JP5251337B2 - 作業車の動力伝達装置 - Google Patents

Description

この発明は、トラクタや乗用管理機等の作業車におけるエンジンから車輪等の走行装置に動力を伝動するミッションケース内の動力伝動機構の配置構成に関する。

操作方法の異なる二種類のミッションケースを製造するにあたって製造コストを低減することを目的にして、ミッションケース内の動力伝動機構を一部共通化しようとすることが行われている。例えば、特開２００１−３０７７７号公報には、キーシフト式変速機構を内装するミッションケースとスライドギヤ式変速機構を内装するミッションケースにおいて、ミッションケースに内装する変速機構を操作する人為的変速操作具の一部を共通にして、ミッションケースを部分的に共用化させる技術が記載されている。
特開２００１−３０７７７号公報

本発明では、マニアル変速装置を組み込んだメカ変速仕様ミッションケースと自動変速装置を組み込んだ自動変速仕様ミッションケースの共用部分を多くして製造コストの低減を図ることを課題とする。

上記本発明の課題は、次の解決手段により解決される。
請求項１に記載の発明は、メカ変速仕様ミッションケース（Ｍ３）をメカ前部ミッションケース（Ｍ３ａ）とメカ後部ミッションケース（Ｍ３ｂ）の前後二分割構成とし、自動変速仕様ミッションケース（Ｈ３）を自動前部ミッションケース（Ｈ３ａ）と自動後部ミッションケース（Ｈ３ｂ）の前後二分割構成とし、前記メカ変速仕様ミッションケース（Ｍ３）のメカ後部ミッションケース（Ｍ３ｂ）に設けるメカメインギヤ軸（５５）とメカベベルギヤ軸（５８）の後輪駆動系軸とメカ前輪伝動軸（５４）とメカ第一ＰＴＯ軸（２３）とメカ第二ＰＴＯ軸（５０）とメカＰＴＯ出力軸（５３）のメカＰＴＯ駆動系軸の軸間距離と配置、及び自動変速仕様ミッションケース（Ｈ３）の自動後部ミッションケース（Ｈ３ｂ）の内部に設ける自動ベベルギヤ軸（８８）の自動後輪駆動系軸と自動前輪駆動軸（９１）と自動第一ＰＴＯ軸（７６）と自動第二ＰＴＯ軸（９３）と自動ＰＴＯ後出力軸（１００）の自動ＰＴＯ駆動系軸の軸間距離と配置は、前記メカ後部ミッションケース（Ｍ３ｂ）と前記自動後部ミッションケース（Ｈ３ｂ）を共用化することで同一の軸間距離と配置構成にし、
さらに、メカ後部ミッションケース（Ｍ３ｂ）と自動後部ミッションケース（Ｈ３ｂ）に用いるＰＴＯクラッチ（２０）を共用化するとともに、メカ後部ミッションケース（Ｍ３ｂ）に用いる前輪駆動用のメカ前輪伝動軸（５４）と自動後部ミッションケース（Ｈ３ｂ）に用いる前輪駆動用の自動前輪駆動軸（９１）を共用化したことを特徴とする作業車の動力伝達装置とした。
請求項２に記載の発明は、前記自動前部ミッションケース（Ｈ３ａ）内に油圧無段変速装置（６１）を設け、油圧無段変速装置（６１）のトラニオン軸（１１３）の回動角度を検出するシフト角センサ（１３９）において、同じものを二個並設したことを特徴とする請求項１に記載の作業車の動力伝達装置とした。

この構成により、メカ変速仕様ミッションケース（Ｍ３）と自動変速仕様ミッションケース（Ｈ３）は、メカ後部ミッションケース（Ｍ３ｂ）と自動後部ミッションケース（Ｈ３ｂ）を同一化して共用化出来る。

