JP4862194B2 - 車軸駆動装置 - Google Patents

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Description

出力軸と、入力軸と、該入力軸に入力された主変速機からの動力を変速して前記出力軸に伝達するギア式変速機とを備え、作業車両等の運搬車に用いられる車軸駆動装置の技術に関する。
従来、主変速機としてのベルト式自動無段変速機の出力側に連結される副変速機としてのギア式変速機と、該ギア式変速機にて駆動される車軸とを有してなる車軸駆動装置は公知となっており、例えば、特許文献1に、このような車軸駆動装置を適用した車両構造が開示されている。
特開2003−194097号公報
しかし、副変速機の変速操作が手動では、その操作は基本的に車両を停止させて行なわねばならないので煩雑であり、また、走行中に誤って操作することで、その時の原動機側や車軸側の回転数と不釣り合いな速度段を選択してしまって、伝動効率の低下やトルク不足によるエンスト等を引き起こす可能性がある。
本発明の目的は、原動機にて駆動されるベルト式自動無段変速機と、車軸との間に介設される、ギア式変速機を有する車軸駆動装置において、該ギア式変速機における自動変速を可能とするとともに、走行負荷の安定性に優れる車軸駆動装置を提供することである。
本発明の解決しようとする課題は以上のとおりであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項1においては、
出力軸と、入力軸と、該入力軸に入力された主変速機からの動力を変速して前記出力軸に伝達するギア式変速機とを備える車軸駆動装置であって、
前記ギア式変速機は、
走行負荷を検出する走行負荷検出手段と、
前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ、高速クラッチが介装されている高速ギア列と、
前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ、低速クラッチが介装されている低速ギア列とを備え、
前記走行負荷検出手段は、
前記出力軸上に相対回転可能に設けられ、かつ、前記高速ギア列または低速ギア列と一体回転相対回転選択可能な上流側検出部材と、
前記出力軸上に相対回転不能に設けられる下流側検出部材と、
前記上流側検出部材と下流側検出部材とを互いに近づく方向に付勢する付勢部材とを備えてなり、
前記上流側検出部材または下流側検出部材を前記軸方向に摺動可能としており、
前記上流側検出部材及び下流側検出部材の少なくとも一方に、前記上流側検出部材と前記下流側検出部材とが係合する係合部を有し、
前記係合部は前記上流側検出部材または下流側検出部材が前記付勢部材の付勢方向側に摺動している場合に係合する第一係合部と,前記上流側検出部材または下流側検出部材が前記付勢部材の付勢方向逆側に摺動している場合に係合する第二係合部とからなり、
前記第一係合部及び前記第二係合部は前記出力軸にかかる走行負荷に応じて前記上流側検出部材または下流側検出部材を前記付勢部材の付勢方向に抗して摺動させる力を生じるように構成し、
前記走行負荷が増大して第一切換ポイント以上になると、前記付勢部材の付勢力に抗して前記上流側検出部材・下流側検出部材の一方が他方より遠ざかるよう摺動することにより、前記高速クラッチが離間されて、低速クラッチが係合されるように連動し、
前記軸にかかる走行負荷が減少して前記第一切換ポイントより低い第二切換ポイントより低くなると、前記付勢部材の付勢力にて前記上流側検出部材・下流側検出部材の一方が他方に近づくよう摺動することにより、前記高速クラッチが係合されて、低速クラッチが離間されるように連動するものである。
請求項2においては、
前記高速クラッチの切換用アクチュエータは電気制御式とし、前記走行負荷検出手段は、前記上流側検出部材または下流側検出部材の摺動により、該アクチュエータの電気スイッチをON・OFFさせるものである。
請求項3においては、
前記高速クラッチは、油圧クラッチとされているものである。
請求項4においては、
前記高速クラッチは、前記走行負荷検出手段の、前記出力軸方向に摺動可能な上流側検出部材または下流側検出部材に機械的に連結されているものである。
請求項5においては、
前記高速クラッチは、前記走行負荷検出手段と同一軸上に設けられるものである。
請求項6においては、
前記高速クラッチは、前記走行負荷検出手段と異なる軸上に設けられるものである。
請求項7においては、
前記高速クラッチは、ドッグクラッチとされているものである。
請求項8においては、
前記高速クラッチは、てこ作動式摩擦板クラッチとされているものである。
請求項9においては、
前記低速クラッチは、オーバーランニングクラッチとされているものである。
請求項10においては、
前記第一係合部及び前記第二係合部は、該上流側検出部材及び該下流側検出部材のそれぞれに連続状に形成した、該軸方向に対する角度の異なる面としたものである。
請求項11においては、
前記上流側検出部材及び前記下流側検出部材は、中間部材を介して係合されるものである。
請求項12においては、
前記中間部材は、球状部材とされているものである。
請求項13においては、
前記下流側検出部材を前記の軸方向に摺動可能な摺動部材とし、前記中間部材は、該摺動部材と一体に回転及び摺動可能であり、前記低速ギア列に属する低速ギアを前記上流側検出部材とし、該低速ギアに前記第一係合部及び第二係合部を形成しているものである。
請求項14においては、
前記軸上にて、低速ギアを挟んで前記摺動部材と反対側に、前記高速ギア列に属する高速ギアを配設し、前記高速クラッチは、前記摺動部材より前記低速ギアを摺動可能に貫通して該高速ギアに係合・離間可能な係合部材より構成されるものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
請求項1においては、
切換ポイント付近での僅かな走行負荷の変動により、高速段及び低速段が頻繁に切り換わることがないため、走行負荷を安定させることができる。即ち、高速ギア列から低速ギア列へ切り換えられる第一切換ポイントよりも、低速ギア列から高速ギア列へ切り換えられる第二切換ポイントが、低い走行負荷に設定されることによりヒステリシスが発生する。このため、例えば、走行負荷が第一切換ポイントであることが検出されると、高速ギア列から低速ギア列へ切り換えられるが、低速ギア列から高速ギア列に切り換えられる第二切換ポイントが、第一切換ポイントよりも低い走行負荷に設定されているため、第一切換ポイント付近で走行負荷が僅かに変動(低下)しても、低速ギア列から高速ギア列に切り換わることがない。
請求項2においては、
ギア式変速機の周囲に油圧クラッチを制御するための複雑な機械構造を設けずにすみ、装置のコンパクト性を確保する。
請求項3においては、
走行負荷に応じて係合または離間する高速クラッチを構成することができる。
請求項4においては、
高速クラッチの制御手段を別途設ける必要がなく、車軸駆動装置に内蔵される走行負荷検出手段と高速クラッチとの間の機械的連係構造のみで高速クラッチを制御できる。
請求項5においては、
高速クラッチ、走行負荷検出手段、及びその間の機械的連係構造が、同一軸上に配設され、装置における軸の径方向のコンパクト性を確保する。
請求項6においては、
高速クラッチと走行負荷検出手段とが異なる軸に振り分けられ、装置における当該軸方向のコンパクト性を確保する。
請求項7においては、
ドッグクラッチの摺動部材を前記走行負荷検出手段の前記軸方向に摺動可能な上流側検出部材または下流側検出部材に機械的に連係させるだけの単純な構造で負荷検出に基づく高速クラッチ制御を実現できる。
請求項8においては、
油圧や電気スイッチを用いずに、てこを前記軸方向に摺動可能な上流側検出部材または下流側検出部材に機械的に連係させることで、走行負荷に応じて係合または離間する摩擦板式の高速クラッチを構成することができる。
請求項9においては、
高速クラッチの係合または離間に連動して、離間または係合する低速クラッチを構成し、高速ギア列または低速ギア列を自動的に切り換えることができる。
請求項10においては、
上流側検出部材と下流側検出部材とに第一係合部・第二係合部に該当する面を形成するだけで、前述のヒステリシスを生じさせることができ、新たな部材を全く必要とせず、装置のコンパクト性、低コスト性を確保する。
請求項11においては、
中間部材を上流側検出部材と下流側検出部材との間に介設した構造の走行負荷検出手段において、該上流側検出部材と該下流側検出部材とに第一係合部・第二係合部に該当する面を形成するだけで、前述のヒステリシスを生じさせることができ、新たな部材を全く必要とせず、装置のコンパクト性、低コスト性を確保する。
請求項12においては、
球状部材よりなる中間部材を上流側検出部材と下流側検出部材との間に介設した構造の走行負荷検出手段において、該上流側検出部材と該下流側検出部材とに第一係合部・第二係合部に該当する面を形成するだけで、前述のヒステリシスを生じさせることができ、新たな部材を全く必要とせず、装置のコンパクト性、低コスト性を確保する。
請求項13においては、
走行負荷検出手段の上流側検出部材を、低速ギア列に属する低速ギアにて兼用するので、部品点数の削減、コンパクト性の確保、低コスト性を確保する。
請求項14においては、
さらに、高速クラッチを構成する係合部材が、高速ギアに並設される低速ギア内に配設されることとなるので、軸方向のコンパクト性を確保する。
次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。まず、本発明の第一実施例に係る車軸駆動装置を備える作業車両(運搬車)の全体構成について説明する。図1に示すように、運搬車は、機体フレーム100上にプラットフォーム100bが配設され、このプラットフォーム100b前方にフロントカバー100aが配設されている。プラットフォーム100bより後部の機体フレーム100は、一段高く形成されており、この一段高く形成された機体フレーム100の前端に運転席102が配設され、この運転席102の後方に荷台103が配設されている。機体フレーム100の前後には、それぞれ左右一対の前輪104・104及び後輪105・105が懸架されており、フロントカバー100aの上部には、この前輪104・104を操舵するためのステアリングハンドル101が配設されている。
そして、機体フレーム100の荷台103下方には、エンジン1が配設されている。エンジン1は、防振ゴムを介して機体フレーム100に弾性的に支持(防振マウント)されている。エンジン1からは、水平側方に出力軸1aが突設され、この出力軸1aが、エンジン1の側方に配設されている主変速機であるベルト式自動無段変速機(以下、「CVT」という。)40に連結されている。エンジン1の後方であって、CVT40の側方には、車軸駆動装置2が配設されている。
図2及び図3に示すように、車軸駆動装置2は、ミッションケース3と、副変速機であるギア式変速機50と、左右一対の後車軸12・12とを備えている。ミッションケース3内に、ギア式変速機50が収納され、左右一対の後車軸12・12が軸支されている。
ミッションケース3は、エンジン1と同じく防振ゴムを介して機体フレーム100に弾性的に支持(防振マウント)されている。ミッションケース3からは、水平前方に出力軸6が突設されている。
ミッションケース3の後部には、左右一対の後車軸12・12が支持されているとともに、この左右一対の後車軸12・12を差動連結するデフギア機構11が収納されている。後車軸12には、ユニバーサルジョイント13・13及び伝動軸14を介して、後輪105が連結されており、この後輪105は、サスペンション15により弾性的に支持されている。
