JP4106131B2 - エンジン調速機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行駆動伝達経路の伝動軸上に配置されるエンジンの調速機構の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の運搬車や農作業車等の走行車両において、エンジンの動力をミッションケース内に伝達して、主変速装置や副変速装置等によって変速して、走行輪を駆動するようにしており、一方、エンジンにはアクセルレバーの回動に比例して開閉されるスロットルバルブや、出力軸の回転数及び負荷に応じて燃料噴射量を調整する調速機が配置され、該調速機は例えばカムシャフトに取り付けたフライウェイトの遠心力を利用して調速作用を行っていたのである。また、負荷をコントローラにより演算して、該コントローラより燃料噴射量を制御する電気式ガバナ機構も公知となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の調速機はエンジンの出力軸の回転数の低下を負荷と判断して、その回転数に応じて燃料噴射量を調整するようにしていたので、走行輪側からの負荷トルクは検出していないのである。よって、走行速度が落ちてからでないと、スロットルバルブが開かれず、反応が遅れてしまうのである。つまり、例えば、坂道にさしかかったときに、負荷が増加して回転数が減少して、調速機によってスロットルバルブを開くように作動させてエンジンの回転数が上がるようにしていたので、タイムラグが生じていた。また、エンジンの回転数の低いときの走行時と、エンジンの回転数が高い時の走行時で、負荷が変動した場合、遠心力を利用した調速機では、回転数が高い場合は調速できるが、回転数が低いと調速できずエンストしてしまうことがあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
エンジンの動力を変速装置を介して走行輪へ伝達する動力伝達経路途中の入力軸（１０）において、該入力軸（１０）をエンジン側入力軸（６４）と走行輪側入力軸（６５）とに分割し、該両軸（６４・６５）を同一軸心上に配置するとともに、ミッションケース（１）内において、該エンジン側入力軸（６４）の走行輪側入力軸（６５）側端部には、デ ィスク状に構成した固定体（６４ａ）を固定し、該走行輪側軸（６５）の中途部に止め板（５７）を固設し、該止め板（５７）に対して、該エンジン側入力軸（６４）側には、ディスク状に構成した摺動回転体（５８）を走行輪側軸（６５）上に軸芯方向に摺動自在でかつ相対回転不能に配置し、該摺動回転体（５８）と止め板（５７）の間には、バネ（５９）を介装し、該摺動回転体（５８）と固定体（６４ａ）との間にカムを介装し、前記エンジン側入力軸（６４）より走行輪側入力軸（６５）へ伝達するトルクの大きさに応じて、該カムにより摺動回転体（５８）を止め板（５７）側へ移動させ、該摺動回転体（５８）をエンジンの推力調整手段に連動連係し、該カムは、該エンジン側入力軸（６４）と走行輪側入力軸（６５）の間にトルクの差が生じず、所定の伝達トルクに達するまでは動かない構成としたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の調速機構を装備したミッションケースの後面断面図、図２は同じく側面断面図、図３は副変速装置部分の拡大後面断面図、図４は本発明の調速機構の拡大後面断面図、図５は同じく側面断面図、図６は本発明の調速機構のエンジン側入力軸と走行輪側入力軸との連動状態を示す後面図一部断面図、図７は軸間にトルク差が生じた場合を示す後面図一部断面図である。
【０００６】
