JP5592846B2 - トラクタ - Google Patents

Description

本発明は、作業装置を連結可能なＰＴＯ軸と、原動機によって駆動される入力軸から前記ＰＴＯ軸への入力を入り切り操作するクラッチ装置とを備えたトラクタに関する。

この種のトラクタに関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記されたトラクタでは、ＰＴＯ軸の出力部に耕耘装置などの作業装置を連結し、クラッチ装置を入り操作して走行させることで圃場での耕耘作業などを行うことができ、クラッチ装置を切り操作することで作業装置の作動を休止させることができる。

特開２００７−２７０９７５号公報（００２７段落、図４）

特許文献１に記されたトラクタでは、作業装置を用いた作業状態からクラッチ装置を切り操作した場合、作業装置は自らの質量に基づく慣性による空転状態としておくか、ＰＴＯ軸に設けた制動装置によって回転を停止するほかないため、いずれの場合にも、クラッチ装置を切り操作した時点で作業装置が保有する回転エネルギーは全く回収されないままであった。

そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術によるトラクタが与える課題に鑑み、クラッチ装置を切り操作した時点で作業装置及びＰＴＯ軸が保有する回転エネルギーを電力などの形に変換することで再利用することが可能なトラクタを提供することにある。

本発明によるトラクタの特徴構成は、
作業装置を連結可能なＰＴＯ軸と、原動機によって駆動される入力軸から前記ＰＴＯ軸への入力を入り切り操作するクラッチ装置とを備え、
前記ＰＴＯ軸の外周に外嵌配置された回転子と、前記回転子と径方向で対向可能な固定子とからなる発電装置を備え、
前記クラッチ装置による切り操作に基づいて前記回転子と前記固定子とが互いに対向して相対回転する発電状態とし、前記クラッチ装置による入り操作に基づいて前記発電状態を解除する回生制御手段を備えている点にある。

上記の特徴構成によるトラクタでは、クラッチ装置による切り操作に基づいて回転子と固定子とが互いに対向して相対回転する発電状態とされるので、作業装置を駆動させている状態からクラッチ装置を切り操作した時点で、作業装置が保有する回転エネルギーによって発電装置が発電状態となる。発電された電力は例えばトラクタに搭載している充電式バッテリの充電などに用いることで利用できる。
また、回転子と固定子との間に発生する回転抵抗により作業装置の回転を少なくとも減衰させることができる。

また、クラッチ装置による入り操作に基づいて発電状態すなわち回転子と固定子とが互いに対向して相対回転する状態が解除されるので、原動機の駆動力によって作業装置を駆動しているとき、原動機が互いに対向した回転子と固定子との間に生じる相対回転抵抗を余分に負担するといった問題が抑制される。

本発明の他の特徴構成は、前記回生制御手段が、前記クラッチ装置に対する切り操作に基づいて前記回転子を前記ＰＴＯ軸と共回り可能とし、前記クラッチ装置に対する入り操作に基づいて前記回転子を前記ＰＴＯ軸と相対回転自在にする操作機構を備えている点にある。

本構成であれば、クラッチ装置に対する入り操作に基づいて、回転子はＰＴＯ軸に対して相対回転自在の状態となるので、作業装置を駆動させている最中のＰＴＯ軸に対しては回転子の質量が実質的に関与しない。したがって、クラッチ装置に対する入り切り操作と無関係に回転子がＰＴＯ軸と一体回転される構成に比べて、作業装置を駆動させている間の原動機に対する負荷が少なくて済む。

本発明の他の特徴構成は、前記クラッチ装置が、前記入力軸と前記ＰＴＯ軸の双方と係合した係合位置と、前記ＰＴＯ軸にのみ係合した係合解除位置との間で切り換え操作可能なクラッチ部材を備え、
前記操作機構は、前記クラッチ部材の前記係合位置から前記係合解除位置への切り換えに基づいて前記回転子と係合することで、前記回転子と前記ＰＴＯ軸とを共回りさせる操作片を有する点にある。

本構成であれば、クラッチ部材を入り切り操作するべく一般にトラクタの運転席などに配置されたクラッチ操作用のレバーの入り切り操作に基づいて簡単に回生制御手段を発電状態と非発電状態との間で切り替えることが可能となる。

本発明の他の特徴構成は、前記操作片は、前記クラッチ部材の前記係合位置から前記係合解除位置への切り換えに基づいて、軸心方向で移動することで前記回転子の一方の端面と軸心方向で係合するように、前記ＰＴＯ軸に対して外嵌配置された環状の摩擦板を有する点にある。

本構成であれば、摩擦板を軸心方向に沿って僅かに変位させるだけで、クラッチ部材が摩擦板を回転子の端面と係合させた係合位置と、摩擦板が回転子の端面から離れた係合解除位置との間での切り換えが可能となる。したがって、例えば２つのスプライン要素を軸心方向に沿って相対移動させることで係合／係合解除させる形態の操作片に比べて、ＰＴＯ軸の軸心に沿った外形寸法を小さくし易い。
また、クラッチ装置を切り操作された後で作業装置を制動するための機構として一般に従来のトラクタに備えられている摩擦板を回生制御手段として利用することができて有利である。

本発明の他の特徴構成は、前記操作片は、前記クラッチ部材の前記係合位置から前記係合解除位置への切り換えに基づいて前記回転子と係合するように、前記クラッチ部材の一部から延出された係止部を有する点にある。

