(57)【要約】【課題】停止操作により、確実に出力軸の回転を停止することができ、運転席からリンク機構を必要としない、安価で操作性も良好な油圧伝動装置および機械を提供する。【解決手段】エンジンによって駆動されて一対の第１の接続口２３の一方から油路２１に油を吐出し、油路２２から油を吸引する流体圧ポンプ３３と、油路２１の油を一対の第２の接続口２４の一方より取り込んで油圧により回転するモータシャフト９を有する流体圧モータ３４と、一対の第２の接続口２４をバイパスするバイパス路２５と、このバイパス路２５を開閉する電磁弁１２とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源によって駆動されて一方から流体を吐出し他方から流体を吸引する一対の第１の接続口を有する流体圧ポンプと、前記一対の第１の接続口に接続されて前記第１の接続口の吐出側の流体が流入し吸引側に流体を流出する一対の第２の接続口を有して前記第１の接続口の吐出側から吐出される流体の流体圧により回転する出力軸を有する流体圧モータと、前記第２の接続口間をバイパスするバイパス路と、このバイパス路を開閉する電磁弁とを備えた流体圧伝動装置。
【請求項２】
前記流体圧ポンプは可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプであり、前記流体圧モータは定容量型斜板式アキシャルピストンモータである請求項１記載の流体圧伝動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の流体圧伝動装置と、この流体圧伝動装置の流体圧ポンプを駆動する駆動源と、前記流体圧伝動装置の出力軸により駆動される作動部と、前記流体圧伝動装置の電磁弁を操作する操作部とを備えた機械。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体圧伝動装置および機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ポンプと油圧モータを組み合わせて油の閉回路を構成する油圧伝動装置は、一般に油圧トランスミッション（Hydro-static Transmission，HST）と言われ、一つのハウジングに入れたものは一体型ＨＳＴと称される。
【０００３】
この種のＨＳＴは油圧ポンプの傾転角度の操作により、前進、後退および停止が容易に行えるために、多くの建設機械などに広く採用されている。
【０００４】
最近では、建設機械に限らず、小型化されたＨＳＴ（例えば特許文献１参照）が田植機や稲刈機用のコンバインおよび除雪機などにも採用されており、日常一般の作業機になくてはならないものとなっている。
【０００５】
上記のようにＨＳＴには本来停止機能があるために、エンジンを運転状態のまま、操作レバーを停止（中立）位置にセットして、作業機を停止させ、運転席を離れて、前部にある機器やカバーの簡単な点検行為などを行おうとすることが頻繁に行われる。
【０００６】
しかし、操作レバーを中立状態にしたとしても、油圧ポンプからわずかながらでも油が吐き出され、油圧モータに送られるようになっていると、油圧モータの出力軸は回転し、作業機は動き出す。すなわち、運転者の意向と反する動きをすることになり、場合によっては点検中に機械に巻き込まれたりして、非常に危険なことになる。
【０００７】
この問題に対し、油圧モータの出力軸を回転させない手段はつぎの２つがある。第１は、油圧ポンプからの油の吐き出しを完全にゼロになるようにすることである。第２は、図８に示すように、油圧ポンプ１００の高圧路１０１と低圧路１０２に油圧モータ１０４を接続し、高圧路１０１と低圧路１０２の間にバイパス路１０３を設け、油圧ポンプ１００からわずかに油が吐き出されたとしても、高圧路１０１と低圧路１０２の回路をバイパスさせ、油圧モータ１０４を回転させるのに必要な圧力を発生させないようにすることである。そしてバイパス路１０３にバイバスバルブ１０５を設けこれを操作する。１００ａは油圧ポンプ１００の高圧路１０１と低圧路１０２との接続口、１０４ａは油圧モータ１０４の高圧路１０１と低圧路１０２との接続口である。
