JP2018159438A - 作業車両用トランスミッション - Google Patents

Abstract

【課題】降坂時などにトランスミッションの出力軸が高速回転になっても安定した運転が可能で、かつ小型化が可能な作業車両用トランスミッションを提供する。【解決手段】第３カウンタ軸ＭＳ２は、動力伝達経路において入力軸ＩＳと出力軸ＯＳとの間に配置されている。第２パック歯車５９は、第３カウンタ軸ＭＳ２とともに回転するように第３カウンタ軸ＭＳ２に固定されている。低速用減速歯車６１は、第３カウンタ軸ＭＳ２の回りに回転可能である。出力軸歯車６２は、出力軸ＯＳとともに回転するように出力軸ＯＳに固定されている。高速用減速歯車６３は、出力軸ＯＳの回りに回転可能である。第２パック歯車５９は高速用減速歯車６３と直接噛み合い、低速用減速歯車６１は出力軸歯車６２と直接噛み合っている。【選択図】図２

Description

本発明は、作業車両用トランスミッションに関するものである。

作業車両用トランスミッションには、遊星歯車式、多軸式などがある。多軸式トランスミッションは、たとえば特開平１１−２３０２７８号公報に開示されている。

特開平１１−２３０２７８号公報

ところで作業車両が坂を下りる際などには、トランスミッションの出力軸が車輪の回転に伴って高速で回転する。従来の多軸式トランスミッションにおいては、トランスミッションの出力軸が高速で回転すると、出力軸に動力を伝達するための中間軸も高速で回転する場合がある。中間軸が高速で回転することにより、中間軸の回転速度がその中間軸を支持する軸受の許容回転速度を超えると、軸受内部の摩擦による発熱などで焼き付きによる損傷が生じ、安定した軸受の運転ができなくなる。

本開示の目的は、降坂時などにトランスミッションの出力軸が高速回転になっても安定した運転が可能な作業車両用トランスミッションを提供することである。

本開示の作業車両用トランスミッションは、入力軸と、出力軸と、第１中間軸と、第１歯車と、第２歯車と、第３歯車と、第４歯車とを備えている。第１中間軸は、動力伝達経路において入力軸と出力軸との間に配置されている。第１歯車は、第１中間軸とともに回転するように第１中間軸に固定されている。第２歯車は、第１中間軸の回りに回転可能である。第３歯車は、出力軸とともに回転するように出力軸に固定されている。第４歯車は、出力軸の回りに回転可能である。第１歯車は第４歯車と直接噛み合い、第２歯車は第３歯車と直接噛み合っている。

本開示の作業車両用トランスミッションによれば、降坂時などにトランスミッションの出力軸が高速回転になっても安定した運転が可能な作業車両用トランスミッションを実現することができる。

一実施の形態におけるモータグレーダの構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示されるモータグレーダに用いられるトランスミッションの構成を概略的に示す図である。 図２に示されるトランスミッションにおける各軸のケース内の配置を示す模式図である。 図２に示されるトランスミッションの制御ブロック図である。 図２に示されるトランスミッションにおける各変速段での各クラッチのオン、オフを示す図である。 図２に示されるトランスミッションの前進１速（Ａ）、前進２速（Ｂ）、前進３速（Ｃ）、前進４速（Ｄ）の動力伝達経路を示す図である。 図２に示されるトランスミッションの前進５速（Ａ）、前進６速（Ｂ）、前進７速（Ｃ）、前進８速（Ｄ）の動力伝達経路を示す図である。 図２に示されるトランスミッションの後進１速（Ａ）、後進２速（Ｂ）、後進３速（Ｃ）、後進４速（Ｄ）の動力伝達経路を示す図である。

以下、本開示の実施の形態に係る作業車両について、図に基づいて説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

まず、本開示の思想を適用可能な作業車両の一例であるモータグレーダの構成について説明する。

図１は、本開示の一実施の形態におけるモータグレーダの構成を概略的に示す斜視図である。図１に示されるように、本実施の形態におけるモータグレーダ１は、走行輪１１、１２と、車体フレーム２と、キャブ３と、作業機４とを主に有している。また、モータグレーダ１は、エンジン室６に配置されたエンジンなどの構成部品を有している。作業機４は、たとえばブレード４２を含んでいる。モータグレーダ１は、ブレード４２で整地作業、路面切削作業、掘削作業、除雪作業、材料混合などの作業を行なうことができる。

走行輪１１、１２は、前輪１１と後輪１２とを含んでいる。図１においては片側１輪ずつの２つの前輪１１と片側２輪ずつの４つの後輪１２とからなる全６輪の走行輪を示しているが、前輪１１および後輪１２の数および配置は、図１に示す例に限られるものではない。

なお以下の図の説明において、モータグレーダ１が直進走行する方向を、モータグレーダ１の前後方向という。モータグレーダ１の前後方向において、作業機４に対して前輪１１が配置されている側を、前方向とする。モータグレーダ１の前後方向において、作業機４に対して後輪１２が配置されている側を、後方向とする。

