JP4774700B2 - トラクタの変速装置 - Google Patents

Description

この発明は、トラクタの変速装置に関するものである。

従来からトラクタの動力車両には油圧クラッチを用いた変速装置が用いられている。
一般的には、機体の前後進操作を行なうリバーサ機構に油圧クラッチを使ったり、主変速装置に油圧クラッチを用いることが多い。特に大型のトラクタでは操作性の向上を図る目的とクラッチ接続時のショックを軽減する目的から主変速装置のみならず副変速装置まで油圧クラッチを用いることが多い。例えば、特許文献１には、エンジンの後方に油圧式リバーサ機構を設け、その伝動後位に４段変速が可能な油圧式主変速装置と副変速装置を設けたものが記載されている。
特開平８−３３８５２５号公報（図１）

前記の従来装置の場合、油圧クラッチは回転する円筒状のドラムの前後に背中合わせ状に２組のクラッチを設けることしかできず、変速部を構成するためには油圧クラッチを支持する伝動軸とは別のカウンタ軸を設けなければならず、最低２軸が必要となる。リバーサ機構を設ける場合も同様で円筒状ドラムの前後に前進クラッチと後進クラッチを設け、さらに逆転用のアイドル軸を設けなければならず、ミッションケースの軸穴加工が増えたり内部の構造自体が複雑になり機体の前後長さも長くなるという欠点があった。

その上、回転ドラムには２組のクラッチしか収容できないから変速段数を増やすとすれば、このような回転ドラムが前後に複数個並び、全体的に前後方向の長さが長くなる欠点があったのである。

この発明が解決しようとする課題は、機体の全長を長くせずに、ミッションケース内をコンパクトに構成できる変速装置を提供することにある。

このため、請求項１の発明は、次のような構成を採用した。即ち、ミッションケース（６）内に固定される円筒状固定ドラム（５０）の中央を壁（５５）で仕切り、仕切壁（５５）の前後に空間部を形成して前後いずれかの空間部に前進クラッチ（Ａ）と後進クラッチ（Ｂ）を設け、壁（５５）を挟んだ反対側の空間部には高速クラッチ（Ｃ）と低速クラッチ（Ｄ）を設けて前側の変速ユニット（８３）を構成し、前進クラッチ（Ａ）と後進クラッチ（Ｂ）のうち一方を半径方向内側に他方を半径方向外側に配設して両者が側面から見て前後に重なるように設け、更に高速クラッチ（Ｃ）と低速クラッチ（Ｄ）も一方が半径方向内側で他方が外側となるように配設すると共に、側面から見て両者が前後に重なるように構成し、前記前進クラッチ（Ａ）と後進クラッチ（Ｂ）はステアリングハンドル（１１）横に設けた前後進操作レバー（１０）を前後方向に操作して切換えを行わせ、高速クラッチ（Ｃ）と低速クラッチ（Ｄ）は変速レバー又は変速ボタン操作で切換えを行う構成とし、前進クラッチ（Ａ）と後進クラッチ（Ｂ）の作動圧はクラッチペダル（１２９）の回動基部に設けたポテンショメータ（１２８）からの信号を受けて２組の比例制御弁（１２１，１２２）により制御が行われる構成とし、さらに、前進クラッチ（Ａ）と後進クラッチ（Ｂ）に対し２組の前記比例制御弁（１２１，１２２）に加えて２位置４ポート式の１個の切替弁（１３５）が並列に設けられ、前記クラッチペダル（１２９）を最大限踏み込んだ踏込終端に設けているスイッチ（１３０）が入り状態になると、前記切替弁（１３５）が開口側に移動して前進クラッチ（Ａ）または後進クラッチ（Ｂ）室内の作動油が油圧タンク側に戻るように構成し、前記前進クラッチ（Ａ）と後進クラッチ（Ｂ）からなる前後進切替装置（８）と該前後進切替装置（８）に変速動力を伝達する遊星ギヤ機構（２８）、及び高速クラッチ（Ｃ）と低速クラッチ（Ｄ）からなる高低切替装置（２９）と該高低切替装置（２９）に変速動力を伝達する遊星ギヤ機構（２８）をエンジン（５）の出力軸（２７）の後方に配置し、前記前側の変速ユニット（８３）の動力伝達下手側に後側の変速ユニット（８４）を設け、この変速ユニット（８４）内の前側空間部に第１クラッチ（Ｅ）と第２クラッチ（Ｆ）を収納し、後側空間部に第３クラッチ（Ｇ）と第４クラッチ（Ｈ）を収納する構成とし、前記第１クラッチ（Ｅ）と第２クラッチ（Ｆ）、該第１クラッチ（Ｅ）と第２クラッチ（Ｆ）に変速動力を伝達する遊星ギヤ機構（２８）、及び第３クラッチ（Ｇ）と第４クラッチ（Ｈ）、該第３クラッチ（Ｇ）と第４クラッチ（Ｈ）に変速動力を伝達する遊星ギヤ機構（２８）を前記出力軸（２７）と同一軸芯上になるように配置したことを特徴とするトラクタの変速装置とした。