請求項１記載の発明によれば、メカ後部ミッションケース（Ｍ３ｂ）と自動後部ミッションケース（Ｈ３ｂ）を同一部品として共用化することで、メカ変速仕様ミッションケース（Ｍ３）と自動変速仕様ミッションケース（Ｈ３）の生産において、生産や部品管理のコストを低減して廉価な仕様の異なるミッションケースを備えた作業車を提供できる。
また、メカ後部ミッションケース（Ｍ３ｂ）と自動後部ミッションケース（Ｈ３ｂ）に用いるＰＴＯクラッチ（２０）を共用化し、メカ後部ミッションケース（Ｍ３ｂ）に用いる前輪駆動用のメカ前輪伝動軸（５４）と自動後部ミッションケース（Ｈ３ｂ）に用いる前輪駆動用の自動前輪駆動軸（９１）を共用化することで、廉価な構成となる
請求項２記載の発明によれば、トラニオン軸（１１３）の回動角度を検出するシフト角センサ（１３９）において、同じものを二個並設することで、廉価な構成で正確な検出ができる。

以下、図面に示す実施例に基づいて、本発明の実施例を説明する。
図１は、作業車の一例として示すトラクタの全体側面図で、機体の前部のボンネット１内に搭載したエンジン２の動力をミッションケース３内で適宜に変速して前輪軸４と後輪軸５に伝動して前輪６と後輪７の両方或は後輪７のみを駆動し、機体上に設ける座席１０６に座った作業者が中央に立設するステアリングハンドル８で前輪６を操向しながら、走行する。機体の後方へ突出するヒッチ９には、ロータリ耕運機などの作業機を装着する。

図２は、変速をギヤ変速のみで行う仕様のメカ変速仕様ミッションケースＭ３の全体側断面図である。このメカ変速仕様ミッションケースＭ３は、メカ前部ミッションケースＭ３ａとメカ後部ミッションケースＭ３ｂとを一体的に連結して構成している。

メカ前部ミッションケースＭ３ａ内で、エンジン２の出力軸１０に装着したメインクラッチ１１を介してメカ入力軸１４に遊嵌したメカ第一ギヤ１２が回転し、このメカ第一ギヤ１２からメカ走行軸１５に固着のメカ第二ギヤ１３が駆動される。メカ走行軸１５の回転は、第三ギヤ１９、第四ギヤ１６、第五ギヤ１７、第六ギヤ１８を介してＰＴＯクラッチ２０のメカクラッチ入力軸２１に伝動される。

メカ後部ミッションケースＭ３ｂで軸支されるメカメイン入力軸２５と前記メカ走行軸１５がメカ第一スリーブ２２で連結され、メカ第一ＰＴＯ軸２３がメカクラッチ出力軸２６とメカ第二スリーブ２４で連結されて伝動される。

前記メカ走行軸１５の回転が伝動されるメカメイン入力軸２５の第七ギヤ２７からメカ第一ＰＴＯ軸２３に遊嵌したクラッチギヤ支持筒５６にスプライン嵌合した第十二ギヤ３１に伝動される。メカメイン入力軸２５と同軸心で支持されるメカメインギヤ軸５５には第八ギヤ２８、第九ギヤ２９、第十三ギヤ３５、第十一ギヤ３６がスプライン嵌合され、クラッチギヤ支持筒５６には、第一クラッチギヤ３２、第二クラッチギヤ３３、第三クラッチギヤ３７、第四クラッチギヤ３８が遊嵌され、メカシフタ３４のシフト操作で、第一クラッチギヤ３２と第八ギヤ２８の噛合いで一速に変速され、第二クラッチギヤ３３とカウンタギヤ３０と第九ギヤ２９の噛合いで後進に変速され、第三クラッチギヤ３７と第十三ギヤ３５の噛合いで三速に変速され、第四クラッチギヤ３８と第十一ギヤ３６の噛合いで二速に変速されてメカメインギヤ軸５５が回転する。

