝動軸とを、上下に位置する入力軸とモータ出力軸とのあいだで左右に並ばせて、前記入力軸、モータ出力軸、カウンタギア及び迂回伝動軸を正面視菱形に配置したことを特徴とする作業用走行車である。
つまり、トランスミッションケース内に油圧・機械式無段変速機構を構成するものでありながら、遊星ギヤ機構が入力軸（ＰＴＯ伝動軸）よりも下側に配置されるため、上面がフラットで、かつ、コンパクトなトランスミッションケースを構成することが可能になり、その結果、トランスミッションケースの上方に形成されるステップに凸部が生じたり、最低地上高が低くなる等の不都合を回避することができる。また、油圧・機械式無段変速機構の形式が出力分割型になるため、トラクタ等の作業用走行車が作業時に主に使用する低速域のエネルギー効率を向上させることができる許りでなく、エネルギー損失となる動力循環を、作業時に殆ど使用しない領域（超低速前進域および後進域）で生じさせることができる。また、遊星ギヤ機構の結合パターンを上記のようにすれば、速度比を減速型とし、変速領域を比較的狭くすることができるため、低速領域を主に使用するトラクタ等の作業用走行車においては、精度の高い変速操作を行うことが可能になる。しかも入力動力およびモータ出力を上記のパターンで遊星ギヤ機構に伝動するものでありながら、伝動部品の配置効率を高めてトランスミッションを小型化することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態の一つを図面に基づいて説明する。図面において、１はトラクタの走行機体であって、該走行機体１は、走行動力および作業動力を発生するエンジン（図示せず）と、エンジン動力を変速するトランスミッション２と、該トランスミッション２から出力される走行動力で回転駆動する前輪３および後輪４と、トランスミッション２から出力される作業動力で動作される作業部５と、該作業部５を昇降自在に支持する昇降リンク機構６とを備えている。
【０００７】
トランスミッション２は、トランスミッションケース７内に、エンジン動力を入力する入力軸列（入力軸）８と、主変速機構として機能する油圧・機械式無段変速機構（ＨＭＴ）９と、副変速機構として機能する摩擦クラッチ式変速機構１０と、後輪動力をリヤアクスルケース（図示せず）に伝動する後輪伝動軸１１と、該後輪伝動軸１１から取り出した前輪動力を断続する２駆・４駆切換機構１２と、機体旋回時に前輪動力を増速する前輪増速用変速機構１３と、前輪動力をフロントアクスルケース（図示せず）に伝動する前輪伝動軸１４と、入力軸列８から取り出した作業動力を断続するＰＴＯクラッチ機構１５と、作業動力の正転・逆転を切換えるＰＴＯ逆転機構１６と、作業動力を変速するＰＴＯ変速機構１７と、作業動力を出力するＰＴＯ軸１８とを備える。トランスミッションケース７は、油圧・機械式無段変速機構９等を内装する前部ミッションケース１９と、ＰＴＯクラッチ機構１５等を内装するセンターミッションケース２０と、摩擦クラッチ式変速機構１０等を内装する後部ミッションケース２１とを結合して構成される。
【０００８】
油圧・機械式無段変速機構９は、静油圧式無段変速機構（ＨＳＴ）２４と遊星ギヤ機構２５とを組み合せて構成される。静油圧式無段変速機構２４は、斜板角度に応じて吐出量が変化するポンプ部（可変容量油圧ポンプ）２６と、該ポンプ部２６の吐出油で回転駆動するモータ部（固定容量油圧モータ）２７とを組み合せたもので、ポンプ部２６に入力される動力を無段階的に変速し、モータ部２７から出力する。静油圧式無段変速機構２４の変速操作は、ポンプ部２６の斜板に連繋されるトラニオン軸（図示せず）によって行われる。上記ポンプ部２６とモータ部２７は、上下に重なるように配置され、縦型の静油圧式無段変速機構２４を構成している。ポンプ部２６にエンジン動力を入力する入力軸列８は、静油圧式無段変速機構２４の上部を前後に貫通し、その後端部は、ＰＴＯクラッチ機構１５に結合される。ここで、入力軸列８は、ポンプ部２６のポンプ軸２６ａを含む複数の直列軸で構成され、トランスミッションケース７内の上側に配置される。また、静油圧式無段変速機構２４の下部後面には、モータ出力軸２７ａが後方に向けて突設されており、ここからモータ部２７のモータ動力が出力される。
