JP3561396B2 - トラクタのトランスミッション - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトラクタのトランスミッションに関するものであり、より具体的には、ＰＴＯ系ミッションと走行系にミッションを有し、大出力で多段変速を可能としたトラクタのトランスミッションに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンに直結されている独立ＰＴＯクラッチの出力側にＰＴＯ変速部を備えているＰＴＯ系ミッションと；主変速装置、副変速装置、クリープ変速装置およびシャトル変速装置を備えていて後輪デフ装置を駆動する走行系ミッションと；をトラクタ車体に内装しているトラクタのトランスミッションは公知であり、例えば特公平７−２５２７２号公報にあっては、後輪デフ装置の前側（入力側）に２次変速装置（副変速装置）を配置し、後輪デフ装置の後側上部にＰＴＯ変速装置を配置している車両用（トラクタ用）のトランスミッションが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の技術では、後輪デフ装置の前側に副変速装置を配置しているため、ＰＴＯ変速装置は後輪デフ装置の後側でトラクタ車体の最後部に内装しなければならず、これでは車体重心位置が後方側寄りとなって、走行動力車であるトラクタの前後重量バランスが悪くなっているという課題があった。
【０００４】
すなわち、トラクタは、この後部に三点リンク等のリンク方式でロータリ耕耘機等の作業機を昇降自在に装着して各種農作業を実施するものであることから、前後重量バランスが崩れ、前輪側が浮上し易くなることから、前部ウェイト等を装着しなければならず、これで車体重が過大となって圃場を荒す要因となるだけでなくハンドル操作も重くなるという課題があった。
【０００５】
また、トラクタは走行動力車であって作業の豊富化が要望されており、これ故に走行系ミッションにおいては例えば前・後進２４段等の極め細かな多段ミッションが大出力の下で必要となり、このため、クリープ変速装置、シャトル変速装置を付帯させる必要があるが、狭小なミッションケース（実質的にトラクタ車体）にこれら変速装置を組付けることは相当な無理があるという課題があった。
【０００６】
一方、走行動力車であるトラクタのトランスミッションにおいては、走行系ミッションとともにＰＴＯ系ミッションを組込むことが必要であり、狭小なトラクタ車体であることから、該ＰＴＯ系ミッションについての変速段数も少なくなり、これでは作業の豊富化によるニーズに対応でき難いという課題があった。
本発明は、上記課題に鑑み、大出力で走行系ミッションおよびＰＴＯ系ミッションの豊富な変速を得ることができながらも前後重量バランスも良好なトラクタのトランスミッションを提供することが目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンに直結されている独立ＰＴＯクラッチの出力側にＰＴＯ変速部を備えているＰＴＯ系ミッションと；主変速装置、副変速装置、クリープ変速装置およびシャトル変速装置を備えていて後輪デフ装置を駆動する走行系ミッションと；をトラクタ車体に内装しているトラクタのトランスミッションにおいて、前述の目的を達成するために次の技術的手段を講じている。
【０００８】
すなわち、本発明に係るトラクタのトランスミッションは、前記ＰＴＯ変速部を後輪デフ装置の前方側に配置し、該ＰＴＯ変速部の前方側上部に前記シャトル変速装置を配置し、該シャトル変速装置の下方側に前記副変速装置およびクリープ変速装置を配置することで車体重心位置を前方側寄りとしていることを特徴とするものである（請求項１）。
【０００９】
