JP2004050954A

JP2004050954A - 作業車の伝動構造

Info

Publication number: JP2004050954A
Application number: JP2002210838A
Authority: JP
Inventors: Yoshibumi Horiuchi; 堀内　　義文
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: JP4279518B2

Abstract

【課題】変速操作性、耐久性、メンテナンス性に優れ、作業車に有効に利用することのできる伝動構造を提供する。
【解決手段】前輪および後輪を備えた走行車体の後部にミッションケース３１を配備し、このミッションケース３１に、正逆に変速可能な油圧式の無段変速装置３２を装備するとともに、この無段変速装置３２のポンプ入力軸４０にエンジンからの動力を伝達するよう構成し、ミッションケース３１には、無段変速装置３２からの変速動力を複数段に変速する副変速機構５０、デフ装置６２、および、左右の後輪駆動用出力軸６３を装備してある。
【選択図】　　　　図１２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、農作業用や軽土木作業用の各種機材や資材など運搬、あるいは、人員の移動などに利用される作業車の伝動構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記作業車の伝動構造としては、例えば特開２０００−１０３２４６号公報に開示されているように、走行変速用にベルト式の無段変速装置（ベルトコンバータ）が利用されたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ベルト式の無段変速装置は、比較的安価に製作できるととも円滑な無段変速を行うことができるものではあるが、ベルト巻掛け比の変更範囲内での無段変速であるために、零速からの発進や微速走行を行うことができないものであり、また、前後進切換えギヤ機構を別途装備する必要があり、ミッション構造が複雑になるものであった。
また、ベルト式の無段変速装置は、防塵および冷却のための手段を講じる必要があるとともに、ベルト交換などのメンテナンスが不可欠なものであった。
【０００４】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、変速操作性、耐久性、メンテナンス性に優れ、作業車に有効に利用することのできる伝動構造を提供することを主たる目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１に係る発明の構成、作用、および効果〕
【０００６】
請求項１に係る発明の作業車の伝動構造は、前輪および後輪を備えた走行車体の後部にミッションケースを配備し、このミッションケースに、正逆に変速可能な油圧式の無段変速装置を装備するとともに、この無段変速装置のポンプ入力軸にエンジンからの動力を伝達するよう構成し、前記ミッションケースには、前記無段変速装置からの変速動力を複数段に変速する副変速機構、デフ装置、および、左右の後輪駆動用出力軸を装備してあることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によると、油圧式の無段変速装置は可変容量型のポンプからの吐出油の量および方向を変えることで、零速からの発進、微速走行、前後進の切換え、および、前後進での無段変速、等を任意に行うことができる。また変速動力を副変速機構で複数段に変速することで後輪速度を大幅に変更することができる。
そして、油圧式の無段変速装置は、ベルト式のように伝動部材の摩耗がなく、部品交換などのメンテナンスは不要である。
【０００８】
従って、請求項１の発明によると、変速操作性、耐久性、メンテナンス性に優れ、作業車の伝動構造として有効に利用することのできる。
【０００９】
〔請求項２に係る発明の構成、作用、および効果〕
【００１０】