まず、本発明の調速機構を装備したミッションケース１の内部構成について図１、図２を用いて説明する。前記ミッションケース１は、図１の紙面に向かって左側のケース部１Ｌと右側のケース部１Ｒとより左右に二つ割に形成され、重ね合わせた内部にトランスミッション等が収納されている。前記ミッションケース１の上下途中部に左右方向に沿う入力軸１０が軸支されている。該入力軸１０の一側（本実施例では左側）をケース１Ｌの左側面より外方に突出させ、該入力軸１０上に従動プーリー１１を嵌合している。該従動プーリー１１は主変速装置を構成するベルト式無段変速装置の従動側に配置した割プーリーであり、エンジンからの動力がこのベルト式無段変速装置で変速された後の回転が入力軸１０よりミッションケース１内に伝達される。このベルト式無段変速装置はエンジン６１の回転数の上昇に伴って、自動的に増速側へ無断にシフトするように構成されている。
【０００７】
前記入力軸１０はエンジン側入力軸６４と走行輪側入力軸６５からなり、同一軸線上に配置されて、エンジン側入力軸６４の右端に走行輪側入力軸６５の左端が回転自在に嵌合支持され、両エンジン側入力軸６４と走行輪側入力軸６５の間に後述する本発明の調速機構５５が配置されている。前記ミッションケース１内には、入力軸１０、変速出力軸１４、アイドル軸２０、シフター軸３０、後輪駆動軸２６・２６が左右平行に横架され、走行輪側入力軸６５上に右側より高速ギヤ１１、低速ギヤ１２、後進ギヤ１３が固設されている。前記変速出力軸１４上に右側より高速従動ギヤ１６、低速従動ギヤ１７、後進従動ギヤ１８が回動自在に支持され、高速従動ギヤ１６と高速ギヤ１１とが常時噛合され、低速従動ギヤ１７と低速ギヤ１２とが常時噛合されている。
【０００８】
また、前記高速従動ギヤ１６と低速従動ギヤ１７の間に、前進変速用のスライダー１９が、スプラインハブを介して変速出力軸１４上に相対回転不能で、かつ軸方向摺動自在に配置されている。図３に示す位置をスライダー１９の中立位置とし、この中立位置より紙面右方向へスライダー１９を摺動操作すると、スライダー１９右側面に形成した凸部１９ａが高速従動ギヤ１６左側面に形成した凹部１６ａと係合され、高速回転が変速出力軸１４に伝達される。スライダー１９を中立位置より紙面左方向へ摺動操作すると、スライダー１９左側面に形成した凸部１９ｂが低速従動ギヤ１７右側面に形成した凹部１７ａと係合され、低速回転が変速出力軸１４に伝達される。
【０００９】
また、前記アイドル軸２０上に回動自在にアイドルギヤ０２１を遊嵌し、該アイドルギヤ０２１は前記後進ギヤ１３と前記変速出力軸１４上に遊嵌した後進従動ギヤ１８とに噛合させる。前記アイドルギヤ０２１は左右幅が広く形成され、前記後進従動ギヤ１８と後進ギヤ１３とを左右に位置をずらして配置でき、後進従動ギヤ１８と後進ギヤ１３との外周端部を側面視でラップさせて、コンパクトな配置構成としている。
【００１０】
また、前記後進従動ギヤ１８の側面にも凹部形成され、該後進従動ギヤ１８の左側方に後進用スライダー２３がスプラインハブを介して変速出力軸１４上に相対回転不能でかつ軸方向摺動自在に配置され、該後進用スライダー２３の側面には凸部が形成されて、図示の中立位置より紙面右側に摺動させて前記凹部と凸部を係合することによって、後進ギヤ１３からアイドル軸２０上のギヤ２１及び後進従動ギヤ１８を介し、変速出力軸１４を逆転駆動できるようにしている。
【００１１】
そして、前記スライダー１９・２３はシフター３１・３２の先端にそれぞれ係合され、該シフター３１・３２はシフター軸３０上に摺動自在に外嵌され、該シフター３１・３２は突起３８・３９、変速アーム３４、変速軸３５を介して副変速レバーと連結されている。このようにして副変速装置が構成されている。
【００１２】
更に、後進用スライダー２３の左隣りの前記変速出力軸１４上にギヤ２４が固設され、該ギヤ２４に差動装置２５のリングギヤ２８が噛合され、該差動装置２５を介して変速出力軸１４の動力が左右の後輪駆動軸２６・２６に伝達される。前記リングギヤ２８は差動装置２５を構成するデフケース８０外周面に固設され、リングギヤ２８と逆側のデフケース８０のボス部上に左右に摺動自在にデフロックスライダー８２が遊嵌されている。該デフロックスライダー８２にロックピン８１が固設され、該ロックピン８１がデフケース８０一側面に左右方向に摺動自在に挿入され、後輪駆動軸２６端部上のデフギア８３に形成した凹部に、前記ロックピン８１端部が挿入自在に支持されている。
