JPH08507992A - 油圧機械式かじ取り差動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】油圧機械式かじ取り差動装置 トラクタの左側及び右側トラックの差動かじ取りを提供する油圧機械式かじ取り差動装置が開示されている。かじ取り差動装置は機械入力及び油圧入力により駆動され、左側及び右側出力を含んでいる。改良された油圧機械式かじ取り差動装置（10）は、右側出力ギヤ要素と、左側出力ギヤ要素と、ギヤキャリア要素とを有するギヤ付き差動ユニット（52）を含んでいる。ギヤキャリア要素は機械入力に結合され、右側及び左側出力キヤ要素（132,134）に噛み合うギヤセットを有している。左側出力ギヤ要素（134）は左側出力に結合されており、右側出力ギヤ要素（132）は右側出力に結合されている。ギヤ無しの油圧機械式差動ユニット（50）は、油圧出力により駆動される回転可能なモータ（60）を有している。油圧機械式差動ユニット（50）は機械入力に結合された駆動ユニット（62）と、右側出力に結合された被駆動ユニット（64）を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 油圧機械式かじ取り差動装置 技術分野 本発明は一般的に、トラクタ等の左及び右側トラックの差動かじ取り（ステア リング）を提供する油圧機械式かじ取り差動装置に関し、特に、小型トラクタ等 に適用可能なよりコンパクトで簡単な構造のギヤを有しない油圧機械式差動ユニ ットを備えた改良された油圧機械式かじ取り差動装置に関する。 背景技術 油圧機械式かじ取り差動システムは大型の覆帯型トラクタ等に頻繁に使用され て、旋回を含む全ての場合に両側のトラックにスムーズで、均等且つ連続的なパ ワー及びトルクの流れを提供する。油圧機械式かじ取り差動システムは、機械的 入力及び油圧的入力により駆動される。機械的な入力は通常トランスミッション からであり、油圧的な入力はエンジンにより駆動される可変容量ポンプから受け 取られる。油圧機械式かじ取り差動装置の１つが1984年３月６日にCraiｇW．Rie diger等に対して発行され、本出願の譲受人に譲渡された プラネタリかじ取り差動装置と題する米国特許第4,434,680号に開示されている 。この特許は３つの独立したプラネタリ機構を使用することを開示している。大 型のトラクタには適しているが、３つのプラネタリ機構はシステムを複雑で高価 なものにするばかりでなく、全ての部品を収納するのに大きなスペースを必要と する。 よって、構造が簡単で、安価且つ小型のトラクタに適用可能な非常にコンパク トな油圧機械式かじ取り差動装置が要望されている。 本発明は、小型トラクタ用の油圧機械式かじ取り差動装置を提供することによ り、従来の試みの欠点を克服せんとするものである。 発明の開示 本発明の１つの側面においては、かじ取り差動装置が機械的な入力、油圧的な 入力及び左側及び右側出力を含んでいる、トラクタの左側及び右側トラックの差 動かじ取りを提供する油圧機械式のかじ取り差動装置が提供される。改良された 油圧機械式かじ取り差動装置は、右側出力ギヤ要素と、左側出力ギヤ要素と、ギ ヤキャリア要素とを有するギヤ付き差動装置ユニットを具備している。ギヤキャ リア要素は機械的な入力に結合されており、右及左側出力ギヤ要素と噛み合うギ ヤセットを有 している。左側出力ギヤ要素は左側出力に結合されており、右側出力ギヤ要素は 右側出力に結合されている。ギヤを有しない油圧機械式差動装置ユニットは、油 圧的出力により駆動される回転可能なモータを有している。モータは機械的な入 力に結合された駆動ユニットと、右側出力に結合された被駆動ユニットとを有し ている。 図面の簡単な説明 図１は本発明の望ましい実施態様の油圧機械式かじ取り差動装置を具備したト ラクタの駆動トレーンの概略平面図； 図２Ａは図１のかじ取り差動装置の左側部分の拡大断面図であり、かじ取り差 動装置のベベルギヤの差動部分を示している。 