【０００８】
このように、これまで手動型のバイパスバルブ１０５を持つ小型ＨＳＴは製品化されている。そして小型ＨＳＴを機械に設置することを考えたものもあった（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】実開昭６０−８９４５４号公報
【特許文献２】特開昭６１−２７３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、実際の機械においては、このようなパイパスバルブ１０５を運転席に設けた操作レバーで操作することは非常に困難である。なぜなら、ＨＳＴは機械の内部や底部に取付けられることが多く、さらにその下側に位置するバイパスバルブ１０５を操作するためには、運転席の操作レバーから相当に複雑なリンク構成を必要とするうえ、これらの設置が容易でないため、高価になり、かつ操作性も良くならないからである。そのために実際の機械で使用された例はなかった。
【００１０】
この結果、実際には上記の第１の手段である、油圧ポンプからの油の吐き出しを完全にゼロにする手段が採用されている。
【００１１】
すなわち、これを実現するためには、まず、操作レバーを前進、中立、後進あるいは、後進、中立、前進と幾度か丹念に動かしながら、油圧モータが回転しない油圧ポンプの中立位置を外部から探し出し、操作レバーと油圧ポンプの中立の位置関係を決める必要がある。そのようにして生産工場内で調整された機械が一般の消費者に販売される。
【００１２】
しかし、運転席に設けられた操作レバーとこれに連結される油圧ポンプのポンプ操作部とは、幾つかのレバーやリンクで結ばれているため、使用中に磨耗や緩みが生じ、運転席の操作レバーとポンプ操作部とは、わずかながら誤差が生じてくる。すなわち、運転者は中立状態にしたつもりでも、油圧ポンプは中立状態になっておらず、わずかながら、油を吐き出し、その結果モータ軸は回転する状態となる。
【００１３】
運転者にしてみれば、購入当初は運転席の操作レバーを中立位置にしておけば、機械は停止していたので、エンジンをかけたまま機械の前側で簡単な点検・補修作業ができたのに、ある時点から同じ中立位置に設定したにもかかわらず、機械が動き出すようになったのでは、怪我をしたり、巻き込まれたりする危険に晒される。また、知らぬ間に機械が暴走してしまうこともある。
【００１４】
このため、除雪機などではエンジンとＨＳＴの間に電磁クラッチを挿入している。この電磁クラッチを運転席に設けたスイッチで電気的に作動させる。オンの場合はエンジンとＨＳＴが連結し、回転を伝達するが、オフにすれば断絶し、ＨＳＴは回転しないようにしている。これにより、エンジンをかけたまま、機械の点検や補修が安全に行える。
【００１５】
しかしながら、電磁クラッチは、クラッチ自体が大きな上、駆動軸の途中に入れるために、小さな機械の中に配置することが困難で、かつ複雑な構成となる。しかも現時点ではかなり高価である。しかし、安全性のためにやむを得ず使用されているのが実情である。
【００１６】
したがって、この発明の目的は、停止操作により、駆動源を停止することなく、しかも電磁クラッチを用いることなく、確実に出力軸の回転を停止することができ、さらに運転席など装置から離れた位置において操作することができるとともに、リンク機構を簡単にあるいは不要にでき、かつ操作部の設置が容易で安価にすることができ、操作性も良好な流体圧伝動装置および機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明の流体圧伝動装置は、駆動源によって駆動されて一方から流体を吐出し他方から流体を吸引する一対の第１の接続口を有する流体圧ポンプと、前記一対の第１の接続口に接続されて前記第１の接続口の吐出側の流体が流入し吸引側に流体を流出する一対の第２の接続口を有して前記第１の接続口の吐出側から吐出される流体の流体圧により回転する出力軸を有する流体圧モータと、前記第２の接続口間をバイパスするバイパス路と、このバイパス路を開閉する電磁弁とを備えたものである。
【００１８】
上記構成において、前記流体圧ポンプは可変容量型斜板式アキシャルピストンポンプであり、前記流体圧モータは定容量型斜板式アキシャルピストンモータである。
