JP3585285B2

JP3585285B2 - 駆動操向車輪の支持部構造

Info

Publication number: JP3585285B2
Application number: JP10360195A
Authority: JP
Inventors: 斉青山; 健蔵後
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1995-04-27
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2019-11-04
Also published as: KR100231244B1; JPH08295144A; KR960037357A; US5765659A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、トラクタ等の４輪駆動型作業機の前輪に好適な駆動操向車輪の支持部構造において、所要スペースを少なくしながら駆動操向車輪の切れ角を大きくする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトラクタでは、実開平２−２３２２３号公報に開示されているように、前輪を駆動及び操向可能に支持している。前記公報の第２図に示すように、機体側である車軸ケース（符号１）の端部を斜め下方に延出し、延出されたケース部分（符号２）と、前車軸等を内装したハブケース（符号３）とを嵌合することにより、伝動操舵軸（符号６）を介して駆動力が前輪に伝達され、伝動操舵軸（符号６）の軸芯を中心として前輪を操舵できるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
トラクタでは近年、圃場での旋回半径を小さくして作業能率を向上させる技術が要求されており、前輪の操舵角（切れ角）を大きくする以外に、旋回中心側の後輪に制動を掛けながら旋回するブレーキターンや、前輪を後輪よりも増速して旋回すると言った工夫が行われている。しかしながら、旋回半径は小さければ小さい程、作業能率の点で好ましい為、さらなる旋回半径の小径化の為の工夫が要望されている。
本発明は、駆動操向車輪の操舵角（切れ角）を大きくすると言う基本的な部分に工夫を行うことにより、旋回半径の小径化を図ることを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は駆動操向車輪の支持部構造において、次のように構成することにある。
［１］
機体外側に位置する外側軸受け及び機体内側に位置する内側軸受けにより回転自在に支持されて、外側及び内側軸受けの間に第１従動ギヤを一体回転状態に備えた車軸と、
第１従動ギヤの前記車軸よりも下方側位置で咬合する第１駆動ギヤを下部に備え、機体の左右方向に延出される伝動軸の第２駆動ギヤに咬合する第２従動ギヤを上部に備えた伝動操舵軸と、
車軸及び伝動操舵軸を内装するハブケースと、
第２駆動ギヤ及び第２従動ギヤの咬合部分を内装する車軸ケースの端部とを備えると共に、
ハブケースにおける伝動操舵軸の上方に位置する部分と、車軸ケースの端部の下部とを、内側軸受けの上方に位置する操舵軸受けを介して、所定角度範囲で回動可能に嵌合し、
内側軸受けとその内側軸受けの上方に位置する操舵軸受けとを、車軸の軸芯方向で重複するように配置してある。
【０００５】
［２］
前項［１］の構成において、第１従動ギヤ及び第１駆動ギヤの咬合部分における噛合中心を通り且つ車軸に直交する線分と、伝動操舵軸の軸芯との間に、内側軸受けを配置してある。
【０００６】
［３］
前項［１］又は［２］の構成において、第２駆動ギヤ及び第２従動ギヤの咬合部分を、第２駆動ギヤの下部に形成してある。
【０００７】
［４］
前項［１］〜［３］のうちのいずれか一つの構成において、ハブケースにおける内側軸受けを支持する支持ケース部分と伝動操舵軸とを近接配置し、伝動操舵軸に第１駆動ギヤを一体形成すると共に、
ハブケースにおける車軸ケースの端部との嵌合用開口部への伝動操舵軸の挿入により、伝動操舵軸のハブケースへの取り付けが可能となるように、
