JP5837477B2

JP5837477B2 - 車両用動力伝達装置

Info

Publication number: JP5837477B2
Application number: JP2012249334A
Authority: JP
Inventors: 栗原　猛; 猛栗原; 淳一白根
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; KCM Corp
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; KCM Corp
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2032-11-13
Also published as: JP2014098410A

Description

本発明は、例えばホイールローダ、ホイール式ショベル等の作業車両に搭載され、原動機の回転を走行用の出力軸に伝達する車両用動力伝達装置に関する。

一般に、ホイールローダ、ホイール式ショベル等を代表例とするホイール式の作業車両は、車輪を回転駆動することにより作業現場に向けて一般道路を走行するものである。この場合、ホイール式の作業車両は、エンジン（原動機）によって油圧モータを駆動し、この油圧モータの回転を車輪に伝達するものと、エンジンの回転をトルクコンバータを含む動力伝達装置を介して車輪に伝達するものとがある。

エンジンの回転を動力伝達装置を介して車輪に伝達する作業車両は、通常、エンジンと車輪との間に変速機構を備えた動力伝達装置が設けられ、この動力伝達装置によって、作業車両の前進走行、後進走行、走行速度等を切換える構成となっている。この場合、作業車両の走行時における低燃費化を推進するため、車両用の動力伝達装置は、できるだけ多くの変速段（例えば、前進６速）を備えることが望ましい。

一方、動力伝達装置には、通常、作業車両に搭載された油圧アクチュエータに圧油を供給するメインポンプ、チャージングポンプ等の油圧ポンプが取付けられ、この油圧ポンプはエンジンによって駆動されるものである（特許文献１参照）。

特表平１０−５１０６１２号公報

ところで、上述した従来技術では、動力伝達装置を構成する複数個のクラッチを、入力軸と出力軸を除いた各中間軸に対して１個ずつ取付ける構成となっている。この結果、クラッチを取付ける軸の本数、及び軸を支持する軸受の個数が増大してしまい、動力伝達装置の部品点数が増えることにより、組立工数が増大し、製造コストの増加を招くという問題がある。

一方、動力伝達装置に対する油圧ポンプの配置は、通常、原動機の出力軸と油圧ポンプの入力軸とが同一軸線上に配置される構成（センタＰＴＯ）と、原動機の出力軸と油圧ポンプの入力軸とが並行に配置される構成（サイドＰＴＯ）とに大別されている。

これに対し、作業車両を小型化した場合には、車体内部における動力伝達装置の設置スペースが狭くなるため、原動機の出力軸と油圧ポンプの入力軸とを同一軸線上に配置する構成（センタＰＴＯ）を採用するのが困難になることが考えられる。この場合には、原動機の出力軸と油圧ポンプの入力軸とを並行に配置する構成（サイドＰＴＯ）を採用することにより、動力伝達装置に対して油圧ポンプをコンパクトに取付ける必要がある。

しかし、車体内部における機器配置スペースが狭い場合には、動力伝達装置の入力軸の周囲に、この入力軸と並行して油圧ポンプの入力軸を配置するだけのスペースを確保することが困難であるという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、部品点数を削減することができ、かつ入力軸の周囲に油圧ポンプを配置するための大きなスペースを確保することができるようにした車両用動力伝達装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため本発明は、車両に搭載された原動機によって回転する入力軸と、前記車両の車輪に回転を出力する出力軸と、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達する複数の中間軸とを備え、前記中間軸は、前記入力軸の回転が伝達される高速走行用の高速軸および低速走行用の低速軸と、前記高速軸または前記低速軸の回転を変速して前記出力軸に伝達する第１変速軸、第２変速軸および第３変速軸とにより構成してなる車両用動力伝達装置に適用される。

そして、請求項１の発明の特徴は、前記入力軸には、該入力軸に後進用歯車を接続する後進クラッチを設けると共に、前記入力軸に対して固定された入力軸固定歯車を設け、前記高速軸には、該高速軸に高速用歯車を接続する高速クラッチを設けると共に、前記高速軸に対して固定された高速軸固定歯車を設け、前記低速軸には、該低速軸に低速用歯車を接続する低速クラッチを設けると共に、前記低速軸に対して固定された低速軸固定歯車を設け、前記第１変速軸には、該第１変速軸に第１変速用歯車を接続する第１変速クラッチを設けると共に、前記第１変速軸に対して固定された２個の第１変速軸固定歯車を設け、前記第２変速軸には、該第２変速軸に第２変速用歯車を接続する第２変速クラッチを設けると共に、前記第２変速軸に対して固定された２個の第２変速軸固定歯車を設け、前記第３変速軸には、該第３変速軸に第３変速用歯車を接続する第３変速クラッチを設けると共に、前記第３変速軸に対して固定された１個の第３変速軸固定歯車を設け、前記入力軸の入力軸固定歯車は、前記高速軸の高速軸固定歯車と前記低速軸の低速軸固定歯車とに噛合い、前記後進クラッチの後進用歯車、前記高速クラッチの高速用歯車、前記低速クラッチの低速用歯車、および前記第３変速クラッチの第３変速用歯車は、前記第１変速軸の一方の第１変速軸固定歯車に噛合い、前記第１変速軸の他方の第１変速軸固定歯車は、前記第２変速クラッチの第２変速用歯車に噛合い、前記第１変速クラッチの第１変速用歯車は、前記第２変速軸の一方の第２変速軸固定歯車に噛合い、前記第２変速軸の他方の第２変速軸固定歯車と前記第３変速軸の第３変速軸固定歯車とは、前記出力軸に固定された出力軸固定歯車に噛合う構成としたことにある。

