JP6904323B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両に関する。

従来、作業車両には、エンジンの駆動力を前輪へ伝達する前輪駆動軸と、後輪のみが駆動輪となる二輪駆動（２ＷＤ）状態および、前輪および後輪の両方が駆動輪となる四輪駆動（４ＷＤ）状態を切り替える四輪駆動クラッチを備える動力伝達装置とを、車体の下部に配置されるミッションケースに収容するものがある。

また、このような作業車両には、前輪駆動軸がミッションケース内の下部に配置され、前輪駆動軸よりも大径な四輪駆動クラッチが前輪駆動軸上に同軸で設けられるものがある（たとえば、特許文献１参照）。

特開平１１−１９２８４９号公報

しかしながら、上記したような従来の作業車両では、ミッションケース内の下部に配置された前輪駆動軸上に同軸で四輪駆動クラッチが設けられるため、四輪駆動クラッチを収容可能なように、四輪駆動クラッチのサイズにあわせてミッションケースが大きくなる。このように、従来の作業車両は、ミッションケースを小型化する点について改善の余地があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ミッションケースの小型化を図ることができる作業車両を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の作業車両（１）は、機体フレーム（２）にそれぞれ設けられる左右一対の前輪（４）および左右一対の後輪（５）と、前記機体フレーム（２）の下方に配置されるミッションケース（６）と、前記ミッションケース（６）に収容され、エンジン（Ｅ）の駆動力を駆動輪へ伝達する動力伝達装置（７）とを備え、前記動力伝達装置（７）は、前記ミッションケース（６）内の下部に配置され、前記駆動力を前記前輪（４）へ伝達する前輪駆動軸（７６）と、前記ミッションケース（６）内において前記前輪駆動軸（７６）よりも上方に配置され、前記駆動力を前記後輪（５）へ伝達して前記後輪（５）のみが前記駆動輪となる二輪駆動状態および、前記前輪駆動軸（７６）を介して前記駆動力を前記前輪（４）および前記後輪（５）へ伝達して前記前輪（４）および前記後輪（５）の両方が前記駆動輪となる四輪駆動状態を切り替える四輪駆動クラッチ（７８）とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の作業車両（１）は、請求項１に記載の作業車両（１）において、前記動力伝達装置（７）は、前記後輪（５）を駆動する後輪駆動軸（７５２）と、前記後輪駆動軸（７５２）から伝達される前記駆動力を前記四輪駆動クラッチ（７８）へ伝達する四輪駆動入力軸（７９）とを備え、前記四輪駆動入力軸（７９）は、前記前輪駆動軸（７６）と同軸で設けられ、前記前輪駆動軸（７６）の動力伝達上流側の端部（７６２）に対して動力伝達下流側の端部（７９２）が遊嵌されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、前輪駆動軸よりも大径となる四輪駆動クラッチを、前輪駆動軸上に同軸で設けず、ミッションケース内において前輪駆動軸よりも上方に配置することで、ミッションケースの地上高を高くすることができ、かつ、ミッションケースを小型化してコンパクトに構成することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、前輪駆動軸に対して四輪駆動入力軸を遊嵌させることで、動力伝達装置の組み立て時における前輪駆動軸、四輪駆動入力軸および四輪駆動クラッチの位置合わせを容易に行うことができる。

図１は、実施形態に係る作業車両を示す概略左側面図である。 図２は、実施形態に係る作業車両を示す概略平面図である。 図３Ａは、動力伝達装置を示す概略左側断面図である。 図３Ｂは、図３Ａにおけるａ部拡大図である。

以下、添付図面を参照して本願の開示する作業車両の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

＜作業車両（トラクタ）１の概要＞
まず、図１および図２を参照して作業車両１の概要について説明する。図１は、実施形態に係る作業車両１を示す概略左側面図である。図２は、実施形態に係る作業車両１を示す概略平面図である。なお、以下では、作業車両１としてトラクタを例に説明する。作業車両としてのトラクタ１は、自走しながら圃場などで作業を行う農用トラクタである。

また、以下において、前後方向とは、トラクタ１の直進時における進行方向であり、進行方向の前方側を「前」、後方側を「後」と規定する。トラクタ１の進行方向とは、直進時において、後述する操縦席８からステアリングホイール９に向かう方向である（図２参照）。