本構成であれば、摩擦板を介して回転力を伝達する機構に比べて、確実な係合状態を維持するために必要な付勢力が小さくて済むか不要となる。また、摩擦板を用いた構成に比べて、部品の摩耗が少なくメンテナンスが容易となる。
さらに、この構成でもやはり、クラッチ装置による入り操作に基づいてクラッチ部材と回転子との係合が解除され、発電状態すなわち回転子と固定子とが互いに対向して相対回転する状態が解除されるので、原動機の駆動力によって作業装置を駆動しているとき、原動機が互いに対向した回転子と固定子との間に生じる相対回転抵抗を余分に負担するといった問題が抑制される。

本発明の他の特徴構成は、前記クラッチ装置が、前記入力軸と前記ＰＴＯ軸の双方の外周と係合した係合位置と、前記ＰＴＯ軸の外周とのみ係合した係合解除位置との間で切り換え操作されるクラッチ部材を備え、
前記回生制御手段が、前記クラッチ部材の前記係合位置から前記係合解除位置への切り換えに基づいて前記回転子を前記固定子と対向した発電位置に配置し、前記クラッチ部材の前記係合解除位置から前記係合位置への切り換えに基づいて前記回転子を前記固定子から軸心方向に外れた非発電位置に変位させるように、前記クラッチ部材と前記回転子とを連結する支持部材を有する点にある。

本構成であれば、クラッチ装置を切り操作すると、クラッチ部材と連結された回転子が固定子と対向した発電位置に来て発電可能な状態となり、クラッチ装置を入り操作すると、回転子が固定子から軸心方向に外れた非発電位置となる。

すなわち、本構成の場合は、回生制御手段の入り切り操作に関しては、常にクラッチ部材と連結された回転子が、固定子と対向した発電位置と固定子から軸心方向に外れた非発電位置との間で移動するのみである。すなわち、クラッチ部材の位置変更に基づいて２つのスプライン要素を軸心方向に沿って係合／係合解除させる操作片、或いは、回転子の一方の端面と軸心方向で係合する摩擦板などの機械的に係合される要素がないため、非常に静寂な回生制御手段が得られる。
尚、この構成でも、クラッチ部材を入り切り操作するべく一般にトラクタの運転席などに配置されたクラッチ操作用のレバーの入り切り操作に基づいて簡単に回生制御手段を発電状態と非発電状態との間で切り替えることが可能となる。

本発明の他の特徴構成は、前記回転子の前記入力軸と離間した側の端面と対向する固定摩擦部材が設けられており、前記クラッチ部材の前記係合解除位置よりも更に前記入力軸から軸心方向に離間した制動位置への切り換えに基づいて、前記クラッチ部材と前記固定摩擦部材とが係合されるように構成されている点にある。

特にＰＴＯ軸のための制動装置を設けなくても、作業装置及びＰＴＯ軸の回転速度は、発電装置を構成する固定子と回転子との間で発電中に生じる相対回転抵抗によって減衰される。しかし、本構成であれば、クラッチ部材を制動位置に切り換えるという簡単な操作によって、回転中の作業装置及びＰＴＯ軸を積極的に制動することができる。

トラクタの全体側面図である。 第１実施形態による伝動構造の縦断側面図である。 伝動構造のギヤトレインを示す側面図である。 クラッチ入り状態のＰＴＯクラッチを示す縦断側面図である。 クラッチ切り（回生）状態のＰＴＯクラッチを示す縦断側面図である。 クラッチ切り（制動）状態のＰＴＯクラッチを示す縦断側面図である。 第２実施形態による伝動構造の作用を示す縦断側面図である。 第３実施形態による伝動構造の作用を示す縦断側面図である。

以下に本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
（トラクタの全体構成）
図１に、本発明に係るトラクタの一例として四輪駆動型の農用トラクタの全体側面が示されている。この農用トラクタは、エンジン１（原動機の一例）の後部に連結されたクラッチハウジング２と、ミッションケース３とが板金製のハウジングフレーム４を介して連結されて機体ボディが構成された構造となっている。エンジン１の下部から前方に延出された前フレーム５に操向用の前輪６を備えた前車軸ケース７がローリング自在に支持されるとともに、ミッションケース３の後部に後輪８が装着されている。

ミッションケース３は、前部ケース３ｆとミッドケース３ｍとデフケース３ｄとを連結して構成されており、デフケース３ｄの左右に後輪８が軸支されている。
デフケース３ｄの上部に連結されたシリンダケース１０によって油圧駆動されるリフトアーム９が、作業装置連結用の３点リンク機構１１の昇降操作を行う。
デフケース３ｄの後面からリヤＰＴＯ軸１２が後ろ向きに突設配備され、ミッドケース３ｍの下面に連結された動力取出しケース３ｃにはミッドＰＴＯ軸１３が支承されている。

（伝動構造の構成）
図２に示すように、前部ケース３ｆの内部には主ギヤ変速部１５と前後進切換え部１６とが組み込まれ、ミッドケース３ｍの内部に副ギヤ変速部１７が組み込まれている。
主ギヤ変速部１５は、入力軸１８に入力されたエンジン動力を３段変速して中間軸１９に伝達し、前後進切換え部１６は、中間軸１９の変速動力を正転あるいは逆転して出力軸２０に伝達するよう構成されており、前部ケース３ｆの内部で前進３段、後進３段の主変速を行うことができる。