これにより以下のごとき効果を奏する。

請求項１の発明では、前後進切替装置８と高低速切替装置２９とを１つの固定ドラム５０の中に収容することができたので、ミッションケース６の中にこれらの切替装置をコンパクトに収めることができ、半径方向にはやや拡がるが機体の前後長さを長くするようなことがなくなるのである。

また、ステアリングハンドル１１横の前後進操作レバー１０を前後に動かすと従来の動力車両と同じ感覚で機体を前後進させることができ、また、変速操作にあってもレバー操作若しくはボタン操作によって高低の変速操作ができるので操作に戸惑うことがなく操作性も向上する。

また、クラッチペダル１２９を終端まで踏み込むとシリンダ室内に流入していた作動油がタンクに戻るために走行系動力は中立状態になって機体が停止する。本来はクラッチペダル１２９を踏むとポテンショメータ１２８がその変位を検知し、クラッチをニュートラル状態に復帰させるものであるが、電気的な故障等によりポテンショメータが正常に作動しないような場合が考えられ、このような場合においても、クラッチペダル１２９を最大踏込んでこのスイッチ１３０が入り状態になるとクラッチが遮断されるため機体を確実に停止させることができる。

また、従来のように油圧パックを前後に複数個設けて変速装置を構成したものにあっては変速時に油圧クラッチを切った瞬間にその変速部が中立位置に戻るため、再びクラッチを接続する際に大きな変速ショックが生じることがあるが、本願の場合には中立位置を経由して変速されることがなく、１速から８速までの主変速部の変速をスムーズに、且つショックなく行なうことができる。
また、構成を簡潔にすることができ、油路も簡単に構成でき、取り扱いが容易になる。特に１つの変速ユニットを構成するにあたり、１本の軸を固定ドラムの前後一方から組み込み、この軸に対して前後から遊星ギヤ機構を組み付けるように構成したので組付性に優れ、分解組立作業が容易になる。

以下、図面に基づいて実施例を説明する。
図１はトラクタ１の側面図である。このトラクタ１は操舵用の前輪２，２と大径の後輪３，３を有し、ボンネット４内に搭載したエンジン５の回転動力をミッションケース６内の変速装置によって適宜減速し、その回転動力を前輪２，２と後輪３，３に伝達するように構成している。回転動力を後輪３，３のみに伝達するようにしてもよいが、この実施例では前輪２，２と後輪３，３に伝達するようにしている。

なお、動力伝達経路については後述するが、ミッションケース６内には機体の進行方向を切替える前後進切替装置８と車速を変更する変速装置９が設けられている。そして、ステアリングハンドル１１の横に設けた前後進切替レバー１０を前後方向に動かすことによって機体が前進若しくは後進するようになっている。また、ミッションケース６の後上部には油圧シリンダケース１４が設けられ、この油圧シリンダケース１４の左右両側にはリフトアーム１５，１５が回動自在に枢着されている。リフトアーム１５，１５とロワーリンク１６，１６との間にはリフトロッド１７，１７が介装連結され、ロワーリンク１６，１６の後部には作業機であるロータリ耕耘装置１８が連結されている。操縦席１２の横に設けた油圧操作レバー２０を上昇側に操作して油圧シリンダケース１４内に収容されている油圧シリンダ（図示省略）に作動油を供給するとリフトアーム１５，１５が上昇側に回動され、リフトロッド１７、ロワーリンク１６等を介してロータリ耕耘装置１８が上昇する。反対にこの油圧操作レバー２０を下降側に操作すると油圧シリンダ内の作動油は油圧タンクを兼ねるミッションケース６内に排出され、リフトアーム１５，１５を下降回動させる。

前記ロータリ耕耘装置１８は耕耘部２１と耕耘部２１上方を覆う主カバー２２と主カバー２２後部に枢着されたリヤカバー２３等を有する。
次に図２、図３、図４に基づいて動力伝達経路について説明する。エンジン５のフライホイル２５と一体の出力軸２７後方には遊星ギヤ機構２８を介して前後進切替装置８と高低切替装置２９が設けられている。

