JP2006349110A

JP2006349110A - 変速装置

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Publication number: JP2006349110A
Application number: JP2005178288A
Authority: JP
Inventors: Satoru Yoneda; 悟米田
Original assignee: Yoka Industry Co Ltd
Current assignee: Yoka Industry Co Ltd
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2025-06-17
Also published as: JP4870389B2

Abstract

【課題】エンジンからの動力が伝えられる円板状に構成した変速プレートと、該変速プレートに対して直角に配置して変速プレートに対して直径方向に移動させて接触可能とる従動円板とを備える摩擦円板式変速装置において、従来では、変速プレートの回転軸心部分に空転部材を配置していたので、挿入するための穴を穿設したり、ベアリングを介装したりしなければならないために、製造コストがアップし、部品点数も増加していた。
【解決手段】変速プレート３４を複数の層に構成し、表面に摩擦接触部材７２を固定し、該摩擦接触部材７２を固定した層を着脱可能に構成するとともに、該摩擦接触部材７２を同心円で複数に分割し、各摩擦接触部材を変速域に合わせた特性の部材で構成し、前記摩擦接触部材の中心側を摩擦係数の大きい部材で構成し、外周側を耐摩耗性の優れた部材で構成した。
【選択図】図５

Description

本発明は、摩擦円板式変速装置を変速するために摺動させる摩擦板（本実施例では従動円板）に当接させる回転円板型の変速プレートの表面に摩擦接触部材を固定し、該摩擦接触部材を同心円状に複数の特性の異なる部材より構成して、走行速度に合わせた変速性能を得られるようにするための技術に関する。

従来から、走行ミッションにおいて、摩擦円板式変速装置を用いた技術が知られている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
この技術はエンジンからの動力をベルトやプーリー等を介して円板状に構成した変速プレートの中心に伝え、円板状の変速プレートを回転させる。一方、該変速プレートに対して直角方向に円板状の摩擦板を配置し、該摩擦板の中心に出力軸を配置し、前記変速プレートの中心に配置した入力軸に対して出力軸が直角方向となるように配置する。そして、摩擦板の外周を変速プレートの板面に摩擦接触させて、変速プレートの回転を摩擦板に伝えて動力を伝達するようにしている。そして、変速プレートに対して、変速プレートの中心から直径方向に摩擦板の接触位置を変更することにより、前進から後進まで無段で変速できるようにしている。

前記摩擦板は出力軸に対して左右に摺動可能、かつ、相対回転不能に支持するように配設され、摩擦板の外周面にゴム等の摩擦接触部材を貼設して、変速プレートの表面に接触させて回転力を伝えるようにしていた。
特開平１０−６８１０８号公報特開２００１−５９５５８号公報