機体フレーム100前方のフロントカバー100a下方には、前車軸ハウジング16が支持されており、この前車軸ハウジング16には、左右一対の前車軸18・18が支持されているとともに、この左右一対の前車軸18・18を差動連結するデフギア機構17が収納されている。前車軸18には、ユニバーサルジョイント19・19及び伝動軸20を介して、前輪104が連結されており、この前輪104は、サスペンション21により弾性的に支持されている。左右一対の前車軸18・18は、タイロッド9により連結されており、このタイロッド9はステアリングハンドル101に連結されている。これにより、ステアリングハンドル101の回動操作により、タイロッド9を介して左右一対の前車軸18・18が左右に回動されて、運搬車が操舵される。前車軸ハウジング16の後方からは、デフギア機構17の入力軸17aが水平後方に突設されており、この入力軸17aとミッションケース3から突設されている出力軸6とが、ユニバーサルジョイント8a・8b及び伝動軸8を介して連結されている。
こうして、エンジン1の動力は、出力軸1aを介してCVT40に伝達されて変速(主変速)された後、ギア式変速機50に伝達されて変速(副変速)される。ギア式変速機50の動力は、デフギア機構11、後車軸12、ユニバーサルジョイント13、伝動軸14、ユニバーサルジョイント13を経て、後輪105に伝達される。
ギア式変速機50の動力は、出力軸6、ユニバーサルジョイント8a、伝動軸8、ユニバーサルジョイント8b、入力軸17aを経て、デフギア機構17に伝達され、デフギア機構17の動力は、前車軸18、ユニバーサルジョイント19、伝動軸20、ユニバーサルジョイント19を経て、前輪104に伝達される。
CVT40は、エンジン1の出力軸1aに固設されている入力プーリ41と、ギア式変速機50の変速駆動軸25に固設されている出力プーリ42と、入力プーリ41と出力プーリ42とに巻回されているVベルト43とを備えている。入力プーリ41は、割プーリとされており、Vベルト43が巻回されている入力プーリ41の溝幅が、エンジン1(出力軸1a)の回転数に伴って変化される。入力プーリ41の溝幅が変化することにより、出力軸1aと変速駆動軸25との間でVベルト43が移動されて、入力プーリ41と出力プーリ42との間のギア比が変化される。例えば、エンジン1の回転数が低いほど、入力プーリ41の溝幅が拡幅され、減速比が増大される。
次に、車軸駆動装置2について説明する。図3に示すように、車軸駆動装置2は、ミッションケース3と、ギア式変速機50と、デフギア機構11と、左右一対の後車軸12・12とを備えている。ミッションケース3は、機体左右方向の半割りケースにより構成されており、左側のケースが第一ミッションケース3a、右側のケースが第二ミッションケース3bとされている。
ギア式変速機50は、走行負荷検出手段であるトルクセンサ90と、前進高速ギア列50Hと、前進低速ギア列50Lと、後進ギア列50Rとを備えている。ギア式変速機50は、入力軸である変速駆動軸25と出力軸である変速従動軸26との間で、変速(副変速)されるように構成されている。
変速駆動軸25及び変速従動軸26は、ミッションケース3内に、その軸線方向が機体左右方向となるように軸支されている。変速駆動軸25には、CVT40の出力プーリ42が固設されており、CVT40からの動力が伝達される。変速従動軸26は、右端が、ミッションケース3の第二ミッションケース3bの右側面より右方に突出されて、ギアケース36内に挿入されている。ギアケース36は第二ミッションケース3bの右側面に取り付けられており、ギアケース36内には、左方から変速従動軸26の右端が挿入されて軸支されており、前方から出力軸6の後端が挿入されて軸支されている。変速従動軸26上の右端には、前輪駆動取出用のベベルギア45が相対回転不能に設けられており、出力軸6上の後端には、ベベルギア45に噛合されるベベルギア46が相対回転不能に設けられており、ギア式変速機50の動力は、変速従動軸26、ベベルギア45、ベベルギア46を経て、出力軸6に伝達される。また、変速従動軸26上の左端には、ファイナルピニオン26aが相対回転不能に設けられており、変速従動軸26の下流側には、左右一対の後車軸12・12を差動連結するデフギア機構11が設けられている。
デフギア機構11は、デフケース62と、ブルギア61と、デフサイドギア65・65と、ピニオン軸63と、デフピニオン64・64とを備えている。デフケース62は、ミッションケース3内に軸支されており、デフケース62には、変速従動軸26上のファイナルピニオン26aに噛合されるブルギア61が、相対回転不能に設けられている。デフケース62内には、左右一対の後車軸12・12の端部が、それぞれ左右両方から挿入されて軸支されており、左右一対の後車軸12・12上の端部には、デフサイドギア65・65が相対回転不能に設けられている。また、デフケース62内には、ピニオン軸63が左右一対の後車軸12・12の軸直角方向に嵌入されており、ピニオン軸63上の両端には、デフサイドギア65・65に噛合される一対のデフピニオン64・64が相対回転可能に設けられている。
また、デフギア機構11には、デフロック機構11aが付設されている。デフロック機構11aは、シフタ67と、ロックピン68とを備えている。シフタ67は、左右一対の後車軸12・12に沿って右方に延伸されているデフケース62の延伸部上に、摺動可能に設けられている。シフタ67の端部には、ロックピン68が左方に突出するように固設されており、右側のデフサイドギア65には、ロックピン68が嵌合される凹部65aが形成されている。
そして、デフギア機構11のデフロック機構11aは、次のようにして作動される。デフロック機構11aは、外部操作により、シフタ67が固定(デフロック)位置に操作されると、ロックピン68が、右側のデフサイドギア65の凹部65aに嵌合され、右側のデフサイドギア65がデフケース62に固定される。右側のデフサイドギア65がデフケース62に固定されると、一対のデフピニオン64・64を介して、左側のデフサイドギア65もデフケース62に固定される。こうして、デフサイドギア65・65が、デフケース62に相対回転不能に固定され、左右一対の後車軸12・12が差動不能とされる。
一方、シフタ67が解除位置に操作されると、ロックピン68と右側のデフサイドギア65の凹部65aとの嵌合が解除され、右側のデフサイドギア65とデフケース62との固定が解除される。右側のデフサイドギア65とデフケース62との固定が解除されると、一対のデフピニオン64・64を介して、デフケース62に固定されていた左側のデフサイドギア65の固定も解除される。こうして、デフサイドギア65・65が、デフケース62に相対回転可能とされ、左右一対の後車軸12・12が差動可能とされる。
次に、前進高速ギア列50Hについて説明する。前進高速ギア列50Hは、変速駆動軸25上に相対回転可能に設けられている前進高速駆動ギア25aと、第一伝動部材58上に相対回転不能に設けられ、前進高速駆動ギア25aに噛合される前進高速従動ギア51と、前進高速クラッチ73とを備えている。
前進高速駆動ギア25aは、左端が変速駆動軸25の軸心方向に延伸され、この延伸部が前進高速クラッチ73内に挿入されている。第一伝動部材58は、筒状部材であって、変速従動軸26上に相対回転可能に設けられている後述するトルクセンサ90の上流側検出部材91上に、相対回転可能に設けられている。
前進高速クラッチ73は油圧クラッチとされており、変速駆動軸25上に相対回転不能に設けられている。前進高速クラッチ73が係合されることにより、変速駆動軸25の動力が前進高速クラッチ73を介して前進高速駆動ギア25aに伝達され、前進高速クラッチ73が離間されることにより、前進高速クラッチ73を介して前進高速駆動ギア25aに伝達される変速駆動軸25の動力が遮断される。
詳しくは、前進高速クラッチ73は、クラッチ本体73aと、押圧板73bと、バネ73cと、摩擦板73d、73e、第一油室73gと、第二油室73hとを備えている。クラッチ本体73aは、ボス部を介して、変速駆動軸25上に相対回転不能に設けられており、中途部が変速駆動軸25の円周方向に延伸され、次いで、右側に向かって変速駆動軸25の軸心方向に延伸されて、ドラム状部が形成されている。摩擦板73d、73eは、互いの摩擦面が対向するように設けられており、摩擦板73dが、クラッチ本体73aのドラム状部に設けられ、摩擦板73eが、前進高速駆動ギア25aの延伸部に設けられている。
クラッチ本体73a内には、押圧板73bがクラッチ本体73aの軸心方向に摺動可能に設けられているとともに、クラッチ本体73aのボス部と、ドラム状部とにより、囲繞された油室が形成されている。この油室は、押圧板73bにより隔てられて、右側を第一油室73g、左側を第二油室73hとされており、第一油室73g内には、前進高速駆動ギア25aの延伸部が挿入されている。第一油室73g内のクラッチ本体73aボス部の右端には、ストッパー73iが固設されており、ストッパー73iと押圧板73bとの間には、バネ73cが介設されている。押圧板73bは、このバネ73cにより、摩擦板73d、73eと反対方向に付勢されている。
一方、変速駆動軸25は、右端が、ミッションケース3の第二ミッションケース3bの右側面より右方に突出されて、第二ミッションケース3bの右側面に取り付けられている軸ケース22f内に軸支されている。変速駆動軸25内には、軸心方向に作動油路25eが形成され、この作動油路25eと平行に潤滑油路25dが形成されている。
作動油路25eは、左端が、クラッチ本体73aのボス部に形成されている油孔を介して、第二油室73hと連通されており、軸ケース22f内に延設されている右端が、軸ケース22fの壁部に形成されている油孔を介して、油圧ポンプ80からの油路と連通されている。潤滑油路25dは、左端が、クラッチ本体73aのボス部に形成されている油孔を介して、第一油室73gと連通されており、軸ケース22f内に延設されている右端が、軸ケース22fの壁部に形成されている油孔を介して、油圧ポンプ80からの油路と連通されている。
油圧ポンプ80は、ミッションケース3に取り付けられており、エンジン1の出力軸1a、またはギア式変速機50の入力軸(変速駆動軸25)、または電動モータ等により駆動されて、作動油を圧送し、前進高速クラッチ73に作動油を供給する。油圧ポンプ80の油路は、配管等により構成されており、図6に示すように、油圧ポンプ80の油路には、切換弁81、アキュムレータ85、作動油圧調整弁83、潤滑油調整弁84等が介設されている。
切換弁81は、油圧ポンプ80と作動油路25eとの間の油路に介設されている。切換弁81により、油圧ポンプ80からの作動油を作動油路25e等を介して、前進高速クラッチ73の第二油室73hに供給する供給位置と、第二油室73hに供給された作動油を排出する排出位置とが切り換えられる。なお、詳細については後述するが、切換弁81は、電気制御式の切換用アクチュエータである電気スイッチ86のON・OFFにより、前記供給位置と排出位置とが切り換えられる。電気スイッチ86がONとされている場合、切換弁81は排出位置とされ、電気スイッチ86がOFFとされている場合、切換弁81は供給位置とされる。
アキュムレータ85は、切換弁81と作動油路25eとの間の油路に介設されている。アキュムレータ85により、油圧ポンプ80からの作動油が蓄えられて、作動油が前進高速クラッチ73に徐々に供給され、作動油が急激に供給されることが防止される。
作動油圧調整弁83は、油圧ポンプ80と切換弁81との間の油路に介設されている。該油路の過剰な圧油が、作動油圧調整弁83を介して、軸ケース22fの壁部に形成されている油孔、潤滑油路25d、クラッチ本体73aのボス部に形成されている油孔を経て、前進高速クラッチ73の第一油室73g内の摩擦板73d、73e及びバネ73cに潤滑油として供給される。潤滑油調整弁84は、作動油圧調整弁83と潤滑油路25dとの間の油路に介設されている。該油路の過剰な圧油が、潤滑油調整弁84を介して、ミッションケース3内の油溜まりに戻される。
そして、前進高速クラッチ73は、次のようにして係合・離間される。前進高速クラッチ73は、電気スイッチ86がOFFにされると、切換弁81が供給位置に切り換えられる。切換弁81が供給位置に切り換えられると、油圧ポンプ80からの作動油は、油圧ポンプ80の油路の切換弁81、アキュムレータ85、軸ケース22fの壁部に形成されている油孔、変速駆動軸25の作動油路25e、クラッチ本体73aのボス部に形成されている油孔を経て、前進高速クラッチ73の第二油室73hに供給される。第二油室73hに作動油が供給されると、押圧板73bがバネ73cの付勢力に抗して、摩擦板73d、73eの方向に摺動され、摩擦板73d、73eが係合されて、前進高速クラッチ73が係合される。前進高速クラッチ73が係合されることにより、変速駆動軸25の動力は、前進高速クラッチ73、前進高速駆動ギア25aを経て、前進高速従動ギア51に伝達され、さらに、前進高速従動ギア51から第一伝動部材58に伝達される。
