JP6431455B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、２輪駆動と４輪駆動とを切り換える切換機構を備える作業車両に関する。詳細には、当該切換機構に備えられるクラッチの構成に関する。

従来から、２輪駆動（２ＷＤ）と４輪駆動（４ＷＤ）とを切り換える切換機構を備える作業車両が知られている。特許文献１は、この種の作業車両を開示する。

この特許文献１のトラクタ（作業車両）が備える二輪駆動・四輪駆動切換機構においては、標準駆動入力歯車と前輪駆動出力軸との間に爪式クラッチが配置されている。爪式クラッチは、前輪駆動出力軸に固設されたシリンダと、油圧アクチュエータを形成する四駆クラッチピストンと、を備える。

特許文献１において、四駆クラッチピストンの内周部には咬合体となるクラッチ爪が形成される。一方、標準駆動入力歯車にも咬合体となるクラッチ爪が設けられている。四駆クラッチピストンはバネにより付勢され、当該ピストンに油圧が作用していない状態ではクラッチ爪同士が咬合し、油圧を作用させた状態では咬合が解除されるように構成されている。

四駆クラッチピストンの外周部にもクラッチ爪が形成され、このクラッチ爪は、シリンダに形成されたクラッチ爪と咬合している。

特開２００４−７４９２８号公報

上記したとおり、特許文献１の構成では、四駆クラッチピストンの外周と内周の何れにも突出状の爪が形成されている。しかし、このような構成の四駆クラッチピストンをどのようにして製造するかについては、特許文献１に記載がない。

上記の構成の四駆クラッチピストンを構成する方法の一例として、クラッチ爪を有する板状の部材をピストン本体に対して溶接等により固定することが考えられる。しかし、溶接等を用いるのはコスト増加の原因となり、作業車両全体としても製造コストが高くなってしまう。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、２輪駆動・４輪駆動切換機構に備えられるクラッチの低コスト化を実現し、ひいては作業車両の製造コストを抑えることにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成の作業車両が提供される。即ち、この作業車両は、前輪駆動出力軸と、駆動入力歯車と、シリンダ部材と、ピストンと、付勢部材と、を備える。前記前輪駆動出力軸は、前輪に駆動力を伝達する。前記駆動入力歯車は、前記前輪駆動出力軸に回転可能に支持され、変速のための軸と一体的に回転する歯車と噛み合う。前記シリンダ部材は、前記前輪駆動出力軸から径方向外側に延びる壁部を有し、当該前輪駆動出力軸に固定される。前記ピストンは、前記シリンダ部材に対する相対回転が規制された状態で当該シリンダ部材に収容される。前記付勢部材は、前記ピストンを前記壁部に近づける向きに付勢する。この作業車両は、前記ピストンを軸方向に移動させることにより、前記ピストンの前記駆動入力歯車に対する相対回転を規制して、前記変速のための軸からの駆動力を前記歯車、前記駆動入力歯車、前記ピストン、及び前記シリンダ部材を介して前記前輪駆動出力軸に伝達する状態と、前記ピストンの前記駆動入力歯車に対する相対回転が可能である状態と、を爪式クラッチにより切り換える２輪駆動・４輪駆動切換機構を備える。前記駆動入力歯車は、周方向に並べられた複数の爪を備える。前記ピストンの外周には、周方向に延びる取付溝が形成される。前記取付溝に、前記駆動入力歯車の前記爪に対応する第１爪が形成された爪プレートが、前記ピストンに対して相対回転不能となるように差し込まれる。前記駆動入力歯車の前記爪と前記第１爪とが接触することにより、前記ピストンの前記駆動入力歯車に対する相対回転が規制される。

これにより、ピストンの外周の取付溝に爪プレートを差し込むことで、ピストンを、駆動入力歯車からピストンへの駆動力の伝達／遮断を切り換えるクラッチとして、ひいては２輪駆動・４輪駆動切換用のクラッチとして用いることができる。従って、ピストンに爪プレート（複数の爪を有するプレート）を溶接等により取り付ける構成と比べて、低コストで爪式クラッチを構成することができる。

前記の作業車両においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記爪プレートは、第２爪を更に備える。前記第１爪は、前記爪プレートの径方向内側に突出するように形成される。前記第２爪は、前記爪プレートの径方向外側に突出するように形成される。前記シリンダ部材には、前記第２爪に対応する溝が形成される。

これにより、爪プレートに第１爪及び第２爪の両方が形成されているため、当該爪プレートをピストンの外周の取付溝に取り付けるだけで、駆動入力歯車に対しても、シリンダ部材に対しても、ピストンの相対回転を規制することができる。

前記の作業車両においては、前記爪プレートは、前記ピストンの外周を分割して取り囲むように複数備えられることが好ましい。

これにより、複数の爪プレートのそれぞれをピストンの径方向外側から取付溝に差し込むことができ、爪プレートのピストンへの取付けが容易となる。

前記の作業車両においては、前記第１爪が、前記爪プレートの前記ピストンに対する回転を規制していることが好ましい。

これにより、回転止めのための別途の部材を設けることなく、爪プレートのピストンに対する回転を規制することができ、部品点数を少なく抑えることができる。

前記の作業車両においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記シリンダ部材は、前記ピストンの径方向外側に配置される筒部を備える。前記爪プレートが前記筒部の内側に収容されることにより、前記爪プレートが前記取付溝から脱落しないように保持されている。

これにより、特別な部材を設けることなく、爪プレートをピストンの取付溝に差し込まれた状態で保持することができ、部品点数を少なく抑えることができる。

前記の作業車両においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記取付溝の一部には、溝底を貫通するように差込部が形成される。前記差込部に前記第１爪が差し込まれる。