しかし、摩擦円板式の変速装置の摩擦板の接触部分はゴム板等の摩擦係数の大きい部材により構成しており、走行時には常時接触させているために、摩耗が激しく定期的に交換する必要があり、この交換作業には大変な手間がかかっていた。
また、特許文献１の技術では変速プレートの中心部分に空転部材を設けて、中立位置とした場合には、摩擦板との摩擦抵抗を減少し、摩擦板の接触部の摩耗を低減するようにしていたが、回転軸心部分に空転部材を挿入するための穴を穿設する必要があり、ベアリングを介装しなければならないために、製造コストがアップし、部品点数も増加していたのである。
そこで、本発明は摩擦板に貼設していたゴム等の摩擦接触部材を変速プレート側に設けて後側から脱着できるようにして、交換を容易にするとともに、同心円状に変速速度に合わせた特性の異なる接触部材を貼設することで、走行駆動力確実に伝達し、耐久性も向上しようとするものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、原動機からの動力が伝えられる円板状に構成した変速プレートと、該変速プレートに対して直角に配置して変速プレートに対して直径方向に移動させて接触可能とする従動円板とを備える摩擦円板式変速装置において、前記変速プレートを複数の層に構成し、表面に摩擦接触部材を固定し、該摩擦接触部材を固定した層を着脱可能に構成したものである。
また、請求項２においては、原動機からの動力が伝えられる円板状に構成した変速プレートと、該変速プレートに対して直角に配置して変速プレートに対して直径方向に移動させて接触可能とする従動円板とを備える摩擦円板式変速装置において、前記変速プレートの表面に摩擦接触部材を固定するとともに、該摩擦接触部材を同心円で複数に分割し、各摩擦接触部材を変速域に合わせた特性の部材で構成したものである。
請求項３においては、前記摩擦接触部材の中心側を摩擦係数の大きい部材で構成し、外周側を耐摩耗性の優れた部材で構成したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
請求項１の如く構成することにより、摩擦接触部材を円板の平面に固定する構成となるので、製作が容易にできるようになり、コスト低減化が図れる。また、摩擦接触部材を着脱できるので、摩擦接触部材が摩耗した場合には、容易に交換することができるようになり、摩擦接触部材と摩擦接触部材を固定した層を交換するので、従来の摩擦円板全体を交換するよりもコスト低減化が図れる。
請求項２の如く構成したので、摩擦接触部材を同一面上で複数の異なる材料で構成することが可能となり、変速域に合わせた特性の材料の摩擦接触部材を選択して取り付けることが可能となり、変速フィーリングが向上し、スリップが減少して動力伝達効率も向上する。
請求項３の如く構成したので、円板中心側の低速域では高トルクの動力伝達が可能となり、確実に動力を伝達して伝達効率を向上できる。また、摩擦接触部材を一種類で構成すると、円板外周側の高速域では、周速が速くなり摩耗が激しく部分的に偏摩耗が生じ、スリップし易くなり、他の部分が正常であっても交換する必要があるため、交換時期が早くなっていたが、本発明では耐摩耗性の部材を使用するので、従来よりも摩耗が減少し、交換回数が減少してメンテナンスが容易となり、コスト削減が可能となる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は摩擦円板式変速装置を装備した除雪機の全体側面図、図２は摩擦円板式変速装置の左側面図、図３は同じく平面図、図４は同じく分解斜視図、図５は変速プレートと従動円板部分の側面断面図、図６は変速プレートの後面図である。

まず、除雪機１の全体構成について図1を用いて説明する。
除雪機１は、機体前部に配設された除雪部２と、該除雪部２の後方に配設された駆動部３と、該駆動部３の下方に配設されたクローラ式走行装置４と、駆動部３の後方であって機体後部に配設された運転操作部５とで構成されている。

前記除雪部２には、機体フレーム（変速フレーム）６の前部に連設されたブロワハウジング７に内設されたブロワ８と、該ブロワハウジング７の前方に連設されたオーガハウジング９にその回転軸が左右方向となるように内設された掻込オーガ１０と、該ブロワハウジング７の上方に水平旋回可能に立設された投雪シュータ１１とが具備されている。

前記投雪シュータ１１の上下中途部の後面には、運転操作部５近傍まで後方に延出されたハンドル１２が取り付けられ、該ハンドル１２を左右方向に回動することにより投雪シュータ１１を旋回させて投雪方向を変更できるようになっている。さらに、投雪シュータ１１上端にはキャップ１１ａが設けられ、該キャップ１１ａとハンドル１２とがリンク等を介して連結されて、該ハンドル１２の操作でキャップを上下回動可能とし、投雪距離を調節可能としている。

このように構成される除雪部２において、掻込オーガ１０によりオーガハウジング９の左右略中央方向へ掻き込まれた雪は、ブロワ８に送り込まれ、ブロワ羽根の遠心力により上方へ跳ね飛ばされ、投雪シュータ１１によってガイドされてその投雪方向が任意に変更されて排出される。

前記駆動部３では、機体フレーム６に後述する摩擦円板式の変速装置が内設され、該機体フレーム６の上部に原動機となるエンジン１５が載置されている。エンジン１５の動力は出力軸１５ａから出力され、除雪部２及び走行装置４に伝達される。除雪部２に伝達された動力は、ブロワ８及び掻込オーガ１０を回転駆動する。また、走行装置４に伝達される動力は、変速装置において変速されたのち、駆動軸１６に伝達され、駆動軸１６に嵌装された駆動スプロケット１７・１７を回転駆動する。