遊星ギヤ機構２８はキャリヤ３０と複数個のプラネットギヤ３２…とサンギヤ３４等からなり、プラネットギヤ３２…はキャリヤ３０に固着された３本のピン３５…に夫々回転自在に支持されている。１つのプラネットギヤ３２は大小の２段ギヤ３２ａ，３２ｂからなり、前記出力軸２７の端部に形成した出力ギヤ２７ａがプラネットギヤ３２の大径ギヤ３２ａに噛み合い、このプラネットギヤ３２の小径ギヤ３２ｂはキャリヤ３０にピン３７にて支持されたギヤ３９に噛み合い、このギヤ３９がサンギヤ３４に直接噛み合うように構成している。

符号４０は軸長手方向に沿うボス部４０ａを中心部に有する断面形状が椀状の回転体であり、進行方向前側が開口されており、この回転体４０は前記キャリヤ３０に図示外のボルトによって一体的に固着されている。従ってキャリヤ３０が回転するとこの回転体４０も一緒に回転する。これらキャリヤ３０と回転体４０が一体になったものは前後２箇所がベアリング４１，４２によって支持されている。

サンギヤ３４は断面形状がクランク状をなし、サンギヤ３４の歯部３４ａが形成された側と反対側（後端側）は半径方向外側に向けて径が大きく拡がった円筒部３４ｂが形成され、この円筒部３４ｂには前後方向に沿うスリット３４ｃが設けられ、このスリット３４ｃにドーナツ状の摩擦板４４…が複数枚、前後に移動はできるが回転はできない状態で嵌合装着されている。通常の状態ではこれらの摩擦板４４同士の間隔は開いていて動力を伝達する状態にはなっていない。

回転体４０の内側に嵌合されたピストン４６がシリンダ室４７内に流入した作動油によって前側に移動させられると前記摩擦板４４…は圧着されてキャリヤ３０とサンギヤ３４を一体化する。この状態ではサンギヤ３４とスプライン嵌合している伝動軸４８が正転方向に回転させられて機体は前進する。

なお、この実施例ではこのピストン４６と摩擦板４４が前後進切替装置８の前進クラッチを構成するものであり、以下前進用のクラッチを前進クラッチＡと呼ぶ。この前進クラッチＡの半径方向外側には後述する後進クラッチＢが設けられる。

前進クラッチＡと後進クラッチＢを収容する固定ドラム５０は円筒状をなし、中央部には前後の空間部を仕切る仕切壁５５が設けられている。固定ドラム５０は外周部に突部５０ｂが一体的に設けられ、この突部５０ｂをミッションケース６内の適当箇所に設けた壁に固定して固定ドラム５０を支持する。

また、前進クラッチＡと後進クラッチＢとの間を仕切るように介装された回転体４０のスリット部４０ａと、固定ドラム５０の外周縁前端部のスリット部５０ａとの間にもドーナツ状に形成された複数の摩擦板５２…が介装され、この摩擦板５２…をシリンダ室５８内に収容された後進用のピストン５３が押圧するとキャリヤ３０が固定されて回転を停止し、サンギヤ３４のみが回転させられ、その結果、伝動軸４８が逆向きに回転し、機体を後進させるようにしている。上記説明から明らかなように後進クラッチＢはピストン５３と摩擦板５２とで構成されている。

前記固定ドラム５０の仕切壁５５には油路５７が形成されており、この油路５７と前進用のシリンダ室４７、後進用のシリンダ室５８が夫々接続され、作動油が各シリンダ室に流入できるようになっている。

一方、仕切壁５５の後側空間部には前側と同じように半径方向に２室が設けられ、半径方向の内側の室には皿バネ６０が設けられ、外側の室にはシリンダ室６２とピストン６３が設けられている。符号６５は前側空間部に配設された回転体４０に相当する第２の回転体であり、固定ドラム５０に設けたベアリング６６により回転自在に支持されている。回転体６５の外周には前後方向に沿うスリット６８が複数箇所設けられ、このスリット６８…と伝動軸４８の大径部４８ａとの間には軸長手方向には移動できるが回転はできない状態で複数個の摩擦板７０…が介装されている。この回転体６５のスリット６８…と固定ドラム５０の後部外周に設けた前後方向に沿うスリット７２…との間にも軸長手方向には移動できるが回転はできない状態で複数個の摩擦板７４…が介装されている。また、両摩擦板７０，７４同士の間には１枚のセパレータプレート７５が設けられ、このセパレータプレート７５を皿バネ６０で常時前側に向けて押圧すべく構成している。この皿バネ６０によりセパレータプレート７５は前記ピストン６３を非作動側に押し戻される。即ち、このセパレータプレート７５は前後方向に移動可能な状態で摩擦板７０と摩擦板７４との間に設けられており、常態では半径方向内側の摩擦板７０同士を圧着して外側の摩擦板７４間には隙間がある状態としている。反対にシリンダ室６２内に作動圧油を流入させてピストン６３を後方へ移動させると半径方向外側の摩擦板７４同士は圧着されるが半径方向内側の摩擦板７０同士には隙間が生じるように構成している。