図２Ｂは図２Ａに類似したかじ取り差動装置の右側部分の拡大断面図であり、 かじ取り差動装置の油圧機械式差動部分を示している。 図３は図１に示された油圧機械式かじ取り差動装置の拡大された概略平面図で ある。 発明を実施するための最良の態様 図面を参照すると、本発明の原理を具備した油圧機械式かじ取り差動装置が、 覆帯型トラクタ等（図示せず）のトラクタの駆動トレーン１６の左 側及び右側トラック１２，１４の差動かじ取りを提供するために、図１に一般的 に符号１０で示されている。通常、トラクタの駆動トレーン１６はエンジン１８ と、駆動シャフト２２によりエンジンに連結されたトランスミッション２０を含 んでいる。トランスミッション２０はトランスミッションシャフト２４によりか じ取り差動装置１０に連結されて、かじ取り差動装置に機械的な入力を提供する 。かじ取り差動装置に対する油圧入力は、好ましくは逆転可能な可変容量型のポ ンプ２６により提供される。ポンプ２６は適当な駆動連結装置２８を介してトラ ンスミッションにより駆動される。ポンプ２６はマニュアル制御装置３２を介し て選択的に差動される制御弁３０に連結されている。以下に更に説明されるよう に、ポンプ２６は油圧ライン３４及び３６によりかじ取り差動装置１０に連結さ れている。 かじ取り差動装置１０の部品は、好ましくは適当なケース４８中に収容されて ケースにより支持されている。左側出力はケース４８の左側から伸長する車軸シ ャフト３８により提供され、左側ファイナルドライブ（終減速装置）４０を介し てかじ取り差動装置１０を左側トラック１２に結合する。右側出力はケース４８ の右側から伸長する車軸シャフト４２により提供され、右側ファイナル ドライブ４４を介してかじ取り差動装置１０を右側トラック１４に結合する。車 軸シャフト３８，４０は共通の横方向車軸軸線４６に沿って配置される。 油圧機械式かじ取り差動装置１０の詳細は図２Ａ及び図２Ｂに示されている。 図２Ａはかじ取り差動装置の左側部分を本質的に示し、図２Ｂは右側部分を示し ている。かじ取り差動装置１０は図２Ｂに一般的に示されているギヤを有しない 油圧機械式差動ユニット５０と、一般的に図２Ａに示されているギヤ付きの機械 式差動ユニット５２とを含んでいる。図２Ｂに最もよく示されるように、トラン スミッションシャフト２４からの機械的な入力はかじ取り差動装置１０のベベル ピニオン５４に連結される。ベベルピニオン５４はベベルギア５６と噛み合って いる。ベベルギヤ５６は車軸軸線４６に沿って配置された中空シャフト５８上に 担持されている。以下により詳細に説明されるように、中空シャフト５８は油圧 機械式差動ユニット５０及び機械式差動ユニット５２の両方に対して機械的な入 力を提供する。 特に図２Ｂを参照すると、ギヤを有しない油圧機械式差動ユニット５０は回転 可能な油圧モータ６０を含んでいる。モータ６０は図示されたような低速、高ト ルクのラジアルピストン型が好まし い。しかし、本明細書の開示に基づいてギヤを有しない差動ユニットの回転モー タとして、例えばアキシャルピストン型のモータのような他の型のモータも当業 者は容易に適用することができるので、本発明はモータの型に限定されないこと 勿論である。モータ６０はどのような公知の構造のモータでもよい。更に、この ようなモータの一般的な差動原理は、当業者にとっては容易に理解されるもので ある。本発明の特徴は、後で詳細に説明されるように、モータ６０の全体を回転 可能にしたものである。これにより、差動機能を達成するために分離した伝動装 置（ギヤリング）を必要としなくなる。 図２Ｂに示されているように、モータ６０は駆動ユニット６２と、被駆動ユニ ット６４とから構成される。駆動ユニット６２はカムプレート６６を含んでいる 。