一方、前進高速クラッチ73は、電気スイッチ86がONにされると、切換弁81が排出位置に切り換えられる。切換弁81が排出位置に切り換えられると、前進高速クラッチ73の第二油室73hに供給されている作業油は、クラッチ本体73aのボス部に形成されている油孔、変速駆動軸25の作動油路25e、軸ケース22fの壁部に形成されている油孔、油圧ポンプ80の油路の切換弁81を経て、排出される。第二油室73hの作動油が排出されると、押圧板73bがバネ73cの付勢力に抗しきれずに、摩擦板73d、73eと反対方向に摺動され、摩擦板73d、73eが離間されて、前進高速クラッチ73が離間される。前進高速クラッチ73が離間されることにより、変速駆動軸25から前進高速駆動ギア25aへの動力が遮断される。即ち、前進高速従動ギア51及び第一伝動部材58には、変速駆動軸25の動力が伝達されない。
次に、前進低速ギア列50Lについて説明する。図3に示すように、前進低速ギア列50Lは、変速駆動軸25上に相対回転可能に設けられている前進低速駆動ギア25bと、第一伝動部材58上に相対回転不能に設けられ、前進低速駆動ギア25bに噛合される前進低速従動ギア52と、変速駆動軸25上に相対回転不能に設けられている前進低速伝動部材71と、前進低速クラッチ72とを備えている。前進低速駆動ギア25bは、右端が、変速駆動軸25の円周方向に延伸されて、さらに、変速駆動軸25の軸心方向に延伸されて、前進低速伝動部材71を囲繞するように形成されている。前進低速クラッチ72はオーバーランニングクラッチとされており、前進低速伝動部材71と前進低速駆動ギア25bとの間、即ち、前述の前進低速伝動部材71と前進低速駆動ギア25bの延伸部との間に介設されている。前進低速クラッチ72は、複数のスプラグを備えており、このスプラグは、変速駆動軸25の軸心を中心に放射状に配置されている。前進低速クラッチ72はオーバーランニングクラッチとされているため、前進高速クラッチ73の係合または離間に連動して、離間または係合する前進低速クラッチ72を構成し、前進高速ギア列50Hまたは前進低速ギア列50Lを選択的に切り換えることが可能となる。
そして、前進低速クラッチ72は、次のようにして係合・離間される。前述のように、前進高速クラッチ73が係合されると、前進高速従動ギア51から第一伝動部材58、前進低速従動ギア52を介して、前進低速駆動ギア25bにも動力が伝達され、前進高速クラッチ73が離間されると、前進低速駆動ギア25bに伝達されている動力も遮断される。一方、変速駆動軸25には、常時、CVT40からの動力が伝達されている。即ち、前進高速クラッチ73が離間されると、前進低速駆動ギア25bの回転数が減少し、前進低速伝動部材71(変速駆動軸25)よりも相対的に遅くなる。
前進低速クラッチ72は、下流側の前進低速駆動ギア25bの回転数が減少して、上流側の前進低速伝動部材71(変速駆動軸25)よりも相対的に遅くなると、前進低速クラッチ72のスプラグが起き上がる。前進低速クラッチ72のスプラグが起き上がると、前進低速駆動ギア25bが前進低速クラッチ72を介して、前進低速伝動部材71(変速駆動軸25)上に相対回転不能に係合される。前進低速クラッチ72が係合されることにより、変速駆動軸25(前進低速伝動部材71)の動力は、前進低速クラッチ72、前進低速駆動ギア25bを経て、前進低速従動ギア52に伝達され、さらに、前進低速従動ギア52から第一伝動部材58に伝達される。
また、後進ギア列50Rは、変速駆動軸25上に相対回転不能に設けられている後進駆動ギア25cと、変速従動軸26上に相対回転可能に設けられ、アイドルギアを介して後進駆動ギア25cに噛合される後進従動ギア55とを備えている。即ち、変速駆動軸25の動力は、後進駆動ギア25cアイドルギアを経て、後進従動ギア55に常時伝達されている。後進従動ギア55は、左側部に、クラッチ歯55aを有している。
次に、トルクセンサ90について説明する。図3に示すように、トルクセンサ90は、上流側検出部材91と、下流側検出部材96と、付勢部材94と、中間部材92とを備えている。上流側検出部材91は、筒状部材であって、左端が変速従動軸26の円周方向に延伸されて、側面視円形のフランジ部が形成されている。上流側検出部材91は、前進高速ギア列50H及び前進低速ギア列50Lの下流側の軸である変速従動軸26上に相対回転可能に設けられている。上流側検出部材91上の右端であって、上流側検出部材91上に相対回転可能に設けられている第一伝動部材58と後進従動ギア55との間には、第二伝動部材59が相対回転不能に設けられており、第二伝動部材59上には、シフタ56が相対回転不能、かつ、第二伝動部材59の軸心方向(左右方向)に摺動可能に設けられている。
図24に示すように、シフタ56の上部には、シフトフォーク57がシフタ56の軸回りに相対回転可能、かつ、シフタ56の軸心方向(左右方向)に相対移動不能に、連結されている。シフトフォーク57は、ミッションケース3内に変速従動軸26の軸心方向(左右方向)と同一軸心方向に横架されているフォーク軸57a上に、フォーク軸57aの軸回りに相対回転可能、かつ、フォーク軸57aの軸心方向(左右方向)に摺動可能に設けられている第二ブラケット70上の右端に固設されている。そして、第二ブラケット70の左方のフォーク軸57a上には、第一ブラケット69が第二ブラケット70と同様にフォーク軸57aの軸回りに相対回転可能、かつ、フォーク軸57aの軸心方向(左右方向)に摺動可能に設けられている。
第一ブラケット69は、シフトセレクタ(図示省略)と接続されており、このシフトセレクタを操作することにより、フォーク軸57a上を左右方向に摺動されるように構成されている。第一ブラケット69は、右端が、フォーク軸57aの円周方向に延伸されて、さらに、フォーク軸57aの軸心方向に延伸されて形成されており、第一ブラケット69と第二ブラケット70との間に所定のスペースが形成され、第二ブラケット70が第一ブラケット69に内挿されている。
そして、第二ブラケット70上の左側には、左側から第一バネ受け47、第二バネ受け48が第二ブラケット70の軸心方向(左右方向)に摺動可能に設けられている。第一ブラケット60の右端及び第二ブラケット70の中途部には、第二バネ受け48が係止される係止部が設けられており、この係止部に第二バネ受け48の右端が係止されることにより、第二バネ受け48の右方への摺動が規制されるように構成されている。また、第一ブラケット60の中途部及び第二ブラケット70の左端には、第一バネ受け47が係止される係止部が設けられており、この係止部に第一バネ受け47の左端が係止されることにより、第一バネ受け47の左方への摺動が規制されるように構成されている。そして、第一バネ受け47と第二バネ受け48との間には、バネ79が介装されている。
このような構成により、図示しないシフトセレクタを操作して、第一ブラケット69が中立位置から右方に摺動されると、第一バネ受け47の左端が第一ブラケット69の中途部の係止部に係止されて、第一バネ受け47がバネ79の付勢力に抗して、第二ブラケット70上を右方に摺動され、バネ79を介して、第二バネ受け48の右端が第二ブラケット70の中途部の係止部に係止される。そして、バネ79の付勢力により第二ブラケット70が右方に付勢されるとともに、第二ブラケット70に固設されているシフトフォーク57を介して、シフタ56が右方に付勢される。
ここで、側面視においてシフタ56の歯と後進従動ギア55(クラッチ歯55a)の歯とが、一致しない場合は、バネ79の付勢力によりシフタ56が右方に付勢されたままで、シフタ56が右方に摺動されない。そして、シフタ56の歯と後進従動ギア55(クラッチ歯55a)の歯とが一致すると、バネ79の付勢力によりシフタ56が右方に摺動され、シフタ56を介して、第二伝動部材59と後進従動ギア55(クラッチ歯55a)とが噛合される。
一方、図示しないシフトセレクタを操作して、第一ブラケット69が左方に摺動されると、第二バネ受け48の右端が第一ブラケット69の右端の係止部に係止されて、第二バネ受け48がバネ79の付勢力に抗して、第二ブラケット70上を左方に摺動され、バネ79を介して、第一バネ受け47の左端が第二ブラケット70の左端の係止部に係止される。そして、バネ79の付勢力により第二ブラケット70が左方に付勢されるとともに、第二ブラケット70に固設されているシフトフォーク57を介して、シフタ56が左方に付勢される。
ここで、側面視においてシフタ56の歯と第一伝動部材58の歯とが、一致しない場合は、バネ79の付勢力によりシフタ56が左方に付勢されたままで、シフタ56が左方に摺動されない。そして、シフタ56の歯と第一伝動部材58の歯とが一致すると、バネ79の付勢力によりシフタ56が左方に摺動され、シフタ56を介して、第二伝動部材59と第一伝動部材58とが噛合される。
シフタ56が、左方に摺動された場合、シフタ56を介して、第二伝動部材59と第一伝動部材58とが噛合される。前述のように、第一伝動部材58には、前進高速ギア列50Hまたは前進低速ギア列50Lを介して、変速駆動軸25の動力が伝達可能とされており、シフタ56が、左方に摺動された場合、第一伝動部材58の動力は、シフタ56、第二伝動部材59を経て、上流側検出部材91に伝達される。一方、シフタ56が、右方に摺動された場合、シフタ56を介して、第二伝動部材59と後進従動ギア55(クラッチ歯55a)とが噛合される。前述のように、後進従動ギア55には、変速駆動軸25の動力が常時伝達されており、シフタ56が、右方に摺動された場合、後進従動ギア55の動力は、シフタ56、第二伝動部材59を経て、上流側検出部材91に伝達される。即ち、上流側検出部材91は、前進高速ギア列50Hまたは前進低速ギア列50Lまたは後進ギア列50Rと一体回転可能とされている。
下流側検出部材96は、環状部材であって、右端が変速従動軸26の円周方向に延伸されて、側面視円形のフランジ部が形成されている。下流側検出部材96は、コロ93を介して、上流側検出部材91と同軸(変速従動軸)26上に、相対回転不能、かつ、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に摺動可能に設けられており、下流側検出部材96は、上流側検出部材91の左側に、下流側検出部材96のフランジ部と上流側検出部材91のフランジ部とが対向するように設けられている。
付勢部材94は、上流側検出部材91と下流側検出部材96とを互いに近づく方向に付勢するものであり、トルクセンサ90が検出する走行負荷は、付勢部材94の付勢力により設定される。付勢部材94は、変速従動軸26上の左端に固設されているカラー95と下流側検出部材96のフランジ部との間に介設されている。なお、後述するように、カラー95の変速従動軸26上の取付位置を変更することにより、付勢部材94の付勢力を調整するように構成することもできる。付勢部材94は、本実施例においては、下流側検出部材96を上流側検出部材91に近づく方向に付勢するものである。なお、付勢部材94は、上流側検出部材91を下流側検出部材96に近づく方向に付勢するものであってもよい。
そして、上流側検出部材91と下流側検出部材96との間(フランジ部)には、中間部材92が介装されており、上流側検出部材91及び下流側検出部材96のそれぞれは、図20に示すように、中間部材92と係合する部分として、第一係合部97と、第二係合部98とを有している。上流側検出部材91と下流側検出部材96とは、中間部材92を介して、変速従動軸26の軸回りに係合されている。
中間部材92は、球状部材であって、上流側検出部材91と下流側検出部材96との間(フランジ部)、詳しくは、図4に示すように、側面視において上流側検出部材91及び下流側検出部材96の円中心に対して同一半径上に、中心角に対して略三等分された位置(三箇所)に介装されている。中間部材92は、上流側検出部材91及び下流側検出部材96に対して相対回転可能、かつ変速従動軸26の方向に移動可能に設けられている。