【００１９】
この発明の機械は、上記構成の流体圧伝動装置と、この流体圧伝動装置の流体圧ポンプを駆動する駆動源と、前記流体圧伝動装置の出力軸により駆動される作動部と、前記流体圧伝動装置の電磁弁を操作する操作部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の流体圧伝動装置および機械によれば、バイパスバルブを電磁弁としたため、運転席などの離れた位置から電気信号により確実にバイパス路を開閉することができるので、駆動源を停止することなく、しかも電磁クラッチを用いることなく、確実に出力軸の回転を停止させることができる。また、操作部で電磁弁を制御するスイッチを操作するため、リンク機構でバイパスバルブを直接操作する場合と比較して、簡単なリンク機構を介してまたはリンク機構を介さずにスイッチを操作することができるので、スイッチの設置位置の制約が少なく設置容易で操作性も良好にでき、しかも安価にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明の一実施の形態の一体型の油圧伝動装置を図１から図５により説明する。図１は油圧伝動装置の流体の閉回路を示すポートブロックの断面図である。図５はその油圧回路図である。ハウジング１は、油圧ポンプ３３と油圧モータ３４を一体に保持するものであり、その内部スペースはハウジング１に設けられた気密性の油タンク（図示せず）に連通している。ハウジング１のポートブロック２に油圧ポンプ３３と油圧モータ３４の油の流れの閉回路を形成する油路２１、２２が形成されている。２３は油圧ポンプ３３のシリンダブロックと油路２１、２２とを連通するように接続する一対の第１の接続口、２４は油圧モータ３４のシリンダブロックと油路２１、２２とを連通するように接続する一対の第２の接続口である。また、一対の第２の接続口２４間をバイパスするため、油路２１、２２の間にバイパス路２５が接続され、バイパス路２５に電磁弁１２が設けられている。図の電磁弁はコイルに電流が流れていない不動作状態であり、電磁弁１２のスプール２０の周溝２０ａを通してバイパス路２５が開いている。電磁弁１２が作動するとスプール２０が移動し、周溝２０ａがバイパス路２５から離れ、バイパス路２５は閉じられる。なお、３は油圧ポンプ３３のポンプシャフト、９は油圧モータ３４のモータシャフトである。
【００２２】
ポンプシャフト３がエンジンなどの駆動源によって回転されると、油圧ポンプ３４が作動し、接続口２３を通して例えば油路２１に油が吐出され、油路２２から油を吸引する動作が行われる。このため油路２１が高圧路となり、油路２２が低圧路となり、接続口２４を通して油圧モータ３４に油が供給され、油圧モータ３４は流入する油の油圧により作動し、出力軸となるモータシャフト９が回転する。この場合において、電磁弁１２を操作しバイパス路２５を開くと高圧路と低圧路の圧力差がなくなるため、油圧モータ３４には油圧が印加されないので油圧モータ３４は動作せずモータシャフト９は回転しない。一方、ポンプシャフト３が上記と逆方向に回転すると、油路２２が高圧路となり油路２１が低圧路となるが、この場合も電磁弁１２の開閉により油圧モータ３４を動作状態と停止状態に制御することができる。
【００２３】
なお、５は油圧ポンプ３３の吐出を停止したり吐出方向を切り替えるスワッシュプレート操作軸であり、運転席の操作レバーよって操作される。２７、２８は油路２１、２２とハウジング１内のスペースとの間に設けられたチェック弁である。２９、３０は油路２１、２２とハウジング１内のスペースとの間に設けられたリリーフ弁である。３１は電磁弁１２を制御する電流を供給する配線である。  
【００２４】
図２は油圧伝動装置の側面図であり、そのＡ−Ａ′線断面図が図１である。図３は油圧伝動装置の正面図である。図４は図３のＢ−Ｂ′線断面図である。
【００２５】