モータ６０を回転可能に取り付けるために、図２Ｂに示されているように、カ ムプレート６６は左側のキャリア６８と右側の環状支持ハウジング７０との間に 取り付けられる。キャリア６８はキャリア６８のハブ部分７２と中空シャフト５ ８の隣接端部７５上に形成されたスプライン連結により、中空シャフト５８に結 合されている。支持ハウジング７０は適当な軸受７８により静止したハウジング ７６に回転可能に支持され ている。容易に明らかなように、この構造はモータ６０の全体が車軸軸線４６回 りに回転することを許容する。静止ハウジング７６はケース４８と一体的に形成 されてもよく、或いは図示されたようにケースにボルト止めされていてもよい。 被駆動ユニット６４はシリンダブロック８０と、ピストン８２と、円筒状ロー ラ８４とから構成される。シリンダブロック８０は、そのうちの１つが符号８６ で他の１つが符号８８で示されている、複数の半径方向に配置されたシリンダを 有している。ピストン８２が各シリンダ８６，８８中に往復動可能に配置されて いる。カムプレート６６がシリンダブロック８０回りに配置されており、適当な 内部カム表面９０を具備している。各ピストン８２はカムプレート６６のカム表 面９０と回転接触する円筒状ローラ８４を備えている。シリンダブロック８０は また、そのうちの１つがシリンダ８６用の符号９２で、他の１つがシリンダ８８ 用の符号９４で図２Ｂに示されている、複数の流体ポートを備えている。 シリンダブロック８０は車軸シャフト４２を受け入れる中央開口９６を有して おり、スプライン連結９８によりシャフトに結合されている。シャフト４２は、 好ましくは中間シャフト１０２の隣接端を受け入れる拡大された中空端部１００ を有 している。中間シャフト１０２と車軸シャフト４２はスプライン連結１０４によ り互いに結合されている。当業者にとっては容易に理解されるように、車軸シャ フト４２と中間シャフト１０２は１つの部品として構成されてもよいが、製造性 及び組み立て目的のためにここに示されたように分離した部品の方が望ましい。 車軸シャフト４２及び中間シャフト１０２は一緒になって、本明細書で使用する 右側出力を形成する。キャリア６８は車軸シャフト４２の端部１００回りに取り 付けられた適当な軸受１０６により回転可能に支持されている。 モータ６０が意図したように機能するためには、ポンプ２６からの加圧流体が モータ６０が回転するときモータに供給されなければならない。これを達成する ために、ポンプ２６からの加圧流体を油圧モータ６０に供給して、駆動ユニット ６２による油圧モータ６２の被駆動ユニット６４の駆動を達成する手段１０８が 設けられている。流体を供給するこのような手段１０８は、油圧ライン３４及び ３６がそれぞれ連結されている、静止ハウジング７６中に設けられた第１及び第 ２入口／出口ポート１１０及び１１２を含んでいる。手段１０８は好ましくは更 に、静止ハウジング７６に対して固定関係で連結されている圧力マニフォール ド１１４及び環状ポートプレート１１６と、支持ハウジング７０に対して固定関 係で連結されている環状圧力マニフォールド１１８及び分配弁１２０と、第１及 び第２通路手段１２２，１２４を含んでいる。 第１及び第２通路手段１２２，１２４はそれぞれ、ハウジング７６、圧力マニ フォールド１１４、ポートプレート１１６、圧力マニフォールド１１８及び分配 弁１２０を介して、第１及び第２入口／出口ポート１１０、１１２からそれぞれ 独立して油圧モータ６０のポート９２，９４に流体を供給するように分離して配 置されている。第３又はドレンポート１２６は、ハウジング中からの漏れ流体を 排出させるために、第３通路１２８を介してハウジング７６の内部に連通してい る。油圧モータの当業者にとってはモータに必要な作用及び配管は容易に理解で きるので、本発明の完全な理解のために連通手段１０８のこれ以上の詳細は必要 ないと考えられるので、これ以上の詳細な説明は省略する。 