前記機体フレーム６の下部には、駆動スプロケット１７・１７が嵌装された駆動軸１６が回動可能に横架支承され、前記機体フレーム６の後部には、従動スプロケット１８・１８が嵌装された後車軸１９が回動可能に横架支承されている。そして、駆動スプロケット１７と従動スプロケット１８とに無端クローラベルト２０が巻回されてクローラが構成され、この左右一対のクローラによって、駆動軸１６の回転駆動により走行駆動されるクローラ式走行装置４が構成されている。

前記運転操作部５では、前記機体フレーム６の両側後部より斜め後上方に操向ハンドル２１が突出され、平面視Ｕ字状に構成した操向ハンドル２１間に操作ボックス２３が配設されている。該操作ボックス２３には、変速装置による変速操作を行うための走行変速レバー２６が配設されている。前記操向ハンドル２１の両側には、エンジン１５から走行部への動力を断接する走行クラッチレバー２４と、エンジン１５から除雪部２への伝動の入切操作を行うための除雪クラッチレバー２５が配置されている。

前記走行クラッチレバー２４は操向ハンドル２１を握りながら該レバー２４を握れるように構成されており、該レバー２４は操向ハンドル２１とともに握っているとき作動し、放すと停止するデッドマンクラッチレバーとなっている。また、走行クラッチレバー２４と除雪クラッチレバー２５は、いずれも操向ハンドル２１の近傍に設けられており、走行クラッチレバー２４と除雪クラッチレバー２５はいずれもクラッチＯＦＦ操作位置に付勢され、走行クラッチレバー２４をＯＮにした状態で除雪クラッチレバー２５をＯＮにすると、走行クラッチＯＮの操作位置で除雪クラッチレバー２５もＯＮでロックすることができるものとされている。

次に、エンジン１５からの動力伝動機構について説明する。
図２、図３において、前記エンジン１５の出力軸１５ａに駆動プーリー２７が固設されており、該駆動プーリー２７は走行駆動プーリー２７ａと除雪駆動プーリー２７ｂからなり、前側に配置した除雪駆動プーリー２７ｂからベルトやプーリー等を介して除雪部２のブロア８や掻込オーガ１０を駆動する伝動軸に伝えるようにしている。該駆動プーリー２７の上部及び前部はカバーにより覆われている。前記除雪駆動プーリー２７ｂと伝動軸上のプーリーとの間にはテンションプーリーが配置され、該テンションプーリーを支持するテンションアームはワイヤ等を介して前記除雪クラッチレバー２５と接続されて、動力を断接可能としている。

また、走行駆動プーリー２７ａからベルト３０を介して走行従動プーリー３１に動力が伝達され、該走行従動プーリー３１は機体に支持され、入力軸３２が前後摺動可能にとりつけられている。該走行駆動プーリー２７ａと走行従動プーリー３１の間には図示しないテンションプーリーが配置され、該テンションプーリーを支持するテンションアームはワイヤを介して前記走行クラッチレバー２４と接続され、該走行クラッチレバー２４の操作で動力の断接を可能としている。

前記入力軸３２及び走行従動プーリー３１を固定したボス体５６が機体側の支持部材に前後方向に貫通されて前後中途部がベアリング等の軸受を介して回転自在に軸支されており、該入力軸３２の後部上に円板状に構成した後述する本発明の変速プレート３４が固定され、該変速プレート３４と入力軸３２は走行クラッチレバー２４の操作により、前後動されて、「入」「切」できるようにしている。

