JP3839371B2 - 歩行型作業機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は歩行型作業機に関し、特に動力を走行部へ伝達する動力伝達系に備えたクラッチの改良技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
歩行型作業機は、動力によって自力走行するとともに、作業者が歩行しつつ操作ハンドルを操縦するするものであり、例えば耕耘機、運搬車、除雪機等がある。このような歩行型作業機は、駆動源の動力を車輪やクローラ等の走行部へ伝える動力伝達系にクラッチを備え、このクラッチによって直進走行や旋回走行に切換え操作するようにしたものがある。
【0003】
この種の歩行型作業機としては、例えば実公昭49−21844号公報「移動農機の回行装置」(以下、「従来の技術▲1▼」と言う)や実公平7−9742号公報「クラッチ機構」(以下、「従来の技術▲2▼」と言う)が知られている。
上記従来の技術▲1▼は、ジョークラッチ(ドッグクラッチ)を備えた歩行型移動農機である。上記従来の技術▲2▼は、ボールを介在させたボール式クラッチを備える歩行型移動農機である。これら従来の技術▲1▼,▲2▼は、操作ハンドルに備えたクラッチレバーを操作してクラッチを切換えるものである。以下、上記従来の技術▲2▼を例示して概要を説明する。
【0004】
図9は従来の歩行型作業機の概要図であり、実公平7−9742号公報の第1図を再掲する。なお、符号は振り直した。
従来の歩行型作業機100は、図示せぬエンジンの動力をトランスミッション101の従動スプロケット102に伝達し、この従動スプロケット102から2組の操向クラッチ103,103を介して左右の車軸104,104に伝達するようにした歩行型移動農機である。従動スプロケット102は、一直線に配列した左右の車軸104,104の各一端部に回転可能に嵌合したものである。
【0005】
操向クラッチ103,103は、左右の車軸104,104の各一端部に形成したスプライン溝105,105と、従動スプロケット102のハブ106にスプライン溝105,105と対応させて径方向に開けた貫通孔107・・・と、こららスプライン溝105,105と貫通孔107・・・とに出没可能に介在させたボール108・・・と、スプライン溝105,105と貫通孔107・・・とにボール108・・・を係合・離脱させる左右のクラッチ切換部材109,109と、からなる。
【0006】
歩行型作業機100の後部の操作ハンドルに備えた左右のクラッチレバー(図示せず)を操作することで、左右のクラッチ切換部材109,109によってボール108・・・を係合、離脱させることにより、左右の操向クラッチ103,103の両方又は一方を個別に切換えることができる。
すなわち、一方のクラッチレバーを握ることで、旋回内側の操向クラッチ103(例えば、右旋回させる場合は右の操向クラッチ103)をオフ操作することができる。この結果、旋回外側の車軸104だけに動力が伝わるので、歩行型作業機100は旋回する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、歩行型作業機100が走行する走行面には、一般に凹凸やうねりが多い。歩行型作業機100を旋回させるとき、作業者は走行面の状況を確認しながら、歩行型作業機100が所望の旋回軌跡を得るように、操作ハンドルを操縦しつつクラッチレバーを操作することになる。操作ハンドルを操縦して歩行型作業機100の走行姿勢を保ちながら、クラッチレバーを操作するには、熟練を要するとともに労力を要するので、改良の余地がある。しかも、操向クラッチ103,103並びにクラッチレバーの構成が複雑である。上記従来の技術▲1▼も同様である。
これに対して、操向クラッチ103,103の代わりに、左右の車軸104,104間に差動機構を設けることが考えられる。しかし、一般的な差動機構は構成が複雑であり、歩行型作業機100のコストアップの要因となる。
【0008】