詳述すると、主ギヤ変速部１５の入力軸１８には、小径遊転ギヤＧ１と大径遊転ギヤＧ２が装着され、小径及び大径遊転ギヤＧ１，Ｇ２の間に中径のシフトギヤＧ３がスプライン装着され、中間軸１９には、小径遊転ギヤＧ１および大径遊転ギヤＧ２にそれぞれ常時咬合する大径ギヤＧ４と小径ギヤＧ５、および、シフトギヤＧ３に咬合可能な中径ギヤＧ６が固設されている。

シフトギヤＧ３を前方位置にシフトして小径遊転ギヤＧ１のボス部にスプライン咬合させることで、小径遊転ギヤＧ１と大径ギヤＧ４を介して中間軸１９に低速（第１速）での動力伝達がなされ、シフトギヤＧ３を前後中間位置にシフトして中径ギヤＧ６に直接咬合させることで中間軸１９に中速（第２速）での動力伝達がなされ、シフトギヤＧ３を後方位置にシフトして大径遊転ギヤＧ２のボス部にスプライン咬合させることで、大径遊転ギヤＧ２と小径ギヤＧ５を介して中間軸１９に高速（第３速）での動力伝達がなされる。

出力軸２０には、中間軸１９のギヤＧ７に常時咬合する正転伝達用遊転ギヤＧ８と、中間軸１９のギヤＧ９に逆転ギヤＧ１０（図３を参照）を介して常時咬合連動された逆転伝達用遊転ギヤＧ１１とが備えられており、出力軸２０にスプライン嵌合したシフトスリーブＳをシフトして正転伝達用遊転ギヤＧ８のボス部、あるいは、逆転伝達用遊転ギヤＧ１１のボス部に選択咬合させることで、中間軸１９の変速動力が正転あるいは逆転して出力軸２０に伝達される。

副ギヤ変速部１７は、出力軸２０に突き合わせ連結された伝動軸２１と出力軸２２との間で３段の変速を行い、出力軸２２の後端に備えたベベルピニオンギヤＧｐを介してデフ機構Ｄを駆動し、左右の後輪８を差動駆動するように構成されている。

詳述すれば、伝動軸２１の前後には大径遊嵌ギヤＧ１２と小径遊嵌ギヤＧ１３が装着されるとともに、大径及び小径遊嵌ギヤＧ１２，Ｇ１３の間でシフト操作されるシフトギヤＧ１４がスプライン装着されている。ベベルピニオン軸２２には大径遊嵌ギヤ１２に常時咬合する小径ギヤＧ１５、小径遊嵌ギヤＧ１３に常時咬合する大径ギヤＧ１６、および、シフトギヤＧ１４に直接咬合可能な中径ギヤＧ１７が固着されている。

シフトギヤＧ１４を後方にシフトしてそのボス部を小径遊嵌ギヤＧ１３のボス部に咬合連結することで、小径遊嵌ギヤＧ１３と大径ギヤＧ１６のギヤ比での伝動によって「低速」がもたらされる。シフトギヤＧ１４を前後中間位置にまでシフトして中径ギヤＧ１７に直接咬合させることで、シフトギヤＧ１４と中径ギヤＧ１７とのギヤ比での伝動によって「中速」がもたらされる。シフトギヤＧ１４を前方にシフトしてそのボス部を大径遊嵌ギヤＧ１２のボス部に咬合連結することで、大径遊嵌ギヤ１２と小径ギヤＧ１５とのギヤ比での伝動によって「高速」がもたらされる。

上記のようにして変速されるベベルピニオン軸２２の前端部には前輪６への動力伝達用の出力ギヤＧ１８が固着されるとともに、前部ケース３ｆとミッドケース３ｍとに亘って前輪駆動用伝動軸２３（図３を参照）が貫通支架され、この前輪駆動用伝動軸２３から取出された動力が前輪伝動構造（不図示）を介して前車軸ケース７（図１を参照）に軸伝達されるようになっている。

前輪駆動用伝動軸２３の後端部にはシフトギヤＧ１９がスプライン嵌着されており、このシフトギヤＧ１９を前方にシフトしてベベルピニオン軸２２の出力ギヤＧ１８に咬合させることで、後輪駆動速度と同調した速度の前輪駆動用動力を前輪駆動用伝動軸２３から取り出す四輪駆動状態がもたらされる。また、シフトギヤＧ１９を後方にシフトして出力ギヤＧ１８との咬合を解除することで、前輪６の駆動を断って後輪８のみによる後二輪駆動状態がもたらされるようになっている。

（ＰＴＯ伝動系の構成）
前部ケース３ｆの上部に貫通支承された入力軸１８の後端と、前部ケース３ｆおよびミッドケース３ｍに亘って支承されたＰＴＯ系伝動軸２５（ＰＴＯ軸の一例）とが同心に突き合せ配備され、その突き合わせ部位に設けられた一方向クラッチ２６およびＰＴＯクラッチ２７を介して、入力軸１８とＰＴＯ系伝動軸２５とが連動連結されている。ＰＴＯ系伝動軸２５の後端には中継伝動軸２８が同心に連結され、この中継伝動軸２８の後端部に設けた小径ギヤＧ２０とリヤＰＴＯ軸１２に設けた大径ギヤＧ２１とが咬合され、走行系とは独立してリヤＰＴＯ軸１２が定速駆動されるようになっている。

