JP2006027405A - 走行作業機における作業機への動力伝達装置 - Google Patents

走行作業機における作業機への動力伝達装置 Download PDF

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茂實 日高
Yoichiro Nishi
陽一朗 西
Takeshi Kishimoto
岳史 岸本
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Abstract

【課題】 車輪3,4にて支持され且つエンジン5を搭載した走行機体に、ミッションケース8を搭載し、このミッションケースに、前記走行機体に着脱可能に装着される各種作業機に対する動力伝達用のPTO軸16を、前記ミッションケースから突出するように設けて成る走行作業機において、前記の回転駆動を、これに対する動力伝達OFFした状態で制動を掛けて停止することが一つの操作によって容易にできるようにする。
【解決手段】 前記PTO軸への動力伝達をON・OFF操作するクラッチ機構59を設けるとともに、回転側制動体71aの非回転側制動体7bへの押圧にて前記PTO軸の回転を制動するようにしたブレーキ機構71を設けて、このブレーキ機構を、前記クラッチ機構に、前記クラッチ機構における動力伝達ONの作動に連動して当該ブレーキ機構が非制動に作動し、前記クラッチ機構における動力伝達OFFの作動に連動して当該ブレーキ機構が制動に作動するように関連する。
【選択図】 図5

Description

本発明は、農作業に使用されるトラクター又は土木作業に使用されるホィルローダ等の走行作業機において、その後部に連結される耕うん機等の各種作業機に動力伝達するための装置に関するものである。
一般に、前記したトラクター又はホィルローダ等の走行作業機においては、これに着脱自在に連結される耕うん機等の各種作業機に対して動力伝達する場合があり、この場合には、前記走行作業機に搭載したミッションケースに、前記走行作業機に搭載したエンジンから動力伝達されるPTO軸を突出して設けて、このPTO軸から各種作業機に対して出力するように構成している。
この場合、従来の走行作業機においては、例えば、特許文献1等に記載されているように、前記PTO軸、及びこのPTO軸への動力伝達機構、並びに前記PTO軸への動力伝達をON・OFFするクラッチ機構を、前記ミッションケースに対して組み付けるという構成にしている。
特開平7−117500号公報
しかし、この従来の構成によると、前記PTO軸は、当該PTO軸に対する動力伝達をクラッチ機構にして遮断した状態において、正逆いずれの方法にも自由に回転できるから、このPTO軸に対して、作業機側における駆動軸を結合する作業を容易に行うことができるが、その反面、前記PTO軸の回転は、前記クラッチ機構に動力伝達OFF操作と略同時に停止することがなく、暫くの間、慣性による回転を継続しており、従って、このPTO軸から動力伝達している作業機においても、暫くの間、回転を継続しているという問題があった。
また、前記PTO軸に、その回転を制動するようにしたブレーキ機構を設けることによって、前記PTO軸に対する動力伝達を遮断したあとにおける慣性回転を止めるように構成した場合には、前記PTO軸の回転駆動を停止することに、前記クラッチ機構の操作と、前記ブレーキ機構との二つの操作を必要とするから操作が面倒であり、しかも、前記PTO軸は、その回転駆動を停止した状態において、ブレーキ機構により、正逆いずれの方法にも回転できないようにロックされているから、このPTO軸に対して、作業機側における駆動軸を結合する場合に、両軸間における回転方向への位置合わせが極めて困難であり、その作業を容易に行うことができないという問題があった。
本発明は、これらの問題を解消した作業機への動力伝達装置を提供することを技術的課題とするものである。
この技術的課題を達成するため本発明の請求項1は、
「車輪にて支持され且つエンジンを搭載した走行機体に、ミッションケースを搭載し、前記エンジンの動力を前記ミッションケース内部の走行変速機構を介して前記車輪に伝達するように構成し、更に、前記ミッションケースに、前記走行機体に着脱可能に装着される各種作業機に対する動力伝達用のPTO軸を、前記ミッションケースから突出するように設けて成る走行作業機において、