請求項２の発明は、前記入力軸と前記出力軸とは互いの軸線を結ぶ直線Ｐ−Ｐ上に間隔をもって配置し、前記第１変速軸は前記入力軸と前記出力軸との間に配置し、前記高速軸と前記低速軸とは前記入力軸と前記第１変速軸との間に位置して前記直線Ｐ−Ｐを挟んで対向するように配置し、前記第２変速軸と前記第３変速軸とは前記第１変速軸と前記出力軸との間に位置して前記直線Ｐ−Ｐを挟んで対向するように配置し、前記第１変速軸は、前記入力軸、前記高速軸、前記低速軸、前記第２変速軸、前記第３変速軸および前記出力軸によって周囲を取囲まれる構成としたことにある。

請求項３の発明は、前記入力軸の軸線をＡとし、前記入力軸の軸線Ａから前記高速軸に設けられた高速用歯車の外周に延ばした接線をＡＣとし、前記入力軸の軸線Ａから前記低速軸に設けられた低速軸固定歯車の外周に延ばした接線をＡＤとしたときに、前記接線ＡＣおよび前記接線ＡＤを挟んで前記高速軸および前記低速軸とは反対側に形成されるスペースを機器配置空間として確保する構成としたことにある。

請求項１の発明によれば、入力軸に後進クラッチを設けることにより、後進クラッチを設けるための後進用の軸を１本減らすことができ、この後進用の軸を支持する軸受等の部品を不要とすることができる。これにより、車両用動力伝達装置の部品点数を削減し、車両用動力伝達装置の組立工数を削減することができるので、製造コストの低減にも寄与することができる。

また、請求項１の発明によれば、後進クラッチによって入力軸に後進用歯車を接続することにより、入力軸の回転を後進用歯車に直接的に伝達することができる。従って、後進クラッチを設けるための後進用の軸を入力軸とは別に設け、入力軸の回転を歯車の噛合いによって後進用の軸に伝達する場合に比較して、歯車の噛合い回数を低減することができる。この結果、歯車の噛合いに伴う動力の損失を抑えることができ、動力伝達装置を搭載した車両の燃料消費率（燃費）を向上させることができる。

しかも、後進クラッチの後進用歯車、高速クラッチの高速用歯車、低速クラッチの低速用歯車が、第１変速軸に固定された一方の第１変速軸固定歯車に噛合うことにより、前進走行時および後進走行時における入力軸の回転は、必ず第１変速軸を経由して第２変速軸または第３変速軸に伝達されることになる。即ち、入力軸から出力軸に至る複数の動力伝達経路は、必ず第１変速軸を経由するので、入力軸、高速軸、低速軸、第２変速軸、第３変速軸を第１変速軸の周囲に集約して配置することができる。

請求項２の発明によれば、入力軸、高速軸、低速軸、第２変速軸、第３変速軸および出力軸によって第１変速軸の周囲を取囲むことにより、動力伝達装置全体をコンパクトに形成することができる。この結果、小型車両等の機器配置スペースが狭い車両に対しても、動力伝達装置を余裕をもって搭載することができる。

請求項３の発明によれば、入力軸の周囲に油圧ポンプを取付けるための大きな機器配置空間を確保することができる。この結果、油圧ポンプの入力軸を原動機の出力軸と並行に配置する構成（サイドＰＴＯ）を採用した場合でも、車両用動力伝達装置に余裕をもって油圧ポンプを取付けることができ、車両用動力伝達装置の設計の自由度を高めることができる。

本発明に係る車両用動力伝達装置を搭載したホイールローダを示す正面図である。第１の実施の形態による車両用動力伝達装置を構成する軸、歯車、クラッチ等を示す概略構成図である。図２中の軸、歯車の配置図である。ホイールローダの走行状態と動力伝達経路との関係を示す説明図である。

以下、本発明に係る車両用動力伝達装置の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図中、１はホイール式の作業車両の代表例としてのホイールローダを示している。このホイールローダ１は、左，右の前車輪２が設けられた前部車体３と、左，右の後車輪４が設けられた後部車体５とが、連結機構６を介して左，右方向に屈曲可能に連結されている。そして、ホイールローダ１は、ステアリングシリンダ７によって前部車体３と後部車体５とを左，右方向に屈曲させることによって操舵を行う、アーティキュレート式の作業車両として構成されている。

ここで、ホイールローダ１の前部車体３には、ローダバケット８Ａを備えた作業装置８が俯仰動可能に設けられている。一方、ホイールローダ１の後部車体５には、運転室を画成するキャブ９、原動機としてのエンジン１０、後述する車両用の動力伝達装置２１等が搭載されている。