図４に示すように、一方向クラッチ２６は、入力軸１８の後端部に前後スライド可能にスプライン装着されるとともにバネ２９で後方にスライド付勢された駆動側の第１クラッチ部材３０と、ＰＴＯ系伝動軸２５の前端部に軸心方向に変位不能に遊嵌装着された従動側の伝動部材３１（入力軸の一例）とで構成されており、第１クラッチ部材３０と伝動部材３１の突き合わせ対向端において互いが傾斜爪係合部３２を介して咬合連動されている。傾斜爪係合部３２は、従動側の伝動部材３１が第１クラッチ部材３０をバネ２９に抗して前方に押し退け変位させながら、第１クラッチ部材３０に対して入力軸回転方向に先行回転できるように爪傾斜方向が設定されているため、入力軸１８がＰＴＯ伝動系からの逆駆動によって回転されることが防止される。

すなわち、回転慣性の大きい作業装置がＰＴＯ動力で回転駆動される場合などに、主クラッチを切って走行を停止するとともにＰＴＯクラッチ２７によってＰＴＯ伝動系への伝動を停止しても、作業装置の回転慣性で入力軸１８が駆動されて、走行が続行されてしまうという事態が未然に回避されている。

図４に示すように、エンジン１によって駆動される入力軸１８からＰＴＯ系伝動軸２５への入力を入り切り操作するＰＴＯクラッチ２７（クラッチ装置の一例）は、一方向クラッチ２６の従動側に配備された伝動部材３１と、ＰＴＯ系伝動軸２５に遊嵌支持された伝動カラー３３と、この伝動カラー３３に前後スライド可能にスプライン外嵌された第２クラッチ部材３４（クラッチ部材の一例）とからなる噛み合いクラッチとを備えている。
第２クラッチ部材３４は、リンク機構（不図示）を介して、運転部横側に立設配備されたＰＴＯクラッチレバー４８と連動連結されており、ＰＴＯクラッチ２７の入り切り操作は、このＰＴＯクラッチレバー４８を前後に揺動操作することで実現される。

第２クラッチ部材３４を前方位置（「クラッチ入り」操作位置）にスライド移動させて、伝動部材３１と伝動カラー３３とに亘って係合させることで、伝動部材３１から伝動カラー３３への動力伝達を行う「クラッチ入り」状態がもたらされ、第２クラッチ部材３４を後方位置（「クラッチ切り」操作位置）にスライド移動させて伝動部材３１との係合を解除することで、伝動部材３１から伝動カラー３３への動力伝達を遮断する「クラッチ切り」状態がもたらされる。図４は第２クラッチ部材３４が「クラッチ入り」操作位置に位置した状態を示している。

このトラクタでは、第２クラッチ部材３４の後方位置として、比較的前方の第１後方位置ＯＦＦ１と、第１後方位置ＯＦＦ１よりも更に後方の第２後方位置ＯＦＦ２とが設定されており、第２クラッチ部材３４の第１後方位置ＯＦＦ１（回生位置）へのスライド移動に連動して作業装置とＰＴＯ系伝動軸２５の慣性回転を発電エネルギーの形で回収し、第２クラッチ部材３４の第２後方位置ＯＦＦ２（制動位置）へのスライド移動に連動してＰＴＯ系伝動軸２５と作業装置の回転を積極的に制動するＰＴＯ回生制動装置３６Ａが設けられている。ＰＴＯ回生制動装置３６Ａの詳細な構成については後述する。

（ＰＴＯモード選択機構）
図４に示すように、ＰＴＯ回生制動装置３６Ａの後方にＰＴＯモード選択機構４０が配備されている。ＰＴＯモード選択機構４０によって、伝動カラー３３に伝達されたＰＴＯ動力をリヤＰＴＯ軸１２にのみ伝達するリヤ伝動モードと、ＰＴＯ動力をミッドＰＴＯ軸１３にのみ伝達するミッド伝動モードと、ＰＴＯ動力をリヤＰＴＯ軸１２とミッドＰＴＯ軸１３に伝達するデュアル伝動モードとの間での択一的な選択が可能となる。

図２に示すように、ミッドＰＴＯ軸１３はミッドケース３ｍの下面に連結された動力取出しケース３ｃに支承されており、ＰＴＯ系伝動軸２５の後部に遊嵌した出力ギヤＧ２２から取り出されたＰＴＯ動力がミッドＰＴＯ軸１３にギヤ伝達されるようになっている。つまり、出力ギヤＧ２２は、前輪駆動用伝動軸２３（図３を参照）に遊嵌したギヤＧ２３（図３を参照）を介して走行系の伝動軸２１に遊嵌したギヤＧ２４に咬合連動され、このギヤＧ２４に一体化したギヤＧ２５が中間支軸３９に遊嵌したギヤＧ２６を介してミッドＰＴＯ軸１３に一体形成したギヤＧ２７に咬合連動されるようになっている。

ＰＴＯモード選択機構４０は、伝動カラー３３の内周にスプライン嵌合されたシフト部材４１を前後にシフトすることでＰＴＯ動力の取出しモードを上記のように選択するよう構成したものであり、シフト部材４１を最も前方位置にシフト操作すると、シフト部材４１がその内周においてＰＴＯ系伝動軸２５のスプライン部２５ａにのみ咬合された状態となり、ＰＴＯクラッチ２７を介して伝動カラー３３に伝達された中継伝動軸２８を経てリヤＰＴＯ軸１２にのみ伝達される（リヤ伝動モード）。

