JP3603192B2 - 農作業機の変速装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、耕うん作業や各種管理作業等を行うようにした農作業機の変速装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の農作業機の変速装置は、車速の変更や、耕うん作業機の入切等を行うシフトレバーを備えており、このレバーの操作に連動して軸方向に変位するシフタ軸に、径方向外方に突出するシフトフォークを結合していると共に、シフタ軸と並行状に別の軸を配置して、この軸に、シフトフォークに連結する動力伝達ギアをスプライン結合し、シフトレバーの操作により、シフタ軸に結合するシフトフォークを介して別軸に設ける動力伝達ギアをスライドさせ、そのスライド位置に応じて動力伝達経路を変更し、変速等を行うようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のものは、シフタ軸にシフトフォークを結合しており、溶接等を要して組付が煩雑となるし、シフタ軸の他に、動力伝達ギアを支持する別の軸が必要であり、軸が2本あることから、コスト高になると共に、ミッションケースが大型化する問題がある。更に、シフトフォークとギアとが嵌合する部分に摩耗現象等が生じる問題もある。
【0004】
本発明の目的は、簡易且つコンパクトにシフタ機構を構成でき、ミッションケースを小型化等できる農作業機の変速装置を提供する点にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記目的を達成するため、図13及び図15に示すように、ミッションケース内に支持され、シフトレバーの操作に連動して軸方向に変位可能なシフタ軸と、該シフタ軸に遊嵌され出力側に取出す動力の伝達経路を変更するための動力伝達ギヤと、該動力伝達ギヤのシフタ軸に対する軸方向への移動を規制する規制環と、前記シフタ軸をラジアル方向へ貫通する貫通孔に嵌合された係止ピンと、前記ミッションケースの内側に突設され、前記係止ピンに当接して前記シフタ軸の回転を阻止する突起とを備えることを特徴とする。
【0006】
【作用】
シフトレバーを操作してシフタ軸を軸方向へ移動させると、これに追従して動力伝達ギヤが軸方向に変位し、出力側に取出す動力の伝達経路が変わって変速等が行える。シフタ軸に、直接動力伝達ギヤを設けるから、シフトフォークは不要であるし、これを軸に溶接する必要もなく、また、軸は1本だけでよいから、簡易且つコンパクトにシフタ機構を構成することができ、ミッションケースの小型化を図ることができる。さらに、従来のようにシフトフォークは存在しないため、摩耗等が起こることはなく、耐久性にも優れる。
【0007】
【実施例】
図1及び図2に示す農作業機は、歩行型の管理機であって、機体1の前後水平方向に沿って、前方から、ロータリー耕うん装置20を駆動する耕うん軸2、駆動源たるエンジン3、左右一対の車輪41,42から成る走行車輪40を駆動する車軸4がこの順で現れる関係に配列している。又、後方に、半ループ状のハンドルバー9を延設している。ハンドルバー9を把持する作業者と耕うん装置20との間に走行車輪40を介在させ、作業者が耕うん装置20に誤って巻き込まれる等の事故を未然に防止し、作業者の安全を確保できるようにしている。尚、ハンドルバー9は後方に延設する他、想像線で示すように逆向きに延設してもよい。
【0008】
エンジン3の動力は、伝動ケース30内に収容する一対の出入力プーリ31,32並びにこの間に巻装するベルト33を介して、ミッションケース5の入力軸Eに伝達しており、車軸4に取付ける左右の車輪41,42を駆動するようにしている。34は、主クラッチを構成するテンションローラであり、ハンドルバー9に支持するデッドマンクラッチ91で入切するようにしている。35はエンジンカバー、36はマフラー、37は燃料タンクである。
【0009】