このような構成を採用したことにより、走行系ミッションとしては、主変速装置、副変速装置の他に、クリープ変速装置およびシャトル変速装置を狭小なトラクタ車体であっても効率よく配備することができ、例えば前進２４段、後進２４段の多段変速ができて極め細かにして豊富な変速を約束できるとともに、前後重量バランスが良好となって、圃場を極度に荒すこともなくハンドル操作も軽快になったのである。
【００１０】
また、ＰＴＯ系ミッションについても例えば前進（正転）３段、後進（逆転）１段の４段変速が可能となり、作業内容の豊富化にマッチしたＰＴＯ変速を得ることが可能となり、しかもＰＴＯ変速パターンが所謂Ｉ形パターンにできて変速操作が楽になるとともにシフターの個数も少なくなったのである。
また、本発明に係るトラクタのトランスミッションは、請求項１において、前記副変速装置のカウンター軸を後輪デフ装置の駆動軸系に被せて備え、クリープ変速装置の出力側を副変速装置の前方側で前記駆動軸系に入力していることを特徴とするものである（請求項２）。
【００１１】
このような構成を採用したことにより、狭小なトラクタ車体であっても副変速装置とクリープ変速装置の組込みが可能でしかも、部品点数が少なくなってトラクタの重量も軽量化できて水田用トラクタのミッションとして採用することでその意義が倍加できたのである。
更に、本発明に係るトラクタのトランスミッションは、請求項１において、前記ＰＴＯ変速装置のカウンター軸は後輪デフ装置の駆動軸系に被せて備えていることを特徴とするものである（請求項３）
このような構成を採用したことにより、走行系ミッションによる変速段数の豊富化とともにＰＴＯ系ミッションの変速段数も豊富化となり、作業内容に対応したＰＴＯ変速が可能となったのである。
【００１２】
また、本発明に係るトラクタのトランスミッションは、請求項１において、シャトル変速装置のシャトルギアと副変速装置の低速ギアとを共通の伝動ギアに噛み合せていることを特徴とするものである（請求項４）。
このような構成を採用したことによってギアの兼用化が図れて重量の軽量化につながるのは勿論、回転数の低いギアであることから、変速操作も楽にできるのである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係るトランスミッションを採用したキャビン付トラクタを示しており、該トラクタ１は、左右の前輪２、左右の後輪３を備えている２軸４車輪形であり、トラクタ車体４はエンジン５にクラッチハウジングおよびミッションケース６を連設することで構成されており、エンジン５はラジエータ等のエンジン補器とともにボンネット７で被われている。
【００１４】
トラクタ車体４の後部上面には左右一対のリフトアーム８を有する油圧昇降装置９が搭載されており、該油圧昇降装置９に、三点リンク１０を介してロータリ耕耘機で示す作業機１１が昇降自在に装着されている。
キャビン１２は左右の後輪フェンダ１３とこのフェンダ１３を連結しているフロアーシート１４と箱形キャビン体１５とで主構成されており、操縦ハンドル１６と運転席１７とを取囲んでおり、左右に開閉自在なドア１８を備えている。
【００１５】
図２を参照すると本発明に係るトランスミッションの全体が一部展開した状態で示してあり、該トランスミッションはエンジン５に直結されている独立ＰＴＯクラッチ１９の出力側にＰＴＯ変速部（ＰＴＯ変速装置）２０を備えているＰＴＯ系ミッションと；主変速装置２１、副変速装置２２、クリープ変速装置２３およびシャトル変速装置２４を備えていて後輪デフ装置２５を駆動する走行系ミッションと；をトラクタ車体４に内装することで構成されていて、トラクタ車体４の最後尾にはギア減速装置２６が備えられていてＰＴＯ軸２７に伝動されている。
【００１６】
図２を参照して具体的に説明すると、エンジンクランク軸（出力軸）２８には走行系の主クラッチ２９を介して走行系入力軸３０が断続自在に接合されており、該入力軸３０は筒軸構造とされていてこの入力軸３０にＰＴＯ系の推進軸（入力軸）３１が内挿されていてエンジンクランク軸２８に直結されている。
