JP3875593B2 - 作業車両のトランスミッション - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンからの動力をトランスミッションケース内に設けた前後進変速機構及び主変速機構に伝達して走行変速を行う作業車両のトランスミッションに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラクタ等の作業車両においては、特開平１０−６７９２号公報等に記載されているように、フロントローダ作業等を行う場合に頻繁に前後進の切換えを必要とする為、そのトランスミッションに主変速機構及び副変速機構の他に前後進変速機構を備えるものがある。
そして、この場合、前後進変速機構及び主変速機構等はトランスミッションース内に設けられ、この前後進変速機構と主変速機機構は、従来、トランスミッションケースの前後方向において直列状に配置することが、前述の公報のものを含めて一般的に採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように前後進変速機構と主変速機機構をトランスミッションケース内の前後方向において直列状に配置すると、前後進変速機構と主変速機機構にまたがるこれらの入出力軸及び変速軸の長さが長くなり、軸の撓みに基づく変速歯車の倒れ等に起因して円滑な変速が阻害される虞が懸念される。
また、前後進変速機構と主変速機機構を直列状に配置すると変速機構の組付性を悪化させると共に、トランスミッションケースが長大となりコンパクトなトランスミッションを得ることが出来ないという問題があった。
そこで、本発明は、トランスミッションケース内に収容する前後進変速機構と主変速機機構の配置を見直し、特にトランスミッションケースの前後方向において主変速機機構を前後進変速機構の下位に一部重合するようにレイアウトすることによって、前述の課題を解決することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、エンジンからの動力をトランスミッションケース内に設けた前後進変速機構及び主変速機構に伝達して走行変速を行う作業車両であって、前記前後進変速機構は、エンジンによって駆動される入力軸及び逆転軸に設けた前進駆動歯車及び後進駆動歯車と、変速軸に回転自在に装着されて前進駆動歯車及び後進駆動歯車に常時噛合う前進従動歯車及び後進従動歯車と、当該前進従動歯車と後進従動歯車間に設けて前進従動歯車及び後進従動歯車に伝達された動力を変速軸に選択して伝達する前後進クラッチとによって構成し、また、前記主変速機構は、上記変速軸に設けた複数の変速駆動歯車と、出力軸に回転自在に装着されて複数の変速駆動歯車に常時噛合う複数の変速従動歯車と、当該複数の変速従動歯車に伝達された動力の内、何れか一つの動力を出力軸に伝達する複数の変速クラッチによって構成する一方、前記主変速機構の複数の変速駆動歯車は、前記変速軸上において前進従動歯車及び後進従動歯車の左右に振り分けて配置すると共に、当該前進従動歯車及び後進従動歯車の左右に隣接して配置する一対の変速駆動歯車に対して常時噛合う一対の変速従動歯車の変速クラッチを、一対の変速従動歯車間に設けることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、作業車両としての農業用トラクタ１は、機体前部に搭載されるエンジン（図示せず）と、該エンジンの発生動力を変速する後述のトランスミッションと、該トランスミッションから供給される走行動力で駆動する前輪２及び後輪３と、機体上部を覆う機体カバー４と、機体カバー４の後部に設ける運転席５と、機体後部に昇降自在に連結される作業部６とを備え、機体前部にはフロントローダー等の前装作業機（図示せず）も適宜、装着することができる。
【０００６】