なお、この実施例では内側の皿バネ６０と摩擦板７０を高速クラッチＣと呼び、その外側のピストン６３と摩擦板７４を低速クラッチＤと呼ぶものとする。
更に前記の第２回転体６５の後部には前側キャリヤ３０と同じようにキャリヤ７７が一体的に固着され、このキャリヤ７７にもピン７８によってプラネットギヤ７９が回転自在に支持されている。

プラネットギヤ７９は大径ギヤ７９ａと小径のギヤ７９ｂからなり、大径ギヤ７９ａは伝動軸４８側のギヤ８２に噛み合い、小径のギヤ７９ｂは出力軸８０のギヤ８０ａに噛み合っている。

このような構成において、皿バネ６０によってセパレータプレート７５が摩擦板７０…を押圧しているときは伝動軸４８と回転体６５とが一体となり、従って後キャリヤ７７も回転体６５と一体となってベアリング６６の周りを回転し、出力軸８０から高速の回転が取り出されるように構成している。

そして、シリンダ室６２に作動油が供給されると皿バネ６０に抗してピストン６３が後方へ向けて移動し、回転体６５及びキャリヤ７７を固定ドラム５０に押し付け、これらを固定する。このため、伝動軸４８の回転は伝動軸４８の後方寄り部位に設けられたギヤ８２、プラネットギヤ７９等を順次介して出力軸８０側に取り出される。この場合、先の場合よりも減速された比較的低速の回転が出力軸８０から取り出されることになる。言い換えると、第３クラッチＣが繋がった状態では高速状態となり、第４クラッチＤが接続されると低速状態に切り替るように構成している。

以上の説明からわかるように、固定ドラム５０に対して中央の仕切壁５５を挟んで前側に前進クラッチＡと後進クラッチＢが設けられ、仕切壁５５の後側には高速クラッチＣと低速クラッチＤが設けられ、前進クラッチＡは後進クラッチＢよりも半径方向内側にあり、高速クラッチＣは低速クラッチＤよりも内側に設けられているのである。しかも、前進クラッチＡと後進クラッチＢとは前後方向において重なり、高速クラッチＣと低速クラッチＤも前後方向に一部重なるように構成したので、４つのクラッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有するものでありながら変速装置の前後方向の長さを大幅に短縮することができるのである。

なお、この実施例では高速クラッチを皿バネ６０を用いた機械式のクラッチで構成したが、この高速クラッチも他の３つのクラッチのように油圧式のクラッチで構成してもよいのである。この発明では、固定ドラム５０の前側において、半径方向内側に前進クラッチＡを設け、その外側に後進クラッチＢを設け、キャリヤ３０とサンギヤ３４を一体化して直接伝達する側を前進とし、後進側をプラネットギヤ３２を介したギヤ伝達としたので、使用頻度が高い前進側の動力伝達効率が良く馬力の損失なども少なくなるものである。

また、この発明においては前記出力軸８０から取り出された回転動力を更に4段に変速できるようになっている。前後進切替装置８と高低切替装置２９を収容する前側の変速ユニット８３に対して4段変速が可能な後側の変速ユニット８４は、前側の変速ユニットのうち、高低速切替装置２９の部分だけを取り出してこれを前後対称に設けたような形になっている。前側の変速ユニット８３における高低速切替装置２９部分で2段の変速が行なえ、後側の変速ユニット８４で更に4段の変速が行なえるため、走行変速段数は全部で８段の変速が可能となるが、減速比及び駆動伝達トルクが各変速クラッチ毎に変わるため、摩擦板の枚数が変わる構成となっている。即ち、この実施例では、前側から後側に至るほどその摩擦板の枚数を増やす構成としており、高低切替装置２９部分では3枚、その後方の第１クラッチ、第２クラッチ部分では4枚、第３クラッチ、第４クラッチ部分では6枚の摩擦板を備える構成としている。

