(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に回転する動力源に連係するとともに、斜板の傾きに応じて吐出量及び吐出方向を変える可変容量形ポンプと、両方向の流れを許容する流体圧モータと、可変容量形ポンプの一方のポートを流体圧モータの一方のポートに接続する前進走行ラインと、可変容量形ポンプの他方のポートを流体圧モータの他方のポートに接続する後進走行ラインとを備えたハイドロスタティックトランスミッション装置において、接触状態で動力源の駆動力を流体圧モータに伝達し、遮断状態でその伝達を遮断するクラッチ機構と、可変容量形ポンプとともに回転する第１制御ポンプと、両方向の流れを許容して、流体圧モータとともに回転する第２制御ポンプと、第１制御ポンプの吐出ポートを、第２制御ポンプのポートのうち、流体圧モータが前進方向に回転するとき吸込み側となるポートに接続する制御圧力発生ラインと、制御圧力発生ラインの圧力に応じて、クラッチ機構を接触状態にしたり、遮断状態にしたりするクラッチ断接機構と、上記前進走行ラインと後進走行ラインとを連通する連通ラインと、連通位置で連通ラインを連通し、遮断位置で連通ラインを遮断する連通バルブと、ソレノイドからなり、上記連通バルブを切換えるバルブ切換機構とを備えるとともに、上記クラッチ断接機構を、上記クラッチ機構に対してクラッチの切断状態を維持する方向の弾性力を作用させるスプリングと、上記制御圧発生ラインの圧力に応じて上記スプリングの弾性力に抗する方向の圧力を発生するシリンダとで構成し、上記可変容量形ポンプの斜板を車両の前進走行範囲で設定角度を超えて傾けたとき、そのときの制御圧力発生ラインの圧力によってクラッチ断接機構がクラッチ機構を接触状態にして、動力源の駆動力を流体圧モータに伝達する構成にし、かつ、可変容量形ポンプの斜板を車両の前進走行範囲で設定角度を超えて傾けたとき、それを検知したスイッチが上記ソレノイドを励磁して、上記連通バルブを連通位置に切換えて、連通ラインを連通する構成にしたことを特徴とするハイドロスタティックトランスミッション装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ロードローラ等の作業車両の走行駆動機構として用いられるハイドロスタティックトランスミッション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイドロスタティックトランスミッション装置とは、具体的に図示しないが、可変容量形ポンプと、油圧モータとによって閉回路を構成したものである。
すなわち、エンジンの駆動力で可変容量形ポンプを回転させると、この可変容量形ポンプは、斜板の傾きに応じて作動油を吐出する。そして、その吐出油によって油圧モータを回転させて、車両を走行させるとともに、この油圧モータから排出された作動油を可変容量形ポンプに戻す構成となっている。
【０００３】
このようにしたハイドロスタティックトランスミッション装置では、エンジンの回転数を一定にしておけば、可変容量形ポンプも一定回転する。そして、その状態で、可変容量形ポンプの斜板を傾けて、その吐出量を最小から最大に制御すれば、油圧モータの回転速度を連続的にコントロールすることができる。したがって、無段階変速が可能となり、例えば、スムーズな発進、加速、減速を実現することができる。
また、可変容量形ポンプの斜板の傾きを反対にすれば、その吐出方向を逆にすることができる。したがって、油圧モータを正逆両方向に回転させて、車両を前進走行させたり、後進走行させたりすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなハイドロスタティックトランスミッション装置では、特に変速することの多い低車速走行時において、無段階変速といった特性が非常に有効なものとなる。
しかし、エンジンの駆動力を、直接的ではなく、作動油を介して間接的に油圧モータ側に伝えることから、伝達効率が悪く、燃費等の点で劣ってしまう。
そして、高車速で通常走行するような時には、変速の必要性がほとんどなくなり、無段階変速といった特性よりも、伝達効率が悪くなるといった欠点が大きな問題となってしまう。