これにより、簡単な構成で、爪プレートをピストンに対して位置決めして相対回転不能に取り付けることができる。

前記の作業車両においては、複数の同一形状の前記爪プレートが、前記ピストンの外周を等分割して全周を取り囲むように取り付けられることが好ましい。

これにより、複数の爪プレートの形状を共通化することができ、製造コストを抑えることができる。

本発明の一実施形態に係るトラクタの全体的な構成を示す右側面図。 トラクタに備えられるミッションケース内の構成を示す右側面図。 ミッションケース内の構成を示す平面図。 トラクタの動力伝達構成を示すスケルトン図。 ミッションケース内に配置された２輪駆動・４輪駆動切換機構において、４輪駆動の状態を示す側面断面図。 ２輪駆動・４輪駆動切換機構において、２輪駆動時の状態を示す側面断面図。 （ａ）は、４駆クラッチピストンの背面図。（ｂ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図。 （ａ）は、爪プレートを単独で示す図。（ｂ）は、３つの爪プレートが４駆クラッチピストンに取り付けられる様子を示す図。 （ａ）は、爪プレートが取り付けられた状態の４駆クラッチピストンを示す背面図。（ｂ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図。 図５におけるＡ−Ａ線端面図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るトラクタの全体的な構成を示す右側面図である。図２は、トラクタに備えられるミッションケース１０９内の構成を示す右側面図である。図３は、ミッションケース１０９内の構成を示す平面図である。図４は、トラクタの動力伝達構成を示すスケルトン図である。

図１は、本実施形態に係る作業車両としてのトラクタを示している。トラクタの機体は、走行車輪としての左右１対の前輪１０１，１０１及び左右１対の後輪１０２，１０２により支持されている。機体の前部のボンネット１０６の内部には、駆動源としてのエンジン１０５が配置される。

ボンネット１０６の後方の機体の上面には、キャビン１１２が配置され、キャビン１１２の内部には、オペレータが着座するための座席１１１が配置されている。座席１１１の周囲には、ステアリングハンドル１１０と、主変速レバーと、副変速レバーと、クラッチペダルと、ＰＴＯ変速レバーと、リバーサレバーと、を含む種々の操作具が備えられる。座席１１１及び上記の操作具等は、キャビン１１２内に構成された運転部に配置されている。

キャビン１１２の左右外側には、オペレータが乗降するステップ１１３，１１３が設けられている。また、エンジン１０５に燃料を供給する図略の燃料タンクがキャビン１１２の前方に配置され、この燃料タンクはボンネット１０６内に収容されている。

機体の構造体をなすフレームは、前バンパー１１４及び前車軸ケース１１５を有する図略のエンジンフレームと、当該エンジンフレームの後部に着脱自在に固定した左右の機体フレーム１１６，１１６と、により構成されている。当該機体フレーム１１６の後部にはミッションケース１０９が連結されている。ミッションケース１０９は、エンジン１０５からの回転動力を適宜変速して前後４輪に伝達するための機構を内部に収容している。ミッションケース１０９には、後車軸１１７を介して後輪１０２が取り付けられている。左右の後輪１０２の上方は、左右のリアフェンダー１１８によって覆われている。

エンジン１０５の後方には図略のクラッチハウジングが配置され、当該クラッチハウジングの後方には上述のミッションケース１０９が配置される。これにより、エンジン１０５からの駆動力を後輪１０２に変速しながら伝達して駆動することができる。また、トラクタは後述する２輪駆動・４輪駆動切換機構７９を備えており、ミッションケース１０９の出力を後輪１０２だけでなく前輪１０１に同時に伝達することを可能としている。

エンジン１０５の駆動力は、ミッションケース１０９の後端から突出したＰＴＯ軸１１９に伝達される。トラクタは作業機装着装置を備えており、トラクタの後端に、図４に示す作業機１００を装着可能に構成されている。ＰＴＯ軸１１９は、作業機１００を、図示しないユニバーサルジョイント等を介して駆動することができる。

図２から図４に示すように、ミッションケース１０９内には、エンジン１０５から伝達される回転動力を適宜に変速するための油圧式無段変速機（ＨＳＴ）１２０が収容される。エンジン１０５の動力は、図略の主動軸及び動力伝達軸を経由してミッションケース１０９の主変速入力軸１２１に伝達され、油圧式無段変速機１２０及び走行変速ギア機構によって適宜変速されて、左右の後輪１０２に伝達されるようになっている。

油圧式無段変速機１２０は、主変速装置として作用するものであり、油圧回路によって相互に接続された油圧ポンプ１２４と油圧モータ１２６とを備えて構成されている。油圧ポンプ１２４は主変速入力軸１２１によって駆動される一方、油圧モータ１２６は伝達軸４８を駆動する。

油圧ポンプ１２４と油圧モータ１２６の一方は固定容量型とされ、他方は可変容量型とされている。本実施形態においては、油圧モータ１２６が固定容量型とされ、油圧ポンプ１２４が可変容量型とされており、当該油圧ポンプ１２４に出力調整部材が設けられている。なお、油圧モータ１２６を可変容量型とし、油圧ポンプ１２４を固定容量型としても良い。

前記出力調整部材は、可動斜板１２５や、当該可動斜板１２５の傾斜角度を変更させる図略の制御軸等を備えて構成されている。そして、座席１１１近傍に備えられる主変速レバーや変速スイッチ等の操作具の操作に応じて作動する油圧シリンダ等の変速アクチュエータにより、前記制御軸を軸線回りに回転させ、その回転に基づいて可動斜板１２５の傾斜角度を変更して、油圧ポンプ１２４の吐出量を変更することができる。