そこで本発明の目的は、歩行型作業機の旋回操作をより容易にするとともに、クラッチの構成を簡略にできる技術を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1は、一端同士を突き合わせることで左右の伝動軸を一直線に配列し、これら左右の伝動軸にクラッチを介して動力源の動力を伝えるようにした歩行型作業機において、クラッチを、左右の伝動軸の各一端部に回転可能に嵌合した駆動側の駆動円筒部材と、この駆動円筒部材の内周面に形成したボール保持溝部と、左右の伝動軸の外周面に形成した係合溝部と、これらボール保持溝部と係合溝部との間に介在させたボールとで構成し、係合溝部を、左右の伝動軸の前進回転方向にとがり先となる略V字状溝とし、このV字状溝の先端位置を左右の伝動軸同士の突き合わせ面に合致させ、V字状溝の壁面並びに底面にボールを接触させるように構成したことを特徴とする。
【0010】
動力源の動力によってボール保持溝部がボールを、伝動軸の前進回転方向へ押している状態を考える。
歩行型作業機を旋回させるのに、歩行型作業機の旋回外側を旋回内側よりも強く押すことにより、旋回内側の伝動軸に対して旋回外側の伝動軸の位相を前進回転方向へ変位させることができる。略V字状溝からなる係合溝部のうち、旋回外側の伝動軸に設けてある部分(旋回外側の半部)も、前進回転方向へ変位する。この結果、V字状溝の傾斜した左右の壁面(斜面)のうち、旋回外側の斜面とボールとの接触が断たれるので、旋回外側の斜面を押す力と旋回内側の斜面を押す力との、力のバランスが崩れる。
【0011】
ボール保持溝部で押されたボールは、旋回内側の斜面を転がって、旋回外側の半部内へ移動する。この結果、ボールは旋回外側の斜面だけを押す。斜面が押された旋回外側の伝動軸だけが前進回転方向に回転し続け、旋回内側の伝動軸は停止状態になる(旋回内側のクラッチオフ)。このようにして、歩行型作業機を旋回させることができる。
【0012】
歩行型作業機を旋回させるのに、歩行型作業機の旋回外側を旋回内側よりも強く押すという、簡単な操作だけで歩行型作業機を容易に且つ速やかに旋回させることができる。旋回する度に従来のようなクラッチレバーを操作する必要がないので、旋回操作が極めて容易である。しかも、歩行型作業機の直進走行性及び旋回性を十分に確保することができる。
【0013】
さらには、クラッチを、左右の伝動軸の各一端部に嵌合した駆動円筒部材と、駆動円筒部材の内周面に形成したボール保持溝部と、左右の伝動軸の外周面に形成した係合溝部と、ボール保持溝部と係合溝部との間に介在させたボールとで構成したので、部品数を削減するとともに構成を極めて簡略にすることができる。このため、クラッチの価格を低減することができ、この結果、歩行型作業機の価格を低減することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は作業者から見た方向に従う。また、図面は符号の向きに見るものとする。
【0015】
図1は本発明に係る管理機の左側面図であり、管理機10は、エンジン12と、このエンジン12からの動力を複数の耕耘爪13・・・,14・・・(・・・は複数個を示す。以下同様。)に伝達するためにエンジン12の下部に取付けたギヤケース15と、このギヤケース15の後部から斜め後上方に延ばしたハンドルポスト16と、このハンドルポスト16の上部に取付けた左右の操作ハンドル17(この図では左のみ示す。)とからなる歩行型作業機である。
このような管理機10は、耕耘爪13・・・,14・・・によって耕耘しつつ自力走行するとともに、図示せぬ作業者が歩行しつつ操作ハンドル17を操縦するようにした形式の、小型の歩行型自走式耕耘機であり、フロントタイン式管理機と称する。
【0016】
動力源としてのエンジン12は、図示せぬ出力軸を下方へ延したバーチカル型エンジンである。図中、21は燃料タンク、22はエンジンカバー、23はエアクリーナ、24は土砂飛散防止カバー、25は車体ガード、26は抵抗棒、27はサイドディスク(この図では左のみ示す。)である。
【0017】