この発明の目的は、低車速走行時には、無段階変速といった特性を維持しながらも、高車速走行時には、動力源の駆動力を直接的に油圧モータ側に伝えるようにして、伝達効率が悪くなるのを避けることのできるハイドロスタティックトランスミッション装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、一方向に回転する動力源に連係するとともに、斜板の傾きに応じて吐出量及び吐出方向を変える可変容量形ポンプと、両方向の流れを許容する流体圧モータと、可変容量形ポンプの一方のポートを流体圧モータの一方のポートに接続する前進走行ラインと、可変容量形ポンプの他方のポートを流体圧モータの他方のポートに接続する後進走行ラインとを備えたハイドロスタティックトランスミッション装置を前提とする。
【０００６】
上記装置を前提とし、第１の発明は、接触状態で動力源の駆動力を流体圧モータに伝達し、遮断状態でその伝達を遮断するクラッチ機構と、可変容量形ポンプとともに回転する第１制御ポンプと、両方向の流れを許容して、流体圧モータとともに回転する第２制御ポンプと、第１制御ポンプの吐出ポートを、第２制御ポンプのポートのうち、流体圧モータが前進方向に回転するとき吸込み側となるポートに接続する制御圧力発生ラインと、制御圧力発生ラインの圧力に応じて、クラッチ機構を接触状態にしたり、遮断状態にしたりするクラッチ断接機構と、上記前進走行ラインと後進走行ラインとを連通する連通ラインと、連通位置で連通ラインを連通し、遮断位置で連通ラインを遮断する連通バルブと、ソレノイドからなり、連通バルブを切換えるバルブ切換機構とを備えるとともに、上記クラッチ断接機構を、上記クラッチ機構に対してクラッチの切断状態を維持する方向の弾性力を作用させるスプリングと、上記制御圧発生ラインの圧力に応じて上記スプリングの弾性力に抗する方向の圧力を発生するシリンダとで構成する。そして、上記可変容量形ポンプの斜板を車両の前進走行範囲で設定角度を超えて傾けたとき、そのときの制御圧力発生ラインの圧力によってクラッチ断接機構がクラッチ機構を接触状態にして、動力源の駆動力を流体圧モータに伝達する構成にし、かつ、可変容量形ポンプの斜板を車両の前進走行範囲で設定角度を超えて傾けたとき、それを検知したスイッチが上記ソレノイドを励磁して、上記連通バルブを連通位置に切換えて、連通ラインを連通する構成にした点に特徴を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明のハイドロスタティックトランスミッション装置の第１実施例を示す。
可変容量形ポンプ１を、その動力源であるエンジンＥに連係させている。そして、この可変容量形ポンプ１の一方のポート１ａを、前進走行ライン２を介して、油圧モータ３の一方のポート３ａに接続している。また、この可変容量形ポンプ１の他方のポート１ｂを、後進走行ライン４を介して、油圧モータ３の他方のポート３ｂに接続している。したがって、これら可変容量形ポンプ１と油圧モータ３とによって、閉回路が構成されることになる。
【０００９】
エンジンＥを駆動すると、上記可変容量形ポンプ１は、このエンジンＥの回転方向に回転させられる。
そして、可変容量形ポンプ１の斜板を、図１に示すように、前進走行範囲で傾ければ、この可変容量形ポンプ１は、ポート１ａから前進走行ライン２側に作動油を吐出する。したがって、その吐出量に応じて油圧モータ３が正回転して、車両を前進走行させることになる。
また、可変容量形ポンプ１の斜板を、図１に示すのとは反対に、後進走行範囲で傾ければ、この可変容量形ポンプ１の吐出方向が逆となり、ポート１ｂから後進走行ライン４側に作動油を吐出する。したがって、その吐出量に応じて油圧モータ３が逆回転して、車両を後進走行させることになる。
【００１０】
さらに、この第１実施例では、従来のハイドロスタティックトランスミッション装置とは異なり、上記油圧モータ３を、軸５を介して可変容量形ポンプ１側に連係させている。
