JP7401354B2

JP7401354B2 - 作業車

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Publication number: JP7401354B2
Application number: JP2020041208A
Authority: JP
Inventors: 紀史安田; 浩高木; 孝史蔵本
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2023-12-19
Anticipated expiration: 2040-03-10
Also published as: EP3878677B1; US20210284015A1; JP2021142798A; US11667190B2; EP3878677A1

Description

本発明は、作業車に関する。

従来、作業車として、例えば、特許文献１に記載の作業車が知られている。特許文献１に記載の作業車には、左右の車軸（文献では「フロントドライブシャフト〔３２〕、〔３３〕」）に動力を伝達する差動装置（文献では「差動制限装置〔５０〕」）と、差動装置に動力を伝達する動力伝達機構（文献では「ドライブピニオン〔５４〕、リングギヤ〔７５〕」）と、を有する動力伝達ユニット（文献では「終減速装置〔２１〕」）と、動力伝達機構に動力を伝達する伝動軸（文献では「フロントプロペラシャフト〔３１〕」）と、が備えられている。動力伝達機構には、伝動軸からの動力が伝達される駆動ギヤ（文献では「ドライブピニオン〔５４〕」）と、駆動ギヤと噛み合う従動ギヤ（文献では「リングギヤ〔７５〕」）と、が備えられている。特許文献１に記載の作業車では、伝動軸からの動力が駆動ギヤ及び従動ギヤを介して差動装置に伝達されることになる。

特開２００３－１７２４３１号公報

特許文献１に記載の作業車では、伝動軸と差動装置との間において、伝動軸からの動力を一対のギヤのみによって減速しているため、従動ギヤ（文献では「リングギヤ〔７５〕」）の大型化、ひいては、動力伝達ユニットの大型化を招いている。

上記状況に鑑み、動力伝達ユニットの小型化が可能な作業車が要望されている。

本発明の特徴は、左右の車軸に動力を伝達する差動装置と、前記差動装置に動力を伝達する動力伝達機構と、を有する動力伝達ユニットと、前記動力伝達ユニットに動力を伝達する伝動軸と、を備え、前記動力伝達機構は、前記伝動軸からの動力が伝達される第一ギヤ機構と、前記第一ギヤ機構からの動力を前記差動装置に伝達する第二ギヤ機構と、を有し、前記第一ギヤ機構は、前記伝動軸からの動力が伝達される第一駆動ギヤと、前記第一駆動ギヤの回転軸心に直交する回転軸心周りで回転可能に構成され、前記第一駆動ギヤと噛み合う第一従動ギヤと、を有し、前記第二ギヤ機構は、前記第一従動ギヤと同一の回転軸心周りで回転可能に構成され、前記第一従動ギヤと一体に回転する第二駆動ギヤと、前記第二駆動ギヤの回転軸心と平行な回転軸心周りで回転可能に構成され、前記第二駆動ギヤと噛み合う第二従動ギヤと、を有し、前記動力伝達機構は、機体左右方向に沿って延びる状態で設けられ、前記第一従動ギヤ及び前記第二駆動ギヤを支持する支軸を有し、前記支軸は、前記車軸よりも下側に配置されていることにある。

本特徴構成によれば、伝動軸と差動装置との間において、伝動軸からの動力を第一ギヤ機構と第二ギヤ機構とによって減速（二段減速）可能な構成となる。これにより、第一ギヤ機構の従動ギヤ及び第二ギヤ機構の従動ギヤの小型化、ひいては、動力伝達ユニットの小型化を実現することができる。

本特徴構成によれば、伝動軸からの動力が第一駆動ギヤから第一従動ギヤに伝達され、第一従動ギヤと一体に回転する第二駆動ギヤから第二従動ギヤに伝達されることになる。
これにより、伝動軸からの動力の回転軸心方向を車軸の回転軸心方向に合うように変換しながら、伝動軸と差動装置との間の減速比を適切に設定することができる。