主変速入力軸１２１は、その軸線が前後方向に延びるように配置される。主変速入力軸１２１の前端にはエンジン１０５の出力軸２２が連結されている。また、主変速入力軸１２１の後端には出力伝達軸２３が連結され、この出力伝達軸２３は、出力軸２２及び主変速入力軸１２１と一体的に回転するように構成されている。主変速出力軸としての伝達軸４８も、その軸線が前後方向に延びるように配置される。

ミッションケース１０９内の、油圧式無段変速機１２０の後方には、出力伝達軸２３、伝達軸４８、及び前輪伝達軸１４が互いに平行に配置される。伝達軸４８は油圧モータ１２６から後方に突出するように配置され、この伝達軸４８に、油圧式無段変速機１２０で無段階に変速された回転が出力される。

前輪伝達軸１４の後端部には前輪駆動出力軸３０が連結され、この前輪駆動出力軸３０の後部には、後に詳述する２輪駆動・４輪駆動切換機構７９が備えられる。また、出力伝達軸２３の後方には、ＰＴＯ軸１１９の回転を適宜変速するためのＰＴＯ変速機構１３０が備えられる。出力伝達軸２３に伝達されたエンジン１０５の動力は、ＰＴＯ変速機構１３０により適宜変速された後にＰＴＯクラッチ軸２９に伝達され、ＰＴＯ軸１１９に出力される。この構成により、トラクタの後端に装着された作業機１００に動力を伝達して駆動することができる。

次に、トラクタの動力伝動系の構成について、図４を参照して詳細に説明する。前記クラッチハウジング内には多板式の主クラッチ２１が配置され、この主クラッチ２１は前記クラッチペダルにより動力の伝達／遮断を切り換えることができる。そして、エンジン１０５の出力軸２２（クランク軸）の回転が主クラッチ２１に入力された後、主クラッチ２１の出力が主変速入力軸１２１を介して油圧ポンプ１２４に入力されるとともに、出力伝達軸２３を介してＰＴＯ変速機構１３０に入力される。出力伝達軸２３は車両後方に延出されており、その後端には、伝動歯車６４とＰＴＯ３速爪６４ａが配置されている。

出力伝達軸２３の後方には、ＰＴＯクラッチ軸２９が回転可能に支持されている。ＰＴＯクラッチ軸２９は、出力伝達軸２３と軸線を一致させて配置されている。ＰＴＯクラッチ軸２９には、３枚のＰＴＯ変速歯車、即ち、ＰＴＯ１速歯車６１、ＰＴＯ２速歯車６２、及びＰＴＯ逆転歯車６３が回転可能に支持される。

主軸２５は、ＰＴＯクラッチ軸２９と平行となるように配置され、回転可能に支持されている。主軸２５には、４つの伝達歯車４１，４２，４３，４４が固定されている。出力伝達軸２３に配置された伝動歯車６４は、伝達歯車４４に噛み合っている。従って、主軸２５は、出力伝達軸２３の回転に応じて回転する。

主軸２５の伝達歯車４１はＰＴＯ１速歯車６１と噛み合い、伝達歯車４２はＰＴＯ２速歯車６２と噛み合っている。また、伝達歯車４３は、回転可能に支持されたカウンタ歯車３７と噛み合い、このカウンタ歯車３７はＰＴＯ逆転歯車６３と噛み合っている。この構成で、ＰＴＯクラッチ軸２９に配置された後述の２つのＰＴＯクラッチスライダ９３，９４がスライドすることにより、出力伝達軸２３の動力を適宜変速してＰＴＯクラッチ軸２９に伝達することができる。

２つのＰＴＯクラッチスライダ９３，９４は、ＰＴＯクラッチ軸２９に対し、相対回転不能かつ軸方向スライド可能にスプライン嵌合されている。ＰＴＯクラッチスライダ９３，９４は、前記ＰＴＯ変速レバーの操作により軸方向に移動させることができる。オペレータがＰＴＯ変速レバーを操作することで、ＰＴＯクラッチスライダ９３がＰＴＯ３速爪６４ａに結合した状態と、ＰＴＯクラッチスライダ９３がＰＴＯ逆転歯車６３に結合した状態と、ＰＴＯクラッチスライダ９４がＰＴＯ１速歯車６１に結合した状態と、ＰＴＯクラッチスライダ９４がＰＴＯ２速歯車６２に結合した状態と、を切り換えて、３段階で変速された回転（又は、逆方向の回転）をＰＴＯクラッチ軸２９に得ることができる。ＰＴＯクラッチ軸２９の回転は減速歯車９１を介してＰＴＯ軸１１９に伝達され、作業機１００を駆動することができる。

伝達軸４８は、出力伝達軸２３と平行となるように配置され、回転可能に支持されている。伝達軸４８は、２つの歯車４５，４６を備える。

副変速軸３５は、伝達軸４８と平行となるように配置され、回転可能に支持されている。副変速軸３５には、歯車５９が相対回転可能に支持されている。伝達軸４８に固定されている前記歯車４５は、歯車５９に噛み合っている。副変速軸３５には、歯車付きの副変速シフタ９２が、相対回転不能かつ軸方向スライド可能にスプライン嵌合されている。副変速シフタ９２は、前記副変速レバーの操作により軸方向に移動させることができる。オペレータが副変速レバーを操作することで、副変速シフタ９２が歯車５９に形成された爪に結合した状態と、副変速シフタ９２の歯車が伝達軸４８の歯車４６と噛み合う状態と、を切り換えて、２段階で変速された回転を副変速軸３５に得ることができる。以上により、２段変速可能な副変速装置が構成されている。ただし、副変速シフタ９２が歯車５９の爪に結合せず、かつ、副変速シフタ９２の歯車が歯車４６に噛み合わない状態とした場合には、副変速軸３５に動力は伝達されない。