請求項２に係る発明の作業車の伝動構造は、請求項１の発明において、前記無段変速装置を、ポンプとモータとをミッションケースに形成したケーシング部分に組み込んだミッション一体型に構成してある。
【００１１】
上記構成によると、ミッションケースの一部が無段変速装置のケーシングとなるので、無段変速装置を別体に構成してミッションケースに連結装備する場合に比較してケース構造の簡素化、組付け作業性の向上を図ることができるとともに、コスト低減にも有効となる。
【００１２】
〔請求項３に係る発明の構成、作用、および効果〕
【００１３】
請求項３に係る発明の作業車の伝動構造は、請求項１または２の発明において、前記後輪を車体フレームに上下変位可能に支持し、前記ミッションケースに備えた左右の前記後輪駆動用出力軸と左右の後輪とをそれぞれ一対の自在継ぎ手と伝動軸とで連動連結してある。
【００１４】
上記構成によると、自在継ぎ手と伝動軸の仕様を設定することで、後輪のトレッドや懸架形態に対応した後輪駆動を実現することができ、作業車用の伝動構造としての汎用性が高いものとなる。
【００１５】
〔請求項４に係る発明の構成、作用、および効果〕
【００１６】
請求項４に係る発明の作業車の伝動構造は、請求項１〜３のいずれか一項の発明において、前記ミッションケースの前面に前輪駆動用出力軸を突設してある。
【００１７】
上記構成によると、前後輪駆動仕様の作業車を容易に構成することができる。なお、この前輪駆動用出力軸からの動力取出しを断続可能に構成しておくと、前後輪駆動モードと後輪駆動モードを走行路面に対応して任意に使い分けることができて便利となる。
【００１８】
〔請求項５に係る発明の構成、作用、および効果〕
【００１９】
請求項５に係る発明の作業車の伝動構造は、請求項１〜４のいずれか一項の発明において、ミッションケースに動力取出し用の開口を設け、この開口から前記無段変速装置における前記ポンプ入力軸の回転動力を作業用動力として取出す動力取り出し装置を、ミッションケースに脱着可能に付設してある。
【００２０】
上記構成によると、例えば、油圧オプションを装備した仕様の作業車では、動力取り出し装置をミッションケースに取り付けて油圧ポンプを駆動することができ、また、油圧オプションを装備しない仕様の作業車では、動力取り出し装置を取り外して開口を蓋カバーなどで閉塞しておけばよく、作業車の伝動構造としての汎用性が高いものとなる。
【００２１】
〔請求項６に係る発明の構成、作用、および効果〕
【００２２】
請求項６に係る発明の作業車の伝動構造は、請求項１〜５のいずれか一項の発明において、前記ミッションケースの左右に、左右の前記後輪駆動用出力軸に作用する湿式多板型の後輪ブレーキを装備してある。
【００２３】
上記構成によると、湿式多板型の後輪ブレーキは、この種作業車のブレーキに多様されるドラムブレーキに比較して耐久性に優れているとともに、摩耗による性能低下がほとんどなく、過酷な条件で使用される作業車においても安定した制動機能を発揮させることができる。
【００２４】
〔請求項７に係る発明の構成、作用、および効果〕
【００２５】
請求項７に係る発明の作業車の伝動構造は、請求項６の発明において、前記ミッションケースの左右にブレーキケースを連結し、このブレーキケースに、前記後輪駆動用出力軸と前記後輪ブレーキを先組み装着可能に構成してある。
【００２６】
上記構成によると、後輪ブレーキを構成する摩擦板群や後輪駆動用出力軸を、予め別工程でブレーキケースに先組みしておき、これをミッションケースに組付ければよいので、ミッションケースに全ての部品を直接に組付ける場合に比較して組立て作業性が高いものとなり、生産能率の向上に有効となる。
【００２７】
請求項８に係る発明の作業車の伝動構造は、請求項１〜７のいずれか一項の発明において、主フレームに取り付けたミッション支持フレームに前記ミッションケースを連結支持するとともに、前記ミッション支持フレームを主フレームに対して防振支持してある。
【００２８】
