JP4653769B2 - トラクタ用の静油圧式無段変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、トラクタ用の静油圧式無段変速装置に関するものである。

例えば、特許文献１に示された走行用の静油圧式無段変速装置には、回路圧の上限を定めるリリーフ弁が設けてあり、泥濘地走行等によって負荷が著しく増大して回路圧が限界を超えると、リリーフ弁が開通して圧を逃がし作動する。このように、油圧装置では、装置保護や最大圧設定等のためにリリーフ弁を装備するのが一般的である。

特開平１１−５９２１０号公報

前述のように、リリーフ弁が開通作動するのは、回路に上限以上の圧が作用する高圧状態であることから、その開通作動時に「ピー」といった騒音の出ることがある。これは、リリーフ作動する際の脈動的な圧力変動により、弁体、戻しバネといった可動部、或いは弁箱部分等が共振することで騒音を引起しているものと考えられる。

そのため、リリーフ弁の各パーツ寸法や重量を変更したり、機能に影響の無い範囲で形状を変更したりするという対策によって、騒音を無くすようにしていたが、このような対策は、騒音が生じた箇所のリリーフ弁毎に専用のものとなっていた。共振を解消するための恒久的な対策はなかなか見つからないものであり、騒音が出た不都合箇所には、試行錯誤による専用の対策を行うしかなく、面倒で効率の芳しくない作業が必要となる問題があった。

このように、静油圧式無段変速装置においては、共振に伴って騒音や振動が生じ易い面があり、しかもそれらに対する恒久的な対策も無いため、騒音や振動を有効に防止できる手段が望まれているのが実状であった。そこで、本発明の目的は、トラクタ用の静油圧式無段変速装置における前述した「ピー」といった騒音や振動を軽減又は解消する恒久的な対策手段を、大幅なコストアップなく実現して提供する点にある。

〔第１発明の構成〕
請求項１の構成は、運転部の下部に配備されるトラクタ用の静油圧式無段変速装置において、絞り流路と、この絞り流路の断面積よりも大なる断面積を有した状態で前記絞り流路に連通する膨張室とを備えてダンパを構成し、油圧ポンプと油圧モータとを接続する給排油路に接続したリリーフ弁の近傍に前記絞り流路を連通接続して、前記ダンパによって前記リリーフ弁がリリーフ作動するときの騒音の発生を防止するように構成し、前記絞り流路が前記リリーフ弁のリリーフ弁体のスライド移動方向に直交する横方向から前記リリーフ弁のダンピング室に向かって連通するように、前記絞り流路を前記リリーフ弁のダンピング室に連通接続してあることを特徴とする。

〔作用、効果〕
請求項１の構成によると、給排油路に接続したリリーフ弁の作動により生じた振動や脈動が絞り流路を介して膨張室に伝わる際に断面積が一挙に増大するので、共鳴周波数の付近でインピーダンスが小さくなる作用が生まれて振動波が短絡され、それによって固有振動での共振現象を低減させることができる。

この振動低減作用は、ダンパの存在によって必ず発揮させることができるから、静油圧式無段変速装置の給排油路に接続したリリーフ弁の近傍にダンパを連通接続するという単一の改造を行うことで、防振作用を得ることが可能である。故に、共振による不都合が生じた部分に種々の対策を施してみて、最良の手段を選択設定するという、面倒で非効率な従来の防振作業を不要にすることができる。

その結果、請求項１に記載の静油圧式無段変速装置では、絞り流路と膨張室とを備えたダンパを、共振現象の生じるリリーフ弁近傍の油路に連通接続させる工夫により、リリーフ弁の作動による「ピー音」という騒音や振動といった共振による不都合を回避することができるので、リリーフ弁近傍にダンパを接続するだけの簡単で廉価な単一種の対策でありながら、恒久的な防振手段を提供することができた。

