JP2566649Y2 - 作業車両用の多段変速装置 - Google Patents

作業車両用の多段変速装置

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Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この考案は複数の同期クラッチを
用いて後進変速段を含めての多段の変速を得る、作業車
両用の多段変速装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車両用変速装置に設けられる同期クラッ
チとしては同期キーを用いるボルグワーナー式、或はそ
の変形型である、同期ピンを用いるピン型同期クラッチ
を用いることが多い。この両者の同期クラッチは何れも
駆動側及び従動側のコーン間の摩擦係合によって同期回
転を得るコーン式のものであり、両者を対比するとスプ
ラインの配置関係からピン型のものの方がコーン径を大
きくとれ大容量とできるため、重負荷が加わる作業車両
ではピン型コーン式の同期クラッチを用いることが多
い。何れにしてもコーン式の同期クラッチを、例えば特
開平２−２１２２２５号公報に開示されているように多
段変速装置の各変速歯車に配設し、複数同期クラッチの
択一的な作動により多段の変速を得る構造を採用するの
が、一般的である。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】コーン式の同期クラッ
チは大容量とできるピン型のものであってもコーンが提
供する摩擦係合面の大きさに制約があり、このため頻繁
に切替えて使用される変速段とか低速高トルクの伝動を
行う低速変速段の同期クラッチのコーン面で十分なエネ
ルギー吸収が得られずしてコーン同士が焼付く不具合を
生じることがあった。そこで例えば米国特許Ｎｏ．４，
８３０，１５９或はＮｏ．５，０５８，４５５に開示さ
れている公知の摩擦板式の同期クラッチを用い、摩擦係
合面積を高めて上記不具合を解消することが考えられる
が、本タイプの同期クラッチは摩擦板の支持構造からし
てコーン式のものより部品点数が多くて高価につくこ
と、及びクラッチ切り状態で摩擦板同士が原動側摩擦板
の回転トルクにより若干の係合力で係合して変速装置の
従動側に連れ回り現象を生じさせ易いといった難点があ
る。この考案はこのような難点を克服しつつ、コーン式
同期クラッチを用いた従来の変速装置の問題点を解消し
ようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そのためにこの考案は、
互いに並列に配置された複数の前進変速段用歯車列及び
１つの後進変速段用歯車列を、これらの歯車列に対応す
る個数のクラッチの選択的な作動により択一的に作動さ
せて多段の変速を得る作業車両の多段変速装置において
図１−３，図４，図５，図６にそれぞれ例示するよう
に、前記クラッチのうち２個のクラッチを摩擦板式の同
期クラッチ１２に、残りのクラッチをコーン式の同期ク
ラッチ１１に、それぞれ構成して、摩擦板式の同期クラ
ッチ１２を、前進変速段のうちの使用頻度大の変速段の
変速歯車４と後進変速段の変速歯車６又は前進変速段の
うちの低速段の変速歯車３と後進変速段の変速歯車６に
配設する一方、コーン式の同期クラッチ１１を、前進変
速段のうちの他の変速段の変速歯車に配設した。
【０００５】
【作用】摩擦板式の同期クラッチ１２を配設する前進変
速段の変速歯車は本案変速装置を設ける作業車両の種類
ないし用途によって選択でき、図１の図例では後述する
ように車両が前進２速の変速段と後進変速段間で頻繁に
切替えて使用されるものであることから、同期クラッチ
１２を前進変速段のうち前進２速の変速歯車４に配設し
ている。図５の図例は低速変速段としての前進１速段の
変速歯車３に同期クラッチ１２を配設した例に係る。摩
擦板式同期クラッチ１２はコーン式同期クラッチ１１と
比較して摩擦板１７，１８により大きな係合面積を得る
ことができ、摩擦板１７，１８の枚数を増すことで同面
積を必要限度内で自在に増せるから、使用頻度大又は低