他方、シフト部材４１を前後中間位置にシフト操作すると、シフト部材４１がＰＴＯ系伝動軸２５のスプライン部２５ａと出力ギヤＧ２２のボス部に亘ってスプライン咬合された状態となり、ＰＴＯクラッチ２７を介して伝動カラー３３に伝達された動力がリヤＰＴＯ軸１２に伝達されるとともにミッドＰＴＯ軸１３にも伝達される（デュアル伝動モード）。

シフト部材４１を最も後方位置にシフト操作すると、シフト部材４１が出力ギヤ２２のボス部にのみスプライン咬合された状態となり、ＰＴＯクラッチ２７を介して伝動カラー３３に伝達された動力はミッドＰＴＯ軸１３にのみ伝達される（ミッド伝動モード）。

（ＰＴＯ回生制動装置）
ＰＴＯ回生制動装置３６Ａは、ＰＴＯ系伝動軸２５（ＰＴＯ軸の一例）の外周に相対回転自在に且つ軸心方向に移動自在に外嵌配置された環状の回転子５６と、この回転子５６と径方向で対向可能な環状の固定子５７とからなる発電装置６０、及び、ＰＴＯクラッチ２７による切り操作に基づいて回転子５６と固定子５７とが互いに対向して相対回転する発電状態とし、ＰＴＯクラッチ２７による入り操作に基づいて発電状態を解除する回生制御手段７０とを備えている。

回転子５６は、複数枚の電磁鋼板を互いに積層して得られ着磁により外周面にＮ極とＳ極が交互に２組形成されている。尚、環状磁石を用いずに、外周面がＮ極とＳ極である個々の磁石を交互に配置して構成することもでき、Ｎ極とＳ極の極数も任意である。
固定子５７は、複数枚の電磁鋼板を互いに積層したものをミッドケース３ｍの内周面に固定しており、その外周には銅線を巻回したコイル５７Ａが取り付けられている。コイル５７Ａの両端部はトラクタに載置された充電制御部（不図示）などと電気的に接続されている。

より具体的には、回生制御手段７０は、回転子５６を前後から挟むような位置で伝動カラー３３に外嵌配置された第１摩擦板５８Ａ（操作片の一例）と第２摩擦板５８Ｂとを有する。第１摩擦板５８Ａは第２クラッチ部材３４と回転子５６との間に介装され、第２摩擦板５８Ｂは回転子５６と伝動カラー３３の後端付近に固定されたストップ板３３Ａとの間に介装されている。第１摩擦板５８Ａと第２摩擦板５８Ｂとはいずれも環状を呈しており、ＰＴＯ系伝動軸２５に対して、伝動カラー３３の外周部に対するスプライン係合により、相対回転不能に且つ軸心方向に沿って相対移動自在に設けられている。

また、回生制御手段７０は、伝動カラー３３に外嵌配置される形態で第２クラッチ部材３４と第１摩擦板５８Ａとの間に介装された第１コイルバネ３８Ａと、第２摩擦板５８Ｂとストップ板３３Ａとの間に介装された第２コイルバネ３８Ｂとを有する。第２コイルバネ３８Ｂの付勢力は第１コイルバネ３８Ａの付勢力を十分に上回るように構成されている。

（ＰＴＯ作業モード）
図４に例示されるように、ＰＴＯ作業モードの実現のために、第２クラッチ部材３４が「クラッチ入り」操作のための前方位置（ＯＮ）にある状態では、ＰＴＯモード選択機構４０がリヤ伝動モードまたはデュアル伝動モードであれば、伝動カラー３３に伝達されたＰＴＯ動力がリヤＰＴＯ軸１２に伝達されるため、リヤＰＴＯ軸１２に連結された耕耘装置などの作業装置が駆動される。

第２クラッチ部材３４がこの前方位置（ＯＮ）にある状態では、外力の付与されていない第１コイルバネ３８Ａと第２コイルバネ３８Ｂの長さの合計が、第２クラッチ部材３４から回転子５６の前端に接当させた第１摩擦板５８Ａまでの距離と回転子５６の後端に接当させた第２摩擦板５８Ｂからストップ板３３Ａまでの距離との合計を下回るように構成されている。

すなわち、図４に例示されるように、第２クラッチ部材３４が前方位置（ＯＮ）にある間は、第１コイルバネ３８Ａや第２コイルバネ３８Ｂは圧縮変形されない自由長に近い状態であり、これらのバネの付勢力が及ばないため、回転子５６は第１及び第２摩擦板５８Ａ，５８Ｂや伝動カラー３３に対して自由に相対移動可能な状態であり、伝動カラー３３が回転しても回転子５６は実質的に静止した状態となる。したがって、回転子５６を固定子５７に対して相対回転させる動力が得られず、発電装置６０による発電も行われない。また、回転子５６はＰＴＯ系伝動軸２５に対しても相対回転自在な状態が維持されるため、回転子５６の質量がエンジン１に対する負荷の一部を構成する虞もない。

（発電モード）
次に、図５に例示されるように、第２クラッチ部材３４が「クラッチ切り」操作のための第１後方位置（ＯＦＦ１：回生位置、係合解除位置の一例）にスライド操作されると、回転子５６は、第１、第２コイルバネ３８Ａ，３８Ｂの付勢力によって第１摩擦板５８Ａと第２摩擦板５８Ｂの間に挟着されるため、伝動カラー３３及びＰＴＯ系伝動軸２５と一体回転する発電モードとなる。したがって、作業装置とＰＴＯ系伝動軸２５の慣性回転によって、回転子５６が固定子５７に対して強制的に相対回転させられ、作業装置とＰＴＯ系伝動軸２５の慣性回転力が発電装置６０による発電エネルギーの形で回収される。そして、作業装置とＰＴＯ系伝動軸２５の回転は、回転子５６と固定子５７の間に発生する回転抵抗によって減衰される。