前記エンジンから前記PTO軸への動力伝達をON・OFF操作するクラッチ機構を設けるとともに、回転側制動体の非回転側制動体への押圧にて前記PTO軸の回転を制動するようにしたブレーキ機構を設けて、このブレーキ機構を、前記クラッチ機構に、前記クラッチ機構における動力伝達ONの作動に連動して当該ブレーキ機構が非制動に作動し、前記クラッチ機構における動力伝達OFFの作動に連動して当該ブレーキ機構が制動に作動するように関連する一方、前記ブレーキ機構における非回転側制動体を回転自在に構成して、この非回転側制動体に、当該非回転側制動体における前記PTO軸を回転駆動する方向への回転を阻止し、当該非回転側制動体における前記PTO軸を回転駆動する方向と逆方向への回転を許容するようにした手段を設ける。」
ことを特徴としている。
また、本発明の請求項2は、
「前記請求項1の記載において、前記PTO駆動軸から前記PTO軸に動力伝達するクラッチ軸に、前記クラッチ機構及び前記ブレーキ機構を被嵌して設け、前記クラッチ機構と前記ブレーキ機構との間に、前記クラッチ機構を動力伝達ONに作動すると同時に前記ブレーキ機構を非制動に作動し、前記クラッチ機構を動力伝達ONに作動すると同時に前記ブレーキ機構を制動に作動するようにした作動機構を設ける。」
ことを特徴としている。
更にまた、本発明の請求項3は、
「前記請求項2の記載において、前記作動機構が、前記クラッチ軸にその軸線方向に摺動自在に被嵌した油圧ピストンである。」
ことを特徴としている。
前記請求項1に記載したように、前記ミッションケース内に、PTO駆動軸から前記PTO軸への動力伝達をON・OFF操作するクラッチ機構を設けるとともに、回転側制動体の非回転側制動体への押圧にて前記PTO軸の回転を制動するようにしたブレーキ機構を設けて、このブレーキ機構を、前記クラッチ機構に、前記クラッチ機構における動力伝達ONの作動に連動して当該ブレーキ機構が非制動に作動し、前記クラッチ機構における動力伝達OFFの作動に連動して当該ブレーキ機構が制動に作動するように関連するという構成によると、クラッチ機構を、PTO軸への動力伝達OFFに操作すると、これに連動して、ブレーキ機構が、その回転側制動体を非回転側制動体に押圧されて、前記PTO軸の回転に制動が掛けられるから、前記PTO軸は、慣性による回転を継続することなく回転停止することになる。また、前記クラッチ機構を、PTO軸への動力伝達ONに操作すると、これに連動して、ブレーキ機構が、その回転側制動体を非回転側制動体に押圧する状態が解除されて、非制動になるから、前記PTO軸は、回転駆動される。
つまり、前記PTO軸の回転駆動を、これに対する動力伝達OFFした状態で制動を掛けて停止すること、及び、前記PTO軸を、その制動を解除した状態で回転駆動することを、一つの操作によって行うことができる。
しかも、請求項1に記載したように、前記ブレーキ機構における非回転側制動体を回転自在に構成して、この非回転側制動体に、当該非回転側制動体における前記PTO軸を回転駆動する方向への回転を阻止し、当該非回転側制動体における前記PTO軸を回転駆動する方向と逆方向への回転を許容するようにしたように手段を設けることにより、前記PTO軸は、これに制動を掛けて停止した状態において、当該PTO軸における回転駆動する方向と逆方向には任意に回転できるから、このPTO軸に対して、作業機側における駆動軸を結合する場合に、両軸間における回転方向への位置合わせが極めて容易にできて、その作業性を向上できる。
次に、請求項2に記載した構成にすることにより、一本のクラック軸上に、クラッチ機構とブレーキ機構とを設けることにができるから、前記クラッチ機構とブレーキ機構とを別々に設ける場合に比べて大幅な小型化及び軽量化を図ることができる。
また、請求項3に記載した構成にすることにより、前記クラッチ機構とブレーキ機構とを油圧によって操作できるから、更なる小型化及び軽量化を図ることができるとともに、確実な操作性と、操作性の向上とを図ることができる。
以下、本発明の実施の形態を、走行作業機としてのトラクターに適用した場合の図面について説明する。