上記構成によると、ミッションケースから発生する駆動振動が主フレームに伝達されるのが抑制され、乗り心地の良い作業車を構成するのに有効となる。つまり、油圧式の無段変速装置は駆動油圧の脈動によって振動が発生しやすいが、この振動がミッション支持フレームと主フレームとの連結部位で効率よく吸収され、作業車の乗り心地向上に効果的に寄与するのである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明に係る作業車の全体側面が、図２にその全体平面がれぞれ示されている。この作業車は、操向される左右の前輪１と向き固定された左右の後輪２とを備えた４輪走行式の走行車体３の前後中間部位に二人乗り仕様の運転部４が備えられるとともに、この運転部４の後方に後部積載部５が備えられた四輪駆動車に構成されており、この例では後部積載部５にダンプ可能な荷台６が配備されている。
【００３０】
図３〜図７に、前記走行車体３のフレーム構造が示されている。この走行車体３の主フレーム７は、角パイプ材からなる左右一対の前部主フレーム７ａと、その後端に縦フレーム７ｃを介して一段高い段違い状に連結された後部主フレー７ｂムとからなり、この主フレーム７に、フロントフレーム８、運転部フレーム９、座席支持フレーム１０、エンジン搭載フレーム１１、ミッション支持フレーム１２、等が連結されるとともに、運転部フレーム９における前端上部の左右に立設した板金構造の前部マスト１３と、運転部フレーム９の後端左右に立設したパイプ製の後部マスト１４に亘って、運転部４を覆う保護フレーム１５が取り付けられている。
【００３１】
前記保護フレーム１５は、前部マスト１３と後部マスト１４に連結される左右一対の門形フレーム１５ａと、これらをつなぐ複数本のステー１５ｂで構成されており、図１中の仮想線で示すように、必要に応じて保護フレーム１５の上端に日よけ１６が取り付けられる。
【００３２】
車体前部にはフロントカバー１７が装着されている。このフロントカバー１７は、フロントフレーム８を前方および左右側方から覆う下部カバー１７ａと、フロントフレーム８、運転部フレーム９の上部、および、前部マスト１３を覆うフロント上部カバー１７ｂとで構成されており、フロントカバー１７内には、後述するエンジン３０に接続された電動ファン付きのラジエータ１８が収容配備されている。また、前部主フレーム７ａと運転部フレーム９の下部にステップ２０が張設されるとともに、運転フレーム９の上部にステアリングハンドル２１をはじめとする各種の操作レバー類やフロントパネル、等が装着される。また、座席支持フレーム１０に、運転者用の座席２２と添乗者用の座席２３とが持ち上げ回動可能に取付けられるとともに、座席支持フレーム１０および後部マスト１４を覆う運転部リヤカバー２４が配備される。
【００３３】
左右の前記エンジン搭載フレーム１１には、クランク軸心を前後向きにしたエンジン３０が図示しない前後左右の防振ゴムを介して搭載支持されるとともに、前記ミッション支持フレーム１２にミッションケース３１が連結支持され、このミッションケース３１の前部に、エンジン動力を受ける油圧式の無段変速装置３２が装備されている。
【００３４】
図９〜図１１に示すように、ミッション支持フレーム１２は、主フレーム７の前部下方と後部上方に横架された横フレム３３，３４のブラケット３３ａ，３４ａに亘って軸支連結されており、フレーム両端の軸支連結部にはゴムブッシュ３５が挿嵌されて、ミッション振動が吸収されるようになっている。
【００３５】
図１２，図１３に示すように、無段変速装置３２は、ミッションケース３１の前部に一体形成したケーシング部分に、アキシャルプランジャ型の可変容量ポンプ３６とアキシャルプランジャ型の固定容量モータ３７とを上下に並べて組み込んでポートブロック３８で前面から閉塞した構造となっており、ポンプ３６の斜板角度を変更してポンプ３６からモータ３７への圧油供給方向および供給量を変更することで、モータ出力軸３９を正逆に無段変速するよう構成されている。そして、ポンプ入力軸４０が一対の自在継ぎ手４１を介装した軸伝動機構４２を介してエンジン３０に連動連結されて駆動され、モータ出力軸３９から取り出された変速動力がミッションケース３１に入力されて左右の後輪２に伝達されるとともに、変速動力の一部が自在継ぎ手４３、および、伝動軸４４を介して前部デフ装置４５に伝達されて左右の前輪１が駆動されるようになっている。