第一係合部97及び第二係合部98は、上流側検出部材91及び下流側検出部材96のそれぞれに連続状に形成された、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に対する角度の異なる面とされている。詳しくは、第一係合部97は、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に対して、所定の角度(以下、「第一係合部97の角度」という。)傾斜された面とされ、第二係合部98は、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に対して、第一係合部97とは角度の異なる所定の角度(以下、「第二係合部98の角度」という。)傾斜された面とされ、第一係合部97と第二係合部98とは、連続状に形成されている。第一係合部97の角度は、第二係合部98の角度よりも、傾斜の緩やかな面とされている。即ち、第二係合部98の角度は、第一係合部97の角度よりも、傾斜の急な面とされている。
こうして、前進高速ギア列50Hまたは前進低速ギア列50Lまたは後進ギア列50Rを介して、上流側検出部材91に伝達された動力は、上流側検出部材91、中間部材92、下流側検出部材96、コロ93を介して、変速従動軸26に伝達される。さらに、変速従動軸26に伝達された動力は、ファイナルピニオン26aを介して、デフギア機構11に伝達される。
また、下流側検出部材96には、電気スイッチ86が連結連動されている。図5に示すように、電気スイッチ86は、スイッチ操作部材86aと、スイッチ86bと、連結部材86cを備えてなる。連結部材86cは、板状部材であって、下流側検出部材96のフランジ部の下部に、変速従動軸26の軸回りに相対回転可能、かつ、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に相対移動不能に、連結されている。連結部材86cは、ミッションケース3内に変速従動軸26の軸心方向(左右方向)と同一軸心方向に横架されているガイド軸99上に、摺動可能に設けられている。スイッチ操作部材86aは、連結部材86の下部に貫通する等されて、連結部材86cの左側面から突出するように固設されている。スイッチ86bは、スイッチ操作部材86aと略同一軸心上のミッションケース3内の側面(第一ミッションケース3aの側面)等に、スイッチ操作部材86aの左端(接触面)が接触可能に設けられている。
そして、次のようにして、トルクセンサ90により走行負荷が検出されて、前進高速ギア列50Hから前進低速ギア列50Lへ切り換えられる。図20(a)に示すように、変速従動軸26に動力が伝達されると、中間部材92が第一係合部97に係合される。中間部材92が第一係合部97・97に係合されると、第一係合部97・97の面に対して垂直方向の力が作用する。この垂直方向の力は、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)の力と、変速従動軸26の軸回り方向の力とに分力される。ここで、第一係合部97・97の面に対して垂直方向に作用する力をP1v、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)の力をP1x、変速従動軸26の軸回り方向の力をP1yとする。この場合、下流側検出部材96においては、P1xは左方向に作用する力とされる。即ち、変速従動軸26に動力が伝達されると、中間部材92が第一係合部97・97に係合されて、下流側検出部材96には、左方向にP1xが作用する。下流側検出部材96は、P1xが付勢部材94の付勢力より大きくなる場合、付勢部材94の付勢力に抗して、変速従動軸26上を左方向に上流側検出部材91より遠ざかるよう摺動される。
図20(b)に示すように、変速従動軸26にかかる走行負荷が増大すると、下流側検出部材96が左方向に摺動されつつ、上流側検出部材91と下流側検出部材96とが、変速従動軸26の軸回りに相対回転されると、中間部材92は、第一係合部97・97上を転動されて、上流側検出部材91及び下流側検出部材96に対して相対回転しつつ、変速従動軸26の方向(変速従動軸26に近づく方向)に移動される。
図20(c)に示すように、さらに変速従動軸26にかかる走行負荷が増大して所定値(以下、「第一切換ポイント」という。)以上になると、下流側検出部材96が左方向に摺動されつつ、上流側検出部材91と下流側検出部材96とが、変速従動軸26の軸回りに相対回転されると、中間部材92は、第一係合部97と第二係合部98との境界を乗り越えて、第二係合部98・98上に至り、第二係合部98・98に係合される。こうして、下流側検出部材96が左方向に摺動されて、上流側検出部材91より最も遠ざかる。
そして、下流側検出部材96が上流側検出部材91より遠ざかるよう左方向に摺動されると、下流側検出部材96に連結部材86cを介して連結されているスイッチ操作部材86aが、連動して左方向に移動される。スイッチ操作部材86aが左方向に最も移動されると、スイッチ操作部材86aの左端(接触面)が、スイッチ86bに接触されて、電気スイッチ86がONとされる。電気スイッチ86がONとされると、前述のようにして、油圧ポンプ80の切換弁81が排出位置とされ、前進高速クラッチ73が離間される。
前進高速クラッチ73が離間されると、前進低速駆動ギア25bの回転数が減少して、前進低速伝動部材71(変速駆動軸25)よりも相対的に遅くなり、前進低速クラッチ72のスプラグが起き上がり、前進低速クラッチ72が係合される。こうして、前進高速ギア列50Hから前進低速ギア列50Lへ切り換えられる。
そして、次のようにして、トルクセンサ90により走行負荷が検出されて、前進低速ギア列50Lから前進高速ギア列50Hへ切り換えられる。図20(c)に示すように、変速従動軸26にかかる走行負荷が第一切換ポイントより低い所定値(以下、「第二切換ポイント」という。)以上の場合、中間部材92が第二係合部98に係合される。中間部材92が第二係合部98・98に係合されると、第二係合部98・98の面に対して垂直方向の力が作用する。この垂直方向の力は、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)の力と、変速従動軸26の軸回り方向の力とに分力される。ここで、第二係合部98・98の面に対して垂直方向に作用する力をP2v、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)の力をP2x、変速従動軸26の軸回り方向の力をP2yとする。この場合、下流側検出部材96においては、P2xは左方向に作用する力とされる。
前述のように、下流側検出部材96は、左方向にP1xが作用することにより、付勢部材94の付勢力に抗して、上流側検出部材91より遠ざかるよう左方向に摺動される。換言すると、下流側検出部材96に左方向に作用する力がP1xより小さくなると、下流側検出部材96は、付勢部材94の付勢力にて、上流側検出部材91に近づくよう右方に摺動される。
ここで、第二係合部98・98の角度は、第一係合部97・97の角度よりも、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に対して、傾斜の急な面とされている。即ち、第二係合部98の面に対して垂直方向に作用するP2vの方向は、第一係合部97の面に対して垂直方向に作用するP1vの方向よりも、変速従動軸26の軸回り方向に対して、傾斜が急とされる。このため、P2vと、P1vとが同じ大きさである場合、P2vの変速従動軸26の軸心方向(左右方向)の分力であるP2xの方が、P1vの変速従動軸26の軸心方向(左右方向)の分力であるP1xよりも大きくなる。換言すると、P2xとP1xとが同じである場合、P2vの方が、P1vよりも小さくなる。
このため、変速従動軸26にかかる走行負荷が増大して第一切換ポイント以上になり、前進高速ギア列50Hから前進低速ギア列50Lへ切り換えられた状態において、その後、増大した走行負荷が第一切換ポイントまで減少した場合、中間部材92が第二係合部98・98に係合されることにより、下流側検出部材96の第二係合部98に、P1vと同じ大きさのP2vが作用しても、下流側検出部材96には、P1xよりも大きな左方向の力P2xが作用していることになる。即ち、下流側検出部材96は、P1xよりも大きな左方向の力P2xが作用しているため、付勢部材94の付勢力に抗して、上流側検出部材91より遠ざかるよう左方向に摺動されたままである。
図20(b)に示すように、その後、変速従動軸26にかかる走行負荷が第二切換ポイントまで低下して、下流側検出部材96に作用するP2xが付勢部材94の付勢力よりも小さくなることにより、下流側検出部材96が付勢部材94の付勢力にて、上流側検出部材91に近づくよう右方向に摺動される。
そして、下流側検出部材96が右方向に摺動されつつ、上流側検出部材91と下流側検出部材96とが、変速従動軸26の軸回りに相対回転されると、中間部材92は、第二係合部98・98上を転動されて、上流側検出部材91及び下流側検出部材96に対して相対回転しつつ、上流側検出部材91に近づく方向に移動される。
図20(a)に示すように、さらに、下流側検出部材96が右方向に摺動されつつ、上流側検出部材91と下流側検出部材96とが、変速従動軸26の軸回りに相対回転されると、中間部材92は、第二係合部98と第一係合部97との境界を乗り越えて、第一係合部97・97上に至り、第一係合部97・97に係合される。こうして、下流側検出部材96が右方向に摺動されて、上流側検出部材91に最も近接される。
そして、下流側検出部材96が上流側検出部材91に近づくよう右方向に摺動されると、下流側検出部材96に連結部材86cを介して連結されているスイッチ操作部材86aが、連動して右方向に移動される。スイッチ操作部材86aが右方向に最も移動されると、スイッチ86bに接触されているスイッチ操作部材86aの左端(接触面)が離間され、電気スイッチ86がOFFとされる。電気スイッチ86がOFFとされると、前述のようにして、油圧ポンプ80の切換弁81が供給位置とされ、前進高速クラッチ73が係合される。
前進高速クラッチ73が係合されると、前進低速駆動ギア25bの回転数が増加して、前進低速伝動部材71(変速駆動軸25)よりも相対的に速くなり、前進低速クラッチ72のスプラグが倒れて、前進低速クラッチ72が離間される。こうして、前進低速ギア列50Lから前進高速ギア列50Hへ切り換えられる。
このような構成によって、切換ポイント付近での僅かな走行負荷の変動により、高速段及び低速段が頻繁に切り換わることがないため、走行負荷を安定させることができる。即ち、前進高速ギア列50Hから前進低速ギア列50Lへ切り換えられる第一切換ポイントよりも、前進低速ギア列50Lから前進高速ギア列50Hへ切り換えられる第二切換ポイントが、低い走行負荷に設定されることによりヒステリシスが発生する。このため、例えば、走行負荷が第一切換ポイントであることが検出されると、前進高速ギア列50Hから前進低速ギア列50Lへ切り換えられるが、前進低速ギア列50Lから前進高速ギア列50Hに切り換えられる第二切換ポイントが、第一切換ポイントよりも低い走行負荷に設定されているため、第一切換ポイント付近で走行負荷が僅かに変動(低下)しても、前進低速ギア列50Lから前進高速ギア列50Hに切り換わることがない。そして、従来からの、球部材よりなる中間部材92を上流側検出部材91と下流側検出部材96との間に介設した構造のトルクセンサ90において、上流側検出部材91と下流側検出部材96とに第一係合部97・第二係合部98に該当する面を形成するだけで、前述のヒステリシスを生じさせることができ、新たな部材を全く必要とせず、装置のコンパクト性、低コスト性を確保することができる。
そして、前進高速クラッチ73の切換用アクチュエータは電気制御式の電気スイッチ86とし、トルクセンサ90は、下流側検出部材96の摺動により、電気スイッチ86をON・OFFさせるため、ギア式変速機50の周囲に油圧クラッチを制御するための複雑な機械構造を設けずにすみ、装置のコンパクト性を確保することができる。