本特徴構成によれば、動力伝達ユニットのうち支軸に対応する部分の高さ位置をできるだけ低くして、動力伝達ユニットの上方に他物を配置する空間を確保し易くなる。

さらに、本発明において、前記動力伝達ユニットは、前記差動装置及び前記動力伝達機構を収容するケースを有し、前記動力伝達機構は、前記ケースの後部から後方に向かって突出する状態で設けられ、前記第一駆動ギヤを支持する入力軸を有し、前記入力軸は、前記車軸よりも下側に配置されていると好適である。

本特徴構成によれば、入力軸の高さ位置をできるだけ低くして、入力軸の上方に他物を配置する空間を確保し易くなる。

さらに、本発明において、前記入力軸の上方に、左右の車輪を操舵するためのパワーステアリング装置が配置されていると好適である。

本特徴構成によれば、入力軸の上方の空間をパワーステアリング装置を配置する空間として利用することができる。

さらに、本発明において、前記伝動軸と前記入力軸との間に設けられ、前記伝動軸からの動力を前記入力軸に伝達する動力伝達状態と、前記伝動軸からの動力を前記入力軸に伝達しない動力遮断状態とに切り替え可能に構成された切り替え装置を備え、前記切り替え装置は、前記動力伝達ユニットの後隣りに配置されていると好適である。

本特徴構成によれば、作業車を二輪駆動状態と四輪駆動状態とに切り替える構成を、切り替え装置によって容易に実現することができる。また、動力伝達ユニットの後隣りの空間を切り替え装置を配置する空間として利用することができる。

さらに、本発明において、側面視で機体前後方向に沿って延びる左右の主フレームを備え、前記左右の主フレームの前部同士の間に、前記左右の主フレームの間隔が狭くなる幅狭部が形成され、前記動力伝達ユニット及び前記切り替え装置は、前記幅狭部に配置されていると好適である。

本特徴構成によれば、幅狭部の空間を動力伝達ユニット及び切り替え装置を配置する空間として利用することができる。

多目的車両を示す左側面図である。走行機体の前部を示す底面図である。動力伝達構成を示す平面図である。二輪駆動状態における動力伝達ユニットを示す平面断面図である。動力伝達ユニットを示す左側面断面図である。四輪駆動状態における動力伝達ユニットを示す平面断面図である。第一の別実施形態に係る切り替え装置を示す平面図である。第二の別実施形態に係る切り替え装置を示す図である。

本発明を実施するための形態について、図面に基づき説明する。なお、以下の説明では、矢印Ｆの方向を「機体前側」、矢印Ｂの方向を「機体後側」、矢印Ｌの方向を「機体左側」、矢印Ｒの方向を「機体右側」とする。

〔多目的車両の全体構成〕
図１には、本発明に係る「作業車」に相当するユーティリティビークル（多目的車両）を示している。本車両には、走行機体１と、ボンネット２と、乗員が搭乗する搭乗部３と、ダンプ式の荷台４と、水冷式のエンジンＥと、変速部５と、が備えられている。走行機体１には、機体フレーム６と、走行装置７と、が備えられている。機体フレーム６には、側面視で機体前後方向に沿って延びる左右の主フレーム６Ａが備えられている。

走行装置７には、操舵可能、かつ、駆動可能な左右の前輪７Ｆと、操舵不能、かつ、駆動可能な左右の後輪７Ｂと、が備えられている。走行装置７は、左右の後輪７Ｂのみが駆動する二輪駆動状態と左右の前輪７Ｆ及び左右の後輪７Ｂが駆動する四輪駆動状態とに切り替え可能に構成されている。

ボンネット２は、搭乗部３の前方に配置されている。ボンネット２には、エンジンＥ用の冷却水を冷却するラジエータ（図示省略）等が収容されている。

搭乗部３には、前搭乗部８と、後搭乗部９と、乗員保護用のロプス１０と、が備えられている。前搭乗部８には、ステアリングハンドル１１と、前部座席１２と、が備えられている。ステアリングハンドル１１は、パワーステアリング装置１４（図２及び図３参照）を介して左右の前輪７Ｆと操舵可能に接続されている。後搭乗部９には、後部座席１３が備えられている。