【００３６】
この無段変速装置３２は、ミッションケース３１に貯留した潤滑油を作動油として利用しており、ストレーナ４６を介して取り出した油をチャージポンプ４７で加圧して無段変速装置３２のチャージ油路に供給し、ドレン油をミションケース内に還元するようになっている。なお、ミッションケースの上面にはチャージ油を浄化するオイルフィルタ４８が装備されているとともに、前記軸伝動機構４２には無段変速装置３２を冷却するファン４９が備えられている。
【００３７】
ミッションケース３１内には、モータ出力軸３９からの動力を高低２段にコンスタントメッシュ形式で変速するギヤ式の副変速機構５０が備えられている。つまり、この副変速機構５０は、モータ出力軸３９にギヤ連動された第１軸５１と、モータ出力軸３９と同芯に突合せ配備された第２軸５２との間に装備されており、第２軸５２にスプライン装着されたシフトスリーブ５３を１２図中右方にシフトして第１軸５１に遊嵌した大径ギヤ５４のボスに咬合させることで、モータ出力をギヤ５５，５６間での減速とギヤ５７，５４間での減速によって、第２軸５２を低速で駆動することができ、また、シフトスリーブ５３を図１２中左方にシフトしてモータ出力軸３９に直接に咬合させることで、第２軸５２が高速で駆動されるようになっている。
【００３８】
上記構成の副変速機構５０で変速された動力は、ギヤ５８，５９を介して前記第２軸５２からベベルピニオン軸６０に伝達された後、べべルピニオンギヤ６１を介してデフロック付きのデフ装置６２に伝達され、デフ装置６２の差動軸である左右の後輪駆動用出力軸６３から取り出される。左右の後輪２は、リーフバネ６４およびショックアブソーバ６５で支持された軸受けブロック６６を介して軸支され、前記後輪駆動用出力軸６３に一対の自在継ぎ手６７および伝動軸６８を介して連動連結されている。
【００３９】
ミッションケース３１の左右側部にはブレーキケース６９が組み付けられている。ブレーキケース６９には、前記後輪駆動用出力軸６３が挿通されるとともに、多板式の後輪ブレーキ７０が備えられている。この後輪ブレーキ７０は、後輪駆動用出力軸６３とブレーキケース６９内面との間に介装された摩擦板７１群を押圧板７２によって押圧することで後輪駆動用出力軸６３を制動するよう構成されたものであり、ブレーキケースに装着した操作軸７３を回動操作して押圧板７２を出力軸軸心周りに回動操作することで、ボールカム７４の作用で押圧板７２が摩擦板７１群を押圧あるいは押圧解除して、後輪駆動用出力軸６３への制動力が付与あるいは解除されるようになている。
【００４０】
なお、組み付けに際しては、後輪駆動用出力軸６３がブレーキ構成部材とともにブレーキケース６９に先組みされ、この先組みされたブレーキケース６９がミッションケース３１の左右側面に取付けられるとともに、この時、左右のブレーキケース６９の間にデフ装置６２が支持されることになる。
【００４１】
また、ベベルピニオン軸６０の動力は、シフトギヤ７６、アイドルギヤ７７、クラッチギヤ７８、および、バネ付勢されてクラッチギヤ７８に咬合されたクラッチスリーブ７９を介して前輪駆動用出力軸８０に伝達され、この前輪駆動用出力軸８０から取り出された動力が、上記のように、伝動軸４４を介して前部デフ装置４５に伝達され、前輪１が後輪２と同調した速度で駆動される。ここで、旋回時に前輪駆動系が逆駆動されて後輪駆動系より高速に回転しかかると、クラッチギヤ７８に対してクラッチスリーブ７９が自動的に後退離脱して前輪駆動系への動力伝達が断たれる。また、シフトギヤ７６を人為操作してアイドルギヤ７７から離脱させておくことで、前輪１の駆動を停止して後輪２のみを駆動させて走行する２輪駆動状態を得ることができる。
【００４２】
左右の前輪１はサスペンション機構８４を介して独立懸架された前車軸ケース８５に軸支されており、図１５に示すように、サスペンション機構８４は、車体フレームから上下揺動自在に延出されたサスペンションアーム８１、サスペンションバネ８２、および、ショックアブソーバ８３、等で構成されている。そして、前車軸ケース８５に装備された前車軸８７と前部デフ装置４５から延出された伝動軸８６とがボール式の軸継ぎ手８８で連結され、前車軸８７の外端に備えたフランジ８７ａに前輪１が取付けられるようになっている。