図４において、油圧ポンプ３３は可変容量型の斜板式アキシャルピストンポンプであり、ポンプシャフト３がハウジング１に軸受けされ、ポンプシャフト３にポンプシリンダブロック６が取付けられ、ポンプシャフト３とともに回転する。ポンプシリンダブロック６にはポンプシャフト３の回りにポンプシャフト３と平行に複数のシリンダが配設され、それぞれにピストン８が設けられ、かつ、ポンプシリンダブロック６からピストン８が突出するように付勢されている。斜板であるスワッシュプレート４がシャフト３に交差するように配置され、シャフト３に交差する軸で回動可能にハウジング１に支持され、その軸はスワッシュプレート操作軸５を兼ねている。ピストン８の先端がスワッシュプレート４の表面に摺接する。ポンプシリンダブロック６のスワッシュプレート４と反対側は、各シリンダの後端と油路２１、２２とを接続する接続口２３を形成するバルブプレート７に摺接している。バルブプレート７はハウジング１に固定されている。
【００２６】
ポンプシャフト３がエンジンなどで回転されると、シリンダブロックが同時に回転し、ピストン８がスワッシュプレート４に摺接することによりピストン８が往復する。例えば、ポンプシャフト３の一方向の回転により、スワッシュプレート４の傾斜面を登るピストン８がシリンダ内を圧縮し、油路２１に油を吐出し、反対に傾斜面を下るピストン８が油路２２よりシリンダ内に油を吸引する。ここで、スワッシュプレート操作軸５を操作してスワッシュプレート４を回動し、ポンプシャフト３に対する傾斜角度を図の状態から９０度にするとポンプシャフト３が回転してもピストン８は往復しなくなり、油の吐出がなくなる。スワッシュプレート４が９０度より若干でもずれていると、ピストン８の往復が起こるのでわずかながら吐出がある。スワッシュプレート４をさらに上記と反対向きに傾斜すると、ピストン８は往復するが、油路２２が吐出となり油路２１が吸引となる。
【００２７】
油圧モータ３４も油圧ポンプ３３とほぼ同構成であるが、定容量型斜板式アキシャルピストンモータであり、９は出力軸となるモータシャフト、１０はモータシリンダブロック、１１はモータバルブプレート、８ａはピストン、４ａは斜板である。ここで、斜板４ａはハウジング１に固定されている。油路２１が高圧路の場合、油路２１から接続口２４を通して流入する油の油圧によって、シリンダ内のピストン８ａが押し出される力で斜板４ａを押し、ピストン８が斜板４ａの斜面を下るようにすべることでモータシリンダブロック１０が一方向に回転し、モータシャフト９が回転する。また斜板４ａの斜面を登るピストン８ａによって油が接続口２４を通して油路２２に流出する。油路２２が高圧路側の場合はモータシリンダブロック１０が逆回転する。
【００２８】
電磁弁１２において、１３はコイル、１４は鉄心、１５はソレノイド本体、１６はコイルケース、１７はシャフト、１９はブッシュ、２０はシャフト１７に連結されたバイパス路２５に交差するスプールであり、スプール２０はばねによって電磁弁１２からハウジング１内の凹部内に突出している。図１および図４の状態はコイル１３に電流を供給せずにコイル１３を付勢していない状態であり、スプール２０はばね（図示せず）により電磁弁１２より突出してスプール２０の表面に形成した周溝２０ａがバイパス路２５内に位置することによりバイパス路２５を開にしている。コイル１３に給電すると、シャフト１７がばねに抗して鉄心１４に吸引され、周溝２０ａがバイパス路２５から離れるため、バイパス路２５は閉じられる。コイル１３への給電の制御はスイッチ（図示せず）で行われ、スイッチとコイル１３とが配線３１により接続されている。スイッチを操作する操作部は運転席のスワッシュプレート操作軸５を操作する操作レバーと連動するように設けたり、あるいは操作レバーとは別に設置されたりする。
【００２９】
図６は上記実施の形態の油圧伝動装置を用いた機械例えば車両の駆動機構を示している。４０は駆動源となるエンジン、４１はベルト、４２は電磁クラッチ、４３は継ぎ手、４４は上記実施の形態の油圧伝動装置、４５は歯車減速機、４６は車軸、４７は作動部となる車輪である。なお、電磁クラッチ４２はなくてもよい。
【００３０】
図７は上記実施の形態の油圧伝動装置を例えば除雪機に適用した場合である。エンジン４０は例えばディーゼルエンジンを使用している。車軸４６に接続された車輪４７はクローラ５１を駆動するものである。運転席５２には電磁弁を操作する操作部としてスイッチを有する。
