JP3911331B2 - 斜板角度制御機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧サーボ機構を有するアキシャルピストンポンプにおいて、該アキシャルピストンポンプの斜板角度を制御する斜板角度制御機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、油圧サーボ機構を有するアキシャルピストンポンプにおいては、油圧サーボを構成する手動斜板角度制御バルブのスプールの位置に連動して、該スプールの外周部を覆うピストンが動作し、これにより斜板角度を任意に制御していた。そして、このような斜板角度制御機構に電磁弁を装着したものにおいては、ある任意の角度で斜板を保持している状態のピストンの両端面に、電磁弁から強制的にパイロット圧を供給していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ピストンの両端面に対して、電磁弁から強制的にパイロット圧を供給するだけであると、該ピストンが最大斜板角度位置や中立位置方向へ一気に移動することとなっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
斜板角度を制御する油圧サーボ機構（６１）を有した走行油圧ポンプ（２３）を備えたＨＳＴミッション装置において、該油圧サーボ機構（６１）を、ピストン（７１）及びその内部に配置したスプール（９７）により構成された手動斜板角度制御バルブ（７４）と、電磁弁（７３）とで構成し、該スプール（９７）の外周油路（１６６）の両側にノッチ切欠部（２０３・２０４）を形成し、該手動斜板角度制御バルブ（７４）と電磁弁（７３）とにより、該ノッチ切欠部（２０３・２０４）の長さの間でピストン（７１）を移動さ せて斜板角度の制御を行うように構成し、該ノッチ切欠部（２０３・２０４）は、スプール（９７）の外周油路（１６６）の部分から離れるにつれて切欠面積が小さくなるように略三角形状のノッチ形状に形成し、前記電磁弁（７３）の切換により、チャージポンプ（２９）からの圧油が、電磁弁（７３）からピストン（７１）の上部へ供給され、また、チャージポンプ（２９）からの圧油が、ピストン（７１）のポンプポート（１６５）に供給され、該スプール（９７）の上下により、該ポンプポート（１６５）からの圧油が、該スプール（９７）の外周油路（１６６）からノッチ切欠部（２０３）と、ピストン（７１）の内周油路（１７０）及び穿設油路（１６７）を経て、ピストン（７１）の下方に至り、両油路の流路面積の差により、電磁弁（７３）からの供給量が勝ってピストン（７１）は移動し、両者の供給量が等しくなる位置で停止し、該ノッチ切欠部（２０３）の流路面積はピストン（７１）の移動量に伴って変化するため、電磁弁（７３）の流量を制御することで、ピストン（７１）の移動量を任意に設定し、斜板角度の制御を無段階的に行うものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
【０００７】
図１は本発明の斜板角度制御機構を有するアキシャルピストンポンプを備えたＨＳＴミッション装置を搭載したコンバインを示す全体側面図、図２は同じく平面図、図３はＨＳＴ式ミッション装置の側面断面図、図４は同じく平面一部断面図、図５は同じく部分側面図、図６は同じく正面一部断面図、図７は油圧サーボ機構の安定時を示す断面図、図８は油圧サーボ機構の動作初期を示す断面図、図９は油圧サーボ機構のクローズ位置状態を示す断面図、図１０は油圧サーボ機構のピストンの構造を示す図、図１１は油圧サーボ機構のスプールを示す図、図１２は油圧サーボ機構の油圧回路を示す図、図１３はスプールに形成された平行切欠部を示す図、図１４は図１３における平行切欠部の別実施例を示す図、図１５はスプールに形成されたノッチ切欠部を示す図、図１６はスプールに形成された円周溝部を示す図、図１７は図１６における円周溝部の別実施例を示す図である。
【０００８】