また、前部車体３の下側には、左，右方向に延びるフロントアクスル（前車軸）１１が設けられ、該フロントアクスル１１の両端側には左，右の前車輪２が取付けられている。一方、後部車体５の下側には、左，右方向に延びるリヤアクスル（後車軸）１２が設けられ、該リヤアクスル１２の両端側には左，右の後車輪４が取付けられている。そして、フロントアクスル１１は、プロペラシャフト１３を介して後述する動力伝達装置２１の出力軸４８に接続され、リヤアクスル１２は、プロペラシャフト１４を介して動力伝達装置２１の出力軸４８に接続されている。

次に、本実施の形態に用いられる動力伝達装置２１について説明する。

即ち、２１はホイールローダ１の後部車体５に搭載された動力伝達装置を示している。図１に示すように、動力伝達装置２１は、エンジン１０に接続され、エンジン１０の回転出力を変速してフロントアクスル１１及びリヤアクスル１２に伝達するものである。この動力伝達装置２１は、前進走行時には１速から６速まで６段の速度切換えを行うことができ、後進走行時には１速から３速まで３段の速度切換えを行うことができる構成となっている。

ここで、動力伝達装置２１は、ケーシング２２内に設けられた後述のトルクコンバータ２３と、入力軸２４と、中間軸としての高速軸２７、低速軸３０、第１変速軸３３、第２変速軸４０および第３変速軸４５と、出力軸４８と、各クラッチ２６，２９，３２，３９，４４，４７と、各歯車２５，２６Ａ，２８，２９Ａ，３１，３２Ａ，３４，３５，４１，４２，４４Ａ，４６，４７Ａ，４９とにより構成されている。

２３はトルクコンバータを示し、該トルクコンバータ２３は、エンジン１０のクランク軸（図示せず）に接続されている。このトルクコンバータ２３は、エンジン１０の回転出力をオイルを用いて後述の入力軸２４に伝達するものである。

２４はエンジン１０によって回転する入力軸を示し、該入力軸２４は、トルクコンバータ２３を介してエンジン１０の回転出力が伝達されるものである。ここで、入力軸２４には、当該入力軸２４に対して固定された入力軸固定歯車２５が設けられ、該入力軸固定歯車２５は、後述する高速軸固定歯車２８と低速軸固定歯車３１とに常時噛合うものである。この場合、入力軸２４は、その軸線（軸中心）Ａと後述する出力軸４８の軸線（軸中心）Ｂとを結ぶ直線Ｐ−Ｐ上に配置され、入力軸２４と出力軸４８とは、上，下に間隔をもって互いに並行に延びている。

２６は入力軸２４に設けられた後進クラッチを示している。この後進クラッチ２６は、入力軸２４に対して回転可能に設けられた後進用歯車２６Ａと入力軸２４との間に配置されている。後進クラッチ２６は、クラッチ圧の給排により入力軸２４に対して後進用歯車２６Ａを選択的に接続するものである。また、後進用歯車２６Ａは、後述する一方の第１変速軸固定歯車３４に常時噛合うものである。

２７は入力軸２４と後述する第１変速軸３３との間に位置し、直線Ｐ−Ｐを挟んで後述の低速軸３０と対向するように配置された高速軸を示している。この高速軸２７は、ホイールローダ１が高速で前進走行を行うときに入力軸２４の回転が伝達されるものである。高速軸２７には、当該高速軸２７に対して固定された高速軸固定歯車２８が設けられ、この高速軸固定歯車２８は入力軸固定歯車２５に噛合っている。従って、高速軸２７と入力軸２４とは常に一体に回転するものである。

２９は高速軸２７に設けられた高速クラッチを示している。この高速クラッチ２９は、高速軸２７に対して回転可能に設けられた高速用歯車２９Ａと高速軸２７との間に配置されている。高速クラッチ２９は、クラッチ圧の給排により入力軸２４に対して高速用歯車２９Ａを選択的に接続するものである。また、高速用歯車２９Ａは、後述する一方の第１変速軸固定歯車３４に常時噛合うものである。

３０は入力軸２４と第１変速軸３３との間に位置し、直線Ｐ−Ｐを挟んで高速軸２７と対向するように配置された低速軸を示している。この低速軸３０は、ホイールローダ１が低速で前進走行を行うときに入力軸２４の回転が伝達されるものである。低速軸３０には、当該低速軸３０に対して固定された低速軸固定歯車３１が設けられ、この低速軸固定歯車３１は入力軸固定歯車２５に噛合っている。従って、低速軸３０と入力軸２４とは常に一体に回転するものである。

３２は低速軸３０に設けられた低速クラッチを示している。この低速クラッチ３２は、低速軸３０に対して回転可能に設けられた低速用歯車３２Ａと低速軸３０との間に配置されている。低速クラッチ３２は、クラッチ圧の給排により入力軸２４に対して低速用歯車３２Ａを選択的に接続するものである。また、低速用歯車３２Ａは、後述する一方の第１変速軸固定歯車３４に常時噛合うものである。