副変速軸３５には、３つの歯車２０，４９，１９が固定されている。これらの歯車２０，４９，１９は、副変速軸３５と一体的に回転する。副変速軸３５に伝達された動力は、上記の歯車２０，４９，１９によって、後輪駆動系及び前輪駆動系にそれぞれ出力される。

後輪駆動系について説明する。ミッションケース１０９の後部には、後輪デフ装置６６ｂが配置されている。副変速軸３５の回転は、その後端に固定された円錐状の歯車２０を介して後輪デフ装置６６ｂに入力され、リアアクスルケース内の車軸、伝達歯車等を経由して後輪１０２を駆動する。

前輪駆動系について説明する。副変速軸３５と平行となるように前輪駆動出力軸３０が配置され、回転可能に支持されている。前輪駆動出力軸３０には、駆動入力歯車５０と、増速駆動入力歯車６０と、がそれぞれ相対回転可能に支持されている。副変速軸３５の歯車１９は駆動入力歯車５０と噛み合い、歯車４９は増速駆動入力歯車６０と噛み合っている。前輪駆動出力軸３０には、後に詳述する２輪駆動・４輪駆動切換機構７９が配置されている。２輪駆動・４輪駆動切換機構７９は、駆動入力歯車５０又は増速駆動入力歯車６０の回転を前輪駆動出力軸３０に伝達できるように構成されている。前輪駆動出力軸３０の回転は、その前端に連結された前輪伝達軸１４に伝達されるとともに、ユニバーサルジョイント等を介して前輪側のデフ装置６６ａに入力され、フロントアクスルケース内の車軸、伝達歯車等を介して前輪１０１を駆動する。

次に、油圧回路について簡単に説明する。エンジン１０５の駆動により図略の油圧ポンプが駆動され、この油圧ポンプによりパワーステアリング装置に作動油が送られて、ステアリングハンドル１１０の回動に連動した方向切換バルブの切換により、パワーステアリング装置のパワーステアリングシリンダが伸縮されて前輪を回動する。そして、パワーステアリング装置を経た作動油は、図示しない切換バルブを経て、２輪駆動・４輪駆動切換機構７９に送られ、この切換機構を作動させることにより、前輪増速又は２輪駆動・４輪駆動の切換が行われる。

次に、本実施形態のトラクタに備えられる２輪駆動・４輪駆動切換機構７９について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、ミッションケース１０９に配置された２輪駆動・４輪駆動切換機構７９において、４輪駆動の状態を示す側面断面図である。図６は、２輪駆動・４輪駆動切換機構７９において、２輪駆動時の状態を示す側面断面図である。

なお、２輪駆動・４輪駆動切換機構７９は、前輪増速の有無を切り換える機能も有している。これにより、例えば、４輪駆動状態での走行時において前輪１０１の切れ角が設定角度以上になったことが検出されると、後輪１０２の周速度よりも前輪１０１の周速度を増速する前輪増速駆動状態に自動的に切り換えられるような制御を行うことができる（自動切換モード）。これにより、車体の速やかな旋回を実現することができる。

図５に示すように、２輪駆動・４輪駆動切換機構７９は、前輪駆動出力軸３０と、駆動入力歯車５０と、シリンダ部材８０と、４駆クラッチピストン（ピストン）８１と、爪プレート８７と、バネ（付勢部材）８３と、を主として備えている。更に、本実施形態の２輪駆動・４輪駆動切換機構７９は、増速クラッチピストン８２と、バネ８４と、摩擦板６０ａ，８０ｄと、皿バネ９８と、を備えている。

前輪駆動出力軸３０は、前輪１０１に駆動力を伝達するものである。図４に示すように、前輪駆動出力軸３０の前端は、前述の前輪伝達軸１４に連結されている。前輪駆動出力軸３０はミッションケース１０９の前下部に、出力伝達軸２３、伝達軸４８及びＰＴＯ軸１１９等に対して平行に（即ち、軸を前後方向に向けた状態で）、軸受を介して回転可能に支持されている。前輪駆動出力軸３０の前端はミッションケース１０９より前方に突出している。

図５に示す駆動入力歯車５０は、前輪１０１を後輪１０２と略同じ周速で駆動させる場合に、副変速軸３５からの駆動力を前輪駆動出力軸３０に入力するための歯車である。具体的には、駆動入力歯車５０は軸受を介して前輪駆動出力軸３０に回転可能に支持されており、副変速軸３５の歯車１９と噛み合っている。駆動入力歯車５０は、概ね円筒形状であり、その軸方向一端部（後部）が径方向に拡大したフランジ状となっている。駆動入力歯車５０のフランジ状の部分の外周には、歯車１９の歯に対応する歯５０ｆが形成されている。駆動入力歯車５０の筒状部分の内側にはバネ８３が収容されている。また、駆動入力歯車５０の筒状部分の前端の外周には、複数（本実施形態では、３つ）の爪５０ａが周方向に等間隔で並んで形成されている。

増速駆動入力歯車６０は、前輪１０１を後輪１０２に対して増速させた周速で駆動させる場合に、副変速軸３５からの駆動力を前輪駆動出力軸３０に入力するための歯車である。具体的には、増速駆動入力歯車６０は軸受を介して前輪駆動出力軸３０に回転可能に支持されており、副変速軸３５の歯車４９と噛み合っている。歯車４９の径は歯車１９の径よりも大きいため、増速駆動入力歯車６０には、駆動入力歯車５０よりも高速の回転が得られる。増速駆動入力歯車６０は、概ね円筒形状であり、前端部の外周には、歯車４９の歯に対応する歯が形成されている。増速駆動入力歯車６０の後部の外周には、複数の摩擦板６０ａが相対回転不能に取り付けられている。増速駆動入力歯車６０の筒状部分の内側にはバネ８４が収容されている。