また、前進高速クラッチ73は、油圧クラッチとされているため、走行負荷に応じて係合または離間する前進高速クラッチ73を構成することができる。そして、前進高速クラッチ73は、トルクセンサ90と異なる軸上に設けられているため、前進高速クラッチ73とトルクセンサ90とが異なる軸に振り分けられ、装置における当該軸方向のコンパクト性を確保することができる。
以下、別実施例の車軸駆動装置について説明する。ただし、図7から図23に示した第一実施例と同一符号の部材は、各実施例において略同一の構成であるため、詳細な説明は省略する。
図7から図15に示す第二実施例では、ギア式変速機250は、トルクセンサ290と、前進高速ギア列250Hと、前進低速ギア列250Lと、後進ギア列50Rとを備えている。なお、第二実施例の後進ギア列50Rは、第一実施例と略同一構成であるため、詳細な説明は省略する。
前進高速ギア列250Hは、変速駆動軸25上に相対回転不能に設けられている前進高速駆動ギア225aと、ピンカラー258上に相対回転可能に設けられ、前進高速駆動ギア225aに噛合される前進高速従動ギア251と、前進高速クラッチ273とを備えている。ピンカラー258は、筒状部材であって、変速従動軸26上に相対回転可能に設けられている第三伝動部材253に、相対回転不能に設けられている。ピンカラー258は、左端が、変速従動軸26の円周方向に延伸されて、さらに、変速従動軸26の軸心方向に延伸されて形成されており、ピンカラー258と第三伝動部材253との間には、所定のスペースが形成されている。第三伝動部材253は、筒状部材であって、変速従動軸26上に相対回転可能に設けられている。第三伝動部材253は、左端が変速従動軸26の円周方向に延伸されて、側面視円形のフランジ部が形成されている。第三伝動部材253上の右端には、第四伝動部材260が相対回転不能に設けられている。第三伝動部材253及び第四伝動部材260の右方には、変速従動軸26上に第二伝動部材259が相対回転不能に設けられている。
前進高速クラッチ273は、ドッグクラッチとされており、ドッグピン273aを備えている。ドッグピン273aは、軸心が、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)と同一軸心方向に設けられており、左端が、連結部材254に接触し保持されており、右端が、前進低速従動ギア252を貫通して、前進高速従動ギア251に設けられているドッグ穴251aに係合される。図8から図10に示すように、ドッグピン273aは、側面視において、変速従動軸26の軸中心に対して同一半径上に、中心角に対して略四等分された位置(四箇所)に設けられている。ドッグピン273aは、第三伝動部材253のフランジ部と摺動部材296との間に介設されている付勢部材94により、右方向に付勢されている。
前進低速ギア列250Lは、変速駆動軸25上に相対回転可能に設けられている前進低速駆動ギア225bと、ピンカラー258上に相対回転可能に設けられ、前進低速駆動ギア225bに噛合される前進低速従動ギア252と、前進低速伝動部材271と、前進低速クラッチ272とを備えている。前進低速駆動ギア225bは、左端が、変速駆動軸25の円周方向に延伸されて、さらに、変速駆動軸25の軸心方向に延伸されて、前進低速伝動部材271を囲繞するように形成されている。なお、前進低速伝動部材271及び前進低速クラッチ272は、第一実施例と略同一の構成であるため詳細な説明は省略する。
トルクセンサ290は、上流側検出部材を兼ねる前進低速従動ギア252と、下流側検出部材であるトルクセンシングピン292と、摺動部材296と、付勢部材94とを備えている。摺動部材296は、環状部材であって、ピンカラー258と第三伝動部材253と間の前記スペースの第三伝動部材253上に、相対回転可能、かつ、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に摺動可能に設けられている。
トルクセンシングピン292は、軸心が、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)と同一軸心方向に設けられており、左端が、連結部材254に相対回転可能に連結されており、ピンカラー258に貫通するようにして摺動可能に支持されている。トルクセンシングピン292は、第三伝動部材253のフランジ部と摺動部材296との間に介設されている付勢部材94により、右方向に付勢されている。図8及び図9に示すように、トルクセンシングピン292は、側面視において、変速従動軸26の軸中心に対して同一半径上に、中心角に対して略四等分された位置(四箇所)に設けられている。トルクセンシングピン292は、側面視において、ドッグピン273aの配置に対して、軸中心に対して45度位相されて配置されている。また、第二実施例においては、前進低速従動ギア252は、上流側検出部材を兼ねており、前進低速従動ギア252には、トルクセンシングピン292が係合されるトルクセンシング穴291が設けられている。トルクセンシング穴291は、図11から図15に示すように、第一係合部297と、第二係合部298とを有している。
第一係合部297及び第二係合部298は、トルクセンシング穴291に連続状に形成した、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に対する角度の異なる面とされている。詳しくは、第一係合部297は、トルクセンシング穴291の穴底に連続して形成され、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に対して、所定の角度(以下、「第一係合部297の角度」)という。)傾斜された面とされている。第二係合部298は、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に対して、第一係合部297とは角度の異なる所定の角度(以下、「第二係合部298の角度」という。)傾斜された面とされ、第一係合部297と第二係合部298とは、連続状に形成されている。図11に示すように、第一係合部297の角度(θ1)は、第二係合部298の角度(θ2)よりも、傾斜の緩やかな面とされている。即ち、第二係合部298の角度(θ2)は、第一係合部297の角度(θ1)よりも、傾斜の急な面とされている。
そして、次のようにして、トルクセンサ290により走行負荷が検出されて、前進高速ギア列250Hから前進低速ギア列250Lへ切り換えられる。変速従動軸26に動力が伝達されると、トルクセンシングピン292が第一係合部297に係合される(図12及び図13参照)。トルクセンシングピン292が第一係合部297に係合されると、第一係合部297の面に対して垂直方向の力が作用し、トルクセンシングピン292には、この反力が作用する。このトルクセンシングピン292に作用する反力は、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)の力と、変速従動軸26の軸回り方向の力とに分力される。ここで、トルクセンシングピン292に作用する反力をP1v、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)の力をP1x、変速従動軸26の軸回り方向の力をP1yとする。この場合、P1xは左方向、P1yは変速従動軸26の軸回り方向に作用する力とされる。即ち、変速従動軸26に動力が伝達されると、トルクセンシングピン292が第一係合部297に係合されて、左方向にP1xが作用する。
そして、トルクセンシングピン292は、P1xが付勢部材94の付勢力より大きくなる場合、付勢部材94の付勢力に抗して、左方向に前進低速従動ギア252より遠ざかるようピンカラー258内を摺動される。
そして、変速従動軸26にかかる走行負荷が増大して所定値(以下、「第一切換ポイント」という。)以上になると、トルクセンシングピン292は、第一係合部297から離間されて、第二係合部298に係合される(図14及び図15参照)。トルクセンシングピン292が左方向に摺動されると、連結部材254を介して、連結部材254に連結固定されている摺動部材296が、連動して一体的に摺動されて、前進低速従動ギア252より最も遠ざかる。
そして、摺動部材296が前進低速従動ギア252より最も遠ざかるよう左方向に摺動されると、摺動部材296に連結部材254を介して固定されているドッグピン273aが、連動して左方向に移動される。ドッグピン273aが左方向に最も移動されると、ドッグピン273aがドッグ穴251aから離間され、前進高速クラッチ273が離間される。
ここで、ドッグ穴251aは、穴壁が変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に対して、所定の角度傾斜された面(係合部251b)とされている(図12及び図14参照)。このため、変速従動軸26に動力が伝達されて、ドッグピン273aがドッグ穴251aの係合部251bに係合されると、この係合部251bの面に対して垂直方向の力が作用し、ドッグピン273aには、この反力が作用する。即ち、トルクセンシングピン292がトルクセンシング穴291の第一係合部297に係合される場合と同様に、ドッグピン273aには、この反力の左方向の分力が作用して、ドッグピン273aが左方向に移動される。
前進高速クラッチ273が離間されると、前進低速駆動ギア225bの回転数が減少して、前進低速伝動部材271(変速駆動軸25)よりも相対的に遅くなり、前進低速クラッチ272のスプラグが起き上がり、前進低速クラッチ272が係合される。こうして、前進高速ギア列250Hから前進低速ギア列250Lへ切り換えられる。
そして、次のようにして、トルクセンサ290により走行負荷が検出されて、前進低速ギア列250Lから前進高速ギア列250Hへ切り換えられる。変速従動軸26にかかる走行負荷が第一切換ポイントより低い所定値(以下、「第二切換ポイント」という。)以上の場合、トルクセンシングピン292が第二係合部298に係合される(図14及び図15参照)。トルクセンシングピン292が第二係合部298に係合されると、第二係合部298の面に対して垂直方向の力が作用し、トルクセンシングピン292には、この反力が作用する。このトルクセンシングピン292に作用する反力は、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)の力と、変速従動軸26の軸回り方向の力とに分力される。ここで、トルクセンシングピン292に作用する反力をP2v、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)の力をP2x、変速従動軸26の軸回り方向の力をP2yとする。この場合、P2xは左方向、P2yは変速従動軸26の軸回り方向に作用する力とされる。
前述のように、トルクセンシングピン292(摺動部材296)は、左方向にP1xが作用することにより、付勢部材94の付勢力に抗して、前進低速従動ギア252より遠ざかるよう左方向に摺動される。換言すると、トルクセンシングピン292(摺動部材296)に左方向に作用する力がP1xより小さくなると、トルクセンシングピン292(摺動部材296)は、付勢部材94の付勢力にて、前進低速従動ギア252に近づくよう右方に摺動される。
ここで、第二係合部298の角度は、第一係合部297の角度よりも、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に対して、傾斜の急な面とされている。即ち、第二係合部298の面に対して垂直方向に作用する力の方向は、第一係合部297の面に対して垂直方向に作用する力の方向よりも、変速従動軸26の軸回り方向に対して、傾斜が急とされる。このため、第二係合部298の面に対して垂直方向に作用する力の反力P2vと、第一係合部297の面に対して垂直方向に作用する力の反力P1vとが同じ大きさである場合、P2vの変速従動軸26の軸心方向(左右方向)の分力であるP2xの方が、P1vの変速従動軸26の軸心方向(左右方向)の分力であるP1xよりも大きくなる。換言すると、P2xとP1xとが同じである場合、P2vの方が、P1vよりも小さくなる。
