JP2015038382A

JP2015038382A - 作業車

Info

Publication number: JP2015038382A
Application number: JP2014236466A
Authority: JP
Inventors: 松岡　秀樹; Hideki Matsuoka; 秀樹松岡; 井上　誠; Makoto Inoue; 誠井上
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2015-02-26

Abstract

【課題】無段油圧変速機構及び遊星ギヤ機構を備えた田植機、トラクタ、コンバイン又は土木建機等の作業車を提供する。
【解決手段】エンジンと、無段油圧変速機構と、前記エンジンからの回転動力及び前記無段油圧変速機構からの回転動力を入力して合成する遊星ギヤ機構及び前記遊星ギヤ機構から合成回転動力を入力する前後進切換機構とを備え、前記遊星ギヤ機構は、前記無段油圧変速機構が逆転方向最大回転動力出力状態から出力ゼロの中立状態を介して正転方向最大回転出力状態へ変速されるに従って、前記合成回転動力の回転速度をゼロから一方向最大回転速度へ増速するように構成されている。
【選択図】図２４

Description

本発明は例えば苗載台及び苗植付爪を備えて連続的に苗植作業を行う田植機またはトラクタまたはコンバインまたは土木建機などの作業車に関する。

本発明は、エンジンと、前記エンジンから出力される回転動力を入力する無段油圧変速機構と、前記エンジンから出力される回転動力及び前記無段油圧変速機構から出力される回転動力を入力して合成した合成回転動力を出力する遊星ギヤ機構と、前記遊星ギヤ機構から出力される合成回転動力を入力し、入力した合成回転動力を前進用動力又は後進用動力に切り換えて出力可能な前後進切換機構とを備え、前記遊星ギヤ機構は、前記無段油圧変速機構が逆転方向最大回転動力出力状態から出力ゼロの中立状態を介して正転方向最大回転出力状態へ変速されるに従って、前記合成回転動力の回転速度をゼロから一方向最大回転速度へ増速するように構成されている作業車を提供する。

好ましくは、前記遊星ギヤ機構は、作業車の走行速度が０．３ｍ／ｓから１．３ｍ／ｓまでの一般作業速度範囲内において、前記エンジンから入力される回転動力及び前記無段油圧変速機構から入力される回転動力の合計回転動力に対する前記エンジンから入力される回転動力の分担比が６０％以上となるように構成され得る。

田植機の全体側面図。田植機の全体平面図。走行車体の側面図。走行車体の平面図。車体フレームの側面図。駆動部の側面説明図。駆動部の平面説明図。サイドクラッチ操作系の側面説明図。サイドクラッチ操作系の平面説明図。車体の斜視説明図。ミッションケースの断面図。同拡大図。遊星ギヤ機構の説明図。ミッションケースの部分図。遊星ギヤ機構の断面図。変速ペダル部の前方からの斜視図。変速ペダル部の後側上方からの斜視図。ミッションケースのギヤ配列説明図。油圧変速操作アーム部の側面図。遊星ギヤ機構の回転説明図。エンジンの出力説明図。油圧変速機構の出力説明図。伝達ギヤ側の出力説明図。合成出力軸の出力説明図。変速ペダルの変速説明図。油圧変速出力とギヤ変速出力の相関図。図２６の出力と油圧損失及びギヤ損失の相関図。ミッションケースの平面説明図。ミッションケースの平面断面図。ミッションケースの側面断面図。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。図１は全体の側面図、図２は同平面図、図３は車体フレームの側面図、図４は同平面図を示し、図中１は作業者が搭乗する走行車であり、エンジン２を車体フレーム３に搭載させ、ミッションケース４側方にフロントアクスルケース５を介して水田走行用前輪６を支持させると共に、前記ミッションケース４後方のリヤアクスルケース７に水田走行用後輪８を支持させる。そして前記エンジン２等を覆うボンネット９両側に予備苗載台１０を取付けると共に、作業者が搭乗する車体カバー１１によって前記ミッションケース４等を覆い、前記車体カバー１１後側上方にシートフレーム１２を介して運転席１３を取付け、その運転席１３の前方で前記ボンネット９後部に操向ハンドル１４を設ける。

