(57)【要約】      （修正有）【課題】作業車両に必要な低速域における大きな動力を効率よく変速伝動しうるトロイダル変速装置の幅寸法を抑えてコンパクトに構成することを目的とする。【解決手段】トロイダル変速装置１の無段変速部２１には、前側の入力ディスク４１を一体に回動するとともに出力ディスク４３および後側の入力ディスク４２を軸支する走行伝動軸５と、この走行伝動軸５の後端部で後側の入力ディスク４２を一体に回動する軸端部材５１と、この軸端部材５１上で後側の入力ディスク４２の内周に延びる伝動部材４５から上記出力ディスク４３の動力を受けることにより走行伝動軸５に対して差動動作する差動軸５３と、この差動軸５３の差動動力を軸端部材５１の後側に伝動する差動伝動部５４，５５と、この差動伝動部５４，５５の後端部で動力を走行系に出力するドライブピニオン２４とを備えるとともに、これらを単一の共通軸線上に構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミッションケース（２）の前端側から受けた入力動力によって回動される前後配置の２つの入力ディスク（４１，４２）とその間に配置した出力ディスク（４３）の互いの対向面を円環面状に形成し、これらの対向面間に介設するパワーローラ（４４）の角度を変更することによって出力ディスク（４３）から変速動力を出力する無段変速部（２１）をミッションケース（２）内に備えてその後端側に走行動力を出力するトロイダル変速装置において、
上記無段変速部（２１）には、前側の入力ディスク（４１）を一体に回動するとともに出力ディスク（４３）および後側の入力ディスク（４２）を軸支する走行伝動軸（５）と、この走行伝動軸（５）の後端部で後側の入力ディスク（４２）を一体に回動する軸端部材（５１）と、この軸端部材（５１）上で後側の入力ディスク（４２）の内周部に延びる伝動部材（４５）から上記出力ディスク（４３）の動力を受けることにより走行伝動軸（５）に対して差動動作する差動軸（５３）と、この差動軸（５３）の差動動力を軸端部材（５１）の後方に伝動する差動伝動部（５４，５５）と、この差動伝動部（５４，５５）の後端部で動力を走行系に出力するドライブピニオン（２４）とを備えるとともに、これら走行伝動軸（５）、無段変速部（２１）、軸端部材（５１）、差動伝動部（５４，５５）、ドライブピニオン（２４）を単一の共通軸線上に構成したことを特徴とするトロイダル変速装置。
【請求項２】
前記差動伝動部（５４，５５）は、前記出力ディスク（４３）からの動力入力側より大径の入力部（５５ａ）を備えて低速の差動動力を受ける伝動部材（５５）および、この低速側の伝動部材（５５）より小径の入力部（５４ａ）を備えて高速の差動動力を受ける伝動部材（５４）を同心に構成し、それぞれの伝動を切替制御するレジュームクラッチによる高低切替部（２３）を備えることを特徴とする請求項１記載のトロイダル変速装置。
【請求項３】
前記走行伝動軸（５）と平行して入力動力の一部を伝動する作業伝動軸（４）を設け、この作業伝動軸（４）の動力伝達を制御する伝動制御部（１２）を前記無段変速部（２１）より後側に設け、これら伝動制御部（１２）と無段変速部（２１）との間にミッションケース（２）内を前後に仕切る仕切壁（１１）を横断形成したことを特徴とする請求項１記載のトロイダル変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トロイダル変速機構による無段変速部をミッションケース内に備えてその後端側に無段変速出力するトロイダル変速装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように、トラクタ等の作業車に適用され、フルトロイダル型の変速機構による無段変速部をミッションケース内に備えてその後端側に無段変速出力するトロイダル変速装置が知られている。このトロイダル変速装置は、トロイダル変速機構の出力ディスクから取出した変速動力を側方に並列する中間伝動軸上の遊星ギヤ機構に導いて正逆転を含む幅広い速度幅の走行動力を効率良く出力することができる。