図1及び図2は、トラクター1を示し、このトラクター1は、走行機体2を左右一対の前車輪3と同じく左右一対の後車輪4とで支持し、前記走行機体2の前部に搭載したエンジン5にて前記両後車輪4及び両前車輪3を駆動することにより、前進走行するように構成され、前記走行機体2の上面には、操縦座席6と、前記両前車輪3を左右に動かすことによってかじ取りするようにした操縦ハンドル7とが設けられ、また、前記走行機体2の後部には、前記エンジン5の回転を適宜変速して前記両後車輪4及び両前車輪3に伝達するためのミッションケース8が搭載されている。
この場合、前記両後車輪4は、前記ミッションケース8に対して、当該ミッションケース8の外側面から外向きに突出するように着脱可能に装着される車軸ケース9、及びこの車軸ケース9の外側端に後方に延びるように装着されるギャーケース10を介して取付けられており、前記両車軸ケース9内には、前記両後車輪4に対する車軸4aが挿入されている。
前記エンジン5の後側面には、当該エンジン5側における駆動軸5aを覆う歯車ケース11を取付け、この歯車ケース11の下部には、前記駆動軸5aから歯車ケース11内の歯車列機構12を介して動力伝達される主動軸13が後ろ向きに突出するように設けられ、更に、前記歯車ケース11の後側面には、以下に述べる作業機用昇降機構15及び作業機用油圧モータ等に対して油圧を供給するための作業用の油圧ポンプ14が、前記駆動軸5aに直結するように取付けられている。
前記ミッションケース8の後部における上面には、前記走行機体2の後部に連結される耕うん機等の作業機(図示せず)を昇降動するための油圧式の作業機用昇降機構15が着脱可能に取付けられている。
図示していないが、前記油圧ポンプ14と、前記作業機用昇降機構15との間には、油圧ポンプ14で加圧した作動油を昇降機構15に供給し、昇降機構15から排出される作動油を前記油圧ポンプ14に戻すというように構成した油圧回路を設けており、もちろん、この油圧回路中には、前記昇降機構15を、上げ、下げ及び昇降停止の三段に切り換えるための油圧切換弁等が設けられていることはいうまでもない。
前記歯車ケース11から後ろ向きに突出する主動軸13と、前記ミッションケース8において、その前面から前向きに突出する入力軸18との間を、両端に自在軸継ぎ手を備えた伸縮式の動力伝達軸19を介して連結して、前記エンジン5の回転を、その駆動軸5aから前記歯車ケース11内の歯車列機構12、主動軸13及び動力伝達軸19を介して前記ミッションケース8における入力軸18に伝達し、次いで、前記ミッションケース8における油圧・機械式変速機構(HMT)にて適宜変速して、前記後車輪4及び両前車輪3に伝達する。
この油圧・機械式変速機構(HMT)は、以下に述べるように、変速用油圧ポンプ20及びこの油圧ポンプ20にて作動する変速用油圧モータ21による油圧式無段変速機構(HST)22と、クラッチ23にて変速操作される歯車式変速機構24とを遊星歯車機構25にて併用して成る構成である。
すなわち、図4に示すように、前記変速用油圧ポンプ20及び前記変速用油圧モータ21は、前記ミッションケース8の前面に、当該ミッションケース8内に軸支した油圧ポンプ入力軸26及び油圧モータ出力軸27に連結するように取付ける一方、前記入力軸18上に固着した歯車28を、前記遊星歯車機構25におけるサンギャ軸29上に回転自在に被嵌した入力用歯車30に噛合する。この入力用歯車30に固着したキャリア31には、複数個の遊星歯車32を支持軸33を介して回転自在に軸支し、この各遊星歯車32を、前記サンギャ軸29上に固着した太陽歯車34と、前記サンギャ軸29上に回転自在に被嵌した内周リング歯車35との両方に噛合している。
次に、前記内周リング歯車35に固着した歯車36を、前記油圧ポンプ入力軸26上に固着した歯車37に噛合することにより、前記変速用油圧ポンプ20を回転駆動する一方、前記油圧モータ出力軸27上に固着した歯車38を、前記サンギャ軸29上に固着した歯車39に噛合することにより、前記変速用油圧モータ21の回転を、前記サンギャ軸29に伝達する。
