(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜板の傾転位置が複数に変化することにより回転数が複数段に変化する出力軸を有する斜板式油圧モータと、前記出力軸と平行なクランク軸に入力された回転を偏心回転するピニオンにより減速してハブに出力する偏心差動減速機と、前記油圧モータの出力軸と偏心差動減速機のクランク軸との間に介装され前記出力軸の回転をクランク軸に伝達する伝達手段とを備えた油圧駆動装置において、前記伝達手段は、油圧モータの出力軸に軸方向に移動可能でかつ該出力軸と一体回転するよう支持され、ピッチ円径が互いに異なる第１、第２駆動歯車と、前記クランク軸に取り付けられピッチ円径が互いに異なる第１、第２従動歯車と、前記第１、第２駆動歯車を軸方向に一体的に移動させることで第１駆動歯車、第１従動歯車同士あるいは第２駆動歯車、第２従動歯車同士を選択的に噛み合わせる移動機構とを有することを特徴とする油圧駆動装置。
【請求項２】
前記偏心差動減速機の中央部に貫通孔を形成するとともに、該貫通孔に油圧モータの出力軸を遊嵌し、かつ、前記移動機構として、出力軸と貫通孔内面との間に配置され出力軸の軸方向に移動可能なピストンと、該ピストンに圧油を導いてピストンを軸方向に移動させることにより第１、第２駆動歯車を移動させる通路とを設けた請求項１記載の油圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、斜板式油圧モータおよび偏心差動減速機を有する油圧駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、土木建設機械、例えば油圧ショベル、ホイールローダの走行用油圧駆動装置としては、斜板式油圧モータと、偏心差動減速機と、これら油圧モータの出力軸および偏心差動減速機のクランク軸にそれぞれ取り付けられ、互いに噛み合うことで回転を、例えば 1/3に減速する一対の平歯車とを備えたものが多用されるようになってきた。これは、斜板式油圧モータが安価でありながら供給油圧の流量制御によって幅広い回転数制御を行うことができる点および偏心差動減速機が高い機械的強度を保持しながら高比率の減速を行うことができる点が評価された結果である。
【０００３】
そして、最近、このような油圧駆動装置をさらに広範囲の速度制御が必要なアスファルトフィニッシャ等の走行駆動装置として用いることが検討されてきたが、現状のままでは速度範囲が狭く使用することができなかった。このため、前記斜板式油圧モータの斜板を複数の傾転位置の間で傾転可能とし、これにより、該油圧モータの出力軸の回転数を複数段に変更可能とすることで速度範囲を広げることが提案された。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように斜板の傾転角を変更可能とすると、製作費を抑えながらある程度速度範囲を広げることができるものの、アスファルトフィニッシャ等に用いるには速度範囲が未だ充分とは言えなかった。
【０００５】
この発明は、小型、安価としながらハブを広範囲の回転数で回転させることができる油圧駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、斜板の傾転位置が複数に変化することにより回転数が複数段に変化する出力軸を有する斜板式油圧モータと、前記出力軸と平行なクランク軸に入力された回転を偏心回転するピニオンにより減速してハブに出力する偏心差動減速機と、前記油圧モータの出力軸と偏心差動減速機のクランク軸との間に介装され前記出力軸の回転をクランク軸に伝達する伝達手段とを備えた油圧駆動装置において、前記伝達手段は、油圧モータの出力軸に軸方向に移動可能でかつ該出力軸と一体回転するよう支持され、ピッチ円径が互いに異なる第１、第２駆動歯車と、前記クランク軸に取り付けられピッチ円径が互いに異なる第１、第２従動歯車と、前記第１、第２駆動歯車を軸方向に一体的に移動させることで第１駆動歯車、第１従動歯車同士あるいは第２駆動歯車、第２従動歯車同士を選択的に噛み合わせる移動機構とを有することにより達成することができる。
【０００７】
