JP2012097784A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ギア群よりなる変速装置を有する作業車両において、動力伝達軸の支持強度を向上させると共に、組み立て性・メンテナンス性も向上させる。
【解決手段】多数のギア４８〜５３を有する動力伝達軸が、複数の単位軸を接続して成る複合伝達軸になっており、各単位軸にギアを取り付けている。一方の単位軸はミッションケース１５の中間軸受け部６７と後部軸受け体６９とで軸支されており、他方の単位軸は、その後端が一方の単位軸に接続されて前端部は前部軸受け体６５に軸支されている。両単位軸はそれぞれユニット化されてミッションケース１５に個別に着脱できるため、組み立て性やメンテナンス性に優れている。中間軸受け部６７の存在によって支持スパンが短くなるため強度も高い。
【選択図】図７

Description

本願発明は、ミッションケースに内蔵したギア群によって変速される作業車両に関するものである。

農作業機や建機のようにエンジンで駆動される作業車両は、殆ど例外なく変速装置を設けている。変速装置は一般にミッションケースを有しており、ミッションケースの内部に複数本の動力伝達軸を配置し、動力伝達軸に設けたギアの噛み合いを変えることにより、走行速度を切り替えたり、停止と前進と後進とを切り替えたりしている（例えば特許文献１）。動力伝達系統の上流側に無段変速機を配置することも行われており、また、一般に、ミッションケースの内部には動力継断用等のクラッチを設けている。

変速の切り替えは可動ギアをシフターでスライドさせることで行われ、シフターのスライドはミッションケースの外側に配置したレバーの操作によって行われる。また、メインクラッチの継断操作は可動クラッチをスライドさせることで行われ、可動クラッチをスライドさせる手段としては、例えばミッションケースの内部に配置した回動式のヨークを使用することが行われており、ヨークは例えばレバーの操作で回動する。

特開２００７−１８２１１２号公報

さて、ミッションケースの内部には多数の動力伝達軸が配置されているが、各動力伝達軸は１つの機能に対応して１本ずつ設けている。すなわち、例えば主動軸と従動軸とがあってそれらギア群を取り付けている場合、主動軸と従動軸とはそれぞれ１本ずつの単一構造として、それらにギアの群を固定又はスライド可能に取り付けている。

しかし、１本の軸に多数のギアが取り付けることが、設計的に面倒になったり、組み立てやメンテナンスの手間にかかったりすることがある。例えば、ギアを固定的に設ける場合、各ギアは軸方向に移動しないようにスナップリング等の留め具が必要になる場合があり、このため組み立てに手間がかかる場合がある。また、１本の軸に多数のギア（或いはクラッチやブレーキ）を取り付けると、メンテナンスに際して全体を取り外さなければなならないため、メンテナテンスの手間がかかることがある。

更に、軸の長さが長くなると曲げモーメントも大きくなるため、ミッションケースに設けた中間軸受け部で軸支するのが好適であるが、この場合は、軸は、すべてのギアを取り付けた状態で中間軸受け部に軸支させることはできないため、軸に一部のギアを取り付けた状態で中間軸受け部に挿入し、次いで、軸に残りのギアを取り付けるという手順を採らねばならず、組み立て作業に多大の手間がかかる。

他方、可動クラッチの操作手段として従来は、クラッチと一体にスライドするスリーブをヨークで押して、スリーブは戻しばねで戻すようにしている。すなわち、ヨークではクラッチ切りのときにスリーブを押しており、ヨークの戻しは専用の戻しばねで行っている。しかし、これでは部材点数が多くて構造が複雑になる問題があった。

本願発明は、このような現状を改善することを課題とするものである。

請求項１発明は、走行機体に設けたミッションケースの内部に複数本の動力伝達軸を平行に配置し、前記複数本の動力伝達軸には互いに噛み合う複数のギア群が取り付けられており、ギアの噛み合いを変えることで変速されるようになっている構成において、前記複数の動力伝達軸のうちいずれか一方又は両方を同心に接続された複数本の単位軸から成る複合伝達軸と成しており、前記複合伝達軸を構成する各単位軸にそれぞれギアを取り付けている。