前記変速プレート３４の後方には、スプライン軸（または多角形軸）で構成された出力軸３７が機体フレーム６に横設軸支されている。該出力軸３７上には、円板状の従動円板３５が該出力軸３７の軸芯方向に摺動自在にスプライン嵌合されている。つまり、従動円板３５は出力軸３７上を左右方向に摺動自在、かつ、相対回転不能嵌合されている。該従動円板３５の中心の左右一側にはボス部３５ａがボルト等により固設され、該ボス部３５ａ上にベアリングを介して連結環３６を回動自在に環設している。該連結環３６には変速アーム４３の一端を嵌合し、該変速アーム４３にロッド等を介して前記走行変速レバー２６と連動連結している。前記従動円板３５の外周部を変速プレート３４の表面に押接させることにより、変速プレート３４の回転が従動円板３５に伝えられ、出力軸３７に動力を伝達するようにしている。

また、図２に示すように、機体フレーム６にはカウンター軸４０と駆動軸１６が出力軸３７と平行に左右方向に横架され、出力軸３７の前方位置にカウンター軸４０が軸支され、該カウンター軸４０の下方に駆動軸１６が軸支されている。前記出力軸３７の一端（本実施例では進行方向に向かって左端）は、機体フレーム６より外側に突設してギア３８を固定している。該ギア３８はカウンター軸４０に固設した第一カウンターギア４０ａが噛合し、該第一カウンターギア４０ａと一体的に構成した第二カウンターギア４０ｂが駆動軸１６上に固設した駆動ギア４１と噛合している。これらギア３８、第一カウンターギア４０ａ、第二カウンターギア４０ｂ、駆動ギア４１が機体フレーム６の左外側面に設けたギアカバー３９（図１）により覆われている。こうして、出力軸３７の回転が駆動軸１６に伝動される。

一方、図２、図３、図４に示すように、機体フレーム６内の出力軸３７の上方位置に、前後方向に走行変速軸４２が軸支され、該走行変速軸４２の後部は、前記走行変速レバー２６に連結されて、その操作に伴って回動するようにしている。該走行変速軸４２の前部には後面視Ｌ字形の変速アーム４３の一端が固設されて下方へ突設している。該変速アーム４３の先端には略Ｕ字状の係合溝が形成され、該係合溝が前記連結環３６より前後方向に突出した係合ピン３６ａ・３６ａに係合させている。こうして、出力軸３７上にスプライン嵌合したボス部３５ａに固定された従動円板３５は出力軸３７と共に回転するが、ボス部３５ａ上の連結環３６はベアリングを介装しているために回転することはなく、該連結環３６の係合ピン３６ａに係合した変速アーム４３の回動により出力軸３７上を左右に摺動させることができ、該連結環３６とともに従動円板３５も左右に摺動される。

このような構成において、走行変速レバー２６を回動して変速操作を行うと、走行変速軸４２が回動されて、変速アーム４３が左右に揺動される。この揺動により従動円板３５が出力軸３７上を左右に摺動されて、変速プレート３４との接触位置が変更され、変速が行われるのである。つまり、従動円板３５が変速プレート３４の中心位置と接触しているときは、従動円板３５は回転されず中立位置となっている。そして、中心から外周方向に離れるほど周速は速くなるので、従動円板３５には低速回転から高速回転まで伝えられることになる。また、中心から左右一方側へ摺動させると前進回転となり、他方側へ摺動させると後進回転とすることができるのである。

また、前記出力軸３７の前下方には変速プレート３４を前後へ摺動される摺動用アーム５３の回動支点軸５１が左右方向に機体フレーム６に対して横設軸支されている。該回動支点軸５１にボス部材５２が回転自在に外嵌され、該ボス部材５２はパイプ状に構成して、該ボス部材５２の左右一側上に摺動用アーム５３・５３が固設されて上方ヘ延設され、該摺動用アーム５３・５３の上部は上方を開放したコ字状の嵌合溝が構成されている。該嵌合溝には連結環５５より左右に突出した係合ピン５５ａ・５５ａが溝内を摺動自在に嵌合している。該連結環５５は図５にも示すように、ベアリングを介して入力軸３２上に嵌合され、該入力軸３２の後端が変速プレート３４の基板７０の前面に固設されている。そして、該入力軸３２の前部をスプライン軸とし、スプラインボス体５６に摺動自在、かつ、相対回転不能にスプライン嵌合されている。該スプラインボス体５６の前部には走行従動プーリー３１が固設され、スプラインボス体５６は軸受を介して機体フレームに回転自在に支持されている。
前記ボス部材５２の左右他側上には、走行クラッチアーム５４の基端が固設され、該走行クラッチアーム５４の先端には図示しないワイヤを連結し、該ワイヤの他端を前記走行クラッチレバー２４と連結している。