燃料タンク37は、図3及び図4に示すように、左右両サイドに半円溝部37a,37bを、下面に左右を結ぶ凹溝部37cをそれぞれ設けている。そして、ハンドルバー9におけるループ部90側から左右の平行バー部9a,9bに対し、その半円溝部37a,37bを挿入させると共に、凹溝部37cに、左右の平行バー部9a,9bにねじ9dで取付ける鋼帯等から成るバンド9cを嵌合係止させるようにしている。こうして、コンパクト且つ簡易な構成でありながら、燃料タンク37の前後及び左右の姿勢を良好に保持すると共に、エンジン3に対する燃料タンク37の支持位置を高くし、燃料供給ポンプを不要にすると共に、エンジン3との距離を離し、燃料補給時に、マフラー36等に燃料が不用意にかかるのを防止するようにしている。
【0010】
又、図1に示すように、ミッションケース5から耕うん軸2に対し動力を分岐して取出すロータリーケース6を設けており、このロータリーケース6は、車軸4と耕うん軸2とを結ぶ線分Lをそのケースの外形輪郭内に包含し、該線分Lに沿った略水平に配置している。このロータリーケース6とミッションケース5とはアルミダイキャスト成形により一体的に形成している。更に厳密にいうと、図5及び図6に示すように、これら2つのケース5,6の部分を一体的に具備する左右2つの分割ケース56a,56bをアルミダイキャスト成形により一体に形成し、これら分割ケース56a,56bを互いに突き合わせて多数のボルト50で結合するようにしている。
【0011】
耕うん軸2で駆動するロータリー耕うん装置20は、なた爪で構成する4列配置の耕うん爪21と、その外方部を覆う略半円筒形のロータリーカバー22とを備え、このロータリー耕うん装置20とエンジン3とは、図2の通り、平面視で互いにオーバーラップする関係に配置している。
【0012】
ロータリーカバー22を取付けるロータリーフレーム11と、エンジン3を支持するエンジンフレーム12とは、図5及び図6に示すように、機体1を構成する共通のフレーム10で兼用させている。ロータリーフレーム11は、ロータリーケース6を左右から挟み込む左右の鉛直なプレート部材11a,11bを備え、このプレート部材11a,11bを、ロータリーケース6を構成する左右の分割ケース56a,56bを結合するボルト50の一部50a,50b,50c,50d,50eで共締めするようにしている。又、各プレート部材11a,11bの前部には、ロータリーカバー22の前部をボルト11eで固定する左右の固定片11c,11dを設けている。エンジンフレーム12は、ロータリーフレーム11を構成するプレート部材11a,11bの後部上端に一体固定し、エンジンベース38に対応した大きさの水平なプレート部材12aから成り、このプレート部材12aに、エンジン取付用の4つの長孔12bを設けている。前2つの長孔12bには、図5に示す通り、エンジン3と共にロータリーカバー22の上部をボルト12cで共締めするようにしている。こうして、従来一般には、エンジンフレームとロータリーフレームとはそれぞれミッショケースに取付けているため、その取付部を極めて強固に固定する必要があったが、このものでは、兼用したフレーム10の各1枚のプレート11a,11bをロータリーケース6に結合するから極めて強固な固定はしなくても剛性を十分高めることができるのである。
【0013】
ロータリー耕うん装置20の下方には、図7に示すように、土壌へ突入するV字形の残耕処理体23aと、これを連結棒23bを介して固定する上向き開放形のコ字形ブラケット23cと、その後部において左右に延びる横ステー23dとから成る残耕処理装置23を配設しており、図5に示すように、そのコ字形ブラケット23cをロータリーケース6の下方に挟み込み、各プレート部材11a,11bと一緒にボルト50c,50dで共締め固定するようにしており、石跳ね等によってロータリーケース6の下部が損傷を受けるのを未然に防止している。又、横ステー23dとロータリーカバー22の後部とをネジ23eで固定し、該ロータリーカバー22の支持剛性を高めている。
【0014】