また、図中１５は５条植え用の苗載台１６並びに複数の苗植付爪１７などを具備する植付部であり、前高後低の合成樹脂製の前傾式苗載台１６を下部レール１８及びガイドレール１９を介して植付ケース２０に左右往復摺動自在に支持させると共に、一方向に等速回転させるロータリケース２１を前記植付ケース２０に支持させ、該ケース２１の回転軸芯を中心に対称位置に一対の爪ケース２２・２２を配設し、その爪ケース２２・２２先端に苗植付爪１７・１７を取付ける。

また、前記植付ケース２０前側のヒッチブラケット２３をトップリンク２４及びロワーリンク２５を含む昇降リンク機構２６を介し走行車１後側に連結させ、前記リンク機構２６を介して植付部１５を昇降させる油圧昇降シリンダ２７をロワーリンク２５に連結させ、前記前後輪６・８を走行駆動して移動すると同時に、左右に往復摺動させる苗載台１６から一株分の苗を植付爪１７によって取出し、連続的に苗を植える田植作業を行うように構成する。

また、図中２８は主変速レバー、２９は植付部１５の昇降・植付クラッチの入切・マーカ操作を行う植付操作レバー、３０はブレーキペダル、３１は変速ペダル、３２はデフロックペダル、３３は感度調節レバー、３４は植付部１５を任意高さ位置に停止させるストップレバー、３５はユニットクラッチレバー３５であり、操向ハンドル１４位置近傍に変速及び昇降レバー２８・２９やブレーキ及び変速ペダル３０・３１を配設すると共に、運転席１３位置近傍に感度調節及びストップ及びユニットクラッチの各レバー３３・３４・３５やデフロックペダル３２を配設している。

さらに、図中３６は１条分均平用センタフロート、３７は２条分均平用サイドフロート、３８は肥料ホッパ３９内の肥料を送風機４０の送風力でフレキシブル形搬送ホース４１を介しフロート３６・３７の側条作溝器４２に排出させる５条用側条施肥機である。

図３乃至図５に示す如く、前記車体フレーム３は前部フレーム４３と中間フレーム４４と後部フレーム４５とに３分割させ、左右一対の前部フレーム４３にエンジン２を、左右一対の中間フレーム４４にフロントアクスルケース５を、左右一対の後部フレーム４５にリヤアクスルケース７及びエンジン２に燃料を供給する燃料タンク４６などを設けるもので、前部フレーム４３の前側と中間に前フレーム４７とベースフレーム４８を連結させて平面視４角枠状に形成し、固定ブラケット４９とベースフレーム４８に防振ゴムを介しエンジン２を上載させる。

また図１０にも示す如く、前記後部フレーム４５の中間立上り部５０間をパイプフレーム５１と門形フレーム５２とで略平行に連結させると共に、リヤアクスルケース７に左右下端を固設する門形フレーム５３の後端を一体連結させ、前記の左右の立上り部５０間に燃料タンク４６を配設する。

さらに、前部フレーム４３後端と後部フレーム４５前端に左右中間フレーム４４の前後端をボルト５４を介して取外し自在に固定させると共に、左右中間フレーム４４の下面にボルト５５を介して左右フロントアクスルケース５を取外し自在に固定させ、前記ミッションケース４に左右フロントアクスルケース５を接続固定させる。

図６乃至図９に示す如く、前記ミッションケース４の前面左側にパワーステアリングケース５６を設け、かつケース４の右側に無段油圧変速機構５７を設け、油圧変速機構５７の変速入力用ポンプ軸５８を車体前方向に突出させ、エンジン２下側で前後方向の伝達軸５９にポンプ軸５８を連結させると共に、エンジン２の出力軸６０に伝達ベルト６１を介して前記伝達軸５９を連結させ、エンジン２出力を油圧変速機構５７に伝達する。

また、前記ミッションケース４とリヤアクスルケース７を車体の前後方向の中心ライン上でパイプ製の連結フレーム６２によって一体連結させ、ミッションケース４後方にリヤ出力軸６３及びＰＴＯ出力軸６４を突出させ、リヤアクスルケース７前方に突出させるリヤ入力軸６５にリヤ伝達軸６６を介し前記リヤ出力軸６３を連結させ、走行出力軸６３から左右の後輪８に動力を伝える。またリヤアクスルケース７上部の軸受６７に設ける中介軸６８に自在継手軸６９を介して前記ＰＴＯ出力軸６４を連結させ、前記植付ケース２０の入力軸に自在継手軸を介して中介軸６８を連結させ、ＰＴＯ出力軸６４から植付部１５に動力を伝える。