機体カバー４は、エンジンの前方を覆うフロントグリル７と、エンジンの上方を覆うボンネット８と、エンジンの左右側方を覆うサイドカバー９と、ステップとなるメインカバー１０と、ステアリング軸及び計器パネルの側方等を覆うパネルカバー１１、後輪３の上方及び側方を覆うフェンダ１２とを備えて構成される。また、運転席５前方のパネルカバー１１の側面には、後述する前後進変速機構Ａを変速操作する前後進変速レバー１３を突出させ、左フェンダ１２の上面には主変速機構Ｂを変速操作する主変速レバー１４、副変速機構Ｃを変速操作する副変速レバー１５、及びＰＴＯ変速機構Ｄを変速操作するＰＴＯ変速レバー１６を臨ませている。なお、１７はクラッチペダルである。
【０００７】
図２に示すようにトランスミッションケースは、エンジンＥに連結するクラッチハウジング１８の後部に連設され、前後進変速機構Ａ及び主変速機構Ｂを収容するセンターケース１９、軸受部を構成するスペーサケース２０、副変速機構Ｃ、後輪差動装置Ｄ、及びＰＴＯ変速機構Ｆ等を収容するリヤケース２１で構成される。前記クラッチハウジング１８には、クラッチペダル１７によって操作されるクラッチ２２と主軸２３が内装され、エンジンＥの動力はクラッチ２２と主軸２３を介してセンターケース１９に内装する前後進変速機構Ａへ伝達される。具体的には、主軸２３の後端が継ぎ手２４を介して前後進変速機構Ａの入力軸２５に連結され、主軸２３の回転が入力軸２５の回転となる。また、前後進変速機構Ａは、一対の常時噛合式（コンスタントメッシュ）の歯車変速によって構成される。
【０００８】
前記前後進変速機構Ａについて図３に基づいて詳述すると、入力軸２５はセンターケース１９とスペーサケース２０に形成した隔壁１９ａ，２０ａに設けた夫々の孔を貫通して、センターケース１９とスペーサケース２０の前後に延出すると共に、隔壁１９ａ，２０ａに設けた前後のベアリング２６，２６によって軸受される。
入力軸２５には、前進駆動歯車２７と後進用の伝達歯車２８が軸と共に一体回転するように設けてあり、センターケース１９の隔壁１９ａに片持ち状に軸支する逆転軸２９に回転自在に装着した後進駆動歯車３０は、前記した後進用の伝達歯車２８と噛合っている。
入力軸２５と同様に隔壁１９ａ，２０ａに設けた前後のベアリング２６，２６によって軸受される変速軸３１には、前進駆動歯車２７と後進駆動歯車３０に常時噛合う前進従動歯車３２と後進従動歯車３３が回転自在に装着され、両従動歯車３２，３３の間には、変速軸３１にスプライン結合されるハブ３４ａと、ハブ３４ａ上をスライド可能、且つスプライン結合して一体回転するスリーブ３４ｂから構成する前後進クラッチ３４が介装してある。
この前後進クラッチ３４は、前述した前後進変速レバー１３に機械的に連繋してあり、図示の中立状態から前後進変速レバー１３を操作してスリーブ３４ｂを右にシフトすると、スリーブ３４ｂは前進従動歯車３２のスプライン部と結合し、前進従動歯車３２の回転はスリーブ３４ｂ、ハブ３４ａを介して変速軸３１に伝えられて前進変速状態となり、左にシフトすると、後進従動歯車３３の回転は同じくスリーブ３４ｂ、ハブ３４ａを介して変速軸３１に伝えられて後進変速状態となる。
【０００９】
次に、主変速機構Ｂについて説明すると、主変速機構Ｂも前後進変速機構Ａと同様、常時噛合式（コンスタントメッシュ）の歯車変速によって構成され、１速から４速の４段変速を行えるようにしている。
即ち、主変速機構Ｂの４つの変速駆動歯車３５，３６，３７，３８は、変速軸３１にスプライン結合されて変速軸３１と共に回転する。また、変速駆動歯車３５，３６，３７，３８の内、３速の変速駆動歯車３７は前進従動歯車３２及び後進従動歯車３３に対して右側（機体の前後方向の後側）に隣接して配置し、４速の変速駆動歯車３８は前進従動歯車３２及び後進従動歯車３３に対して左側（機体の前後方向の前側）に隣接して配置し、さらに、１速と２速の各変速駆動歯車３５、３６は３速の変速駆動歯車３７の右側に配置し、全体として変速駆動歯車３５，３６，３７，３８は変速軸３１上において前進従動歯車３２及び後進従動歯車３３の左右に振り分けて配置してある。