ところで、ロータリーカバー22は、合成樹脂材料によるブロー成形により、その半円筒部22a及び両端部の半円板部22bを一体に形成しており、且つ、図5に示すように、カバー内面22cを、ボルト11e,12cやネジ23eによる固定部分の出っ張り等を考慮して、土の流れが出来るだけ良くなるように、滑らかな円弧に沿う形状にしている。すなわち、ブロー成形により、形状形成の自由度が増し、ロータリーカバー22の内面22cを、外面とは異なる形状に仕上げることが可能であり、外面は、フレーム10との結合や外観上の意匠等を考慮した形状にする一方で、その内面22cは、土の付着等を防止できる滑らかな形状に仕上げ、耕うん作業が良好に行えるようにしているのである。
【0015】
機体1の最前部には、図8,図9,図10に示すように、機体1に対する支持高さを、深耕に対応した高さ7a、標準耕に対応した高さ7b、浅耕に対応した高さ7cの3種類の作業時高さと、耕うんは行わずに耕す土壌以外等で機体1を移動させる非作業時高さ7dとに変更可能とした昇降車輪7を設けている。この昇降車輪7は、連結管73で連結する左右一対の小車輪71,72をもち、ロータリーカバー22の内方部において、機体1を構成するフレーム10に対し、揺動アーム70を介して揺動自由に支持している。揺動アーム70は、その基端側筒部70aを枢支ピン70bを介してフレーム10を構成する左右のプレート部材11a,11bの間に介在させており、又、その先端側筒部70cに、連結管73から上方に延びる旋回軸74を挿通させ、これを上下の係止体75,76で係止させている。77,78は、左右の旋回角度を規制する規制体であり、下部係止体76に一体に設けている。
【0016】
そして、揺動アーム70に、ロックピン700をもつアームロック710を枢支ピン70dを介して揺動自由に支持し、このアームロック710を、ハンドルバー9に支持する操作レバー92で操作する操作ワイヤ920のインナー921に連結し、レバー操作によりアームロック710を揺動操作することにより、ロックピン700の両端を、プレート部材11a,11bの内面に固定するロックプレート720,720に設ける深耕対応溝720a、標準耕対応溝720b、浅耕対応溝720c、非作業時対応溝720dの何れかに係止させることにより揺動アーム70の揺動角を変更し、昇降車輪7の支持高さを変更するようにしている。
【0017】
尚、730はアームロック710をロックプレート720側に付設するバネ等の付勢体であり、枢支ピン70dの部分に介在させている。740は操作ワイヤ920のアウター922を支持する支持体であり、揺動アーム10に取付けている。ところで、付勢体730は枢支ピン70dの部分に介在させる他、支持体740とインナー921の先端部との間に介在させてもよい(想像線730a)。750,760は、ロックピン700がロックプレート720の最上部の溝720aと最下部の溝720dとを結ぶ円弧状の移動範囲から脱落するのを阻止するストッパである。又、ロックプレート720の内面770は、揺動アーム70を枢支する枢支ピン70bの位置に中心をもつ一つの円弧で形成しており、ロックピン700の各溝720a・・・・に対する離脱方向700aと、ロックピン700のロックプレート720に対する移動方向700bとをほぼ直交状になるようにしていることと相俟って、レバー操作しない限り、ロックピン700が各溝720a・・・・から不用意に離脱しないようにしている。各溝720aも、枢支ピン70bを中心に一定の円弧状に配設している。
【0018】
こうして、操作レバー92を操作することにより、昇降車輪7の支持位置を、耕す深さに対応した3種類から選択できるのであり、耕す深さに応じて、ロータリー耕うん装置20が沈み込もうとするのを適切に防止することができるようにしていると共に、耕うん爪21の反力を受け止めて後方の走行車輪40を地面に押しつける力を生み出し、ダッシングが一層起こり難くしているのである。又、操作レバー92の一連の操作で、作業時高さから非作業時の移動高さに変更できるのであり、揺動アーム70にアウターの支持体740が取付けてあること、揺動アーム70にアームロック710が枢支してあること、並びに、各溝720a〜720dが枢支ピン70bを中心に円弧状に配設してあることから、何れの位置から他の位置に変更する場合にも、操作ワイヤ920のストロークは変らず、その操作荷重をほぼ均等化することができ、又、揺動アーム70は、フレーム10を構成する一対のプレート部材11a,11b間に配設しているため、土の付着や土かみ等による昇降車輪7の昇降移動が阻害されるのを防止でき、更に、昇降車輪7の支持に際し、ロータリーカバー22の外部に突出する部材は少なく、全体として、土の付着による弊害も低減できる。