駆動入力歯車５０と前輪駆動出力軸３０の間には爪式クラッチ９７が配置され、増速駆動入力歯車６０と前輪駆動出力軸３０の間には摩擦式クラッチ９５が配置されている。爪式クラッチ９７及び摩擦式クラッチ９５は、それぞれ油圧アクチュエータにより接続／遮断を切り換えるように構成されている。即ち、駆動入力歯車５０と増速駆動入力歯車６０の間にはクラッチケースとなるシリンダ部材８０が配置されており、このシリンダ部材８０は前輪駆動出力軸３０に相対回転不能に固定されている。シリンダ部材８０は、内筒８０ａと外筒（筒部）８０ｂとを有する２重円筒状に形成されるとともに、内筒８０ａと外筒８０ｂとが、軸線方向に対して垂直に延びる（言い換えれば、前輪駆動出力軸３０から径方向外側に延びる）リング状の仕切壁８０ｅによって接続されている。そして、シリンダ部材８０の内筒８０ａが、前輪駆動出力軸３０に対して相対回転不能に固定されている。

内筒８０ａと外筒８０ｂとの間の空間は、板状（フランジ状）に形成された仕切壁８０ｅによって２つに区画されている。そして、仕切壁８０ｅによって仕切られた２つの空間のうち、駆動入力歯車５０に近い側（後側）の空間に４駆クラッチピストン８１が軸方向スライド可能に配置され、増速駆動入力歯車６０に近い側（前側）の空間に増速クラッチピストン８２が軸方向スライド可能に配置されている。これにより、仕切壁８０ｅの後方側に油圧駆動による爪式クラッチ９７が構成され、仕切壁８０ｅの前方側に油圧駆動による摩擦式クラッチ９５が構成されている。

４駆クラッチピストン８１は、図５に示すようにリング状に構成されており、作用部８１ａと、内筒部８１ｂと、外筒部８１ｃと、を備える。

作用部８１ａは、リング板状に形成されており、仕切壁８０ｅと軸方向で対向するように配置されている。作用部８１ａにおいて仕切壁８０ｅと近い側の面は、４駆クラッチピストン８１を押すために作動油の圧力が作用する作用面となっている。即ち、前輪駆動出力軸３０に形成されている油路を経由してシリンダ部材８０の内部に作動油が供給されると、作用部８１ａが押され、この結果、４駆クラッチピストン８１が仕切壁８０ｅから離れる向きに駆動される。一方、仕切壁８０ｅからみて作用部８１ａより遠い側には、作動油の圧力で押されるのに抗する向き（仕切壁８０ｅに近づける向き）に４駆クラッチピストン８１を付勢するためのバネ８３が配置されている。

内筒部８１ｂは、略円筒状に形成されており、作用部８１ａの径方向内側の縁部から軸方向一側に延びるように一体的に形成されている。内筒部８１ｂは、シリンダ部材８０の内筒８０ａの外側に配置され、内筒８０ａとの間で液密性を保ちつつ軸方向に移動することができる。

外筒部８１ｃは、内筒部８１ｂより径が大きい略円筒状に形成されており、作用部８１ａの径方向外側の縁部から軸方向一側に延びるように一体的に形成されている。外筒部８１ｃは、シリンダ部材８０の外筒８０ｂの内側に配置され、外筒８０ｂとの間で液密性を保ちつつ軸方向に移動することができる。

４駆クラッチピストン８１の外筒部８１ｃには、爪プレート８７が取り付けられている。後述するように、爪プレート８７は、４駆クラッチピストン８１に対して相対回転不能かつ軸方向スライド不能に取り付けられている。また、爪プレート８７は、シリンダ部材８０の外筒８０ｂに対して相対回転不能に構成されている。これにより、４駆クラッチピストン８１のシリンダ部材８０に対する相対回転が規制されている。

爪プレート８７には径方向内側に突出するように第１爪８７ａが形成されており、この第１爪８７ａは、駆動入力歯車５０が備える爪５０ａと噛み合うことができる。

また、爪プレート８７の径方向外側部には第２爪８７ｂが形成されており、この第２爪８７ｂは、シリンダ部材８０の外筒８０ｂの内周面に形成されたスプライン状の溝８０ｃに噛み合っている。従って、爪プレート８７は、シリンダ部材８０に対して相対回転不能かつ軸方向スライド可能となっている。

この構成で、４駆クラッチピストン８１に油圧が作用していないときは、４駆クラッチピストン８１がバネ８３により仕切壁８０ｅに近づく向きに押されるので、図５に示すように、駆動入力歯車５０の爪５０ａが爪プレート８７の第１爪８７ａと噛み合う。その結果、駆動入力歯車５０の動力が、爪プレート８７の第２爪８７ｂからシリンダ部材８０を介して前輪駆動出力軸３０に伝達される（４輪駆動）。一方、４駆クラッチピストン８１に油圧を作用させると、４駆クラッチピストン８１が仕切壁８０ｅから離れる向きに押されるので、図６に示すように爪プレート８７が軸方向に変位して、駆動入力歯車５０の爪５０ａと爪プレート８７の第１爪８７ａとの噛合いが解除される。この結果、駆動入力歯車５０の動力が前輪駆動出力軸３０に伝達されなくなる（２輪駆動）。