【００１３】
前記デフロックスライダー８２の外周に凹部が形成され、図２に示すデフシフトフォーク８４のフォーク爪が係合され、デフシフトフォーク８４を介してデフロックスライダー８２が図１の紙面左方に摺動操作され、ロックピン８１端部がデフギア８３側部の凹部内に挿入され、デフケース８０がデフギア８３を介して後輪駆動軸２６に対して回動不能となり差動装置２５がロックされ、左右の後輪駆動軸２６・２６が差動されることなく同一回転数で駆動される。
【００１４】
また、前記後輪駆動軸２６・２６の途中部には、ディスクブレーキ装置を構成する摩擦板２７・２７・２７がスプライン嵌合されている。該摩擦板２７外周側とミッションケース１側面との間には押動板７２が配置されている。該押動板７２はミッションケース１下部に軸支した支軸７１の途中部に連動されており、ブレーキ操作に連動してブレーキ操作アーム７０が引っ張られ、支軸７１が回転すると、支軸７１途中部に係合した押動板７２が回転され、カム７３を乗り越えようと押動板７２が摩擦板２７側に移動して、押動板７２とミッションケース１内に形成した壁面との間に摩擦板２７が押圧され、後輪駆動軸２６が制動される。
【００１５】
また、前記変速出力軸１４の右端はミッションケース１より突出してベベルギア４６を固設し、該ベベルギア４６を前輪出力ケース４５内に収納したベベルギア４９・４８・５１や伝動軸４７等を介して前輪出力軸５０に動力を伝える構成としている。
【００１６】
次に、本発明の調速機構５５の構成について図１、図４、図５より説明する。前記入力軸１０を構成するエンジン側入力軸６４の右端部の軸心位置には凹部６４ｃが設けられ、走行輪側入力軸６５左端部が回動自在に挿入され、走行輪側入力軸６５がエンジン側入力軸６４と同一軸芯上に相対回動自在に支持されている。
【００１７】
また、前記エンジン側入力軸６４の右端部には、ディスク状に構成した固定体６４ａが形成され、該固定体６４ａの右側面には、複数の半球状の凹部６４ｂ・６４ｂ・・・・が同一円周上に均等に形成される。
【００１８】
一方、前記走行輪側入力軸６５の左側途中部に、止め板５７が固設され、該止め板５７の左側にディスク状に構成した摺動回転体５８が走行輪側入力軸６５上に軸芯方向に摺動自在で、かつ相対回転不能にスプライン嵌合されている。前記摺動回転体５８と止め板５７との間位置に、弾性付勢部材としての皿バネ５９・５９が介装され、摺動回転体５８を紙面左側、即ち、固定体６４の方向に摺動するように付勢している。
【００１９】
前記摺動回転体５８の左側面に、前記固定体６４ａの凹部６４ｂ・６４ｂ・・・・と位置を合わせてカム溝５８ａ・５８ａ・・・・が形成されている。該カム溝５８ａは、図５、図６に示すように、走行輪側入力軸６５の軸芯を中心した円弧状の溝であり、該カム溝５８ａ・５８ａ・・・・の逆転回転方向側を凹部６４ｂと等しい半球状とし、正転回転方向側を徐々に細くした、略三角形状の溝としている。さらに、凹部６４ｂの溝深さも正転回転方向側に向かうに従って浅くした傾斜状としている。
【００２０】
そして、前記カム溝５８ａ・５８ａ・・・・と前記凹部６４ｂ・６４ｂ・・・・の間にカム体としての鋼球５６・５６・・・が位置され、前記皿バネ５９・５９の付勢力によって摺動回転体５８が左側に付勢され、カム溝５８ａの深部と凹部６４ｂ内に鋼球５６が完全に埋没し、摺動回転体５８が固定体６４ａに接近する。前記鋼球５６はカム溝５８ａと凹部６４ｂとの間に挟持されることで係合状態となり、エンジン側入力軸６４の動力が、鋼球５６・５６・・・を介して、摺動回転体５８、走行輪側入力軸６５に伝達される。尚、前記鋼球５６は、カム溝５８ａと凹部６４ｂとの間に挟持されているが、鋼球５６を固定体６４ａに固設して凸部とすることもできる。
