JPH10339337A - ワンウェイクラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】例えば農用トラクタ等の四輪駆動車輌に利用す
るワンウェイクラッチにおける強制駆動状態を得る構成
の小型コンパクト化をはかる。 【解決手段】駆動側一次軸３７と被動側二次軸４９との
間に、ドライブカム５１と、センタカム５３と、ドリブ
ンカム５２とを、常時は歯６７，６８，…が非噛合状態
になるようセンタカム５３をドリブンカム５２から離反
すべく付勢するリターンスプリング５６を設け、上記ド
ライブカム５１を挟んでセンタカム５３とは反対側にロ
ックスリーブ５５を設け、このロックスリーブ５５とセ
ンタカム５３との間にはドライブカム５１のハブ５１ｂ
を貫通してロックピン７０を設け、ロックスリーブ５５
の移動によってロックピン７０がセンタカム５３を上記
付勢力に抗して歯を噛合すべく構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば農用トラ
クタ等の四輪駆動車輌に利用するワンウェイクラッチに
関する。

【０００２】

【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】例え
ば実開平１−９５４３７号公報に開示されるように、農
用トラクタの前輪駆動系等において、駆動側一次軸から
被動側二次軸への動力伝達経路途中に、被動側高速回転
を許容すべくワンウェイクラッチを介在する構成とする
が、必要に応じて強制的に両軸を連結する必要があるた
め、上記の公知技術においては、ワンウェイクラッチを
迂回すべく別な伝動経路を構成し、スライドギヤとクラ
ッチギヤとを噛み合わせることによって、上記強制連結
を実現している。

【０００３】上記の公知技術では、別な伝動経路を構成
する必要があるため、構成を複雑化し全体構成が大きく
なってしまう欠点がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の欠点を
解消しようとするもので、駆動側一次軸３７と被動側二
次軸４９との間に、凸部６３を有するドライブカム５１
と、片面にこの凸部６３に係合して連動回転しうる凹部
６５を他面に歯６７，…を夫々備えたセンタカム５３
と、この歯６７，…に噛み合うよう対向する歯６８，…
を有したドリブンカム５２とを、常時はこれら歯６７，
６８，…が非噛合状態になるようセンタカム５３をドリ
ブンカム５２から離反すべく付勢するリターンスプリン
グ５６を設け、上記一次軸３７又は二次軸４９に上記ド
ライブカム５１又はドリブンカム５２を一体的に設けて
なるワンウェイクラッチ５０において、上記ドライブカ
ム５１を挟んでセンタカム５３とは反対側にロックスリ
ーブ５５を設け、このロックスリーブ５５とセンタカム
５３との間にはドライブカム５１のハブ５１ｂを貫通し
てロックピン７０を設け、ロックスリーブ５５の移動に
よってロックピン７０がセンタカム５３を上記付勢力に
抗して歯６７，６８，…を噛合すべく構成するものであ
る。

【０００５】

【作用、及び発明の効果】駆動側一次軸３７が回転する
と、ドライブカム５１が回転し、センタカム５３も回転
する。このセンタカム５３の回転は、リターンスプリン
グ５６に抗してセンタカム５３を前方に移動させ、セン
タカム５３の歯６７，…とドリブンカム５２の歯６８，
…が噛み合いワンウェイクラッチ５０は「入」となり、
センタカム５３からドリブンカム５２ひいては二次軸４
９へ動力が伝達される。また、二次軸４９側が速く回転
するときは、ドリブンカム５２でセンタカム５３を回転
させる作用が生じ、その結果リターンスプリング５６の
作用でドライブカム５１の凸部６３はセンタカム５３の
凹部６５に押しつけられた状態となって、センタカム５
３とドリブンカム５２とは互いに離反し、ワンウェイク
ラッチ５０は「切」となり伝動が断たれる。