増速クラッチピストン８２は、図５に示すようにリング状に形成されている。増速クラッチピストン８２において仕切壁８０ｅと近い側の面は、増速クラッチピストン８２を押すために作動油の圧力が作用する作用面となっている。即ち、前輪駆動出力軸３０に形成されている油路を経由してシリンダ部材８０の内部に作動油が供給されると、増速クラッチピストン８２が押され、この結果、増速クラッチピストン８２が仕切壁８０ｅから離れる向きに駆動される。仕切壁８０ｅからみて増速クラッチピストン８２より遠い側には、作動油の圧力で押されるのに抗する向き（仕切壁８０ｅに近づける向き）に増速クラッチピストン８２を付勢するためのバネ８４が配置されている。

シリンダ部材８０の外筒８０ｂには、複数の摩擦板８０ｄが相対回転不能に取り付けられている。摩擦板８０ｄは、増速駆動入力歯車６０に取り付けられた摩擦板６０ａと交互に配置されている。

この構成で、増速クラッチピストン８２に油圧が作用していないときは、増速クラッチピストン８２がバネ８４により仕切壁８０ｅに近づく向きに押されるので、摩擦板６０ａ，８０ｄ同士が圧接されない。従って、増速駆動入力歯車６０の動力は前輪駆動出力軸３０に伝達されない（２輪駆動）。一方、増速クラッチピストン８２に油圧を作用させると、仕切壁８０ｅから離れる向きに押される増速クラッチピストン８２が、摩擦板６０ａ，８０ｄ同士を相互に軸方向に圧接する。この結果、摩擦板６０ａ，８０ｄが摩擦結合するので、増速駆動入力歯車６０の動力が、シリンダ部材８０を介して前輪駆動出力軸３０に伝達される（前輪増速駆動）。

次に、４駆クラッチピストン８１及び爪プレート８７の詳細な構成について、図７から図１０を参照して詳細に説明する。図７（ａ）は、４駆クラッチピストン８１の背面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。図８（ａ）は、爪プレート８７を単独で示す図である。図８（ｂ）は、３つの爪プレート８７が４駆クラッチピストン８１に取り付けられる様子を示す図である。図９（ａ）は、爪プレート８７が取り付けられた状態の４駆クラッチピストン８１を示す背面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。図１０は、図５におけるＡ−Ａ線端面図である。

図７に示すように、４駆クラッチピストン８１が備える外筒部８１ｃの外周面には、周方向に細長い取付溝８１ｄが形成されている。この取付溝８１ｄは、径方向外側を開放させるように構成されている。

また、外筒部８１ｃには、取付溝８１ｄの溝底を外筒部８１ｃの内側と繋ぐように、径方向に貫通した形状の差込部８１ｅが複数形成されている。本実施形態では、外筒部８１ｃ（取付溝８１ｄ）を周方向で複数に分割するように、３つの差込部８１ｅが周方向に等間隔で（具体的には１２０°おきに）形成されている。また、それぞれの差込部８１ｅは、軸方向一側を開放させるように外筒部８１ｃに形成された切欠として構成されている。

図８に示す爪プレート８７は、前記取付溝８１ｄに装着されるものである。図８（ａ）に示すように、本実施形態の爪プレート８７は、１２０°に相当する角度の円弧をなしている、所定の幅を有する板材である。爪プレート８７の内径は、取付溝８１ｄの溝底の部分の径と略同じ寸法に構成される。また、爪プレート８７の厚みは、取付溝８１ｄの溝幅と略同じに構成される。

図８（ａ）に示すように、爪プレート８７の周方向中央部分には、径方向内側に向かって突出する第１爪８７ａが形成されている。この第１爪８７ａは、外筒部８１ｃに形成された前記差込部８１ｅに差込可能に構成されている。

更に、爪プレート８７の外縁には、径方向外側に向かって突出する第２爪８７ｂが周方向に並んで形成されている。

上記のように構成した爪プレート８７は、図８（ｂ）に示すように、その第１爪８７ａを４駆クラッチピストン８１（外筒部８１ｃ）の差込部８１ｅに径方向外側から差し込むようにして、取付溝８１ｄに取り付けることができる。本実施形態では、同一形状の爪プレート８７を複数（３つ）用意し、４駆クラッチピストン８１の外周の全周を等分割して取り囲むように取り付けている。

このように構成することで、複数の爪プレート８７のそれぞれを４駆クラッチピストン８１の径方向の外側から取付溝８１ｄに差し込むことにより、爪プレート８７を４駆クラッチピストン８１に容易に取り付けることができる。

このとき、爪プレート８７は取付溝８１ｄの内部に差し込まれるため、爪プレート８７の軸方向の移動は、取付溝８１ｄの内壁によって規制される。

また、爪プレート８７の第１爪８７ａは４駆クラッチピストン８１の差込部８１ｅに差し込まれて、外筒部８１ｃの内周面から径方向内側に更に突出し、この突出部分が駆動入力歯車５０の爪５０ａに接触可能に構成されている（図１０を参照）。第１爪８７ａは、差込部８１ｅの内壁と接触することで、４駆クラッチピストン８１に対する爪プレート８７の相対回転を規制する。即ち、（駆動入力歯車５０の爪５０ａと接触して動力を入力するための）第１爪８７ａが、爪プレート８７の４駆クラッチピストン８１に対する回転止めの機能も発揮することになるので、構成を簡素化することができる。

上記のように爪プレート８７を４駆クラッチピストン８１に組み付けた状態でシリンダ部材８０の外筒８０ｂの内部に収容すると、爪プレート８７の径方向外側への移動がシリンダ部材８０の外筒８０ｂによって規制される（図５及び図１０を参照）。このようにして２輪駆動・４輪駆動切換機構７９を組み立てることで、爪プレート８７を４駆クラッチピストン８１の取付溝８１ｄから脱落することなく保持することができる。