３３は第１変速軸を示し、該第１変速軸３３は、高速軸２７および低速軸３０よりも下側に位置し、入力軸２４と後述する出力軸４８との間に配置されている。この第１変速軸３３は、高速軸２７、低速軸３０あるいは後進走行時における入力軸２４の回転を変速して、第２変速軸４０または第３変速軸４５に伝達するものである。

ここで、第１変速軸３３には、軸方向に間隔をもって固定された２個の第１変速軸固定歯車３４，３５が設けられ、一方の第１変速軸固定歯車３４と他方の第１変速軸固定歯車３５とは、互いに異なる歯数を有している。この場合、一方の第１変速軸固定歯車３４は、低速クラッチ３２の低速用歯車３２Ａに噛合うと共に、図２中の破線３６で示すように、高速クラッチ２９の高速用歯車２９Ａに噛合っている。さらに、第１変速軸固定歯車３４は、図２中の破線３７で示すように、後進クラッチ２６の後進用歯車２６Ａに噛合うと共に、図２中の破線３８で示すように、後述する第３変速クラッチ４７の第３変速用歯車４７Ａに噛合っている。また、他方の第１変速軸固定歯車３５は、後述する第２変速クラッチ４４の第２変速用歯車４４Ａに噛合っている。

３９は第１変速軸３３に設けられた第１変速クラッチを示し、該第１変速クラッチ３９は、第１変速軸３３に対して回転可能に設けられた第１変速用歯車３９Ａと第１変速軸３３との間に配置されている。この第１変速クラッチ３９は、クラッチ圧の給排により第１変速軸３３に対して第１変速用歯車３９Ａを選択的に接続するものである。また、第１変速用歯車３９Ａは、後述する一方の第２変速軸固定歯車４１に噛合っている。

４０は第１変速軸３３と後述する出力軸４８との間に位置し、直線Ｐ−Ｐを挟んで後述の第３変速軸４５と対向するように配置された第２変速軸を示している。この第２変速軸４０は、第１変速軸３３の回転を変速して後述の出力軸４８に伝達するものである。ここで、第２変速軸４０には、当該第２変速軸４０に対して軸方向に間隔をもって固定された２個の第２変速軸固定歯車４１，４２が設けられ、一方の第２変速軸固定歯車４１と他方の第２変速軸固定歯車４２とは、互いに異なる歯数を有している。この場合、一方の第２変速軸固定歯車４１は、第１変速クラッチ３９の第１変速用歯車３９Ａに噛合し、他方の第２変速軸固定歯車４２は、図２中の破線４３で示すように、後述する出力軸固定歯車４９に噛合っている。

４４は第２変速軸４０に設けられた第２変速クラッチを示し、該第２変速クラッチ４４は、第２変速軸４０に対して回転可能に設けられた第２変速用歯車４４Ａと第２変速軸４０との間に配置されている。この第２変速クラッチ４４は、クラッチ圧の給排により第２変速軸４０に対して第２変速用歯車４４Ａを選択的に接続するものである。また、第２変速用歯車４４Ａは、第１変速軸３３の第１変速軸固定歯車３５に噛合っている。

４５は第１変速軸３３と出力軸４８との間に位置し、直線Ｐ−Ｐを挟んで第２変速軸４０と対向するように配置された第３変速軸を示している。この第３変速軸４５は、第１変速軸３３の回転を変速して後述の出力軸４８に伝達するものである。ここで、第３変速軸４５には、当該第３変速軸４５に対して固定された１個の第３変速軸固定歯車４６が設けられ、この第３変速軸固定歯車４６は、後述する出力軸固定歯車４９に噛合うものである。

４７は第３変速軸４５に設けられた第３変速クラッチを示し、該第３変速クラッチ４７は、第３変速軸４５に対して回転可能に設けられた第３変速用歯車４７Ａと第３変速軸４５との間に配置されている。この第３変速クラッチ４７は、クラッチ圧の給排により第３変速軸４５に対して第３変速用歯車４７Ａを選択的に接続するものである。また、第３変速用歯車４７Ａは、第１変速軸３３の第１変速軸固定歯車３４に噛合っている。

４８は各変速軸３３，４０，４５よりも下側に配置された出力軸を示し、該出力軸４８は、その軸線Ｂと入力軸２４の軸線Ａとを結ぶ直線Ｐ−Ｐ上に配置され、入力軸２４と上，下方向に間隔をもって互いに並行に延びている。この出力軸４８は、各変速軸３３，４０，４５によって変速された回転を、図１に示すプロペラシャフト１３，１４を介して、ホイールローダ１のフロントアクスル１１、リヤアクスル１２に伝達するものである。

ここで、出力軸４８には、当該出力軸４８に対して固定された１個の出力軸固定歯車４９が設けられ、この出力軸固定歯車４９は、第２変速軸４０の第２変速軸固定歯車４２と、第３変速軸４５の第３変速軸固定歯車４６とに噛合っている。

この場合、本実施の形態による動力伝達装置２１は、第１変速軸３３の周囲に、入力軸２４、高速軸２７、低速軸３０、第２変速軸４０、第３変速軸４５および出力軸４８を取囲むように配置することにより、動力伝達装置２１全体をコンパクトに形成することができる構成となっている。