左右方向とは、前後方向に対して水平に直交する方向であり、「前」側へ向けて左右を規定する。すなわち、トラクタ１の操縦者（「作業者」ともいう）が操縦席８に着席して前方を向いた状態で、左手側が「左」、右手側が「右」である。

上下方向とは、鉛直方向である。前後方向、左右方向および上下方向は互いに直交する。なお、各方向は説明の便宜上定義したものであり、これらの方向によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、トラクタ１を指して「機体」という場合がある。

図１および図２に示すように、トラクタ１は、機体フレーム２と、エンジンＥと、ボンネット３と、前輪４と、後輪５と、ミッションケース６とを備える。機体フレーム２は、機体を支持するメインフレームである。エンジンＥは、機体の駆動源であり、ディーゼル機関やガソリン機関などの熱機関である。ボンネット３は、機体前部において開閉自在に設けられ、閉じた状態でエンジンＥを覆う。

前輪４は、左右一対であり、機体フレーム２の前部に設けられる。前輪４は、主に操舵用の車輪、すなわち、操舵輪となる。後輪５は、左右一対であり、機体フレーム２の後部に設けられる。後輪５は、主に駆動用の車輪、すなわち、駆動輪となる。なお、トラクタ１は、後輪５のみが駆動輪となる二輪駆動（２ＷＤ）と、前輪４および後輪５の両方が駆動輪となる四輪駆動（４ＷＤ）とが切り替え可能である。

ミッションケース６は、変速機構である動力伝達装置７（図３Ａ参照）を収容している。ミッションケース６においては、エンジンＥからの駆動力（回転動力）を、動力伝達装置７により適宜減速して後述する駆動輪やＰＴＯ（Power Take-off）軸５０（図３Ａ参照）へ伝達する。

また、トラクタ１は、機体フレーム２の上部におけるボンネット３の後方に、トラクタ１の操縦部を構成する、操縦席８と、ステアリングホイール９とを備える。操縦席８は、機体フレーム２の後部に設けられる。操縦席８は、操縦者の座席である。ステアリングホイール９は、操縦席８の前方に設けられる。ステアリングホイール９は、操舵輪でもある前輪４を操舵する場合に、操縦者により操作される。

なお、トラクタ１の操縦部には、操縦席８およびステアリングホイール９の他、各種情報を表示するメータパネルや、アクセルペダル、クラッチペダル、ブレーキペダルなどの各種操作ペダルや、前後進レバー、主変速レバー、副変速レバーなどの各種操作レバーが設けられる。

また、トラクタ１は、ロータリ作業機などの作業機が、たとえば、機体の後方に装着される。作業機は、ミッションケース６の後部から後方へ突出しているＰＴＯ軸５０により駆動される。ＰＴＯ軸５０は、エンジンＥから出力された回転動力を、圃場内で作業を行う作業機へ伝達する。トラクタ１は、ＰＴＯ軸５０の他、作業機を連結するリフトアームなどを機体の後部に備える。

また、トラクタ１は、芝刈り機などのミッドモアＭ（図３Ａ参照）が、機体の下方、すなわち、ミッションケース６と地面Ｇとの間に設けられる場合がある。

＜動力伝達装置７＞
次に、図３Ａおよび図３Ｂを参照して動力伝達装置７について説明する。図３Ａは、動力伝達装置７を示す概略左側断面図である。図３Ｂは、図３Ａにおけるａ部拡大図であり、四輪駆動クラッチ７８を示す概略左側断面図である。なお、図３Ａに示す例では、ミッションケース６と地面Ｇとの間に、芝刈り機などのミッドモアＭが設けられている。

図３Ａに示し、かつ、上記したように、動力伝達装置７は、機体フレーム２（図１参照）の下方に配置されたミッションケース６に収容されている。ミッションケース６は、中空ケースであり、たとえば、フロントケース、ミッドケース、リヤケースの３つの部材が前後方向に連結されて形成される。

図３Ａに示すように、動力伝達装置７には、入力軸７０が、メインクラッチ７１を介して接続される。動力伝達装置７は、エンジンＥ（図１参照）からの回転動力を変速して各部へ出力する変速機構を備える。なお、入力軸７０は、変速機構の入力軸でもある。