このような構成において、走行クラッチレバー２４を「入」操作側へ回動操作してワイヤを引っ張ると、走行クラッチアーム５４は後方に回動されてボス部材５２を介して、摺動用アーム５３が後方へ回動され、連結環５５及び入力軸３２が後方へ摺動し、同時に変速プレート３４も一体状に後方へ摺動される。こうして従動円板３５と変速プレート３４とが接触し動力が伝達可能とされる。逆に、走行クラッチレバー２４を反対方向の「切」側に回動すると従動円板３５と変速プレート３４が離間する。これにより、出力軸３７への動力伝達が絶たれるのである。なお、走行クラッチアーム５４は図示しないバネにより従動円板３５と変速プレート３４が離間する方向に付勢されている。

次に、本発明に係る前記変速プレート３４の摩擦接触部材を容易に交換できるようにするための構成について説明する。
図５に示すように、入力軸３２はスプライン軸または多角形軸で構成され、本実施例ではスプライン軸で構成して、機体に対して前後摺動自在とし、該入力軸３２の後端が変速プレート３４の前面中央に軸心を合わせて固定している。
変速プレート３４は複数の層から構成されており、本実施例では基板７０と取付板７１と摩擦接触部材７２の三層から構成されており、それぞれ円板状に構成されている。基板７０と取付板７１は鋼板等で構成して、基板７０の中心位置に入力軸３２の後端が溶接等により固設され、該基板７０の外周近傍には適宜角度ごとに取付孔７０ａを貫通開口して、この取付孔７０ａの位置に合わせて取付板７１にはネジ孔７１ａが穿設されている。なお、基板７０と取付板７１の位置決めを容易とするために、一方に凸部、他方に凹部を形成して嵌合できるように構成することもできる。

こうして基板７０の一側面（後面）に取付板７１を位置させて、ボルト（ネジ等）７３・７３・・・を取付孔７０ａに挿入してネジ孔７１ａに螺装して固定され、取付板７１を交換する場合にはボルト７３を外せばよいようにしている。つまり、取付板７１は基板７０に対して着脱可能としており、摩擦接触部材７２が摩耗して交換しなければならない時には、機体フレーム６の下面を開放して、下側からレンチ等を用いてボルト７３を外すことにより取付板７１を基板７０より簡単に外すことができ、新しい取付板７１に容易に交換することができるのである。

また、前記基板７０と反対側の取付板７１の他面には、摩擦接触部材７２が固定される。この摩擦接触部材７２の固定方法は限定するものではなく、強固に固定できる構造であれば、溶着等であってもよく、また、取付板７１を合成樹脂で形成した場合には一体的に形成することも可能であり、本実施例では接着剤等によって貼設している。摩擦接触部材７２は図５、図６に示すように、同心円により複数に分割され、本実施例では、中央円板７２ａと、ドーナッツ（円環）状の中円板７２ｂと外円板７２ｃとにより重ならないように分割して構成されている。中央円板７２ａは変速域における中立位置に配置され、中円板７２ｂは中低速域に配置され、外円板７２ｃは高速域に配置されている。

そして、中央円板７２ａと中円板７２ｂと外円板７２ｃはそれぞれ特性の異なる材質で構成されている。ここで、特性とは、表面の摩擦係数や表面の凹凸や表面の粗さや耐摩耗性や硬度や耐熱性や耐衝撃性等をいう。
本実施例では、中央円板７２ａは変速装置が中立位置に配置されるので、摩擦係数の小さい材質で構成して、従動円板３５と当接しても滑って動力が伝達されないようにする。但し、中央円板７２ａは取付板７１と一体的に構成して、中円板板７２ｂと外円板７２ｃの厚さと同じ寸法の円柱状に突出する構成とし、表面を滑らかに研磨する等した構成とすることも可能である。
中円板７２ｂは中低速域に配置されるので、摩擦係数が大きいゴムや合成樹脂等で構成され、従動円板３５に対して滑りが少なく、中・低速域で大きなトルクで確実に動力を伝達できるようにしている。
外円板７２ｃは高速域に配置されるので、耐摩耗性に優れた合成樹脂等で構成され、高速で回転されて従動円板３５に動力が伝達されても摩擦に耐えられるようにして、メンテナンスの回数を減少できるようにしている。