メカメインギヤ軸５５の回転は、軸端に固着の第十五ギヤ３９からメカ第一ＰＴＯ軸２３に遊嵌した三連ギヤ５７の第十六ギヤ４０に減速伝動される。三連ギヤ５７には大ギヤ４１と小ギヤ４４が形成され、メカメインギヤ軸５５と同軸心で支持されるメカべベルギヤ軸５８にスプライン嵌合した第一シフトギヤ４２と第二シフトギヤ４３と大ギヤ４１と小ギヤ４４のどちらかが噛み合うことで高・低に変速してメカべベルギヤ軸５８を回転する。メカべベルギヤ軸５８のメカ第一べベルギヤ４８が後輪軸５のべベルギヤ（図示省略）に噛み合って後輪７を駆動する。

また、メカべベルギヤ軸５８の回転は第一七ギヤ４７、第一八ギヤ４５、第一九ギヤ４６を介してメカ前輪伝動軸５４を駆動する。このメカ前輪伝動軸５４が前輪６を駆動する。

以上の構成で、前進三段後進一段が高・低二段変速によって、前進六段後進二段に変速されることになる。
メカ第一ＰＴＯ軸２３にはメカ第二ＰＴＯ軸５０がメカ第三スリーブ４９で連結され、第二〇ギヤ５１と第二一ギヤ５２でメカＰＴＯ出力軸５３を駆動する。

図３は、変速を油圧無段変速装置（ＨＳＴ）で変速を行う仕様の自動変速仕様ミッションケースＨ３の全体側断面図である。この自動変速仕様ミッションケースＨ３は、自動前部ミッションケースＨ３ａと自動後部ミッションケースＨ３ｂとを一体的に連結している。前記メカ変速仕様ミッションケースＭ３とは、自動前部ミッションケースＨ３ａがメカ前部ミッションケースＭ３ａと少し形状を異にし、自動後部ミッションケースＨ３ｂはメカ後部ミッションケースＭ３ｂと同一で共用性がある。

自動前部ミッションケースＨ３ａ内に油圧無段変速装置６１を装着し、その入力軸６０をエンジン２の出力軸１０と連結している。油圧無段変速装置６１には、第一変速出力軸６２と第二変速出力軸６３が有り、第一変速出力軸６２は第一ギヤ軸６４と自動第一スリーブ６５で連結し、第二変速出力軸６３は自動第一ギヤ６７の連結孔６６に勘合している。

第一ギヤ軸６４の自動第三ギヤ７０は自動第四ギヤ７１と自動第五ギヤ７２を介してＰＴＯクラッチ２０の入力側自動第六ギヤ７３に噛み合っている。ＰＴＯクラッチ２０の自動出力軸７４は自動第一ＰＴＯ軸７６と自動第二スリーブ７５で連結し、さらに、自動第一ＰＴＯ軸７６が自動第二ＰＴＯ軸９３と自動第三スリーブ９２で連結している。

自動第二ＰＴＯ軸９３には自動小ギヤ９４と自動大ギヤ９７を形成し、自動ＰＴＯ後出力軸１００にスライドするよう設ける自動変速ギヤ９６の大小ギヤ部に噛み合って、ＰＴＯ後出力軸１００を二段に変速する。また、第二ＰＴＯ軸９３の自動大ギヤ９７は、自動カウンタギヤ９８を介して自動ＰＴＯ前出力軸１０１の自動第二クラッチギヤ９９と噛み合っている。

第二変速出力軸６３の回転が伝動される自動第一ギヤ６７は自動第二ギヤ６８と噛み合い、自動第二ギヤ６８が取り付けられる自動第一走行軸６９に伝動される。自動第一走行軸６９は自動第三スリーブ１０３で自動第二走行軸１０４に連結され、自動第二走行軸１０４の自動第八ギヤ７８が前記自動第一ＰＴＯ軸７６に遊嵌したギヤ筒１０５にスプライン嵌合する自動第七ギヤ７７と噛み合い、ギヤ筒１０５を回転する。このギヤ筒１０５には、自動第九ギヤ７９、自動第十一ギヤ８２、自動第十三ギヤ８４が一体回転するように設けられ、自動ベベルギヤ軸８８に設ける自動第十ギヤ８０、自動第十二ギヤ８３、自動第十四ギヤ８５とそれぞれ噛み合い、自動シフタ８１をスライドして高速、低速、中速の三段で自動ベベルギヤ軸８８を回転する。変速パターンは、高速―中立―中速―低速で低速から中速へ変速する操作が短く軽快に行える。自動ベベルギヤ軸８８の自動ベベルギヤ８９が後輪軸５の自動ベベルギヤ（図示省略）に噛み合って、後輪７を駆動する。