請求項１の構成によれば、ダンパによる振動低減作用により、リリーフ弁が開弁作動した際に、可動弁体やリリーフバネ等の可動部の共振が抑制又は解消されるようになり、共振によってブザーのように騒音を発生することが回避できるようになる。その結果、簡単構造のダンパを設けることにより、リリーフ弁がリリーフ作動するときに生じていた騒音を解消することができた。

〔第２発明の構成〕
請求項２の構成は、請求項１の構成において、前記ダンパの膨張室をケーシングの外面からドリリングによる機械加工によりケーシングに一体形成し、膨張室の開口を密閉するための栓が螺着してあることを特徴とする。

〔作用、効果〕
請求項２の構成によれば、ケーシングにダンパを一体形成してあるから、部材の兼用化によってコンパクトに、また経済的に防振構造を提供することができた。例えば、ミッションケース等のように、ケーシングが鋳鉄等の鋳造合金で形成されている場合には、流路や膨張室といった空間部分を一体形成することが容易である。膨張室はケーシングの外面からドリリングによる機械加工によりケーシングに一体に形成される。

〔第３発明の構成〕
請求項３の構成は、請求項２の構成において、前記膨張室を形成している前記ケーシングを局部的に外方に突出形成し、その突出部にドリリングによる機械加工により膨張室を形成するとともに、膨張室の底部中心に前記絞り流路を形成してあることを特徴とするものである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に農用トラクタが示されおり、Ｅはエンジン、１は前輪、２は後輪、３はボンネット、４は運転部、５はエンジン、６は走行用ミッション、７は車体、８は運転座席、９はＰＴＯ軸、１０は後部作業装置、１１は後輪用フェンダ、ｇはガード部材である。

図２、図３に、走行用ミッション６の主要部である静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ１２）が、そして図４にはその油圧回路図がそれぞれ示されている。このＨＳＴ１２は、入力軸１３に入力されたエンジン動力を平ギヤ連動機構１４を介して、可変容量型の油圧ポンプＰのポンプ軸１５に伝動し、油圧ポンプＰの圧油によって作動する２個の油圧モータＭ１，Ｍ２それぞれの出力軸１６，１７をカップリング１８（出力合流機構Ａの一例）を用いて直結連動してあり、１ポンプ・２モータ型に構成されている。なお、図４において、一点破線で囲まれた部分がミッションケース６ｃであり、その外側に描かれたもの（チャージポンプ１９の吐出側油路１９ａや後述の電磁切換弁３９等）は、外部配管やケース外付け部品となっている。

ポンプ軸１５には、ＨＳＴ１２用のチャージポンプ１９が装備されるとともに、その先端をミッションケース６ｃ外に突出させてあり、ライブＰＴＯ軸等に利用できる突出先端軸部２０としてある。ミッションケース６ｃは、主として油圧ポンプＰ及び第１油圧モータＭ１とを覆う主ケース部２１、入力軸１３等を軸支する蓋ケース部２２、第２油圧モータＭ２を覆うモータケース部２３、及び、主ケース部２１とモータケース部２３との間に介装される油路ブロック２４を有して構成されている。

図４に示すように、プランジャ式の油圧ポンプＰは可変容量型に、アキシャルピストン式の第１油圧モータＭ１は定容量型に、そして、アキシャルピストン式の第２油圧モータＭ２は可変容量型にそれぞれ構成されており、これら２個の油圧モータＭ１，Ｍ２の圧油入力側ポート２５，２６どうし、及び排油側ポート２７，２８どうしを連通接続して並列回路ｈを形成して、一対の給排油路２９，３０を介して油圧ポンプＰに接続してある。３４，３５は、前進側及び後進側の最大負荷圧を設定する走行用のリリーフ弁であり、３６は回路圧の上限を設定する主リリーフ弁である。なお、入力側と排油側各ポート２５〜２８は、ＨＳＴ１２としての出力回転方向が正転のときと逆転のときとでは、その機能が互いに反対となる。