請求項２の発明は、請求項１において、前記複合伝達軸は２本の単位軸で構成されている一方、前記ミッションケースは筒状の形態であり、このミッションケースの内部に、前記複合伝達軸が貫通する中間軸受け部が一体に形成されており、前記中間軸受け部により、前記２本の単位軸のうちいずれか一方又は両方の接続端部が軸支されており、かつ、前記ミッションケースには、前記中間軸受け部を挟んで両側に位置した軸受け体が取り外し可能に固定されており、一方の軸受け体で一方の単位軸を前記中間軸受け部よりも遠い部位で軸支し、他方の軸受け体で他方の単位軸を前記中間軸受け部よりも遠い部位で軸支している。

請求項３の発明は、請求項２において、前記仕切り壁には一方の単位軸が一方の側から挿入されており、他方の単位軸は、当該他方の単位軸の一端に設けた小径係合部を一方の単位軸の他端面に空けた係合穴に嵌合させることで一方の単位軸に接続されており、かつ、前記一方又は他方の単位軸には、接続部の側から端部ギアが嵌め込まれていると共に、前記端部ギアが接続部と反対側にスライドすることを阻止するフランジ又は段部が形成されている。

請求項４の発明は、請求項１〜３のうちのいずれかにおいて、前記動力伝達軸のうちいずれか一方をエンジンに連結された駆動軸と成しており、この駆動軸に、当該駆動軸の回転を阻害しない状態でスリーブが被嵌しており、前記スリーブのスライドによってメインクラッチが継断される構成になっている。更に請求項４の発明では、前記スリーブは当該スリーブの軸心と直交した支軸回りに回動するヨークによってスライドするようになっており、前記スリーブに、軸方向から見て前記ヨークの先端部を前後両側から挟む前後ストッパー部が設けられており、前記ヨークが回動するとその先端が前後いずれかのストッパー部に当たってスリーブがスライドする。

請求項１の発明は、機能的には１本で足りる動力伝達軸を複数の単位軸からなる複合伝達軸としたものであり、単位軸をそれぞれギア付きのユニットとして独立させることができるため、例えば、一部の単位軸はミッションケースに取り付けたままにしておいて、他の単位軸のみをミッションケースから取り外すということも可能になり、このため組み立ての手間やメンテナンスの手間を著しく抑制できる。

また、単位軸にはその両端からギアを嵌め込みできるため、請求項３に記載したように、単位軸のうち接続部の近くに位置した部位に端部ギアの移動を阻止するフランジや段部を形成することができるのであり、このため、スナップリングのような止め具を無くすか個数を少なくすることができる。その結果、部材点数を少なくして管理の手間を抑制できると共に組み立ての手間も抑制できる。

請求項２のようにミッションケースに中間軸受け部を設けると、複合伝達軸の支持強度を格段に向上できる。また、片方の単位軸は中間軸受け部と軸受け体とで支持された状態のままて他方の動力伝達軸を取り外すことが可能であるため、組み立てやメンテナンスの手間を省くことがより確実ならしめられる。

請求項４の構成を採用すると、ヨークをいずれの方向に回動させてもスリーブがスライドするため、ヨークを戻すためのばねを無くすことできる（ばねを取り付けるための部材も無くすことができる。）。その結果、部材点数を抑制して構造を簡単化できる。