自動ベベルギヤ軸８８には自動第十五ギヤ８６が係合し、前記ギヤ筒１０５に遊嵌した自動第十六ギヤ８７を介して自動前輪駆動軸９１の自動第一クラッチギヤ９０に伝動する。

以上の構成で、高速、低速、中速の三段で無断に変速されるミッションケースＨ３が構成される。
以上の如く、メカ変速仕様ミッションケースＭ３と自動変速仕様ミッションケースＨ３の構成において、ＰＴＯクラッチ２０は同一部品であり、その周りのメカ変速仕様ミッションケースＭ３の第三ギヤ１９と第六ギヤ１８とメカクラッチ出力軸２６は、自動変速仕様ミッションケースＨ３の自動第五ギヤ７２と自動第六ギヤ７３と自動出力軸７４とそれぞれ同一部品で共用化し、各軸の軸受も同一のものを使用している。

また、メカＰＴＯ出力軸５３と自動ＰＴＯ後出力軸１００も同一部品であり、メカ変速仕様ミッションケースＭ３の第二一ギヤ５２とメカ第二ＰＴＯ軸５０を自動変速仕様ミッションケースＨ３の自動変速ギヤ９６と自動第二ＰＴＯ軸９３のそれぞれと共用化を図っている。ただ、メカ第二ＰＴＯ軸５０には自動第二ＰＴＯ軸９３の自動大ギヤ９７を形成していないが、加工前の構造が同一である。この部分でも、各軸の軸受も同一のものを使用している。

さらに、メカ変速仕様ミッションケースＭ３における第一七ギヤ４７と第一八ギヤ４５と第一九ギヤ４６及びメカ前輪伝動軸５４が、自動変速仕様ミッションケースＨ３における自動第十五ギヤ８６と自動第十六ギヤ８７と自動第一クラッチギヤ９０及び自動前輪駆動軸９１と同一にして共用化している。

図４は、自動変速仕様ミッションケースＨ３内の油圧無段変速装置６１を作動させる外部入力部分の説明図で、フロアパネル１１０上に左右並べて設ける前進ペダル１１１と後進ペダル１１２の踏み込みによって、油圧無段変速装置６１の自動前部ミッションケースＨ３ａから外部に突出するトラニオン軸１１３を回動して変速する。

まず、図４（ａ）において、前進ペダル１１１と後進ペダル１１２は、フロアパネル１１０の側面に設ける第一枢支軸１１４に枢支した前進アーム１１５と後進アーム１１６をフロアパネル１１０の上面に突出させ、その前進アーム１１５と後進アーム１１６の上端に取付けている。前進アーム１１５と後進アーム１１６は第一枢支軸１１４にそれぞれ回動可能にすると共に、第一枢支軸１１４の後側でフロアパネル１１０に設ける第二枢支軸１１９に回動可能に枢支したセンサ筒１２４へ前進リンク１１７と後進リンク１１８で上下から連結している。従って、前進ペダル１１１と後進ペダル１１２は、一方を踏込むと他方が浮き上がる関係に連動することになり、同時に前進ペダル１１１と後進ペダル１１２を踏むことがあれば踏込めず、誤操作の防止になる。

後進リンク１１８から後方へ設ける第一センサアーム１２１の先端に第一センサピン１２２を設け、前進ペダル１１１と後進ペダル１１２の踏込みによって第一センサピン１２２が第二枢支軸１１９を中心にして回動する。そして、この第一センサピン１２２の動きを検出するポテンショメータからなる変速センサ１２０の検出アーム１２３が係合して、第一センサピン１２２の動きを変速操作情報としてコントローラ１２５に入力する。

