JP4733717B2 - 作業機 - Google Patents

Description

本発明は、前後車輪間に作業装置を備えた作業機に関する。

この種の作業機においては、前後車輪間に設けた作業装置としてのモーア（公報内番号：Ｂ）に対して、上方のエンジン（公報内番号：５）から駆動力を伝達するに、機体フレーム下方に作業装置に連結すべく作業用動力取出軸としての伝動軸（公報内番号：１６）を配置し、下方に位置する伝動軸と上方に位置するエンジン出力軸とに亘ってベルト伝動機構（公報内番号：１４）を設けていた。
ベルト伝動機構には、ベルトテンションクラッチ（公報内番号：１５）を設けていた（特許文献１）。
特開２００２−２６２６３５号公報（段落〔００１５〕，図１）

特許文献１で示された従来構造では、ベルトテンション式クラッチが設けられているが、ベルトテンション式クラッチとしては、耐久性が十分でない面があるとともに、エンジン出力軸と伝動軸との間の軸間距離を、ベルトテンション式クラッチが装備できるだけの大きなものとする必要がある。
エンジンの設置高さはエンジンボンネット内での配置構成等の他の要因によって規制を受けるところから、自由に高さを設定できず、その為に、伝動軸を低い位置に設ける必要があった。

そうすると、ベルト伝動機構が地上高低く設けられることとなり、起立している雑草に接触したり、刈取り巻き上げられた刈草等がベルトやプーリに絡み付く等の不都合な事態が生じ易くなる傾向にあった。

本発明の目的は、エンジンから作業装置への伝動系に工夫を凝らして、クラッチとしての耐久性を向上させ、起立している雑草に接触する不都合な事態を回避することが可能な作業機を提供する点にある。

〔構成〕
請求項１に係る発明の特徴構成は、機体前部にエンジンを配備し、機体後部側にミッションケースを配備した作業機であって、
前記エンジンと、前後車輪間に位置する作業装置とに亘って作業用伝動装置を架設し、作業用伝動装置をエンジンの下方で前車軸ケースの上方に配置し、前記作業用伝動装置に油圧式クラッチを備え、
前記油圧式クラッチを、前記前車軸ケースの前方側で機体側に固定の前連結体の前面側に連結されたクラッチケースに内装するとともに、そのクラッチケースの前端部に前向きに延出されたボス部を形成し、
前記エンジン側の前部出力軸に取り付けられた出力プーリに伝動ベルトを介して連動される入力プーリを、前記ボス部の外周側に支持させて、エンジン動力が前記入力プーリを介して前記油圧式クラッチに伝達されるように構成してある点にあり、その作用効果は次の通りである。

〔作用〕
ベルトテンション式クラッチを廃止し、油圧式クラッチを採用することにより、ベルトテンション式クラッチの装備に必要であったスペースが不要になるので、エンジン出力軸と作業用伝動装置（油圧式クラッチ）との距離を接近させることができ、作業用伝動装置（油圧式クラッチ）を前車軸ケースの上方に設けることができた。これにより、地面の石や障害物、起立している雑草や刈草等が作業用伝動装置（油圧式クラッチ）に接触し難くなるようにすることができた。
一般に、外部に露出することが多いベルトテンション式クラッチに比べて、油圧式クラッチは作業用伝動装置のケース内に収容することが容易に行えるので、油圧式クラッチ自身の耐久性も十分なものにすることができる。

〔効果〕
これによって、クラッチ機構として耐久性の高いものを導入でき、起立している雑草等の影響を受け難いものとすることができた。

〔構成〕
請求項２に係る発明の特徴構成は、請求項１に係る発明において、油圧式クラッチからの動力伝達を受けて前記作業装置に出力する作業用動力取出軸を、前後向き姿勢で前車軸ケースのローリング支点位置に配置してある点にあり、その作用効果は次の通りである。

〔作用効果〕
作業用動力取出軸を前車軸ケースの上方に設けるについて、ローリング支点位置に配置する構成によって、ローリング支点を作業用動力取出軸で兼用化でき、構造の簡素化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態の一例を図面の記載に基づいて説明する。
〔草刈り機の構造〕
作業機の一例である乗用型のミッドマウント型芝刈り機について説明する。
この芝刈り機は、乗用型の走行機体１の前車輪１１と後車輪１２との間に、作業装置としてのモーア２が昇降操作可能に吊り下げ装着されるとともに、機体後部に平行四連式のリンク機構１３を介して集草容器６が昇降自在に連結された構造となっている。

走行機体１の前部にはエンジン５が搭載され、このエンジン５の前部出力軸５０から取出された動力がベルト伝動機構５１を介して機体前部の下方に配備した作業用動力取出し軸５２に伝達され、この作業用動力取出し軸５２の動力がモーア２に軸伝達されている。
後車輪１２は、機体フレーム１０に固定されたミッションケース１４の左右両側から、後方下方へ向けて延出された左右一対の後車軸ケース１５の下端部に、左右の後車輪１２が各別に片持ち状態で軸支されており、左右の後車軸ケース１５同士の間に形成された空間に刈草排出用のダクト１６が固定されている。