そして、４つの変速駆動歯車３５，３６，３７，３８は、出力軸３９に回転自在に装着した４つの変速従動歯車４０，４１，４２，４３と常時噛合っており、出力軸３９は、入力軸２５、変速軸３１と同様に隔壁１９ａ，２０ａに設けた前後のベアリング２６，２６によって軸受している。また、出力軸３９の１速及び２速の変速従動歯車４０，４１間には、出力軸３９にスプライン結合されるハブと、ハブ上をスライド可能、且つ一体回転するスリーブから構成する１・２速用変速クラッチ４４が介装してあると共に、３速及び４速の変速従動歯車４２，４３間には、同様に出力軸３９にスプライン結合されるハブと、ハブ上をスライド可能、且つ一体回転するスリーブから構成する３・４速用変速クラッチ４５が介装してある。
【００１０】
従って、前述の主変速レバー１４をＨ型のガイド溝に沿って、１速位置に操作すると、１・２速用変速クラッチ４４のスリーブは図示のニュートル状態から右にシフトし、１速の変速従動歯車４０の回転は出力軸３９に伝えられて１速の変速状態となり、主変速レバー１４を２速位置に操作して逆に左にシフトすると、２速の変速従動歯車４１の回転が出力軸３９に伝えられて２速の変速状態となる。また、主変速レバー１４を３速又は４速位置に操作すると、３・４速用変速クラッチ４５が同様に切り換わり、３速又は４速の変速従動歯車４２、４３の回転が出力軸３９に伝えられて３速又は４速の変速状態を得ることができる。
【００１１】
次いで、主変速機構Ｂ以降の走行動力伝達について以下、簡単に説明すると、出力軸３９に継ぎ手４６を介して連結される副変速軸４７と後輪３の差動装置Ｄに動力を伝達するピニオン軸４８はリヤケース２１に収容され、また、両軸４７，４８間に亘って選択摺動式の高低２段の副変速機構Ｃが介装してある。
即ち、副変速機構Ｃは副変速軸４７にスプライン結合され、且つ左右にスライド自在な第１変速歯車４９と、副変速軸４７に回転自在に装着され、第１変速歯車４９と噛合う内歯５０ａと高速及び低速の外歯５０ｂ，５０ｃを有する中間歯車５０と、ピニオン軸４８にスプライン結合され、且つ左右にスライド自在で、前記中間歯車５０の高速又は低速歯車５０ｂ，５０ｃと噛合う２つの従動歯車５１ａ，５１ｂを備える第２変速歯車５１によって構成させる。
また、このトランスミッションに超低速変速機構Ｔを追加する場合には、図４に示すように第１変速歯車４９に噛合う超低速入力歯車５２と、中間歯車５０の高速側の外歯５０ｂと噛合う超低速出力歯車５３を備える超低速ユニットを装着する。
そして、前述の超低速変速機構Ｔを備えない標準車では、図３において第１変速歯車４９は中間歯車５０の内歯５０ａと常時噛合っており、図示の中間歯車５０の高速側の外歯５０ｂと第２変速歯車５１の高速側の従動歯車５１ａとの噛合いによる高速変速状態を、副変速レバー１５に連繋した第２変速歯車５１の左方へのシフトによって中間歯車５０の低速側の外歯５０ｃと第２変速歯車５１の低速側の従動歯車５１ｂとの噛合いに変更して低速変速状態を得ることができ、一方超低速変速機構Ｔを追加したものでは、係る２段の副変速に加えて図示しない超低速変速レバーの操作によって第１変速歯車４９から超低速入出力歯車５２，５３を経由して中間歯車５０を回転させる超低速変速状態を得ることができる。
【００１２】
また、前述の副変速機構Ｃを介して駆動されるピニオン軸４８は後輪３の差動装置Ｄを介して最終的に後輪３を駆動する一方、ピニオン軸４８に装着した２駆・４駆切換え歯車５４は低速歯車５５を介して前輪増速装置Ｇの低速歯車５６を駆動し、また中間歯車５０の外歯５０ｄは前輪増速装置Ｇの高速歯車５７を駆動し、前輪増速装置Ｇはそのクラッチ５８を介して前輪動力取出軸５９に標準速又はそれの略倍速の回転を伝える結果、前輪２は後輪３の周速と略同じ周速で駆動するか、或いは後輪３の周速に対して略倍速の周速で駆動するように構成している。
