(57)【要約】【課題】トラニオン軸の回転角度を中立位置付近で変化させても作業車両が急発進、急停止するおそれのない静油圧式無段変速装置を提供すること。【解決手段】トラニオン軸３６と斜板３との間の連動部材であるクランクアーム３７に偏心カム４２を装着しておく。トラニオン軸３６の回動操作角度に対して斜板３の傾斜角度がＨＳＴの中立位置から正負のいずれの側に２次曲線的に変化し、斜板３の傾斜角度が急激に変化しないので、中立位置近傍での斜板３の動きをトラニオン軸３６の動きに比較して極少なくすることができる。そのため、中立位置の調整が容易に行えると同時に、作業車両が中立近傍において、極微妙な操作が可能となり、発進及び停止が滑らかに行えるようになる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
手動操作可能なトラニオン軸（３６）と、該トラニオン軸（３６）の回動により傾斜角度が変更される斜板（３）と、該斜板（３）の傾斜角度により吐出油量と油の吐出方向を調整する可変容量型ポンプ（Ａ）と、該可変容量型ポンプ（Ａ）の吐出油量と油の吐出方向に応じて出力軸（１１）の回転速度と方向を変更する油圧モータ（Ｂ）とを備えた静油圧式無段変速装置において、
前記トラニオン軸（３６）と斜板（３）との間の連動部材の一つとして偏心カム（４２）を装着することを特徴とする静油圧式無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は作業車両の静油圧式無段変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から静油圧式無段変速装置（ＨＳＴということがある）を搭載した田植機等の作業車両が汎用されている。静油圧式無段変速装置は、軸回りに多数のピストンシリンダを配設して回転させながら、可動斜板の斜面角に沿わせて可変容量型ポンプの油圧によって、油圧閉回路により接続された固定容量型モ−タを油圧駆動させながら無段変速を行わせる油圧無段変速装置である。
【特許文献１】特開閉５−２８８２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記ＨＳＴは斜板の傾斜角度をトラニオン軸の回転角度により調整することで可変容量型ポンプの油吐出圧を調整し、かつ可変容量型ポンプの回転方向を正転又は逆転させることで油圧モータの出力軸の回転速度と回転方向を変更させることができる。
【０００４】
しかし従来のＨＳＴでは、トラニオン軸の回転角度と斜板の傾斜角度の間に図６に点線で示す関係があり、トラニオン軸の回転角度を中立位置から正転方向及び逆転方向に大きくしていくと斜板の傾斜角度は直線的に上昇する。そのため、中立付近でＨＳＴの出力が急激に上昇又は減少して作業車両の急発進、急停止の原因となる。  
そこで、本発明の課題は、トラニオン軸の回転角度を中立位置付近で大きくしても作業車両が急発進、急停止するおそれのない静油圧式無段変速装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の上記課題は次の解決手段により解決される。  
すなわち、手動操作可能なトラニオン軸（３６）と、該トラニオン軸（３６）の回動により傾斜角度が変更される斜板（３）と、該斜板（３）の傾斜角度により吐出油量と油の吐出方向を調整する可変容量型ポンプ（Ａ）と、該可変容量型ポンプ（Ａ）の吐出油量と油の吐出方向に応じて出力軸（１１）の回転速度と方向を変更する油圧モータ（Ｂ）とを備えた静油圧式無段変速装置において、前記トラニオン軸（３６）と斜板（３）との間の連動部材の一つとして偏心カム（４２）を装着する静油圧式無段変速装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、連動部材の一つとして偏芯カム（４２）を用いると、トラニオン軸（３６）の回動操作角度に対して斜板（３）の傾斜角度がＨＳＴの中立位置から正負のいずれの側にも２次曲線的に変化し、斜板（３）の傾斜角度が急激に変化しないので、中立位置近傍での斜板（３）の動きをトラニオン軸（３６）の動きに比較して極少なくすることができ、中立位置の調整が容易に行えると同時に、作業車両が中立近傍において、極微妙な操作が可能となり、発進及び停止が滑らかに行えるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施例について説明する。  