また、図３に示すように、入力軸２４の軸線Ａから高速軸２７に設けられた高速用歯車２９Ａの外周に延ばした接線をＡＣとし、入力軸２４の軸線Ａから低速軸３０に設けられた低速軸固定歯車３１の外周に延ばした接線をＡＤとすると、接線ＡＣおよび接線ＡＤを挟んで高速軸２７および低速軸３０とは反対側には、ハッチングを付して示す大きなスペース５０が形成される構成となっている。

本実施の形態による動力伝達装置２１は上述の如き構成を有するもので、以下、ホイールローダ１の走行時における動力伝達装置２１の変速動作について説明する。

まず、ホイールローダ１が前進走行するときの１速から６速の変速動作について説明する。

エンジン１０が作動すると、このエンジン１０の回転出力がトルクコンバータ２３を介して入力軸２４に伝達され、入力軸２４が入力軸固定歯車２５と共に回転する。これにより、入力軸固定歯車２５に噛合う高速軸固定歯車２８を有する高速軸２７と、入力軸固定歯車２５に噛合う低速軸固定歯車３１を有する低速軸３０とが、入力軸２４と一体に回転する。

ここで、ホイールローダ１を１速で前進走行させる場合には、低速クラッチ３２を低速軸３０に接続すると共に、第１変速クラッチ３９を第１変速軸３３に接続する。このため、低速用歯車３２Ａが低速軸３０と一体に回転し、この低速用歯車３２Ａと第１変速軸固定歯車３４との噛合いにより、第１変速軸３３が回転する。

このとき、第１変速軸３３には第１変速クラッチ３９が接続されているので、第１変速用歯車３９Ａが第１変速軸３３と一体に回転する。この第１変速用歯車３９Ａは、第２変速軸固定歯車４１に噛合うので、第１変速用歯車３９Ａの回転は、第２変速軸固定歯車４１を介して第２変速軸４０に伝達される。これにより、第２変速軸固定歯車４２が回転し、この第２変速軸固定歯車４２と出力軸固定歯車４９との噛合いにより、第２変速軸固定歯車４２の回転が出力軸４８に伝達される。

従って、ホイールローダ１を１速で前進走行させる場合には、図４の「前進１速」欄に記載したように、入力軸固定歯車２５、低速軸固定歯車３１、低速クラッチ３２の低速用歯車３２Ａ、第１変速軸固定歯車３４、第１変速クラッチ３９の第１変速用歯車３９Ａ、第２変速軸固定歯車４１，４２、出力軸固定歯車４９等を介して入力軸２４の回転を出力軸４８に伝達することができる。この動力伝達経路において、歯車が噛合う回数は４回となっている。

次に、ホイールローダ１を２速で前進走行させる場合には、高速クラッチ２９を高速軸２７に接続すると共に、第１変速クラッチ３９を第１変速軸３３に接続する。このため、高速用歯車２９Ａが高速軸２７と一体に回転し、この高速用歯車２９Ａと第１変速軸固定歯車３４との噛合いにより、第１変速軸３３が回転する。

従って、ホイールローダ１を２速で前進走行させる場合には、図４の「前進２速」欄に記載したように、入力軸固定歯車２５、高速軸固定歯車２８、高速クラッチ２９の高速用歯車２９Ａ、第１変速軸固定歯車３４、第１変速クラッチ３９の第１変速用歯車３９Ａ、第２変速軸固定歯車４１，４２、出力軸固定歯車４９等を介して入力軸２４の回転を出力軸４８に伝達することができる。この動力伝達経路において、歯車が噛合う回数は４回となっている。

次に、ホイールローダ１を３速で前進走行させる場合には、低速クラッチ３２を低速軸３０に接続すると共に、第２変速クラッチ４４を第２変速軸４０に接続する。このため、低速用歯車３２Ａが低速軸３０と一体に回転し、この低速用歯車３２Ａと第１変速軸固定歯車３４との噛合いにより、第１変速軸３３が回転する。

このとき、第２変速クラッチ４４は第２変速軸４０に接続されているので、第１変速軸３３の回転は、第１変速軸固定歯車３５に噛合う第２変速用歯車４４Ａを介して第２変速軸４０に伝達される。これにより、第２変速軸固定歯車４２が回転し、この第２変速軸固定歯車４２と出力軸固定歯車４９との噛合いにより、第２変速軸固定歯車４２の回転が出力軸４８に伝達される。

従って、ホイールローダ１を３速で前進走行させる場合には、図４の「前進３速」欄に記載したように、入力軸固定歯車２５、低速軸固定歯車３１、低速クラッチ３２の低速用歯車３２Ａ、第１変速軸固定歯車３４，３５、第２変速クラッチ４４の第２変速用歯車４４Ａ、第２変速軸固定歯車４２、出力軸固定歯車４９等を介して入力軸２４の回転を出力軸４８に伝達することができる。この動力伝達経路において、歯車が噛合う回数は４回となっている。