変速機構は、前後進および主変速を切り替える静油圧無段変速装置７２と、副変速機構７５とを備える。なお、静油圧無段変速装置７２は前後進および変速比を連続的に変更可能であり、副変速機構７５は、複数の変速段を有する。

静油圧無段変速装置７２は、入力軸７０に入力された回転動力を、主変速出力軸７３１に対して伝達可能であり、主変速出力軸７３１へ回転動力を伝達する場合、前後進レバーの操作に応じて回転方向を切り替えて伝達可能である。

また、内部に備えた油圧ポンプと油圧モータに作用するピストンの容量を変更して、入力軸７０の回転数に対する主変速出力軸７３１の回転数比を連続的に変更可能である。

副変速機構（副変速シンクロメッシュ）７５は、ＰＴＯ駆動軸７４２に設けられた副変速機構入力部７５１により、静油圧無段変速装置７２から回転動力を伝達可能である。副変速機構７５は、静油圧無段変速装置７２から伝達された回転動力を、副変速レバーの操作に応じて変速比を切り替えて、副変速機構７５の出力軸である後輪駆動軸７５２によって出力可能である。

また、動力伝達装置７は、ＰＴＯ出力機構、ＰＴＯクラッチ７４、ＰＴＯ変速装置を備える。ＰＴＯ出力機構は、エンジンＥからの回転動力をＰＴＯ軸５０へ伝達する。ＰＴＯ出力機構は、入力軸７０から回転動力を受けることが可能である。

ＰＴＯクラッチは、ＰＴＯ軸５０へ向けた回転動力の「入（接続）」および「切（接続解除）」を切り替える。ＰＴＯクラッチ７４は、油圧によって作動する多板の摩擦クラッチ、すなわち、油圧式クラッチである。ＰＴＯ変速装置は、ＰＴＯ軸５０へ伝達される動力を変速する。

なお、トラクタ１は、ＰＴＯクラッチ７４の接続時における油圧（作動油）の昇圧の度合いを変更（調節）する感度調節ダイヤルを備え、感度調節ダイヤルを作業の種類に応じて操縦者が手動で切り替えるように構成されてもよい。これにより、ＰＴＯクラッチの接続を、クラッチ接続感度が良好となるなど、適切に行うことができる。

また、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、動力伝達装置７は、前輪駆動軸７６と、後輪側伝達軸７７と、四輪駆動クラッチ７８と、四輪駆動入力軸７９とを備える。

前輪駆動軸７６は、ミッションケース６内の下部に配置され、ミッションケース６内において前後方向に延びている。前輪駆動軸７６は、エンジンＥからの回転動力を前輪４（図１および図２参照）へ伝達して前輪４を駆動する。

後輪側伝達軸７７は、後輪５（図１および図２参照）を駆動する後輪駆動軸７５２から回転動力が分岐伝達される。四輪駆動クラッチ７８は、後輪側伝達軸７７から四輪駆動入力軸７９に伝達される回転動力を、前輪駆動軸７６へ向けた回転動力の「入（接続）」および「切（接続解除）」を切り替える。四輪駆動クラッチ７８は、油圧によって作動する多板の摩擦クラッチ、すなわち、油圧式クラッチである。

また、四輪駆動クラッチ７８は、後輪駆動軸７５２から回転動力を前輪４へ伝達するか否かを切り替えるとともに、前輪４へ回転動力を伝達しない状態に切り替えることにより、四輪駆動（４ＷＤ）および二輪駆動（２ＷＤ）を切り替える。

具体的には、四輪駆動クラッチ７８が接続されると、入力ギヤ７８２から入力された回転動力が四輪駆動クラッチ７８を介して、出力ギヤ７８１に伝達し、ギヤ７６１から回転動力が前輪駆動軸７６へ伝達される。これにより、トラクタ１は、前輪４および後輪５の両方を駆動輪とする四輪駆動（４ＷＤ）状態となる。