速高トルク伝動に基因する摩擦板間の焼付きを皆無とで
きる。
【０００６】摩擦板式同期クラッチ１２を前進変速段の
変速歯車４又は３と後進変速段の変速歯車６とに配設し
ており、これらの摩擦板式同期クラッチ１２において変
速装置中立状態で摩擦板１７，１８間の若干の摩擦係合
が生じクラッチ従動側の連れ回り現象が生じることは、
同連れ回り方向が前進変速段の変速歯車４又は３の従動
側と後進変速段の変速歯車６の従動側とで互に回転方向
を異にすることから打消し合って実際にはなく、車両が
不測発進するような事態を招くことはない。
【０００７】
【実施例】図１−３が第１の実施例を示し、本実施例は
図２に示す伝動機構を備えるトラクタにおいて本案を実
施した例に係る。図１，２に示すようにエンジン３１に
より主クラッチ３２を介し回転駆動される中空駆動軸２
とその下方に位置する変速軸２０を、トラクタの機体の
主要部を形成しているミッションケース３３の前半部内
に前後方向に沿わせて設けてあり、これらの駆動軸２と
変速軸２０間に主変速装置１を配設して該主変速装置１
を本考案に従ったものに構成している。図２に示すよう
に駆動軸２の延長線上に位置させた中空中間軸３４と変
速軸２０の延長線上に位置させたプロペラ軸３５間に
は、副変速装置３６を配設してある。プロペラ軸３５
は、後輪用差動装置３７の入力傘歯車３８と噛合された
小傘歯車３９を後端に装備する。差動装置３７の左右の
出力軸４０は、左右の遊星歯車式減速装置４１を介して
左右の後輪４２を駆動する。各出力軸４０にはブレーキ
４３を附設してある。エンジン３１により主クラッチ３
２を介し回転駆動されるＰＴＯ系の駆動軸４４も、中空
の駆動軸２及び中間軸３４内を貫通させて設けられてお
り、本駆動軸４４はトラクタ機体から後方へ延出させて
あるＰＴＯ軸４５を、歯車減速装置４６を介して駆動す
る。主クラッチ３２はデュアルクラッチに構成されてお
り、一段目の切り操作で走行系の駆動軸２の駆動を断ち
二段目の切り操作でさらにＰＴＯ系の駆動軸４４の駆動
を断つ。図２において４７は、差動装置３７に附設のデ
フロック・クラッチである。
【０００８】図１，２に示すように主変速装置１は、駆
動軸２上に前進１−３速用の変速歯車３，４，５と後進
用の変速歯車６を遊嵌設置すると共に変速軸２０上に前
進１−３速用の変速歯車７，８，９と後進用の変速歯車
１０を固定設置し、前進用の変速歯車については対応す
るもの同士を直接に噛合せ、後進用の変速歯車６，１０
は遊転自在に支持した中間歯車１９を介して噛合せて、
前進３段、後進１段の４段の変速を行うものに構成され
ている。駆動軸２上での変速歯車の配置は、後進用の変
速歯車６と前進２速用の変速歯車４とを軸前半部で前後
に間隔をあけて配置すると共に前進１速用の変速歯車３
と前進３速用の変速歯車５とを軸後半部上で前後に間隔
をあけて配置してあるものとされている。実施例に係る
トラクタは機体前部にフロントローダを装備させてロー
ダ作業を行うために使用することを予定しており、同ロ
ーダ作業に際してはトラクタを前進２速の車速と後進車
速との間で頻繁に切替えることから、これらの車速を司
どる変速歯車４，６に配してピン型摩擦板式の同期クラ
ッチ１２を設け、前進１，３速用の変速歯車３，５に配
してはピン型コーン式の同期クラッチ１１を設けてい
る。
【０００９】図１に明瞭に示すように前進１，３速用の
変速歯車３，５を駆動軸２に対し選択的に結合するため
のピン型コーン式の２個の同期クラッチ１１は、該両歯
車３，５間で駆動軸２に嵌着したスプラインハブ２１、
このスプラインハブ２１にスプライン嵌めしたシフタ２
２、同期ピン１３、及びシフタ２２に固定したスラスト
ピン２３を互に共通させて複式同期クラッチに構成して
ある。通例のように変速歯車３，５のボス部にはスプラ
インハブ２１と整列するスプライン３ａ，５ａを形成し
てあり、また同期ピン１３の両端には第１コーン１４
を、各変速歯車３，５にはスプライン３ａ，５ａを利用
したスプライン嵌めにより第２コーン１５を、それぞれ
装備させてある。シフタ２２はシフトフォーク２４によ