ただし、この軸５の途中には、クラッチ機構６を設けている。クラッチ機構６としては、具体的に図示しないが、摩擦クラッチ方式を採用している。そして、このクラッチ機構６が接触状態にあるとき、エンジンＥの駆動力を油圧モータ３に伝達し、遮断状態にあるとき、その伝達を遮断するようにしている。
【００１１】
このようにしたクラッチ機構６を、シリンダ７とスプリング８とによって、接触状態にしたり、遮断状態にしたりしている。つまり、これらシリンダ７とスプリング８とによって、この発明でいうクラッチ断接機構を構成する。
シリンダ７のボトム側室に導かれる圧力が低いときは、スプリング８によってクラッチ機構６が接触状態に保たれ、エンジンＥの駆動力を油圧モータ３に伝達する。そして、シリンダ７のボトム側室に導かれる圧力が高くなると、シリンダ７がスプリング８に抗して作動して、クラッチ機構６を遮断状態にするようにしている。
【００１２】
一方、上記可変容量形ポンプ１には、第１制御ポンプ９を連設している。したがって、この第１制御ポンプ９は、エンジンＥの駆動力によって可変容量形ポンプ１とともに回転して、一定量の作動油を吐出する。
また、上記油圧モータ３には、第２制御ポンプ１０を連設している。したがって、この第２制御ポンプ１０は、油圧モータ３とともに回転する。
なお、第２制御ポンプ１０としては、油圧モータ３が正逆両方向に回転することから、正逆両方向に回転可能なタイプを使用している。そして、この第２制御ポンプ１０の容量を、上記第１制御ポンプ９の容量と同じにしている。
【００１３】
上記第１制御ポンプ９の吸込ポート９ａを、タンクＴに接続している。また、
第２制御ポート１０のポート１０ａを、タンクＴに接続している。そして、第１制御ポンプ９の吐出ポート９ｂを、制御圧力発生ライン１１を介して、第２制御ポートのポート１０ｂに接続するとともに、この制御圧発生ライン１１の圧力を、上記シリンダ７のボトム側室に導いている。
油圧モータ３が正回転して車両を前進走行させているときは、第２制御ポンプ１０が、ポート１０ｂから作動油を吸込み、その作動油をポート１０ａから吐出する。逆に、油圧モータ３が逆回転して車両を後進走行させているときは、第２制御ポンプ１０が、ポート１０ａから作動油を吸込み、その作動油をポート１０ｂから吐出する。
【００１４】
さらに、両走行ライン２、４を連通する連通ライン１２を設けている。そして、この連通ライン１２には、連通バルブ１３を設けている。
連通バルブ１３は、スプリング１４によって保たれるノーマル状態で、図１に示すように、連通ライン１２を遮断する遮断位置にある。そして、ソレノイド１５が励磁されると、連通ライン１２を連通する連通位置に切換わる。
【００１５】
上記ソレノイド１５は、可変容量形ポンプ１の斜板に連係させたスイッチ１６に接続している。そして、可変容量形ポンプ１の斜板を車両の前進走行範囲で設定角度に傾けたとき、スイッチ１６がそれを検知して、ソレノイド１５を励磁するようにしている。この設定角度としては、車両の前進走行範囲でのほぼ最大角を設定している。言い換えれば、可変容量形ポンプ１の吐出量がほぼ最大量になって、車両が高車速で前進走行するときに、ソレノイド１５を励磁するようにしている。
可変容量形ポンプ１の斜板を車両の前進走行範囲で上記設定角度に傾けたとき、この可変容量形ポンプ１の吐出量が、油圧モータ３の容量にちょうど一致するようにしている。
【００１６】
なお、制御圧力発生ライ１１には、可変絞り２０を設けている。この可変絞り２０は、通常は開度を大きく保ち、ほとんど絞り効果を発揮しない。そして、詳しくは後述するが、可変容量形ポンプ１の斜板を車両の前進走行範囲で上記設定角度に傾けた後に、斜板の傾きを小さくするとき、それをスイッチ１６で検知して、この可変絞り２０の開度を小さくし絞り効果を発揮するようにしている。
【００１７】
次に、この第１実施例のハイドロスタティックトランスミッション装置の作用を説明する。
ロードローラ等の作業車では、走行するときに、エンジンＥの回転数を一定にしておくことが多い。そして、車速を変化させるときは、図示しない操作レバーを動かして、可変容量形ポンプ１の斜板を操作するようにしている。
【００１８】
以下では、可変容量形ポンプ１の斜板を車両の前進走行範囲で傾ける場合について説明する。