また、本実施形態では、３つの爪プレート８７の形状が同一になっているので、３つの爪プレート８７を簡単に製造することができる（本実施形態では、１つのプレス金型で金属板を打ち抜くことにより３つの爪プレート８７を製造している）。この結果、製造コスト及び工数を低減することができる。

このように、本実施形態の構成によれば、溶接等の高コストな方法を用いることなく、径方向内側に突出する複数の第１爪８７ａと、径方向外側に突出する複数の第２爪８７ｂと、が４駆クラッチピストン８１に対して相対回転不能かつ軸方向移動不能となる構成を実現することができる。この結果、２輪駆動・４輪駆動切換機構７９に備えられる爪式クラッチ９７の低コスト化を良好に実現することができる。

以上で説明したように、本実施形態のトラクタは、前輪駆動出力軸３０と、駆動入力歯車５０と、シリンダ部材８０と、４駆クラッチピストン８１と、バネ８３と、を備える。前輪駆動出力軸３０は、前輪１０１に駆動力を伝達する。駆動入力歯車５０は、前記前輪駆動出力軸３０に回転可能に支持され、変速のための軸である副変速軸３５と一体的に回転する歯車１９と噛み合う。シリンダ部材８０は、前輪駆動出力軸３０から径方向外側に延びる仕切壁８０ｅを有し、前輪駆動出力軸３０に固定される。４駆クラッチピストン８１は、シリンダ部材８０に対する相対回転が規制された状態でシリンダ部材８０に収容される。バネ８３は、４駆クラッチピストン８１を仕切壁８０ｅに近づける向きに付勢する。トラクタは、２輪駆動・４輪駆動切換機構７９を備える。２輪駆動・４輪駆動切換機構７９は、４駆クラッチピストン８１を軸方向に移動させることにより、４駆クラッチピストン８１の駆動入力歯車５０に対する相対回転を規制して、副変速軸３５からの駆動力を歯車１９、駆動入力歯車５０、４駆クラッチピストン８１、及びシリンダ部材８０を介して前輪駆動出力軸３０に伝達する状態と、４駆クラッチピストン８１の駆動入力歯車５０に対する相対回転が可能な状態と、を爪式クラッチ９７により切り換える。駆動入力歯車５０は、周方向に並べられた複数の爪５０ａを備える。４駆クラッチピストン８１の外周には、周方向に延びる取付溝８１ｄが形成される。取付溝８１ｄに、駆動入力歯車５０の爪５０ａに対応する第１爪８７ａが形成された爪プレート８７が、４駆クラッチピストン８１に対して相対回転不能となるように差し込まれる。駆動入力歯車５０の爪プレート８７と第１爪８７ａとが接触することにより、４駆クラッチピストン８１の駆動入力歯車５０に対する相対回転が規制される。

これにより、４駆クラッチピストン８１の外周の取付溝８１ｄに爪プレート８７を差し込むことで、４駆クラッチピストン８１を、駆動入力歯車５０から４駆クラッチピストン８１への駆動力の伝達／遮断を切り換えるクラッチとして、ひいては２輪駆動・４輪駆動切換用のクラッチとして用いることができる。従って、ピストンに爪プレート（複数の爪を有するプレート）を溶接等により固定する構成と比べて、低コストで爪式クラッチ９７を構成することができる。

また、本実施形態のトラクタにおいて、爪プレート８７は、第２爪８７ｂを更に備える。第１爪８７ａは、爪プレート８７の径方向内側に突出するように形成される。第２爪８７ｂは、爪プレート８７の径方向外側に突出するように形成される。そして、シリンダ部材８０には、第２爪８７ｂに対応する溝８０ｃが形成される。

これにより、爪プレート８７に第１爪８７ａ及び第２爪８７ｂの両方が形成されているため、爪プレート８７を４駆クラッチピストン８１の外周の取付溝８１ｄに取り付けるだけで、駆動入力歯車５０に対しても、シリンダ部材８０に対しても、４駆クラッチピストン８１の相対回転を規制することができる。

また、本実施形態のトラクタにおいて、爪プレート８７は、４駆クラッチピストン８１の外周を分割して取り囲むように複数備えられる。

これにより、複数の爪プレート８７のそれぞれを４駆クラッチピストン８１の径方向外側から取付溝８１ｄに差し込むことができ、爪プレート８７の４駆クラッチピストン８１への取付けが容易となる。

また、本実施形態のトラクタにおいては、第１爪８７ａが、爪プレート８７の４駆クラッチピストン８１に対する回転を規制している。

これにより、回転止めのための別途の部材を設けることなく、爪プレート８７の４駆クラッチピストン８１に対する回転を規制することができ、部品点数を少なく抑えることができる。

また、本実施形態のトラクタにおいて、シリンダ部材８０は、４駆クラッチピストン８１の径方向外側に配置される外筒８０ｂを備える。爪プレート８７が外筒８０ｂの内側に収容されることにより、爪プレート８７が取付溝８１ｄから脱落しないように保持されている。

これにより、特別な部材を設けることなく、爪プレート８７を４駆クラッチピストン８１の取付溝８１ｄに差し込まれた状態で保持することができ、部品点数を少なく抑えることができる。

また、本実施形態のトラクタにおいては、取付溝８１ｄの一部には、溝底を貫通するように差込部８１ｅが形成される。前記差込部８１ｅに第１爪８７ａが差し込まれる。

これにより、簡単な構成で、爪プレート８７を４駆クラッチピストン８１に対して位置決めして相対回転不能に取り付けることができる。

また、本実施形態のトラクタにおいては、複数の同一形状の爪プレート８７が、４駆クラッチピストン８１の外周を等分割して全周を取り囲むように取り付けられる。

これにより、複数の爪プレート８７の形状を共通化することができ、製造コストを抑えることができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記の実施形態においては、歯車１９が変速のための軸である副変速軸３５に固定されている。しかしながら、これに代えて、歯車１９が副変速軸３５に一体的に形成されるものとしても良い。