【０００６】また、被動側二次軸４９を一次軸回転に固
定するときは、ロックスリーブ５５を作動させる。この
スリーブ５５の移動によりロックピン７０はセンタカム
５３を押して歯６７，…をドリブンカム５２の歯６８，
…に噛み合わせるものであるが、このロックピン７０は
ロックスリーブ５５とセンタカム５３との間においてド
ライブカム５１のハブ５１ｂを貫通して設けられる形態
であるから、ロックスリーブ５５をドライブカム５１に
接近して構成でき、かつドライブカム５１とセンタカム
５３との凹凸係合部を避けて軸周に接近して構成でき、
ロック機構を全体としてコンパクトに構成できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下この発明の一実施例を図面に
基づき説明する。図１は四輪駆動車輌の一例である農用
トラクタの側面図であり、このトラクタ１は、操舵輪と
しての左右一対の前輪２，２及び非操舵輪としての後輪
３，３を備え、機体の前部にエンジン４が搭載され、そ
の後部にクラッチハウジング６が固着され、さらにその
後方にミッションケース５が設けられている。クラッチ
ハウジング６の後部から後方に向けて延出する出力軸８
とミッションケース５から前方に向けて軸架された入力
軸１０との間に、ユニバーサルジョイント１１が着脱自
在に連結されている。これら出力軸８および入力軸１０
の突出部とユニバーサルジョイント１１の上方および側
方は、クラッチハウジング６とミッションケース５を連
結するカバー９で覆われている。

【０００８】つぎに、図３および図４に示すミッション
ケース５内の構造について説明する。入力軸１０の後端
部に一体に設けられたギヤ１２は、変速軸１４の前端部
に取り付けた入力ギヤ１５と常時咬み合っている。変速
軸１４には主変速駆動ギヤとして１速ギヤ１６と、Ｒ速
ギヤ１７と、２速ギヤ１８と、大径ギヤ１９ａおよび小
径ギヤ部１９ｂを有する３速ギヤ１９がそれぞれ回転自
在に嵌合し、一方、変速軸１４に対向するドライブシャ
フト２０には大径ギヤ部２１ａ、中径ギヤ部２１ｂおよ
び小径ギヤ部２１ｃを有する主変速従動ギヤ２１が回転
自在に遊嵌しており、１速ギヤ１６は従動ギヤの大径ギ
ヤ部２１ａに常時噛合し、２速ギヤ１８は従動ギヤの中
径ギア部２１ｂに常時噛合し、３速ギヤの大径部１９ａ
は従動ギヤの小径ギヤ部２１ｃに常時噛合している。ま
た、Ｒ速ギヤ１７はバックアイドルギヤ２２を介して従
動ギヤの中径部２１ｂに噛合している。１速ギヤ１６と
Ｒ速ギヤ１７の間隔部にシフタ２４が、２速ギヤ１８と
３速ギヤ１９の間隔部にシフタ２５が、いずれも変速軸
１４にスプライン嵌合した状態で設けられており、これ
らシフタ２４，２５を軸方向に移動させて上記主変速駆
動ギヤ１６〜１９に選択的にスプライン嵌合させ、いず
れかの主変速駆動ギヤを変速軸１４と一体化することに
より主変速を行なう。すなわち、１速ギヤ１６が伝動一
体化されると前進１速、２速ギヤ１８が伝動一体化され
ると前進２速、３速ギヤ１９が伝動一体化されると前進
２速。３速ギヤ１９が伝動一体化されると前進３速、Ｒ
速ギヤ１７が伝動一体化されると後進速となる。

【０００９】ドライブシャフト２０には、前記主変速医
従動ギヤ２１とは別に大径ギヤ部２７ａと小径ギヤ部２
７ｂを有する副変速要の低速ギヤ２７が固定位置に回転
自在に嵌合しているとともに、この低速ギヤ２７と主変
速従動ギヤ２１の間隔部に副変速ギヤ２９が軸方向に摺
動自在に設けられている。なお、低速ギヤの大径ギヤ部
２７ａは３速ギヤの小径部１９ｂに常時噛合している。
副変速ギヤ２９を主変速従動ギヤ２１とスプライン嵌合
させると、主変速従動ギヤ２１から副変速ギヤ２９に直
接動力が伝達され、高速伝動が行なわれる。また、副変
速ギヤ２９を低速ギヤ２７にスプライン嵌合させると、
主変速従動ギヤ２１から３速ギヤ２９、低速ギヤ２７を
経由して副変速ギヤ２９に動力が伝達され。低速伝動が
行なわれる。