図１に示すように、集草容器６は、集草位置で走行機体１側に向き、ダクト１６の後端に外嵌して接続される入口開口６１とその反対側に向く出口開口６２とを備えて全体が箱状に形成された容器本体６０と、その容器本体６０に形成された出口開口６２を開閉自在な後部蓋６３とから構成されている。
上記のようにリンク機構１３に連結された集草容器６は、走行機体１に装備されているモーア２から風力搬送されてきた刈草を収集するように走行機体１側の刈草搬送用のダクト１６に接続される集草位置と、ダクト１６から分離された排出位置とにわたって位置移動自在に構成してある。

〔モーアの構成〕
図２及び図３に示すように、モーア２は、モーアハウジング２０内に２枚の回転ブレード２１を左右に並列した構造のものであり、左側のブレード２１が時計回りに駆動されるのに対して、右側のブレード２１が反時計回りに駆動されることで、刈草がブレード２１の回転によって発生した搬送風に乗ってモーアハウジング２０の後部中央近くに形成した出口２０Ａから排出されるリアディスチャージ式のモーアに形成されている。出口２０Ａから排出される刈草は、左右の後車輪１２の間に配備されたダクト１６を介して集草容器６に導かれるようになっている。

このモーア２は、図１及び図２に示すように、上端側を機体フレーム１０側に枢着した前後一対の揺動リンク２３の下端側に昇降自在に吊り下げ連結されており、刈取作業状態では、モーアハウジング２０の下端部に配備されたゲージ輪２４を接地させた状態で刈取走行を行うように構成されている。
揺動リンク２３のうち、後方の揺動リンク２３の一部が、機体フレーム１０上に配備された運転座席７横の昇降操作レバー２５に対して、連結杆２６で連動連結されており、昇降操作レバー２５での揺動操作により、人為操作力により上げ下げ操作可能に構成されている。

図３乃至図５に示されるように、モーア２の左右のブレード２１を軸支するブレード軸２２は、刈刃駆動ケース３に内装された平ギヤ４０からなるギア対によって構成された伝動機構４によって互いに連動連結されている。
刈刃駆動ケース３は、ブレード軸２２を内装する筒軸ケース３０と、その筒軸ケース３０の上端側同士を連結する接続ケース３１とで構成されており、接続ケース３１の内部空間に伝動用の平ギヤ４０が内装されている。

図３及び図４に示すように、接続ケース３１の中間部にはギヤボックス３２が固定してあり、このギヤボックス３２に、機体前方側の作業用動力取出し軸５２に連結された伝動軸５３の軸端に形成されたベベルギヤ３３と、そのベベルギヤ３３に咬合するベベルギヤ３４を軸端に備えた入力軸３５とが装備されている。
ギヤボックス３２から突出する入力軸３５部分に形成されたスプラインとスプライン嵌合する入力用平ギヤ４１のボス部４１ａが、接続ケース３１の中間部にボールベアリング４４を介して軸支されており、その入力用平ギヤ４１と、一方のブレード軸２２の軸端にスプライン嵌合した出力用平ギヤ４２との間に、奇数個の、つまり一つの中継用平ギヤ４３を介装してある。入力用平ギヤ４１と、他方のブレード軸２２の軸端にスプライン嵌合した出力用平ギヤ４２との間には、偶数個の、つまり二つの中継用平ギヤ４３を介装してある。
伝動機構４を構成する平ギヤ４０は、上記の各平ギヤ４１，４２，４３によって構成されている。このように平ギヤ４０からなる伝動機構４を用いて連動連結された左右のブレード２１は、夫々の回転軌跡が部分的に重合するように配設されているが、ブレード２１同士の衝突は避けられるように、図３に示す如く互いの位相をずらして組み付けてある。

上記の各平ギヤ４１，４２，４３のうち入出力用の平ギヤ４１，４２は、そのボス部４１ａ，４２ａがボールベアリング４４を介して夫々接続ケース３１の内部に軸受けされている。また、入出力用の平ギヤ４１，４２のボス部４１ａ，４２ａの内周側における入力箇所及び出力箇所にはスプラインが形成されていて、スプラインが形成された入力軸３５及びブレード軸２２の上端部に対して抜き差し可能に構成されている。
各平ギヤ４１，４２，４３の夫々は、そのボス部４１ａ，４２ａ，４３ａと歯部４１ｂ，４２ｂ，４３ｂとが厚肉に形成されているものの、その中間のハブ部分は薄肉に形成されている。
中継用平ギヤ４３の枢支軸４５は、夫々、上端部が最大径で、ベアリングに軸支される軸中間部がそれよりも小径で、その下端側はベアリングの内径よりも小径に形成してあって、上方から抜き差しするように構成されている。