一方、前記ミッションケース8内には、後車輪用推進軸40を軸支して、この推進軸40の後端を、前記両後車輪4に対する従来周知の差動歯車機構41に連結することにより、この後車輪用推進軸40にて前記両後車輪4を回転駆動するように構成する一方、この推進軸40上に固着した歯車42を、前記ミッションケース8内に軸支した前車輪用推進軸43上に回転自在に被嵌した歯車44に噛合し、前記前車輪用推進軸43と、前記両前車輪3に対する従来周知の差動歯車機構45との間を、両端に自在軸継ぎ手を備えた伸縮式の動力伝達軸46を介して連結し、更に、前記前車輪用推進軸43上には、クラッチ47を設けて、このクラッチ47を、前記歯車44を推進軸43に対して固定するように操作したとき、前記後車輪用推進軸40にて前記両前車輪3を回転駆動し、前記クラッチ47を、前記歯車44を推進軸43に対して固定しないように操作したとき、前記両前車輪3を回転駆動しないように構成する。
前記歯車式変速機構24において、前記後車輪用推進軸40上に回転自在に被嵌した二つの変速歯車48,49のうち一方の小径変速歯車48を、前記サンギャ軸29上に固着した歯車39に、他方の大径変速歯車49を、前記サンギャ軸29上に固着した歯車50に各々噛合し、前記歯車式変速機構24におけるクラッチ23を、当該クラッチ23にて一方の小径変速歯車48を推進軸40に対して固定するように操作したとき、前記推進軸40を高速回転し、前記クラッチ23を、当該クラッチ23にて他方の大径変速歯車49を推進軸40に対して固定するように操作したとき、前記推進軸40を低速回転し、そして、前記クラッチ23を、前記の中間、つまり、両変速歯車48,49のいずれも推進軸40に対して固定しないように中立に操作したとき、前記推進軸40への回転伝達を遮断するようにし、更に、一方の小径変速歯車48による高速回転と、前記他方の大径変速歯車49による低速回転との間を、前記油圧式無段変速機構(HST)22にて、無段に変速するように構成している。
そして、前記ミッションケース8の後側面8aには、図3及び図5に示すように、前記走行機体2の後部に連結される耕うん機等の作業機(図示せず)に対するPTO軸16を備えたユニット51が、着脱可能に取付けられている。
このPTO軸ユニット51は、前後に二つ割りのボックス型に構成したブラケット体52を備え、このブラケット体52を、前記ミッションケース8の後側面8aに対して、当該後側面8aに穿設した開口部8bを塞ぐように、複数本のボルト52cの締結にて着脱可能に取付けている。
前記ブラケット体52に、前記PTO軸16を、当該PTO軸16がブラケット体52における後面板52aを貫通して後ろ方向に突出するようにして回転自在に軸支する一方、前記ブラケット体52における前面板52b、つまり、前記ミッションケース8内側の側面板52bに、内部をスプライン溝を有するソケット状の軸継ぎ手53aに構成て成る入力軸53を、前記PTO軸16と平行にして回転自在に軸支し、この入力軸53におけるソケット状の軸継ぎ手53aに、前記ミッションケース8内に前記入力軸18から後ろ方向に延びるように延長して配設したPTO軸用動力伝達軸54の後端を、前記ブラケット体52をミッションケース8に対して取り付けるとき同時に差し込み結合するように構成する。
前記ブラケット体52のうち後面板52aと前面板52bとの間には、前記入力軸18と同じ軸線上を後方に延びるクラッチ軸55を、前記入力軸53の後端と前記ブラケット体52の後面板52aとで回転自在に軸支して設けて、このクラッチ軸55上におけるピニオン歯車56を、前記PTO軸16上の歯車57に噛合して、前記クラッチ軸55における後方から見て矢印A1で示す半時計方向への回転を前記PTO軸16に伝達して、前記PTO軸16を後方から見て矢印A2で示す時計方向に回転するように構成する一方、前記クラッチ軸55には、クラッチハウジング58を嵌着して、このクラッチハウジング58と前記入力軸53との間に多板クラッチ59を設け、この多板クラッチ59を、前記クラッチハウジング58内のシリンダ室60内に挿入したピストン61における前記入力軸53の方向への戻しばね62に抗しての前進動により締め付けることにより、前記入力軸53から前記クラッチ軸55に動力伝達し、前記ピストン61の前記戻しばね62による後退動にて前記多板クラッチ59の締め付けが緩むことにより、前記入力軸53から前記クラッチ軸55への動力伝達が遮断するように構成する。