車体フレーム２は、前後方向に延びている。車体フレーム２は、リアフレーム２１と、フロントフレーム２２とを含んでいる。

リアフレーム２１は、エンジン室６に配置されたエンジンなどの構成部品を支持している。リアフレーム２１には、上記のたとえば４つの後輪１２の各々が取付けられている。４つの後輪１２の各々は、エンジンからの駆動力によって回転駆動可能である。

フロントフレーム２２は、リアフレーム２１の前方に取り付けられている。フロントフレーム２２は、リアフレーム２１に、回動可能に連結されている。フロントフレーム２２は、前後方向に延びている。フロントフレーム２２は、リアフレーム２１に連結されている基端部と、基端部と反対側の先端部とを有している。フロントフレーム２２の基端部は、鉛直方向に延びるセンタピンにより、リアフレーム２１の先端部と連結されている。

フロントフレーム２２とリアフレーム２１との間には、アーティキュレートシリンダ（図示せず）が取り付けられている。フロントフレーム２２は、アーティキュレートシリンダの伸縮により、リアフレーム２１に対して回動可能に設けられている。

フロントフレーム２２の先端部には、上記のたとえば２つの前輪１１が回転可能に取り付けられている。前輪１１は、ステアリングシリンダ７の伸縮によって、フロントフレーム２２に対して旋回可能に取り付けられている。モータグレーダ１は、ステアリングシリンダ７の伸縮によって、進行方向を変更することが可能である。

キャブ３はたとえばフロントフレーム２２に載置されている。キャブ３の内部には、ハンドル、変速レバー、作業機４の操作レバー、ブレーキ、アクセルペダル、インチングペダルなどの操作部（図示せず）が設けられている。なお、キャブ３は、リアフレーム２１に載置されていてもよい。

作業機４は、たとえばドローバ４０と、ブレード４２とを主に有している。ドローバ４０は、フロントフレーム２２の下方に配置されている。

ブレード４２は、前輪１１と後輪１２との間に配置されている。前輪１１は、ブレード４２よりも前方に配置されている。後輪１２は、ブレード４２よりも後方に配置されている。ブレード４２は、ドローバ４０に支持されている。ブレード４２は、ドローバ４０を介して、フロントフレーム２２に支持されている。

次に、上記のモータグレーダに搭載される多軸式トランスミッションについて図２を用いて説明する。

図２は、図１に示されるモータグレーダに用いられるトランスミッションの構成を概略的に示す図である。図２に示されるように、トランスミッション５０は多軸式トランスミッションである。トランスミッション５０は、入力軸ＩＳと、第１カウンタ軸ＩＤＳと、第２カウンタ軸ＭＳ１（第２中間軸）と、第３カウンタ軸ＭＳ２（第１中間軸）と、出力軸ＯＳとを有している。これらの軸ＩＳ、ＩＤＳ、ＭＳ１、ＭＳ２、ＯＳは互いに平行に配置されている。

＜入力軸ＩＳ＞
入力軸ＩＳには、エンジンＥＧからの動力がたとえばトルクコンバータＴＣを介在して入力される。入力軸ＩＳには、入力軸歯車５１と、前進低速用クラッチＦＬと、後進用クラッチＲと、が設けられている。入力軸歯車５１は、入力軸ＩＳに相対回転不能に固定されている。入力軸歯車５１は、入力軸ＩＳとともに回転するように入力軸ＩＳに取り付けられている。

前進低速用クラッチＦＬと後進用クラッチＲとは共通の入力軸クラッチパック７０を有している。入力軸クラッチパック７０は、入力軸ＩＳに相対回転不能に固定されている。入力軸クラッチパック７０は、入力軸ＩＳとともに回転するように入力軸ＩＳに取り付けられている。

前進低速用クラッチＦＬには、前進低速用クラッチ歯車５２が設けられている。前進低速用クラッチ歯車５２は、入力軸ＩＳに相対回転可能に支持されている。前進低速用クラッチ歯車５２は、入力軸ＩＳの回りに回転可能なように入力軸ＩＳに支持されている。

後進用クラッチＲには、後進用クラッチ歯車５３が設けられている。後進用クラッチ歯車５３は、入力軸ＩＳに相対回転可能に支持されている。後進用クラッチ歯車５３は、入力軸ＩＳの回りに回転可能なように入力軸ＩＳに支持されている。

＜第１カウンタ軸ＩＤＳ＞
第１カウンタ軸ＩＤＳは、アイドラ軸であり、ケースＣＡに固定されている。第１カウンタ軸ＩＤＳには、アイドラ歯車５６が設けられている。アイドラ歯車５６は、第１カウンタ軸ＩＤＳに相対回転可能に支持されている。アイドラ歯車５６は、第１カウンタ軸ＩＤＳの回りに回転可能なように入力軸ＩＳに支持されている。アイドラ歯車５６は、後進用クラッチ歯車５３に噛み合っている。アイドラ歯車５６は、後進用クラッチ歯車５３の回転に伴って回転可能である。