【０００３】
しかし、上記トロイダル変速機構は、前後配置の２つの入力ディスクの間に位置する出力ディスクから変速出力を取出すための中間伝動軸をトロイダル変速機構の側方に配置し、かつ、停止から逆進までカバーする遊星ギヤ機構を介設し、さらに並列配置される作業系動力の伝動軸を内設する必要から、ミッションケースは、大きな幅方向寸法を要するので、トロイダル変速装置は、複雑化、大型化の問題を招いている。
【特許文献１】特開２００３−７４６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、作業車両に必要な低速域における大きな動力を効率よく変速伝動しうるトロイダル変速装置の幅寸法を抑えてコンパクトに構成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、ミッションケースの前端側から受けた入力動力によって回動される前後配置の２つの入力ディスクとその間に配置した出力ディスクの互いの対向面を円環面状に形成し、これらの対向面間に介設するパワーローラの角度を変更することによって出力ディスクから変速動力を出力する無段変速部をミッションケース内に備えてその後端側に走行動力を出力するトロイダル変速装置において、上記無段変速部には、前側の入力ディスクを一体に回動するとともに出力ディスクおよび後側の入力ディスクを軸支する走行伝動軸と、この走行伝動軸の後端部で後側の入力ディスクを一体に回動する軸端部材と、この軸端部材上で後側の入力ディスクの内周部に延びる伝動部材から上記出力ディスクの動力を受けることにより走行伝動軸に対して差動動作する差動軸と、この差動軸の差動動力を軸端部材の後方に伝動する差動伝動部と、この差動伝動部の後端部で動力を走行系に出力するドライブピニオンとを備えるとともに、これら走行伝動軸、無段変速部、軸端部材、差動伝動部、ドライブピニオンを単一の共通軸線上に構成したことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、前記差動伝動部は、前記出力ディスクからの動力入力側より大径の入力部を備えて低速の差動動力を受ける伝動部材および、この低速側の伝動部材より小径の入力部を備えて高速の差動動力を受ける伝動部材を同心に構成し、それぞれの伝動動力を選択制御するレジュームクラッチによる高低切替部を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１の構成において、前記走行伝動軸と平行して入力動力の一部を伝動する作業伝動軸を設け、この作業伝動軸の動力伝達を制御する伝動制御部を前記無段変速部より後側に設け、これら伝動制御部と無段変速部との間にミッションケース内を前後に仕切る仕切壁を横断形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のトロイダル変速装置は、以下の効果を奏する。
走行伝動軸は、無段変速部の前側の入力ディスクを一体に回動するとともに出力ディスクおよび後側の入力ディスクを単一の共通軸線上で軸支し、同じく共通軸線上の軸端部材は、走行伝動軸の後端部で後側の入力ディスクを一体に回動することから、前後配置の２つの入力ディスクが走行伝動軸によって動力を受けるとともに、パワーローラを介して出力ディスクが変速伝動される。この時、軸端部材上の差動軸は、後側の入力ディスクの内周部に延びる伝動部材から出力ディスクの動力を受けて差動動作し、この差動軸の動力を同じく共通軸線上の差動伝動部を介して後端部のドライブピニオンに伝動される。したがって、上記トロイダル変速装置は、ミッションケースの前端側から受けた入力動力が、単一の共通軸線上で変速伝動されてその後端から出力されることから、変速動力を取出すための中間伝動軸を出力ディスクの側方に配置することなく、ミッションケースの幅寸法を小さくコンパクトに構成することができる（請求項１）。