但し、本実施例では摩擦接触部材７２は三つに分割しているが、四つ以上に円環状に分割することも可能であり、変速段に合わせて分割することもできる。そして、その分割した変速段ごとに特性が異なる部材を適用するものである。つまり、変速段が低い（走行速度が遅い）ほど、摩擦係数は大きい部材を適用し、変速段が高い（走行速度が速い）ほど、耐摩耗性に優れた部材を適用するのである。

このように構成することにより、従動円板３５が変速プレート３４の中心に位置している時は、走行クラッチレバー２４を「入」側に操作されても、従動円板３５は中央円板７２ａに当接してもスリップして、従動円板３５に動力が伝達されず走行することはなく中立を保持できる。そして、変速レバーを操作して前記従動円板３５が変速プレート３４の中心よりわずかに半径方向外側へ摺動させて、従動円板３５と変速プレート３４の中円板７２ｂに接触させると、変速プレート３４の回転を従動円板３５に摩擦接触により伝えることができる。このとき、中円板７２ｂは摩擦係数が大きい材質で構成されているため、滑りが殆どなく大きなトルクで動力を伝えることができる。
そして更に、変速レバーを高速側に操作して、前記従動円板３５を変速プレート３４の外周側へ摺動させて、従動円板３５と変速プレート３４の外円板７２ｃに接触させると、変速プレート３４の回転を従動円板３５に摩擦接触により伝えることができる。このとき、外円板７２ｃは耐摩耗性が優れた材質で構成されているため、高速回転にも耐えることができて高速で動力を伝えることができる。
こうして、摩擦円板式の変速装置は変速フィーリングが向上し、動力伝達効率も向上し、メンテナンス性も向上するのである。また、摩擦接触部材は、従来円環の最外端の周囲に貼設していたので、継ぎ目ができてしまい、曲面に貼設する作業であったので作業がやり難かったが、本発明では、円板の側面に貼設するために、接着面が平面となり、接着強度をアップすることができ、貼設作業も容易にできるのである。

摩擦円板式変速装置を装備した除雪機の全体側面図。摩擦円板式変速装置の左側面図。摩擦円板式変速装置の平面図。摩擦円板式変速装置の分解斜視図。変速プレートと従動円板部分の側面断面図。変速プレートの後面図。

符号の説明

１５エンジン
３４変速プレート
３５従動円板
７０基板
７１取付板
７２摩擦接触部材
７２ａ中央円板
７２ｂ中円板
７２ｃ外円板

Claims

原動機からの動力が伝えられる円板状に構成した変速プレートと、該変速プレートに対して直角に配置して変速プレートに対して直径方向に移動させて接触可能とする従動円板とを備える摩擦円板式変速装置において、前記変速プレートを複数の層に構成し、表面に摩擦接触部材を固定し、該摩擦接触部材を固定した層を着脱可能に構成したことを特徴とする変速装置。
原動機からの動力が伝えられる円板状に構成した変速プレートと、該変速プレートに対して直角に配置して変速プレートに対して直径方向に移動させて接触可能とする従動円板とを備える摩擦円板式変速装置において、前記変速プレートの表面に摩擦接触部材を固定するとともに、該摩擦接触部材を同心円で複数に分割し、各摩擦接触部材を変速域に合わせた特性の部材で構成したことを特徴とする変速装置。
前記摩擦接触部材の中心側を摩擦係数の大きい部材で構成し、外周側を耐摩耗性の優れた部材で構成したことを特徴とする請求項２に記載の変速装置。