【００１０】さらに、ドライブシャフト２０と平行に固
定軸３１が設けられており、該固定軸にクリープギヤ３
２を回転自在に取り付けることができるようになってい
る。副変速ギヤ２９をニュートラル位置にしてクリープ
ギヤ３２を取り付けると、その大径部３２ａが低速ギヤ
の小径部２７ｂと噛合し、その小径部３２ｂが副変速ギ
ヤ２９に噛合し、前記低速伝動状態よりもさらに減速さ
せることができる。なお、このクリープ変速機構は必ず
しも設ける必要はなく、任意に装備するようにしておけ
ばよい。

【００１１】ドライブシャフト２０の回転動力はリヤデ
フ装置３４に伝えられ、該リヤデフ装置からリヤアクス
ル（図示省略）等を介して左右の後輪３，３に伝えられ
る。さらに、ドライブシャフト２０には前輪動力取出用
ギヤ３５が取り付けられており、ドライブシャフト２０
の回転動力は、この動力取出用ギヤ３５から、３速ギヤ
１９の後端部に回転自在に嵌合するカウンタギヤ３６を
介して、前輪駆動一次軸３７の後端部に取り付けた前輪
動力取込用ギヤ３８にも伝達される。

【００１２】また、変速軸１４の後端部はＰＴＯ変速軸
４０に接続されている。このＰＴＯ変速軸４０には歯数
の異なる第１、第２、第３駆動ギヤ４１，４２，４３が
一体に設けられている。ＰＴＯ変速軸４０と平行に支承
されたＰＴＯ軸４５には、第１駆動ギヤ４１と常時噛合
する第１従動ギヤ４６が定位置に回転不能に嵌合してい
るとともに、大径ギヤ部４７ａと小径ギヤ部４７ｂを有
する第２従動ギヤ４７が軸方向に摺動自在かつ回転不能
に設けられている。第１従動ギヤ４６の爪４６ａと第２
従動ギヤ４７の爪４７ｃを係合させると低速、第２駆動
ギヤ４２と第２従動ギヤの大径ギヤ部４７ａを噛合させ
ると中速、第３駆動ギヤ４３と第２従動ギヤの小径ギヤ
部４７ｂを噛合させると高速となり、３段階の伝動比に
選択的に切り替えることができるようになっている。な
お、ＰＴＯ軸４５の後端部は機体の背面部からケース外
に突出している。

【００１３】前輪駆動一次軸３７の前方には同軸心上に
前輪駆動二次軸４９が支承されており、両軸３７，４９
の接続部にワンウェイクラッチ５０が設けられている。
ワンウェイクラッチ５０は、一次軸３７の前端部に一体
に取り付けたドライブカム５１、二次軸４９の後端部に
一体に取り付けたドリブンカム５２、両カム５１，５２
の間に回転自在かつ前後動自在に設けられたセンタカム
５３、上記各カムを収容する回転ドラム５４、ロック装
置用のロックスリーブ５５、センタカム５３をドライブ
カム５１側に付勢するリターンスプリング５６等を備え
てなる。図中の５７はセンタカム５３の外周面から後方
に延出する板状の抵抗アームで、回転ドラム５４に穿設
された通孔５８を挿通している。また、６０はブレーキ
シューで、図５に示す如く、その外周部に設けたスプリ
ング６１によって前記アーム５７に抵抗を付与する方向
に付勢されている。