【０００９】
差動伝動部を同心の２つの伝動部材によって構成するとともに所定の高低切替部を備えた場合は、低速と高速の差動動力が差動軸から伝動され、高低切替部を構成するレジュームクラッチによって差動動力の伝動が切替え制御される。したがって、上記トロイダル変速装置は、低速軸の動力によって停車を含む前後進の走行制御ができ、また、高速軸によって高速域の幅広い車速制御が可能となる（請求項２）。
【００１０】
前記走行伝動軸と平行して作業伝動軸と伝動制御部を設け、この伝動制御部を前記無段変速部より後側に設けて両者間に仕切壁を横断形成した場合は、作業伝動軸を無段変速部の側方に近接することにより無段変速部の側方の幅寸法を抑えて構成することができ、かつ、仕切壁によってそれぞれの作動油が分離保持される。したがって、上記トロイダル変速装置は、幅寸法増加を抑えたコンパクトな構成により、必要な作動油をそれぞれに供給して作業系動力制御を含めた機能を複合的に確保することができる（請求項３）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について、以下に図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のトロイダル変速装置の軸線展開要部断面図である。トロイダル変速装置１は、ミッションケース２内に、導入軸３、作業伝動軸４、走行伝動軸５、作業中間軸６、前輪出力軸７等を前後方向に平行に軸支し、それぞれに必要な伝動機構を構成することにより、受けたエンジン動力を走行系と作業系に変速出力するものである。
【００１２】
導入軸３は、ミッションケース２の前端部に軸支されてエンジン動力を受ける。作業伝動軸４は、導入軸３から動力を受けるギヤ４ａを前端部に備え、ミッションケース２内に横断形成して前後に仕切る仕切壁１１を貫通して後方まで延び、その後端部に作業系伝動制御部としてクラッチ１２等を備える。走行伝動軸５は導入軸３から動力を受けるギヤ５ａを前段側に備え、トロイダル変速機構による無段変速部２１、仕切壁１１の後側に続く差動部２２、高低切替部２３、ドライブピニオン２４等を同一軸芯上に備えて構成する。作業中間軸６は、ミッションケース２の中段位置から後端に及び、前部に作業中間軸６の回転方向を正逆に切替える切替部３１が設けられている。作業系伝動制御部を構成する伝動切替用クラッチ１２を介して伝動された動力をこの作業中間軸６の前部に伝え、切替部３１により回転方向を切替えて正転用動力と逆転用動力を取出す。前輪出力軸７は、走行伝動軸５の後段部からの分岐動力を受けるギヤ７ａを後端部に備え、前段部には増速切替用のクラッチ３２を備えてミッションケース２の前部に前輪動力を出力する。
【００１３】
詳細に説明すると、走行伝動軸５の無段変速部２１は、図２の拡大図に示すように、ミッションケース２の前部に位置し、フルトロイダル型の変速機構によって構成する。この変速機構は、前後配置の２つの入力ディスク４１，４２と、その間に配置した出力ディスク４３と、互いの対向面を円環面状に形成してこれらの対向面間に介設するパワーローラ４４…とによって構成する。前側の入力ディスク４１は、走行伝動軸５によって一体に回動支持し、出力ディスク４３は、後方に延びるスリーブ状の伝動部材４５を取付けて走行伝動軸５上に軸支するとともに、同伝動部材４５上に後側の入力ディスク４２を軸支することにより、パワーローラ４４…の傾斜に応じた無段変速動力を出力ディスク４３により出力する。
【００１４】