って変速歯車３又は５方向に変位操作される。このシフ
タ操作によっては通例のようにスラストピン２３が第１
コーン１４を押して第２コーン１５との摩擦係合を開始
させ、同期ピン１３中央部の段付部のテーパ面とシフタ
２２のピン貫通穴の面取部テーパ面との係合によりシフ
タ２２の摺動変位が規制されている間に両コーン１４，
１５が完全に摩擦係合して回転同期が得られると、シフ
タ２２が歯車スプライン３ａ又は５ａとスプライン結合
する位置まで摺動して当該変速歯車３又は５が駆動軸２
に対し結合される。
【００１０】前進２速用及び後進用の変速歯車４，６を
駆動軸２に対し選択的に結合するためのピン型摩擦板式
の２個の同期クラッチ１２もこの両者でスプラインハブ
２１、シフタ２２、同期ピン１３及びスラストピン２３
を互に共通させて、複式同期クラッチに構成してある。
変速歯車４，６のボス部にはスプラインハブ２１と整列
するスプライン４ａ，６ａを形成してあり、また同期ピ
ン１３の両端には各歯車４，６方向に張出す筒状のキャ
リア１６を固着し、各歯車４，６のボス部にスプライン
４ａ，６ａを利用したスプライン嵌めにより受圧リング
２５を装備させて、この各受圧リング２５に筒状の摩擦
板支持部２５ａを形成してある。そしてキャリア１６と
摩擦板支持部２５ａとに軸線方向の溝穴を利用して複数
枚宛の第１摩擦板１７と第２摩擦板１８とを、それぞれ
摺動のみ自在に支持させてある。シフタ２２はシフトフ
ォーク２６によって変速歯車４又は６方向に変位操作さ
れる。このシフタ操作によってはコーン式同期クラッチ
１１の場合に類似して、スラストピン２３がキャリア１
６を押して第１摩擦板１７の第２摩擦板１８に対する摩
擦係合を開始させ、コーン式同期クラッチ１１の場合同
様に同期ピン１３とシフタ２２とのテーパ面同士の係合
によりシフタ２２の摺動変位が規制されている間に両摩
擦板１７，１８が完全に摩擦係合して回転同期が得られ
ると、シフタ２２が歯車スプライン４ａ又は６ａとスプ
ライン結合する位置まで摺動して当該歯車４又は６が駆
動軸２に対し結合される。
【００１１】コーン式同期クラッチ１１と摩擦板式同期
クラッチ１２は摩擦係合部の違いはあるも全く同一原理
により作動するものであり、両者間でスプラインハブ２
１、シフタ２２、同期ピン１３及びスラストピン２３を
全く同一仕様のものとできる。なおコーン式同期クラッ
チ１１においても中立状態で若干の係合が起きる懸念が
あるとし、前進変速段数の方が多いことから変速軸２０
に全体として車両前進方向での連れ回りが生じる懸念が
あるとすれば、中立状態での係合を起こし易い両摩擦板
式同期クラッチ１２について後進用クラッチ１２におけ
る摩擦板１７，１８群とスラストピン２３ないしキャリ
ア１６間の間隙幅を前進２速用クラッチ１２における対
応間隙幅よりも小さく設定して、変速装置従動側の連れ
回りを完全阻止するように図ればよい。
【００１２】図３は図１に示した前記両シフトフォーク
２４，２６を変位操作する主変速レバー２７のレバーガ
イド２８を示しており、主変速レバー２７はＨ字形のシ
フトパターンで操作される。そして前述のようにローダ
作業時に頻繁に切替えられる前進２速のレバー位置Ｆ2
と後進のレバー位置ＲとはＨ字の一脚部の両端に配置し
てあり、前進１速のレバー位置Ｆ1 と前進３速のレバー
位置Ｆ3 とがＨ字の他脚部の両端に配置してある。
【００１３】図２に示す前記副変速装置３６について説
明しておくと、前記中間軸３４は変速軸２０に対し、歯
車４８，４９を噛合せてなる歯車減速装置を介して接続
されている。この中間軸３４上には２個の変速歯車５
１，５２を固定設置してあり、このうちの小径側の変速
歯車５１により歯車減速装置５３を介し回転駆動される
変速歯車５０を、中間軸３４外に配置してある。またプ
ロペラ軸３５上には変速歯車５０，５１の各々に対し選
択的に噛合せうるシフト歯車５４と変速歯車５２に対し
選択的に噛合せうる他のシフト歯車５５とを、それぞれ
摺動のみ自在に設置してある。他のシフト歯車５５に
は、変速歯車５２との非噛合い状態で変速軸２０端のク