【０００９】
遊星ギヤ機構２５は、同心上に回転支持されたサンギヤ２８、リングギヤ２９およびキャリア３０を備える。キャリア３０は、複数のプラネタリギヤ３１を支持しており、これらのプラネタリギヤ３１が、サンギヤ２８とリングギヤ２９との間に介在し、両ギヤ２８、２９に同時噛合する。本実施形態の油圧・機械式無段変速機構９は、入力軸列８の回転動力を、静油圧式無段変速機構２４のポンプ部２６および遊星ギヤ機構２５のサンギヤ２８に入力すると共に、静油圧式無段変速機構２４のモータ部２７から出力される回転動力を、遊星ギヤ機構２５のリングギヤ２９に入力し、遊星ギヤ機構２５で合成された回転動力を、遊星ギヤ機構２５のキャリア３０から出力するように構成される。これにより、油圧・機械式無段変速機構９は、その形式が出力分割型、タイプが減速タイプ（機械入力をサンギヤ、油圧入力をリングギヤ、出力をキャリアにする結合パターン）となり、図８に示す動作特性を示す。
【００１０】
つまり、トラクタにおいては、大きい牽引力を要求する低速作業（ローダー、プラウ耕、サブソイラによる心土破砕作業等）がときに必要となるため、油圧・機械式無段変速機構９の形式は、低速域で油圧パワーが小さな比を占めてエネルギー効率が良く、また、エネルギーロスに繋がる動力循環が、作業時に使用しない前進超低速域と後進域で生じる出力分割型が適している。また、トラクタにおいては、自動車のように低速から高速に至る幅広い変速比を必要とせず、低速作業を主体とした比較的幅の狭い変速比で足りることから、出力分割型の６タイプのうち、変速比が減速型となる上記のタイプを採用している。
【００１１】
また、トラクタにおいては、居住性の面で操作部３２のステップ（床面）３３が可及的にフラットであることが要求されると共に、作業性の面で最低地上高が高いことが要求される。そして、ステップ３３は、トランスミッションケース７の上方に形成され、最低地上高を規定するトランスミッションケース７の下面は、前輪伝動軸１４の存在により決定される。従って、油圧・機械式無段変速機構９を内装するトランスミッションケース７としては、ケース上面が上方に突出せず、ケース下面の位置が高く、しかも、上下方向にコンパクトなものであることが望まれる。
【００１２】
そこで、トランスミッション２においては、トランスミッションケース７内の上側位置（Ｏ１）に、静油圧式無段変速機構２４の上部（ポンプ部２６）にエンジン動力を入力する入力軸列８を配置し、また、静油圧式無段変速機構２４のモータ出力軸２７ａを、入力軸列８（Ｏ１）と前輪伝動軸１４（Ｏ２）との中間位置（Ｏ３）に配置し、また、モータ出力軸２７ａと同心上に遊星ギヤ機構２５を配置し、また、入力軸列８の動力を、入力動力伝動経路３４を介して遊星ギヤ機構２５のサンギヤ２８に伝動し、さらに、モータ出力軸２７ａの動力を、モータ動力伝動経路３５を介して遊星ギヤ機構２５のリングギヤ２９に伝動することにより、遊星ギヤ機構２５、入力動力伝動経路３４およびモータ動力伝動経路３５を、入力軸列８と前輪伝動軸１４との間に配置する。これにより、トランスミッションケース７内に油圧・機械式無段変速機構９を構成するものでありながら、トランスミッションケース７の上方への突出を抑えてフラットなステップ３３を構成でき、また、十分な最低地上高を確保できるコンパクトなトランスミッションケース７を構成することが可能になる。
【００１３】