【００４３】
左右の前車軸ケース８５はブレーキケースに兼用されており、その内部には前輪ブレーキ９０がそれぞれ組み込まれている。この前輪ブレーキ９０は、前車軸８７と前車軸ケース８５内面との間に介装した摩擦板９１群をリング状のピストン９２によって押圧することで前車軸８７を制動するよう湿式多板型に構成されたものであり、ピストン９２は配管９３を介して供給される圧油によって制動方向に進出変位され、復帰バネ９４および押圧板９５によって制動解除方向に復帰変位されるようになっている。なお、前記ピストン９２の後退復帰位置はアジャストボルト９６の進退調節によって変更可能となっており、この調節によって、制動作用する時のピストン９２の遊びを最小限度にして、制動作動の応答性を高めることができるようになっている。また、前車軸ケース８５には、ケース内に保有する潤滑油量を確保して潤滑油寿命を十分確保するために、ブレーキ室に連通接続された別の油貯留室９７が環状に形成されている。
【００４４】
図１６に、ブレーキ操作系が示されている。左右の前記後輪ブレーキ７０を操作する操作軸７３の外端には操作レバー７３ａが設けられており、各操作レバー７３ａを押し引き回動する一対の油圧シリンダ１００が、ブレーキペダル１０１によって操作されるマスターシリンダ１０２に配管１０３を介して接続されている。また、このマスターシリンダ１０２と前輪ブレーキとが前記配管９３で接続されており、ブレーキペダル１０１を踏込むことで左右の前輪１と後輪２を同時に制動することができる。また、前記操作レバー７３ａはパーキングレバー１０４に操作ワイヤ１０５、スタビライザリンク１０６、および、左右のブレーキワイヤ１０７を介して連動連結されており、駐車時にはパーキングレバー１０４を操作して左右後輪２を制動しておくことができるようになっている。
【００４５】
図１３に示すように、ミッションケース３１に装備した無段変速装置のポンプ入力軸４０の後端には動力取り出し用のギヤ１０７が備えられるとともに、ミッションケース３１の上面に形成した開口１０８を塞いで動力取り出し装置１０９が装着されている。この動力取り出し装置１０９は、ケース内の前記ギヤ１０７に咬合するギヤ１１０，１１１と、後方向きの動力取り出し軸１１２を備えており、取り出した動力で油圧ポンプ１１３が駆動されるようになっている。
【００４６】
前記油圧ポンプ１１３は、荷台６を昇降する図示しないダンプシリンダの圧油源とされるものであり、左側座席の下方に配備された作動油タンク１１４に貯留された作動油を吸引して手動操作式の制御バルブ１１５に供給し、この制御バルブ１１５から導出した金属製の配管１１６を、図１７〜図１９に示すように、主フレーム７に沿って配備してカプラ１１７に接続し、このカプラ１１７とダンプシリンダを油圧ホースで接続することになる。また、カプラ１１７に他の油圧駆動型のインプルメントを配管接続して使用することもできる。
【００４７】
ここで、前記作動油タンク１１４、制御バルブ１１５、配管１１６、および、カプラ１１７の支持ブラケット１１８は、Ｕボルト１１９やクランプ金具１２０によって主フレーム７の適所に後付けで締め付け保持されるようになっており、油圧オプションを装備しない仕様の機種ではこれら油圧機材は装着されない。また、後日に油圧オプションを装備する要望があれば油圧機材を上記要領で簡単に取り付けることができる。そして、油圧オプションを装備しない場合には、図１４に示すように、ミッションケース２１から動力取り出し装置１０９および油圧ポンプ１１３が取り外されるとともに、開口１０８が蓋カバー１２１で閉塞される。
【００４８】
〔別実施形態〕
本発明は、以下のような形態で実施することもできる。
（１）上記実施形態では、前記無段変速装置３２をミッションケース３１に一体装備した構造としているが、無段変速装置３２を別体で構成して、ミッションケース３１に連結する構造とすることもできる。