油圧モータに圧油が供給されて出力軸が回転すると、この出力軸の回転は伝達手段を介して偏心差動減速機のクランク軸に伝達されて該クランク軸を回転させるが、このとき、このクランク軸の回転は偏心回転するピニオンにより減速されてハブに出力される。ここで、前記油圧モータに供給される圧油の量を制御するとともに、油圧モータの斜板の傾転位置を複数に変化させれば、出力軸の回転数（ハブの回転数）を所定の広い範囲にすることができる。このとき、移動機構により第１、第２駆動歯車を軸方向に一体的に移動させ、第１駆動歯車、第１従動歯車同士を噛み合わせ、あるいは第２駆動歯車、第２従動歯車同士を噛み合わせるようにすれば、前記出力軸の回転数はハブに伝達される間に２段階に変速され、これによりハブの回転数範囲がさらに広がるのである。このようなことから本油圧駆動装置を広範囲の速度制御が必要なアスファルトフィニッシャ等の走行駆動装置として用いることができ、しかも、この際、歯車２枚および移動機構を追加するだけでよいため、製作費も安価となり小型化を図ることもできる。
【０００８】
また、請求項２に記載のように構成すれば、ピストンが偏心差動減速機内に収納されることになり、油圧駆動装置全体を小型化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、11は、例えばアスファルトフィニッシャの走行フレームに取り付けられた斜板式油圧モータであり、この油圧モータ11は、内部に収納室12が形成されたケース本体13と、このケース本体13の他端に固定され前記収納室12の他端開口を閉止して密閉空間とする側板14とを有し、これらケース本体13および側板14は全体としてケーシング15を構成する。16は他側部が前記収納室12内に挿入された出力軸であり、この出力軸16は軸受17を介して側板14、ケース本体13に回転可能に支持されている。そして、この出力軸16の一側部はケース本体13から一方に向かって突出している。
【００１０】
21は収納室12内に収納された円筒状のシリンダブロックであり、このシリンダブロック21内には前記出力軸16の他端部が挿入されてスプラインにより連結されており、この結果、該シリンダブロック21は出力軸16と一体的に回転することができる。22はシリンダブロック21の一端面に形成され軸方向に延びる複数のシリンダ穴であり、これらシリンダ穴22内にはプランジャ23がそれぞれ摺動可能に挿入され、これらプランジャ23の先端、即ち一端には球関節継手24を介してシュー25がそれぞれ連結されている。27はシリンダブロック21と側板14との間に介装されたタイミングプレートであり、このタイミングプレート27には周方向に離れた２個の弧状孔28が形成され、これら弧状孔28には前記シリンダ穴22がシリンダブロック21の回転により次々と接続される。29は側板14に形成された弧状孔28と同数の給排通路であり、これら給排通路29のうち一方の給排通路29は一方の弧状孔28に、また、他方の給排通路29は他方の弧状孔28に連通している。また、これら給排通路29は図示していない切換弁を介してポンプおよびタンクに接続され、前記切換弁が切り換えられることによりいずれかが供給側、残りが排出側となる。
【００１１】
31はケーシング15の収納室12内に収納された略リング状の斜板であり、この斜板31内を前記出力軸16が貫通している。前記斜板31はシリンダブロック21に対向する他端に、出力軸16の回転軸線に対する垂直面に対して傾斜している傾斜面32を有し、この傾斜面32には前記シュー25が摺接している。また、収納室12の一端内面に対向する斜板31の背面（前記傾斜面32と反対側の一端面）33は、厚肉部側に位置する第１平坦部33ａと、薄肉部側に位置し第１平坦部33ａに対して所定の小さな角度で傾斜している第２平坦部33ｂとの２つの平坦部から構成されている。そして、この斜板31は前記第１、第２平坦部33ａ、33ｂの境界上に配置された支点部材（図示していない）を中心として、第２平坦部33ｂと収納室12の一端内面とが面接触している第１傾転位置（図１に示されている位置）と、第１平坦部33ａと収納室12の一端内面とが面接触している第２傾転位置との２つの傾転位置の間を傾転することができる。35は全てのシュー25に係合している略リング状のリテーナプレート、36はリテーナプレート35の内周に球面接触するとともに、前記出力軸16の外側に嵌合されスプライン結合により連結されたスラストボール、37は伝達ロッド38を介して一方に向かう付勢力をスラストボール36に付与するスプリングである。
【００１２】