荷台４は、搭乗部３の後方に配置されている。エンジンＥ及び変速部５は、荷台４の下方に配置されている。

図１及び図２に示すように、左右の前輪７Ｆは、左右のサスペンション装置１５を介して左右の主フレーム６Ａの前部に支持されている。左右の主フレーム６Ａの前部同士の間には、左右の主フレーム６Ａの間隔が狭くなる幅狭部６Ｂが形成されている。サスペンション装置１５には、サスペンションアーム１６と、ダンパ１７と、が備えられている。サスペンションアーム１６は、機体前後方向に沿って延びる揺動軸心Ｙ１周りで上下揺動可能なように、主フレーム６Ａの前部に支持されている。サスペンションアーム１６の先端部には、前輪７Ｆが操舵可能に支持されている。ダンパ１７は、機体フレーム６とサスペンションアーム１６とに亘って設けられている。

図３に示すように、変速部５には、エンジンＥからの動力を無段階に変速するベルト式の無段変速装置１８と、無段変速装置１８からの動力を変速するトランスミッション１９と、が備えられている。トランスミッション１９には、ギヤ式の変速機構（図示省略）や差動装置（図示省略）が備えられている。トランスミッション１９には、左右の後車軸２０がトランスミッション１９からの動力を伝達可能に接続されている。トランスミッション１９からの動力は、左右の後車軸２０を介して左右の後輪７Ｂに伝達されることになる。

〔動力伝達ユニット〕
トランスミッション１９からの動力を左右の前車軸２１を介して左右の前輪７Ｆに伝達する動力伝達ユニット２２が設けられている。トランスミッション１９と動力伝達ユニット２２とに亘って、トランスミッション１９からの動力を動力伝達ユニット２２に伝達する伝動軸２３が設けられている。伝動軸２３は、トランスミッション１９から前方に向かって延び出ている。

図４及び図５に示すように、動力伝達ユニット２２には、左右の前車軸２１に動力を伝達する差動装置２４と、差動装置２４に動力を伝達する動力伝達機構２５と、差動装置２４及び動力伝達機構２５を収容する前車軸ケース２６と、が備えられている。動力伝達ユニット２２は、幅狭部６Ｂに配置されている。動力伝達ユニット２２の下端は、主フレーム６Ａの下面Ｓ２よりも下側に食み出していない。動力伝達ユニット２２の下方には、動力伝達ユニット２２を下方から覆うカバー４２が設けられている。

前車軸ケース２６は、左ケース部２６Ｌと右ケース部２６Ｒとに分割可能に構成されている。前車軸ケース２６は、その上面が側面視で後下がりに傾斜する姿勢で配置されている。

本実施形態では、差動装置２４は、差動制限装置（ＬＳＤ：ＬｉｍｉｔｅｄＳｌｉｐ
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）によって構成されている。差動装置２４には、左右の前車軸２１が差動装置２４からの動力を伝達可能に接続されている。差動装置２４には、差動ケース２４Ａが備えられている。差動ケース２４Ａは、機体左右方向に沿って延びる回転軸心Ｘ１周りで回転可能なように、軸受け２７を介して前車軸ケース２６（左ケース部２６Ｌ）に支持されている。

〔動力伝達機構〕
動力伝達機構２５には、伝動軸２３からの動力が伝達される第一ギヤ機構２８と、第一ギヤ機構２８からの動力を差動装置２４に伝達する第二ギヤ機構２９と、支軸３０と、入力軸３１と、が備えられている。

第一ギヤ機構２８には、伝動軸２３からの動力が伝達される第一駆動ギヤ２８Ａと、第一駆動ギヤ２８Ａと噛み合う第一従動ギヤ２８Ｂと、が備えられている。本実施形態では、第一駆動ギヤ２８Ａ及び第一従動ギヤ２８Ｂは、夫々、スパイラルベベルギヤによって構成されている。第一駆動ギヤ２８Ａは、機体前後方向に沿って延びる回転軸心Ｙ２周りで回転可能に構成されている。第一駆動ギヤ２８Ａは、入力軸３１の前端部に入力軸３１と一体的に形成されている。