（２）前記無段変速装置３２を横向き軸心のポンプとモータを備えた形態に構成し、この無段変速装置３２をミッションケース３１の横側面に装備し、横向きに搭載したエンジンと無段変速装置３２とをベルトで巻き掛け連動することも可能である。
（３）作業の動力の取出しを行う開口１０８をミッションケース３１上部の横側面に設けることもできる。
（４）前記後部積載部５に、液体タンク、収穫物回収用のホッパ、などを配備するもよい。
（５）前記後部積載部５に補助座席を設置して、数人の人員を搭乗して移動できる仕様の作業車に構成するもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】作業車の全体側面図
【図２】作業車の全体平面図
【図３】作業車の車体構造を示す全体側面図
【図４】フレーム構造の全体斜視図
【図５】フレーム構造の全体側面図
【図６】フレーム構造の一部を示す斜視図
【図７】フレーム構造と上部付設部材を示す斜視図
【図８】伝動構造の平面図
【図９】ミッションケースの側面図
【図１０】ミッション支持フレームの後端連結部を示す縦断側面図
【図１１】その縦断背面図
【図１２】ミッションケースの内部構造を示す横断平面図
【図１３】ミッションケースの前部を示す縦断側面図
【図１４】動力取り出し装置を取り外した時のミッションケースの前部を示す縦断側面図
【図１５】前輪軸支部の縦断背面図
【図１６】ブレーキ操作系の構成図
【図１７】油圧配管構造を示す斜視図
【図１８】油圧配管構造を示す側面図
【図１９】図１８におけるａ−ａ断面図
【符号の説明】
１　　　　　　　　前輪
２　　　　　　　　後輪
３　　　　　　　　走行車体
７　　　　　　　　主フレーム
１２　　　　　　　ミッション支持フレーム
３０　　　　　　　エンジン
３１　　　　　　　ミッションケース
３２　　　　　　　無段変速装置
３６　　　　　　　ポンプ
３７　　　　　　　モータ
４０　　　　　　　ポンプ入力軸
５０　　　　　　　副変速機構
６２　　　　　　　デフ装置
６３　　　　　　　後輪駆動用出力軸
６７　　　　　　　自在継ぎ手
６８　　　　　　　伝動軸
７０　　　　　　　後輪ブレーキ
１０８　　　　　　開口
１０９　　　　　　動力取出し装置

Claims

前輪および後輪を備えた走行車体の後部にミッションケースを配備し、このミッションケースに、正逆に変速可能な油圧式の無段変速装置を装備するとともに、この無段変速装置のポンプ入力軸にエンジンからの動力を伝達するよう構成し、前記ミッションケースには、前記無段変速装置からの変速動力を複数段に変速する副変速機構、デフ装置、および、左右の後輪駆動用出力軸を装備してあることを特徴とする作業車の伝動構造。
前記無段変速装置を、ポンプとモータとをミッションケースに形成したケーシング部分に組み込んだミッション一体型に構成してある請求項１記載の作業車の伝動構造。
前記後輪を車体フレームに上下変位可能に支持し、前記ミッションケースに備えた左右の前記後輪駆動用出力軸と左右の後輪とをそれぞれ一対の自在継ぎ手と伝動軸とで連動連結してある請求項１または２記載の作業車の伝動構造。
一項に記載の作業車の伝動構造。
前記ミッションケースの前面に前輪駆動用出力軸を突設してある請求項１〜３のいずれか一項に記載の作業車の伝動構造。
ミッションケースに動力取出し用の開口を設け、この開口から前記無段変速装置における前記ポンプ入力軸の回転動力を作業用動力として取出す動力取り出し装置を、ミッションケースに脱着可能に付設してある請求項１〜４のいずれか一項に記載の作業車。
前記ミッションケースの左右に、左右の前記後輪駆動用出力軸に作用する湿式多板型の後輪ブレーキを装備してある請求項１〜５のいずれか一項に記載の作業車の伝動構造。
前記ミッションケースの左右にブレーキケースを連結し、このブレーキケースに、前記後輪駆動用出力軸と前記後輪ブレーキを先組み装着可能に構成してある請求項６記載の作業車の伝動構造。
主フレームに取り付けたミッション支持フレームに前記ミッションケースを連結支持するとともに、前記ミッション支持フレームを主フレームに対して防振支持してある請求項１〜７のいずれか一項に記載の作業車の伝動構造。