次に、ホイールローダ１を４速で前進走行させる場合には、高速クラッチ２９を高速軸２７に接続すると共に、第２変速クラッチ４４を第２変速軸４０に接続する。このため、高速用歯車２９Ａが高速軸２７と一体に回転し、この高速用歯車２９Ａと第１変速軸固定歯車３４との噛合いにより、第１変速軸３３が回転する。

従って、ホイールローダ１を４速で前進走行させる場合には、図４の「前進４速」欄に記載したように、入力軸固定歯車２５、高速軸固定歯車２８、高速クラッチ２９の高速用歯車２９Ａ、第１変速軸固定歯車３４，３５、第２変速クラッチ４４の第２変速用歯車４４Ａ、第２変速軸固定歯車４２、出力軸固定歯車４９等を介して入力軸２４の回転を出力軸４８に伝達することができる。この動力伝達経路において、歯車が噛合う回数は４回となっている。

次に、ホイールローダ１を５速で前進走行させる場合には、低速クラッチ３２を低速軸３０に接続すると共に、第３変速クラッチ４７を第３変速軸４５に接続する。このため、低速用歯車３２Ａが低速軸３０と一体に回転し、この低速用歯車３２Ａと第１変速軸固定歯車３４との噛合いにより、第１変速軸３３が回転する。

このとき、第３変速クラッチ４７は第３変速軸４５に接続されているので、第１変速軸３３の回転は、第１変速軸固定歯車３４に噛合う第３変速用歯車４７Ａを介して第３変速軸４５に伝達される。これにより、第３変速軸固定歯車４６が回転し、この第３変速軸固定歯車４６と出力軸固定歯車４９との噛合いにより、第３変速軸固定歯車４６の回転が出力軸４８に伝達される。

従って、ホイールローダ１を５速で前進走行させる場合には、図４の「前進５速」欄に記載したように、入力軸固定歯車２５、低速軸固定歯車３１、低速クラッチ３２の低速用歯車３２Ａ、第１変速軸固定歯車３４、第３変速クラッチ４７の第３変速用歯車４７Ａ、第３変速軸固定歯車４６、出力軸固定歯車４９等を介して入力軸２４の回転を出力軸４８に伝達することができる。この動力伝達経路において、歯車が噛合う回数は４回となっている。

次に、ホイールローダ１を６速で前進走行させる場合には、高速クラッチ２９を高速軸２７に接続すると共に、第３変速クラッチ４７を第３変速軸４５に接続する。このため、高速用歯車２９Ａが高速軸２７と一体に回転し、この高速用歯車２９Ａと第１変速軸固定歯車３４との噛合いにより、第１変速軸３３が回転する。

従って、ホイールローダ１を６速で前進走行させる場合には、図４の「前進６速」欄に記載したように、入力軸固定歯車２５、高速軸固定歯車２８、高速クラッチ２９の高速用歯車２９Ａ、第１変速軸固定歯車３４、第３変速クラッチ４７の第３変速用歯車４７Ａ、第３変速軸固定歯車４６、出力軸固定歯車４９等を介して入力軸２４の回転を出力軸４８に伝達することができる。この動力伝達経路において、歯車が噛合う回数は４回となっている。

このように、本実施の形態による動力伝達装置２１では、ホイールローダ１が１速から６速で前進走行を行うときの各動力伝達経路において、歯車が噛合う回数を４回とすることができる。一方、従来技術として例示した特表平１０−５１０６１２号公報の動力伝達装置においては、１速で前進走行を行うときの動力伝達経路における歯車の噛合い回数が６回となり、２速から６速で前進走行を行うときの動力伝達経路における歯車の噛合い回数が４回となっている。

従って、本実施の形態による動力伝達装置２１は、ホイールローダ１が１速で前進走行を行うときの動力伝達経路において、歯車の噛合い回数を低減することができ、この分、動力の損失を抑えることができる。この結果、ホイールローダ１が１速で前進走行するときの燃料消費率（燃費）を向上させることができる。

次に、ホイールローダ１が後進走行するときの１速から３速の変速動作について説明する。

ホイールローダ１を１速で後進走行させる場合には、後進クラッチ２６を入力軸２４に接続すると共に、第１変速クラッチ３９を第１変速軸３３に接続する。このため、後進用歯車２６Ａが入力軸２４と一体に回転し、この後進用歯車２６Ａと第１変速軸固定歯車３４との噛合いにより、第１変速軸３３が回転する。

従って、ホイールローダ１を１速で後進走行させる場合には、図４の「後進１速」欄に記載したように、後進クラッチ２６の後進用歯車２６Ａ、第１変速軸固定歯車３４、第１変速クラッチ３９の第１変速用歯車３９Ａ、第２変速軸固定歯車４１，４２、出力軸固定歯車４９等を介して入力軸２４の回転を出力軸４８に伝達することができる。この動力伝達経路において、歯車が噛合う回数は３回となっている。

次に、ホイールローダ１を２速で後進走行させる場合には、後進クラッチ２６を入力軸２４に接続すると共に、第２変速クラッチ４４を第２変速軸４０に接続する。このため、後進用歯車２６Ａが入力軸２４と一体に回転し、この後進用歯車２６Ａと第１変速軸固定歯車３４との噛合いにより、第１変速軸３３が回転する。