斜板31の第２平坦部33ｂに対向するケース本体13の一端内面にはシリンダ穴41が形成され、このシリンダ穴41内には押圧ピストン42が摺動可能に挿入されている。43はケーシング15内に形成された通路であり、この通路43の一端は図示していない油圧源に接続され、他端は前記シリンダ穴41に接続されている。そして、この通路43を通じて圧油がシリンダ穴41に供給されると、押圧ピストン42は斜板31の第２平坦部33ｂを押圧して斜板31を第１傾転位置から第２傾転位置まで傾転させ、一方、シリンダ穴41への圧油の供給が停止すると、プランジャ23からの押圧力によって斜板31は第２傾転位置から第１傾転位置まで傾転する。これにより、前記シリンダブロック21内のプランジャ23のストロークが２段階に変更され、シリンダブロック21、出力軸16の回転数が２段に変化する。
【００１３】
47は油圧モータ11の一側端に取り付けられた偏心差動減速機であり、この偏心差動減速機47は略円筒状のハブ48を有し、このハブ48は、例えばアスファルトフィニッシャの駆動輪に連結されている。このハブ48の内周でその軸方向中央部には多数の円柱状をした内歯ピン49がほぼ半分だけ挿入され、これらの内歯ピン49は軸方向に延びるとともに、周方向に等距離離れて配置されている。前記ハブ48内には円板状をした２個のピニオン50が収納され、各ピニオン50の外周には前記内歯ピン49に噛み合うとともに該内歯ピン49の数より僅かに少ない歯数の外歯51が形成されている。また、各ピニオン50には複数の貫通した遊嵌孔52および複数の貫通した軸孔53がそれぞれ形成されている。55はハブ48内に収納された固定キャリアであり、この固定キャリア55はピニオン50の一側方に配置された円板状の端板56と、一端が端板56に複数のボルト57を介して連結され、他端が油圧モータ11のケース本体13に一体的に連結された連結体58とから構成されている。そして、これら連結体58は軸方向に延びるとともに、ピニオン50の遊嵌孔52内に遊嵌されている。
【００１４】
61、62は偏心差動減速機47の中央部、詳しくは前記ピニオン50、端板56の中心軸上にそれぞれ形成された貫通孔であり、これらの貫通孔61、62には前記油圧モータ11の出力軸16の一側部が遊嵌されている。63、64は前記出力軸16の一端部に設けられた第１、第２駆動歯車であり、これらの第１、第２駆動歯車63、64は出力軸16にスプライン結合されることで該出力軸16に軸方向に移動可能でかつ該出力軸16と一体回転できるよう支持されている。そして、前記第１、第２駆動歯車63、64はその外歯とスプラインの歯とが同一位相となるようにして出力軸16に結合されている。また、これら第１、第２駆動歯車63、64は間に介装されたスペーサ65によって後述する第１従動歯車75の厚さより若干広い距離だけ軸方向に離れるとともに、ピッチ円径が互いに異なっている（この実施形態では、第２駆動歯車64のピッチ円径が第１駆動歯車63のピッチ円径より大となっている）。
【００１５】
69は前記出力軸16に平行な複数のクランク軸であり、これらクランク軸69の両端部はケース本体13および端板56にそれぞれ転がり軸受70を介して回転可能に支持されている。各クランク軸69はその軸方向中央部にクランク軸69の中心軸から逆方向に偏心した２個の偏心部71を有し、これら偏心部71はピニオン50の軸孔53内に針状ころ軸受72を介装した状態でそれぞれ挿入されている。各クランク軸69の端板56から突出した一端部には第１、第２従動歯車75、76が互いに密着した状態でスプライン結合により取り付けられ、これらの第１、第２従動歯車75、76はピッチ円径が互いに異なっている（この実施形態では、第１従動歯車75のピッチ円径が第２従動歯車76のピッチ円径より大となっている）。そして、前記第１、第２駆動歯車63、64が軸方向に一体となって移動すると、第１駆動歯車63、第１従動歯車75同士あるいは第２駆動歯車64、第２従動歯車76同士が選択的に噛み合わされるが、このとき、前記第１駆動歯車63、第１従動歯車75同士が噛み合っていると、出力軸16の回転は、例えば 1/3に減速されてクランク軸69に伝達され、一方、第２駆動歯車64、第２従動歯車76同士が噛み合っていると、出力軸16の回転は等比、即ち減速されることなくクランク軸69に伝達される。ここで、前記第１、第２従動歯車75、76もその外歯とスプラインの歯とが同一位相となるようにしてクランク軸69に結合されているため、前述の噛み合いの切換えが円滑に行われる。