次いで図２Ａを参照すると、ギヤ付きの差動ユニット５２は好ましくは、右側 ベベルギヤ要素１３２、左側ベベルギヤ要素１３４、ギヤキャリア要素１３６を 含んだベベルギヤ差動装置１３０である。キャリア要素１３６は一組のスパイダ ーギ ヤ１３８を回転可能に担持する。各ベベルギヤ要素１３２，１３４は一組のスパ イダーギヤセット１３８と噛み合っている。右側ベベルギヤ要素１３２はスプラ イン連結１４０により中間車軸シャフト１０２に結合されており、更にスプライ ン連結１０４を介して右側車軸シャフト４２に結合されている。左側ベベルギヤ 要素１３４はスプライン連結１４２により左側車軸シャフト１３８に結合されて いる。キャリア要素１３６は中空シャフト５８を介してスプライン連結１４４に よりベベル入力ギヤ５６に結合されている。 キャリア要素１３６は支持部材１４８中に設けられた軸受１４６により回転可 能に支持されており、支持部材１４８はケース４８に取り付けられている。同様 に、軸受１５０及び支持部材１５２は中空シャフト５８を回転可能に支持するた めに使用される。 産業上の利用可能性 本発明の教示によって構成された油圧機械式かじ取り差動装置１０は、かじ取 り差動装置の油圧機械式部分に回転可能なモータを採用するユニークな構成によ り、数少ない部品点数及び歯車によりかじ取り差動装置を提供する。かじ取り差 動装置の作用は、図３に示されたこのようなかじ取り 差動装置を参照することにより容易に理解できる。トラクタの直進走行をしたい 時には、トランスミッション２０からの機械的入力のみが採用される。この場合 、機械的入力はトランスミッション２０からトランスミッションシャフト２４を 介してベベルピニオン５４に伝達される。ベベルピニオン５４はベベルギヤ５６ を駆動する。ベベルギヤ５６は、機械式差動ユニット５２のキャリア要素１３６ と回転可能モータ６０の駆動ユニット６２の双方を、同一速度で同一方向に回転 するように結合されている。 このような直進走行の間には、モータ６０への流体の流れはブロックされ、こ れによりモータの駆動ユニット６２と被駆動ユニット６４との間の相対運動が防 止される。よって、駆動ユニットと被駆動ユニットとは１つのユニットとして一 緒に回転し、左側出力シャフト４２をベベルギヤ５６の回転方向と同一方向に同 一速度で回転させる。機械式差動ユニット５２の右側ベベルギヤ１３２も、右側 出力シャフト４２に連結されていることにより、同一方向に同一速度で回転する 。右側ベベルギヤ１３２とスパイダーギヤキャリア１３６が同一方向に同一速度 で回転するので、スパイダーギヤ１３８が左側ベベルギヤ１３４と左側出力車軸 ３８を同一方向に同一速度で回転させる。故 に、両方のトラック１２，１４が同一方向に同一速度で回転し、直進走行が達成 される。勿論、トランスミッションシャフト２４の回転が逆方向で、トランスミ ッション２０が後進ギヤの時には、トラックの走行方向は逆転される。 トラクタの速度が０の時に急旋回が可能である。これらの条件下では、トラン スミッション２０及びギヤキャリア１３６からの機械的な出力はなく、ベベルギ ヤ５６及びモータ６０の駆動ユニット６２は静止したままである。ポンプ２６か らの流体圧が第１入口／出口ポート１１０（図２Ａ参照）に差し向けられると、 モータ６０への油圧入力が被駆動ユニット６４を一方向に回転させ、このような 流体圧が第２入口／出口ポート１１２に差し向けられると、被駆動ユニット６４ が反対方向に回転される。被駆動ユニット６４が第１の方向に回転されると、右 側出力車軸４２及び機械式差動ユニット５２のベベルギヤ１３２が同一方向に回 転される。しかし、右側ベベルギヤ１３２によって駆動されるスパイダーギヤ１ ３８は左側ベベルギヤ１３４と左側出力車軸３８を同一速度で反対方向に回転さ せる。よって、トラック１２，１４は反対方向に走行し、トラクタの急旋回が達 成される。 