なお、前輪増速ギヤをさらに備え、四輪駆動クラッチ７８が、たとえば、前輪増速ギヤ側へ接続されると、四輪駆動クラッチ７８を介して出力ギヤ７８１から、たとえば、第１増速ギヤ、第２増速ギヤなどを介して増速された回転動力が前輪駆動軸７６へ伝達され、前輪倍速の四輪駆動（４ＷＤ）となる構成としてもよい。

四輪駆動クラッチ７８が中立状態となると、前輪４には回転動力が伝達されないため、トラクタ１は、後輪５のみを駆動輪とする二輪駆動（２ＷＤ）状態となる。

ここで、四輪駆動クラッチ７８は、前輪駆動軸７６よりも大径である。たとえば、四輪駆動クラッチ７８が前輪駆動軸７６上に同軸で設けられる場合、ミッションケース６内の下部において前輪駆動軸７６よりも大径な四輪駆動クラッチ７８を収容するスペースを確保する必要があり、ミッションケース６の小型化を妨げてしまう。このため、本実施形態では、ミッションケース６の小型化を図れるよう、四輪駆動クラッチ７８を前輪駆動軸７６上に設けない構成である。

具体的には、四輪駆動クラッチ７８は、前輪駆動軸７６に対して別軸で設けられ、ミッションケース６内において前輪駆動軸７６よりも上方に配置される。四輪駆動入力軸７９は、後輪側伝達軸７７からの回転動力を、ギヤ７９１から四輪駆動クラッチ７８へ伝達する。なお、四輪駆動クラッチ７８は、前輪駆動軸７６に対して上下方向の他、左右方向にもずれて配置、すなわち、前輪駆動軸７６の斜め上方に配置されることが好ましい。

また、四輪駆動入力軸７９は、前輪駆動軸７６における動力伝達上流側となる端部７６２に対して動力伝達下流側の端部７９２を対向させつつ、前輪駆動軸７６と同軸で設けられる。前輪駆動軸７６の端部７６２における端面に形成された円形の凹部７６２ａに、四輪駆動入力軸７９の端部７９２における端面に設けられた円柱状の凸部７９２ａが嵌入される。この場合、前輪駆動軸７６の端部７６２における凹部７６２ａに、四輪駆動入力軸７９の端部７９２における凸部７９２ａが、凹部７６２ａの内壁との間に隙間を有するように遊嵌される。

なお、ミッションケース６は、四輪駆動クラッチ７８に内壁を近接させている。また、ミッションケース６の内壁にはボスが設けられる。ボスには、四輪駆動クラッチ７８を駆動するギヤの回転を、たとえば、ギヤの凹凸を非接触で検出するような回転センサが取り付けられる。このように構成することで、副変速機構７５よりも後段、すなわち、動力伝達下流側の回転軸で回転数を検知することになるため、副変速機構７５の位置に関わらず、車速検知が可能となる。

この場合、回転センサは、四輪駆動クラッチ７８の外周面に形成された溝に設けられることが好ましい。このように、ミッションケース６の内壁に近い位置に回転センサを設けることで、回転センサの取り付けが容易となる。

上記した実施形態に係る作業車両１によれば、前輪駆動軸７６よりも大径となる四輪駆動クラッチ７８を、前輪駆動軸７６上に同軸で設けず、ミッションケース６内において前輪駆動軸７６よりも上方に配置することで、ミッションケース６の地上高ｈを高くすることができ、かつ、ミッションケース６を小型化してコンパクトに構成することができる。

ミッションケース６の地上高ｈを高くすることができるため、ミッションケース６の下方に芝刈り機などのミッドモアＭを設けた場合、ミッドモアＭを上昇させるためのスペースを確保することができる。

また、四輪駆動クラッチ７８の入力ギヤ７８２と出力ギヤ７８１は、四輪駆動クラッチ７８の前後を挟むように設けられる。四輪駆動入力軸７９のギヤ７９１は、前後位置関係において、入力ギヤ７８２と同位置に設けられると共に、前輪駆動軸７６のギヤ７６１は前後位置関係において、出力ギヤ７８１と同位置に設けられる。

四輪駆動入力軸７９のギヤ７９１と前輪駆動軸７６のギヤ７６１の間で、前輪駆動軸７６に対して四輪駆動入力軸７９を遊嵌させることで、動力伝達装置７の組み立て時における前輪駆動軸７６、四輪駆動入力軸７９および四輪駆動クラッチ７８の位置合わせを、新たなベアリングを用いることなく、コンパクト、かつ、容易に行うことができる。