また、上記トランスミッション２においては、前述した変速特性を得るために、入力軸列８の回転動力を、同方向の回転動力として遊星ギヤ機構２５のサンギヤ２８に入力すると共に、正転時に入力軸列８と同方向に回転するモータ出力軸２７ａの回転動力を、同方向の回転動力として遊星ギヤ機構２５のリングギヤ２９に入力することが要求される。そこで、本実施形態では、モータ出力軸２７ａと遊星ギヤ機構２５とを同軸上（Ｏ３）に配置した上で、入力軸列８の回転動力を、カウンタギヤ３６を含む入力動力伝動経路３４を介してサンギヤ２８に入力し、モータ出力軸２７ａの回転動力を、迂回伝動軸３７を含むモータ動力伝動経路３５を介してリングギヤ２９に入力する。そして、入力軸列８上の伝動ギヤ３８と、中間軸３９で回転自在に支持されたカウンタギヤ３６と、サンギヤ２８を支持するサンギヤ軸４０とにより構成される入力動力伝動経路３４には、カウンタギヤ３６が含まれるので、入力軸列８上の伝動ギヤ３８を小径にし、トランスミッションケース７の上方突出量をさらに抑制することが可能になる。また、モータ動力伝動経路３５は、モータ出力軸２７ａ上の伝動ギヤ４１と、迂回伝動軸３７上の二つの伝動ギヤ４２、４３と、リングギヤ２９に設けられる伝動ギヤ４４とにより構成されるが、迂回伝動軸３７は、前記カウンタギヤ３６（中間軸３９）と左右に位置をずらして配置できるので、本実施形態の如く、入力軸列８とサンギヤ軸４０（モータ出力軸２７ａ）との間に、迂回伝動軸３７（Ｏ４）とカウンタギヤ３６（Ｏ５）が左右に並ぶ正面視菱形の配置構成を採用できる。これにより、トランスミッションケース７内の配置効率が高まり、トランスミッションケース７のさらなるコンパクト化が可能になる。
【００１４】
尚、本実施形態のトランスミッション２は、油圧・機械式無段変速機構９を搭載しないギヤ変速式または静油圧無段変速式のトランスミッションとの間で可及的に部品を共通化するように構成されている。例えば、油圧・機械式無段変速機構９を内装する前部ミッションケース１９を除き、センターミッションケース２０および後部ミッションケース２１は、基本的にギヤ変速式または静油圧無段変速式のトランスミッションと共通化でき、また、これらに組み込まれる機構や部品も、ギヤ比等の設定を除いて共通化することができる。そして、従来のギヤ変速式または静油圧無段変速式のトランスミッションでは、センターミッションケース２０に入力される動力の回転方向が統一されており、しかも、その回転方向が、前記トランスミッション２における回転方向と同じであるため、部品の共通化する観点から、極めて好都合となる。
【００１５】
叙述の如く構成されたものにおいて、トラクタの走行機体１は、トランスミッションケース７内に、静油圧式無段変速機構２４と遊星ギヤ機構２５との組み合せで走行変速を行う油圧・機械式無段変速機構９を構成すると共に、該油圧・機械式無段変速機構９の出力回転を前輪３および後輪４に伝動するにあたり、トランスミッションケース７内の上側に、油圧・機械式無段変速機構９に回転動力を入力する入力軸列８を配置すると共に、トランスミッションケース７内の下側に、油圧・機械式無段変速機構９の出力回転を前輪３に伝動する前輪伝動軸１４を配置し、さらに、入力軸列８と前輪伝動軸１４との間に、遊星ギヤ機構２５を配置する。これにより、トランスミッションケース７内に油圧・機械式無段変速機構９を構成するものでありながら、遊星ギヤ機構２５が入力軸列８よりも下側に配置されるため、上面がフラットで、かつ、コンパクトなトランスミッションケース７を構成することが可能になり、その結果、トランスミッションケース７の上方に形成されるステップ３３に凸部が生じたり、最低地上高が低くなる等の不都合を回避することができる。
【００１６】