すなわち、第１及び第２摩擦板５８Ａ，５８Ｂと第１及び第２コイルバネ３８Ａ，３８Ｂとは、第２クラッチ部材３４と協働して、ＰＴＯクラッチ２７に対する切り操作に基づいて回転子５６をＰＴＯ系伝動軸２５と共回り可能とし、ＰＴＯクラッチ２７に対する入り操作に基づいて回転子５６をＰＴＯ系伝動軸２５と相対回転自在にする操作機構を構成している。
また、第１摩擦板５８Ａは、第２クラッチ部材３４の前方位置（ＯＮ）から第１後方位置（ＯＦＦ１）への切り換えに基づいて回転子５６と係合することで、回転子５６とＰＴＯ系伝動軸２５とを共回りさせる操作片を構成している。

（制動モード）
さらに、図６に例示されるように、第２クラッチ部材３４が第１後方位置（ＯＦＦ１）よりも更に後方の第２後方位置（ＯＦＦ２）にスライド操作されると、回転子５６が第１、第２コイルバネ３８Ａ，３８Ｂの付勢力によって伝動カラー３３及びＰＴＯ系伝動軸２５と一体回転する状態は維持されたまま、回転子５６の後端面がミッドケース３ｍの内面に固定された環状のＰＴＯ制動体３５（固定摩擦部材の一例）に押付けられた制動モードとなる。すなわち、回転子５６とＰＴＯ制動体３５の間の摩擦によって、第２クラッチ部材３４とＰＴＯ制動体３５とが、それらの中間に位置する伝動カラー３３と回転子５６と第１及び第２摩擦板５８Ａ，５８Ｂとを介して実質的に係合され、ＰＴＯ系伝動軸２５と作業装置の回転が積極的に制動される。

第２クラッチ部材３４の前方位置（ＯＮ）と第１後方位置（ＯＦＦ１）と第２後方位置（ＯＦＦ２）との間での切り換えは、運転部横側に立設配備されたＰＴＯクラッチレバー４８の操作によって実現される。より具体的には、ＰＴＯクラッチレバー４８が前方位置に操作されていると、第２クラッチ部材３４は前方位置（ＯＮ）となって、ＰＴＯ作業モードが得られる。ＰＴＯクラッチレバー４８が中間位置に操作されていると、第２クラッチ部材３４は第１後方位置（ＯＦＦ１）となり、発電装置６０による発電が可能な状態となる。ＰＴＯクラッチレバー４８が後方位置に操作されていると、第２クラッチ部材３４は第２後方位置（ＯＦＦ２）となり、ＰＴＯ系伝動軸２５と作業装置の回転が積極的に制動される。

回生制御手段７０を介して発電装置６０によって得られた電力はトラクタに搭載された通常のバッテリ、或いは、ＰＴＯ回生制動装置３６Ａに対応して専用に設置されたバッテリに充電することで、エンジン用のセルモータやエンジン冷却用のファンモータの駆動を始めとする様々な用途に用いることができる。

〔第２実施形態〕
図７は、本発明の第２実施形態によるＰＴＯ回生制動装置３６Ｂを示す。
ここでも、ＰＴＯ回生制動装置３６Ｂは、ＰＴＯ系伝動軸２５の外周に相対回転自在に且つ軸心方向に移動自在に外嵌配置された環状の回転子５６と、この回転子５６と径方向で対向可能な環状の固定子５７とからなる発電装置６０、及び、ＰＴＯクラッチ２７による切り操作に基づいて回転子５６と固定子５７とが互いに対向して相対回転する発電状態とし、ＰＴＯクラッチ２７による入り操作に基づいて発電状態を解除する回生制御手段７１とを備えている。

この第２実施形態による回生制御手段７１では、第２クラッチ部材３４の後端一部から後方にオス型スプライン状の係止部３４Ａ（操作片の一例）が延出され、回転子５６の内面にメス型スプライン状の被係止部５６Ａが設けられている。
また、第１実施形態に記された環状の第１摩擦板５８Ａ及び第１コイルバネ３８Ａは省略されているが、第１実施形態の第２コイルバネ３８Ｂに相当する部材は残されており、第２摩擦板５８Ｂの位置に単なる中間板５９が配置されている。但し、回転子５６と中間板５９と第２コイルバネ３８Ｂとストップ板３３Ａとは互いに固定されており、ストップ板３３Ａを含めた４部材の全てが伝動カラー３３に対して相対回転自在に外嵌配置されている。

すなわち、図７（ａ）に示すように、ＰＴＯ作業モードの実現のために、第２クラッチ部材３４が前方位置（ＯＮ）にあるときは、第２クラッチ部材３４のオス型スプライン状の係止部３４Ａは、回転子５６のメス型スプライン状の被係止部５６Ａから前方寄りに退避されているため、回転子５６は、中間板５９、第２コイルバネ３８Ｂ及びストップ板３３Ａと共に、伝動カラー３３に対して相対移動可能な状態となる。したがって、回転子５６を固定子５７に対して相対回転させる動力が得られず発電装置６０による発電も行われない。また、回転子５６はＰＴＯ系伝動軸２５に対しても相対回転自在な状態が維持され、伝動カラー３３の回転中も回転子５６は静止状態を保持できるため、回転子５６の質量がエンジン１に対する負荷の一部を構成することもない。