後側の変速ユニット８４の構成について概略説明すると、固定ドラム２５０の前後中央部には仕切壁２５５が設けられ、この仕切壁２５５を挟んで前側の空間部に第１クラッチＥと第２クラッチＦが収容され、後側の空間部に第３クラッチＧと第４クラッチＨが収容されている。第１クラッチＥは皿バネ２６０と摩擦板２７０で構成され、第２クラッチＦはピストン２６３と摩擦板２７４で構成され、この第２クラッチＦは第１クラッチＥに対して半径方向外側に設けられ、両クラッチＥ，Ｆは前後方向において一部重なるように設けられている。仕切壁２５５の後側には第３クラッチＧと第４クラッチＨが収容され、第３クラッチＧは皿バネ２６１と摩擦板２７１で構成され、第４クラッチＨはピストン２６４と摩擦板２６２で構成されている。第４クラッチＨは第３クラッチＧに対して半径方向外側に設けられ、前後方向においては一部クラッチ同士が重なるように配置される。

2組の摩擦板を前後方向に移動自在に嵌合支持している前側の回転体３００はベアリング３０２によって固定ドラム２５０に回転自在に支持され、この回転体３００の前端部はプラネットギヤ３０４を支持するキャリヤ３０６と一体的に構成されている。プラネットギヤ３０６は2段ギヤで構成され、大径のギヤ３０４ａは出力軸８０後端のギヤ３１０に噛み合い、小径ギヤ３０４ｂは第２伝動軸３２０にスプライン嵌合されたサンギヤ３１６に噛み合う。皿バネ２６０によってセパレータプレータ２７５は常時後側へ向けて押圧され、第１クラッチＥの入り状態を保つ。即ち、サンギヤ３１６とキャリヤ３０６は一体となって高速で回転する。

一方、ピストン２６３が前側へ移動され、セパレータプレータ２７５を介して皿バネ２６０を前側へ移動させると、外側の摩擦板２７４同士が圧着されて第２クラッチＦが入りとなりキャリヤ３０６及び回転体３００を固定ドラム２５０に押し付ける。

この結果、前側の変速ユニット８３側の出力軸８０の回転は遊星ギヤ機構のプラネットギヤ３０４を経由してサンギヤ３１６及びこれにスプライン嵌合された第２伝動軸３２０に動力が伝達される。この場合、第１クラッチＥが接続されているときよりも減速比が大きく、回転速度はやや遅くなるようにギヤ比が設定される。仕切壁２５５を挟んだ後側空間部においても同様であり、常態においては皿バネ２６１によりセパレータプレート３２２を介して小径ドーナツ状の摩擦板２７１が押圧され、第３クラッチＧが入り状態となる。

一方、ピストン２６４が後方へ向けて押圧されると半径方向外側の摩擦板２６２同士が圧着され、第４クラッチＨが入り状態となる。第３クラッチＧが入り状態となるか、第４クラッチＨが入り状態となるかによって第３出力軸３５０の回転速度が変わる。即ち、第３クラッチＧが入りになると第２伝動軸３２０後端のサンギヤ３３０とキャリヤ３２８は一体となって回転し、第４クラッチＨが入り状態になると回転体３２４とキャリヤ３２８は停止され、第２伝動軸３２０の回転はサンギヤ３３０、プラネットギヤ３３２を順次介して第３出力軸３５０に伝達される。

以上の説明から明らかなように、走行用の変速装置は高低切替装置による2段の変速と第１クラッチＥと第２クラッチＦのいずれか一方による変速2段、第３クラッチＧと第４クラッチＨのいずれかによる変速2段の併せて８段の変速が可能になるものである。

各変速用のクラッチの作動状態によって図７の表に示す8速の変速が可能になる。前進側と後進側の作動状況を示す表の中で○印はそのクラッチを作動させる制御弁のソレノイドがＯＮの場合を示し、×印はＯＦＦ状態にあることを示している。

例えば、前進1速は前進クラッチＡが入りで、低速クラッチＤと第２クラッチＦと第４クラッチＨが入りの場合に得られる最低速度の変速段であり、前進８速は前進クラッチＡが入り状態で残りの３つの走行用変速クラッチ、即ち、低速クラッチＤ、第２クラッチＦ、第４クラッチＨのいずれもＯＦＦの場合に得られる変速段である。さらに詳述すると、前側の変速ユニット８３側も後側変速ユニット８４側も皿バネによる押し付け力によって遊星ギヤ機構による減速が働かない状態に保持されており、第２出力軸３２０まで高速の回転が伝達されるようにしている。