さらに、図１１乃至図２０に示す如く、前記ミッションケース４は、本体胴部７０と、前蓋部７１と、後蓋部７２を備え、前記胴部７０の前後に各蓋部７２を着脱自在にボルト固定させ、密閉箱形に形成すると共に、前記胴部７０の内部を前後に分割する仕切り壁部７３を設ける。また、前蓋部７１前面に前記油圧変速機構５７を取付け、ミッションケース４内に突出させるポンプ軸５８に小径の伝達ギヤ７４を係合軸支させ、伝達ギヤ７４を前蓋部７１にベアリング軸受し、後蓋部７２後面に固定させるチャージポンプ７５に伝達ギヤ７４の動力をパイプ軸７６を介して伝える。

また、前記ミッションケース４内に突出させる油圧変速機構５７のモータ軸７７にサンギヤ７８を係合軸支させ、サンギヤ７８を前蓋部７１にベアリング軸受すると共に、前記の小径の伝達ギヤ７４に大径のキャリヤギヤ７９を常に噛合させ、サンギヤ７８のボス部にキャリヤギヤ７９を遊転軸支させるもので、キャリヤギヤ７９に３枚のプラネタリギヤ８０を軸８１を介して回転自在に設け、サンギヤ７８にプラネタリギヤ８０を噛合させると共に、プラネタリギヤ８０に噛合させるリングギヤ８２を設け、各ギヤ７８・８０・８２によって遊星ギヤ機構８３を形成する。

また、前記サンギヤ７８と後蓋部７２に合成出力軸８４の前後を回転自在に軸支させ、前記リングギヤ８２を合成出力軸８４に係合軸支させるもので、油圧変速機構５７の油圧ポンプ８５及び油圧モータ８６の無段油圧変速出力である正逆回転出力と、伝達ギヤ７４及びキャリヤギヤ７９の減速回転出力（一方向の一定回転）とを、遊星ギヤ機構８３のデフ作用によって合成し、ゼロ乃至最大速の一方向の回転力として合成出力軸８４に伝える。

さらに、前記合成出力軸８４に前進ギヤ８７と後進ギヤ８８を遊転軸支させ、合成出力軸８４に各ギヤ８７・８８をスライダ８９によって選択的に係合させ、前進または中立または後進の出力に切換えると共に、仕切り壁部７３と後蓋部７２に前記リヤ出力軸６３をベアリング軸受する。また、差動ギヤ９０を介して左右の前車軸９１に動力を伝えるフロント出力軸９２と、ＰＴＯ変速ギヤ９３を係合軸支させるカウンタ軸９４を設け、前記のリヤ及びフロント出力軸６３・９２に出力ギヤ９５・９６を介して後進ギヤ８８の後進動力を伝え、前後輪６・８を後進駆動させると共に、リヤ出力軸６３に移動ギヤ９７及び植付ギヤ９８を遊転軸支させ、副変速スライダ９９によって各ギヤ９７・９８をリヤ出力軸６３に選択的に係合させる。

また、カウンタ軸９４の高速用ギヤ１００を介して前進ギヤ８７に移動ギヤ９７を常に噛合させると共に、カウンタ軸９４の低速用のＰＴＯ変速ギヤ９３に植付ギヤ９８を常に噛合させ、各ギヤ１００・９３・９８を介して前進ギヤ８７の動力を前記各出力軸６３・９２に伝え、前後輪６・８を苗の植付け作業速度で前進駆動する。また、移動ギヤ９７と植付ギヤ９８の両方が遊転状態となり、植付爪１７などを作業者が手で回転させて詰った苗の除去などを行えるように、ＰＴＯ出力軸６４の手動回転を可能にすると共に、前進ギヤ８７の動力を各ギヤ１００・９７を介して各出力軸６３・９２に伝え、圃場間の路上移動などの高速の移動速度で前後輪６・８を前進駆動する。