一方、前記ブラケット体52における前面板52b、つまり、前記ミッションケース8内側の側面には、前記ミッションケース8内における潤滑油をストレーナ63aより汲み上げるようにした油圧ポンプ63を取付けて、この油圧ポンプ63におけるポンプ軸63b上の歯車64を、前記入力軸53上の歯車65に噛合することにより、前記油圧ポンプ63を回転駆動して、この油圧ポンプ63における吐出側からの油圧を、前記ブラケット体52のうち後面板52aに設けた油圧切換弁66に油圧管路67を介して供給し、この油圧切換弁66により、前記油圧ポンプ63からの油圧を、前記クラッチハウジング58内におけるシリンダ室60に、前記クラッチ軸55に穿設した油圧通路68を介して供給する一方、前記ピストン61の背面室を前記クラッチ軸55に穿設した油圧通路69を介して開放する状態と、前記シリンダ室60への油圧の供給を停止してシリンダ室60と、ピストン61の背面室との両方を開放する状態とに切り換えるように構成する。
なお、前記クラッチ軸55には、前記ピストン61の往復動に前記クラッチハウジング58を軸線方向に貫通する連動ピン70を介して連動するブレーキ機構71が設けられている。
すなわち、このブレーキ機構71は、前記クラッチハウジング58と一緒に回転するように前記クラッチ軸55に被嵌した多板式の回転側制動体71aと、前記クラッチ軸55に回転自在に被嵌した非回転側制動体71bと、この非回転側制動体71bに回転不能に被嵌された状態で前記多板式の回転側制動体71aの間に挟み込まれた摩擦板71cとから成り、前記シリンダ室60を開放してピストン61を戻しばね62にて後退動することで前記多板クラッチ59を動力伝達OFFにしたとき、前記回転側制動体71aを、戻しばね62にて、前記非回転側制動体71bに向かって押圧作動し、前記ピストン61を前進動することで前記多板クラッチ59を動力伝達ONにしたとき、前記回転側制動体71aの前記非回転側制動体71bへの押圧を解除するように構成している。
そして、前記非回転側制動体71bと、前記ブラケット体52との間には、図6に示すように、当該非回転側制動体71bにおける矢印A1への方向、つまり、前記PTO軸16を回転駆動する矢印A2の方向への回転を阻止し、当該非回転側制動体71bにおける前記矢印A1とは反対の方向、つまり、前記PTO軸16を回転駆動する矢印A2の方向と逆方向への回転を許容するようにした手段72を設ける。
すなわち、この手段72は、基端をブラケット体52に対して回転自在にピン72aにて枢着して成る鉤状体72bと、この鉤状体72bを、前記非回転側制動体71bに向かう方向に回動付勢するばね体72cとを備える。
一方、前記非回転側制動体71bの外周面には、内側方向への傾斜面73aを有する切り込み爪部73bを設けて、この切り込み爪部73bに、前記鉤状体72bがばね体72cによる付勢にて係合することにより、前記非回転側制動体71bにおける矢印A1への方向、つまり、前記PTO軸16を回転駆動する矢印A2の方向への回転を阻止する一方、前記非回転側制動体71bが前記矢印A1とは反対の方向(点線矢印B1の方向)、つまり、前記PTO軸16を回転駆動する矢印A2の方向と逆方向(点線矢印B2の方向)への回転するときには、前記傾斜面73aにより前記鉤状体72bがばね体72cに抗して外向きに回動して、図6に二点鎖線で示すように、切り込み爪部73bから外れることにより、前記非回転側制動体71bにおける前記矢印A1とは反対の方向(点線矢印B1の方向)、つまり、前記PTO軸16を回転駆動する矢印A2の方向と逆方向(点線矢印B2の方向)への回転を許容するように構成している。
この構成において、前記クラッチハウジング58におけるシリンダ室60に油圧を供給することにより、ピストン61が戻しばね62に抗して前進動することにより、多板クラッチ59が締め付けられるから、前記入力軸53から前記クラッチ軸55への動力伝達が行われる一方、前記ピストン61の前進動により、ブレーキ機構71における回転側制動体71aの非回転側制動体71bへの押圧を解除されて、ブレーキ機構71が非制動状態になるので、前記PTO軸16が、矢印A2で示す時計方向に回転駆動される。