＜第２カウンタ軸ＭＳ１＞
第２カウンタ軸ＭＳ１は、動力伝達経路において入力軸ＩＳと出力軸ＯＳとの間に配置されている。第２カウンタ軸ＭＳ１には、前進高速用クラッチＦＨと、第１クラッチ１ＳＴと、第２カウンタ軸歯車５７と、が設けられている。第２カウンタ軸歯車５７は、第２カウンタ軸ＭＳ１に相対回転不能に固定されている。第２カウンタ軸歯車５７は、第２カウンタ軸ＭＳ１とともに回転するように第２カウンタ軸ＭＳ１に取り付けられている。第２カウンタ軸歯車５７は、アイドラ歯車５６に噛み合っている。第２カウンタ軸歯車５７は、アイドラ歯車５６の回転に伴って回転可能である。

前進高速用クラッチＦＨと第１クラッチ１ＳＴとは共通の第１クラッチパック７１を有している。第１クラッチパック７１は、第２カウンタ軸ＭＳ１に相対回転不能に固定されている。第１クラッチパック７１は、第２カウンタ軸ＭＳ１とともに回転するように第２カウンタ軸ＭＳ１に取り付けられている。

第１クラッチパック７１の外周には第１クラッチパック歯車５５が設けられている。第１クラッチパック歯車５５は、第２カウンタ軸ＭＳ１に相対回転不能に固定されている。第１クラッチパック歯車５５は、第２カウンタ軸ＭＳ１とともに回転するように第２カウンタ軸ＭＳ１に取り付けられている。第１クラッチパック歯車５５は、前進低速用クラッチ歯車５２に噛み合っている。第１クラッチパック歯車５５は、前進低速用クラッチ歯車５２の回転に伴って回転可能である。

前進高速用クラッチＦＨには前進高速用クラッチ歯車５４が設けられている。前進高速用クラッチ歯車５４は、第２カウンタ軸ＭＳ１に相対回転可能に支持されている。前進高速用クラッチ歯車５４は、第２カウンタ軸ＭＳ１の回りに回転可能なように第２カウンタ軸ＭＳ１に支持されている。前進高速用クラッチ歯車５４は入力軸歯車５１に噛み合っている。前進高速用クラッチ歯車５４は、入力軸歯車５１の回転に伴って回転可能である。

第１クラッチ１ＳＴには第１クラッチ歯車５８（第５歯車）が設けられている。第１クラッチ歯車５８は、第２カウンタ軸ＭＳ１に相対回転可能に支持されている。第１クラッチ歯車５８は、第２カウンタ軸ＭＳ１の回りに回転可能なように第２カウンタ軸ＭＳ１に支持されている。

＜第３カウンタ軸ＭＳ２＞
第３カウンタ軸ＭＳ２は、動力伝達経路において入力軸ＩＳと出力軸ＯＳとの間に配置されている。第３カウンタ軸ＭＳ２は、動力伝達経路において第２カウンタ軸ＭＳ１と出力軸ＯＳとの間に配置されている。第３カウンタ軸ＭＳ２には、第２クラッチ２ＮＤと、低速用クラッチＬと、が設けられている。

第２クラッチ２ＮＤと低速用クラッチＬとは共通の第２クラッチパック７２を有している。第２クラッチパック７２は、第３カウンタ軸ＭＳ２に相対回転不能に固定されている。第２クラッチパック７２は、第３カウンタ軸ＭＳ２とともに回転するように第３カウンタ軸ＭＳ２に取り付けられている。

第２クラッチパック７２の外周には第２クラッチパック歯車５９（第１歯車）が設けられている。第２クラッチパック歯車５９は、第３カウンタ軸ＭＳ２に相対回転不能に固定されている。第２クラッチパック歯車５９は、第３カウンタ軸ＭＳ２とともに回転するように第３カウンタ軸ＭＳ２に取り付けられている。第２クラッチパック歯車５９は第１クラッチ歯車５８に噛み合っている。第２クラッチパック歯車５９は、第１クラッチ歯車５８の回転に伴って回転可能である。

第２クラッチ２ＮＤには第２クラッチ歯車６０が設けられている。第２クラッチ歯車６０は、第３カウンタ軸ＭＳ２に相対回転可能に支持されている。第２クラッチ歯車６０は、第３カウンタ軸ＭＳ２の回りに回転可能なように第３カウンタ軸ＭＳ２に支持されている。第２クラッチ歯車６０は第２カウンタ軸歯車５７に噛み合っている。第２クラッチ歯車６０は、第２カウンタ軸歯車５７の回転に伴って回転可能である。

低速用クラッチＬには低速用減速歯車６１（第２歯車）が設けられている。低速用減速歯車６１は、第３カウンタ軸ＭＳ２に相対回転可能に支持されている。低速用減速歯車６１は、第３カウンタ軸ＭＳ２の回りに回転可能なように第３カウンタ軸ＭＳ２に支持されている。