さらに、リヤケース２１の後部には、ＰＴＯ変速機構Ｆが収容されており、ＰＴＯ変速機構Ｆは図２に示すように、入力軸２５、中間軸６０を経由してエンジンＥの動力がそのＰＴＯ入力軸６１に伝達され、正転３段、逆転１段のＰＴＯ変速をＰＴＯ変速レバー１６によって行うことができる。即ち、入力軸６１とＰＴＯ軸６２に設けた低速駆動歯車６３及び低速従動歯車６４の噛合いを、ＰＴＯ軸６２に設けた中速従動歯車６５の右方向へのシフトによって、低速駆動歯車６３、低速従動歯車６４、中速従動歯車６５を介して正転１速のＰＴＯ変速状態を得ることができ、前記中速従動歯車６５を左方向にシフトして中速駆動歯車６６と噛合わせることによって正転２速状態を得ることができ、ＰＴＯ軸６２に設けた高速従動歯車６７を図示の状態から左にシフトして高速駆動歯車６８と噛合わせることによって正転３速状態を得ることができ、高速従動歯車６７を右にシフトして前述の中速駆動歯車６６、逆転軸６９に装着した逆転歯車７０、及び高速従動歯車６７を経由した逆転変速状態を得ることができる。
【００１３】
以上のように構成したトラクタ１において、走行変速は運転席５の前方に設けた前後進変速レバー１３と、運転席５の側方に設けた主変速レバー１４及び副変速レバー１５によって行うことができる。オペレーターは圃場等において耕耘作業等を行う場合は、副変速レバー１５を予め低速側に位置させて、副変速機構Ｃを低速状態に変速する。また、路上走行等を行う場合は、副変速機構Ｃを高速状態に変速しておく。そして、次に主変速レバー１４を操作して１速から４速のうち必要とする走行速度を選択し、前後進変速レバー１３を中立から前進位置に操作すると、機体は主変速機構Ｂと副変速機構Ｃによって組み合わされた８段の変速の内、何れか１つの変速状態のもとに前進走行することができる。
また、前後進変速レバー１３を中立から後進位置に操作すると、それまでの前進走行と略等しい速度のもとに後進走行を行うことができ、フロントローダ作業等において頻繁に前後進の切換えを必要とする場合に、主変速レバー１４及び副変速レバー１５を操作して必要な前後進速度を得るといった、従来のトランスミッションにおける煩わしさが解消され、作業能率の向上に寄与する。
なお、別途超低速ユニットＴを装着すると、超低速変速レバーの切り換え操作によって、牽引力を要する重作業における超低速変速状態で機体の前後進変速を行うことができる。
【００１４】
そして、本発明の走行変速を行うトランスミッションは、トランスミッションケース（センターケース）１９内に収容する前後進変速機構Ａと主変速機構Ｂの配置を見直し、特にトランスミッションケース１９の前後方向において主変速機機構Ｂを前後進変速機構Ａの下位に一部重合するようにレイアウトする。
即ち、トランスミッションケース１９の前後方向の前部に仮に前後進変速機構Ａを、また、後部に主変速機機構Ｂを直列状に連設すると、トランスミッションケース１９は前後方向に長さが長くなると共に、前後進変速機構Ａ及び主変速機機構Ｂの入出力軸２５，３９及び変速軸３１も必然的に長くなり、その軸２５，３９，３１の撓みに基づく変速歯車３２，３８・・等の倒れが発生し、円滑な変速が阻害される。
しかし、本発明のように主変速機機構Ｂを前後進変速機構Ａの下位に一部重合するようにレイアウトすると、前後に重合する分だけ前後進変速機構Ａ及び主変速機機構Ｂの入出力軸２５，３９及び変速軸３１の長さを短縮することが可能となり、それらの軸の撓みに基づく変速歯車等の倒れを未然に防止して、円滑な変速が行われることが期待できる。また、それに付随してトランスミッションケース１９を徒に長大化させることなくコンパクトに構成でき、トランスミッションケース１９への前後進変速機構Ａ及び主変速機機構Ｂの組み付けも容易に行うことができる。
【００１５】
より詳述すると、本発明にあっては、その前後進変速機構Ａは、エンジンＥによって駆動される入力軸２５及び逆転軸２９に設けた前進駆動歯車２７及び後進駆動歯車３０と、変速軸３１に回転自在に装着されて前進駆動歯車２７及び後進駆動歯車３０に常時噛合う前進従動歯車３２及び後進従動歯車３３と、当該前進従動歯車３２と後進従動歯車３３間に設けて前進従動歯車３２及び後進従動歯車３３に伝達された動力を変速軸３１に選択して伝達する前後進クラッチ３４とによって構成している。また、主変速機構Ｂは、上記変速軸３１に設けた複数の変速駆動歯車３５，３６，３７，３８と、出力軸３９に回転自在に装着されて複数の変速駆動歯車に常時噛合う複数の変速従動歯車４０，４１，４２，４３と、当該複数の変速従動歯車に伝達された動力の内、何れか一つの動力を出力軸３９に伝達する複数の変速クラッチ４４，４５によって構成する。