さらに、図１２のように、ＰＴＯ変速軸１０１及びＰＴＯ変速機構１０２を介してＰＴＯ変速ギヤ９３の動力をＰＴＯ出力軸６４に伝え、株間変速自在に植付部１５を駆動すると共に、ミッションケース４に内設させるチェン１０３を介してＰＴＯ出力軸６４に施肥出力軸１０４を連結させ、植付部１５と同調させて施肥機３８を駆動する。また、図１３のように、ミッションケース４にオイルゲージ１０５を設けると共に、図１４のように、前記各スライダ８９・９９を同一のシフトフォーク１０６に係止させ、変速レバー２８の５位置切換によって前後進及び副変速（低高速）の切換を行う。また、図１６乃至図１８のように、油圧ポンプ８５の斜板１０７に制御軸１０８を介して油圧変速操作アーム１０９を連結させ、該アーム１０９にロッド１１０を介して変速ペダル３１を連結させると共に、ペダル３１の足踏み解除によってペダル３１を自動的に停止（速度ゼロ）位置に復帰動作させるバネ１１１を前記アーム１０９に連結させ、また定速作動部材であるオイルダンパ１１２を前記アーム１０９に連結させ、踏み込んでいたペダル３１から足を離したとき、オイルダンパ１１２の抵抗とバネ１１１の復動力によりペダル３１が緩やかな略一定速度で戻って除々に低速になる動作を行わせる。なお、オイルダンパ１１２に代え、ガススプリングなどによって定速作動部材を形成してもよい。

さらに、図２０のように、前記ペダル３１から足を離している状態でバネ１１１によってペダル３１が停止（速度ゼロ）位置に戻っているとき、サンギヤ７８は最高回転で時計回りに逆転してプラネタリギヤ８０を反時計回りに自転させる動作を行わせると同時に、また伝達ギヤ７４によってキャリヤギヤ７９を回転させることにより、プラネタリギヤ８０を時計方向に公転させて反時計回りに自転させる動作を行わせ、リングギヤ８２の回転をゼロにし、合成出力軸８４を停止維持する。また、ペダル３１をバネ１１１に抗して中位置（中速域）に足で踏んだとき、サンギヤ７８は停止し、伝達ギヤ７４によってキャリヤギヤ７９を回転させ、プラネタリギヤ８０を時計方向に自転させ乍ら時計方向に公転させ、伝達ギヤ７４のギヤ動力により合成出力軸８４を回転させる。また、ペダル３１を最大に踏み込んだとき、サンギヤ７８は最高回転で反時計回りに正転し、プラネタリギヤ８０を時計方向に自転させ乍ら伝達ギヤ７４でキャリヤギヤ７９を回転させることによって時計方向に公転させ、サンギヤ７８からの油圧変速力と伝達ギヤ７４動力を加算して合成出力軸８４を回転させるもので、図２１のように、エンジン２動力を伝達ギヤ７４と油圧変速機構５７とに伝えて遊星ギヤ機構８３により合成して出力させ、ミッションケース４で前後進切換とＰＴＯ変速を行い、後進、低速前進（圃場植付走行）、高速前進（路上移動走行）の各動作を行わせる。

そして、例えば、図２２のように、油圧変速操作アーム１０９の角度を−１乃至０乃至１に変化させることにより、モータ軸７７が−１０００乃至０乃至１０００回転になるようにし、図２３のように、前記アーム１０９の角度に関係なくギヤ７４側を１０００回転させた場合、図２４のように、前記アーム１０９の角度に対して合成出力軸８４が０乃至２０００回転になるように、ギヤ７４・７９及び遊星ギヤ機構８３を組成する。

また、前記アーム１０９の全制御範囲を−１乃至０乃至１としたとき、図１９に示す如く、前記アーム１０９の低速（ゼロ速度）側及び高速側の制御動作をボルト型低速及び高速ストッパ１１３・１１４によって規制し、図２５のように、前記各ストッパ１１３・１１４によって調節自在な実際のアーム１０９の操作範囲を−０．８乃至０．６にして、０乃至１．４ｍ／Ｓの作業速度を得ることにより、油圧変速機構５７の組立誤差などによって生じる出力特性のバラツキに対して前記各ストッパ１１３・１１４により調整すると共に、例えば前記アーム１０９の−１乃至０．８の位置を調整域とし、速度をゼロにすることができ、仮りにアーム１０９が−１でも速度がゼロにならない不具合をなくしている。図２６及び図２７のように、一般的な作業速度において、油圧変速機構５７とギヤ７４側の動力分担比が６０パーセント以上にし、油圧変速機構５７の有効動力に対し、ギヤ７４側の有効動力の割合を大きくし、湿田での走破性を向上させ、湿田での作業能率を向上させ、また耕盤の段差に対して余裕の脱出能力を持たせる。