このため、変速従動軸26にかかる走行負荷が増大して第一切換ポイント以上になり、前進高速ギア列250Hから前進低速ギア列250Lへ切り換えられた状態において、その後、増大した走行負荷が第一切換ポイントまで減少した場合、トルクセンシングピン292が第二係合部298に係合されることにより、トルクセンシングピン292に、P1vと同じ大きさのP2vが作用しても、トルクセンシングピン292(摺動部材296)には、P1xよりも大きな左方向の力P2xが作用していることになる。即ち、トルクセンシングピン292(摺動部材296)は、P1xよりも大きな左方向の力P2xが作用しているため、付勢部材94の付勢力に抗して、上流側検出部材91より遠ざかるよう左方向に摺動されたままである。
その後、変速従動軸26にかかる走行負荷が第二切換ポイントまで低下して、トルクセンシングピン292(摺動部材296)に作用するP2xが、付勢部材94の付勢力よりも小さくなることにより、トルクセンシングピン292(摺動部材296)が付勢部材94の付勢力にて、右方向に前進低速従動ギア252に近づくようピンカラー258内を摺動され、トルクセンシングピン292は、第二係合部298から離間されて、第一係合部297に係合される(図12及び図13参照)。
そして、トルクセンシングピン292が右方向に摺動されると、連結部材254を介して、連結部材254に連結固定されている摺動部材296が、連動して一体的に摺動されて、前進低速従動ギア252より最も接近される。そして、摺動部材296が前進低速従動ギア252に最も近接されるよう右方向に摺動されると、摺動部材296に連結部材254を介して固定されているドッグピン273aが、連動して右方向に移動される。ドッグピン273aが右方向に最も移動されると、ドッグピン273aがドッグ穴251aに係合され、前進高速クラッチ273が係合される。
前進高速クラッチ273が係合されると、前進低速駆動ギア225bの回転数が増加して、前進低速伝動部材271(変速駆動軸25)よりも相対的に速くなり、前進低速クラッチ272のスプラグが倒れて、前進低速クラッチ272が離間される。こうして、前進低速ギア列250Lから前進高速ギア列250Hへ切り換えられる。
ここで、ドッグピン273aまたはトルクセンシングピン292の少なくとも一方は、連結部材254に対して相対回転可能に構成されている。即ち、ドッグピン273aまたはトルクセンシングピン292の少なくとも一方は、付勢部材94の付勢力により連結部材254を介して右方向に付勢されているだけであって、左端が連結部材254上(右側面)を摺動して、連結部材254に対して相対回転するように構成されている。このため、前述したトルクセンシングピン292の第一係合部297から第二係合部298(第二係合部298から第一係合部297)への係合の切り換えと、ドッグピン273aのドッグ穴251aへの係合から離間(離間から係合)への切り換えとが干渉せずにスムーズである。
このような構成によって、切換ポイント付近での僅かな走行負荷の変動により、高速段及び低速段が頻繁に切り換わることがないため、走行負荷を安定させることができる。
即ち、前進高速ギア列250Hから前進低速ギア列250Lへ切り換えられる第一切換ポイントよりも、前進低速ギア列250Lから前進高速ギア列250Hへ切り換えられる第二切換ポイントが、低い走行負荷に設定されることによりヒステリシスが発生する。このため、例えば、走行負荷が第一切換ポイントであることが検出されると、前進高速ギア列250Hから前進低速ギア列250Lへ切り換えられるが、前進低速ギア列250Lから前進高速ギア列250Hに切り換えられる第二切換ポイントが、第一切換ポイントよりも低い走行負荷に設定されているため、第一切換ポイント付近で走行負荷が僅かに変動(低下)しても、前進低速ギア列250Lから前進高速ギア列250Hに切り換わることがない。そして、トルクセンサ290の上流側検出部材を、前進低速ギア列250Lに属する前進低速従動ギア252にて兼用するので、部品点数の削減、コンパクト性の確保、低コスト性を確保することができる。また、前進高速クラッチ273を構成するドッグピン273aが、前進高速従動ギア251に並設される前進低速従動ギア252内に配設されることとなるので、軸方向のコンパクト性を確保することができる。
そして、前進高速クラッチ273は、トルクセンサ290の、下流側検出部材であるトルクセンシングピン292に機械的に連結されているものであるため、前進高速クラッチ273の制御手段を別途設ける必要がなく、車軸駆動装置に内蔵される走行負荷検出手段と前進高速クラッチ273との間の機械的連係構造のみで前進高速クラッチ273を制御できる。また、前進高速クラッチ273は、トルクセンサ290と同一軸上に設けられるものであるため、前進高速クラッチ273、トルクセンサ290、及びその間の機械的連係構造が、同一軸上に配設され、装置における軸の径方向のコンパクト性を確保することができる。そして、前進高速クラッチ273は、ドッグクラッチとされているものであるため、ドッグピン273aをトルクセンサ290の下流側検出部材であるトルクセンシングピン292に機械的に連係させるだけの単純な構造で負荷検出に基づく前進高速クラッチ273制御を実現できる。
次に、第三実施例の車軸駆動装置について説明する。図16及び図17に示す第三実施例では、ギア式変速機350は、トルクセンサ90と、前進高速ギア列350Hと、前進低速ギア列50Lと、後進ギア列50Rとを備えている。なお、第三実施例の前進低速ギア列50L及び後進ギア列50Rは、第一実施例と略同一構成であるため、詳細な説明は省略する。
前進高速ギア列350Hは、変速駆動軸25上に相対回転可能に設けられている前進高速駆動ギア325aと、第一伝動部材58上に相対回転不能に設けられ、前進高速駆動ギア325aに噛合される前進高速従動ギア51と、前進高速クラッチ373とを備えており、前進高速クラッチ373は、ドッグクラッチとされている。詳しくは、前進高速クラッチ373は、クラッチ摺動部材374の右側面に形成されているクラッチ部と、前進高速駆動ギア325aの左側面に形成されているクラッチ部とを備えている。クラッチ摺動部材374は、環状部材であって、コロ375を介して、前進高速駆動ギア325aと同軸(変速駆動軸)25上に、相対回転不能、かつ、変速駆動軸25の軸心方向(左右方向)に摺動可能に設けられている。
そして、ミッションケース3内に、変速駆動軸25及び変速従動軸26の軸心方向(左右方向)と同一軸心方向に、ガイド軸327が横架されている。ガイド軸327上に、ガイド部材328が相対回転可能、かつ、ガイド軸327の軸心方向(左右方向)に摺動可能に設けられている。ガイド部材328は、ボス部328aと、第一係合部材328bと、第二係合部材328cとを備えており、ガイド部材328は、ボス部328aを介してガイド軸327に設けられている。
図17に示すように、第一係合部材328bは、一端が、側面視略円弧状に形成され、クラッチ摺動部材374の略半周に、クラッチ摺動部材374の軸回りに相対回転可能、かつ、クラッチ摺動部材374の軸心方向(左右方向)に相対移動不能に係合される部材であって、他端が、ボス部328aの左端から、ボス部328aの軸心方向(左右方向)に沿って右方向に延伸されて、ボス部328aに固設されている。クラッチ摺動部材374の軸回りには、第一係合部材328bが係合される溝374aが形成されている。
第二係合部材328cは、一端が、側面視略円弧状に形成され、トルクセンサ90の下流側検出部材96の略半周に、下流側検出部材96の軸回りに相対回転可能、かつ、下流側検出部材96の軸心方向(左右方向)に相対移動不能に係合される部材であって、他端が、ボス部328aの右端から、ボス部328aの軸心方向(左右方向)に沿って左方向に延伸されて、ボス部328aに固設されている。下流側検出部材96の軸回りには、第二係合部材328cが係合される溝96aが形成されている。
即ち、クラッチ摺動部材374と下流側検出部材96とは、ガイド部材328を介して、連動されるように構成されている。詳しくは、下流側検出部材96が変速従動軸26上を変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に摺動されることにより、クラッチ摺動部材374も連動して変速駆動軸25上を変速駆動軸25の軸心方向(左右方向)に摺動される。
そして、次のようにして、トルクセンサ90により走行負荷が検出されて、前進高速ギア列350Hから前進低速ギア列50Lへ切り換えられる。なお、第三実施例のトルクセンサ90は、第一実施例と略同一構成であるため、詳細な説明は省略する。変速従動軸26にかかる走行負荷が増大して第一切換ポイント以上になると、下流側検出部材96が、付勢部材94の付勢力に抗して、変速従動軸26上を左方向に上流側検出部材91より遠ざかるよう摺動される。
そして、下流側検出部材96が上流側検出部材91より遠ざかるよう左方向に摺動されると、ガイド部材328を介してクラッチ摺動部材374も連動して変速駆動軸25上を左方向に前進高速駆動ギア325aより遠ざかるよう摺動される。クラッチ摺動部材374が前進高速駆動ギア325aより遠ざかるよう摺動されると、クラッチ摺動部材374のクラッチ部と前進高速駆動ギア325aのクラッチ部とが離間され、前進高速クラッチ373が離間される。
前進高速クラッチ373が離間されると、前進低速駆動ギア25bの回転数が減少して、前進低速伝動部材71(変速駆動軸25)よりも相対的に遅くなり、前進低速クラッチ72のスプラグが起き上がり、前進低速クラッチ72が係合される。こうして、前進高速ギア列350Hから前進低速ギア列50Lへ切り換えられる。
そして、次のようにして、トルクセンサ90により走行負荷が検出されて、前進低速ギア列50Lから前進高速ギア列350Hへ切り換えられる。変速従動軸26にかかる走行負荷が第一切換ポイントより低い所定値(以下、「第二切換ポイント」という。)以下になると、下流側検出部材96が、付勢部材94の付勢力にて、変速従動軸26上を右方向に上流側検出部材91に近づくよう摺動される。
そして、下流側検出部材96が上流側検出部材91に近づくよう右方向に摺動されると、ガイド部材328を介してクラッチ摺動部材374も連動して変速駆動軸25上を右方向に前進高速駆動ギア325aに近づくよう摺動される。クラッチ摺動部材374が前進高速駆動ギア325aに近づくよう摺動されると、クラッチ摺動部材374のクラッチ部と前進高速駆動ギア325aのクラッチ部とが係合され、前進高速クラッチ373が係合される。
前進高速クラッチ373が係合されると、前進低速駆動ギア25bの回転数が増加して、前進低速伝動部材71(変速駆動軸25)よりも相対的に速くなり、前進低速クラッチ72のスプラグが倒れて、前進低速クラッチ72が離間される。こうして、前進低速ギア列50Lから前進高速ギア列350Hへ切り換えられる。
このような構成によって、切換ポイント付近での僅かな走行負荷の変動により、高速段及び低速段が頻繁に切り換わることがないため、走行負荷を安定させることができる。即ち、前進高速ギア列350Hから前進低速ギア列50Lへ切り換えられる第一切換ポイントよりも、前進低速ギア列50Lから前進高速ギア列350Hへ切り換えられる第二切換ポイントが、低い走行負荷に設定されることによりヒステリシスが発生する。このため、例えば、走行負荷が第一切換ポイントであることが検出されると、前進高速ギア列350Hから前進低速ギア列50Lへ切り換えられるが、前進低速ギア列50Lから前進高速ギア列350Hに切り換えられる第二切換ポイントが、第一切換ポイントよりも低い走行負荷に設定されているため、第一切換ポイント付近で走行負荷が僅かに変動(低下)しても、前進低速ギア列50Lから前進高速ギア列350Hに切り換わることがない。