従って、ホイールローダ１を２速で後進走行させる場合には、図４の「後進２速」欄に記載したように、後進クラッチ２６の後進用歯車２６Ａ、第１変速軸固定歯車３４、第２変速クラッチ４４の第２変速用歯車４４Ａ、第２変速軸固定歯車４２、出力軸固定歯車４９等を介して入力軸２４の回転を出力軸４８に伝達することができる。この動力伝達経路において、歯車が噛合う回数は３回となっている。

次に、ホイールローダ１を３速で後進走行させる場合には、後進クラッチ２６を入力軸２４に接続すると共に、第３変速クラッチ４７を第３変速軸４５に接続する。このため、後進用歯車２６Ａが入力軸２４と一体に回転し、この後進用歯車２６Ａと第１変速軸固定歯車３４との噛合いにより、第１変速軸３３が回転する。

従って、ホイールローダ１を３速で後進走行させる場合には、図４の「後進３速」欄に記載したように、後進クラッチ２６の後進用歯車２６Ａ、第１変速軸固定歯車３４、第３変速クラッチ４７の第３変速用歯車４７Ａ、第３変速軸固定歯車４６、出力軸固定歯車４９等を介して入力軸２４の回転を出力軸４８に伝達することができる。この動力伝達経路において、歯車が噛合う回数は３回となっている。

このように、本実施の形態による動力伝達装置２１では、ホイールローダ１が１速から３速で後進走行を行うときの各動力伝達経路において、歯車が噛合う回数を３回とすることができる。一方、従来技術として例示した特表平１０−５１０６１２号公報の動力伝達装置においては、１速から３速で後進走行を行うときの動力伝達経路における歯車の噛合い回数が５回となっている。

従って、本実施の形態による動力伝達装置２１は、ホイールローダ１が１速から３速で後進走行を行うときの動力伝達経路において、歯車の噛合い回数を低減することができ、この分、動力の損失を抑えることができる。この結果、ホイールローダ１が後進走行するときの燃料消費率（燃費）を向上させることができる。

かくして、本実施の形態による動力伝達装置２１は、入力軸２４に後進用歯車２６Ａを接続する後進クラッチ２６を設けることにより、後進クラッチを設けるための後進用の軸を１本減らすことができ、かつ後進用の軸を支持するための軸受等の部品を不要とすることができる。この結果、動力伝達装置２１の部品点数を削減することができ、組立工数の低減を図ることができるので、動力伝達装置２１の製造コストの低減にも寄与することができる。

しかも、本実施の形態による動力伝達装置２１は、後進クラッチ２６によって入力軸２４に後進用歯車２６Ａを接続することにより、入力軸２４の回転を後進用歯車２６Ａに直接的に伝達することができる。従って、例えば後進クラッチを設けるための後進用の軸を入力軸２４とは別に設け、入力軸２４の回転を歯車の噛合いによって後進用の軸に伝達する場合に比較して、歯車の噛合い回数を低減することができる。この結果、歯車の噛合いに伴う動力の損失を抑えることができ、動力伝達装置２１を搭載したホイールローダ１の燃料消費率（燃費）を向上させることができる。

さらに、本実施の形態による動力伝達装置２１は、後進クラッチ２６の後進用歯車２６Ａ、高速クラッチ２９の高速用歯車２９Ａ、低速クラッチ３２の低速用歯車３２Ａが、第１変速軸３３に固定された一方の第１変速軸固定歯車３４に噛合う構成としている。これにより、ホイールローダ１の前進走行時および後進走行時における入力軸２４の回転は、必ず第１変速軸３３を経由して第２変速軸４０または第３変速軸４５に伝達されることになる。即ち、入力軸２４から出力軸４８に至る複数の動力伝達経路は、必ず第１変速軸３３を経由することになる。このため、入力軸２４、高速軸２７、低速軸３０、第２変速軸４０、第３変速軸４５を、第１変速軸３３の周囲に集約して配置することができる。

従って、入力軸２４、高速軸２７、低速軸３０、第２変速軸４０、第３変速軸４５および出力軸４８を、第１変速軸３３の周囲を取囲むように配置することができる。この結果、動力伝達装置２１全体をコンパクトに形成することができ、ホイールローダ１の後部車体５内に動力伝達装置２１を余裕をもって搭載することができる。

一方、図３に示すように、入力軸２４の軸線Ａから高速軸２７に設けられた高速用歯車２９Ａの外周に延ばした接線ＡＣと、入力軸２４の軸線Ａから低速軸３０に設けられた低速軸固定歯車３１の外周に延ばした接線ＡＤとを挟んで高速軸２７および低速軸３０とは反対側には、機器配置空間となる大きなスペース５０を確保することができる。この結果、例えば油圧ポンプの入力軸（いずれも図示せず）をエンジン１０の出力軸と並行に配置する構成(サイドＰＴＯ)を採用する場合において、スペース５０内に余裕をもって油圧ポンプを配置することができる。従って、油圧ポンプを動力伝達装置２１に取付けるときの設計の自由度を高めることができる。