図2は図1の2矢視図であり、正面から見た管理機10の下部を示す。管理機10は、車体中央にギヤケース15を配置し、このギヤケース15の両側方から左右にそれぞれ左耕耘軸30、右耕耘軸31を水平に延ばし、これらの左耕耘軸30及び右耕耘軸31の両端部にそれぞれブラケット32,32を介して耕耘爪13・・・,14・・・を取付け、さらにブラケット32,32のそれぞれの端部にサイドディスク27,27の軸部33,33を取付けたものである。
【0018】
ところで、左耕耘軸30及び右耕耘軸31は、エンジン12(図1参照)の動力を複数の耕耘爪13・・・,14・・・並びにサイドディスク27,27に伝達する軸である。説明の理解を容易にするために、以下、左・右耕耘軸30,31のことを左右の伝動軸30,31と言い換える。
【0019】
図3は図1の3−3線断面図であり、エンジン12(図1参照)の動力を左・右耕耘軸30,31へ伝達する動力伝達機構40を示す。動力伝達機構40は、エンジン12の出力軸に連結した連結軸41を下方へ延ばし、この連結軸41にベベルギヤ機構42並びにクラッチ50を介して左右の伝動軸30,31を連結したものである。ギヤケース15に連結軸41、ベベルギヤ機構42、クラッチ50、左右の伝動軸30,31の各一端部を収納することができる。
【0020】
この図は、左右の伝動軸30,31の一端同士を突き合わせることで左右の伝動軸30,31を一直線に配列したことを示す。
ベベルギヤ機構42は、連結軸41に一体に形成又は一体的に取付けた駆動ベベルギヤ43と、左・右耕耘軸30,31に相対的に回転可能に且つ軸方向移動を規制して取付けた被動ベベルギヤ44とを噛合わせた構成である。
【0021】
ここで、クラッチ50について説明するときには、被動ベベルギヤ44におけるハブ43aのことを、駆動側の駆動円筒部材43aと言うことにする。
クラッチ50は、左右の伝動軸30,31の各一端部30a,31aに回転可能に嵌合した駆動側の駆動円筒部材43a(ハブ43a)と、この駆動円筒部材43aの内周面43bに形成したボール保持溝部51(想像線にて示す。)と、左右の伝動軸30,31の外周面30b,31bに形成した係合溝部61と、これらボール保持溝部51と係合溝部61との間に介在させたボール71と、からなる。
左右の伝動軸30,31の径は、少なくとも係合溝部61を形成した部分が同一である。ボール71は硬球である。図中、81,82,82は軸受、83,83はオイルシール、84はリッドである。
【0022】
図4は図3の4−4線断面図であり、クラッチ50の断面構造を表したものであって、ボール保持溝部51と係合溝部61とボール71とを、左右の伝動軸30,31の周囲に等間隔で複数組設けた(例えば3組を120°間隔で設けた)ことを示す。ボール保持溝部51・・・の底面54と係合溝部61の底面65L,65Rとの間で、ボール71を保持することができる。
【0023】
図5(a)、(b)は本発明に係るクラッチの構成図であり、(a)はクラッチ50の構成を分解して示し、(b)は左右の伝動軸30,31を放して示す。なお、理解を容易にするために、この図ではボール保持溝部51及びボール71については1組だけ示し、他を省略した。
係合溝部61は、左右の伝動軸30,31の前進回転方向(矢印Rf方向)にとがり先となる略V字状溝である。本発明は、このV字状溝61(係合溝部61)の先端位置62を左右の伝動軸30,31同士の突き合わせ面30c、31cに合致させ、V字状溝61の壁面64L,64R並びに底面65L,65R にボール71を接触させるようにしたことを特徴とする。
【0024】
図6(a)、(b)は本発明に係るクラッチの要部構成図であり、(a)はボール保持溝部51と係合溝部61とボール71との関係を上記図3に対応させて示し、(b)はボール保持溝部51とボール71との関係を上記(a)に対応させて示す。
【0025】
略V字状溝となる係合溝部61は、より具体的に説明すると、左右の伝動軸30,31同士の突き合わせ面30c、31cに先端位置62を合致させたときに、全体で概ねトランプのハート形状を呈する。すなわち、係合溝部61は左右対象形の溝であり、左半部63Lを左の伝動軸30に形成し、係合溝部61の右半部63Rは右の伝動軸31に形成したものである。