＜出力軸ＯＳ＞
出力軸ＯＳは後輪１２（図１）に連結可能である。出力軸ＯＳには、高速用クラッチＨと、出力軸歯車６２（第３歯車）と、が設けられている。出力軸歯車６２は、出力軸ＯＳに相対回転不能に固定されている。出力軸歯車６２は、出力軸ＯＳとともに回転するように出力軸ＯＳに取り付けられている。出力軸歯車６２は低速用減速歯車６１に噛み合っている。出力軸歯車６２は、低速用減速歯車６１の回転に伴って回転可能である。

高速用クラッチＨは出力軸クラッチパック７３を有している。出力軸クラッチパック７３は、出力軸ＯＳに相対回転不能に固定されている。出力軸クラッチパック７３は、出力軸ＯＳとともに回転するように出力軸ＯＳに取り付けられている。

出力軸クラッチパック７３には高速用減速歯車６３（第４歯車）が設けられている。高速用減速歯車６３は、出力軸ＯＳに相対回転可能に支持されている。高速用減速歯車６３は、出力軸ＯＳの回りに回転可能なように出力軸ＯＳに支持されている。高速用減速歯車６３は第２クラッチパック歯車５９に噛み合っている。高速用減速歯車６３は、第２クラッチパック歯車５９の回転に伴って回転可能である。

［各軸のケース内配置］
次に、本実施の形態のトランスミッション５０における各軸のケース内の配置について図３を用いて説明する。

図３は、図２に示されるトランスミッションにおける各軸のケース内の配置を示す模式図である。図３に示されるように、トランスミッション５０のケースＣＡ内に、複数の軸ＩＳ、ＩＤＳ、ＭＳ１、ＭＳ２、ＯＳの各々が収容されている。

各軸ＩＳ、ＩＤＳ、ＭＳ１、ＭＳ２、ＯＳのうちで、入力軸ＩＳが最も高い位置に配置されている。また各軸ＩＳ、ＩＤＳ、ＭＳ１、ＭＳ２、ＯＳのうちで、出力軸ＯＳが最も低い位置に配置されている。

第１カウンタ軸ＩＤＳ、第２カウンタ軸ＭＳ１、第３カウンタ軸ＭＳ２は入力軸ＩＳの高さ位置と出力軸ＯＳの高さ位置との間の高さ位置に配置されている。第１カウンタ軸ＩＤＳ、第２カウンタ軸ＭＳ１、第３カウンタ軸ＭＳ２のうちで、第１カウンタ軸ＩＤＳが最も高い位置に配置されている。第１カウンタ軸ＩＤＳ、第２カウンタ軸ＭＳ１、第３カウンタ軸ＭＳ２のうちで、第３カウンタ軸ＭＳ２が最も低い位置に配置されている。第２カウンタ軸ＭＳ１は、第１カウンタ軸ＩＤＳの高さ位置と第３カウンタ軸ＭＳ２の高さ位置との間の高さ位置に配置されている。

ケースＣＡの底部には油（潤滑油）ＯＬが貯留されている。出力軸ＯＳが、ケースＣＡ内の油ＯＬに浸っている。これにより、高速用減速歯車６３および出力軸歯車６２の少なくとも一方は、ケースＣＡ内の油ＯＬに浸っている。また高速用クラッチＨは、ケースＣＡ内の油ＯＬに浸っている。一方、第３カウンタ軸ＭＳ２に設けられた低速用クラッチＬ（低速用減速歯車６１）は、ケースＣＡ内の油ＯＬに浸っていない。

［制御ブロック］
次に、上記のモータグレーダに搭載される多軸式トランスミッション５０における変速制御の機能ブロックについて図４を用いて説明する。

図４は、図２に示されるトランスミッションの制御ブロックを示す図である。図４に示されるように、本実施の形態のモータグレーダ１（図１）は、制御部８０を有している。制御部８０には、前後進切換用レバーの位置を検出するセンサ８１、および変速レバーの位置を検出するセンサ８２が接続されている。また、制御部８０には、クラッチを制御するためのコントロールバルブ８３が接続されている。

なお図４では、１つのコントロールバルブ８３が示されているが、各クラッチに対応してそれぞれコントロールバルブ８３が設けられている。このため、複数のコントロールバルブ８３が制御部８０に接続されている。

制御部８０は、各センサ８１、８２からの信号を受けて、複数のコントロールバルブ８３の各々に制御信号を出力し、トランスミッション５０の各軸に設けられた複数の油圧クラッチのオン／オフを制御する。具体的には、制御部８０は、変速レバーの操作を受けて、各クラッチのオン、オフを図５に示すように制御する。

図５は、図２に示されるトランスミッションにおける各変速段での各クラッチのオン、オフを示す図である。図５に示されるように、「○」はクラッチオン（クラッチ係合状態＝動力伝達状態）を示している。また空欄はクラッチオフ（クラッチ非係合状態＝動力遮断状態）を示している。