油圧ポンプＰの斜板操作部３３に連動している油圧式の変速シリンダ３１を変速バルブ３２の切換えによって操作することにより、油圧ポンプＰの斜板角が変化して単位時間当たりの圧油の吐出量を変化させ、その吐出された圧油のエネルギーを第１及び第２油圧モータＭ１，Ｍ２によって回転力に変換して、入力軸１３からの回転動力を前進側と後進側とに切換え自在であるとともに、前進側と後進側のいずれにおいても無段階に変速して出力軸１７から取り出し、図示しない副変速機構等を介して後輪２に伝達するように、ＨＳＴ１２が機能する。

第２油圧モータＭ２を、これの斜板角が、第１油圧モータＭ１における斜板角に等しい第１速度状態と、０度となる第２速度状態との２状態切換型に構成してある。図４に示すように、第２油圧モータＭ２の斜板３７の斜板操作部３７ａに作用する切換シリンダ３８と、この切換シリンダ３８を切換え操作する２位置切換え型の電磁切換弁３９と、そのボタンスイッチ４０とを設けてある。つまり、ボタンスイッチ４０を操作して、電磁切換弁３９を切換えて切換シリンダ３８を伸縮動させることにより、斜板３７が傾斜した第１速度状態（図３に示す状態）と、斜板３７が垂直に立って傾角が０となる第２速度状態（図２に示す状態）とが選択切換え自在に構成されている。

切換シリンダ３８は、シリンダ室４１ａとピストンロッド４１ｂとで成る操作部４１と、復帰バネ４２ａと押しロッド４２ｂとで成る戻し部４２とを、モータケース部２３内において対向配置して構成されており、シリンダ室４１ａに圧油を供給して復帰バネ４２ａの付勢力に抗して強制的にピストンロッド４１ｂを押し出せば図３に示す第１速度状態になり、シリンダ室４１ａから排油すれば、復帰バネ４２ａの付勢力によって押しロッド４２ｂが斜板操作部３７ａを０度位置に押し戻し、図２に示す第２速度状態に自己復帰するのである。

第２油圧モータＭ２は、その出力軸１７の軸心が、第１油圧モータＭ１の出力軸１６の軸心Ｘと一致して一直線上に並ぶように配置されている。従って、モータ部として見た場合は、軸心Ｘ方向（前後方向）には長いが、上下及び左右方向にはコンパクトに形成できおり、ミッションのスペースが前後に長くなるトラクタに好適な配置レイアウトになっている。

第１速度状態では、両油圧モータＭ１，Ｍ２が同斜板角となるので、第１油圧モータＭ１による場合のほぼ２倍のトルクを発生することができる。理論上トルクは２倍になるが、実際には機械的な摩擦損失等のエネルギーロスが存在するので、出力軸１７から取り出されるトルクは「ほぼ２倍」になる。従って、この第１速度状態で油圧ポンプＰを最低速操作すれば、従来のほぼ２倍の最大トルクを発生できるので、泥濘地におけるプラウ作業等の負荷トルクが非常に大きくなる作業走行に好適なものとなる。また、傾角が０となる第２速度状態では、圧油が第２油圧モータを素通りするような状態となるので、実質的に第１油圧モータＭ１のみが装備された１モータ状態のＨＳＴとして使用することができる。

次に、リリーフ弁作動時の騒音やチャージポンプの吐出脈動を低減させる防振機構Ｂについて説明する。

図４に示すように、各給排油路２９，３０におけるリリーフ弁３４，３５への分岐点近くに、それぞれの油路（圧油流路ｒ）に連通する防振機構Ｂを装備してある。リリーフ弁３４，３５近くの２個の防振機構Ｂ，Ｂは、リリーフ作動時にリリーフ弁３４，３５から「ピー」といった騒音の生じることを回避させるものである。

図５〜図７に示すように、騒音防止用の防振機構Ｂは、絞り流路４３と、この絞り流路４３の断面積よりも大なる断面積を有した状態で絞り流路４３に連通する膨張室４４とを備えてダンパｄを構成するとともに、給排油路２９，３０に絞り流路４３を連通接続して構成されている。直径１．５ｍｍの細孔で成る絞り流路４３と、絞り流路４３の数倍の径を有した膨張室４４とを鋳鉄製のミッションケース６ｃに一体形成してあり、膨張室４４を密閉するための栓４５が螺着された状態では、膨張室４４の容積が約１．５立方センチメートルになるように設定してある。