差動部２２は、走行伝動軸５の後端部に一体に取付けた軸端部材５１を中心に構成する。軸端部材５１には、後側の入力ディスク４２を一体に回動するスリーブ部５２を形成するとともに、伝動部材４５の後部に形成した出力部４５ａと噛合する入力ギヤ５３ａを設け、この入力ギヤ５３ａを支持する差動軸５３を設ける。この差動軸５３には、後段部分に前後２段の出力ギヤ５３ｂ，５３ｃが支持され、これらは、前記入力ギヤ５３ａと一体に形成される。差動軸５３は、その入力ギヤ５３ａにより伝動部材４５の出力部４５ａと噛合することにより、走行伝動軸５と出力ディスク４３との双方の動力を受けて差動動作し、前段の出力ギヤ５３ｂは、入力ギヤ５３ａと同径に、後段の出力ギヤ５３ｃは、それより小径に形成することにより、それぞれの径寸法に応じて高速と低速の差動動力を出力する。
【００１５】
軸端部材５１の後側には、差動動力を高低切替部２３に導く差動伝動部を構成する。差動伝動部は、差動軸５３…の２段の出力ギヤ５３ｂ、５３ｃとそれぞれ噛合する内外側同心構成の伝動部材５４，５５によって構成する。内側の伝動部材５４は、変速動力を受ける伝動部材４５の出力部４５ａと同径のギヤ５４ａによる入力部を備えて差動軸５３…の前段の出力ギヤ５３ｂから伝動部材４５と同速で高速側の差動動力を受ける小径軸である。外側の伝動部材５５は、伝動部材４５の出力部４５ａより大径のギヤ５５ａによる入力部を備え、差動軸５３…の後段の出力ギヤ５３ｃと噛合することにより、その伝動部の径寸法等によって規定される走行伝動軸５と出力ディスク４３との両速度の中間帯域で停止および逆転を含む速度で低速側の差動動力を受けるスリーブ軸である。
【００１６】
高低切替部２３は、図３の拡大図に示すように、内側の伝動部材５４の後方の同一軸線上に走行出力軸５６を配置して前後からの２入力を切替え伝動するレジュームクラッチによって構成する。その前側入力部２３ａは、内側の伝動部材５４の後部と一体に連結して高速域の差動出力を受ける。走行出力軸５６と平行に中間軸５７とカウンタギヤ軸５８を軸支し、中間軸５７に前後の２つのギヤ５７ａ，５７ｂを、カウンタギヤ軸５８にカウンタギヤ５８ａを形成する。中間軸５７の前側のギヤ５７ａによって外側の伝動部材５５の後部ギヤ５５ｂと噛合して低速の伝動部材５５の差動動力を後方に伝動し、同中間軸５７後側のギヤ５７ｂからカウンタギヤ５８ａを介して低速の差動動力を逆転伝動する。このカウンタギヤ５８ａにより、前後からの２入力の切替えの際の回動方向を揃えて連続的な変速が可能となる。
【００１７】
伝動制御部は、拡大図を図４に示すように、作業伝動軸４の後端部にクラッチ１２を軸支して構成する。クラッチ１２の出力側には、２つに分岐する分岐ギヤ１３ａ，１３ｂを一体に取付けて作業伝動軸４に軸支し、その分岐ギヤ１３ａ，１３ｂの一方のギヤ１３ｂと噛合するカウンタギヤ６１ａを、作業伝動軸４の軸線と平行に軸支したカウンタギヤ軸６１によって支持する。また、平行する作業中間軸６に構成した切替部３１の前部を前部支軸６ａによって軸支し、この前部支軸６ａに前側の入力ギヤ３１ａを設け、作業中間軸６を出力としてこの作業中間軸６に後側の入力ギヤ３１ｂを軸支する。これら前後の入力ギヤ３１ａ，３１ｂに他方の分岐ギヤ１３ａとカウンタギヤ６１ａとによる正逆転動力をクラッチ１２から受けることにより、切替部３１の選択切替に応じて作業中間軸６を正逆切替可能に構成する。
【００１８】
また、走行出力軸５６の後段には、ドライブピニオン２４を設けた延長軸５６ｅを連結してそのドライブピニオン２４の近傍に前輪伝動用の分岐ギヤ６２を設け、この分岐ギヤ６２と噛合する中間ギヤ８ａ，８ｂを作業中間軸６に軸支する。中間ギヤ８ａ，８ｂの出力側８ｂと噛合するギヤ７ａを前輪出力軸７に設けることにより、走行出力軸５６から走行動力を分岐して前輪出力軸７に伝動する。
【００１９】