そして、前進高速クラッチ373は、トルクセンサ90の、下流側検出部材96に機械的に連結されているものであるため、前進高速クラッチ373の制御手段を別途設ける必要がなく、車軸駆動装置に内蔵されるトルクセンサ90と前進高速クラッチ373との間の機械的連係構造のみで前進高速クラッチ373を制御できる。また、前進高速クラッチ373は、トルクセンサ90と異なる軸上に設けられているため、前進高速クラッチ373とトルクセンサ90とが異なる軸に振り分けられ、装置における当該軸方向のコンパクト性を確保することができる。そして、前進高速クラッチ373は、ドッグクラッチとされているものであるため、クラッチ摺動部材374を下流側検出部材96に機械的に連係させるだけの単純な構造で負荷検出に基づく前進高速クラッチ373制御を実現できる。
次に、第四実施例の車軸駆動装置について説明する。図18に示す第四実施例では、ギア式変速機450は、トルクセンサ90と、前進高速ギア列450Hと、前進低速ギア列450Lと、後進ギア列50Rとを備えている。前進高速ギア列450Hは、変速駆動軸25上に相対回転不能に設けられている前進高速駆動ギア425aと、第一伝動部材58上に相対回転可能に設けられ、前進高速駆動ギア425aに噛合される前進高速従動ギア451と、前進高速クラッチ473とを備えており、前進高速クラッチ473は、ドッグクラッチとされている。
前進高速クラッチ473は、ドッグクラッチとされており、クラッチ摺動部材474を備えている。クラッチ摺動部材474は、環状部材であって、コロ475を介して、前進高速従動ギア451と同軸(第一伝動部材)58上に、相対回転不能、かつ、第一伝動部材58の軸心方向(左右方向)に摺動可能に設けられている。前進高速クラッチ473は、クラッチ摺動部材474の右側面に形成されているクラッチ部と、前進高速従動ギア451の左側面に形成されているクラッチ部とを備えている。クラッチ摺動部材474には、軸受け489を介して、クラッチ摺動部材474の軸回りに相対回転可能に、第一連結部材487が外嵌されている。第一連結部材487は、第二連結部材488を介して、下流側検出部材96に変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に相対移動不可能に連結されている。
即ち、クラッチ摺動部材474と下流側検出部材96とは、軸受け489、第一連結部材487、第二連結部材488を介して、変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に連動して移動するように構成されている。詳しくは、下流側検出部材96が変速従動軸26上を変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に摺動されることにより、クラッチ摺動部材474も連動して変速従動軸26の軸心方向(左右方向)に摺動される。
前進低速ギア列450Lは、変速駆動軸25上に相対回転可能に設けられている前進低速駆動ギア25bと、第一伝動部材58上に相対回転不能に設けられ、前進低速駆動ギア25bに噛合される前進低速従動ギア452と、変速駆動軸25上に相対回転不能に設けられている前進低速伝動部材71と、前進低速クラッチ72とを備えている。なお、前進低速駆動ギア25b、前進低速伝動部材71、前進低速クラッチ72は、第一実施例と略同一の構成であるため詳細な説明は省略する。前進低速従動ギア452は、前進低速従動ギア452の右側部に、シフタ56が係合される伝動ギア452aを有する点で、第一実施例の前進低速従動ギア52と相違する。
そして、次のようにして、トルクセンサ90により走行負荷が検出されて、前進高速ギア列450Hから前進低速ギア列450Lへ切り換えられる。なお、第四実施例のトルクセンサ90は、第一実施例と略同一構成であるため、詳細な説明は省略する。変速従動軸26にかかる走行負荷が増大して第一切換ポイント以上になると、下流側検出部材96が、付勢部材94の付勢力に抗して、変速従動軸26上を左方向に上流側検出部材91より遠ざかるよう摺動される。
そして、下流側検出部材96が上流側検出部材91より遠ざかるよう左方向に摺動されると、軸受け489、第一連結部材487、第二連結部材488を介してクラッチ摺動部材474も連動して第一伝動部材58上を左方向に前進高速従動ギア451より遠ざかるよう摺動される。クラッチ摺動部材474が前進高速従動ギア451より遠ざかるよう摺動されると、クラッチ摺動部材474のクラッチ部と前進高速従動ギア451のクラッチ部とが離間され、前進高速クラッチ473が離間される。
前進高速クラッチ473が離間されると、前進低速駆動ギア25bの回転数が減少して、前進低速伝動部材71(変速駆動軸25)よりも相対的に遅くなり、前進低速クラッチ72のスプラグが起き上がり、前進低速クラッチ72が係合される。こうして、前進高速ギア列450Hから前進低速ギア列450Lへ切り換えられる。
そして、次のようにして、トルクセンサ90により走行負荷が検出されて、前進低速ギア列450Lから前進高速ギア列450Hへ切り換えられる。変速従動軸26にかかる走行負荷が第一切換ポイントより低い所定値(以下、「第二切換ポイント」という。)以下になると、下流側検出部材96が、付勢部材94の付勢力にて、変速従動軸26上を右方向に上流側検出部材91に近づくよう摺動される。
そして、下流側検出部材96が上流側検出部材91に近づくよう右方向に摺動されると、軸受け489、第一連結部材487、第二連結部材488を介してクラッチ摺動部材474も連動して第一伝動部材58上を右方向に前進高速従動ギア451に近づくよう摺動される。クラッチ摺動部材474が前進高速従動ギア451に近づくよう摺動されると、クラッチ摺動部材474のクラッチ部と前進高速従動ギア451のクラッチ部とが係合され、前進高速クラッチ473が係合される。
前進高速クラッチ473が係合されると、前進低速駆動ギア25bの回転数が増加して、前進低速伝動部材71(変速駆動軸25)よりも相対的に速くなり、前進低速クラッチ72のスプラグが倒れて、前進低速クラッチ72が離間される。こうして、前進低速ギア列450Lから前進高速ギア列450Hへ切り換えられる。
このような構成によって、切換ポイント付近での僅かな走行負荷の変動により、高速段及び低速段が頻繁に切り換わることがないため、走行負荷を安定させることができる。即ち、前進高速ギア列450Hから前進低速ギア列450Lへ切り換えられる第一切換ポイントよりも、前進低速ギア列450Lから前進高速ギア列450Hへ切り換えられる第二切換ポイントが、低い走行負荷に設定されることによりヒステリシスが発生する。このため、例えば、走行負荷が第一切換ポイントであることが検出されると、前進高速ギア列450Hから前進低速ギア列450Lへ切り換えられるが、前進低速ギア列450Lから前進高速ギア列450Hに切り換えられる第二切換ポイントが、第一切換ポイントよりも低い走行負荷に設定されているため、第一切換ポイント付近で走行負荷が僅かに変動(低下)しても、前進低速ギア列450Lから前進高速ギア列450Hに切り換わることがない。
そして、前進高速クラッチ473は、トルクセンサ90の、下流側検出部材96に機械的に連結されているものであるため、前進高速クラッチ473の制御手段を別途設ける必要がなく、車軸駆動装置に内蔵されるトルクセンサ90と前進高速クラッチ473との間の機械的連係構造のみで前進高速クラッチ473を制御できる。また、前進高速クラッチ473は、トルクセンサ90と同一軸上に設けられるものであるため、前進高速クラッチ473、トルクセンサ90、及びその間の機械的連係構造が、同一軸上に配設され、装置における軸の径方向のコンパクト性を確保することができる。そして、前進高速クラッチ473は、ドッグクラッチとされているものであるため、クラッチ摺動部材474を下流側検出部材96に機械的に連係させるだけの単純な構造で負荷検出に基づく前進高速クラッチ473制御を実現できる。
次に、第五実施例の車軸駆動装置について説明する。図19に示す第五実施例では、ギア式変速機550は、トルクセンサ90と、前進高速ギア列550Hと、前進低速ギア列50Lと、後進ギア列50Rとを備えている。なお、第五実施例の前進低速ギア列50L及び後進ギア列50Rは、第一実施例と略同一構成であるため、詳細な説明は省略する。
前進高速ギア列550Hは、変速駆動軸25上に相対回転可能に設けられている前進高速駆動ギア25aと、第一伝動部材58上に相対回転不能に設けられ、前進高速駆動ギア25aに噛合される前進高速従動ギア51と、前進高速クラッチ573とを備えており、前進高速クラッチ573は、ドッグクラッチとされている。詳しくは、前進高速クラッチ573は、クラッチ本体573aと、押圧板573bと、皿バネ573cと、摩擦板573d、573eと、てこ576と、クラッチ摺動部材574とを備えている。なお、前進高速駆動ギア25a、前進高速従動ギア51は、第一実施例と略同一の構成であるため詳細な説明は省略する。
クラッチ本体573aは、ボス部を介して、変速駆動軸25上に相対回転不能に設けられている。クラッチ本体573aは、クラッチ本体573aの右端が変速駆動軸25の円周方向に延伸され、次いで、右側に向かって変速駆動軸25の軸心方向に延伸されて、ドラム状部が形成されている。クラッチ本体573a内には、前進高速駆動ギア25aの延伸部が挿入されている。摩擦板573d、573eは、互いの摩擦面が対向するように設けられており、摩擦板573dが、クラッチ本体573aのドラム状部に設けられ、摩擦板573eが、前進高速駆動ギア25aの延伸部に設けられている。クラッチ本体573a内の変速駆動軸25上には、押圧板573bが、変速駆動軸25の軸心方向(左右方向)に摺動可能に設けられている。押圧板573bとクラッチ本体573aとの間には、皿バネ573cが介設されており、押圧板573bは、皿バネ573cにより、摩擦板573d、573eの方向に付勢されている。
てこ576は、変速駆動軸25上に、回動支点576aを支点として、変速駆動軸25の軸心方向(左右方向)に回動可能に設けられている。てこ576は、略L字状に形成されており、長辺が変速駆動軸25の軸心方向(左右方向)、短辺が変速駆動軸25の軸直角方向となるように配置されている。てこ576の長辺と短辺との合流部が、回動支点576aにより回動可能に支持されている。てこ576は、短辺の端部が、押圧板573bの端部(変速駆動軸25側)に係合されており、長辺の端部が、クラッチ摺動部材574に係合されている。
クラッチ摺動部材574は、環状部材であって、変速駆動軸25上に、変速駆動軸25の軸心方向(左右方向)に摺動可能に設けられている。クラッチ摺動部材574の端部(変速駆動軸25側)には、てこ576の長辺の端部が係合される凹部574bが形成されている。凹部574bは、てこ576の長辺の端部が嵌合される形状に形成されている。クラッチ摺動部材574の軸回りには、第一係合部材328bが係合される溝574aが形成されており、溝574aには、ガイド部材328の第一係合部材328bが、クラッチ摺動部材574の軸回りに相対回転可能、かつ、クラッチ摺動部材574の軸心方向(左右方向)に相対移動不能に係合される。
そして、次のようにして、トルクセンサ90により走行負荷が検出されて、前進高速ギア列550Hから前進低速ギア列50Lへ切り換えられる。なお、第五実施例のトルクセンサ90は、第一実施例と略同一構成であるため、詳細な説明は省略する。変速従動軸26にかかる走行負荷が増大して第一切換ポイント以上になると、下流側検出部材96が、付勢部材94の付勢力に抗して、変速従動軸26上を左方向に上流側検出部材91より遠ざかるよう摺動される。
そして、下流側検出部材96が上流側検出部材91より遠ざかるよう左方向に摺動されると、ガイド部材328を介してクラッチ摺動部材574も連動して変速駆動軸25上を左方向に前進高速駆動ギア25aより遠ざかるよう摺動され、前進高速クラッチ573が離間される。詳しくは、クラッチ摺動部材574が前進高速駆動ギア25aより遠ざかるよう摺動されると、クラッチ摺動部材574の端部(変速駆動軸25側)が、てこ576の長辺の端部上に位置され、てこ576の長辺の端部が、クラッチ摺動部材574の端部(変速駆動軸25側)により押圧され、てこ576が回動支点576aを支点として反時計回り(図21において)に回動される。そうすると、押圧板573bが、てこ576の短辺の端部により押圧され、皿バネ573cの付勢力に抗して、摩擦板573d、573eと反対方向に摺動され、摩擦板573d、573eが離間されて、前進高速クラッチ73が離間される。