また、油圧・機械式無段変速機構９は、入力軸列８の回転動力を、静油圧式無段変速機構２４のポンプ部２６および遊星ギヤ機構２５のサンギヤ２８に入力すると共に、静油圧式無段変速機構２４のモータ部２７から出力される回転動力を、遊星ギヤ機構２５のリングギヤ２９に入力し、さらに、遊星ギヤ機構２５で合成された回転動力を、遊星ギヤ機構２５のキャリア３０から出力する。これにより、油圧・機械式無段変速機構９の形式が出力分割型になるため、トラクタが作業時に主に使用する低速域のエネルギー効率を向上させることができる許りでなく、エネルギー損失となる動力循環を、作業時に殆ど使用しない領域（超低速前進域および後進域）で生じさせることができる。また、遊星ギヤ機構２５の結合パターンを上記のようにすれば、速度比を減速型とし、変速領域を比較的狭くすることができるため、低速領域を主に使用するトラクタにおいては、精度の高い変速操作を行うことが可能になる。
【００１７】
また、入力軸列８の回転動力を、同方向の回転動力としてサンギヤ２８に入力すると共に、正転時に入力軸列８と同方向に回転するモータ部２７の出力回転を、同方向の回転動力としてリングギヤ２９に入力するにあたり、入力軸列８の回転動力を、カウンタギヤ３６を介してサンギヤ２８に入力し、モータ部２７の出力回転を、迂回伝動軸３７を介してリングギヤ２９に入力するため、伝動部品の配置の自由度が高まる許りでなく、配置効率を高めてトランスミッションケース７を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トラクタの側面図である。
【図２】トランスミッションの側断面図である。
【図３】油圧・機械式無段変速機構を示すトランスミッションの要部側断面図である。
【図４】トランスミッションケースの正面図である。
【図５】トランスミッションケースのＡ−Ａ断面図である。
【図６】トランスミッションケースのＢ−Ｂ断面図である。
【図７】トランスミッションケースのＣ−Ｃ断面図である。
【図８】油圧・機械式無段変速機構（出力分割型）の特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 走行機体
２ トランスミッション
３ 前輪
４ 後輪
５ 作業部
７ トランスミッションケース
８ 入力軸列
９ 油圧・機械式無段変速機構
１４ 前輪伝動軸
１９ 前部ミッションケース
２０ センターミッションケース
２１ 後部ミッションケース
２４ 静油圧式無段変速機構
２５ 遊星ギヤ機構
２６ ポンプ部
２７ モータ部
２７ａ モータ出力軸
２８ サンギヤ
２９ リングギヤ
３０ キャリア
３１ プラネタリギヤ
３３ ステップ
３６ カウンタギヤ
３７ 迂回伝動軸

Claims (1)

1. トランスミッションケース内に、静油圧式無段変速機構と遊星ギヤ機構との組み合せで走行変速を行う油圧・機械式無段変速機構を構成すると共に、該油圧・機械式無段変速機構の出力回転を前輪および後輪に伝動する作業用走行車において、前記トランスミッションケース内の上側に、前記油圧・機械式無段変速機構に回転動力を入力する入力軸を配置し、前記トランスミッションケース内の下側に、前記油圧・機械式無段変速機構の出力回転を前輪に伝動する前輪伝動軸を配置し、さらに、前記入力軸と前輪伝動軸との間に、前記遊星ギヤ機構を配置して、前記油圧・機械式無段変速機構は、前記入力軸の回転動力を、前記静油圧式無段変速機構のポンプ部および前記遊星ギヤ機構のサンギヤに入力し、前記静油圧式無段変速機構のモータ出力軸から出力される回転動力を、前記遊星ギヤ機構のリングギヤに入力し、さらに、前記遊星ギヤ機構で合成された回転動力を、前記遊星ギヤ機構のキャリアから出力するにあたり、モータ出力軸を入力軸と前輪伝動軸との中間位置に配すると共に、前記入力軸の回転動力をサンギヤに入力するカウンタギヤと、前記モータ出力軸の出力回転をリングギアに入力する迂回伝動軸とを、上下に位置する入力軸とモータ出力軸とのあいだで左右に並ばせて、前記入力軸、モータ出力軸、カウンタギア及び迂回伝動軸を正面視菱形に配置したことを特徴とする作業用走行車。

Images