本実施例の油圧無段変速装置ＨＳＴの油圧回路の構成を図１に示し、ポートデスクの正面図を図２に示し、全体の側断面図を図３に示し、全体の平断面図を図４に示す。
【０００８】
ポートボディ７に可変容量型油圧ポンプＡ及び固定容量型油圧モータＢを内装するケース８及びブーストポンプ９のケース等を重合させて一体的構成とし、軸方向が互いに平行な入力軸１０と出力軸１１を軸受けする。この入力軸１０の回りにポンプＡ及びブーストポンプ９のトロコイドロータ（図示せず）等を設け、出力軸１１の回りにモータＢを設ける。
【０００９】
これらポンプＡ及びモータＢは、入力軸１０と出力軸１１の回りに多数のシリンダ１を、軸方向と平行に配設してシリンダブロックを構成し、各シリンダ１には軸方向に摺動するピストン２を設けている。この各ピストン２は、先端部をジョイントディスク１３の各ボールジョイントによって揺動自在に支持し、斜板３のスラストプレート１４に対して、軸１０，１１回りに回転自在に設ける。該シリンダブロックは、軸１０，１１等と共に一体的に回転するが、ピストン２と共に回転するジョイントディスク１３及び摺動案内されるスラストプレート１４やこれと一体の斜板３は、該シリンダブロックと一体の球座１５の回りに傾斜角が変更自在であり、このうち、モータＢ側の斜板３の角度は一定として、ポンプＡ側の斜板３の角度をコントロールレバー等によって操作して制御作動することにより、このポンプＡ側のピストン２の往復移動のストローク量を変更し、これによって前進側の油圧回路４と後進側の油圧回路５を経て相手側のモータＢのピストン２の一定ストローク量のもとにおける回転数を増域変更して、変速する。
【００１０】
従って、斜板３が入力軸１０に対して直角状態にあるときは、この入力軸１０側のシリンダ１が回転されても、各ピストン２は軸方向には往復移動しないから、出力軸１１側への伝動は行われず中立状態にある。また、このポンプＡ側の斜板３が、正転側に傾斜角を増すと、このピストン２のストロークも大きくなり、油圧回路４を経てモータＢ側へ働く油圧も高圧となる。このとき油圧回路４の反対側の油圧回路５は、低圧となってモータＢ側から排出されるオイルがポンプＡ側へ吸入されて行く。従って、モータＢによる出力軸１１は、中立状態から正転側高速状態に順次増速される。
【００１１】
また、逆にポンプＡ側の斜板３の角度を中立状態から、逆転側へ増すと、油圧回路５が高圧となってモータＢ側へオイルが流れ、油圧回路４が低圧となってポンプＡ側へ吸入されて、この結果出力軸１１は逆転方向に無段変速されることとなる。前記ブーストポンプ９は、タンクポートＴから油圧回路４，５内へオイルを補給するもので、オイルフィルタ１６、メインリリーフバルブ１７、フィールドバルブ（チェックバルブ）１８ａ，１８ｂ及びニュートラルバルブ１９等を経て各油圧回路４，５に連通する。これら両油圧回路４，５間に亘って高圧リリーフバルブ２０が設けられている。
【００１２】
このように、ポンプＡ及びモータＢのシリンダ１のブロックは、各入力軸１０、出力軸１１と共に回転するが、各シリンダ１のブロックのポートボディ７側の端面には、各シリンダ１のシリンダポート２５，２６が等配角間隔で配設されて、ポートボディ７に対して取付けられたポートディスク２１に回転摺動する。このポートディスク２１には、中心部に入力軸１０、出力軸１１の挿通される軸穴２２が形成され、この軸穴２２の外周に該各シリンダポート２５，２６の回転面に沿って、しかも所定の回転角度に亘って円弧状長穴のポート２３，２４を形成し、これら左右のポート２３，２４の上下死点間に亘り無穴の圧力遷移区間（イ），（ロ）を形成する。
【００１３】
これによって、各シリンダポート２５，２６は、油圧回路４，５の形成されるポートボディ７とポート２３，２４を介して連通するが、斜板３の操作角が正転側変速位置にあるものとして、一側のポート２３を油圧吐出側の高圧とすれば、他側のポート２４が油圧吸入側の低圧となる。又、斜板３の操作角が中立位置を越えて逆転側変速位置にあるときは、吐出側と吸入側とが反転される。
【００１４】