上記図5に示すように、左半部63Lは、先端位置62へ向かって傾斜する左の壁面64L(左の斜面64L)と、左の伝動軸30の中心を円弧の中心とした円弧状の左の底面65Lとを有する。右半部63Rも、先端位置62へ向かって傾斜する右の壁面64R(右の斜面64R)と、右の伝動軸31の中心を円弧の中心とした円弧状の右の底面65Rとを有する。
【0026】
上記図6に示すように、ボール保持溝部51は、係合溝部61のハートの幅(図の左右方向の寸法)とほぼ同一幅の左右に細長い略矩形状の溝である。この溝51は、突き合わせ面30c、31cに対して左右対象形の溝である。
さらにボール保持溝部51は、左右の伝動軸30,31の前進回転方向(矢印Rf方向)に回転したときに、ボール71を押す凸面53を、壁面52に一体に形成したものである。凸面53は、突き合わせ面30c、31cの位置を先端とする、矢印Rf方向に突出した円弧状の突起である。
【0027】
ボール保持溝部51が矢印Rf方向へ回転したとき、凸面53でボール71を矢印Rf方向へ押す。この結果、ボール71は左右の斜面64L,64Rを矢印Rf方向へ押す。斜面64L,64Rが押された左右の伝動軸30,31は矢印Rf方向に回転する。なお、凸面53の有無は任意である。
【0028】
次に、上記構成の管理機10及びクラッチ50の作用を、図7及び図8に基づき説明する。
図7(a)、(b)は本発明に係る管理機の作用図(その1)であり、(a)は直進状態の管理機10を上から見て模式的に示し、(b)はクラッチ50の概要を示す。
(a)は、左右の操作ハンドル17,17を同じ押し力P1,P1で押しつつ管理機10を前進、すなわち矢印Mf方向へ直進させようとしていることを示す。このとき、(b)に示すようにクラッチ50は、係合溝部61における左半部63Lの位相と右半部63Rの位相とが一致している。
【0029】
管理機10の前進方向(矢印Mf方向)に対応する、ボール保持溝部51の回転方向は矢印Rf方向である。エンジン12(図1参照)の動力によりボール保持溝部51は回転し、壁面52(凸面53)でボール71を矢印Rf方向へ押す。この結果、ボール71は左右の斜面64L,64Rを矢印Rf方向へ押す。係合溝部61における左半部63Lの位相と右半部63Rの位相とが一致しているので、左の斜面64Lを押す力Ps1と右の斜面64Rを押す力Ps2とは同一である。すなわち、左の伝動軸30への動力と右の伝動軸31への動力との、動力配分は均等又はほぼ均等である。斜面64L,64Rが押された左右の伝動軸30,31は、ほぼ同一回転数で矢印Rf方向に回転する。このようにして、管理機10を矢印Mf方向へ直進させつつ、耕耘作業をすることができる。
【0030】
図8(a)〜(c)は本発明に係る管理機の作用図(その2)であり、(a)は右旋回状態の管理機10を上から見て模式的に示し、(b),(c)はクラッチ50の概要を示す。
(a)は、旋回外側の操作ハンドル17を旋回内側の操作ハンドル17よりも強く押していることを示す。具体的には旋回外側の操作ハンドル17、すなわち左の操作ハンドル17を押し力P2で押しつつ、旋回内側の操作ハンドル17、すなわち右の操作ハンドル17を押し力P3で押す。左の操作ハンドル17の押し力P2は右の操作ハンドル17の押し力P3(押し力P3は、例えばほぼ零)よりも大きい。
【0031】
左右の押し力P2,P3の差に応じ、走行面に対し、走行中の左の耕耘爪13,14は右の耕耘爪13,14よりも高速で回転する。このため、左の伝動軸30は右の伝動軸31よりも高速で回転する。すなわち、左右の伝動軸30,31に速度差が生じるので、(b)に示すように、右の伝動軸31に対して左の伝動軸30の位相が前方(矢印De方向)に変位する。
【0032】