次に、図７（ｂ）に例示されるように、第２クラッチ部材３４が「クラッチ切り」操作のための第１後方位置（ＯＦＦ１：回生位置、係合解除位置の一例）にスライド操作されると、第２クラッチ部材３４の係止部３４Ａは、中間板５９と第２コイルバネ３８Ｂとによって後方から支持されている回転子５６の内面に進入して被係止部５６Ａと径方向で係合する。回転子５６は、係止部３４Ａと被係止部５６Ａの間の係止状態に基づいて、伝動カラー３３及びＰＴＯ系伝動軸２５と一体回転する発電モードとなる。

すなわち、第２クラッチ部材３４の係止部３４Ａと回転子５６の被係止部５６Ａと中間板５９と第２コイルバネ３８Ｂとは、第２クラッチ部材３４と協働して、ＰＴＯクラッチ２７に対する切り操作に基づいて回転子５６をＰＴＯ系伝動軸２５と共回り可能とし、ＰＴＯクラッチ２７に対する入り操作に基づいて回転子５６をＰＴＯ系伝動軸２５と相対回転自在にする操作機構を構成している。
また、第２クラッチ部材３４の係止部３４Ａは、第２クラッチ部材３４の前方位置（ＯＮ）から第１後方位置（ＯＦＦ１）への切り換えに基づいて回転子５６と係合することで、回転子５６とＰＴＯ系伝動軸２５とを共回りさせる操作片を構成している。

さらに、図７（ｃ）に例示されるように、第２クラッチ部材３４が第２コイルバネ３８Ｂの付勢力に抗して第１後方位置（ＯＦＦ１）よりも更に後方の第２後方位置（ＯＦＦ２）にスライド操作されると、回転子５６が、係止部３４Ａと被係止部５６Ａの間の係止状態に基づいて、伝動カラー３３及びＰＴＯ系伝動軸２５と一体回転する状態は維持されたまま、回転子５６の後端面の外側がミッドケース３ｍの内面に固定された環状のＰＴＯ制動体３５（固定摩擦部材の一例）に押付けられた制動モードとなる。すなわち、回転子５６とＰＴＯ制動体３５の間の摩擦によって、第２クラッチ部材３４とＰＴＯ制動体３５とが、それらの中間に位置する回転子５６を介して実質的に係合され、ＰＴＯ系伝動軸２５と作業装置の回転が積極的に制動される。

この第２実施形態は、回生制御手段７１が、ＰＴＯクラッチ２７に対する切り操作に基づいて回転子５６をＰＴＯ系伝動軸２５と共回り可能とし、ＰＴＯクラッチ２７に対する入り操作に基づいて回転子５６をＰＴＯ系伝動軸２５と相対回転自在にする操作機構を備えている点において、第１実施形態と共通である。
また、第２実施形態は、ＰＴＯクラッチ２７が、入力軸１８とＰＴＯ系伝動軸２５の双方と間接的に係合した係合位置と、ＰＴＯ系伝動軸２５にのみ係合した係合解除位置との間で切り換え操作可能な第２クラッチ部材３４を備え、操作機構は、第２クラッチ部材３４の係合位置から係合解除位置への切り換えに基づいて回転子５６と係合することで、回転子５６とＰＴＯ系伝動軸２５とを共回りさせる操作片（第２クラッチ部材３４の係止部３４Ａ）を有する点においても、第１実施形態と共通である。

〔第３実施形態〕
図８は、本発明の第３実施形態によるＰＴＯ回生制動装置３６Ｃを示す。ここでは、ＰＴＯ回生制動装置３６Ｃは、第２クラッチ部材３４の後端から後方に延出された筒状の支持部材３４Ｂを備え、発電装置６０は、支持部材３４Ｂの外周に固定された環状の回転子５６とミッドケース３ｍの内面に支持された固定子５７とで構成されている。

ここでも、ＰＴＯ回生制動装置３６Ｃは、ＰＴＯクラッチ２７による切り操作に基づいて回転子５６と固定子５７とが互いに対向して相対回転する発電状態とし、ＰＴＯクラッチ２７による入り操作に基づいて発電状態を解除する回生制御手段７２を備えている。
すなわち、図８（ａ）に示すように、ＰＴＯ作業モードの実現のために、第２クラッチ部材３４が前方位置（ＯＮ）にあるときは、支持部材３４Ｂに支持された回転子５６は固定子５７から軸心方向に沿って前方に離間した状態となるので、発電装置６０による発電は行われない。

次に、図８（ｂ）に例示されるように、第２クラッチ部材３４が「クラッチ切り」操作のための第１後方位置（ＯＦＦ１：回生位置の一例）にスライド操作されると、第２クラッチ部材３４の支持部材３４Ｂに支持された回転子５６は固定子５７と径方向で向かい合うことで発電モードが実現される。

さらに、図８（ｃ）に例示されるように、第２クラッチ部材３４が第２コイルバネ３８Ｂの付勢力に抗して第１後方位置（ＯＦＦ１）よりも更に後方の第２後方位置（ＯＦＦ２）にスライド操作されると、回転子５６と固定子５７とが径方向でほぼ向かい合う状態のまま、回転子５６の後端面の外側がミッドケース３ｍの内面に固定された環状のＰＴＯ制動体３５（固定摩擦部材の一例）に押付けられた制動モードとなる。すなわち、回転子５６とＰＴＯ制動体３５の間の摩擦によって、第２クラッチ部材３４とＰＴＯ制動体３５とが、それらの中間に位置する回転子５６を介して実質的に係合され、ＰＴＯ系伝動軸２５と作業装置の回転が積極的に制動される。