前記ポートディスク２１の下死点における圧力遷移区間（ロ）の中央部にリリーフポート２７を設け、このリリーフポート２７に通ずるリリーフバルブ６をポートボディ７に取付ける。これによって、ポンプＡ又はモータＢのシリンダブロックの各シリンダポート２５，２６が、高圧域側のポート２３から圧力遷移区間（ロ）を経て、低圧域側のポート２４へ移るとき、シリンダポート２５はポート２３との連通状態から圧力遷移区間（ロ）のリリーフポート２７へ切換えられて、リリーフバルブ６による油圧力吸収が行われる。従って、このときの油圧力が高過ぎるときは、リリーフバルブ６によって緩和吸収されて、続く低圧域のポート２４への切換において、油圧力低下が円滑に行われることとなる。  
このようなリリーフポート２７及びリリーフバルブ６は、ポンプＡとモータＢとの両ポートディスク２１に設けてもよく、いずれか一方のポートディスク２１に設けてもよい。
【００１５】
また、調整ねじ３５は、前記ケース８に対して入力軸１０方向へ螺挿し、斜板３をこの入力軸１０方向に沿って移動調節することにより、シリンダ１との間隔を変更調節する。このとき入力軸１０と直交方向のトラニオン軸３６が設けられていて、このトラニオン軸３６の先端にトラニオン軸３６と一体のクランクアーム３７のピンスライダ３８を、斜板３に形成したローラ溝３ａに係合させて、トラニオン軸３６を回動操作することによって、ピンスライダ３８を揺動させて、斜板３の傾斜角度を操作する。
【００１６】
図５（ａ）には図４のトラニオン軸３６とクランクアーム３７と斜板３の一部の拡大断面図を示し、図５（ｂ）には図５（ａ）のＡ−Ａ線矢視図を示す。  
斜板３を操作するクランクアーム３７とピンスライダ３８の間に偏芯カム４２を介在させている。偏芯カム４２はクランクアーム３７とピンスライダ３８にそれぞれピン４２ａとピン４２ｂを回動自在に挿入しており、この２つのピン４２ａ，４２ｂが互いに偏心した位置に設けられている。
【００１７】
従って、トラニオン軸３６の回動位置に応じてクランクアーム３７が操作されると、偏芯カム４２を介してその操作量がピンスライダ３８に伝えられて、該ピンスライダ３８が斜板３の溝３ａを所定量だけスライドする。ピンスライダ３８の所定量のスライドに応じて斜板３の傾斜角度が決まる。
【００１８】
図６には前記偏芯カム４２をクランクアーム３７とピンスライダ３８の間に介在させた場合のトラニオン軸３６の回動角度と斜板３の傾斜角度との関係を実線で示す。一方、前記カム４２を用いないでクランクアーム３７により直接ピンスライダ３８を操作する場合のトラニオン軸３６の回動角度と斜板３の傾斜角度の関係は点線で示すが、実線の場合にはトラニオン軸３６の操作回転角度に対し、実際の斜板３の傾斜角度がＨＳＴの中立位置から正負のいずれの側にも２次曲線的に変化し、偏芯カム４２を用いない点線に示す場合に比較して斜板３の傾斜角度が急激に変化しないので、中立位置近傍での斜板３の動きをトラニオン軸３６の動きに比較して極少なくすることができる。そのため、中立位置の調整が容易に行えると同時に、作業車両が中立近傍において、極微妙な操作が可能となり、発進及び停止が滑らかに行えるようになる。
【００１９】
また、図７（ａ）には他の実施例のトラニオン軸３６とクランクアーム３７と斜板３の一部の拡大断面図を示し、図７（ｂ）には図７（ａ）のＢ−Ｂ線矢視図を示す。  
偏芯カム４２の回動量を一方側のみで規制するストッパ４３を設けている。従って、中立位置から前進側への操作では、偏芯カム４２の回動がストッパ４３に規制され、図８の中立位置から正の方向へのトラニオン軸の回転角度を順次大きくすると、即座に発進（前進）できる。一方、中立位置から後進側への操作では、偏芯カム４２の回動がストッパ４３に規制されることはなく、図８の中立位置から負の方向へのトラニオン軸の回転角度を順次大きくしても発進（後進）を遅らせることができる。このように偏芯カム４２の支点位置を車両前進側と後進側でずらした構成とすることで、図８のトラニオン軸３６の回動角度と斜板３の傾斜角度の関係が得られ、前進時は走行レバー操作に対して後進よりはやく発進でき、後進時には走行レバー操作に対してゆっくり発進できる。
【００２０】
従来は車両の前進時と後進時共にトラニオン軸３６の回転角度操作量に対して等しく走行速度が変化する構成にしていたが、例えば、作業車両がトラクタである場合、トラクタにはロータリのバックアップ機構を設けてあるため、ロータリが上昇する前に機体がバックすると破損するおそれがある。しかし、上記図７に示す構成にすると、実際の車両の動きに合わせて、前進側と後進側の動きを変えることにより、最適なフィーリングを得やすくする。特に車両をバックさせる場合に車両を緩やかに立ち上げることによって、作業装置が対地浮上してから安全に後進できる。