【００２１】
また、前記摺動回転体５８の外端部には、レリーズベアリング６０の内輪が固設され、摺動回転体５８と一体的に軸方向に移動できるようにしている。更に、前記レリーズベアリング６０外輪の左側面には、図５に示す側面視で二股状のコントロールアーム６１の遊端部が係合されている。該コントロールアーム６１のボス部がミッションケース１に回動自在に枢支した縦軸６２に固設されている。該縦軸６２の上部はミッションケース１外部に突設され、上端部にアーム６３が固設されている。該アーム６３端部には、ワイヤーやリンク等よりなる連動手段の一端が連結され、該連動手段の他端はエンジンの推力調整手段、つまり、スロットルレバーに連結されている。
【００２２】
このような構成において、走行車両が平地等を走行している場合には、走行輪から大きな負荷がかかっておらず、従って、エンジン側入力軸６４と走行輪側入力軸６５との間にトルクの差が生じず、図６に示すように、鋼球５６がカム溝５８ａの深部と凹部６４ｂ内に完全に埋没し、コントロールアーム６１は回動されていない。
【００２３】
また、機体が登り坂や圃場等のぬかるんだ悪路にさしかかり、走行輪に負荷がかかると、その負荷が副変速装置を介して走行輪側入力軸６５に伝達され、エンジンの動力が伝えられるエンジン側入力軸６４との間にトルクの差が生じる。この差はエンジン側入力軸６４より走行輪側入力軸６５の回転が遅れて、図７に示すように、鋼球５６がカム溝５８ａ内の傾斜面に沿って浅部方向に移動し、摺動回転体５８及びレリーズベアリング６０が紙面右側（矢印Ａ方向）に移動され、コントロールアーム６１が縦軸６２まわりに回動される。該コントロールアーム６１の回動に連動してアーム６３が回動され、連動手段を介してエンジンのスロットルレバーがその負荷トルクに応じてエンジンの回転数を増加するように変更される。
【００２４】
よって、走行輪に負荷がかかると、その負荷トルクに応じて調速機構５５が変化して、その変化が燃料噴射量調整手段を変更して、負荷トルクに応じてエンジンが調速され、下り坂等では減速する度合いが小さく、作業時においては速度変化が小さく、また、低回転で走行しているときにはエンストが生じることがないのである。
【００２５】
このようにエンジンの調速機構は、エンジンの動力を変速装置を介して走行輪へ伝達する動力伝達経路途中の伝動軸において、該伝動軸をエンジン側軸と走行輪側軸とに分割して、該両軸を同一軸心上に配置するとともに、エンジン側軸から走行輪側軸へ伝達するトルクの大きさに応じて移動する移動体を設け、該移動体をエンジンの推力調整手段に連動連係したものである。よって、走行輪にかかる負荷が大きくなるにつれて、エンジン側軸から走行輪側軸へ伝達されるトルクが大きくなると、該トルクに応じて該移動体が移動し、その移動量に応じてエンジンの推力調整手段が変更されて、エンジン回転が増加され、下り坂等では減速する度合いが小さくオーバーランが阻止されるようになり、また、作業時においては速度変化が小さく、精度良く作業ができるようになる。また、低回転で走行しているときにはエンストが生じることが殆どなくなり、低回転から高回転までの広い範囲で負荷変動に対して調速することができるようになったのである。但し、前記調速機構５５は機械的な連動手段を介してエンジンの推力調整手段を変更する構成としているが、摺動回転体５８の移動量をセンサーで検知し、該センサーをコントローラと接続し、該コントローラにはスロットルバルブを変更するアクチュエーターと接続して、電気的に負荷に応じて推力を調整する構成とすることもできる。また、本実施例では調速機構５５を入力軸１０上に配置しているが、エンジンから差動装置までの間の動力伝達経路途中の軸であればどこでも良く、変速出力軸１４上に配置することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