まず、本発明の斜板角度制御機構を有するアキシャルピストンポンプを備えたＨＳＴミッション装置を搭載したコンバインの全体構成について説明する。図１及び図２において、トラックフレーム１には左右一対の走行クローラ２が装設され、該トラックフレーム１の上方には機台３が架設されている。機台３上方の左右一側に配設した脱穀部４にはフィードチェーン５が張架され、該脱穀部４は扱胴６及び処理胴７等を内蔵している。また、機体前部には刈刃９及び穀稈搬送機構１０等を備える刈取部８が配設され、該刈取部８は刈取フレーム１２を介して、油圧シリンダ１１により昇降されるように構成している。
【０００９】
前記脱穀部４の後方には排藁チェン１４の終端を臨ませる排藁処理部１３が設され、左右方向における機台３の脱穀部４配設側とは反対側には、穀物タンク１５が配設されている。該穀物タンク１５には、脱穀部４からの穀粒が揚穀筒１６を介して搬入され、該穀物タンク１５に貯留された穀粒は排出オーガ１７によって機外へ搬出される。穀物タンク１５の前方には、操向ハンドル１９及び運転席２０等を備える運転キャビンが配設され、該運転キャビン２０の下方には、エンジン２１、及び、前記走行クローラ２を駆動する運転駆動部であり、本発明のＨＳＴ式ミッション装置を備えるミッションケース２２を配設している。コンバインは以上のように構成されて、連続的に穀稈を刈取って脱穀するようにしている。
【００１０】
前記ミッションケース２２は、図３に示す、アキシャルピストンポンプである走行油圧ポンプ２３、及び、走行油圧モータ２４からなる主変速機構である走行用のＨＳＴ式無段変速機構２５等と、ギア機構とから構成されている。該走行油圧ポンプ２３の入力軸２６は、前記エンジン２１の出力軸に連動連結され、走行油圧モータ２４の出力軸３１は、ミッションケース２２内の前記ギア機構を介して、図１における走行クローラ２の駆動輪３４と連動連結されている。そして、エンジン２１から走行油圧ポンプ２３へ入力された駆動回転は、該走行油圧ポンプ２３の斜板１４６の角度変更調節により正逆回転と回転数との制御が行われて走行油圧モータ２４へ伝達され、この制御された駆動回転が前記ギア機構を介して走行クローラ２を駆動するのである。
【００１１】
図３乃至図６において、本発明の本発明の斜板角度制御機構としての油圧サーボ機構６１を有する走行油圧モータ２４を搭載したＨＳＴ式ミッション装置について説明する。該ＨＳＴ式ミッション装置は、アキシャルピストンポンプである走行油圧ポンプ２３、及び、走行油圧モータ２４からなる走行用のＨＳＴ式無段変速機構２５と、チャージポンプ２９と、斜板角度を制御する油圧サーボ機構６１等とにより構成されている。走行油圧ポンプ２３と走行油圧モータ２４とは上下に並設され、走行油圧ポンプ２３の入力軸２６の前端部にはチャージポンプ２９が付設されている。また、走行油圧ポンプ２３の一側方に油圧サーボ機構６１が配設されている。該油圧サーボ機構６１は、走行油圧ポンプ２３の上面に付設された電磁弁７３と、ピストン７１と、該ピストン７１の内部に配置された手動斜板角度制御バルブとの間で全体的に構成されている。そして、油圧サーボ機構６１は、走行油圧ポンプ２３のケースの内部に埋め込まれて一体的に構成されている。
【００１２】
次に、油圧サーボ機構６１の構成について説明する。図３乃至図６において、該油圧サーボ機構６１は、ピストン７１を上下することにより、クレイドル型の油圧ポンプの斜板１４６の横に設けたピン軸１９０を上下に移動させて、該斜板１４６が最終的に変速のために回動するように構成している。そして、該ピストン７１の内部にはスプール７２が摺動自在に嵌装されており、該スプール７２は、走行変速アーム１５１の回動により、衝撃吸収バネ１６２を介して、走行中立カム１４９とクランクアーム１５９とが回動し、スプール７２を上下動させる。尚、該ピストン７１の内部でスプール７２が上下動することにより、前記手動斜板角度制御バルブが構成されている。
【００１３】