また、前記シリンダ室60への油圧の供給を停止し、前記シリンダ室60を開放することにより、前記ピストン61が戻しばね62に後退動して、前記多板クラッチ59の締め付けを解除するから、前記入力軸53から前記クラッチ軸55への動力伝達が遮断される一方、前記ピストン61の後退動により、ブレーキ機構71における回転側制動体71aが非回転側制動体71bに対して押圧されて、ブレーキ機構71が制動状態になるので、前記PTO軸16は、その慣性による回転を持続することなく、回転停止する。
この回転停止した状態において、前記ブレーキ機構71は制動状態になっているものの、このブレーキ機構71の非回転側制動体71bは、前記矢印A1とは反対の方向(点線矢印B1の方向)には回転できるように構成されていることにより、前記PTO軸16は、当該PTO軸16を回転駆動する矢印A2の方向と逆方向(点線矢印B2の方向)には回転することができるから、このPTO軸16に対して、作業機側における駆動軸を結合する場合に、両軸間における回転方向への位置合わせが容易に、且つ、確実・正確にできる。
本発明の実施の形態を適用したトラクターを示す側面図である。 図1の平面図である。 図1のIII −III 視拡大側面図である。 動力伝達のスケルトン図である。 PTO軸ユニットの拡大縦断正面図である。 図5のVI−VI視拡大断面図である。
符号の説明
1 トラクター
2 走行機体
3 前車輪
4 後車輪
4a 車軸
5 エンジン
8 ミッションケース
8a ミッションケースの後側面
8b 開口部
16 PTO軸
53 PTO軸への入力軸
55 クラッチ軸
59 多板クラッチ
60 シリンダ室
61 ピストン
63 油圧ポンプ
66 油圧切換弁
71 ブレーキ機構
71a 回転側制動体
71b 非回転側制動体

Claims (3)

  1. 車輪にて支持され且つエンジンを搭載した走行機体に、ミッションケースを搭載し、前記エンジンの動力を前記ミッションケース内部の走行変速機構を介して前記車輪に伝達するように構成し、更に、前記ミッションケースに、前記走行機体に着脱可能に装着される各種作業機に対する動力伝達用のPTO軸を、前記ミッションケースから突出するように設けて成る走行作業機において、
    前記エンジンから前記PTO軸への動力伝達をON・OFF操作するクラッチ機構を設けるとともに、回転側制動体の非回転側制動体への押圧にて前記PTO軸の回転を制動するようにしたブレーキ機構を設けて、このブレーキ機構を、前記クラッチ機構に、前記クラッチ機構における動力伝達ONの作動に連動して当該ブレーキ機構が非制動に作動し、前記クラッチ機構における動力伝達OFFの作動に連動して当該ブレーキ機構が制動に作動するように関連する一方、前記ブレーキ機構における非回転側制動体を回転自在に構成して、この非回転側制動体に、当該非回転側制動体における前記PTO軸を回転駆動する方向への回転を阻止し、当該非回転側制動体における前記PTO軸を回転駆動する方向と逆方向への回転を許容するようにした手段を設けることを特徴とする走行作業機における作業機への動力伝達装置。
  2. 前記請求項1の記載において、前記PTO駆動軸から前記PTO軸に動力伝達するクラッチ軸に、前記クラッチ機構及び前記ブレーキ機構を被嵌して設け、前記クラッチ機構と前記ブレーキ機構との間に、前記クラッチ機構を動力伝達ONに作動すると同時に前記ブレーキ機構を非制動に作動し、前記クラッチ機構を動力伝達ONに作動すると同時に前記ブレーキ機構を制動に作動するようにした作動機構を設けることを特徴とする走行作業機における作業機への動力伝達装置。
  3. 前記請求項2の記載において、前記作動機構が、前記クラッチ軸にその軸線方向に摺動自在に被嵌した油圧ピストンであることを特徴とする走行作業機における作業機への動力伝達装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011126362A (ja) * 2009-12-16 2011-06-30 Yanmar Co Ltd 作業車両
CN102562851A (zh) * 2012-03-13 2012-07-11 朱彦春 一种离合器的分离装置
CN113864373A (zh) * 2021-09-26 2021-12-31 济宁职业技术学院 一种防烧损柔性中央传动系统

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