本実施の形態における多軸式トランスミッション５０は、前進１速〜前進８速および後進１速〜後進４速の変速が可能である。各クラッチのオン、オフを制御することにより、前進１速〜前進８速および後進１速〜後進４速の各変速段に制御することができる。

［動作］
次に、各変速段における動力伝達経路について図５〜図８を用いて説明する。

＜前進１速＞
前進１速（Ｆ１）の場合は、図５に示されるように、前進低速用クラッチＦＬ、第１クラッチ１ＳＴおよび低速用クラッチＬの各々がオンされ、他のクラッチはオフされる。

この場合は、図６（Ａ）の太線で示されるように、入力軸ＩＳに入力された動力は、以下の経路で出力軸ＯＳに伝達される。

入力軸ＩＳ→前進低速用クラッチＦＬ→前進低速用クラッチ歯車５２→第１クラッチパック歯車５５→第１クラッチ１ＳＴ→第１クラッチ歯車５８→第２クラッチパック歯車５９→低速用クラッチＬ→低速用減速歯車６１→出力軸歯車６２→出力軸ＯＳ
＜前進２速＞
前進２速（Ｆ２）の場合は、図５に示されるように、前進高速用クラッチＦＨ、第１クラッチ１ＳＴおよび低速用クラッチＬの各々がオンされ、他のクラッチはオフされる。

この場合は、図６（Ｂ）の太線で示されるように、入力軸ＩＳに入力された動力は、以下の経路で出力軸ＯＳに伝達される。

入力軸ＩＳ→入力軸歯車５１→前進高速用クラッチ歯車５４→前進高速用クラッチＦＨ→第１クラッチ１ＳＴ→第１クラッチ歯車５８→第２クラッチパック歯車５９→低速用クラッチＬ→低速用減速歯車６１→出力軸歯車６２→出力軸ＯＳ
＜前進３速＞
前進３速（Ｆ３）の場合は、図５に示されるように、前進低速用クラッチＦＬ、第２クラッチ２ＮＤおよび低速用クラッチＬの各々がオンされ、他のクラッチはオフされる。

この場合は、図６（Ｃ）の太線で示されるように、入力軸ＩＳに入力された動力は、以下の経路で出力軸ＯＳに伝達される。

入力軸ＩＳ→前進低速用クラッチＦＬ→前進低速用クラッチ歯車５２→第１クラッチパック歯車５５→第２カウンタ軸歯車５７→第２クラッチ歯車６０→第２クラッチ２ＮＤ→低速用クラッチＬ→低速用減速歯車６１→出力軸歯車６２→出力軸ＯＳ
＜前進４速＞
前進４速（Ｆ４）の場合は、図５に示されるように、前進高速用クラッチＦＨ、第２クラッチ２ＮＤおよび低速用クラッチＬの各々がオンされ、他のクラッチはオフされる。

この場合は、図６（Ｄ）の太線で示されるように、入力軸ＩＳに入力された動力は、以下の経路で出力軸ＯＳに伝達される。

入力軸ＩＳ→入力軸歯車５１→前進高速用クラッチ歯車５４→前進高速用クラッチＦＨ→第２カウンタ軸歯車５７→第２クラッチ歯車６０→第２クラッチ２ＮＤ→低速用クラッチＬ→低速用減速歯車６１→出力軸歯車６２→出力軸ＯＳ
＜前進５速＞
前進５速（Ｆ５）の場合は、図５に示されるように、前進低速用クラッチＦＬ、第１クラッチ１ＳＴおよび高速用クラッチＨがオンされ、他のクラッチはオフされる。

この場合は、図７（Ａ）の太線で示されるように、入力軸ＩＳに入力された動力は、以下の経路で出力軸ＯＳに伝達される。

入力軸ＩＳ→前進低速用クラッチＦＬ→前進低速用クラッチ歯車５２→第１クラッチパック歯車５５→第１クラッチ１ＳＴ→第１クラッチ歯車５８→第２クラッチパック歯車５９→高速用減速歯車６３→高速用クラッチＨ→出力軸ＯＳ
＜前進６速＞
前進６速（Ｆ６）の場合は、図５に示されるように、前進高速用クラッチＦＨ、第１クラッチ１ＳＴおよび高速用クラッチＨがオンされ、他のクラッチはオフされる。

この場合は、図７（Ｂ）の太線で示されるように、入力軸ＩＳに入力された動力は、以下の経路で出力軸ＯＳに伝達される。

入力軸ＩＳ→入力軸歯車５１→前進高速用クラッチ歯車５４→前進高速用クラッチＦＨ→第１クラッチ１ＳＴ→第１クラッチ歯車５８→第２クラッチパック歯車５９→高速用減速歯車６３→高速用クラッチＨ→出力軸ＯＳ
＜前進７速＞
前進７速（Ｆ７）の場合は、図５に示されるように、前進低速用クラッチＦＬ、第２クラッチ２ＮＤおよび高速用クラッチＨがオンされ、他のクラッチはオフされる。