また、センサ筒１２４には回動を止めるクルーズコントロールブレーキ１２６を設けて、このクルーズコントロールブレーキ１２６を入りにすると、センサ筒１２４を固定してその固定位置での走行速度を保持するようにしている。

なお、図示を省略しているが、前進ペダル１１１と後進ペダル１１２を中立位置に戻すばねを設けて、踏込みを止めると中立位置に戻り、踏込み時の踏込み抵抗としている。このばねは前進ペダル１１１と後進ペダル１１２が連動しているために、一個でよい。

コントローラ１２５は、ギヤポンプ１２８から分流バルブ１２９を経てオイルが送られるシリンダ作動バルブ１３０を制御してアシストシリンダ１２７の動作を制御する。
次に、図４（ｂ）において、自動前部ミッションケースＨ３ａから突出するトラニオン軸１１３にカムプレート１３１を固着し、自動前部ミッションケースＨ３ａに取付けたシフトプレート１４３に立設したプレート支軸１３２に枢支した作動アーム１３３と前記カムプレート１３１を長さ調整可能な調整ロッド１３４で連結する。

自動前部ミッションケースＨ３ａに基部を取付けたアシストシリンダ１２７のロッド１３５を作動アーム１３３の先端に連結している。従って、アシストシリンダ１２７を伸縮させると、作動アーム１３３が回動し、それに伴って、調整ロッド１３４で連結したカムプレート１３１が回動し、トラニオン軸１１３を回動することになる。作動アーム１３３の先端側にアシストシリンダ１２７を連結し基部側に調整ロッド１３４を連結することでアシストシリンダ１２７のロッド１３５の動きを細かくカムプレート１３１に伝え、トラニオン軸１１３の回動角度を細かく調整できる。

作動アーム１３３には、第二センサアーム１４１を後方へ向けて取り付け、この第二センサアーム１４１の第二センサピン１４２にシフト角センサ１３９のシフト角アーム１４０を係合させて作動アーム１３３の回動即ちトラニオン軸１１３の回動角度を検出するようにしている。なお、シフト角センサ１３９は、同じものを二個並設し、両方の検出値が許容範囲を超えて異なったトラニオン軸１１３の回動角度を検出した場合にどちらかのシフト角センサ１３９が故障したと判定する。

トラニオン軸１１３の中立保持機構は、シフトプレート１４３に枢支したＬ字状アーム１４４の片側アームを自動前部ミッションケースＨ３ａに取り付けたブラケット１４７との間に引掛けるばね１４６で他側アームに設けるローラ１４５をカムプレート１３１の端面に押し付けて、このローラ１４５がカムプレート１３１の端面凹部に入り込むとトラニオン軸１１３が中立位置に戻るようにしている。

さらに、シフト角センサ１３９と並列に第二センサピン１４２の動きを検出してトラニオン軸１１３が前進側でオンし後進側でオフとなるシフト角補助センサ（図示省略）を設けて、シフト角センサ１３９が故障により異常値を検出した場合に、アシストシリンダ１２７を作動してシフト角補助センサの検出値がオンからオフ或はオフからオンに切換るようにすることで、トラニオン軸１１３を中立に戻すようにする。

なお、シフト角補助センサを設けずに、シフト角センサ１３９が異常値を検出する前の検出値を記憶しこの記憶した検出値からアシストシリンダ１２７を伸縮のどちらへ作動すれば良いかを判定するようにしても良い。この場合には、車速センサ１４８が検出する走行速度が零になることでトラニオン軸１１３が中立に戻ったと判断する。

図示を省略するが、Ｌ字状アーム１４４のばね１４６を取付けた側のアーム先端にばねとワイヤでブレーレバーを連結して、ブレーキレバーを引くと、Ｌ字状アーム１４４を回動し、ローラ１４５をカムプレート１３１の端面凹部に落とし込んでトラニオン軸１１３を中立位置に戻すようになる。