【００２１】
図９には図３のポートボディ７のＸ−Ｘ線断面矢視図を示すが、ポートボディ７の前進側の油圧回路４と後進側の油圧回路５内のオイルがそれぞれ不足している場合にはチャージ油路４７からオイルが供給されるが、チャージ油路４７から前記油圧回路４，５内へのオイルの供給路にはそれぞれフィールドバルブ１８ａ、１８ｂが設けられていることは先に図１に示す油圧回路で説明した。
【００２２】
図９に示すＨＳＴは後進側油圧回路５のフィールドバルブ（チェック弁）１８ｂにオリフィス穴４５を設け、中立を確保する構成であるが、前進側（高圧側）の油圧回路４のフィールドバルブ（チェック弁）１８ａには、前進側油圧回路４から後進側（低圧回路側）の油圧回路５へのみ開閉可能なリリーフ弁４６（スチールボール４６ａとバネ４６ｂ）を設けている。
【００２３】
もし、前進側（高圧側）の油圧回路４のフィールドバルブ（チェック弁）１８ａに高圧リリーフ弁４６を設けていないと、後進状態から急激に中立へ戻す操作をした場合、機体の慣性力によってモータＢがポンプ作用を行い、前進側油圧回路４に急激に高圧がかかり、場合によっては車両が急停止するおそれがある。そこで前進側油圧回路４から後進側（低圧回路側）の油圧回路５へのみ開閉可能なリリーフ弁４６を設けることで前進側油圧回路４に急激に高圧がかからないようにする。
【００２４】
また、図１０に示すＨＳＴにおいて、トラニオン軸３６にアシストシリンダ４８を設け、このアシストシリンダ４８とＨＳＴの閉回路である前進側と後進側の油圧回路４，５の高圧ポートを連通する構成とする実施例を示す。  
変速レバーの操作時に負荷がかかると変速レバーの操作が重くなるが、このときＨＳＴの油路内において前進側油圧回路４または後進側油圧回路５内の油路圧力も高くなる。この圧力が高くなった側の油圧回路４又は５内の圧力を利用してアシストシリンダ４８を作動させて変速レバーの操作を軽くしようとするものである。ＨＳＴの閉回路にアシストシリンダ４８を装着するだけで変速レバーの操作荷重が小さくなるので、サーボバルブなどを装着する場合に比べてトルクの軽減が低コストで実現できる。  
なお、図１０のＳ部分の油路はプーストポンプ９（図１参照）からのチャージ油路である。
【００２５】
ＨＳＴ入力軸端にギヤポンプを装着する構成は構成の簡素化するために採用されることがある。図１１にはギアポンプＣにメタル５０を介して入力軸５１が設けられ、ＨＳＴ入力軸１０の端部に該入力軸５１を装着する構成において、ギヤポンプＣのＨＳＴ入力軸１０への装着用の入力軸５１のスプライン部５１ａにＨＳＴチャージ回路５２の圧油を供給し、スプライン部５１ａに効果的に潤滑油を送る構成とした例を示している。  
このとき、ＨＳＴチャージ回路５２からのスプライン部５１ａへの圧油の供給はポートボディ（バルブプレート）７の内部に設けた油路７ａにより直接供給する構成にするとコンパクトな構成とすることができる。
【００２６】
前記ギヤポンプＣは、例えばブーストポンプ９や田植機の苗植付部の昇降シリンダなどへ圧油を送るオイルポンプなどであるが、このギアポンプをＨＳＴ入力軸１０の端部に装着する組立作業時にはＨＳＴ入力軸１０にグリスを塗布するが、従来の構成では、グリスの飛散、劣化によりスプライン部５１ａが摩耗することある。そこで図１１に示す構成を採用すると、前記スプライン部５１ａにはＨＳＴチャージ回路５２から安定した圧油が供給され、常に良好な潤滑状態が保たれ、摩耗が防止する。
【００２７】
ＨＳＴの油圧ポンプＡにおけるピストン２の綴じ込み位置におけるによりエアレーションが発生し、ピストン摺動面にオイル切れが発生し、ピストン２が焼き付く（かじり発生）ことがある。そこで図１２（ａ）の可変容量型ポンプＡ部分の断面図と図１２（ｂ）の図１２（ａ）のＣ−Ｃ線断面矢視図に示すように綴じ込み圧を逃がす小さな穴７ｂをポートボディ７に設け、該穴７ｂに逆止弁７ｃを配置し、該穴７ｂを経由して高圧側油圧回路４又は５に連通する油路を設けると、前記エヤーレーションの発生を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は急停止、急発進のない作業車両用のＨＳＴとして利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例の油圧無段変速装置の油圧回路の構成を示す。