第一従動ギヤ２８Ｂは、機体左右方向に沿って延びる回転軸心Ｘ２周りで回転可能に構成されている。すなわち、第一従動ギヤ２８Ｂは、第一駆動ギヤ２８Ａの回転軸心Ｙ２に直交する回転軸心Ｘ２周りで回転可能に構成されている。第一従動ギヤ２８Ｂは、支軸３０の左側部分にスプライン嵌合されている。第一従動ギヤ２８Ｂは、第一駆動ギヤ２８Ａと第一従動ギヤ２８Ｂとの間で減速可能なように、第一駆動ギヤ２８Ａよりも大径のギヤ（歯数が多いギヤ）によって構成されている。

第二ギヤ機構２９には、第一従動ギヤ２８Ｂと一体に回転する第二駆動ギヤ２９Ａと、第二駆動ギヤ２９Ａと噛み合う第二従動ギヤ２９Ｂと、が備えられている。本実施形態では、第二駆動ギヤ２９Ａ及び第二従動ギヤ２９Ｂは、夫々、ヘリカルギヤによって構成されている。第二駆動ギヤ２９Ａは、第一従動ギヤ２８Ｂと同一の回転軸心Ｘ２周りで回転可能に構成されている。第二駆動ギヤ２９Ａは、支軸３０の右側部分に支軸３０と一体的に形成されている。

第二従動ギヤ２９Ｂは、差動ケース２４Ａと一体に回転可能なように、差動ケース２４Ａの右側部にボルト連結されている。第二従動ギヤ２９Ｂは、機体左右方向に沿って延びる回転軸心Ｘ１周りで回転可能なように、軸受３２を介して前車軸ケース２６（右ケース部２６Ｒ）に支持されている。すなわち、第二従動ギヤ２９Ｂは、第二駆動ギヤ２９Ａの回転軸心Ｘ２と平行な回転軸心Ｘ１周りで回転可能に構成されている。第二従動ギヤ２９Ｂは、第二駆動ギヤ２９Ａと第二従動ギヤ２９Ｂとの間で減速可能なように、第二駆動ギヤ２９Ａよりも大径のギヤ（歯数が多いギヤ）によって構成されている。

支軸３０は、機体左右方向に沿って延びる状態で設けられている。支軸３０には、第一従動ギヤ２８Ｂ及び第二駆動ギヤ２９Ａが支持されている。支軸３０は、機体左右方向に沿って延びる回転軸心Ｘ２周りで回転可能なように、左右の軸受け３３、３４を介して前車軸ケース２６に支持されている。支軸３０の左端部は、軸受け３３を介して左ケース部２６Ｌに支持されている。支軸３０の右端部は、軸受け３４を介して右ケース部２６Ｒに支持されている。

支軸３０は、前車軸２１よりも下側に配置されている。すなわち、支軸３０の軸心（回転軸心Ｘ２）は、前車軸２１の軸心（回転軸心Ｘ１）よりも下側に位置している。言い換えると、支軸３０の軸心（回転軸心Ｘ２）は、主フレーム６Ａの上面Ｓ１よりも下側に位置している。

入力軸３１は、前車軸ケース２６の後部から後方に向かって突出する状態で設けられている。入力軸３１は、機体前後方向に沿って延びる回転軸心Ｙ２周りで回転可能なように、前後の軸受３５を介して前車軸ケース２６に支持されている。入力軸３１の前端部には、第一駆動ギヤ２８Ａが支持されている。

入力軸３１は、前車軸２１よりも下側に配置されている。すなわち、入力軸３１の軸心（回転軸心Ｙ２）は、前車軸２１の軸心（回転軸心Ｘ１）よりも下側に位置している。言い換えると、入力軸３１の軸心（回転軸心Ｙ２）は、支軸３０の軸心（回転軸心Ｘ２）と同一の高さ位置に位置している。入力軸３１の上方には、左右の前輪７Ｆを操舵するためのパワーステアリング装置１４が配置されている。

〔クラッチ機構〕
伝動軸２３と入力軸３１との間には、伝動軸２３からの動力を入力軸３１に伝達する動力伝達状態と、伝動軸２３からの動力を入力軸３１に伝達しない動力遮断状態とに切り替え可能に構成されたクラッチ機構３６（本発明に係る「切り替え装置」に相当）が設けられている。クラッチ機構３６が動力伝達状態と動力遮断状態とに切り替わることにより、走行装置７が四輪駆動状態と二輪駆動状態とに切り替わることになる。