前進高速クラッチ573が離間されると、前進低速駆動ギア25bの回転数が減少して、前進低速伝動部材71(変速駆動軸25)よりも相対的に遅くなり、前進低速クラッチ72のスプラグが起き上がり、前進低速クラッチ72が係合される。こうして、前進高速ギア列550Hから前進低速ギア列50Lへ切り換えられる。
そして、次のようにして、トルクセンサ90により走行負荷が検出されて、前進低速ギア列50Lから前進高速ギア列550Hへ切り換えられる。変速従動軸26にかかる走行負荷が第一切換ポイントより低い所定値(以下、「第二切換ポイント」という。)以下になると、下流側検出部材96が、付勢部材94の付勢力にて、変速従動軸26上を右方向に上流側検出部材91に近づくよう摺動される。
そして、下流側検出部材96が上流側検出部材91に近づくよう右方向に摺動されると、ガイド部材328を介してクラッチ摺動部材574も連動して変速駆動軸25上を右方向に前進高速駆動ギア25aに近づくよう摺動され、前進高速クラッチ573が係合される。詳しくは、クラッチ摺動部材574が前進高速駆動ギア25aに近づくよう摺動されると、クラッチ摺動部材574の凹部574bが、てこ576の長辺の端部上に位置され、てこ576の長辺の端部が、クラッチ摺動部材574の凹部574bに係合され、てこ576が回動支点576aを支点として時計回り(図21において)に回動される。なお、てこ576には、押圧板573bを介して、回動支点576aを支点として、てこ576を時計回りに回動させる皿バネ573cの付勢力が作用している。そうすると、押圧板573bが、皿バネ573cの付勢力により、摩擦板573d、573eの方向に摺動され、摩擦板573d、573eが係合されて、前進高速クラッチ73が係合される。
前進高速クラッチ573が係合されると、前進低速駆動ギア25bの回転数が増加して、前進低速伝動部材71(変速駆動軸25)よりも相対的に速くなり、前進低速クラッチ72のスプラグが倒れて、前進低速クラッチ72が離間される。こうして、前進低速ギア列50Lから前進高速ギア列550Hへ切り換えられる。
このような構成によって、切換ポイント付近での僅かな走行負荷の変動により、高速段及び低速段が頻繁に切り換わることがないため、走行負荷を安定させることができる。即ち、前進高速ギア列550Hから前進低速ギア列50Lへ切り換えられる第一切換ポイントよりも、前進低速ギア列50Lから前進高速ギア列550Hへ切り換えられる第二切換ポイントが、低い走行負荷に設定されることによりヒステリシスが発生する。このため、例えば、走行負荷が第一切換ポイントであることが検出されると、前進高速ギア列550Hから前進低速ギア列50Lへ切り換えられるが、前進低速ギア列50Lから前進高速ギア列550Hに切り換えられる第二切換ポイントが、第一切換ポイントよりも低い走行負荷に設定されているため、第一切換ポイント付近で走行負荷が僅かに変動(低下)しても、前進低速ギア列50Lから前進高速ギア列550Hに切り換わることがない。
そして、前進高速クラッチ573は、トルクセンサ90の、下流側検出部材96に機械的に連結されているものであるため、前進高速クラッチ573の制御手段を別途設ける必要がなく、車軸駆動装置に内蔵されるトルクセンサ90と前進高速クラッチ573との間の機械的連係構造のみで前進高速クラッチ573を制御できる。
また、前進高速クラッチ573は、トルクセンサ90と異なる軸上に設けられるものであるため、前進高速クラッチ573とトルクセンサ90とが異なる軸に振り分けられ、装置における当該軸方向のコンパクト性を確保する。
そして、前進高速クラッチ573は、てこ作動式摩擦板クラッチとされているものであるため、油圧や電気スイッチを用いずに、てこを下流側検出部材96に機械的に連係させることで、走行負荷に応じて係合または離間する摩擦板式の前進高速クラッチ573を構成することができる。
次に、トルクセンサの付勢力調整手段について説明する。なお、ここでは、トルクセンサの付勢力調整手段を第一実施例の車軸駆動装置のトルクセンサ90に適用した場合について説明するが、その他の実施例についても適用することができる。図22に示すように、第一実施例の付勢力調整手段82は、変速従動軸26上に摺動可能に設けられたカラー195と、カラー195の左側面端部に当接されているカム82aとを備えており、カラー195は、カム82aにより、左方向への移動が規制されている。そして、カム82aは、ミッションケース3の外部から差し込まれているシャフト82bに連結されている。シャフト82bの操作により、カム82aの左右方向の位置が変更されて、カラー195が変速従動軸26上を摺動されて、取付位置が変更される。
また、図23に示すように、第二実施例の付勢力調整手段182は、変速従動軸26上に摺動可能に設けられたカラー195と、変速従動軸26上に螺合されているナット182cとを備えており、カラー195は、ナット182cにより、左方向への移動が規制されている。ナット182cの左右位置を変更することにより、カラー195が変速従動軸26上を摺動されて、取付位置が変更される。
これにより、カラー95と下流側検出部材96との間に介設されている付勢部材94の付勢力を調整することができ、作業状況や走行状況等に応じてオペレーターが任意にトルクセンサ90が検出する走行負荷を設定することができる。
運搬車の側面図。 運搬車の平面図。 第一実施例の車軸駆動装置の背面断面図。 図3におけるA−A’断面図。 図4におけるB−B’断面図。 第一実施例の車軸駆動装置の油圧回路図。 第二実施例の車軸駆動装置の背面断面図。 図7におけるC−C’断面図。 図7におけるD−D’断面図。 図7におけるE−E’断面図。 図7におけるトルクセンシング穴の拡大断面図。 前進高速ギア列に切り換えられた状態のトルクセンサの背面断面図。 図12におけるF−F’断面図。 前進低速ギア列に切り換えられた状態のトルクセンサの背面断面図。 図14におけるG−G’断面図。 車軸駆動装置の第三実施例の背面断面図。 図16におけるH−H’断面図。 車軸駆動装置の第四実施例の背面断面図。 車軸駆動装置の第五実施例の背面断面図。 図3、図16、図18、図19におけるトルクセンサの拡大断面図。 図16及び図18におけるドッグクラッチの拡大断面図。 トルクセンサの付勢力調整手段の第一実施例の背面断面図。 トルクセンサの付勢力調整手段の第二実施例の背面断面図。 図3におけるシフタを示した背面断面図。
符号の説明
25 変速駆動軸
26 変速従動軸
40 CVT
50 ギア式変速機
50H 前進高速ギア列
50L 前進低速ギア列
72 前進低速クラッチ
73 前進高速クラッチ
86 電気スイッチ
90 トルクセンサ
91 上流側検出部材
94 付勢部材
96 下流側検出部材
97 第一係合部
98 第二係合部
273a ドッグピン

Claims (14)

  1. 出力軸と、入力軸と、該入力軸に入力された主変速機からの動力を変速して前記出力軸に伝達するギア式変速機とを備える車軸駆動装置であって、
    前記ギア式変速機は、
    走行負荷を検出する走行負荷検出手段と、
    前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ、高速クラッチが介装されている高速ギア列と、
    前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ、低速クラッチが介装されている低速ギア列とを備え、
    前記走行負荷検出手段は、
    前記出力軸上に相対回転可能に設けられ、かつ、前記高速ギア列または低速ギア列と一体回転相対回転選択可能な上流側検出部材と、
    前記出力軸上に相対回転不能に設けられる下流側検出部材と、
    前記上流側検出部材と下流側検出部材とを互いに近づく方向に付勢する付勢部材とを備えてなり、
    前記上流側検出部材または下流側検出部材を前記軸方向に摺動可能としており、
    前記上流側検出部材及び下流側検出部材の少なくとも一方に、前記上流側検出部材と前記下流側検出部材とが係合する係合部を有し、
    前記係合部は前記上流側検出部材または下流側検出部材が前記付勢部材の付勢方向側に摺動している場合に係合する第一係合部と,前記上流側検出部材または下流側検出部材が前記付勢部材の付勢方向逆側に摺動している場合に係合する第二係合部とからなり、
    前記第一係合部及び前記第二係合部は前記出力軸にかかる走行負荷に応じて前記上流側検出部材または下流側検出部材を前記付勢部材の付勢方向に抗して摺動させる力を生じるように構成し、
    前記走行負荷が増大して第一切換ポイント以上になると、前記付勢部材の付勢力に抗して前記上流側検出部材・下流側検出部材の一方が他方より遠ざかるよう摺動することにより、前記高速クラッチが離間されて、低速クラッチが係合されるように連動し、
    前記軸にかかる走行負荷が減少して前記第一切換ポイントより低い第二切換ポイントより低くなると、前記付勢部材の付勢力にて前記上流側検出部材・下流側検出部材の一方が他方に近づくよう摺動することにより、前記高速クラッチが係合されて、低速クラッチが離間されるように連動することを特徴とする車軸駆動装置。
  2. 前記高速クラッチの切換用アクチュエータは電気制御式とし、前記走行負荷検出手段は、前記上流側検出部材または下流側検出部材の摺動により、該アクチュエータの電気スイッチをON・OFFさせることを特徴とする請求項1に記載の車軸駆動装置。
  3. 前記高速クラッチは、油圧クラッチとされていることを特徴とする請求項2に記載の車軸駆動装置。
  4. 前記高速クラッチは、前記走行負荷検出手段の、前記出力軸方向に摺動可能な上流側検出部材または下流側検出部材に機械的に連結されていることを特徴とする請求項1に記載の車軸駆動装置。
  5. 前記高速クラッチは、前記走行負荷検出手段と同一軸上に設けられることを特徴とする請求項4に記載の車軸駆動装置。
  6. 前記高速クラッチは、前記走行負荷検出手段と異なる軸上に設けられることを特徴とする請求項4に記載の車軸駆動装置。
  7. 前記高速クラッチは、ドッグクラッチとされていることを特徴とする請求項4乃至請求項6のいずれかに記載の車軸駆動装置。
  8. 前記高速クラッチは、てこ作動式摩擦板クラッチとされていることを特徴とする請求項4乃至請求項6のいずれかに記載の車軸駆動装置。
  9. 前記低速クラッチは、オーバーランニングクラッチとされていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の車軸駆動装置。
  10. 前記第一係合部及び前記第二係合部は、該上流側検出部材及び該下流側検出部材のそれぞれに連続状に形成した、該軸方向に対する角度の異なる面としたことを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の車軸駆動装置。
  11. 前記上流側検出部材及び前記下流側検出部材は、中間部材を介して係合されることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の車軸駆動装置。
  12. 前記中間部材は、球状部材とされていることを特徴とする請求項11に記載の車軸駆動装置。
  13. 前記下流側検出部材を前記の軸方向に摺動可能な摺動部材とし、前記中間部材は、該摺動部材と一体に回転及び摺動可能であり、前記低速ギア列に属する低速ギアを前記上流側検出部材とし、該低速ギアに前記第一係合部及び第二係合部を形成していることを特徴とする請求項11または請求項12に記載の車軸駆動装置。
  14. 前記軸上にて、低速ギアを挟んで前記摺動部材と反対側に、前記高速ギア列に属する高速ギアを配設し、前記高速クラッチは、前記摺動部材より前記低速ギアを摺動可能に貫通して該高速ギアに係合・離間可能な係合部材より構成されることを特徴とする請求項13に記載の車軸駆動装置。
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