エンジンの動力を変速装置を介して走行輪へ伝達する動力伝達経路途中の入力軸（１０）において、該入力軸（１０）をエンジン側入力軸（６４）と走行輪側入力軸（６５）とに分割し、該両軸（６４・６５）を同一軸心上に配置するとともに、ミッションケース（１）内において、該エンジン側入力軸（６４）の走行輪側入力軸（６５）側端部には、ディスク状に構成した固定体（６４ａ）を固定し、該走行輪側軸（６５）の中途部に止め板（５７）を固設し、該止め板（５７）に対して、該エンジン側入力軸（６４）側には、ディスク状に構成した摺動回転体（５８）を走行輪側軸（６５）上に軸芯方向に摺動自在でかつ相対回転不能に配置し、該摺動回転体（５８）と止め板（５７）の間には、バネ（５９）を介装し、該摺動回転体（５８）と固定体（６４ａ）との間にカムを介装し、前記エンジン側入力軸（６４）より走行輪側入力軸（６５）へ伝達するトルクの大きさに応じて、該カムにより摺動回転体（５８）を止め板（５７）側へ移動させ、該摺動回転体（５８）をエンジンの推力調整手段に連動連係し、該カムは、該エンジン側入力軸（６４）と走行輪側入力軸（６５）の間にトルクの差が生じず、所定の伝達トルクに達するまでは動かない構成としたので、走行輪にかかる負荷に応じてエンジンの回転数を増加させることができ、下り坂等では減速する度合いが小さくオーバーランが阻止されるようになり、また、作業時においては速度変化が小さく、精度良く作業ができるようになる。
また、低回転で走行しているときにはエンストが生じることが殆どなくなり、低回転から高回転までの広い範囲で負荷変動に対して調速することができるようになったのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の調速機構を装備したミッションケースの後面断面図である。
【図２】 同じく側面断面図である。
【図３】 副変速装置部分の拡大後面断面図である。
【図４】 本発明の調速機構の拡大後面断面図である。
【図５】 同じく側面断面図である。
【図６】 本発明の調速機構のエンジン側入力軸と走行輪側入力軸との連動状態を示す後面図一部断面図である。
【図７】 軸間にトルク差が生じた場合を示す後面図一部断面図である。
【符号の説明】
１ ミッションケース
６４ エンジン側入力軸
６５ 走行輪側入力軸
５６ 鋼球（凸部）
５８ 摺動回転体
５８ａ カム溝

Claims (1)

1. エンジンの動力を変速装置を介して走行輪へ伝達する動力伝達経路途中の入力軸（１０）において、該入力軸（１０）をエンジン側入力軸（６４）と走行輪側入力軸（６５）とに分割し、該両軸（６４・６５）を同一軸心上に配置するとともに、ミッションケース（１）内において、該エンジン側入力軸（６４）の走行輪側入力軸（６５）側端部には、ディスク状に構成した固定体（６４ａ）を固定し、該走行輪側軸（６５）の中途部に止め板（５７）を固設し、該止め板（５７）に対して、該エンジン側入力軸（６４）側には、ディスク状に構成した摺動回転体（５８）を走行輪側軸（６５）上に軸芯方向に摺動自在でかつ相対回転不能に配置し、該摺動回転体（５８）と止め板（５７）の間には、バネ（５９）を介装し、該摺動回転体（５８）と固定体（６４ａ）との間にカムを介装し、前記エンジン側入力軸（６４）より走行輪側入力軸（６５）へ伝達するトルクの大きさに応じて、該カムにより摺動回転体（５８）を止め板（５７）側へ移動させ、該摺動回転体（５８）をエンジンの推力調整手段に連動連係し、該カムは、該エンジン側入力軸（６４）と走行輪側入力軸（６５）の間にトルクの差が生じず、所定の伝達トルクに達するまでは動かない構成としたことを特徴とするエンジン調速機構。

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