図１５にも示す如く、前記遊星ギヤ機構８３のキャリヤギヤ７９に噛合せて該ギヤ７９を駆動する伝達ギヤ７４の一側を、前記ポンプ軸５８のスプライン軸５８ａに取外し自在に嵌合させると共に、ギヤ７４の他側にパイプ軸７６を嵌合固定させて、油圧変速機構５７と遊星ギヤ機構８３との合成出力を形成する複合変速機構１１５を設けている。そして、油圧変速機構５７の入力軸であるポンプ軸５８及びパイプ軸７６に遊星ギヤ機構８３の駆動用ギヤである伝達ギヤ７４を設けることによって、油圧変速機構５７のポンプ軸５８とは別個に遊星ギヤ機構８３を駆動するための駆動ギヤ専用のギヤ軸を別個所に設置する構造の複雑さを解消させ、油圧変速機構５７のポンプ軸５８を利用した簡単な構成手段のもので、各駆動部に高い伝達効率の複合変速機構１１５の変速出力を有効に伝達させることができる。

また、油圧変速機構５７のポンプ軸５８と、該ポンプ軸５８と同一軸芯上に設ける油圧変速機構５７など油圧機構に油圧を供給するポンプ７５を駆動させるための駆動軸であるパイプ軸７６とを利用して、強度且つ安定良好に伝達ギヤ７４を支持可能とさせると共に、ポンプ７５駆動部をコンパクトに配置することも可能とさせることがきる。

また、油圧変速機構５７の出力軸であるモータ軸７７上に遊星ギヤ機構８３を設けるもので、サンギヤ７８の一側内面部をモータ軸７７のスプライン軸７７ａに取外し自在に嵌合させると共に、一側外面部をベアリング１１６を介し前蓋部７１に回転自在に支持させ、サンギヤ７８の他側を合成出力軸８４に軸受部材１１７を介して遊転支持させるように構成している。そして油圧変速機構５７のモータ軸７７とポンプ軸５８の延長方向に遊星ギヤ機構８３とこの駆動用ギヤ７４を設けて、油圧変速機構５７の形状を軸方向に若干延設させた大きさで複合変速機構１１５を横巾の狭い小型コンパクトなものに形成可能とさせるもので、油圧変速機構８３のモータ軸７７に遊星ギヤ機構８３を設けることによって、ミッションケース４内に小型コンパクトに遊星ギヤ機構８３を組込んで、ミッションケース４の小型軽量化を容易に可能とさせるように構成している。

また、前記サンギヤ７８の一側をミッションケース４の前蓋部７１に、他側を合成出力軸８４に支持させると共に、サンギヤ７８の外周面に遊転支持させるキャリヤギヤ７９と出力軸８４にスプライン８４ａ嵌合させるリングギヤ８２間にプラネタリギヤ８０を配設して、遊星ギヤ機構８３の軸方向の距離を短かして複合変速機構１１５の一層のコンパクト化を図るように構成している。

図６に示す如く、前車体カバー１１ａ及び後車体カバー１１ｂに分割形成する車体カバー１１の前車体カバー１１ａの下側に油圧変速機構５７を平面視でラップさせ、エンジン２やベルト６１などのメンテナンス時に前車体カバー１１ａを取外すだけで、この変速機構５７のメンテナンスも容易に可能とさせると共に、重量物の変速機構５７をミッションケース４の前側位置に配置させて、機体の前後バランスを良好とさせるように構成している。