この場合は、図７（Ｃ）の太線で示されるように、入力軸ＩＳに入力された動力は、以下の経路で出力軸ＯＳに伝達される。

入力軸ＩＳ→前進低速用クラッチＦＬ→前進低速用クラッチ歯車５２→第１クラッチパック歯車５５→第２カウンタ軸歯車５７→第２クラッチ歯車６０→第２クラッチ２ＮＤ→第２クラッチパック歯車５９→高速用減速歯車６３→高速用クラッチＨ→出力軸ＯＳ
＜前進８速＞
前進８速（Ｆ８）の場合は、図５に示されるように、前進高速用クラッチＦＨ、第２クラッチ２ＮＤおよび高速用クラッチＨがオンされ、他のクラッチはオフされる。

この場合は、図７（Ｄ）の太線で示されるように、入力軸ＩＳに入力された動力は、以下の経路で出力軸ＯＳに伝達される。

入力軸ＩＳ→入力軸歯車５１→前進高速用クラッチ歯車５４→前進高速用クラッチＦＨ→第２カウンタ軸歯車５７→第２クラッチ歯車６０→第２クラッチ２ＮＤ→第２クラッチパック歯車５９→高速用減速歯車６３→高速用クラッチＨ→出力軸ＯＳ
＜後進１速＞
後進１速（Ｒ１）の場合は、図５に示されるように、後進用クラッチＲ、第１クラッチ１ＳＴおよび低速用クラッチＬがオンされ、他のクラッチはオフされる。

この場合は、図８（Ａ）の太線で示されるように、入力軸ＩＳに入力された動力は、以下の経路で出力軸ＯＳに伝達される。

入力軸ＩＳ→後進用クラッチＲ→後進用クラッチ歯車５３→アイドラ歯車５６→第２カウンタ軸歯車５７→第１クラッチ１ＳＴ→第１クラッチ歯車５８→第２クラッチパック歯車５９→低速用クラッチＬ→低速用減速歯車６１→出力軸歯車６２→出力軸ＯＳ
＜後進２速＞
後進２速（Ｒ２）の場合は、図５に示されるように、後進用クラッチＲ、第２クラッチ２ＮＤおよび低速用クラッチＬがオンされ、他のクラッチはオフされる。

この場合は、図８（Ｂ）の太線で示されるように、入力軸ＩＳに入力された動力は、以下の経路で出力軸ＯＳに伝達される。

入力軸ＩＳ→後進用クラッチＲ→後進用クラッチ歯車５３→アイドラ歯車５６→第２カウンタ軸歯車５７→第２クラッチ歯車６０→第２クラッチ２ＮＤ→低速用クラッチＬ→低速用減速歯車６１→出力軸歯車６２→出力軸ＯＳ
＜後進３速＞
後進３速（Ｒ３）の場合は、図５に示されるように、後進用クラッチＲ、第１クラッチ１ＳＴおよび高速用クラッチＨがオンされ、他のクラッチはオフされる。

この場合は、図８（Ｃ）の太線で示されるように、入力軸ＩＳに入力された動力は、以下の経路で出力軸ＯＳに伝達される。

入力軸ＩＳ→後進用クラッチＲ→後進用クラッチ歯車５３→アイドラ歯車５６→第２カウンタ軸歯車５７→第１クラッチ１ＳＴ→第１クラッチ歯車５８→第２クラッチパック歯車５９→高速用減速歯車６３→高速用クラッチＨ→出力軸ＯＳ
＜後進４速＞
後進４速（Ｒ４）の場合は、図５に示されるように、後進用クラッチＲ、第２クラッチ２ＮＤおよび高速用クラッチＨがオンされ、他のクラッチはオフされる。

この場合は、図８（Ｄ）の太線で示されるように、入力軸ＩＳに入力された動力は、以下の経路で出力軸ＯＳに伝達される。

入力軸ＩＳ→後進用クラッチＲ→後進用クラッチ歯車５３→アイドラ歯車５６→第２カウンタ軸歯車５７→第２クラッチ歯車６０→第２クラッチ２ＮＤ→第２クラッチパック歯車５９→高速用減速歯車６３→高速用クラッチＨ→出力軸ＯＳ
次に、本実施の形態の作用効果について２つの比較例と対比して説明する。

仮に図２に示す第３カウンタ軸ＭＳ２と出力軸ＯＳとが直結した比較例１を想定する。その比較例１においては、第３カウンタ軸ＭＳ２に相対回転不能に固定された第１固定歯車と、出力軸ＯＳに相対回転不能に固定された第２固定歯車とが互いに直接噛み合っている。

この比較例のトランスミッションを有するモータグレーダ１が坂を下りる際などには、トランスミッションの出力軸ＯＳが後輪１２の回転に伴って高速で回転する。この出力軸ＯＳには第３カウンタ軸ＭＳ２が直結されているため、第３カウンタ軸ＭＳ２も高速で回転する。これにより第３カウンタ軸ＭＳ２の回転速度が、第３カウンタ軸ＭＳ２をケースＣＡに支持する軸受の許容回転速度を超える場合がある。この場合、軸受内部の摩擦による発熱などで焼き付きの損傷が生じ、安定した運転ができなくなる。