主変速装置２１は入力軸３０に軸方向間隔をおいて固着又は固設している等１速〜第４速の伝動ギア群３２と、入力軸３０の上部又は上側部に平行として架設されているカウンター軸３３に、前記伝動ギヤ群３２に噛合している第１速〜第４速度の変速ギア群３４と変速シフタ３５とを備えて構成されていて、図では図３でも示すように変速シフタ３５の軸方向摺動切換で、１Ｆ（１速）から４Ｆ（４速）に変速可能なシンクロメッシュ式常時噛合変速とされている。
【００１７】
主変速装置２１の出側（カウンター軸３３）にはシャトル変速装置２４の入力軸３６が油圧式クラッチ（イナーシャ用ブレーキともなる）３７を介して接合されており、両軸３３，３７は同一軸心上に位置している。
入力軸３６に正転用伝動ギア３８と逆転用伝動ギア３９が軸方向の間隔をおいて空転自在に備えられており、両ギア３８，３９間にはこれらを入切するシフタ４０が摺動自在に備えられていて、該シフタ４０はシンクロメッシュ（同期咬合式）とされている。
【００１８】
入力軸３６の下方に筒軸構造とされている副変速装置２２の変速軸４１が架設されており、該変速軸４１には正転用伝動ギア３８に噛合している連動ギア４２とこのギア４２に並設している副変速高速用の伝動ギア４３と、シャトルギア４４を介して逆転用伝動ギア３９に噛合している副変速低速用の伝動ギア４５がそれぞれ固設されている。
【００１９】
副変速装置２２の変速軸４１にはＰＴＯ系の推進軸３１が内挿されており、これ故に、主変速装置２１の入力軸３０と副変速装置２２の変速軸４１は実質的に同一軸心上で前後に架設されている。
副変速装置２２のカウンター軸４６は変速軸４１の下方にて平行に架設されていて、該カウンター軸４６は実質的に筒軸構造とされていて後輪デフ装置２５の駆動系軸４７に被せられている。
【００２０】
カウンター軸４６には伝動ギア４３に噛合している副変速高速用ギア４８と伝動ギア４５に噛合している副変速低速用ギア４９とが空転自在（相対回転自在）に備えられており、両高低速ギア４８，４９は軸方向に摺動自在なシフタ５０によって入切自在とされている。
すなわち、図３及び図５においてシャトル変速装置２４のシフタ４０を矢符Ｆの方向に摺動してギア３８に同期咬合すると正転となり、矢符Ｒの方向に摺動してギア３９に同期咬合すると逆転となり、また、副変速装置２２のシフタ５０を矢符Ｈの方向に摺動してギア４８に同期咬合すると高速となり、シフタ５０を矢符Ｌの方向に摺動してギア４９に同期咬合すると低速となるのであり、ここに、シャトル変速装置２４のシャトルギア４４と副変速装置２２の低速ギア４９とを共通の伝動ギア４５に噛み合せているのである。
【００２１】
図２〜図５に参照すると、副変速装置２２の前方下段（下位）にクリープ変速装置２３を配設した第１の実施形態が示してあり、副変速装置２２におけるカウンター軸４６の前端にクリープ駆動ギア５１が刻成されており、このギア５１の前方にクリープ最終ギア（クリープにおける伝動終端をいう）５２がデフ駆動系軸４７上にニードル、ブシュ等を介して回転自在（空転自在）に備えられており、デフ駆動系軸４７上には両ギア５１，５２をデフ駆動系軸４７に対して入切するシフタ５３が備えられている。
【００２２】
デフ駆動系軸４７の下方にはこの軸と平行として第１クリープ軸５４および第２クリープ軸５５が架設されていて、第１クリープ軸５４上には駆動ギア５１に咬合する連動ギア５６がスプライン等で固設されているとともに、ギア５２に咬合する連動ギア５７がニードル又はブシュ等を介して相対回転自在（空転自在）として套嵌されており、該ギア５７上には両連動ギア５６，５７を入切するシフタギア５８がスプライン等によって套嵌され、第１クリープ軸５４の前端にはクリープ伝動ギア５９が刻成されている。
【００２３】