この車両の前進走行範囲では、前述したように、可変容量形ポンプ１が前進走行ライン２側に作動油を吐出して、油圧モータ３を正回転させる。そして、油圧モータ３が正回転すれば、第２制御ポンプ１０も正回転して、図１の矢印ｋに示すように、ポート１０ｂから作動油を吸込み、その作動油をポート１０ａから吐出する。
【００１９】
まず、可変容量形ポンプ１の斜板を最小角度から設定角度までの範囲で傾けるときの作用について説明する。
可変容量形ポンプ１の斜板を最小角度から設定角度までの範囲で傾けるときは、可変容量形ポンプ１の吐出量が、油圧モータ３の容量に比べて少なくなっている。つまり、油圧モータ３を一回転させるのに、可変容量形ポンプ１は一回転より多く回転しなければならない。
【００２０】
そして、可変容量形ポンプ１と油圧モータ３との回転数に差があれば、第１、２制御ポンプ９、１０の回転数にも差が生じる。つまり、第２制御ポンプ１０が一回転する間に、第１制御ポンプ９は一回転より多く回転することになる。したがって、第１制御ポンプ９は、その回転数の差だけ、第２制御ポンプ１０の吐出量、言い換えれば、吸込量よりたくさんの作動油を吐出することになる。
【００２１】
第１制御ポンプ９の吐出量が、第２制御ポンプ１０の吸込量より多くなれば、
制御圧力発生ライン１１には圧力が発生する。そして、その圧力がシリンダ７のボトム側室に導かれるので、クラッチ機構６をスプリング８に抗して遮断状態にし、油圧モータ３を可変容量形ポンプ１側から遮断しておくことができる。
また、可変容量形ポンプ１の斜板を設定角度に傾けていないので、ソレノイド１５は励磁されず、図１に示すように、連通バルブ１３が遮断位置にある。
【００２２】
以上述べたように、可変容量形ポンプ１の斜板を最小角度から設定角度までの範囲で傾けるとき、つまり、低車速走行時には、クラッチ機構６が遮断状態にあり、かつ、連通バルブ１３が遮断位置にある。したがって、通常のハイドロスタティックトランスミッション装置として機能し、可変容量形ポンプ１の斜板の傾きに応じて、油圧モータ３の回転速度を連続的にコントロールして、無段階変速が可能となる。
【００２３】
次に、可変容量形ポンプ１の斜板を設定角度を超えて傾けたときの作用について説明する。
可変容量形ポンプ１の斜板を設定角度に傾けたとき、前述したように、この可変容量形ポンプ１の吐出量が、油圧モータ３の容量にちょうど一致する。つまり、油圧モータ３を一回転させるのに、可変容量形ポンプ１も一回転すればすむことになる。
そして、可変容量形ポンプ１と油圧モータ３との回転数が同じになれば、第１、２制御ポンプ９、１０の回転数も同じになる。したがって、第１制御ポンプ９は、第２制御ポンプ１０の吐出量、言い換えれば、吸込量と同じ量の作動油を吐出することになる。
【００２４】
第１制御ポンプ９の吐出量が、第２制御ポンプ１０の吸込量と一致すれば、制御圧力発生ライン１１に圧力が発生せず、ほぼタンク圧に維持される。したがって、スプリング８によってシリンダ７がボトム側室に押し戻されて、クラッチ機構６が接触状態となり、エンジンＥの駆動力を油圧モータ３に伝達することになる。
また、可変容量形ポンプ１の斜板を設定角度に傾ければ、スイッチ１６がそれを検知する。したがって、ソレノイド１５が励磁され、連通バルブ１３は連通位置に切換わる。
【００２５】
以上述べたように、可変容量形ポンプ１の斜板を設定角度を超えて傾けたとき、つまり、高車速走行時には、クラッチ機構６を接触状態にして、エンジンＥの駆動力を、軸５を介して油圧モータ３に伝達することができる。そして、エンジンＥの駆動力を、軸５を介して直接的に伝えるので、最も効率よく出力側に伝達することが可能となる。
また、連通バルブ１３が連通位置に切換わるので、両走行ライン２、４が連通ライン１２を介して連通する。したがって、両走行ライン２、４が同圧となり、可変容量形ポンプ１の吐出油によって油圧モータ３を回転させることがなく、そこで伝達効率が損なわれるおそれがない。
【００２６】