次に図４の動力伝達線図に基づいて伝動系の概略の構成を説明する。この図は、トラクタ１のミッションケース６内に組み込まれた動力伝達機構を模式的に表したものであり、図２で述べた主変速部の構成と共に、その伝動下手には3段の変速が可能な副変速装置８６が設けられている。

副伝動軸８７上に設けられた前側のシフタ８８を前方に移動させると副変速の「高速」が得られ、このシフタ８８を後側に移動させると副変速の「中速」が得られ、後側のシフタ８９を後方へ移動させると副変速の「低速」が得られ、これらの変速された回転動力がドライブピニオン軸９１に伝達される。ドライブピニオン軸９１の動力は更に後輪デフ装置９２、後輪最終減速機構９３を介して後車軸９４に伝達される。

一方、ドライブピニオン軸９１から分岐した前輪駆動用の動力は、等速四駆クラッチ９５と増速クラッチ９６からなる前輪増速装置９７に伝達され、等速四駆クラッチ９５が接続されると後輪３と前輪２の周速度が略等しい状態で前後輪２，３が駆動され、増速クラッチ９６が接続されると前輪駆動軸９８は増速回転され、前輪２は後輪３よりもその周速度が倍になって回転するように構成されている。なお、図４において符号９９は前輪デフ装置、１００は前輪ファイナルケース部の減速機構、１０１は前輪最終減速機構である。

次に同図に基づいてＰＴＯ系の動力伝達機構を説明する。エンジン５の回転動力はギヤ機構１０４を介して ＰＴＯ駆動軸１０５に伝達され、このＰＴＯ駆動軸１０５の後部にはＰＴＯクラッチ１０６が設けられ、更にその後方に軸の回転方向を正逆に切り替える正逆転切替装置１０８が設けられている。正逆転切替装置１０８の後方には高低２段の切替が可能な変速装置１０９が設けられ、ここで変速された回転がＰＴＯ軸１１０から取り出される。従って、この実施例では正転、逆転とも２段の回転がとれるようになっている。

次に図４に示す油圧回路について説明する。油圧ポンプ１１５から送り出された作動圧油は比例減圧弁１２０に入って一定の圧力に保持され、前進クラッチＡと後進クラッチＢと高低切替用のクラッチC,Dと、第1及び第２クラッチＥ，Ｆと、第３及び第４クラッチＧ，Ｈを夫々制御する比例制御弁１２１，１２２，１２３，１２４，１２５に送られる。これらの比例制御弁はＣＰＵを有するコントローラ１２７からの指令によって弁の開口量が制御されるが、この中でも前進クラッチＡと後進クラッチＢは、クラッチペダル１２９の回動基部に設けられたポテンショメータ１２８からの信号を受けて比例制御がなされる。したがって、従来の機械式クラッチを有するトラクタや自動車のようにクラッチペダル１２９の踏込量に応じて半クラッチ状態が作り出せるものである。前後進切替装置８以外の比例制御弁１２２，１２３，１２４、１２５については、変速のタイミングや車速、負荷の状態等に応じてコントローラ１２７から指令が出され、クラッチ接続のタイミングが適宜コントロールされる。

更に前進クラッチＡと後進クラッチＢに対しては２組の比例制御弁１２１，１２２だけでなく２位置４ポート式の１個の切替弁１３５が並列に設けられており、この切替弁１３５は、通常は両クラッチと油圧タンクを兼ねるミッションケース６との間を遮断するが、クラッチペダル１２９を最大限踏み込んで踏込終端に設けたスイッチ１３０がＯＮするとこの切替弁１３５が開口側に移動して前進クラッチあるいは後進クラッチ室内の作動油が油圧タンク側に戻るようにしているのである。

即ち、クラッチペダル１２９を終端まで踏み込むとシリンダ室内に流入していた作動油がタンクに戻るために走行系動力は中立状態になって機体が停止するのである。本来はクラッチペダル１２９を踏むとポテンショメータ１２８がその変位を検知し、クラッチをニュートラル状態に復帰させるものであるが、電気的な故障等によりポテンショメータが正常に作動しないような場合が考えられ、このような場合においても、クラッチペダル１２９を最大踏込んでこのスイッチ１３０がＯＮになるとクラッチが遮断されるため機体を確実に停止させることができるのである。