そして、前記主変速機構Ｂの複数の変速駆動歯車３５，３６，３７，３８は、前記変速軸３１上において前進従動歯車３２及び後進従動歯車３３の左右に振り分けて配置すると共に、当該前進従動歯車３２及び後進従動歯車３３の左右に隣接して配置する一対の変速駆動歯車３７，３８に対して常時噛合う一対の変速従動歯車４２，４３の変速クラッチ４５を、一対の変速従動歯車４２，４３間に設けるものとしている。
【００１６】
従って、従来のように前後進変速機構Ａと主変速機機構Ｂを直列状に連設する場合には、前後進変速機構Ａを構成する常時噛合式の歯車変速装置が占める前後長さ（Ｌ１）と、主変速機機構Ｂを構成する４つの常時噛合式の歯車変速装置が占める前後長さ（Ｌ２＊２）の和（Ｌ１＋Ｌ２＊２）以上の入力軸２５、出力軸３９、及び変速軸３１の長さが必要となる。
しかし、本発明は前述のように構成するので、入力軸２５、出力軸３９、及び変速軸３１の長さは、前後進変速機構Ａを構成する常時噛合式の歯車変速装置が占める前後長さ（Ｌ１）と、主変速機機構Ｂを構成する２つの常時噛合式の歯車変速装置が占める前後長さ（Ｌ２）と、前後進変速機構Ａの従動歯車３２，３３の左右に配置する主変速機機構Ｂの残る２つの変速駆動歯車３７，３８の歯幅（Ｌ３＊２）の和（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＊２）程度に短縮することができる有利性がある。
なお、前後進変速機構Ａ、及び主変速機構Ｂは、常時噛合式（コンスタントメッシュ）の歯車変速によって構成しているが、これを同期噛合式（シンクロメッシュ）の歯車変速に変更することもできる。また、副変速機構Ｃを２段以上の常時噛合式、又は同期噛合式の歯車変速に構成するのであれば、前後進変速機構Ａの下位に重合する主変速機機構Ｂを副変速機構Ｃに置き換えて本発明を適用することも、本発明の範囲内の技術である。
【図面の簡単な説明】
【図１】農業用トラクタの斜視図である。
【図２】トランスミッションの展開図である。
【図３】トランスミッションの拡大展開図である。
【図４】超低速ユニットの装着状態を示す要部の展開図である。
【符号の説明】
１ 農業用トラクタ
２５ 入力軸
２７ 前進駆動歯車
２９ 逆転軸
３０ 後進駆動歯車
３１ 変速軸
３２ 前進従動歯車
３３ 後進従動歯車
３４ 前後進クラッチ
３５，３６，３７，３８ 変速駆動歯車
３９ 出力軸
４０，４１，４２，４３ 変速従動歯車
４４，４５ 変速クラッチ
Ａ 前後進変速機構
Ｂ 主変速機構
Ｃ 副変速機構

Claims (1)

1. エンジンからの動力をトランスミッションケース内に設けた前後進変速機構及び主変速機構に伝達して走行変速を行う作業車両であって、前記前後進変速機構は、エンジンによって駆動される入力軸及び逆転軸に設けた前進駆動歯車及び後進駆動歯車と、変速軸に回転自在に装着されて前進駆動歯車及び後進駆動歯車に常時噛合う前進従動歯車及び後進従動歯車と、当該前進従動歯車と後進従動歯車間に設けて前進従動歯車及び後進従動歯車に伝達された動力を変速軸に選択して伝達する前後進クラッチとによって構成し、また、前記主変速機構は、上記変速軸に設けた複数の変速駆動歯車と、出力軸に回転自在に装着されて複数の変速駆動歯車に常時噛合う複数の変速従動歯車と、当該複数の変速従動歯車に伝達された動力の内、何れか一つの動力を出力軸に伝達する複数の変速クラッチによって構成する一方、前記主変速機構の複数の変速駆動歯車は、前記変速軸上において前進従動歯車及び後進従動歯車の左右に振り分けて配置すると共に、当該前進従動歯車及び後進従動歯車の左右に隣接して配置する一対の変速駆動歯車に対して常時噛合う一対の変速従動歯車の変速クラッチを、一対の変速従動歯車間に設けることを特徴とする作業車両のトランスミッション。

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