【図２】図１の油圧無段変速装置のポートデスクの正面図を示す。
【図３】図１の油圧無段変速装置の全体の側断面図を示す。
【図４】図１の油圧無段変速装置の全体の平断面図を示す。
【図５】図５（ａ）には図１の油圧無段変速装置のトラニオン軸とクランクアームと斜板の一部の拡大断面図を示し、図５（ｂ）には図５（ａ）のＡ−Ａ線矢視図を示す。
【図６】図１の油圧無段変速装置において偏芯カムをクランクアームとピンスライダの間に介在させた場合と偏芯カムを用いない場合のトラニオン軸の回動角度と斜板の傾斜角度との関係をそれぞれ実線と点線で示す。
【図７】図７（ａ）には図１の油圧無段変速装置の他の実施例のトラニオン軸とクランクアームと斜板の一部の拡大断面図を示し、図７（ｂ）には図７（ａ）のＢ−Ｂ線矢視図を示す。
【図８】図７の構成におけるトラニオン軸の回動角度と斜板の傾斜角度との関係を示す。
【図９】図３のポートボディ７のＸ−Ｘ線一部断面矢視図を示す。
【図１０】本発明の他の実施例の油圧無段変速装置の油圧回路の構成を示す。
【図１１】本発明の他の実施例の油圧無段変速装置の全体の側断面図を示す。
【図１２】本発明の他の実施例の油圧無段変速装置のポンプ部分の断面図（図１２（ａ））と図１２（ａ）のＣ−Ｃ線断面矢視図（図１２（ｂ））を示す。
【符号の説明】
【００３０】
１、２    シリンダ                ２    ピストン
３    斜板                        ３ａ  ローラ溝
４    前進側油圧回路              ５    後進側油圧回路
６    リリーフバルブ              ７   ポートボディ 
７ａ  油路                        ７ｂ  穴
７ｃ  逆止弁                      ８    ケース                      
９    ブーストポンプ              １０  入力軸                      
１１  出力軸                      １３  ジョイントディスク
１４  スラストプレート            １５  球座
１６  オイルフィルタ              １７  メインリリーフバルブ
１８ａ、１８ｂ  フィールドバルブ  １９  ニュートラルバルブ
２０  高圧リリーフバルブ          ２１  ポートディスク
２２  軸穴                        ２３、２４  円弧状長穴のポート
２５、２６  シリンダポート        ２７  リリーフポート
３５  調整ねじ                    ３６  トラニオン軸
３７  クランクアーム              ３８  ピンスライダ
４０  ストッパ                    ４２  偏芯カム
４２ａ、４２ｂ  ピン              ４３  ストッパ
４５  オリフィス穴                ４６  リリーフ弁
４６ａ  スチールボール            ４６ｂ バネ
４７  チャージ油路                ４８  アシストシリンダ
５０  メタル                      ５１  入力軸
５１ａ    スプライン部            ５２  ＨＳＴチャージ回路
Ａ    可変容量型油圧ポンプ        Ｂ    固定容量型油圧モータ
Ｃ    ギヤポンプ                  Ｔ    タンクポート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007078000.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007078000.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2007078000.tif 000013
【図１２】
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