また、例えば、エンジン２１の負荷や足回りの負荷等をセンサー等の検出手段により検出して、検出した負荷の大きさ等により電磁弁７３を切り換えて、ピストン７１の位置を上下する方向に、該ピストン７１の上下の位置から圧油を供給するように構成している。該電磁弁７３は両ソレノイド形の４ポート３位置切換弁に構成されて、ポンプポート９１、タンクポート９２、Ａポート９３、Ｂポート９４を有している。尚、作業機がトラクタである場合には、駆動力を外部へ取り出すＰＴＯ軸のトルクを検出して電磁弁７３を切り換えることも可能である。
【００１４】
このように、手動斜板角度制御バルブと電磁弁７３とにより、ピストン７１とスプール７２とを操作することで斜板１４６を回動し、走行用のＨＳＴ式無段変速機構２５を変速するのである。そして、該ＨＳＴ式無段変速機構２５が中立位置に位置する場合は、該中立位置で保持する必要があり、走行中立保持アーム１４８を設けて、該走行中立保持アーム１４８の先端に走行中立保持ローラ１５２を枢支している。
【００１５】
該走行中立保持ローラ１５２は、走行変速操作アーム１５１と一体的に、走行中立カム１４９が回動し、該走行中立カム１４９の中央の凹部に前記走行中立保持ローラ１５２が嵌入して中立を保持するように構成している。 また、該走行変速操作アーム１５１は衝撃吸収バネ１６２を介して、共に回動する走行ストッパー杆１５０が設けられており、該ストッパー板１５７と係合して、走行変速アーム１５１のそれ以上の回動を阻止する。また、前記走行変速操作アーム１５１には、衝撃吸収バネ１６２を介してスプール７２を操作するクランクアーム１５９が設けられており、該クランクアーム１５９が、スプール７２の凹部１６１と係合している。
【００１６】
ここで、電磁弁７３のＯＦＦ時における斜板角度制御は、前記手動斜板角度制御バルブよりピストン７１の上下に圧油を供給することで行う。即ち、図７乃至図１０に示すように、先ず、圧油が前記チャージポンプ２９から、ピストン７１の外周の長孔部分に穿設構成されたポンプポート１６５に供給される。そして、前記走行変速操作アーム１５１を操作することで、クランクアーム１５９を通じてスプール７２が連動して上下動し、該スプール７２の上下により、該ポンプポート１６５からの圧油が、外周油路１６６から、ピストン７１の内周油路１７０及び穿設油路１６７を経て、ピストン７１の下方に至る場合と、外周油路１６６から他方の内周油路１６９を経て、ピストン７１の上部に至る場合とに切り換えることができる。
【００１７】
また、ピストン７１の上下からの戻り油は、ピストン７１の下方に圧油が供給されて該ピストン７１上方へ移動する場合には、穿設油路１６９からスプール７２の排出油路１６８を経て０レーン回路へ排出される。さらに、ピストン７１が下方へ移動する場合には、ピストン７１の下方の圧油は穿設油路１６７から排出油路１７９を経て排出される。
このピストン７１の上下動により斜板１４６の角度が制御されるのである。
【００１８】
一方、前述の如く、電磁弁７３をＯＮして、電気的な切り換えによりピストン７１の上下に圧油を供給する場合には、図７、図８、図９に示すように、該ピストン７１の上下にそのまま直接供給される。そして、スプール７２には、図１１、図１３に示すように外周油路１６６の上下部分の位置と、排出油路１６８の上部の位置と、排出油路１７０の下部の位置とに、微小変速時の設定回転数に応じたオーバーラップ部を設け、該部分に平行切欠部１７２・１７３・１７４・１７５を構成している。このスプール７２の平行切欠部１７２・１７３・１７４・１７５の絞りの条件は、図１２に示す、電磁弁７３の絞り１７６よりも小さく構成している。これにより、手動斜板角度制御バルブ７４による手動操作時には、平行切欠部１７２・１７３・１７４・１７５により流量制御を行い、電磁弁７３による自動走行変速時には、電磁弁７３の絞り１７６により流量制御を行い、ある位置までピストン７１が移動すると、スプール７２の流量制御により該ピストン７１の移動が停止するように構成している。
【００１９】