本願発明を適用したトラクタの側面図である。 トラクタの骨組みを示す斜視図である。 動力伝動系統図である。 （Ａ）は要部の分離側面図、（Ｂ）は動力伝動系統を示す斜視図である。 （Ａ）は要部の分離側面図、（Ｂ）はミッションケースの後端部の斜視図、（Ｃ）はミッションケースとフロント軸受け体との分離正面図である。 要部の分離斜視図である。 要部の側断面図である。 クラッチ操作機構を斜視図である。 後輪の支持構造を示す図で、（Ａ）は全体の平面図、（Ｂ）は部分的な平面図、（Ｃ）〜（Ｆ）は要部の断面図である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態はトラクタに適用している。以下の説明で方向を特定するため前後・左右の文言を使用するが、この前後・左右はオペレータの向きを基準にしている。

(1).トラクタの概要
トラクタは左右の前輪２と左右の後輪３とで支持された走行機体１を有しており、走行機体１の前部にエンジン４を配置し、エンジン４の後ろに操縦座席５を有する操縦エリアが設けられ、操縦エリアに操縦ハンドル６を配置している。走行機体１の後端には作業機を連結するためのリンク７を設けている。エンジン４はボンネット８で覆われている。

走行機体１は構造材（強度メンバー）として前後に長い角筒状のシャーシ（ベース）９を有しており、シャーシ９の前端面にエンジン４の機関本体（シリンダブロック）１１が固定されている。機関本体１１の左右両側面にはサイドフレーム１２が固定されており、サイドフレーム１２でエンジンルームの前部床板（図示せず）が支持されている。また、サイドフレーム１２の下面に前輪駆動部１３が固定されており、前輪駆動部１３の左右両端にフロントアクスルケース１４を固定している。

シャーシ９は前後に分離した３つのパーツ（ハウジング）から成っており、このうち操縦フロアの下方に位置した部分は走行装置を構成するミッションケース１５になっている。ミッションケース１５の前端面にはフロントハウジング１６が固定され、ミッションケース１５の後端面にはリアハウジング１７が固定されている。リアハウジング１７の左右両側面に角形の後輪支持ケース１８が固定されている。なお、リアハウジング１７はリアアクスルケースと呼ぶことも可能であり、ミッションケース１５をミドルハウジングと呼ぶことも可能である。

(2).動力伝動系統
エンジン４で発生した動力はミッションケース１５に入って変速され、変速された動力が前輪２及び後輪に伝達されて走行機体１の走行が行われる。また、エンジン４の動力の一部はＰＴＯ軸を介して作業機に伝達される。この動力の流れを図３に基づいて説明する。

フロントハウジング１６の内部には動力継断用のメインクラッチ２０が内蔵されており、メインクラッチ２０を構成する可動クラッチ体はエンジン４の出力軸に取り付けられている。ミッションケース１５の内部には、エンジン４の動力を正転又は逆転方向に切り換える前後進切換機構２１と、前後進切換機構２１を経由した回転動力を変速する機械式の主変速機構２２及び副変速機構２３とが配置されている。

リアハウジング１７には、エンジン４の動力を適宜変速してＰＴＯ軸２４に伝達するＰＴＯ変速機構２５と、副変速機構２３を経由した回転動力を左右の後車輪４に伝達する差動ギヤ機構２６とが配置されている。ミッションケース１５の下面側に設けられたカバーケース２７（図４参照）内には、走行機体２の駆動方式を二輪駆動と四輪駆動とに切り換える二駆四駆切換機構２８が配置されている。

エンジン４のエンジン出力軸２９にはフライホイル３０が固定されており、フライホイル３０とこれから後ろ向きに延びる主動軸３１とが主クラッチ２０を介して動力的に接続されている。主動軸３１には筒状入力軸３２が回転可能に被嵌しており、筒状入力軸３２とフライホイル３０とも主クラッチ９を介して連結されている。

エンジン４の動力は、主動軸３１、従動軸３１′を経由してＰＴＯ軸に至るＰＴＯ軸駆動系統と、入力筒軸３２及び出力筒軸３２′を経由して車輪２，３に至る走行系統との２系統に分岐して伝達される。主動軸３１に伝達された回転動力は作業用クラッチ２４″を介して作業駆動軸２４′に伝達され、それからＰＴＯ変速機構２５に伝達されてＰＴＯ軸２４に伝達される。