【００１４】ドライブカム５１の前端面外周部には、セ
ンタカム５３に回転動力を伝える傾斜面を６３ａを有す
る凸部６３と、回転動力を伝えない凹部６４とが交互に
設けられており、一方、これに対向するセンタカム５３
の後端面外周部にも、ドライブカム５１から回転動力を
受ける傾斜面６５ａを有する凹部６５と、動力伝達に関
与しない平坦部６６とが交互に設けられている。ドライ
ブカム５１の凸部６３及びセンタカム５３の凹部６５
は、逆回転方向の回転動力をセンタカム５３かドライブ
カム５１に伝達する傾斜面６３ｂ，６５ｂも有してい
る。また、センタカム５３とドリブンカム５２の対向面
の外周部には断面台形状の歯６７，…，６８，…が形成
されており、両カムの歯が噛み合っているときはセンタ
カム５３の回転がドリブンカム５２に伝えられ、センタ
カム５３が後方に僅かに移動してその噛合が解けると伝
動が停止されるようになっている。ドリブンカム５２が
回転するときは前後輪２，２，３，３がともに駆動され
る四輪駆動状態となり、ドリブンカム５２が停止してい
るときは後輪３，３のみが駆動される二輪駆動状態とな
る。なお、ドライブカム５１とセンタカム５３の伝動部
の圧力角θ₁の方がセンタカム５３とドリブンカム５２
の伝動部の圧力角θ₂よりも大きく（θ₁＞θ₂）なって
いる。

【００１５】ロックスリーブ５５は、ドライブカム５１
の筒部５１ａの外周部に摺動自在に嵌合している。ロッ
クスリーブ５５の前面部に突設されたロックピン７０，
…は、ドライブカム５１のハブ５１ｂに穿設した通孔７
１，…を貫通して前方に突出し、その先端部がセンタカ
ム５３の後面に対向している。ロックスリーブ５５には
環状の係合溝７２が設けられており、アーム支持軸７４
に取り付けたロック操作部材７３のアーム７３ａの先端
部がこの係合溝７２に係合している。ロック操作部材７
３はアーム支持軸７４に対して摺動自在に設けられてお
り、後記作動手段でロック操作部材７３でロックスリー
ブ５５を前向きに移動させると、ロックピン７０，…に
よってセンタカム５３が前方に押し出され、該センタカ
ム５３の歯６７，…がドリブンカムの歯６８，…と常時
噛合するようになり、四輪駆動状態に固定される。

【００１６】本実施例では、上記ロック装置の作動手段
としてモータ７５が使用されている。このモータ７５は
ミッションケース５の上部前方に設けられ、その出力軸
に取り付けたピニオン軸７６に前記アーム支持軸７４の
前方に設けたウォームギヤ７７が噛合し、さらに該ウォ
ームギヤ７７の雌ねじ部７８にアーム支持軸７４の延長
軸７９に形成された雄ねじ部８０が螺合している。ロッ
ク操作部材７３はスプリング８１によって延長軸７９側
に付勢され、両者７３，７９は互いに突き合った状態と
なっており、延長軸７９からロック操作部材７３に軸方
向の押圧力は伝わるが、回転力は伝わらないようになっ
ている。モータ７５を所定方向に回転させると、ピニオ
ン７６に噛合するウォームギヤ７７が一定方向に回転
し、延長軸７９が前方に移動する。これに伴い、スプリ
ング８１の反発力によってロック操作部材７３も前方に
移動し、前述の如くワンウェイクラッチ５０が「入」に
固定され、四輪駆動状態に保持される。この状態からモ
ータ７５を逆向きに回転させると、延長軸７９がロック
操作部材７３を後方に押圧することにより、ロック操作
部材７３によるセンタカム５３の拘束が解除され、ワン
ウェイクラッチ５０がフリーになる。

【００１７】なお、図１における８５は操縦ハンドル、
８６はフェンダ、８７はフロントアクスルハウジングで
ある。フロントアクスルハウジング８７内には前輪デフ
装置（図示せず）が設けられ、前輪駆動二次軸４９の回
転動力がユニバーサルジョイント８８を介して前輪デフ
装置に伝えられ、さらにフロントアクスルハウジング８
７内において水平横向きに回転軸架された駆動軸（図示
せず）を介して前輪２，２を回転駆動する。