ハブケースにおける伝動操舵軸を内装する部分を、支持ケース部分の下方位置から嵌合用開口部に亘って外方に突出させてある。
【０００８】
［５］
前項［１］〜［３］のうちのいずれか一つの構成において、外側軸受けの機体外側からの挿抜によって、車軸をハブケースに取り付け及び取り外し可能に構成すると共に、
車軸における外側及び内側軸受けの間の第１従動ギヤの支持部分へのサークリップの取り付けにより、車軸の抜け止めを行ってある。
【０００９】
【作用】
［Ｉ］
駆動操向車輪の操舵角（切れ角）を大きくするには、駆動操向車輪の操舵半径を小さくするか、又は駆動操向車輪に接触しそうな周辺部分を機体内側に寄せるかすれば良いが、後者の手段は実現が困難であり、前者の手段を実現させるのが得策である。従来の構造（前述の実開平２−２３２２３号公報の構造）では、伝動操舵軸の軸芯の下方延長線及び地面との交点と前輪の接地部の中心の間隔（スクラブ半径）が、比較的大きいものであり、これにより駆動操向車輪の操舵角（切れ角）が規制されている。
【００１０】
前述のスクラブ半径を小さくする為には、伝動操舵軸を駆動操向車輪の内側に入り込ませるか、又は伝動操舵軸を傾けるかすれば良いが、伝動操作軸をあまり傾けると、駆動操向車輪の操舵に伴う機体の持上がり現象が顕著になり過ぎてステアリング操作が重くなったり、キャンバ変化が過大になったりして、好ましくない。従って本発明は、好適な伝動操舵軸の傾斜角度（キングピン角度）を維持しながら、伝動操舵軸を駆動操向車輪の内側に入り込ませるようにするものである。
【００１１】
請求項１の特徴によると、例えば図１に示すように車軸４を支持する内側軸受け１３の上方に重複して操舵軸受け２１を配置することにより、従来の構造（前述の実開平２−２３２２３号公報の構造）のように、内側軸受け及び操舵軸受けを横に並べて配置する構造に比べて、伝動操舵軸６を車軸４に近づけることが可能になる。
【００１２】
［ＩＩ］
請求項２の特徴によると、請求項１の場合と同様に前項［Ｉ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて以下のような「作用」を備えている。
請求項２の特徴によると、例えば図１に示すように伝動操舵軸６の第１駆動ギヤ１５及び車軸４の第１従動ギヤ５の咬合部分が、横方向において車軸４を支持する外側及び内側軸受け１２，１３の間に位置することになるので、例えば特開昭６３−１３４３５０号公報や実開昭６３−１５６８２５号公報に開示されているように、伝動操舵軸６の第１駆動ギヤ１５及び車軸４の第１従動ギヤ５の咬合部分が、車軸を支持する外側及び内側軸受けから横方向にオーバーハングした位置にある構造に比べて、車軸４の第１従動ギヤ５の強度剛性を必要以上に強化しなくてもよく、車軸４の芯振れが少ない良好な噛合精度が得易い等のように、円滑な伝動状態を現出させることができるようになる。
【００１３】
［ＩＩＩ］
請求項３の特徴によると、請求項１又は２の場合と同様に前項［Ｉ］［ＩＩ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて以下のような「作用」を備えている。
前項［ＩＩ］に記載の実開昭６３−１５６８２５号公報に開示されているように、伝動軸の第２駆動ギヤ及び伝動操舵軸の第２従動ギヤの咬合部分を、伝動軸の第２駆動ギヤの上部に形成する構造に比べて、請求項３の特徴によると、例えば図１に示すように車軸ケース２の端部２ｂの上方への突出高さを低くできて、ハブケース１８及び車軸ケース２の端部２ｂの嵌合部分をコンパクト化することができる。
【００１４】
［ＩＶ］
請求項４の特徴によると、請求項１〜３のうちのいずれか一つの場合と同様に前項［Ｉ］〜［ＩＩＩ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて以下のような「作用」を備えている。