上記の実施形態においては、変速のための軸である副変速軸３５の回転動力が駆動入力歯車５０に伝達される。しかしながら、これに代えて、伝達軸４８の回転動力が駆動入力歯車５０に伝達されることとしても良い。

上記の実施形態においては、２輪駆動・４輪駆動切換機構７９は、前輪増速、２輪駆動、４輪駆動の切換を行うことができるように構成されている。しかしながら、上記の摩擦式クラッチ９５を省略して、２輪駆動・４輪駆動のみの切換が行われるものとしても良い。その場合、例えば、仕切壁８０ｅをシリンダ部材８０の前端に配置することができる。

上記の実施形態においては、シリンダ部材８０の外筒８０ｂには、爪プレート８７の第２爪８７ｂに対応する複数の有底状の溝８０ｃがスプライン状に形成されている。しかしながら、上記の溝が、外筒８０ｂを径方向に貫通するように変更しても良い。

上記の実施形態においては、複数の爪プレート８７は、４駆クラッチピストン８１の外周の全周を等分割して取り囲むように、当該４駆クラッチピストン８１に取り付けられている。しかしながら、必ずしもこれに限るものではなく、例えば爪プレート８７のそれぞれを異なる角度の円弧状に構成し、これらを合わせたものが４駆クラッチピストン８１の外周の全周を取り囲むように構成しても良い。

差込部８１ｅは、上記の実施形態のように軸方向一側を開放させた切欠とすることに代えて、径方向の貫通孔として構成しても良い。

爪プレート８７は、上記の実施形態のように３つ設けられることに代えて、２つ又は４つ以上設けても良い。

本発明は、トラクタ以外の作業車両（例えば、田植機等）に適用することもできる。

１９ 歯車
３０ 前輪駆動出力軸
３５ 副変速軸（変速のための軸）
５０ 駆動入力歯車
５０ａ 爪
７９ ２輪駆動・４輪駆動切換機構
８０ シリンダ部材
８０ｂ 外筒（筒部）
８０ｃ 溝
８０ｅ 仕切壁（壁部）
８１ ４駆クラッチピストン（ピストン）
８１ｃ 取付溝
８３ バネ（付勢部材）
８７ 爪プレート
８７ａ 第１爪
８７ｂ 第２爪
９７ 爪式クラッチ
１０１ 前輪

Claims (7)

1. 前輪に駆動力を伝達する前輪駆動出力軸と、
   前記前輪駆動出力軸に回転可能に支持され、変速のための軸と一体的に回転する歯車と噛み合う駆動入力歯車と、
   前記前輪駆動出力軸から径方向外側に延びる壁部を有し、当該前輪駆動出力軸に固定されるシリンダ部材と、
   前記シリンダ部材に対する相対回転が規制された状態で当該シリンダ部材に収容されるピストンと、
   前記ピストンを前記壁部に近づける向きに付勢する付勢部材と、
   を備え、
   前記ピストンを軸方向に移動させることにより、
   前記ピストンの前記駆動入力歯車に対する相対回転を規制して、前記変速のための軸からの駆動力を前記歯車、前記駆動入力歯車、前記ピストン、及び前記シリンダ部材を介して前記前輪駆動出力軸に伝達する状態と、
   前記ピストンの前記駆動入力歯車に対する相対回転が可能な状態と、
   を爪式クラッチにより切り換える２輪駆動・４輪駆動切換機構を備える作業車両において、
   前記駆動入力歯車は、周方向に並べられた複数の爪を備え、
   前記ピストンの外周には、周方向に延びる取付溝が形成され、
   前記取付溝に、前記駆動入力歯車の前記爪に対応する第１爪が形成された爪プレートが、前記ピストンに対して相対回転不能となるように差し込まれ、
   前記駆動入力歯車の前記爪と前記第１爪とが接触することにより、前記ピストンの前記駆動入力歯車に対する相対回転が規制されることを特徴とする作業車両。
2. 請求項１に記載の作業車両であって、
   前記爪プレートは、第２爪を更に備え、
   前記第１爪は、前記爪プレートの径方向内側に突出するように形成され、
   前記第２爪は、前記爪プレートの径方向外側に突出するように形成され、
   前記シリンダ部材には、前記第２爪に対応する溝が形成されることを特徴とする作業車両。
3. 請求項１又は２に記載の作業車両であって、
   前記爪プレートは、前記ピストンの外周を分割して取り囲むように複数備えられることを特徴とする作業車両。
4. 請求項１から３までの何れか一項に記載の作業車両であって、
   前記第１爪が、前記爪プレートの前記ピストンに対する回転を規制していることを特徴とする作業車両。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載の作業車両であって、
   前記シリンダ部材は、前記ピストンの径方向外側に配置される筒部を備え、
   前記爪プレートが前記筒部の内側に収容されることにより、前記爪プレートが前記取付溝から脱落しないように保持されていることを特徴とする作業車両。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載の作業車両であって、
   前記取付溝の一部には、溝底を貫通するように差込部が形成され、
   前記差込部に前記第１爪が差し込まれることを特徴とする作業車両。
7. 請求項１から６までの何れか一項に記載の作業車両であって、
   複数の同一形状の前記爪プレートが、前記ピストンの外周を等分割して全周を取り囲むように取り付けられることを特徴とする作業車両。

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