【００１８】つぎにこのトラクタ１の動力伝動例の作動
説明を行なう。この動力伝達系においては、エンジン４
の回転動力は、主変速装置および副変速装置で主変速及
び副変速を行なった後、後輪駆動系のドライブシャフト
２０に伝えられるとともに、このドライブシャフト２０
から分岐して前輪駆動系の前輪一次軸３７に伝えられ、
さらに前輪駆動一次軸３７からワンウェイクラッチ５０
を介して前輪駆動二次軸４９に伝えられる。このワンウ
ェイクラッチ５０は、一次軸３７から二次軸４９への順
方向にのみ伝動が可能で、前輪２，２の走行抵抗に応じ
て適宜自動的に入／切に切り替えられるようになってい
るのである。

【００１９】エンジン停止時や主変速もしくは副変速が
ニュートラル位置にあるときは、後輪駆動系にも前輪駆
動系にも伝動が行われておらず、このときワンウェイク
ラッチ５０は、図６（ａ）に示すように、リターンスプ
リング５６によってセンタカム５３がドライブカム５１
側に押し付けられた状態となっており、センタカム５３
とドリブンカム５２とは互いに離反している。

【００２０】前輪駆動一次軸３７が回転すると、ドライ
ブカム５１が回転することによりセンタカム５３も回転
するが、該センタカム５３が回転することにより抵抗ア
ーム５７とブレーキシュー６０との間に摩擦力が発生
し、この摩擦による抵抗力がリターンスプリング５６の
反発力に抗してセンタカム５３を前方に移動させ、図６
（ｂ）に示すように、センタカム５３の歯６７，…とド
リブンカム５２の歯６８，…が噛み合い、センタカム５
３からドリブンカム５２へも動力が伝達されるようにな
る。すなわち、直進時の通常の走行時にはワンウェイク
ラッチ５０が「入」となり、四輪駆動状態となる。

【００２１】旋回時等には、機体に押されて前輪２，２
が速く回転しようとするため、ドリブンカム５２でセン
タカム５３を回転させる作用が生じる。その結果、図６
（ｃ）で示すように、ドライブカム５１の傾斜面６３ａ
からセンタカム５３の傾斜面６５ａが離れて二輪駆動状
態となる。さらに、リターンスプリング５６の押圧作用
と歯５８，…の反力によってセンタカム５３がドライブ
カム５１側に押し戻され、図６（ｄ）に示すように、セ
ンタカム５３とドリブンカム５２の噛合も外れ、各カム
５１，５２，５３が各々フリーとなる。この状態では、
前輪２，２は後輪３，３よりもオーバーラン可能である
ので、旋回を円滑に行なうことができる。センタカム５
３の回転数がドライブカム５１の回転数以下になると、
再び両者の傾斜面６３ａ，６５ａが当接して、ドライブ
カム５１とセンタカム５３が伝動連結されるとともに、
それにともないセンタカム５３が前方に移動して、セン
タカム５３とドリブンカム５２も伝動連結され、四輪駆
動状態になる。この時点でまだ前輪２，２が機体に押さ
れた状態にあるときは、上記と同様の動作を行ない二輪
駆動状態に戻る。すなわち、オーバラン中は図６
（ｂ），（ｃ），（ｄ）の動作を順に繰り返す。そし
て、旋回を完了し、前輪２，２の回転数が一定以下にな
ると、四輪駆動状態に自動的に固定される。

【００２２】なお、地盤が軟弱な圃場等では、旋回中に
二輪駆動状態となっても、路面抵抗により前輪２，２が
充分回転せず、後輪３，３がスリップをするが、スリッ
プによって機体の移動速度が低下すると、ドリブンカム
５２の回転数よりもドライブカム５１の回転数の方が大
きくなり、すぐに四輪駆動状態に復帰するので、容易に
スリップを脱出することができるのである。