請求項４の特徴によると、例えば図１に示すように比較的小径となる第１駆動ギヤ１５を伝動操舵軸６に一体形成することによって、構造の簡素化を図っている。この場合、伝動操舵軸６のハブケース１８への取り付けは、ハブケース１８の嵌合用開口部２４から行うことになるのであるが、前項［Ｉ］に記載のように伝動操舵軸６を車軸４に近づけるように構成すると、伝動操舵軸６の軸芯方向への単純な移動では、伝動操作軸６や第１駆動ギヤ１５が内側軸受け１３や内側軸受け１３を支持する支持ケース部分１８ｂに接当して、伝動操舵軸６のハブケース１８への取り付けが行えなくなることがある。
【００１５】
請求項４の特徴によると、例えば図１に示すようにハブケース１８における伝動操舵軸６を内装する部分を、支持ケース部分１８ｂの下方位置から嵌合用開口部２４に亘って外方に突出させることにより、伝動操舵軸６のハブケース１８への取り付け及び取り外しが可能になるのであり、前述の突出する部分を必要最小限にすることができる。
【００１６】
［Ｖ］
請求項５の特徴によると、請求項１〜４のうちのいずれか一つの場合と同様に前項［Ｉ］〜［ＩＶ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて以下のような「作用」を備えている。
請求項５の特徴によると、例えば図１に示すように車軸４を支持する外側及び内側軸受け１２，１３の間の第１従動ギヤ５の支持部分に、サークリップ２５を取り付けることにより、車軸４の抜け止めを行うように構成しているので、車軸の機体内側端部分にサークリップを取り付ける構造に比べて、内側軸受け１３からの車軸４の突出量を無くして又は少なくして、伝動操舵軸６を車軸４へ近づけることに寄与できるようになる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１の特徴によると、キングピン角度を寝かすことなく良好な値に維持しながら、スクラブ半径が略零になるまで伝動操舵軸を車軸に近づけることができて、所要スペースを拡大することなく駆動操向車輪の操舵角（切れ角）を増大させることができた。
【００１８】
請求項２の特徴によると、請求項１の場合と同様に前述の請求項１の「発明の効果」を備えており、この「発明の効果」に加えて以下のような「発明の効果」を備えている。
請求項２の特徴によると、伝動操舵軸の第１駆動ギヤ及び車軸の第１従動ギヤの咬合部分を比較的コンパクトに構成でき、伝動効率を良好に維持できて、耐久性や信頼性の向上に寄与することができた。
【００１９】
請求項３の特徴によると、請求項１又は２の場合と同様に前述の請求項１又は２の「発明の効果」を備えており、この「発明の効果」に加えて以下のような「発明の効果」を備えている。
請求項３の特徴によると、ハブケース及び車軸ケースの端部の嵌合部分のコンパクト化が行えて、ステアリング系の設計に融通が効くようになった。
【００２０】
請求項４の特徴によると、請求項１〜３のうちのいずれか一つの場合と同様に請求項１〜３の「発明の効果」を備えており、この「発明の効果」に加えて以下のような「発明の効果」を備えている。
請求項４の特徴によると、ハブケースをコンパクト化しながら、伝動操舵軸と第１駆動ギヤとの一体化による構造の簡素化やコストダウンが可能になった。
【００２１】
請求項５の特徴によると、請求項１〜４のうちのいずれか一つの場合と同様に請求項１〜４の「発明の効果」を備えており、この「発明の効果」に加えて以下のような「発明の効果」を備えている。
請求項５の特徴によると、車軸を支持する外側及び内側軸受けの間にサークリップを取り付けると言う車軸の抜け止めの構造の工夫により、伝動操舵軸の車軸への寄せをさらに行うことができるようになった。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を四輪駆動型のトラクタの前輪１に適用した場合について、図面に基づいて説明する。
図１に駆動操向車輪である前輪１の支持部の詳細が示され、図２に前輪１の支持及び伝動構造が示されている。ハブケース１８、筒ケース部２ａの両側に支持ケース部２ｂを連結して構成された車軸ケース２、車軸ケース２を前後軸心Ｘ周りに揺動自在に支持するブラケット３、車軸４、車軸４に取り付けられた第１従動ギヤ５、伝動操舵軸６、右デフ出力軸７、左デフ出力軸８、前輪駆動軸９、前輪デフ装置１０が備えられている。