また、筒状入力軸３２に伝達された回転動力は、前後進切換機構２１を経由したのち、主変速機構２２及び副変速機構２３にて適宜変速されて筒状出力軸３２′に伝達され、筒状出力軸３２′の動力が差動ギヤ機構２６を介して左右の後車輪４に伝達される。主変速機構２２及び副変速機構２３による変速動力は、二駆四駆切換機構２８及び前車軸ケース７内の差動ギヤ機構３３を介して左右の前車輪３にも伝達される。

前後進切換レバー（図示せず）の操作にて前後進切換クラッチ３４を入力筒軸３２に沿ってスライド移動させることにより、エンジン４から主変速機構２１に向かう回転動力を正転方向に伝達するか逆転方向に伝達するかが選択される。主変速機構２２は主変速レバー３７（図２，４参照）の操作によって複数段（実施形態では４段）に切換えられる。

副変速機構２３は、副変速レバー（図示せず）の操作によって高低２段に切り替えられる。駆動切換レバー（図示せず）の操作によって、二駆四駆切換機構２８を構成する前車輪推進軸３５に沿って駆動切換クラッチ３６をスライド移動させることにより、副変速機構３４を経由した回転動力を前車輪３に伝達するか否かが選択される。更に、ＰＴＯ変速レバー（図示せず）の操作によって、ＰＴＯ軸２４に沿ってＰＴＯ変速クラッチ３７をスライド移動させることにより、ＰＴＯ駆動力が高低２段に切換変速される。

前後進切換機構２１と主変速機構２２は、主動軸３１及び筒状入力軸３２と平行に延びる第１動力伝達軸４０を有している。そして、筒状入力軸３２は、エンジン４に近い部位から順に、第１〜第７のギア４１〜４７が設けられている一方、第１動力伝達軸４０には、エンジン４に近いものから順に、第８〜１３のギア４８〜５３が取り付けられている。詳細は省略するが、第１０〜第１３のギア５０〜５３はスライド式であり、これらがスライドすることで主変速が行われる。

副変速機構２３は第２動力伝達軸５４を有しており、第２動力伝達軸５４には第１４〜第１６のギア５５〜５７を取り付けている。第２動力伝達軸５４からは、第１７ギア５８及び第１８ギア５９を介して二駆四駆切換機構２８に動力伝達される。

(3).前後進切換機構と主変速機構
そして、本実施形態では、前後進切換機構２１と主変速機構２２の一部を構成する第１動力伝達軸４０を請求項に記載した複合伝達軸と成している。この点を中心にした具体的な構造を説明する。

例えば図７に示すように、第１動力伝達軸４０は第８ギア４８と第９ギア４９とが固定された前側単位軸６０と、第１０〜第１３ギア５６〜５３が取り付けられた後ろ側単位軸６１との２本の単位軸で構成されている。前側単位軸６０の後端には小径係合部６２が形成されている一方、後ろ側単位軸６１の前端面には小径係合部６２が相対回転不能に嵌まる係合穴６３が形成されており、このため、前側単位軸６０と後ろ側単位軸６１とは一体に回転する。両単位軸６９，６１を相対回転不能に保持する手段としては、小径係合部６２と係合穴６３とを角穴等の非円形に形成したり、キー及びキー溝によって係合したり、両者に貫通したねじで固定したり、或いは、両者はスプライン嵌合させたりするなど、様々の手段を採用できる。

前側単位軸６０の前端部は前部ベアリング６４を介して前部軸受け体６５に軸支されており、後ろ側単位軸６１の前端部は中間ベアリング６６を介してミッションケース１５の中間軸受け部６７に欠いて自在に軸支されており、更に、後ろ側単位軸６１の後端部は後部ベアリング６８を介して後部軸受け体６９に回転自在に軸支されている。前部軸受け体６５はミッションケース１５の内部に設けた段部７０にボルトで締結されており（図５（Ｃ）も参照）、後部軸受け体６９はミッションケース１５の後面にボルトで締結されている（図５（Ｂ）も参照）。