図１１、図１２、図２８乃至図３０に示す如く、前記ミッションケース４は遊星ギヤ機構８３を有する遊星ギヤ室１１８と、前後進ギヤ８７・８８やＰＴＯ変速機構１０２など有する変速ギヤ室１１９と、差動ギヤ９０など有する差動ギヤ室１２０を内設するもので、各機能ごとに区画された３つのギヤ室１１８・１１９・１２０を有し、図２９に示す如く平面視で遊星ギヤ室１１８の後側及び左側に変速ギヤ室１１９及び差動ギヤ室１２０を配設させ、遊星ギヤ機構８３の左側に差動ギヤ９０を近接配置させて、ミッションケース４の前後幅を短縮させて小型化するように構成している。

また、前記差動ギヤ室１２０に接続固定する左フロントアクスルケース５の接続ケース１２１にサクション口１２２を設け、前記チャージポンプ７５などに油圧ホース１２３を介しサクション口１２２を連通接続させて、ミッションケース４内に貯留する作動油をチャージポンプ７５を介し油圧変速機構５７などに供給するように構成している。

そして、前記遊星ギヤ室１１８に設ける油圧変速機構５７の油圧戻り口１２４などより遠隔した位置にサクション口１２２を設けて、油の泡立ちなど有効に防止すると共に、遊星ギヤ室１１８と変速ギヤ室１１９及び変速ギヤ室１１９と差動ギヤ室１２０を仕切る仕切り壁部７３・１２５に油の流通口１２６・１２７を適宜開設して、遊星ギヤ室１１８内に貯留される作動油を流通口１２６・１２７を介して変速ギヤ室１１９及び差動ギヤ室１２０に順次送り込んでサクション口１２２より吸出させて、油の泡立ちを一層防止しチャージポンプ７５などに対する油圧の良好な供給を行うように構成している。

なお、前記接続ケース１２１のサクション口１２２とは反対側位置に差動ギヤ９０のデフロック機構１２８を入切操作するデフロックレバー１２９（前記デフロックペダル３２に図示せぬ連動機構を介して連動）を設けると共に、前記ブレーキペダル３０にブレーキレバー軸１３０及びブレーキレバー１３１を介し連結させる走行用ブレーキ１３２をフロント出力軸９２に設けている。

上記からも明らかなように、油圧変速機構７５の変速出力をミッションケース４内で遊星ギヤ機構８３、変速ギヤ機構である前後進ギヤ８７・８８、デフ機構である差動ギヤ９０を介し車輪である前輪６の駆動を行う作業車において、前記遊星ギヤ機構８３、前後進ギヤ８７・８８、差動ギヤ９０をミッションケース４内の区画した区画室１１８・１１９・１２０に設けることによって、各機能別のギヤ８７・８８、９０や機構８３の配置を行って、構造のシンプル化や組立ての容易化を図ると共に、剛性を保った状態でミッションケース４の肉厚も薄くしてミッションケース４の軽量化も容易に可能にできる。

また、ミッションケース４内に貯留させる作動油を各ギヤ機構室である遊星ギヤ室１１８、変速ギヤ室１１９、差動ギヤ室１２０を介してフロントアクスルケース５の油出口であるサクション口１２２に流通させて取出すことによって、区画された各ギヤ室１１８・１１９・１２０を順次流通させ、油の戻り口１２４からサクション口１２２を遠く離して、油の泡立ちを有効に防止して、油圧ポンプ８５による良好な油の吸出などを容易に可能とさせて、油圧変速機構５７の性能の安定保持を図ることができる。

１走行車（作業車）
２エンジン
５７無段油圧変速機構
８３遊星ギヤ機構
８４合成出力軸
８７前進ギヤ
８８後進ギヤ

Claims

エンジンと、
前記エンジンから出力される回転動力を入力する無段油圧変速機構と、
前記エンジンから出力される回転動力及び前記無段油圧変速機構から出力される回転動力を入力して合成した合成回転動力を出力する遊星ギヤ機構と、
前記遊星ギヤ機構から出力される合成回転動力を入力し、入力した合成回転動力を前進用動力又は後進用動力に切り換えて出力可能な前後進切換機構とを備え、
前記遊星ギヤ機構は、前記無段油圧変速機構が逆転方向最大回転動力出力状態から出力ゼロの中立状態を介して正転方向最大回転出力状態へ変速されるに従って、前記合成回転動力の回転速度をゼロから一方向最大回転速度へ増速するように構成されていることを特徴とする作業車。