(b)は、右の伝動軸31に対して左の伝動軸の位相が前方(矢印De方向)に変位したときのクラッチ50を示す。左の伝動軸の位相が前方に変位するので、係合溝部61において、右半部63Rに対して左半部63Lの位相が前方(矢印De方向)に変位する。この結果、左の斜面64Lとボール71との接触が断たれるので、左の斜面64Lを押す力Ps1と右の斜面64Rを押す力Ps2との、力のバランスが崩れる。すなわち、左の斜面64Lからの反力が解消する。このため、壁面52(凸面53)で押されたボール71は、右の斜面64Rを転がって、(c)に示すように左半部63L内へ移動する。
【0033】
エンジン12(図1参照)の動力により、ボール保持溝部51は回転し続けている。(c)に示すようにボール71が、右の伝動軸31の突き合わせ面31cと左半部63Lとの間に入り込んだ後も、ボール保持溝部51は壁面52(凸面53)でボール71を矢印Rf方向へ押す。この結果、ボール71は左の斜面64Lだけを矢印Rf方向へ押す。斜面64Lが押された左の伝動軸30は矢印Rf方向に回転する。
【0034】
一方、右の伝動軸31に対しては、突き合わせ面31cにボール71が接しているだけであり、右の斜面64Rがボール71によって押されることはない(旋回内側のクラッチオフ)。このため、右の伝動軸31は停止状態になる。
左の伝動軸30だけが回転し、右の伝動軸31が停止するので、(a)に示すように管理機10は右へ旋回する。このようにして、管理機10を矢印Mr方向へ旋回、すなわち右旋回させつつ、耕耘作業をすることができる。
【0035】
その後、管理機10を直進走行に切換えるには、次の3つの方法がある。
(1)第1の方法;
旋回内側の操作ハンドル17を旋回外側の操作ハンドル17よりも強く押す。具体的には、旋回内側(右側)の操作ハンドル17の押し力P3を旋回外側(左側)の操作ハンドル17の押し力P2よりも大きくする。この結果、(b)に示すように、右の伝動軸31が左の伝動軸30よりも高速で回転するので、右半部63Rが前方(矢印De方向)に変位して、左半部63Lの位相に一致する。このため、クラッチ50は上記図7(b)の状態に戻る。
【0036】
エンジン12(図1参照)の動力により、ボール保持溝部51は回転し続けている。従って、上述のように、左の伝動軸30への動力と右の伝動軸31への動力との、動力配分は均等又はほぼ均等になる。斜面64L,64Rが押された左右の伝動軸30,31は、ほぼ同一回転数で矢印Rf方向に回転する。このようにして、管理機10を直進状態に復帰させることができる。
【0037】
(2)第2の方法;
図8(a)において、旋回外側の操作ハンドル17を旋回内側の操作ハンドル17よりも強く押し続ける。(b),(c)の状態において、右の伝動軸31に対し左の伝動軸30の位相は前方(矢印De方向)へ更に変位する。このため、右半部63Rに対して左半部63Lの位相も前方へ更に変位する。そして、左半部63Lの位相は右半部63Rの位相に再び一致する。このため、クラッチ50は上記図7(b)の状態に戻る。従って、上記第1の方法と同様に、管理機10は直進状態に復帰する。
【0038】
(3)第3の方法;
図8(a)において、旋回外側の操作ハンドル17を押す行為を止める。(c)に示すように、ボール71が右の斜面64Rを押さないので、右の伝動軸31は停止しており、左の伝動軸30だけが回転し続ける。この結果、(b),(c)の状態において、右の伝動軸31に対し左の伝動軸30の位相は前方(矢印De方向)へ更に変位する。このため、上記第2の方法と同様の作用により、クラッチ50が上記図7(b)の状態に戻るので、管理機10は直進状態に復帰する。
【0039】
なお、上記第2の方法において、クラッチ50が上記図7(b)の状態に戻った後も、引き続いて旋回外側の操作ハンドル17を強く押し続けた場合には、クラッチ50は再び図8(b),(c)の状態に変化する。このようにすることで、管理機10を旋回し続けることができる。
【0040】
管理機10を左旋回させる場合には、右の操作ハンドル17を左の操作ハンドル17よりも強く押せばよく、同様の作用なので、その説明を省略する。
【0041】