しかも、昇降車輪7の作業時高さでは、その昇降車輪7の接地点と走行車輪40の接地点との距離つまり前後のホイルベースを長くでき、安定した作業が行えると共に、非作業移動時高さでは、そのホイルベースを短くでき、移動や旋回がし易い利点も得られる。又、昇降車輪7は、ロータリー耕うん装置20の前方に配置されているから、この昇降車輪7がバンパーの役割を果たし、ハウス等での作業時において、耕うん装置20でハウス等を傷付けることも防げるのである。
【0019】
尚、昇降車輪7を揺動自由に支持するには、図11に示すように、ロータリーカバー22の上部に、該カバー22の外形に沿う形状とした揺動アーム70を枢支ピン70bを介して揺動自由に支持し、その基端部を、ネジ70eをもつ操作ロッド70fの端部に設ける操作具70gに、若干の遊びを許容させた状態でピン70hにて連結し、ハンドル70iの旋回操作による操作ロッド70fの固定体70jに対する進退により、昇降車輪7を無段階に昇降調節するようにしてもよい。
【0020】
動力伝達部を構成するミッションケース5及びロータリーケース6には、図12及び図13に示すように、車軸4を構成する左右の出力軸Aと、これにスプロケット29T、9TB及びチェーンC1を介して連動し且つギア39Tをもつ走行側中間軸Bと、シフトレバー93の操作に連動して軸方向に変位し且つこの軸方向変位に追従して軸方向に変位する空転ギア15Tをもつ第1シフタ軸Cと、シフトレバー93の操作に連動して軸方向に変位するシフトフォーク12TFをもつ第2シフタ軸Dと、シフトフォーク12TFで軸方向に変位するギア12Tをスプライン部ESを介して支持するエンジン3からの入力軸Eと、走行側動力を伝達する固定ギア38TB,9TA及びロータリー側動力を伝達する空転ギア38TAをもつ中間軸Fと、ギア24Tをもつロータリー側中間軸Gと、これにスプロケット9TC,14T及びチェーンC2を介して連動する耕うん軸2たる出力軸Hを具備している。
【0021】
シフトレバー93は、図12に示すように、基部軸部93aを中心に揺動すると共に、これに直交する直交軸部93bを中心に回動するものであり、シフトガイド93cの溝93dに沿って移動し、第1シフタ軸CがニュートラルNの位置にあるとき、第2シフタ軸Dを、ニュートラルN、耕うん軸2を回さないロータリー切の前進低速F1、耕うん軸2を回すロータリー入の前進低速F1onの各位置に選択的に移動させると共に、第2シフタ軸DがニュートラルNの位置にあるとき、第1シフタ軸Cを、ニュートラルN、耕うん軸2を回さないロータリー切の後進低速R1、耕うん軸2を回すロータリー入の後進低速R1on、耕うん軸2を回さないロータリー切の前進高速F2の各位置に選択的に移動させるようにしている。
【0022】
各シフタ軸C,Dには、図13に示すように、各シフト段に対応する位置決め溝CM,DMを設けており、図14に明示するように、コイルスプリングCS,DSで付設するボールCB,DBをそれぞれ係合させるようにしている。又、両シフタ軸C,Dの間には、2つの規制ボールB1,B2から成り、一方側のシフタ軸C又はDを移動させるとき、移動させない側のシフタ軸D又はCに対面する規制ボールB2又はB1をニュートラルN位置における溝DM又はCMに突入させ、移動させない側のシフタ軸D又はCをニュートラルN位置に保持させる規制体BSを介在させている。
【0023】
第1シフタ軸Cに支持する空転ギア15Tは、第1シフタ軸Cの軸方向変位に追従して軸方向に変位し、変位位置に応じて出力側に取出す動力の伝達経路を変更する動力伝達ギアを構成するものである。図15及び図16に示すように、第1シフタ軸Cに、該第1シフタ軸Cの段部に係止するワッシャW1、空転ギア15T、その端部に介装するワッシャW2及び係止リング15TSを通しており、係止リング15TSと第1シフタ軸Cとの間に係止ピン15TPを差し込んでいる。係止ピン15TPの突出部は、図14及び図15に示すように、ミッションケース5の内方に突出する一対の突起51,52の間に介在させ、空転ギア15Tの回転に連れて係止リング15TSひいては第1シフタ軸Cが共周りしないようにしている。