かじ取り差動装置１０のこのような作用を理解 したなら、トラクタの旋回はトラクタが前進又は後進方向に走行中に同様に達成 されることが容易に理解できる。例えば、トラクタが前進方向に走行中に右旋回 をしたい場合には、かじ取り差動装置１０は左側トラック１２を右側トラック１ ４よりもより速く旋回させなければならない。これを達成するためには、モータ ６０が、ベベルギヤ５６により駆動ユニット６２が回転されている方向と反対方 向に被駆動ユニット６４を回転するように差動される。これにより、右側出力車 軸４２は機械式差動ユニット５２のギヤキャリア１３６よりも低速度で回転され る。さらに、左側出力シャフト３８がベベルギヤ１３２，１３４及びスパイダー ギヤ１３８の差動作用により、キャリア１３６よりも大きな速度で回転される。 もし左旋回をしたい場合には、反対の状態にすればよい。換言すれば、モータ ６０は、ベベルギヤ５６により駆動ユニット６２が回転されている方向と同一方 向に被駆動ユニット６４を駆動するように動作されなければならず、これにより 被駆動ユニット６４を駆動ユニット６２よりも大きな速度で回転させる。これが 発生すると、右側出力シャフト４２は左側出力シャフト３８よりも大きな速度で 回転し、左旋回が達成される。 かくして、本発明の油圧機械式かじ取り差動装 置は、旋回を含んだすべての場合に両方のトラックにスムーズで、均等で連続し たパワー及びトルクの流れを提供するのに有効である。さらに、そのような旋回 はモータ６０の速度全域に渡り無限に変化可能である。 本発明の他の側面、目的及び利益は、図面、発明の詳細な説明及び添付請求の 範囲を研究することにより得ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 機械入力及び油圧入力により駆動され、左側及び右側トラック（12,14 ）用の左側及び右側出力を有し、左側及び右側トラック（12，14）の差動かじ取 りを提供する油圧機械式かじ取り差動装置（10）において、 右側出力ギヤ要素（132）と、左側出力ギヤ用要素（134）と、ギヤキャリア要 素（136）とを有し、前記ギヤキャリア要素（136）は前記機械入力に結合され、 右側及び左側ギヤ要素（132,134）に噛み合うギヤセットを有しており、前記左 側出力ギヤ要素（134）は前記左側出力に結合され、前記右側出力ギヤ要素（132 ）は前記右側出力に結合されている、ギヤ付き差動ユニット（52）と； 前記機械入力に結合された駆動ユニット（62）と前記右側出力に結合された被 駆動ユニット（64）とを有し、前記油圧入力により駆動される回転可能なモータ を有するギヤ無しの油圧機械式差動ユニット（50）と； を具備したことを特徴とする油圧機械式かじ取り差動装置（10）。 ２． 前記油圧機械式差動ユニット（50）の前記モータ（60）は、前記駆動ユ ニット（62）として作用 するカムプレート（66）と、前記被駆動ユニット（64）として作用するピストン ユニットとを有する低速度高トルクのラジアルピストン型である請求項１記載の 油圧機械式かじ取り差動装置（10）。 ３． 前記油圧機械式差動ユニット（50）は静止したハウジング（76）と、前 記モータ（60）の駆動ユニットを前記機械入力に結合するキャリア（68）と、前 記駆動ユニット（62）を前記静止したハウジング（76）に回転可能に取り付ける 支持ハウジング（７0）とを含んでいる請求項２記載の油圧機械式かじ取り差動 装置（10）。 ４． 前記油圧機械式差動ユニット（50）は前記油圧入力からの加圧流体を前 記モータ（60）に導く手段（108）を含んでいる請求項３記載の油圧機械式かじ 取り差動装置（10）。 ５． 