以上の説明から明らかなように、エンジン12の動力をクラッチ50を介して、左右の伝動軸30,31の両方に伝えて管理機10を直進走行させたり、左右の伝動軸30,31のいずれか一方に伝えて管理機10を左旋回(左折走行を含む)又は右旋回(右折走行を含む)させることができる。
【0042】
なお、上記本発明の実施の形態において、歩行型作業機は、管理機10に限定されるものではなく、各種の作業機として採用でき、例えば除雪機や運搬車でああってもよい。
また、動力源はエンジン12に限定されるものではなく、例えば電動モータであってもよい。
駆動円筒部材は、クラッチ50の駆動側の部材であればよく、被動ベベルギヤ44のハブ43aに限定されるものではない。
【0043】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1は、クラッチを、一直線に配列した左右の伝動軸の各一端部に回転可能に嵌合した駆動側の駆動円筒部材と、駆動円筒部材の内周面に形成したボール保持溝部と、左右の伝動軸の外周面に形成した係合溝部と、ボール保持溝部と係合溝部との間に介在させたボールとで構成し、さらに、係合溝部を、左右の伝動軸の前進回転方向にとがり先となる略V字状溝とし、V字状溝の先端位置を左右の伝動軸同士の突き合わせ面に合致させ、V字状溝の壁面並びに底面にボールを接触させるように構成したので、歩行型作業機を旋回させるのに、歩行型作業機の旋回外側を旋回内側よりも強く押すという、簡単な操作だけで歩行型作業機を容易に且つ速やかに旋回させることができる。旋回する度に従来のようなクラッチレバーを操作する必要がないので、旋回操作が極めて容易である。しかも、歩行型作業機の直進走行性及び旋回性を十分に確保することができる。
【0044】
さらには、クラッチを、左右の伝動軸の各一端部に嵌合した駆動円筒部材と、駆動円筒部材の内周面に形成したボール保持溝部と、左右の伝動軸の外周面に形成した係合溝部と、ボール保持溝部と係合溝部との間に介在させたボールとで構成したので、部品数を削減するとともに構成を極めて簡略にすることができる。このため、クラッチの価格を低減することができ、この結果、歩行型作業機の価格を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る管理機の左側面図
【図2】図1の2矢視図
【図3】図1の3−3線断面図
【図4】図3の4−4線断面図
【図5】本発明に係るクラッチの構成図
【図6】本発明に係るクラッチの要部構成図
【図7】本発明に係る管理機の作用図(その1)
【図8】本発明に係る管理機の作用図(その2)
【図9】従来の歩行型作業機の概要図
【符号の説明】
10…歩行型作業機(管理機)、12…動力源(エンジン)、30,31…左右の伝動軸、30a,31a…伝動軸の一端部、30b,31b…伝動軸の外周面、30c,31c…伝動軸同士の突き合わせ面、43a…駆動円筒部材(被動ベベルギヤのハブ)、43b…駆動円筒部材の内周面、50…クラッチ、51…ボール保持溝部、52…ボール保持溝部の壁面、54…ボール保持溝部の底面、61…係合溝部、62…V字状溝の先端位置、64L,64R…V字状溝の壁面(斜面)、65L,65R…V字状溝の底面、71…ボール、Rf…左右の伝動軸の前進回転方向。
Claims (1)
- 一端同士を突き合わせることで左右の伝動軸を一直線に配列し、これら左右の伝動軸にクラッチを介して動力源の動力を伝えるようにした歩行型作業機において、
前記クラッチは、前記左右の伝動軸の各一端部に回転可能に嵌合した駆動側の駆動円筒部材と、この駆動円筒部材の内周面に形成したボール保持溝部と、前記左右の伝動軸の外周面に形成した係合溝部と、これらボール保持溝部と係合溝部との間に介在させたボールとからなり、
係合溝部は、前記左右の伝動軸の前進回転方向にとがり先となる略V字状溝であり、このV字状溝の先端位置を前記左右の伝動軸同士の突き合わせ面に合致させ、V字状溝の壁面並びに底面に前記ボールを接触させるように構成したことを特徴とする歩行型作業機。
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