前側単位軸６０には第９ギア４９が前進することを阻止する後部フランジ７１と、第８ギア４８が後退することを阻止する前部フランジ７２を形成している。第９ギア４９の後退動は中間ベアリング６６で阻止されており、また、第８ギア４８の前進動は前部ベアリング６４で阻止されている。従って、第８ギア４８と第９ギア４９とはスナップリングのような止め具を要することなく前後動不能に保持される。

また、第１動力伝達軸４０は前後に長いが、その前後中途部がミッションケース１５の中間軸受け部６８で軸支されているため支持強度に優れている。更に、前側単位軸６０と後ろ側単位軸６１とは独立してユニット化されているため、組み立てや取り外しは個別に行うことができ、このため、組み立てやメンテナンスの手間を省くことができる。筒状入力軸３２も前部軸受け体６５と中間軸受け部６６と後部軸受け体６９で軸支されており、また、第２動力伝達軸５４は中間軸受け部６６と後部軸受け体６９とでで軸支されている。

(4).駆動切換クラッチの操作構造
図８では駆動切換クラッチ３６の操作機構を示している。駆動切換クラッチ３６を構成する可動クラッチ体は、筒状入力軸３２に被嵌したスリーブ７３の後端に回転自在に取り付けられており、スリーブ７３をスライド操作することで駆動切換クラッチ３６が継断する。スリーブ７３はスライドするが回転はせず、従って、筒状入力軸３２に対して相対回転自在及びスライド自在に被嵌している。また、可動クラッチ体は筒状入力軸３２に対してはスライド自在で相対回転不能に被嵌しており、これにより、筒状入力軸３２の動力継断が行われる。

そして、スリーブ７３に正面視で下向き開口Ｕ型のヨーク（作動体）７４が上から被嵌しており、ヨーク７４におけるアーム部７４ａの先端部がスリーブ７３の側面に形成した前後突起７５の間に嵌まっている。また、ヨーク７４はスリーブ７３の軸心と直交した方向に延びる筒部７４ｂを有しており、筒部７４ｂに操作軸７６を固定し、操作軸７６の先端に操作アーム７７が固定されている。図４に示すように、操作軸７６はミッションケース１５の側面から外向きに突出しており、操作アーム７７はミッションケース１５の外側において操作軸７６に固定されている。操作アームは人手で操作されるレバーに連動連結されている。

ヨーク７４を際動させるとスリーブ７３がスライドして駆動切換クラッチ３６の継断が行われるが、ヨーク７４におけるアーム７４ａの下端部は側面視で円形になっているため、スリーブ７３の突起７５にスムースに当接する。そして、本実施形態では前後突起６５の間にヨーク７４の下端が位置しているため、ヨーク７４をいずれの方向に回動させてもスリーブ７３はスライドする。このため、戻し用のばねは不要であり、それだけ構造が簡単になる。ヨーク７４にけるアーム７４ａの先端にローラ（コロ）を取り付けて、コロを前後突起７５の間に介在させることも可能であり、この場合は動きが一層スムースになる。

(5).後輪の取り付け構造
本実施形態では後輪の支持構造も工夫している。この点を図９に基づいて説明する。既述のとおり、リアハウジング１７の左右側面に後輪支持ケース１８を固定している。そして、後輪支持ケース１８の内部に後ろ車軸７８がベアリング７９を介して回転自在に軸支されている。後ろ車軸７８の先端には円板８０が固定されており、この円板にリムを介して後輪３が固定されている。