【0024】
こうして、前進低速F1時は、図13又は図17に示すように、入力軸Eからの動力は、符号で追うと、12T,38TB,9TA,39T,9TB,29Tの順に伝達され、車軸4を構成する出力軸Aが正転駆動される。このとき、図17に示すように、第1シフタ軸Cの空転ギア15Tは空転するだけであり、動力の伝達は行わず、又、ロータリー側動力を伝達する空転ギア38TAには動力が伝達されず、耕うん軸2は回らない。
【0025】
又、ロータリー入の前進低速F1on時は、図18に示すように、車軸4側への動力伝達経路は同じだが、ギア12Tとロータリー側の空転ギア38TAとが噛み合い、図13において、24T,9TC,14Tを介して耕うん軸2たる出力軸Hが回転される。
【0026】
更に、後進低速R1時は、図19に示すように、ギア12Tの動力は一旦空転ギア15Tに伝達された後に、走行側の固定ギア38TBに伝達され、前進低速F1に対して空転ギア15Tが1枚介在することにより、逆転の動力を車軸4側に伝達するようにしている。
【0027】
又、ロータリー入の後進低速R1on時は、図20に示すように、空転ギア15Tを介して、走行側の固定ギア38TBとロータリー側の空転ギア38TAとに逆転の動力を伝達させ、耕うん軸2をも逆回転させるようにしている。
【0028】
更にまた、前進高速F2時は、図21に示すように、空転ギア15Tから走行側中間軸Bのギア39Tに直接動力を伝達し、中間軸Fを介在させないで直接的に高速正転動力を伝達するようにしている。
【0029】
尚、第1シフタ軸Cに支持する動力伝達ギア15Tは、空転ギアとしたが、図22に示すように、第1シフタ軸Cのシフトレバー92の受入部93eを環状にし、該第1シフタ軸Cをギア15Tと共回りするように構成してもよい。
【0030】
又、以上のもので、左右の車輪41,42に至る動力伝達経路の途中、具体的には図23及び図24に示すように、車軸4を構成する左右の出力軸Aとスプロケット29Tとの間に、スプロケット29Tを一体化する円柱状の一次側伝達部材81と、この左右の端面に臨む円板形の二次側伝達部材82とを互いに係合させる係合位置(図23)と、この係合を解除させる解除位置(図24中右側の継脱機構)とに移動可能とした鋼球製のボールから成る移動体80をもち、二次側伝達部材82に作用する負荷が所定以上となったとき移動体80を係合位置から解除位置に待避させて動力の伝達を断つ左右一対の継脱機構8,8を介在させている。
【0031】
更に具体的には、円柱状の一次側伝達部材81の円周方向の数箇所、例えば3か所に、左右に貫通する貫通孔81aを設けて、これら各貫通孔81aの内部に、コイルスプリング80aで左右外方に付勢する一対のボール80,80を配設すると共に、一次側伝達部材81の左右の円形凹所81b,81bに、車軸4を構成する各出力軸A,Aを溶接固定する円板形の二次側伝達部材82,82をそれぞれ配置し、該各二次側伝達部材82の底面に、図25及び図26に示すように、各ボール80を受入れる涙形の係合溝82aを設けている。
【0032】
ところで、図23及び図24において、80bは左右一側のボール80が解除位置にあるとき他側のボール80を係合位置に突張らせて保持させる規制ピン、81cは各出力軸Aの滑りを許容させる挿通孔、82bは二次側伝達部材82を滑らせるワッシャ、82cは抜止めリングである。尚、コイルスプリング80aに代えて、ゴム体を用いたり、貫通孔81aの空気を密閉することにより付勢力を得るようにしてもよい。又、規制ピン80bを用いる代わりに、一方のボール80が解除位置にあるとき他側のボール80が係合位置に突っ張るような関係にコイルスプリング80aの密着長を設定するようにしてもよい。
【0033】