上述のように構成されたトロイダル変速装置１は、導入軸３によって作業伝動軸４と走行伝動軸５にエンジン動力を受ける。その走行伝動軸５は、無段変速部２１の前側の入力ディスク４１を一体に回動するとともに出力ディスク４３および後側の入力ディスク４２を単一の共通軸線上で軸支し、同じく共通軸線上の軸端部材５１は、走行伝動軸５の後端部で後側の入力ディスク４２を一体に回動することから、前後配置の２つの入力ディスク４１，４２が走行伝動軸５によって動力を受けるとともに、パワーローラ４４…を介して出力ディスク４３が変速伝動される。この時、軸端部材５１上の差動軸５３…は、後側の入力ディスク４２の内周部に延びる伝動部材４５によって出力ディスク４３から変速動力を受けて差動動作し、この差動軸５３…の動力を同じく共通軸線上の差動伝動部５４，５５が軸端部材５１の後側で受け、その後端部のドライブピニオン２４まで伝動される。したがって、上記トロイダル変速装置１は、ミッションケース２の前端側から受けた入力動力が、単一の共通軸線上で変速伝動されてその後端から出力されることから、変速動力を取出すための中間伝動軸を出力ディスク４３の側方に配置することなく、伝動損失を抑えつつ、ミッションケース２の幅寸法を小さくコンパクトに構成することができる。また、軸端部材５１上の差動軸５３…により、加工の困難な内歯車による複雑な構成でかつ伝動効率の問題を有する遊星機構を要することなく、簡易に構成することができる。
【００２０】
また、差動軸５３から低速と高速の差動動力を受ける２つの同心構成の伝動部材５４，５５による差動伝動部に、その伝動動力を選択制御するレジュームクラッチ２３による高低切替部を設けることにより、差動伝動部５４，５５の低速側の伝動部材５５と高速側の伝動部材５４とによる差動動力が差動軸５３から伝動され、高低切替部のレジュームクラッチ２３によって伝動動力が切替制御される。したがって、上記トロイダル変速装置１は、低速側の伝動部材５５の動力によって停車を含む前後進の走行制御ができ、また、高速側の伝動部材５４によって高速域の幅広い車速制御が可能となる。この場合、低速側の伝動部材５５をカウンタギヤ５８ａによって逆転伝動することにより、伝動切替時の回動方向を揃えて連続的な切替えが可能となる。
【００２１】
また、作業伝動軸４の伝動制御部１２、および無段変速部２１からの動力を受けて差動を取ったりレジュームクラッチ２３を切替える部分を無段変速部２１より後側に配置することにより、作業伝動軸４を無段変速部２１の側方に近接して配置することができ、かつ、仕切壁１１によってミッションケース２内を前後に仕切ることにより、それぞれの作動油が分離保持される。したがって、上記トロイダル変速装置１は、幅寸法増加を抑えたコンパクトな構成により、トロイダル変速機構の専用のトラクション油をはじめ、必要な作動油を各機器に供給してコンタミ性を確保しつつ、作業系動力処理を含めた機能を複合的に確保することができる。
【００２２】
次に、トロイダル変速装置の別の構成例を説明する。以下において、前記同様の部材はその符号を付すことによって説明を省略する。
図５の軸線展開断面図に示すトロイダル変速装置７０は、作業伝動軸４をミッションケース２の後段部に延ばし、これと平行してクラッチ軸７１を設け、その出力側に切替部３１を連結して作業系伝動制御部を構成し、作業中間軸６を軸支して構成する。この場合、エンジン動力を受ける導入軸３から一段減速する入力ギヤ４ａを作業伝動軸４に備え、同入力ギヤ４ａから導入軸３と同速に走行伝動軸５の入力ギヤ５ａに入力することにより、無段変速部２１をエンジン軸から一段下げることでシリンダの配置が低くなるので、フロアの出っ張りを少なくしてトラクタのフロアスペースを確保することができる。また、無段変速部２１は、出力ディスク４３を単一構成とし、後側の入力ディスク４２の中心部を通る走行伝動軸５によって回動することにより、前後寸法を小さくすることができる。
【００２３】
詳細には、図６の作業系伝動制御部の軸線展開断面拡大図に示すように、作業伝動軸４の後部位置に出力ギヤ４ｂを設けるとともに同作業伝動軸４と平行してクラッチ軸７１を軸支してクラッチ１２を配置し、その入力側に作業伝動軸４の出力ギヤ４ｂと噛合する入力ギヤ１２ａをクラッチ軸７１に軸支することにより、作業伝動軸４から受ける作業動力を断接可能に構成する。
【００２４】