【００１６】
77は前記出力軸16外周と端板56の貫通孔62内面との間に配置されたピストンであり、このピストン77は前記出力軸16、端板56に軸方向に移動可能に支持されている。そして、このような位置にピストン77を配置すれば、ピストン77が偏心差動減速機47内に収納されることになり、油圧駆動装置全体を小型化することができる。78はケーシング15および固定キャリア55内に形成された通路であり、この通路78の一端は図示していない切換弁を介して油圧源に接続され、他端はピストン77と端板56との間に形成されたシリンダ室79に接続されている。80は出力軸16の一端に取り付けられたスプリング受け81と第２駆動歯車64との間に介装されたスプリングであり、このスプリング80は第１、第２駆動歯車63、64を他側に向かって付勢する。そして、前記通路78を通じて圧油がシリンダ室79に導かれると、ピストン77は該圧油に押圧されて軸方向一方に移動するが、このピストン77の移動により第１、第２駆動歯車63、64はスプリング80を圧縮しながら軸方向一方に一体的に移動して第１駆動歯車63と第１従動歯車75とを噛み合わせ、一方、シリンダ室79に圧油が導かれなくなると、ピストン77はスプリング80の付勢力によって軸方向他方に移動するが、このピストン77の移動によって第１、第２駆動歯車63、64は軸方向他方に移動して第２駆動歯車64と第２従動歯車76とを噛み合わせる。前述したピストン77、通路78、スプリング80は全体として、第１、第２駆動歯車63、64を軸方向に一体的に移動させることで第１駆動歯車63、第１従動歯車75同士あるいは第２駆動歯車64、第２従動歯車76同士を選択的に噛み合わせる移動機構82を構成し、また、前記第１、第２駆動歯車63、64、第１、第２従動歯車75、76、移動機構82は全体として、油圧モータ11の出力軸16と偏心差動減速機47のクランク軸69との間に介装され、前記出力軸16の回転をクランク軸69に伝達する伝達手段83を構成する。なお、84はハブ48とケーシング15、固定キャリア55との間に介装され、該ハブ48をケーシング15、固定キャリア55に回転可能に支持させる軸受、85はハブ48とケーシング15との間に介装され、これらの間をシールするシール部材、86はハブ48の一端に固定され、該ハブ48の一端開口を閉止するカバーである。
【００１７】
次に、この発明の一実施形態の作用について説明する。
一方の給排通路29、弧状孔28を通じて圧油がシリンダブロック21のシリンダ穴22に供給されると、該シリンダ穴22内のプランジャ23は斜板31に向かって突出し傾斜面32を押圧するが、このとき、プランジャ23の先端はシュー25を介して傾斜面32に係合しているので、前記押圧力の周方向分力がプランジャ23に作用し、これにより、プランジャ23、シュー25は傾斜面32上を厚肉部側から薄肉部側に向かって摺動し、これらプランジャ23、シリンダブロック21、出力軸16が一体的に回転する。このシリンダブロック21の回転により、他方の弧状孔28に連通しているシリンダ穴22内のプランジャ23は、斜板31の傾斜面32上を薄肉部側から厚肉部側に向かって移動するため、該傾斜面32によってシリンダ穴22内に徐々に押し込まれ、該シリンダ穴22内の圧油を他方の弧状孔28、給排通路29を通じて排出する。このとき、前記出力軸16の回転は伝達手段83を介してクランク軸69に入力され、各クランク軸69を中心軸回りに回転させる。この結果、これらクランク軸69の偏心部71はピニオン50の軸孔53内において偏心回転してピニオン50を偏心公転運動させるが、前述のように外歯51の数が内歯ピン49の数より若干少ないため、ハブ48はピニオン50の偏心公転運動により大幅に減速されて低速で回転する。
【００１８】
ここで、前記ハブ48を最低回転数で回転させたい場合には、油圧モータ11のシリンダ穴22への供給圧油量を最小とするとともに、通路43を通じてのシリンダ穴41への圧油の供給を停止する。この結果、斜板31はプランジャ23からの押圧力により第１傾転位置まで傾転してプランジャ23のストロークが長くなり、これにより、前記最小量の圧油供給と相まってシリンダブロック21、出力軸16の回転数は最低となる。また、このとき、前記通路78を通じて圧油をシリンダ室79に供給し、ピストン77、第１、第２駆動歯車63、64を軸方向一方に移動させて第１駆動歯車63、第１従動歯車75同士を噛み合わせ、これら第１駆動、従動歯車63、75により出力軸16の回転をさらに減速、ここでは 1/3に減速する。これにより、前記ハブ48は最低回転数で回転することになる。