【００３１】
運転席５２ではスワッシュプレート操作軸５を操作する操作レバーと、電磁弁１２のスイッチを連動するように組み合わせており、操作レバーが前進あるいは後進の位置にある時は、電磁弁１２のスイッチがオンとなり、高圧路と低圧路を遮断するので、油圧モータ３４は回転し除雪機は作動状態となる。操作レバーが中立位置にあるときは、電磁弁１２のスイッチがオフとなり、高圧路と低圧路はバイパスされた状態になる。仮に油圧ポンプ３３のスワッシュプレート操作軸５と操作レバーの間にずれが生じて、操作レバーが中立位置にあるにもかかわらず、油圧ポンプ３３から油が吐き出されるような状態になったとしても、バイパスしてしまうため油圧モータ３４を回転させることはない。この結果、油圧ポンプ３３からの油の吐き出しをゼロにすることと、高圧路と低圧路とをバイパスし油圧モータ３４を回転させるのに必要な圧力を発生させないことが可能となり、二重の安全性を容易に実現できるようになる。
【００３２】
なお、４８は雪を掻くオーガ、４９は雪を吐出するブロワ、５０は雪の吐出方向を定めるシュータである。
【００３３】
この実施の形態によれば、電磁弁１２と運転席のスイッチとの間を配線のみで接続し、スイッチを介して電磁弁を操作する操作部はスイッチを直接または簡単なリンク機構を介して操作するものであり、手動バイパス弁を使う場合のリンク機構に比べて格段に容易であるとともに、スイッチの配置に自由度があり、価格も安く、信頼性が高い。またこのような小型ＨＳＴを使用すれば、電磁クラッチは不用となり、除雪機その他の機械の構成が容易になって小型軽量化される。すなわち、小型軽量化され、低価格で、しかも安全性に優れた機械が実現される。
【００３４】
上記の説明では操作レバーと電磁弁のスイッチとが連動する場合について述べたが、これらを個別に作動させてもよい。またスイッチは運転席に限らす、油圧伝動装置により近くで操作しやすい位置に配置してスイッチを直接操作するようにしてもよい。
【００３５】
この発明の機械は車両など、回転軸で物を動かすものであるが、比較的低速の機械として、例えば、建設機械や除雪機などのほか、草刈機、芝刈機、ハーベスタ、運搬車、スペレアーなどがある。
【００３６】
なお、この発明は、出力軸の停止操作に電磁弁でバイパス路を開閉するものであるため、斜板式アキシャルピストンポンプ以外の流体圧ポンプを使用することも可能である。また流体圧ポンプは駆動源によって駆動された状態で流体圧の吐出を停止する手段を有するものが好ましいが、電磁弁で出力軸を停止することができるので、上記のような手段を有しなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の一実施の形態の一体型油圧伝動装置の閉回路を示す図２のＡ−Ａ′線断面図である。
【図２】油圧伝動装置の側面図である。
【図３】背面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ′線断面図である。
【図５】油圧回路図である。
【図６】駆動機構の構成図である。
【図７】除雪機の使用状態の側面図である。
【図８】従来例の一体型油圧伝動装置の閉回路を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    ハウジング
３    ポンプシャフト
４    スワッシュプレート
６    ポンプシリンダブロック
８    ピストン    
９    モータシャフト
１０    モータシリンダブロック
１２    電磁弁
２１    油路
２２    油路
２３    第１の接続口
２４    第２の接続口
２５    バイパス路
３３    油圧ポンプ
３４    油圧モータ
４０    エンジン
４４    油圧伝動装置
４６    車軸
【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】
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【図８】
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