そして、後ろ車軸７８は、後輪支持ケース１８の外側に露出した部分から外径を小さくした状態で後輪支持ケース１８の内部に入り込んでおり、このため、段部８１を有している。そして本実施形態では、段部８１に隅肉をつけてアール形状にすることにより、応力集中を防止しつつ、段部８１に間座（スペーサ、カラー）８２を介在させることにより、隅肉に阻害されることなくベアリング７９を嵌着している。後輪支持ケース１８の端面に蓋板８３を固定しており、蓋板８３の内側にオイルシール８４を配置している。

（Ｃ）に示す例では間座８２は隅肉に密着する断面形状としており、（Ｄ）に示す例では隅肉との間に空間が空いたＬ形の断面形状としており、（Ｅ）に示す例では段部８１を２段階にしてその隅角部に小さいアール（隅肉）を形成して、間座８２は平板状に形成している。また、（Ｆ）に示す例でオイルシール８４に間座部８４ａを形成している。

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は様々に具体化できる。例えばミッションケースは必ずしも走行機体のシャーシを構成している必要はないのである。また、複合伝達軸は３本以上の単位軸で構成してもよい。更に、第１動力伝達軸のみでなく他の動力伝達軸を複合伝達軸に構成することも可能である。

本願発明はトラクタ等の作業車両に具体化することで有用性を発揮する。従って、産業上利用できる。

１ 走行機体
４ エンジン
９ シャーシ
１５ ミッションケース
３１ 主動軸
３２ 筒状入力軸
３６ 駆動切換クラッチ
４０ 第１動力伝達軸（複合伝達軸）
４８，３９ ギア（端部ギア）
６０ 前側単位軸
６１ 後ろ側単位軸
７１，７２ フランジ

Claims (4)

1. 走行機体に設けたミッションケースの内部に複数本の動力伝達軸を平行に配置し、前記複数本の動力伝達軸には互いに噛み合う複数のギア群が取り付けられており、ギアの噛み合いを変えることで変速されるようになっている構成であって、
   前記複数の動力伝達軸のうちいずれか一方又は両方を同心に接続された複数本の単位軸から成る複合伝達軸と成しており、前記複合伝達軸を構成する各単位軸にそれぞれギアを取り付けている、
   作業車両。
2. 前記複合伝達軸は２本の単位軸で構成されている一方、
   前記ミッションケースは筒状の形態であり、このミッションケースの内部に、前記複合伝達軸が貫通する中間軸受け部が一体に形成されており、前記中間軸受け部により、前記２本の単位軸のうちいずれか一方又は両方の接続端部が軸支されており、かつ、前記ミッションケースには、前記中間軸受け部を挟んで両側に位置した軸受け体が取り外し可能に固定されており、一方の軸受け体で一方の単位軸を前記中間軸受け部よりも遠い部位で軸支し、他方の軸受け体で他方の単位軸を前記中間軸受け部よりも遠い部位で軸支している、
   請求項１に記載した作業車両。
3. 前記仕切り壁には一方の単位軸が一方の側から挿入されており、他方の単位軸は、当該他方の単位軸の一端に設けた小径係合部を一方の単位軸の他端面に空けた係合穴に嵌合させることで一方の単位軸に接続されており、かつ、前記一方又は他方の単位軸には、接続部の側から端部ギアが嵌め込まれていると共に、前記端部ギアが接続部と反対側にスライドすることを阻止するフランジ又は段部が形成されている、
   請求項２に記載した作業車両。
4. 前記動力伝達軸のうちいずれか一方をエンジンに連結された駆動軸と成しており、この駆動軸に、当該駆動軸の回転を阻害しない状態でスリーブが被嵌しており、前記スリーブのスライドによってメインクラッチが継断される構成であって、
   前記スリーブは当該スリーブの軸心と直交した支軸回りに回動するヨークによってスライドするようになっており、前記スリーブに、軸方向から見て前記ヨークの先端部を前後両側から挟む前後ストッパー部が設けられており、前記ヨークが回動するとその先端が前後いずれかのストッパー部に当たってスリーブがスライドする、
   請求項１〜３のうちのいずれかに記載した作業車両。

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