ラッチ金物２０ａに対し係合させうるクラッチ金物５５
ａを設けてある。以上により副変速装置３６は歯車５
０，５４間の噛合いで１速（クリープ速）、歯車５１，
５４間の噛合いで２速、歯車５２，５５間の噛合いで３
速、そしてクラッチ金物２０ａ，５５ａの係合で４速
を、それぞれプロペラ軸３５に得させるものとされてい
る。
【００１４】図４は第１の実施例の変形例を示し、本変
形例では各ピン型摩擦板式同期クラッチ１２の受圧リン
グ２５に前記摩擦板支持部２５ａを形成せず、第２摩擦
板１８を歯車スプライン４ａ，６ａにスプライン嵌めし
て支持させている。本変形例による方が摩擦板式同期ク
ラッチ１２の外径寸法を小さくできる。
【００１５】図５は第２の実施例を示し、本実施例では
低速高トルク伝動を行う前進１速用変速歯車３、及び後
進用変速歯車６にそれぞれ配してピン型摩擦板式の同期
クラッチ１２を設け、前進２速用変速歯車４及び前進３
速用変速歯車５に配してはそれぞれピン型コーン式の同
期クラッチ１１を設けている。駆動軸２上での変速歯車
配置が第１の実施例同様であるのに対し、本実施例では
１個宛のコーン式同期クラッチ１１と摩擦板式同期クラ
ッチ１２とを対として２組の複式同期クラッチを構成し
ている。すなわち各対のコーン式同期クラッチ１１と摩
擦板式同期クラッチ１２とはスプラインハブ２１、シフ
タ２２、同期ピン１３及びスラストピン２３を共通させ
て、複式のクラッチに構成されている。他の点の構造は
第１の実施例と同様である。
【００１６】図６は第３の実施例の一部分を示してお
り、本実施例では図１の２個のピン型の摩擦板式同期ク
ラッチ１２に代えて、前述の米国特許Ｎｏ．４，８３
０，１５９（特開平１−２２４５４６号公報に対応）に
開示のタイプの２個の摩擦板式同期クラッチ１２を用い
ている。
【００１７】すなわち前進２速用及び後進用の変速歯車
４，６に配して複式のものに構成されている２個の摩擦
板式同期クラッチ１２は駆動軸２に嵌着したスプライン
ハブ２１、このスプラインハブ２１にスプライン嵌めし
たシフタ２２、及びスプラインハブ２１の放射方向の穴
に収容しスプリング２９ａにより放射方向外向きに移動
附勢してシフタ２２に係合させてある複数のデテントピ
ン２９を、互に共通としている。シフタ２２内周面両端
のスプライン２２ａを噛合せるべきスプライン４ａ，６
ａは、各歯車４，６のボス部周面のスプライン４ｂ，６
ｂを利用して歯車４，６と一体回転するように並設した
各リング２５Ａの外周面に形成してある。スプラインハ
ブ２１と各リング２５Ａ間には同期リング１６Ａを配設
してあり、各同期リング１６Ａと上記スプライン４ｂ，
６ｂを有する各歯車ボス部とに複数枚宛の摩擦板１７，
１８を、それぞれ摺動のみ自在に支持させてある。さら
に各デテントピン２９の配置箇所でシフタ２２の内周面
に形成した軸線方向の溝穴に収容してインサート３０を
設け、デテントピン２９を該インサート３０に対し係合
させてある。インサート３０は米国特許Ｎｏ．４，８３
０，１５９に詳述されているように、シフタ２２及び同
期リング１６Ａの動きをコントロールするものに形成さ
れている。
【００１８】図６に示す両クラッチ１２の中立状態から
シフタ２２を一方向に摺動操作するとインサート３０が
同方向に変位せしめられてデテントピン２９を傾動さ
せ、このように傾動するデテントピン２９の頭部に押さ
れてその側の同期リング１６Ａが歯車４又は６側に変位
せしめられ、その側の摩擦板１７，１８間に摩擦係合を
生じさせる。スプライン２２ａとスプライン４ａ又は６
ａとが非整列状態にある間は、インサート３０に形成さ
れているストッパ部が同期リング１６Ａに対し係合しシ
フタ２２単独の摺動変位が規制されている状態の下で同
期リング１６Ａがさらに押圧され、摩擦板１７，１８間
の完全係合により回転同期が得られるとシフタ２２がさ
らに摺動変位してスプライン２２ａとスプライン４ａ又
は６ａ間の係合が得られ、シフタ２２の同変位過程でイ
ンサート３０を介したカム作用により同期リング１６Ａ
が原位置方向に戻されること、同期クラッチ自体の作用
は公知のものと同様である。
【００１９】