即ち、油圧サーボ機構６１がある斜板角度において平衡状態を保っている場合に、電磁弁７３をＯＮすると、例えば、ピストン７１の上部へ圧油が供給され、この場合には、油圧サーボ機構６１のパイロット圧は電磁弁７３からとスプール７２の平行切欠部１７２からとの両方から供給されることとなるが、両開口部の流路面積の差により、電磁弁７３からの供給量が勝ってピストン７１はスプール７２の平行切欠部１７２の長さ分だけ移動する。平行切欠部１７２の長さ分移動すると、スプールの開口部は外周油路１６６となる。そして、外周油路１６６の流路面積は電磁弁７３の絞り１７６の流路面積よりも大きく構成しているので、外周油路１６６からの供給量が電磁弁７３からの供給量よりも大きくなるため、この位置でピストン７１は移動を停止して平衡状態となる。このように、電磁弁７３をＯＮすると、平行切欠部１７２の長さ分だけピストン７１が移動するので、この平行切欠部１７２の切欠長さを変更することでピストン７１の移動量を任意に設定することができる。
【００２０】
そして、この構成を油圧回路図で示すと、図１２の如くとなり、オリフィスの条件としては、絞り１７６＞平行切欠部１７２としている。また、電磁弁７３への回路の絞り１７７と手動斜板角度制御バルブ７４への絞り１７８では、絞り１７７＞絞り１７８となるように構成している。
【００２１】
図７乃至図９、及び図１２においては、電磁弁７３は、例えば、両ソレノイド形の４ポート３位置切換弁に構成され、ポンプポート９１、タンクポート９２、Ａポート９３、Ｂポート９４を有している。そして、図７に示すように該電磁弁７３をＯＮすると、前述の如く、ピストン７１上方の油室８１に圧油が流入して該油室８１内の圧力が上昇するとともに、該ピストン７１下方の油室８２はオイルタンクに開放されて該油室８２内の圧力は降下する。これにより、油圧サーボ機構６１内の圧力の均衡が崩れてピストン７１が下方に移動し、スプール７２の平行切欠部１７２・１７３・１７４・１７５の切欠長さ分だけ動いて、その位置で釣合状態になるのである。そして、ピストン７１が移動した分だけ走行油圧ポンプ２３の斜板１４６が回動して、走行油圧モータ２４の出力回転数が変化する。また、図９に示すように、電磁弁７３をＯＦＦしてクローズ位置とすると、本来の油圧サーボ機構６１の釣合い状態に戻り、ピストン７１及び斜板１４６は元の位置に戻って、走行油圧モータ２４の出力回転数も復帰することとなる。
【００２２】
尚、スプール７２の平行切欠部１７２・１７３・１７４・１７５は次のように形成することもできる。即ち、図１４に示すスプール７２’の平行切欠部１７２’・１７３’・１７４’・１７５’の如く、切欠きを２段に形成することもできる。さらに、２段以上の複数段に形成してもよい。
【００２３】
以上のように、斜板角度制御機構である油圧サーボ機構６１を構成するスプール７２に平行切欠部１７２・１７３・１７４・１７５を形成したので、外周油路１６６と、電磁弁７３のポンプポート９１及びタンクポート９２と、平行切欠部１７２・１７３・１７４・１７５との、それぞれの流路断面積の相違によって、電磁弁７３のＯＮ・ＯＦＦ時の斜板１４６の制御流量が変わり、スプール７２とピストン７１との相対位置を変化させて斜板角度の制御をおこなうことができるのである。そして、このように斜板角度を制御することで、例えば、ＨＳＴミッション装置の出力回転数を、前記走行変速アーム１５１を操作する以外に、また、油圧ポンプの吐出流量を、手動レバーを操作する以外に、電磁弁７３をＯＮ・ＯＦＦさせることで電気的に、一段階以上の段数で増減することができる。さらに、スプール７２に形成した平行切欠部１７２・１７３・１７４・１７５の絞り効果によって、例えば、走行変速アーム１５１の操作に伴って移動するピストン７１の、移動時のショックを緩和することができる。
【００２４】
また、スプール７２に形成する平行切欠部１７２・１７３・１７４・１７５は、次のような形状に形成することもできる。即ち、図１５に示すスプール９７にはノッチ切欠部２０３・２０４を形成している。ノッチ切欠部２０３・２０４は、外周油路１６６の部分から離れるにつれて切欠面積が小さくなるように略三角形状に形成され、所謂ノッチ形状に形成されている。また、該スプール９７には排出油路２０１・２０２が形成されている。
【００２５】