なお、可変容量形ポンプ１の斜板を車両の前進走行範囲で上記設定角度に傾けた後、その斜板の傾きを小さくするとき、言い換えれば、高車速走行から低車速走行に移行するときは、斜板の動きをスイッチ１６が検知して、可変絞り２０の開度を小さくする。したがって、この可変絞り２０が絞り効果を発揮し、制御圧力発生ライン１１に圧力を発生させることができる。そして、その圧力がシリンダ７のボトム側室に導かれるので、再びクラッチ機構６をスプリング８に抗して遮断状態にして、通常のハイドロスタティックトランスミッション装置として機能するよう復帰させることができる。
【００２７】
ここまでは、車両が前進走行する場合について説明したが、車両が後進走行するときは、高速走行することは考えにくいので、エンジンＥの駆動力で油圧モータ３を直接的に回転させる必要性はほとんどない。
上記第１実施例でも、可変容量形ポンプ１の斜板を車両の後進走行範囲で傾ける場合には、たとえ斜板を大きく傾けたとしても、常にハイドロスタティックトランスミッション装置として機能するようになっている。
【００２８】
つまり、車両が後進走行するときは、可変容量形ポンプ１が後進走行ライン４側に作動油を吐出して、油圧モータ３を逆回転させている。したがって、第２制御ポンプ１０も逆回転して、ポート１０ａから作動油を吸込み、その作動油をポート１０ｂから制御圧力発生ライン１１に吐出する。
一方、第１制御ポンプ９は、エンジンＥの回転方向に回転するので、車両の前進走行時と同じく、吐出ポート９ｂから制御圧力発生ライン１１に作動油を吐出する。
【００２９】
このように、車両が後進走行するときは、第１、２制御ポンプ９、１０の両方とも制御圧力発生ライン１１に作動油を吐出するので、この制御圧力発生ライン１１には圧力が発生する。そして、その圧力がシリンダ７のボトム側室に導かれて、クラッチ機構６を遮断状態にするので、ハイドロスタティックトランスミッション装置として機能させることができる。
【００３０】
なお、制御圧力発生ライン１１を、オリフィス１７を介してタンクＴに接続している。したがって、クラッチ機構６を遮断状態に保つだけの必要な圧力を発生させつつ、余分な流量をタンクＴに戻すことができる。
また、制御圧力発生ライン１１に、リリーフバルブ１８を接続している。したがって、制御圧力発生ライン１１の圧力が、必要以上に高圧となるのを防ぐことができる。
【００３１】
上記第１実施例では、スプリング１４、ソレノイド１５、スイッチ１６が相まって、この発明でいうバルブ切換機構を構成する。ただし、バルブ切換機構としては、連通バルブ１３を切換えるものであれば、どのような構成であってもかまわない。
例えば、シリンダ７を、クラッチ機構６だけでなく、連通バルブ１３にも機械的に連係させればよい。そして、スプリング８によってシリンダ７がボトム側室に押し戻されて、クラッチ機構６が接触状態となるとき、シリンダ７の動きに連係させて、連通バルブ１３を連通位置に切換えるようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
この発明によれば、可変容量形ポンプの斜板を車両の前進走行範囲で最小角度から設定角度までの範囲で傾けるとき、つまり、低車速走行時には、クラッチ機構が遮断状態にあり、かつ、連通バルブが遮断位置にある。したがって、通常のハイドロスタティックトランスミッション装置として機能し、可変容量形ポンプの斜板の傾きに応じて、流体圧モータの回転速度を連続的にコントロールして、無段階変速が可能となる。
それに対して、可変容量形ポンプの斜板を車両の前進走行範囲で設定角度を超えて傾けたとき、つまり、高車速走行時には、クラッチ機構が接触状態となって、動力源の駆動力を流体圧モータに直接的に伝えることができる。また、連通バルブが連通位置に切換わるので、両走行ラインが同圧となり、可変容量形ポンプの吐出流体によって流体圧モータを回転させることがなく、そこで伝達効率が損なわれるおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施例のハイドロスタティックトランスミッション装置を示す回路図である。
【図１】
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