第２クリープ軸５５にはギア５９に咬合するクリープギア６０とシフタギア５８が係脱されるクリープ伝動ギア６１が固設されている。
従って、この第１実施形態によれば、シフタ５３の矢符Ａの方向に摺動してカウンター軸４６上のギア５１を介してデフ駆動系軸４７に咬合すると、クリープ変速装置２３を経由しないで副変速装置２２を経由してデフ駆動系軸４７を介しての後輪デフ装置２５の駆動が可能であり、一方、シフタ５３を矢符Ｂの方向に摺動してギア５２とデフ駆動系軸４７を接合することによって、第１段クリープ変速と第２段クリープ変速が可能とされている。
【００２４】
第１段クリープ変速はシフトギア５８を矢符Ｃの方向に摺動して連動ギア５６に接合することにより、ギア５１→ギア５６→シフトギア５８→ギア５７→ギア５２を経由してのデフ駆動系軸４７に伝動されるのであり、一方、第２段クリープ変速はシフトギア５８を図示のようにギア６１に咬合することによって、ギア５１→ギア５６→第１クリープ軸５４→ギア５９→ギア６０→ギア６１→シフトギア５８→５９→ギア５２を経由してのシフタ５３を介してのデフ駆動理軸４７の伝動をしているのである。
【００２５】
図６はクリープ変速装置２３の第２実施形態を示しており、第１クリープ軸５４にはギア５１に咬合している連動ギア５６をニードル等で空転自在に備えているとともに該ギア５６に並設して小径の伝動ギア５９が備えられている。
第２クリープ軸５５にはギア５９に咬合するクリープギア６０およびシフトギア５８が入切するギア６１がスプライン等によって固設されている。
【００２６】
この第２実施形態によれば、シフタ５３を矢符Ａにすると第１実施形態と同様にクリープ変速装置２３を経由しないのでデフ駆動系軸４７が伝動され、シフタ５３を矢符Ｂにしてシフトギア５８を矢符Ｃにすると第１実施形態と同様な経路で第１段クリープ変速となり、シフトギア５８を図示の状態にすると第１実施形態と同様な経路で第２段クリープ変速となるのである。
【００２７】
前述した第１・２実施形態のいずれの構成においても、副変速装置２２のカウンター軸４６を後輪デフ装置２５の駆動軸系（駆動系軸）４７に被せて備え、クリープ変速装置２３の出力側を副変速装置２２に前方側で前記駆動軸系４７に迂回して入力させているのである。
図２及び図４を参照すると、デフ駆動系軸４７には主変速装置２１の下方部位にて前輪駆動ギア６２が固設されていて該ギア６２を介して油圧クラッチ装置６３を有するクラッチ軸６４と前輪駆動軸６５が備えられ、油圧クラッチ装置６３はクラッチボディ６６に背合わせ状として２個の油圧ピストン６７を有し、該油圧ピストン６７にてクラッチ板６８を断接することにより、後輪３と同期して前輪２を駆動するＤＴギア群６９と後輪３に対して前輪２を増進駆動する倍速ギア群７０とに切換自在とされている。
【００２８】
図２を参照すると、デフ駆動系軸４７はカップリング７１を介してデフ駆動軸７２に接合されており、該デフ駆動軸７２はベベルピニオン７３を有して後輪デフ装置２５のクラウンギア７４に連動されており、該ベベルピニオン７３等を焼入れ（熱処理）することで該ピニオン７３を小径にして軽量化に寄与するようになっている。
【００２９】
図２及び図７を参照すると、独立ＰＴＯクラッチ１９は油圧式であり、油圧を供給してクラッチ板７４を圧接すると接となり、油圧を解放するとバネ７５にて断となるものであり、該クラッチ１９の出力側にはブレーキ手段７６が備えられていて、クラッチ接（入）からクラッチ断（切）に切替え操作したとき油圧ピストンの動きに連動してブレーキを作用して慣性空転を防止している。
【００３０】
独立ＰＴＯクラッチ１９は推進軸３１を介してエンジン、つまり、クランク軸２８に直結されていて、推進軸３１と同一軸心上にクラッチ出軸７７が架設され、該クラッチ出軸７７の端部（後端）にはＰＴＯ変速部（ＰＴＯ変速装置）２０の入力ギア７８が刻成され、該入力ギア７８には咬合部７８Ａが形成されている。