このノッチ切欠部２０３・２０４が形成されたスプール９７を前記油圧サーボ機構６１に用いた場合、電磁弁７３をＯＮすると、例えば、ピストン７１の上部へ圧油が供給され、油圧サーボ機構６１のパイロット圧は電磁弁７３からとスプール７２のノッチ切欠部２０３からとの両方から供給されることとなる。そして、両開口部の流路面積の差により、電磁弁７３からの供給量が勝ってピストン７１は移動し、両者の供給量が等しくなる位置で停止する。ノッチ切欠部２０３の流路面積はピストン７１の移動量に伴って変化するため、電磁弁７３の流量を制御することで、ピストン７１の停止位置、即ち、ピストン７１の移動量を任意に設定することができる。これにより、斜板角度の制御を無段階的に行うことができるので、例えば、ＨＳＴミッション装置の出力回転数の制御を行って、エンジンの負荷を一定に保つことができる。
【００２６】
さらに、スプール７２の平行切欠部１７２・１７３・１７４・１７５は、次のような形状に形成することもできる。即ち、図１６に示すスプール９９には円周溝部２２３・２２４・２２５・２２６が形成されている。円周溝部２２３・２２４は、スプール９９の外周油路１６６の部分の外周全体に形成されており、また、該スプール９９には排出油路２２１・２２２が形成されている。そして、該円周溝部２２３・２２４により、平行切欠部１７２・１７３を形成した前記スプール７２の場合と同様に、電磁弁７３をＯＮ・ＯＦＦさせることで電気的に、斜板角度を一段階以上の段数で増減して制御することができ、また、走行変速アーム１５１の操作に伴って移動するピストン７１の、移動時のショックを緩和することができる。
【００２７】
また、図１７に示すスプール９８の如く、円周溝部２１３・２１４・２１５・２１６を形成してもよい。該円周溝部２１３・２１４・２１５・２１６は、外周油路１６６の部分から離れるにつれて大径となるように形成され、この場合は、前記ノッチ切欠部２０３・２０４の場合と同様に、斜板角度の制御を無段階的に行うことができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
即ち、斜板角度を制御する油圧サーボ機構（６１）を有した走行油圧ポンプ（２３）を備えたＨＳＴミッション装置において、該油圧サーボ機構（６１）を、ピストン（７１）及びその内部に配置したスプール（９７）により構成された手動斜板角度制御バルブ（７４）と、電磁弁（７３）とで構成し、該スプール（９７）の外周油路（１６６）の両側にノッチ切欠部（２０３・２０４）を形成し、該手動斜板角度制御バルブ（７４）と電磁弁（７３）とにより、該ノッチ切欠部（２０３・２０４）の長さの間でピストン（７１）を移動させて斜板角度の制御を行うように構成し、該ノッチ切欠部（２０３・２０４）は、スプール（９７）の外周油路（１６６）の部分から離れるにつれて切欠面積が小さくなるように略三角形状のノッチ形状に形成し、前記電磁弁（７３）の切換により、チャージポンプ（２９）からの圧油が、電磁弁（７３）からピストン（７１）の上部へ供給され、また、チャージポンプ（２９）からの圧油が、ピストン（７１）のポンプポート（１６５）に供給され、該スプール（９７）の上下により、該ポンプポート（１６５）からの圧油が、該スプール（９７）の外周油路（１６６）からノッチ切欠部（２０３）と、ピストン（７１）の内周油路（１７０）及び穿設油路（１６７）を経て、ピストン（７１）の下方に至り、両油路の流路面積の差により、電磁弁（７３）からの供給量が勝ってピストン（７１）は移動し、両者の供給量が等しくなる位置で停止し、該ノッチ切欠部（２０３）の流路面積はピストン（７１）の移動量に伴って変化するため、電磁弁（７３）の流量を制御することで、ピストン（７１）の移動量を任意に設定し、斜板角度の制御を無段階的に行うものであり、次のような効果を奏するのである。
第１に、例えば、ＨＳＴミッション装置の出力回転数を、走行変速アームを操作する以外に、また、油圧ポンプの吐出流量を、手動レバーを操作する以外に、電磁弁をＯＮ・ＯＦＦさせることで電気的に、一段階又は複数段階の段数で増減することができた。