【考案の効果】この考案は多段変速装置に設ける複数同
期クラッチは全て同一タイプのものとするといった従来
の常識を打破し、前進変速段において焼付きを生じ易
い、使用頻度大又は低速の変速段のクラッチと後進変速
段のクラッチとを摩擦板式の同期クラッチ１２とし他の
前進変速段のクラッチはコーン式の同期クラッチ１１と
したものであり、作用の項で前述したように摩擦板式同
期クラッチの採用による変速装置従動側の連れ回りを防
止しつつ同期クラッチの焼付きの問題を解消する。
【００２０】そして摩擦板式同期クラッチがコーン式同
期クラッチと比較して部品点数が多く高価につく点に鑑
み、両式の同期クラッチを混在させて用い摩擦板式のも
のを必要最小限の個数としたもので、上記長所をコスト
を大きく抑制しつつ発揮させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例を装備したトラクタの要部を示す
縦断側面図である。
【図２】上記トラクタの伝動機構を示す機構図である。
【図３】上記トラクタに設けられたレバーガイドを示す
平面図である。
【図４】第１の実施例の変形例を示す縦断部分図であ
る。
【図５】第２の実施例を装備したトラクタの要部を示す
縦断側面図である。
【図６】第３の実施例の一部分を示す縦断側面図であ
る。
【符号の説明】
１ 主変速装置 ２ 駆動軸 ３，４，５，６ 変速歯車 ３ａ，４ａ，５ａ，６ａ スプライン ７，８，９，１０ 変速歯車 １１ コーン式同期クラッチ １２ 摩擦板式同期クラッチ １３ 同期ピン １４ 第１コーン １５ 第２コーン １６ キャリア １６Ａ 同期リング １７ 第１摩擦板 １８ 第２摩擦板 １９ 中間歯車 ２０ 変速軸 ２１ スプラインハブ ２２ シフタ ２３ スラストピン ２５ 受圧リング ２５ａ 摩擦板支持部 ２９ デテントピン ３０ インサート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 根本 秀介 兵庫県尼崎市猪名寺２丁目18番１号 株 式会社神崎高級工機製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−95244（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−212225（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−224546（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−40223（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−112426（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4830159（ＵＳ，Ａ) 米国特許5058455（ＵＳ，Ａ)

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに並列に配置された複数の前進変速
    段用歯車列及び１つの後進変速段用歯車列を、これらの
    歯車列に対応する個数のクラッチの選択的な作動により
    択一的に作動させて多段の変速を得る多段変速装置にお
    いて、前記クラッチのうち２個のクラッチを摩擦板式の同期ク
    ラッチ（１２）に、残りのクラッチをコーン式の同期ク
    ラッチ（１１）に、それぞれ構成して 、摩擦板式の同期
    クラッチ（１２）を、前進変速段のうちの使用頻度大の
    変速段の変速歯車（４）と後進変速段の変速歯車（６）
    又は前進変速段のうちの低速段の変速歯車（３）と後進
    変速段の変速歯車（６）に配設する一方、コーン式の同
    期クラッチ（１１）を、前進変速段のうちの他の変速段
    の変速歯車に配設したことを特徴としてなる作業車両用
    の多段変速装置。
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