次に作用について説明する。
操縦席１２の近傍に設けた変速レバー１３に設けた変速ボタンスイッチを押して変速段を指定し、この状態で前後進レバー１０を前進側に移動させ、踏んでいたクラッチペダル１２９から徐々に足を離すと油圧ポンプ１１５から送り出された作動圧油は比例減圧弁１２を通って比例制御弁１２１に至り、圧力制御された作動油が前進側のシリンダ室４７内に流入する。ピストン４６が前方に移動して摩擦板４４を圧着し、遊星ギヤ機構２８のキャリヤ３０とサンギヤ３４とを一体化し、出力軸２７と同じ方向の回転を伝動軸４８に与える。この場合において、オペレータによって変速段が指定されているので、前側の変速ユニット８３か後側の変速ユニット８４の中の選択されたクラッチが接続され、主変速１段から８段までの中の指定された変速段が接続される。同時に副変速装置８６は高速、中速、低速の中の３段の中から１段が選択され、オペレータが指定した変速段で機体を走行させることができる。

走行中にクラッチペダル１２９を踏み込むと半クラッチ状態となり機体の車速を一時的に低下させることができる。前後進レバー１０を後進側に引くと前進クラッチＡはＯＦＦとなり、後進クラッチＢが作動する。

即ち、前進クラッチ側のシリンダ室４７内の作動油はタンク側に戻され、その半径方向外側に設けられた後進クラッチ用のシリンダ室５８内に作動油が流入する。すると、ピストン５３が前側に移動して摩擦板５２同士を圧着し、キャリヤ３０を固定ドラム５０側に固定する。この場合には出力軸２７の回転は出力ギヤ２７ａ、遊星ギヤ機構２８のプラネットギヤ３２ａ、３２ｂ，ギヤ３９、サンギヤ３４を順次経て伝動軸４８に逆向きの回転を与える。機体は前進速度と略同速で後方に動き出し、機体を後退させる。

前進走行中、あるいは後進走行中にクラッチペダル１２９を踏み込むとその踏込み量をポテンショメータ１２８が検知し、半クラッチ状態にしたり、機体を停止させたりする。クラッチペダル１２９を最大踏込み位置まで踏むとスイッチ１３０がＯＮとなり、切替弁１３５を油路遮断側から油路開放側に切り替えて、前進側のシリンダ室４７あるいは後進側のシリンダ室５８とタンクとを油圧回路的に接続してシリンダ室に流入していた作動油をタンク内に回収させ、機体を確実に停止させることができるものである。

以上のような構成において、前進クラッチＡも後進クラッチＢも比例制御弁１２１，１２２で制御する構成としたので、クラッチ接続のショックを軽減させることができる。また、この実施例では前後進切替装置８を構成するにあたり、遊星ギヤ機構２８のキャリヤ３０を回転させるか固定するかによって前進側と後進側の選択を行わせるようにしたが、ブレーキを掛けてキャリヤ３０を固定する場合は大きい力が必要である。この例では前進側のクラッチを半径方向内側とし、キャリヤ３０を固定する際に大きな制動力が要る後進側のクラッチを半径方向外側としたので、前進走行時あるいは後進走行時の動力伝達効率もよく、エンジン馬力を損失するようなことがない。また、前進側の油圧クラッチと後進側の油圧クラッチは夫々独立して構成されているので、前進側のクラッチを接続した状態で後進側のクラッチを僅かに接続して伝動軸の回転を微妙に制御することもでき、作業負荷に応じたクラッチの圧力制御も簡単に行える。

最後にこの実施例の特徴的構成に基づく作用について簡単に説明する。
この実施例では前後進切替装置８の伝動後位に、高速クラッチＣと低速クラッチＤからなる1組のクラッチ機構を設け、これに遊星ギヤ機構２８を連係させ、さらにその伝動後位にも２組のクラッチ機構と遊星ギヤ機構を組み合わせたものを設けて、図７に示す組合せの中から１つの変速段を選択するように構成したが、このような構成にすれば、変速時に動力伝達が途切れることがない。言い換えると、従来のように油圧パックを前後に複数個設けて変速装置を構成したものにあっては変速時に油圧クラッチを切った瞬間にその変速部が中立位置に戻るため、再びクラッチを接続する際に大きな変速ショックが生じることがあるが、この実施例の場合には中立位置を経由して変速されることがなく、1速から8速までの主変速部の変速をスムーズに、且つショックなく行なうことができる。

また、この実施例においては、固定ドラム５０の中央仕切壁５５に油路５７を設け、この仕切壁５５を挟んで前後に各1組のクラッチを設けて変速ユニットを構成するものであるから、構成を簡潔にすることができ、油路も簡単に構成でき、取り扱いが容易になるものである。特に１つの変速ユニット８３（あるいは８４）を構成するにあたり、1本の伝動軸４８を固定ドラム５０の前後一方から組み込み、この伝動軸４８に対して前後から遊星ギヤ機構２８，２８を組み付けるように構成したので組付性に優れ、分解組立作業が容易になる特徴を有する。