【００２３】
図１に示すように、前輪１の最大切れ角（操舵角）を大きくする為に、伝動操舵軸６をホイール１１のリム部１１ｒに入り込ませて、車軸４に接近させるようにしている。車軸４が一対のベアリング１２，１３で回転自在に支持され、ベアリング１２，１３の間において、第１従動ギヤ５がスプライン外嵌されている。車軸４のフランジ部１４に、ホイール１１のディスク部１１ｄがボルト止めされており、内ケース１８Ａ及び外ケース１８Ｂをボルト連結して構成されたハブケース１８により、第１従動ギヤ５等が覆われている。
【００２４】
図１に示すように伝動操舵軸６は、第１従動ギヤ５に咬合する第１駆動ギヤ１５を下部に備え、右デフ出力軸７の端部に取り付けられた第２駆動ギヤ１６に咬合する第２従動ギヤ１７を、上部にスプライン嵌合で備えている。伝動操舵軸６の上部が支持ケース部２ｂの小ベアリング１９により支持され、伝動操舵軸６の下部が内ケース１８Ａの大ベアリング２０により支持されている。伝動操舵軸６の大部分が内ケース１８Ａの筒ケース部１８ａに覆われた状態となっている。
【００２５】
図１に示すように、第２駆動ギヤ１６及び第２従動ギヤ１７の咬合部分を内装する支持ケース部２ｂとハブケース１８とが、伝動操舵軸６の軸芯Ｙ周りに所定角度範囲で回動可能に嵌合されている。筒ケース部１８ａの上部と支持ケース部２ｂの下部とが、ベアリング１３の上方に位置する操舵ベアリング２１を介して嵌合され、内ケース１８Ａから上方に延出されたナックルアーム２２と、支持ケース部２ｂの上部とが、回動自在に嵌合されている。
【００２６】
図１に示すように、ベアリング１３と操舵ベアリング２１とが、車軸４の軸芯Ｐの方向で重複するように配置されている。これにより、内ケース１８Ａにおけるベアリング１３を支持する支持ケース部分１８ｂと伝動操舵軸６とが、横方向で非常に近接して配置されている。
【００２７】
図１に示すように、ナックルアーム２２及び支持ケース部２ｂは、ブッシュ２３を介して嵌合されており、ナックルアーム２２にタイロッド（又はドラッグリンク）が連結されている。これによって、ハブケース１８が支持ケース部２ｂの上下に亘る広いスパンで支持されることになり、操舵ベアリング２１の部分における２重筒部分が非常に短い構造で済むようになっている。
【００２８】
以上の構成により図１に示すように、伝動操舵軸６の傾斜角度（キングピン角度）を従来よりも寝かせることなく、伝動操舵軸６の軸芯Ｙの下方延長線の地面との交点、及び前輪１の左右中心線Ｑの地面との交点が略一致しており、零スクラブ半径（又は略零スクラブ半径）が現出されている。これにより、前輪１の操舵に要する所要スペースを従来と同じにしながら、前輪１の最大切れ角（操舵角）の増大が実現されている。
【００２９】
次に、細部の構造について説明する。
図１に示すように、伝動操舵軸６を機体横外側に寄せたことによって、第１従動ギヤ５が平らに構成されている。これによりベアリング１３が、第１従動ギヤ５及び第１駆動ギヤ１５の咬合部分における噛合中心を通り且つ車軸４に直交する線分Ｌと、伝動操舵軸６の軸芯Ｙとの間に配置されている。
【００３０】
図１に示すように、第１駆動ギヤ１５が伝動操舵軸６に一体形成されており、筒ケース部１８ａの嵌合用開口部２４への伝動操舵軸６の挿入により、伝動操舵軸６の下部を大ベアリング２０に嵌合させての伝動操舵軸６のハブケース１８への取り付けが可能である。この場合、伝動操舵軸６の軸芯Ｙに沿う下方への移動では、第１駆動ギヤ１５が支持ケース部分１８ｂに接当するので、支持ケース部分１８ｂの下方位置から嵌合用開口部２４に亘って、筒ケース部１８ａを全周的に外径方向に（又は部分的に機体内側方向）に突出させてあり、図１の屈曲矢印イに示す経路の移動操作によって、伝動操舵軸６のハブケース１８への取り付け及び取り外しが行える。
【００３１】
図１に示すように、車軸４において第１従動ギヤ５を取り付けるスプライン部に、ベアリング１２に作用するサークリップ２５が取り付けられており、これによって車軸４のハブケース１８からの抜け止めが行われている。
【００３２】