前記モータ（60）は複数の流体ポート（92,94）を含んでおり、前記流 体を導く手段（108）は第１及び第２入口／出口ポート（110,112）と、前記モー タ（60）の差動中に第１及び第２入口／出口ポート（110,112）から前記モータ （60）の前記ポート（92,94）の選択された１つに流体を導く第１及び第２通路 手段（122,124）を含んでいる請求項４ 記載の油圧機械式かじ取り差動装置（10）。 ６． 前記流体を導く手段（108）は更に、前記静止ハウジング（76）に固定 した関係で連結されている圧力マニフォールド（114）及び環状ポートプレート （116）と、前記支持ハウジング（70）に固定した関係で連結されている環状圧 力マニフォールド（118）及び分配弁（120）とを含んでいる請求項５記載の油圧 機械式かじ取り差動装置（10）。 ７． 覆帯型トラクタの右側及び左側トラック（12,14）の差動かじ取りを提 供するための油圧機械式かじ取り差動装置（10）を有し、前記油圧機械式かじ取 り差動装置（10）はエンジンにより駆動されるトランスミッション（20）から提 供される機械入力と可変容量ポンプ（26）から提供される油圧入力により駆動さ れる、トラクタの駆動トレーン（76）において、 前記かじ取り差動装置（10）は、 右側出力ベベルギア（132）と、左側出力ベベルギア（134）と、スパイダーギ ヤキャリア（136）とを有し、前記ギヤキャリア（136）は前記機械入力に結合さ れ、前記右側及び左側出力ベベルギヤ（132,134）に噛み合っているスパイダー ギヤセット（138）を有し、前記左側出力ベベルギヤ（134）は 前記左側出力に結合され、前記右側出力ベベルギヤ（132）は前記右側出力に結 合されている、ベベルギヤ差動ユニット（52）と； 前記流体入力により駆動される回転可能な低速高トルクのラジアルピストンモ ータ（60）を有し、前記モータ（60）は前記機械入力に結合された駆動カムプレ ート（66）と前記右側出力に結合された被駆動ピストンユニット（64）とを有し ている、ギヤ無しの油圧機械式差動ユニット（50）と； を具備したことを特徴とする油圧機械式かじ取り差動装置（10）。 ８． 前記油圧機械式差動ユニット（50）は静止ハウジング（76）と、前記モ ータ（60）の前記駆動カムプレート（66）を前記機械入力に結合するキャリア（ 68）と、前記駆動カムプレート（66）を前記静止ハウジング（76）に回転可能に 取り付ける支持ハウジング（70）とを含んでいる請求項７記載の油圧機械式かじ 取り差動装置（10）。 ９． 前記油圧機械式差動ユニット（50）は、前記油圧入力からの加圧流体を 前記モータ（60）の前記被駆動ピストンユニット（64）に導く手段（108）を含 んでいる請求項８記載の油圧機械式かじ取り差動装置（10）。 １０． 前記モータ（60）の前記被駆動ピストンユニット（64）は複数の流体ポ ート（92,94）を含んでおり、前記流体を導く手段（108）は第１及び第２入口／ 出口ポート（110,112）と、前記モータ（60）の差動中に前記第１及び第２入口 ／出口ポート（110,112）から前記ポート（92,94）の選択された１つに流体を導 く第１及び第２通路手段（122,124）を含んでいる請求項９記載の油圧機械式か じ取り差動装置（10）。 １１． 前記流体を導く手段（108）は更に、前記静止ハウジング（76）に固定 した関係で連結されている圧力マニフォールド（114）及び環状ポートプレート （116）と、前記支持ハウジング（70）に固定した関係で連結されている環状圧 力マニフォールド（118）及び分配弁（120）とを含んでおり、前記第１及び第２ 通路手段（122,124）はそれぞれ、前記静止ハウジング（76）、前記圧力マニフ ォールド（118）、前記ポートプレート（116）、前記圧力マニフォールド（118 ）及び前記分配弁（120）を通して前記ピストンユニットの前記流体ポート（92, 94）に伸長している請求項１０記載の油圧機械式かじ取り差動装置（10）。