本実施形態では、クラッチ機構３６と、クラッチ機構３６を収容するクラッチケース３７と、クラッチ機構３６を動力伝達状態と動力遮断状態とに切り替える切り替え機構３８と、がユニット（駆動輪切り替えユニットＵ）として構成されている。

駆動輪切り替えユニットＵは、幅狭部６Ｂにおいて、動力伝達ユニット２２の後隣りに配置されている。駆動輪切り替えユニットＵの下端は、主フレーム６Ａの下面Ｓ２よりも下側に食み出していない。

クラッチ機構３６は、噛み合い式の爪クラッチ（ドッグクラッチ）によって構成されている。クラッチ機構３６には、伝動軸２３の前端部に設けられた駆動爪３６Ａと、入力軸３１の後端部に設けられた従動爪３６Ｂと、が備えられている。駆動爪３６Ａは、伝動軸２３に対して伝動軸２３の軸心（回転軸心Ｙ２）方向に沿って移動可能、かつ、伝動軸２３に対して伝動軸２３の軸心（回転軸心Ｙ２）周りで相対回転不能に設けられている。従動爪３６Ｂは、入力軸３１に対して入力軸３１の軸心（回転軸心Ｙ２）方向に沿って移動不能、かつ、入力軸３１に対して入力軸３１の軸心（回転軸心Ｙ２）周りで相対回転不能に設けられている。

クラッチケース３７は、前車軸ケース２６に対して着脱可能なように、前車軸ケース２６の後面部にボルト連結されている。伝動軸２３の前端部は、クラッチケース３７に後方から差し込まれ、かつ、前後の軸受け３９を介してクラッチケース３７に回転可能に支持されている。

切り替え機構３８は、駆動爪３６Ａを伝動軸２３の軸心（回転軸心Ｙ２）方向に沿って移動可能なように、駆動爪３６Ａと接続されている。ここで、前搭乗部８には、クラッチ機構３６を動力伝達状態と動力遮断状態とに切り替え操作するための人為操作式の操作具（図示省略）が設けられている。前記操作具は、連係機構（図示省略）を介して切り替え機構３８と接続されている。運転者が前記操作具を操作することにより、前記連係機構及び切り替え機構３８を介してクラッチ機構３６を動力伝達状態と動力遮断状態とに切り替える（駆動爪３６Ａを伝動軸２３の軸心（回転軸心Ｙ２）方向に沿って移動させる）ことができる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、本発明に係る「切り替え装置」は、クラッチ機構３６によって構成されている。しかし、本発明に係る「切り替え装置」は、電動の切り替え装置によって構成されていてもよい。図７では、電動の切り替え装置として、例えば、電磁クラッチ４０が採用されている。電磁クラッチ４０は、前車軸ケース２６の後隣りに配置され、かつ、前車軸ケース２６の後面部にボルト連結されている。

（２）上記実施形態では、運転者が前記操作具を操作することにより、前記連係機構及び切り替え機構３８を介してクラッチ機構３６を動力伝達状態と動力遮断状態とに切り替えることができる。しかし、例えば、図８に示すように、切り替え機構３８は、連係機構４１を介してモータＭと接続されていてもよい。連係機構４１には、モータＭによって押し引き駆動されるロッド４１Ｂと、切り替え機構３８とロッド４１Ｂとに亘って設けられるワイヤ４１Ａと、が備えられている。ワイヤ４１Ａは、プッシュプル式のワイヤによって構成されている。モータＭの動力がロッド４１Ｂ及びワイヤ４１Ａを介して切り替え機構３８に伝達されることにより、クラッチ機構３６が動力伝達状態と動力遮断状態とに切り替えられることになる。

（３）上記実施形態では、差動装置２４は、差動制限装置（ＬＳＤ）によって構成されている。しかし、差動装置２４は、ＬＳＤ以外の差動装置によって構成されていてもよい。

（４）上記実施形態では、第一駆動ギヤ２８Ａ及び第一従動ギヤ２８Ｂは、夫々、スパイラルベベルギヤによって構成されている。しかし、第一駆動ギヤ２８Ａ及び第一従動ギヤ２８Ｂは、夫々、ストレートベベルギヤによって構成されていてもよい。