クラッチ軸７１の後側には、切替部３１を設けてその前側入力３１ａと連結し、また、切替部３１から後方に延びる作業中間軸６を軸支する。切替部３１には、その後側入力３１ｂと噛合するカウンタギヤ７２ａを形成したカウンタギヤ軸７２をクラッチ軸７１と平行して設け、そのカウンタギヤ７２ａによる逆転動力を切替部３１の前側入力３１ａから伝動する中間ギヤ７３ａ，７３ｂを走行出力軸５６の延長軸５６ｅ上に軸支する。上記後側入力３１ｂによってクラッチ軸７１から逆転動力を受け、切替部３１の前後の入力を選択切替することによってクラッチ軸７１の動力を正逆切替可能に作業中間軸６に出力する。
【００２５】
上記構成の作業動力の伝動制御部は、作業伝動軸４を介してミッションケース２の後部に構成することができるので、前記同様に、仕切壁１１による作動油の分離の確保とともに、ミッションケース２の幅寸法を抑えてコンパクトに構成することができる。また、レジュームクラッチ２３の近傍に作業系のクラッチ１２と前輪動力のクラッチ３２を配置することにより、配管を要することなく、制御用のバルブをコンパクトにできる。
【００２６】
次に、副変速切替のための切替スイッチについて説明する。図７は、運転台モニタの要部正面図である。運転台のモニタ８１の近傍に、レジュームクラッチ２３の高低を手動で切替える手動切替スイッチ８２を配置する。この手動切替スイッチ８２のスイッチオン操作により、レジュームクラッチの高低自動切替に代えてオペレータの手動切替が可能となるように構成する。この場合は、上記手動切替スイッチ８２をオペレータが操作することにより、路上走行における切替をオペレータが手動で行うことができるので、畦越えのために低速走行が必要な場合などに、自動で高速走行しないためのリミッタとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のトロイダル変速装置の軸線展開要部断面図である。
【図２】図１の無段変速部と差動部の拡大図である。
【図３】図１のレジュームクラッチ部の拡大図である。
【図４】図１の作業伝動軸の伝動制御部の拡大図である。
【図５】別例のトロイダル変速装置の軸線展開断面図である。
【図６】図５の作業伝動軸の動力伝達制御の軸線展開断面の拡大図である。
【図７】運転台モニタの要部正面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    トロイダル変速装置
２    ミッションケース
３    導入軸
４    作業伝動軸
４ｂ    出力ギヤ
５    走行伝動軸
６    作業中間軸
７    前輪出力軸
１１    仕切壁
１２    クラッチ（伝動制御部）
２１    トロイダル変速機構（無段変速部）
２２    差動部
２３    レジュームクラッチ（高低切替部）
２４    ドライブピニオン
４１，４２    入力ディスク
４３    出力ディスク
４４    パワーローラ
４５    伝動部材
４５ａ    出力部
５１    軸端部材
５２    スリーブ部
５３    差動軸
５３ａ    入力ギヤ
５３ｂ，５３ｃ    出力ギヤ
５４，５５    伝動部材（差動伝動部）
５４ａ，５５ａ    ギヤ（入力部）
５６    走行出力軸
５６ｅ    延長軸
５７    中間軸
５８ａ    カウンタギヤ
６１ａ    カウンタギヤ
６２    分岐ギヤ
７０    トロイダル変速装置
７１    クラッチ軸
７２ａ    カウンタギヤ
７３ａ，７３ｂ    中間ギヤ
【図１】
2005188614.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005188614.tif 000007
【図６】
2005188614.tif 000008
【図７】
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