従来の構造（前述の実開平２−２３２２３号公報の構造）及び本発明の構造において、前輪１の最大切れ角（操舵角）の概略の比較が、図３に示されている。従来の構造（前述の実開平２−２３２２３号公報の構造）では、前輪１から機体内方へ少し離れた箇所に操舵中心ｙが位置しており、原動部に接触しない操舵範囲の最大許容ラインＫまで操舵されたときの最大切れ角βが、６０度である。これに対して、伝動操舵軸６の軸芯Ｙ（操舵中心）が前輪１に寄った位置にある本発明の構造では、前輪１が最大許容ラインＫまで操舵されたときの最大切れ角αは７０度であり、従来の構造（前述の実開平２−２３２２３号公報の構造）よりも最大切れ角αが１０度も拡大されている。
【００３３】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】前輪の詳細な支持構造を示す断面図
【図２】前輪の支持及び伝動構造を示す平面図
【図３】従来の構造と本発明の構造による前輪の最大切れ角（操舵角）の概略比較図
【符号の説明】
２車軸ケース
２ｂ車軸ケースの端部
４車軸
５第１従動ギヤ
６伝動操舵軸
７伝動軸
１２外側軸受け
１３内側軸受け
１５第１駆動ギヤ
１６第２駆動ギヤ
１７第２従動ギヤ
１８ハブケース
１８ｂ支持ケース部分
２１操舵軸受け
２４嵌合用開口部
２５サークリップ
Ｌ線分
Ｙ伝動操舵軸の軸芯

Claims

機体外側に位置する外側軸受け（１２）及び機体内側に位置する内側軸受け（１３）により回転自在に支持されて、前記外側及び内側軸受け（１２），（１３）の間に第１従動ギヤ（５）を一体回転状態に備えた車軸（４）と、
前記第１従動ギヤ（５）の前記車軸（４）よりも下方側位置で咬合する第１駆動ギヤ（１５）を下部に備え、機体の左右方向に延出される伝動軸（７）の第２駆動ギヤ（１６）に咬合する第２従動ギヤ（１７）を上部に備えた伝動操舵軸（６）と、
前記車軸（４）及び前記伝動操舵軸（６）を内装するハブケース（１８）と、
前記第２駆動ギヤ（１６）及び前記第２従動ギヤ（１７）の咬合部分を内装する車軸ケース（２）の端部（２ｂ）とを備えると共に、
前記ハブケース（１８）における前記伝動操舵軸（６）の上方に位置する部分と、前記車軸ケース（２）の端部（２ｂ）の下部とを、前記内側軸受け（１３）の上方に位置する操舵軸受け（２１）を介して、所定角度範囲で回動可能に嵌合し、
前記内側軸受け（１３）とその内側軸受け（１３）の上方に位置する操舵軸受け（２１）とを、前記車軸（４）の軸芯方向で重複するように配置してある駆動操向車輪の支持部構造。
前記第１従動ギヤ（５）及び前記第１駆動ギヤ（１５）の咬合部分における噛合中心を通り且つ前記車軸（４）に直交する線分（Ｌ）と、前記伝動操舵軸（６）の軸芯（Ｙ）との間に、前記内側軸受け（１３）を配置してある請求項１に記載の駆動操向車輪の支持部構造。
前記第２駆動ギヤ（１６）及び前記第２従動ギヤ（１７）の咬合部分を、前記第２駆動ギヤ（１６）の下部に形成してある請求項１又は２に記載の駆動操向車輪の支持部構造。
前記ハブケース（１８）における前記内側軸受け（１３）を支持する支持ケース部分（１８ｂ）と前記伝動操舵軸（６）とを近接配置し、前記伝動操舵軸（６）に前記第１駆動ギヤ（１５）を一体形成すると共に、
前記ハブケース（１８）における前記車軸ケース（２）の端部（２ｂ）との嵌合用開口部（２４）への前記伝動操舵軸（６）の挿入により、前記伝動操舵軸（６）の前記ハブケース（１８）への取り付けが可能となるように、
前記ハブケース（１８）における前記伝動操舵軸（６）を内装する部分を、前記支持ケース部分（１８ｂ）の下方位置から前記嵌合用開口部（２４）に亘って外方に突出させてある請求項１〜３のいずれか一つに記載の駆動操向車輪の支持部構造。
前記外側軸受け（１２）の機体外側からの挿抜によって、前記車軸（４）を前記ハブケース（１８）に取り付け及び取り外し可能に構成すると共に、
前記車軸（４）における前記外側及び内側軸受け（１２），（１３）の間の前記第１従動ギヤ（５）の支持部分へのサークリップ（２５）の取り付けにより、前記車軸（４）の抜け止めを行ってある請求項１〜４のいずれか一つに記載の駆動操向車輪の支持部構造。