【００２３】上記の動作は機体が後進する場合について
も当てはまり、その場合は、傾斜面６３ｂと傾斜面６５
ｂを通じてドライブカム５１からセンタカム５３へ伝動
が行なわれるとともに、歯６７と歯６８の前記と反対側
の面を通じてセンタカム５３とドリブンカム５２との伝
動が行なわれる。また、このワンウェイクラッチ５０は
坂道等でも有効であり、たとえば下り坂で前輪２，２の
回転数が強制駆動力を受けて回転する速さよりも大きく
なるときは二輪駆動状態となり、逆に登り坂で後輪３，
３がスリップを起こし、前輪２，２の回転数が所定の回
転数まで低下すると再び四輪駆動状態に復帰して推進力
を向上させるようになっている。

【００２４】このように、ワンウェイクラッチ５０を設
けることにより、四輪駆動状態と二輪駆動状態とに適宜
切り替えられ、旋回や坂道操向を円滑に行なうことがで
きるのである。装着する作業機の種類によって大きな推
進力を必要とする場合や、前輪に対してエンジンブレー
キが必要な場合等には、ロック状態でワンウェイクラッ
チ５０の機能を四輪駆動状態に固定することができる。
このロック装置はモータ７５で駆動するようになってい
るので動作が確実である。なお、ロック装置の駆動手段
としては、モータ以外のアクチュエータ、例えばソレノ
イド等を使用してもよい。

【００２５】以上、ワンウェイクラッチ５０で四輪駆動
状態と二輪駆動状態に適宜切り替えることにより、旋回
を円滑に、かつ小半径で行えるとともに、例えば従来車
両のように前輪の高低速切替時にショックが生じるとい
った問題も解消できる。また、ワンウェイクラッチ５０
を常時「入」の状態に固定し、四輪駆動状態に保持する
ロック装置も設けられているので、大きなトレーラを牽
引して坂道を下る場合でも、前輪にエンジンブレーキが
かかり、安全に走行できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】農用トラクタの側面図。

【図２】ミッションケースの正面図。

【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図。

【図４】図２におけるＢ−Ｂ断面図。

【図５】図４におけるＣ−Ｃ断面図。

【図６】ワンウェイクラッチの動作を説明するための模
式図。

【符号の説明】

１…トラクタ（四輪駆動車両）、２…前輪（操舵輪）、
３…後輪（非操舵輪）、５…ミッションケース、２０…
ドライブシャフト、３７…前輪駆動（駆動側）一次軸、
４９…前輪駆動（被動側）二次軸、５０…ワンウェイク
ラッチ、５１…ドライブカム、５１ｂ…ハブ、５２…ド
リブンカム、５３…センタカム、５５…ロックスリー
ブ、５６…リターンスプリング、６３…凸部、６５…凹
部、６７，６８…歯、７０…ロックピン、７１…通孔、
７３…ロック操作部材、７５…モータ（アクチュエー
タ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動側一次軸３７と被動側二次軸４９と
   の間に、凸部６３を有するドライブカム５１と、片面に
   この凸部６３に係合して連動回転しうる凹部６５を他面
   に歯６７，…を夫々備えたセンタカム５３と、この歯６
   ７，…に噛み合うよう対向する歯６８，…を有したドリ
   ブンカム５２とを、常時はこれら歯６７，６８，…が非
   噛合状態になるようセンタカム５３をドリブンカム５２
   から離反すべく付勢するリターンスプリング５６を設
   け、上記一次軸３７又は二次軸４９に上記ドライブカム
   ５１又はドリブンカム５２を一体的に設けてなるワンウ
   ェイクラッチ５０において、上記ドライブカム５１を挟
   んでセンタカム５３とは反対側にロックスリーブ５５を
   設け、このロックスリーブ５５とセンタカム５３との間
   にはドライブカム５１のハブ５１ｂを貫通してロックピ
   ン７０を設け、ロックスリーブ５５の移動によってロッ
   クピン７０がセンタカム５３を上記付勢力に抗して歯６
   ７，６８，…を噛合すべく構成してなるワンウェイクラ
   ッチ。