トラクタの全体側面図である。 変速装置の要部の断面図である。 変速装置の要部の断面図である。 動力伝達線図である。 油圧回路図である。 ブロック図である。 変速段数とクラッチの作動の関係を説明した図である。

１ トラクタ
２ 前輪
３ 後輪
４ ボンネット
５ エンジン
６ ミッションケース
８ 前後進切替装置
９ 変速装置
１０ 前後進レバー
１１ ステアリングハンドル
２７ 出力軸
２８ 遊星ギヤ機構
２９ 高低切替装置
３０ キャリヤ
３２ プラネットギヤ
３４ サンギヤ
４０ 回転体
５０ 固定ドラム
５５ 仕切壁
８４ 変速ユニット
１２１ 比例制御弁
１２２ 比例制御弁
１２８ ポテンショメータ
１２９ クラッチペダル
１３０ スイッチ
１３５ 切替弁
Ａ 前進クラッチ
Ｂ 後進クラッチ
Ｃ 高速クラッチ
Ｄ 低速クラッチ
Ｅ 第１クラッチ
Ｆ 第２クラッチ
Ｇ 第３クラッチ
Ｈ 第４クラッチ

Claims (1)

1. ミッションケース（６）内に固定される円筒状固定ドラム（５０）の中央を壁（５５）で仕切り、仕切壁（５５）の前後に空間部を形成して前後いずれかの空間部に前進クラッチ（Ａ）と後進クラッチ（Ｂ）を設け、壁（５５）を挟んだ反対側の空間部には高速クラッチ（Ｃ）と低速クラッチ（Ｄ）を設けて前側の変速ユニット（８３）を構成し、前進クラッチ（Ａ）と後進クラッチ（Ｂ）のうち一方を半径方向内側に他方を半径方向外側に配設して両者が側面から見て前後に重なるように設け、更に高速クラッチ（Ｃ）と低速クラッチ（Ｄ）も一方が半径方向内側で他方が外側となるように配設すると共に、側面から見て両者が前後に重なるように構成し、前記前進クラッチ（Ａ）と後進クラッチ（Ｂ）はステアリングハンドル（１１）横に設けた前後進操作レバー（１０）を前後方向に操作して切換えを行わせ、高速クラッチ（Ｃ）と低速クラッチ（Ｄ）は変速レバー又は変速ボタン操作で切換えを行う構成とし、前進クラッチ（Ａ）と後進クラッチ（Ｂ）の作動圧はクラッチペダル（１２９）の回動基部に設けたポテンショメータ（１２８）からの信号を受けて２組の比例制御弁（１２１，１２２）により制御が行われる構成とし、さらに、前進クラッチ（Ａ）と後進クラッチ（Ｂ）に対し２組の前記比例制御弁（１２１，１２２）に加えて２位置４ポート式の１個の切替弁（１３５）が並列に設けられ、前記クラッチペダル（１２９）を最大限踏み込んだ踏込終端に設けているスイッチ（１３０）が入り状態になると、前記切替弁（１３５）が開口側に移動して前進クラッチ（Ａ）または後進クラッチ（Ｂ）室内の作動油が油圧タンク側に戻るように構成し、前記前進クラッチ（Ａ）と後進クラッチ（Ｂ）からなる前後進切替装置（８）と該前後進切替装置（８）に変速動力を伝達する遊星ギヤ機構（２８）、及び高速クラッチ（Ｃ）と低速クラッチ（Ｄ）からなる高低切替装置（２９）と該高低切替装置（２９）に変速動力を伝達する遊星ギヤ機構（２８）をエンジン（５）の出力軸（２７）の後方に配置し、前記前側の変速ユニット（８３）の動力伝達下手側に後側の変速ユニット（８４）を設け、この変速ユニット（８４）内の前側空間部に第１クラッチ（Ｅ）と第２クラッチ（Ｆ）を収納し、後側空間部に第３クラッチ（Ｇ）と第４クラッチ（Ｈ）を収納する構成とし、前記第１クラッチ（Ｅ）と第２クラッチ（Ｆ）、該第１クラッチ（Ｅ）と第２クラッチ（Ｆ）に変速動力を伝達する遊星ギヤ機構（２８）、及び第３クラッチ（Ｇ）と第４クラッチ（Ｈ）、該第３クラッチ（Ｇ）と第４クラッチ（Ｈ）に変速動力を伝達する遊星ギヤ機構（２８）を前記出力軸（２７）と同一軸芯上になるように配置したことを特徴とするトラクタの変速装置。

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