こうして、機体1の直進走行時は、図23に示すように、一次側伝達部材81と左右の二次側伝達部材82とが係合され、その直進性が保たれる。一方、機体1を旋回させる場合には、荷重がかかる側の車輪41又は42に、回転を拘束しようとする大きな荷重負荷が作用するから、この大きな負荷が作用する側の二次側伝達部材82と一次側伝達部材81との間でひねりが生じ、図25及び図26に示すように、ボール80が係合溝82aから離脱していき、最終的に図24に示すように、一次側伝達部材81と二次側伝達部材82との係合が外れて、その大きな荷重負荷が作用した方の出力軸Aへの動力伝達が断たれ、円滑な旋回が行えるのである。この係合の解除時、係合溝82aは涙形を呈しているから、ボール80はスムーズに離脱していく。又、ボール80はその涙形の係合溝82aから完全に離脱するまでは動力の伝達を行うから、左右の車輪41,42に多少の不均等な力が作用しても左右の車輪41,42が同速で回り、直進性が阻害されることもない。
【0034】
尚、図26に示したように、涙形の係合溝82aは、円周方向片側にのみボールの離脱を案内させるテーパ面がつくが、涙形とはしないで円周方向両側に対称な溝形状とし、図26中想像線で示すように、係合溝82aの両方にテーパ面をつけてもよい。この場合、涙形のものでは例えばハンドルバー9を押し出す側に回行させる場合にしか円滑な動力の断は行わないのに対し、両方にテーパ面をつけたから押し出すだけでなく、ハンドルバー9を手前に引くことによっても円滑な動力の断が行える利点が得られる。
【0035】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、シフトレバーを操作してシフタ軸を軸方向へ移動させると、これに追従して動力伝達ギヤが軸方向に変位し、出力側に取出す動力の伝達経路が変わって変速等が行えるのであり、シフタ軸に、直接動力伝達ギヤを設けるから、シフトフォークは不要であるし、これを軸に溶接する必要もなく、又、軸は1本だけでよいから、簡易且つコンパクトにシフタ機構を構成することができ、ミッションケースの小型化を図ることができるし、更に、シフトフォークは存在しないため、摩耗現象等が起こることもなく、耐久性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る変速装置を具備する農作業機の側面図。
【図2】図1のX,X線から見た平面図。
【図3】燃料タンクの取付手順を示す斜視図。
【図4】燃料タンクの取付状態を示す斜視図。
【図5】機体の要部側面図。
【図6】機体の要部平面図。
【図7】残耕処理装置の斜視図。
【図8】昇降車輪部分の側面図。
【図9】昇降車輪部分の平面図。
【図10】昇降車輪部分の斜視図。
【図11】昇降車輪の支持構造の変形例を示す側面図。
【図12】変速装置における動力伝達部の内部構造図。
【図13】図12のY,Y線での展開断面図。
【図14】シフタ軸におけるディテント部分の断面図。
【図15】シフタ軸における動力伝達ギア部分の断面図。
【図16】シフタ軸における動力伝達ギア部分の組立図。
【図17】ロータリー切の前進低速時のギア状態図。
【図18】ロータリー入の前進低速時のギア状態図。
【図19】ロータリー切の後進低速時のギア状態図。
【図20】ロータリー入の後進低速時のギア状態図。
【図21】ロータリー切の前進高速時のギア状態図。
【図22】シフタ軸における動力伝達ギアの変形例の断面図。
【図23】動力伝達部に介装する継脱機構の係合時の断面図。
【図24】動力伝達部に介装する継脱機構の解除時の断面図。
【図25】継脱機構における二次側伝達部材の底面図。
【図26】継脱機構における二次側伝達部材の要部断面図。
【符号の説明】
93;シフトレバー、C;シフタ軸、15T;動力伝達ギア
Claims (1)
- ミッションケース内に支持され、シフトレバーの操作に連動して軸方向に変位可能なシフタ軸と、該シフタ軸に遊嵌され出力側に取出す動力の伝達経路を変更するための動力伝達ギヤと、該動力伝達ギヤのシフタ軸に対する軸方向への移動を規制する規制環と、前記シフタ軸をラジアル方向へ貫通する貫通孔に嵌合された係止ピンと、前記ミッションケースの内側に突設され、前記係止ピンに当接して前記シフタ軸の回転を阻止する突起とを備えることを特徴とする農作業機の変速装置。
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