これに対して本実施の形態においては、図２に示されるように、第３カウンタ軸ＭＳ２と出力軸ＯＳとは互いに直結されていない。具体的には、第３カウンタ軸ＭＳ２に相対回転不能に固定された第２クラッチパック歯車５９は、出力軸ＯＳに相対回転可能に支持された高速用減速歯車６３に直接噛み合っている。また第３カウンタ軸ＭＳ２に相対回転可能に支持された低速用減速歯車６１は、出力軸ＯＳに相対回転不能に固定された出力軸歯車６２に直接噛み合っている。

このように第３カウンタ軸ＭＳ２は、高速用クラッチＨおよび低速用クラッチＬのいずれかを介在して出力軸ＯＳに接続されており、互いに直結されてはいない。このため仮に降坂時などに出力軸ＯＳが高速で回転したとしても、高速用クラッチＨおよび低速用クラッチＬのいずれかを開放制御することにより第３カウンタ軸ＭＳ２の回転速度を低速に制御することができる。このため、第３カウンタ軸ＭＳ２の回転速度が、第３カウンタ軸ＭＳ２を支持する軸受の許容回転速度を超えることを防止でき、軸受内部の焼き付きを抑制することができる。

また上記比較例１では、図２に示す第３カウンタ軸ＭＳ２と出力軸ＯＳとが直結している。このため降坂時などにトランスミッションの出力軸ＯＳが後輪１２の回転に伴って高速で回転すると、第３カウンタ軸ＭＳ２も高速で回転する。これにより第３カウンタ軸ＭＳ２に設けられたクラッチパック歯車５９と噛み合う第１クラッチ歯車５８も、クラッチパック歯車５９の回転に合わせて高速で連れ回る。第１クラッチ歯車５８が連れ回ると、第１クラッチ歯車５８とともに回転するクラッチディスクの回転も速くなる。ここで、第１クラッチ歯車５８とクラッチパック歯車５９とは減速歯車列を構成している。このため、第１クラッチ１ＳＴにおけるクラッチディスクが出力軸ＯＳ側から回転されると、当該クラッチディスクの回転速度は増速されてさらに速くなる。これにより第３カウンタ軸ＭＳ２が高速で回転すると、図２に示す第１クラッチ１ＳＴにおけるクラッチディスクの回転速度も速くなる。

ここでクラッチディスクにおいては外周側ほど周速が速くなる。このため図２における第１クラッチ１ＳＴに大きな径を有するクラッチディスクを採用したときに第１クラッチ１ＳＴにおけるクラッチディスクの回転速度が速くなると、クラッチディスクが破損するおそれがある。このため上記比較例１では、第１クラッチ１ＳＴにおけるクラッチディスクの径を小さくする必要がある。

これに対して本実施の形態では、図２に示されるように、第３カウンタ軸ＭＳ２と出力軸ＯＳとは互いに直結されていない。このため仮に降坂時などに出力軸ＯＳが高速で回転したとしても、高速用クラッチＨおよび低速用クラッチＬのいずれかを開放制御することにより第３カウンタ軸ＭＳ２の回転速度を低速に制御することができる。このため、第１クラッチ１ＳＴにおけるクラッチディスクの回転速度が速くなることが抑制される。よって、第１クラッチ１ＳＴに大きな径を有するクラッチディスクを採用しても、クラッチディスクの破損を抑制することができる。

また第１クラッチ１ＳＴは、図５に示されるようにトルクが最も大きくなる前進１速の変速段でオンされるクラッチである。このため、第１クラッチ１ＳＴのクラッチディスクの外径を大きくできることにより、大きなトルクに対応することが容易となる。よって本実施の形態のトランスミッション５０は、より大きなトルクを必要とされる大型の機種に適している。

次に、仮に図２に示す出力軸ＯＳに高速用クラッチＨと低速用クラッチＬとの双方が設けられた比較例２を想定する。この比較例２においては、出力軸ＯＳに高速用クラッチＨと低速用クラッチＬとの双方が設けられるため、出力軸ＯＳの長さが長くなる。

これに対して本実施の形態においては、出力軸ＯＳに設けられたクラッチは高速用クラッチＨのみであるため出力軸ＯＳの長さを上記比較例２よりも短くすることができる。これによりトランスミッション５０の小型化が容易となる。

また上記比較例２においては、減速比を大きく取る必要がある低速用クラッチＬが被駆動歯車側に配置されているため、低速用クラッチＬの通過トルクが大きくなり、クラッチの大径化、多板化が必要になる。