なお、この実施例では、トラニオン軸１１３を回動するアクチュエータとしてアシストシリンダ１２７を用いた構成を示しているが、油圧モータでトラニオン軸１１３を直接回動するような構成で良い。

作業車（トラクタ）の全体側面図である。 メカ変速仕様ミッションケースの側断面図である。 自動変速仕様ミッションケースの側断面図である。 動変速仕様ミッションケースの側面図で、（ａ）はフロアパネルで覆われた状態、（ｂ）はフロアパネルを除いた状態である。

Ｍ３ メカ変速仕様ミッションケース
Ｍ３ａ メカ前部ミッションケース
Ｍ３ｂ メカ後部ミッションケース
Ｈ３ 自動変速仕様ミッションケース
Ｈ３ａ 自動前部ミッションケース
Ｈ３ｂ 自動後部ミッションケース
２０ ＰＴＯクラッチ
２３ メカ第一ＰＴＯ軸
５０ メカ第二ＰＴＯ軸
５３ メカＰＴＯ出力軸
５８ メカべベルギヤ軸
５４ メカ前輪伝動軸
５５ カメインギヤ軸
６１ 油圧無段変速装置
７６ 自動第一ＰＴＯ軸
８８ 自動べベルギヤ軸
９１ 自動前輪駆動軸
９３ 自動第二ＰＴＯ軸
１００ 自動ＰＴＯ後出力軸
１１３ トラニオン軸
１３９ シフト角センサ

Claims (2)

1. メカ変速仕様ミッションケース（Ｍ３）をメカ前部ミッションケース（Ｍ３ａ）とメカ後部ミッションケース（Ｍ３ｂ）の前後二分割構成とし、自動変速仕様ミッションケース（Ｈ３）を自動前部ミッションケース（Ｈ３ａ）と自動後部ミッションケース（Ｈ３ｂ）の前後二分割構成とし、前記メカ変速仕様ミッションケース（Ｍ３）のメカ後部ミッションケース（Ｍ３ｂ）に設けるメカメインギヤ軸（５５）とメカベベルギヤ軸（５８）の後輪駆動系軸とメカ前輪伝動軸（５４）とメカ第一ＰＴＯ軸（２３）とメカ第二ＰＴＯ軸（５０）とメカＰＴＯ出力軸（５３）のメカＰＴＯ駆動系軸の軸間距離と配置、及び自動変速仕様ミッションケース（Ｈ３）の自動後部ミッションケース（Ｈ３ｂ）の内部に設ける自動ベベルギヤ軸（８８）の自動後輪駆動系軸と自動前輪駆動軸（９１）と自動第一ＰＴＯ軸（７６）と自動第二ＰＴＯ軸（９３）と自動ＰＴＯ後出力軸（１００）の自動ＰＴＯ駆動系軸の軸間距離と配置は、前記メカ後部ミッションケース（Ｍ３ｂ）と前記自動後部ミッションケース（Ｈ３ｂ）を共用化することで同一の軸間距離と配置構成にし、
   さらに、メカ後部ミッションケース（Ｍ３ｂ）と自動後部ミッションケース（Ｈ３ｂ）に用いるＰＴＯクラッチ（２０）を共用化するとともに、メカ後部ミッションケース（Ｍ３ｂ）に用いる前輪駆動用のメカ前輪伝動軸（５４）と自動後部ミッションケース（Ｈ３ｂ）に用いる前輪駆動用の自動前輪駆動軸（９１）を共用化したことを特徴とする作業車の動力伝達装置。
2. 前記自動前部ミッションケース（Ｈ３ａ）内に油圧無段変速装置（６１）を設け、油圧無段変速装置（６１）のトラニオン軸（１１３）の回動角度を検出するシフト角センサ（１３９）において、同じものを二個並設したことを特徴とする請求項１に記載の作業車の動力伝達装置。

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