（５）上記実施形態では、第二駆動ギヤ２９Ａ及び第二従動ギヤ２９Ｂは、夫々、ヘリカルギヤによって構成されている。しかし、第二駆動ギヤ２９Ａ及び第二従動ギヤ２９Ｂは、夫々、平ギヤによって構成されていてもよい。

（６）上記実施形態では、駆動輪切り替えユニットＵは、動力伝達ユニット２２の後隣りに配置されている。しかし、駆動輪切り替えユニットＵは、トランスミッション１９の近傍に配置されていてもよい。

本発明は、多目的車両の他、トラクタ、コンバイン、田植機等の農業作業車や建設作業車にも利用可能である。

６Ａ主フレーム
６Ｂ幅狭部
７Ｆ前輪（車輪）
１４パワーステアリング装置
２１前車軸（車軸）
２２動力伝達ユニット
２３伝動軸
２４差動装置
２５動力伝達機構
２６前車軸ケース（ケース）
２８第一ギヤ機構
２８Ａ第一駆動ギヤ
２８Ｂ第一従動ギヤ
２９第二ギヤ機構
２９Ａ第二駆動ギヤ
２９Ｂ第二従動ギヤ
３０支軸
３１入力軸
３６クラッチ機構（切り替え装置）
Ｘ１回転軸心（第二駆動ギヤの回転軸心と平行な回転軸心）
Ｘ２回転軸心（第一駆動ギヤの回転軸心に直交する回転軸心、第一従動ギヤと同一の回転軸心、第二駆動ギヤの回転軸心）
Ｙ２回転軸心（第一駆動ギヤの回転軸心）

Claims

左右の車軸に動力を伝達する差動装置と、前記差動装置に動力を伝達する動力伝達機構と、を有する動力伝達ユニットと、
前記動力伝達ユニットに動力を伝達する伝動軸と、を備え、
前記動力伝達機構は、前記伝動軸からの動力が伝達される第一ギヤ機構と、前記第一ギヤ機構からの動力を前記差動装置に伝達する第二ギヤ機構と、を有し、
前記第一ギヤ機構は、前記伝動軸からの動力が伝達される第一駆動ギヤと、前記第一駆動ギヤの回転軸心に直交する回転軸心周りで回転可能に構成され、前記第一駆動ギヤと噛み合う第一従動ギヤと、を有し、
前記第二ギヤ機構は、前記第一従動ギヤと同一の回転軸心周りで回転可能に構成され、前記第一従動ギヤと一体に回転する第二駆動ギヤと、前記第二駆動ギヤの回転軸心と平行な回転軸心周りで回転可能に構成され、前記第二駆動ギヤと噛み合う第二従動ギヤと、を有し、
前記動力伝達機構は、機体左右方向に沿って延びる状態で設けられ、前記第一従動ギヤ及び前記第二駆動ギヤを支持する支軸を有し、
前記支軸は、前記車軸よりも下側に配置されている作業車。
前記動力伝達ユニットは、前記差動装置及び前記動力伝達機構を収容するケースを有し、
前記動力伝達機構は、前記ケースの後部から後方に向かって突出する状態で設けられ、前記第一駆動ギヤを支持する入力軸を有し、
前記入力軸は、前記車軸よりも下側に配置されている請求項１に記載の作業車。
前記入力軸の上方に、左右の車輪を操舵するためのパワーステアリング装置が配置されている請求項２に記載の作業車。
前記伝動軸と前記入力軸との間に設けられ、前記伝動軸からの動力を前記入力軸に伝達する動力伝達状態と、前記伝動軸からの動力を前記入力軸に伝達しない動力遮断状態とに切り替え可能に構成された切り替え装置を備え、
前記切り替え装置は、前記動力伝達ユニットの後隣りに配置されている請求項２又は３に記載の作業車。
側面視で機体前後方向に沿って延びる左右の主フレームを備え、
前記左右の主フレームの前部同士の間に、前記左右の主フレームの間隔が狭くなる幅狭部が形成され、
前記動力伝達ユニット及び前記切り替え装置は、前記幅狭部に配置されている請求項４に記載の作業車。