これにより、前輪駆動軸７６よりも大径な四輪駆動クラッチ７８を、ギヤ７９１とギヤ７６１の間に入り込ませて前輪駆動軸７６および四輪駆動入力軸７９に近接させて配置することができる。なお、前輪駆動軸７６に対して四輪駆動入力軸７９を遊嵌させても、四輪駆動クラッチ７８の「入（接続）」および「切（接続解除）」に関わらず、走行中の前輪駆動軸７６と四輪駆動入力軸７９とは回転数に大きな差が生じないため、摩擦の影響が少ない。

ここで、四輪駆動クラッチ７８は、比較的回転数が高いため、四輪駆動クラッチ７８がミッションケース６内の油中で高速回転することで、馬力損失が大きいことがある。このため、実施形態に係る作業車両１においては、四輪駆動入力軸７９が、前輪駆動軸７６よりも低いギヤ比に設定される。これにより、四輪駆動クラッチ７８の回転速度を抑えることができ、馬力損失を低減することができる。

この場合、四輪駆動クラッチ７８に接続され、四輪駆動クラッチ７８を駆動するギヤの回転を、たとえば、ギヤの凹凸を非接触で検出するような回転センサで検知する。そして、ミッションケース６の内壁に近い位置に回転センサを設けることで、回転センサの取り付けが容易となる。

なお、四輪駆動入力軸７９が、前輪駆動軸７６よりも高いギヤ比に設定されてもよい。四輪駆動入力軸７９側を増速させることで、四輪駆動入力軸７９のトルクが下がり、容量の少ないコンパクトなクラッチを四輪駆動クラッチ７８として使用することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 作業車両（トラクタ）
２ 機体フレーム
３ ボンネット
４ 前輪
５ 後輪
６ ミッションケース
７ 動力伝達装置
７０ 入力軸
７１ メインクラッチ
７２ 静油圧無段変速装置
７３１ 主変速出力軸
７４ ＰＴＯクラッチ
７４２ ＰＴＯ駆動軸
７５ 副変速機構
７５１ 副変速機構入力部
７５２ 後輪駆動軸
７６ 前輪駆動軸
７６１ ギヤ
７６２ 端部
７６２ａ 凹部
７７ 後輪側伝達軸
７８ 四輪駆動クラッチ
７８１ 出力ギヤ
７８２ 入力ギヤ
７９ 四輪駆動入力軸
７９１ ギヤ
７９２ 端部
７９２ａ 凸部
８ 操縦席
９ ステアリングホイール
Ｅ エンジン
Ｇ 地面
ｈ 地上高
Ｍ ミッドモア

Claims (2)

1. 機体フレームにそれぞれ設けられる左右一対の前輪および左右一対の後輪と、
   前記機体フレームの下方に配置されるミッションケースと、
   前記ミッションケースに収容され、エンジンの駆動力を駆動輪へ伝達する動力伝達装置と
   を備え、
   前記動力伝達装置は、
   前記ミッションケース内の下部に配置され、前記駆動力を前記前輪へ伝達する前輪駆動軸と、
   前記ミッションケース内において前記前輪駆動軸よりも上方に配置され、前記駆動力を前記後輪へ伝達して前記後輪のみが前記駆動輪となる二輪駆動状態および、前記前輪駆動軸を介して前記駆動力を前記前輪および前記後輪へ伝達して前記前輪および前記後輪の両方が前記駆動輪となる四輪駆動状態を切り替える四輪駆動クラッチと
   を備えることを特徴とする作業車両。
2. 前記動力伝達装置は、
   前記後輪を駆動する後輪駆動軸と、
   前記後輪駆動軸から伝達される前記駆動力を前記四輪駆動クラッチへ伝達する四輪駆動入力軸と
   を備え、
   前記四輪駆動入力軸は、
   前記前輪駆動軸と同軸で設けられ、前記前輪駆動軸の動力伝達上流側の端部に対して動力伝達下流側の端部が遊嵌されることを特徴とする請求項１に記載の作業車両。

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