【００３１】
ＰＴＯ変速装置２０は、図７及び図８で示すようにクラッチ出軸７７と同一軸心上に架設されているＰＴＯ変速軸７９に、大小ギヤ８０Ａ，８０Ｂを有するシフトギヤ８０を内外スプラインを介して軸方向に矢符Ｘで示すように摺動自在に套嵌しており、ＰＴＯ変速軸７９の下方にはこれと平行としてＰＴＯ系の変速カウンター軸８１が架設されており、この図示した実施形態ではカウンター軸８１はデフ駆動軸７２上に相対回転自在（空転自在）として套嵌されている。
【００３２】
カウンター軸８１には、入力ギア７８に咬合している伝動ギア８２とＰＴＯ２速（２Ｐ）用の変速ギア８３とＰＴＯ１速（１Ｐ）用の変速ギア８４およびＰＴＯ逆転用（ＰＲ）のギア８５とが前方から後方にかけて上記した順で軸方向間隔を有して備えられており、ギア８５に咬合するアイドルギア８６はバック軸８７に備えられている。
【００３３】
すなわち、図２を参照すれば明らかな通り、前記ＰＴＯ変速部２０を後輪デフ装置２５の前方側に配置し、該ＰＴＯ変速部２０の前方側上部に前記シャトル変速装置２４を配置し、該シャトル変速装置２４の下方側に前記副変速装置２２およびクリープ変速装置２３を配置することで車体重心位置を前方側寄りとしているとともに図示の実施形態では、主変速装置２１の下方部位に前輪駆動効果の油圧クラッチ装置６３等を配置することで車体重心位置を相対的に前方側寄りとして図１に示している作業機１１を装着しての作業においての前後重量バランスを良好にしているのである。
【００３４】
図７及び図８を参照してＰＴＯ変速装置２０の変速態様を概説すると、シフトギア８０の大ギア８０Ａをアイドルギア８６を介してギア８５に連係すると（図８のＰＲ参照）、入力ギア７８→ギア８２→ギア８５→ギア８６→ギアＡを経由してシフトギア８０が変速軸７９にスプライン結合されている故に、変速軸７９はＰＴＯ逆転となり、図では変速軸７９にカップリング８８で連結した伝動軸８９を介してＰＴＯ減速装置２６を経由してＰＴＯ軸２７を逆転駆動するのであり、この逆転駆動は例えば作業機１１がロータリ耕耘機のときは爪軸（耕耘軸）をアップカットするのに利用されるのである。
【００３５】
次に、シフトギア８０を摺動して下ギア８０Ａをギア８４に咬合させると（図８の１Ｐ参照）、入力ギア７８→ギア８２→ギア８４→下ギア８０Ａを経由してＰＴＯ系ミッションは正転第１速（１Ｐ）となって変速軸７９を駆動する。
更に、シフトギア８０を摺動してその大小ギア８０Ａ、８０Ｂをいずれのギア８３，８４に咬合させない位置（図８のＮＰ参照）にすると、ＰＴＯ変速装置２０は中立状態となり、シフトギア８０を摺動してその小ギア８０Ｂをギア８３ に咬合させると（図８の２Ｐ参照）、ギア７８→ギア８２→ギア８３→８０Ｂを経由して変速軸７９は正転第２速（２Ｐ）となり、更に、シフトギヤ８０を摺動してその内歯スプラインを咬合部７８Ａに係合して出力軸７７と変速軸７９とを直結することで（図８の３Ｐ参照）、正転第３速（３Ｐ）となるのである。
【００３６】
前述の説明でも明らかな通り、ＰＴＯの変速パターンは、前から後にかけて３Ｐ，２Ｐ，ＮＰ，１Ｐ，ＰＲの順で所謂Ｉ形パターンとなり、操作性が向上するとともにシフトフォークんどもひとつで済みコストダウンが図れるだけでなく組立分解およびメンテナンスも容易となるのである。
更に、図示の実施形態においては、シフトギア８０の内スプラインは軸方向前後に形成されていて軸方向中間部位はくり抜き部８０Ｃとされており、一方、変速軸７９の外スプラインについては軸方向前後に形成されていて軸方向中間部位はくり抜き部７９Ａとされており、このような構成にすることで１Ｐおよび２Ｐのとき内外スプラインの一方（１Ｐではシフトギア８０の後側内スプラインと変速軸７９の後側外スプラインの咬合、２Ｐではシフトギア８０の前側内スプラインと変速軸７９の前側外スプラインの咬合）となって、シフトギア８０の変速抜け（変速位置１Ｐ，２Ｐからの軸方向摺動）を防止しているのである。