さらに、スプールに形成したノッチ切欠部（２０３・２０４）の絞り効果によって、例えば、走行変速アームの操作に伴って移動するピストンの、移動時のショックを緩和することができた。
【００２９】
第２に、電磁弁の流量を制御することで、ピストンの停止位置、即ち、ピストンの移動量を任意に設定することができる。
これにより、斜板角度の制御を電気的に無段階的に行うことができるので、例えば、ＨＳＴミッション装置の出力回転数の制御を行って、エンジンの負荷を一定に保つことができた。
また、スプールに形成した平行切欠部の絞り効果によって、例えば、走行変速アームの操作に伴って移動するピストンの、移動時のショックを緩和することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の斜板角度制御機構を有するアキシャルピストンポンプを備えたＨＳＴミッション装置を搭載したコンバインを示す全体側面図である。
【図２】 同じく平面図である。
【図３】 ＨＳＴ式ミッション装置の側面断面図である。
【図４】 同じく平面一部断面図である。
【図５】 同じく部分側面図である。
【図６】 同じく正面一部断面図である。
【図７】 油圧サーボ機構の安定時を示す断面図である。
【図８】 油圧サーボ機構の動作初期を示す断面図である。
【図９】 油圧サーボ機構のクローズ位置状態を示す断面図である。
【図１０】 油圧サーボ機構のピストンの構造を示す図である。
【図１１】 油圧サーボ機構のスプールを示す図である。
【図１２】 油圧サーボ機構の油圧回路を示す図である。
【図１３】 スプールに形成された平行切欠部を示す図である。
【図１４】 図１３における平行切欠部の別実施例を示す図である。
【図１５】 スプールに形成されたノッチ切欠部を示す図である。
【図１６】 スプールに形成された円周溝部を示す図である。
【図１７】 図１６における円周溝部の別実施例を示す図である。
【符号の説明】
２３ 走行油圧ポンプ
２４ 走行油圧モータ
２５ ＨＳＴ式無段変速機構
６１ 油圧サーボ機構
７１ ピストン
７２ スプール
７３ 電磁弁
１４６ 斜板
１６６ 外部油路
１７２・１７３・１７４・１７５ 平行切欠部

Claims (1)

1. 斜板角度を制御する油圧サーボ機構（６１）を有した走行油圧ポンプ（２３）を備えたＨＳＴミッション装置において、該油圧サーボ機構（６１）を、ピストン（７１）及びその内部に配置したスプール（９７）により構成された手動斜板角度制御バルブ（７４）と、電磁弁（７３）とで構成し、該スプール（９７）の外周油路（１６６）の両側にノッチ切欠部（２０３・２０４）を形成し、該手動斜板角度制御バルブ（７４）と電磁弁（７３）とにより、該ノッチ切欠部（２０３・２０４）の長さの間でピストン（７１）を移動させて斜板角度の制御を行うように構成し、該ノッチ切欠部（２０３・２０４）は、スプール（９７）の外周油路（１６６）の部分から離れるにつれて切欠面積が小さくなるように略三角形状のノッチ形状に形成し、前記電磁弁（７３）の切換により、チャージポンプ（２９）からの圧油が、電磁弁（７３）からピストン（７１）の上部へ供給され、また、チャージポンプ（２９）からの圧油が、ピストン（７１）のポンプポート（１６５）に供給され、該スプール（９７）の上下により、該ポンプポート（１６５）からの圧油が、該スプール（９７）の外周油路（１６６）からノッチ切欠部（２０３）と、ピストン（７１）の内周油路（１７０）及び穿設油路（１６７）を経て、ピストン（７１）の下方に至り、両油路の流路面積の差により、電磁弁（７３）からの供給量が勝ってピストン（７１）は移動し、両者の供給量が等しくなる位置で停止し、該ノッチ切欠部（２０３）の流路面積はピストン（７１）の移動量に伴って変化するため、電磁弁（７３）の流量を制御することで、ピストン（７１）の移動量を任意に設定し、斜板角度の制御を無段階的に行うことを特徴とする斜板角度制御機構。

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