さらに比較例２では、高速用クラッチＨと低速用クラッチＬとの双方が出力軸ＯＳに設けられるため、トランスミッションのケース内に貯留された油内に浸る。これにより、高速用クラッチＨと低速用クラッチＬとの双方が油を撹拌することになるため、高速回転時の空転損失馬力が大きくなる。

これに対して本実施の形態においては、出力軸ＯＳに設けられたクラッチは高速用クラッチＨのみであり、減速比を大きく取る必要のある低速用クラッチＬが駆動歯車側に配置されている。このため、低速用クラッチＬの通過トルクを小さくでき、クラッチの大径化、多板化を抑制することができ、トランスミッション５０の小型化を図ることができる。

また本実施の形態においては、出力軸ＯＳに設けられたクラッチは高速用クラッチＨのみであり、減速比を大きく取る必要のある低速用クラッチＬが駆動歯車側に配置されている。このため図３に示されるように、高速用減速歯車６３はケースＣＡ内の油ＯＬに浸っているが、低速用減速歯車６１はケースＣＡ内の油ＯＬに浸っていない。これにより低速用減速歯車６１が回転する時にケースＣＡ内の油ＯＬを撹拌することはない。よって、低速用減速歯車６１の高速回転時における空転損失馬力を抑制することができる。

また本実施の形態においては、図２に示されるように、第３カウンタ軸ＭＳ２に固定された第２クラッチパック歯車５９は、第１クラッチ１ＳＴに設けられた第１クラッチ歯車５８に噛み合っている。このため上記比較例１のように第３カウンタ軸ＭＳ２が出力軸ＯＳに直結している場合には、上述したクラッチディスクの破損などが生じる。しかし本実施の形態においては、図２に示されるように第３カウンタ軸ＭＳ２が出力軸ＯＳに直結していないため、第２クラッチパック歯車５９が第１クラッチ歯車５８に噛み合っていても第１クラッチ１ＳＴのクラッチディスクが破損することは抑制される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ モータグレーダ、１ＳＴ 第１クラッチ、２ 車体フレーム、２ＮＤ 第２クラッチ、３ キャブ、４ 作業機、６ エンジン室、７ ステアリングシリンダ、１１ 前輪、１２ 後輪、２１ リアフレーム、２２ フロントフレーム、４０ ドローバ、４２ ブレード、５０ トランスミッション、５１ 入力軸歯車、５２ 前進低速用クラッチ歯車、５３ 後進用クラッチ歯車、５４ 前進高速用クラッチ歯車、５５ 第１クラッチパック歯車、５６ アイドラ歯車、５７ 第２カウンタ軸歯車、５８ 第１クラッチ歯車、５９ 第２クラッチパック歯車、６０ 第２クラッチ歯車、６１ 低速用減速歯車、６２ 出力軸歯車、６３ 高速用減速歯車、７０ 入力軸クラッチパック、７１ 第１クラッチパック、７２ 第２クラッチパック、７３ 出力軸クラッチパック、８０ 制御部、８１，８２ センサ、８３ コントロールバルブ、ＣＡ ケース、ＥＧ エンジン、ＦＨ 前進高速用クラッチ、ＦＬ 前進低速用クラッチ、Ｈ 高速用クラッチ、ＩＤＳ 第１カウンタ軸、ＩＳ 入力軸、Ｌ 低速用クラッチ、ＭＳ１ 第２カウンタ軸、ＭＳ２ 第３カウンタ軸、ＯＬ 油、ＯＳ 出力軸、Ｒ 後進用クラッチ、ＴＣ トルクコンバータ。

Claims (5)

1. 入力軸と、
   出力軸と、
   動力伝達経路において前記入力軸と前記出力軸との間に配置された第１中間軸と、
   前記第１中間軸とともに回転するように前記第１中間軸に固定された第１歯車と、
   前記第１中間軸の回りに回転可能な第２歯車と、
   前記出力軸とともに回転するように前記出力軸に固定された第３歯車と、
   前記出力軸の回りに回転可能な第４歯車と、を備え、
   前記第１歯車は前記第４歯車と直接噛み合い、前記第２歯車は前記第３歯車と直接噛み合う、作業車両用トランスミッション。
2. 前記入力軸、前記出力軸および前記第１中間軸が互いに平行に配置されている、請求項１に記載の作業車両用トランスミッション。
3. 前記第２歯車は低速用減速歯車であり、前記第４歯車は高速用減速歯車である、請求項１または請求項２に記載の作業車両用トランスミッション。
4. 前記入力軸、前記第１中間軸および前記出力軸を内部に収容するケースをさらに備え、
   前記第４歯車は前記ケース内の油に浸かっており、前記第２歯車は前記ケース内の油に浸っていない、請求項３に記載の作業車両用トランスミッション。
5. 動力伝達経路において前記入力軸と前記第１中間軸との間に配置された第２中間軸と、
   前記第２中間軸の回りに回転可能な第５歯車と、をさらに備え、
   前記第５歯車は、クラッチ歯車であり、かつ前記第１歯車と直接噛み合っている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の作業車両用トランスミッション。
   

Images