一対のリリーフ弁３４，３５は同じものであり、一方のリリーフ弁３４で説明すると、このリリーフ弁３４は逆止弁の機能も有しており、一方の流れ方向にはリリーフ作動し、反対側の流れは殆ど抵抗なく通すというチェック作用を発揮する複合弁に構成されている。図５において、４６はリリーフバネ、４７はダンピング室、４８は弁体、４９はプラグ、５０は弁座、５９はリリーフ弁体４８をスライド移動自在に内嵌する支持体、６０はバネ受け、６１は弁体４８を極軽く閉じ付勢するための巻きバネである。

すなわち、給排油路２９に連通される導入油路２９ｂの圧が所定以上になると、リリーフバネ４６の付勢力に抗してリリーフ弁３４が開弁状態になり、給排油路２９の圧が所定圧未満になるまで排出油路２９ａを介して吐出側油路１９ａに圧を逃がすリリーフ作用が発揮される。そして、リーク等によってＨＳＴ１２としての作動油が不足してくると、巻きバネ６１の極軽い付勢力に抗してリリーフ弁３４が開弁状態になり、殆ど抵抗無くチャージ圧をＨＳＴ１２に供給できるのである。

絞り流路４３は、各導入油路２９ｂ，３０ｂを介して各リリーフ弁３４，３５におけるダンピング室４７に連通されている。絞り流路４３及び膨張室４４は、ミッションケース６ｃの端からドリリングするといった機械加工によって形成することが可能である。また、リリーフ弁３４も、ミッションケース６ｃ（ケーシングの一例）の端からドリリングする機械加工によって形成された穴の内部に構成することができる。

トラクタの側面図 第２速度状態でのＨＳＴの構造を示す側面図 第１速度状態でのＨＳＴの構造を示す側面図 ＨＳＴの油圧回路図 リリーフ弁、及び騒音防止用の防振機構を示す断面図 防振機構装着部位におけるミッションケースの正面図 防振機構の断面図

４ 運転部
６ｃ ケーシング
１２ 静油圧式無段変速装置
２９，３０ 給排油路
３４，３５ リリーフ弁
４３ 絞り流路
４４ 膨張室
４５ 栓
４７ ダンピング室
４８ リリーフ弁体
Ｐ 油圧ポンプ
Ｍ１，Ｍ２ 油圧モータ
Ｙ 油圧装置
ｄ ダンパ

Claims (3)

1. 運転部の下部に配備されるトラクタ用の静油圧式無段変速装置であって、
   絞り流路と、この絞り流路の断面積よりも大なる断面積を有した状態で前記絞り流路に連通する膨張室とを備えてダンパを構成し、油圧ポンプと油圧モータとを接続する給排油路に接続したリリーフ弁の近傍に前記絞り流路を連通接続して、前記ダンパによって前記リリーフ弁がリリーフ作動するときの騒音の発生を防止するように構成し、
   前記絞り流路が前記リリーフ弁のリリーフ弁体のスライド移動方向に直交する横方向から前記リリーフ弁のダンピング室に向かって連通するように、前記絞り流路を前記リリーフ弁のダンピング室に連通接続してあるトラクタ用の静油圧式無段変速装置。
2. 前記ダンパの膨張室をケーシングの外面からドリリングによる機械加工によりケーシングに一体形成し、膨張室の開口を密閉するための栓が螺着してある請求項１記載のトラクタ用の静油圧式無段変速装置。
3. 前記膨張室を形成している前記ケーシングを局部的に外方に突出形成し、その突出部にドリリングによる機械加工により膨張室を形成するとともに、膨張室の底部中心に前記絞り流路を形成してある請求項２記載のトラクタ用の静油圧式無段変速装置。

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