【００３７】
なお、前述した実施態様において、後輪デフ装置２５の左右ヨーク軸（出力軸）は、終減速装置を介して後輪３に連動されているとともに、この後輪伝動系にはブレーキ装置が具備される。また、前輪駆動軸６５は前輪デフ装置に入力されるものである。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述した通り本発明によれば大出力で走行系およびＰＴＯ系のミッションは多段変速可能でありながら、前後重量バランスが良好になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトランスミッションが採用されるトラクタの側面図である。
【図２】本発明に係るトランスミッションの全体を一部展開して示す側面図である。
【図３】走行系ミッションのうち主変速装置、シャトル変速装置を示す側面図である。
【図４】走行系ミッションのうち、主変速装置、クリープ変速装置および前輪駆動装置を示す側面図である。
【図５】走行系ミッションのうち、シャトル変速装置、副変速装置、クリープ変速装置を示す第１実施形態の側面図である。
【図６】走行系ミッションのうち、副変速装置、クリープ変速装置を示す第２実施形態の側面図である。
【図７】ＰＴＯ変速装置と後輪デフ装置を示す側面図である。
【図８】ＰＴＯ変速装置の断面図である。
【符号の説明】
１ トラクタ
４ トラクタ車体
５ エンジン
１９ 独立ＰＴＯクラッチ
２０ ＰＴＯ変速装置
２１ 主変速装置
２２ 副変速装置
２３ クリープ変速装置
２４ シャトル変速装置
２５ 後輪デフ装置

Claims (3)

1. エンジンからの動力が伝達される筒軸構造の走行系入力軸に、エンジンに直結されたＰＴＯ系の推進軸を挿入すると共に、このＰＴＯ系推進軸の下側に、後輪デフ装置に動力を伝達するデフ駆動軸を平行状に備え、主変速装置の後方に、この主変速装置を介して前記走行系入力軸からの動力が伝達される入力軸をＰＴＯ系推進軸と略平行状として有するシャトル装置を配置し、このシャトル装置の下側に、このシャトル装置を介してシャトル装置の入力軸から動力が入力される筒軸状の変速軸をＰＴＯ系推進軸に外嵌状として有する副変速装置を配置し、この副変速装置は、この副変速装置から動力を出力するカウンタ軸をデフ駆動系軸に外嵌状として備え、副変速装置の前側に、前記カウンター軸から出力を前記デフ駆動系軸に伝達可能なクリープ変速装置を配置し、副変速装置の変速軸は、シャトル装置の入力軸に備えられた逆転用伝動ギアに噛合するシャトルギアと、副変速装置のカウンタ軸に備えられた低速ギアとに噛合する伝動ギアとを有し、副変速装置と後輪デフ装置との間に、ＰＴＯ系推進軸からの動力が独立ＰＴＯクラッチを介して伝達されて多段に変速するＰＴＯ変速部を介装したことを特徴とするトラクタのトランスミッション。
2. 前記デフ駆動系軸には前記主変速装置の下方部位にて前輪駆動ギアが固設され、前記クリープ変速装置の前側に、後輪と同期して前輪を駆動するように前輪駆動ギアから動力を伝達する状態と、後輪に対して前輪を増進駆動するように前輪駆動ギアから動力伝達する状態と、に切り替える油圧クラッチ装置が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のトラクタのトランスミッション。
3. 前記主変速装置から動力を出力する出力軸は、シャトル装置の入力軸にクラッチを介して断続自在に接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトラクタのトランスミッション。

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