【００１９】
一方、前記ハブ48を最高回転数で回転させたい場合には、油圧モータ11のシリンダ穴22への供給圧油量を最大とするとともに、通路43を通じてシリンダ穴41へ圧油を供給する。この結果、斜板31は押圧ピストン42の突出により第２傾転位置まで傾転してプランジャ23のストロークが短くなり、これにより、前記最大量の圧油供給と相まってシリンダブロック21、出力軸16の回転数は最高となる。また、このとき、前記通路78からシリンダ室79への圧油供給は停止しているため、ピストン77、第１、第２駆動歯車63、64はスプリング80の付勢力によって軸方向他方に移動し、第２駆動歯車64、第２従動歯車76同士が噛み合うが、これら第２駆動、従動歯車64、76は回転を等速で、即ち減速することなく伝達するため、前記ハブ48は最高回転数で回転することになる。
【００２０】
前述のように油圧モータ11に供給される圧油の量を制御するとともに、油圧モータ11の斜板31の傾転位置を２段階に変化させれば、出力軸16の回転数（ハブ48の回転数）を所定の範囲とすることができるが、この実施形態のようにピストン77、スプリング80により第１、第２駆動歯車63、64を軸方向に一体的に移動させて、第１駆動歯車63、第１従動歯車75同士あるいは第２駆動歯車64、第２従動歯車76同士を選択的に噛み合わせるようにすれば、前記出力軸16の回転数はハブ48に伝達される途中で２段階にさらに変速され、これによりハブ48の回転数範囲がさらに広がる。このようなことから本油圧駆動装置を広範囲の速度制御が必要なアスファルトフィニッシャ等の走行駆動装置として用いることができ、しかも、この際、歯車２枚、具体的には第２駆動、従動歯車64、76および移動機構82を追加するだけでよいため、製作費も安価となり小型化を図ることもできる。
【００２１】
ここで、例えば最低回転数が35 rpm、最高回転数が3000 rpmである通常の傾転角２段階変化型の斜板式油圧モータおよび減速比が1/50である通常の偏心差動減速機を用いた油圧駆動装置の場合には、従来技術のように伝達手段を減速比 1/3の歯車列から構成すると、ハブの回転数は最低0.23 rpm、最高20 rpmとなるが、アスファルトフィニッシャ等においては通常 0.3 rpm〜60 rpmの速度範囲が必要であり、このままでは用いることができない。しかしながら、前述のように必要に応じて第２駆動歯車64、第２従動歯車76同士を噛み合わせ、等比で回転を伝達することができるようにすれば、ハブの最高回転数を60 rpmまで増速（回転数範囲を拡大）させることができ、アスファルトフィニッシャ等にも充分適用できるのである。
【００２２】
なお、前述の実施形態においては、斜板31の傾転角を２段階に変化させることで出力軸16の回転数を２段に変化させるようにしたが、この発明においては３段に変化させるようにしてもよい。また、前述の実施形態においては、第１、第２駆動歯車63、64をピストン77で軸方向一側に、スプリング80で軸方向他側に移動させるようにしたが、この発明においては、ピストンに第１、第２駆動歯車を連結するとともに該ピストンの両端面に交互に圧油を導いて該ピストンのみにより第１、第２駆動歯車を軸方向に移動させるようにしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、小型、安価としながらハブを広範囲の回転数で回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す正面断面図である。
【符号の説明】
11…斜板式油圧モータ       16…出力軸
31…斜板                   47…偏心差動減速機
48…ハブ                   50…ピニオン
62…貫通孔                 63…第１駆動歯車
64…第２駆動歯車           69…クランク軸
75…第１従動歯車           76…第２従動歯車
77…ピストン               78…通路
82…移動機構               83…伝達手段
【図１】
0003727135.tif 000002