本発明の各実施形態によるＰＴＯ回生制動装置３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃは、原動機としてエンジン１のみを搭載した上記のトラクタばかりでなく、原動機としてエンジン１と電動モータとを備えたハイブリッド型トラクタや、原動機として電動モータのみを搭載した電動トラクタにも適用可能である。

原動機としてエンジンのみを搭載した内燃機関式トラクタ、原動機としてエンジンと電動モータとを備えたハイブリッド型トラクタ、原動機として電動モータのみを搭載した電動トラクタにおいて、クラッチ装置を切り操作した時点で作業装置及びＰＴＯ軸が保有する回転エネルギーを電力などの形に変換することで再利用することを可能にする技術として適用できる。

１ エンジン（原動機）
１８ 入力軸
２５ ＰＴＯ系伝動軸（ＰＴＯ軸）
２７ ＰＴＯクラッチ（クラッチ装置）
３１ 伝動部材（入力軸）
３４ 第２クラッチ部材（クラッチ部材）
３４Ａ 係止部（操作片、操作機構）
３４Ｂ 支持部材（操作片、操作機構）
３５ ＰＴＯ制動体（固定摩擦部材）
３６Ａ ＰＴＯ回生制動装置（第１実施形態）
３６Ｂ ＰＴＯ回生制動装置（第２実施形態）
３６Ｃ ＰＴＯ回生制動装置（第３実施形態）
３８Ａ 第１コイルバネ（回生制御手段）
３８Ｂ 第２コイルバネ（回生制御手段）
５６ 回転子
５６Ａ 被係止部
５７ 固定子
５８Ａ 第１摩擦板（摩擦板、操作機構）
５８Ｂ 第２摩擦板
６０ 発電装置
７０ 回生制御手段（第１実施形態）
７１ 回生制御手段（第２実施形態）
７２ 回生制御手段（第３実施形態）
ＯＮ 前方位置（係止位置）
ＯＦＦ１ 第１後方位置（回生位置、係合解除位置）
ＯＦＦ２ 第２後方位置（回生位置、制動位置、係合解除位置）

Claims (7)

1. 作業装置を連結可能なＰＴＯ軸と、原動機によって駆動される入力軸から前記ＰＴＯ軸への入力を入り切り操作するクラッチ装置とを備え、
   前記ＰＴＯ軸の外周に外嵌配置された回転子と、前記回転子と径方向で対向可能な固定子とからなる発電装置を備え、
   前記クラッチ装置による切り操作に基づいて前記回転子と前記固定子とが互いに対向して相対回転する発電状態とし、前記クラッチ装置による入り操作に基づいて前記発電状態を解除する回生制御手段を備えているトラクタ。
2. 前記回生制御手段が、前記クラッチ装置に対する切り操作に基づいて前記回転子を前記ＰＴＯ軸と共回り可能とし、前記クラッチ装置に対する入り操作に基づいて前記回転子を前記ＰＴＯ軸と相対回転自在にする操作機構を備えている請求項１に記載のトラクタ。
3. 前記クラッチ装置が、前記入力軸と前記ＰＴＯ軸の双方と係合した係合位置と、前記ＰＴＯ軸にのみ係合した係合解除位置との間で切り換え操作可能なクラッチ部材を備え、
   前記操作機構は、前記クラッチ部材の前記係合位置から前記係合解除位置への切り換えに基づいて前記回転子と係合することで、前記回転子と前記ＰＴＯ軸とを共回りさせる操作片を有する請求項２に記載のトラクタ。
4. 前記操作片は、前記クラッチ部材の前記係合位置から前記係合解除位置への切り換えに基づいて、軸心方向で移動することで前記回転子の一方の端面と軸心方向で係合するように、前記ＰＴＯ軸に対して外嵌配置された環状の摩擦板を有する請求項３に記載のトラクタ。
5. 前記操作片は、前記クラッチ部材の前記係合位置から前記係合解除位置への切り換えに基づいて前記回転子と係合するように、前記クラッチ部材の一部から延出された係止部を有する請求項３に記載のトラクタ。
6. 前記クラッチ装置が、前記入力軸と前記ＰＴＯ軸の双方の外周と係合した係合位置と、前記ＰＴＯ軸の外周とのみ係合した係合解除位置との間で切り換え操作されるクラッチ部材を備え、
   前記回生制御手段が、前記クラッチ部材の前記係合位置から前記係合解除位置への切り換えに基づいて前記回転子を前記固定子と対向した発電位置に配置し、前記クラッチ部材の前記係合解除位置から前記係合位置への切り換えに基づいて前記回転子を前記固定子から軸心方向に外れた非発電位置に変位させるように、前記クラッチ部材と前記回転子とを連結する支持部材を有する請求項１に記載のトラクタ。
7. 前記回転子の前記入力軸と離間した側の端面と対向する固定摩擦部材が設けられており、前記クラッチ部材の前記係合解除位置よりも更に前記入力軸から軸心方向に離間した制動位置への切り換えに基づいて、前記クラッチ部材と前記固定摩擦部材とが係合されるように構成されている請求項３から６のいずれか一項に記載のトラクタ。

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