なお、上述した実施の形態では、動力伝達装置２１を搭載する作業車両としてホイールローダ１を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えばホイール式ショベル等の建設車両、リフトトラック等の運搬車両、トラクタ等の農業車両といった他の作業車両に搭載される動力伝達装置に広く適用することができる。

１ホイールローダ（車両）
２前車輪
４後車輪
１０エンジン（原動機）
２１動力伝達装置
２４入力軸
２５入力軸固定歯車
２６後進クラッチ
２６Ａ後進用歯車
２７高速軸（中間軸）
２８高速軸固定歯車
２９高速クラッチ
２９Ａ高速用歯車
３０低速軸（中間軸）
３１低速軸固定歯車
３２低速クラッチ
３２Ａ低速用歯車
３３第１変速軸（中間軸）
３４一方の第１変速軸固定歯車
３５他方の第１変速軸固定歯車
３９第１変速クラッチ
３９Ａ第１変速用歯車
４０第２変速軸（中間軸）
４１一方の第２変速軸固定歯車
４２他方の第２変速軸固定歯車
４４第２変速クラッチ
４４Ａ第２変速用歯車
４５第３変速軸（中間軸）
４６第３変速軸固定歯車
４７第３変速クラッチ
４７Ａ第３変速用歯車
４８出力軸
４９出力軸固定歯車

Claims

車両に搭載された原動機によって回転する入力軸と、前記車両の車輪に回転を出力する出力軸と、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達する複数の中間軸とを備え、前記中間軸は、前記入力軸の回転が伝達される高速走行用の高速軸および低速走行用の低速軸と、前記高速軸または前記低速軸の回転を変速して前記出力軸に伝達する第１変速軸、第２変速軸および第３変速軸とにより構成してなる車両用動力伝達装置において、
前記入力軸には、該入力軸に後進用歯車を接続する後進クラッチを設けると共に、前記入力軸に対して固定された入力軸固定歯車を設け、
前記高速軸には、該高速軸に高速用歯車を接続する高速クラッチを設けると共に、前記高速軸に対して固定された高速軸固定歯車を設け、
前記低速軸には、該低速軸に低速用歯車を接続する低速クラッチを設けると共に、前記低速軸に対して固定された低速軸固定歯車を設け、
前記第１変速軸には、該第１変速軸に第１変速用歯車を接続する第１変速クラッチを設けると共に、前記第１変速軸に対して固定された２個の第１変速軸固定歯車を設け、
前記第２変速軸には、該第２変速軸に第２変速用歯車を接続する第２変速クラッチを設けると共に、前記第２変速軸に対して固定された２個の第２変速軸固定歯車を設け、
前記第３変速軸には、該第３変速軸に第３変速用歯車を接続する第３変速クラッチを設けると共に、前記第３変速軸に対して固定された１個の第３変速軸固定歯車を設け、
前記入力軸の入力軸固定歯車は、前記高速軸の高速軸固定歯車と前記低速軸の低速軸固定歯車とに噛合い、
前記後進クラッチの後進用歯車、前記高速クラッチの高速用歯車、前記低速クラッチの低速用歯車、および前記第３変速クラッチの第３変速用歯車は、前記第１変速軸の一方の第１変速軸固定歯車に噛合い、
前記第１変速軸の他方の第１変速軸固定歯車は、前記第２変速クラッチの第２変速用歯車に噛合い、
前記第１変速クラッチの第１変速用歯車は、前記第２変速軸の一方の第２変速軸固定歯車に噛合い、
前記第２変速軸の他方の第２変速軸固定歯車と前記第３変速軸の第３変速軸固定歯車とは、前記出力軸に固定された出力軸固定歯車に噛合う構成としたことを特徴とする車両用動力伝達装置。
前記入力軸と前記出力軸とは互いの軸線を結ぶ直線Ｐ−Ｐ上に間隔をもって配置し、
前記第１変速軸は前記入力軸と前記出力軸との間に配置し、
前記高速軸と前記低速軸とは前記入力軸と前記第１変速軸との間に位置して前記直線Ｐ−Ｐを挟んで対向するように配置し、
前記第２変速軸と前記第３変速軸とは前記第１変速軸と前記出力軸との間に位置して前記直線Ｐ−Ｐを挟んで対向するように配置し、
前記第１変速軸は、前記入力軸、前記高速軸、前記低速軸、前記第２変速軸、前記第３変速軸および前記出力軸によって周囲を取囲まれる構成としてなる請求項１に記載の車両用動力伝達装置。
前記入力軸の軸線をＡとし、前記入力軸の軸線Ａから前記高速軸に設けられた高速用歯車の外周に延ばした接線をＡＣとし、前記入力軸の軸線Ａから前記低速軸に設けられた低速軸固定歯車の外周に延ばした接線をＡＤとしたときに、
前記接線ＡＣおよび前記接線ＡＤを挟んで前記高速軸および前記低速軸とは反対側に形成されるスペースを機器配置空間として確保する構成としてなる請求項２に記載の車両用動力伝達装置。