ブレード軸２２を内装する筒軸ケース３０と接続ケース３１とは、個別に形成されているものの、夫々のケース端に形成した接続フランジ部３０Ａ，３１Ａで一体的にボルト連結されるように構成されており、筒軸ケース３０の下端側は、筒軸ケース部分の径が上端側よりも大きく形成されているとともに、その下端側にさらに大きなフランジ部分３０Ｂを一体形成してあって、モーアデッキ２０Ｂに対してボルト連結可能に構成してある。
このように、刈刃駆動ケース３は、その全体が組み立てられた状態でモーアデッキ２０Ｂにボルト止めすればよいので、組み立ての際の作業性がよい。

図３、及び図６、図７に示すように、モーアハウジング２０のデッキ２０Ｂ部分では、そのモーアデッキ２０Ｂの外周縁近くで、図３における図中のａ点近くから徐々に上向きに***する***部分２０Ｃが形成されている。この***部分２０Ｃは、両ブレード軸２２の軸心同士を結ぶ仮想線分ｘ付近が刈草排出開始箇所と考えると、およそ、４分の３周近くの範囲にわたって緩やかに上向き傾斜面を形成しており、出口２０Ａから後続のダクト１６に刈草をスムースに引き渡すように構成されている。

後車輪１２への伝動構造について説明する。図１及び図７に示すように、エンジン５の後部より伝動軸３６を後方に向けて延出するとともに、伝動軸３６に静油圧式無段変速装置３７を連結し、静油圧式無段変速装置３７からの動力を、副変速機構３８を介して後車輪伝動機構３９に伝達してある。後車輪伝動機構３９は、後車軸ケース１５の横向きケース部１５Ａに装備される横向き後車軸４６と、横向き後車軸４６の両端に配備された油圧摩擦多板式のサイドクラッチ機構４７と、サイドクラッチ機構４７からの動力伝達を受ける後車輪チェーン伝動機構４８とで構成してある。
後車輪チェーン伝動機構４８は、後車軸ケース１５の後車輪チェーンケース部１５Ｂ内に装備してある。

静油圧式無段変速装置３７の構成について説明する。図７及び図８に示すように、静油圧式無段変速装置３７は、可変容量式の油圧ポンプ３７Ａと容量固定式の油圧モータ３７Ｂと、油圧ポンプ３７Ａと油圧モータ３７Ｂとに連通する油路を備えた油圧ブロック３７Ｃとで構成してある。
油圧ポンプ３７Ａの入力側には、冷却ファン６６を設けてあり、この冷却ファン６６を油圧ポンプ３７Ａへの伝動軸３６に取付けて、伝動軸３６と一体回転ささせるように構成してある。

伝動軸３６の油圧ポンプ３７Ａを貫通した突出部分には、ギヤ伝動機構６７が取付構成してあり、ギヤ伝動機構６７を介して油圧ポンプ６８が伝動軸３６より動力を受け入れるように構成してある。

一方、図７及び図８に示すように、油圧モータ３７Ｂの出力軸３７ｂの軸端部分には副変速機構３８が取り付けてあり、副変速機構３８は、油圧モータ３７Ｂの出力軸３７ｂに取付られた大小二つの出力ギヤ３８Ａと、出力ベベルギヤ軸７０にスライド自在に装着されている入力ギヤ３８Ｂとで、高低二段に減速可能なギヤ変速機構を構成してある。
油圧モータ３７Ｂの出力軸３７ｂで前車輪１１側に向けて延出した部分には、走行ブレーキ７３が設けてある。

副変速機構３８の出力ベベルギヤ軸７０に出力ギヤ７０Ａが取り付けてあり、出力ベベルギヤ軸７０に平行に中継軸７１、前車輪出力軸７２が架設してあり、前車輪１１への出力を行うようにしてある。
中継軸７１には大小二つのギヤ部７１ａ、７１ｂを一体形成しており、前車輪出力軸７２にクラッチギヤ７２Ａをスライド回転自在に取付け、中継軸７１の小ギヤ部７１ｂとクラッチギヤ７２Ａとを咬合離間可能に構成して、前車輪１１へのクラッチ機構を構成している。これによって、駆動力を前車輪１１に伝達して、４輪駆動を可能にし、かつ、前車輪１１への駆動力を断って２輪駆動形態に切り換え可能に構成してある。

後車輪伝動機構３９への伝動系について説明する。図７及び図８に示すように、副変速機構３８の出力ベベルギヤ軸７０と後車軸４６とに亘ってベベルギヤ伝動機構７４を設けてあり、後車輪軸４９への伝動系を構成してある。
後車軸４６の左右両端に後サイド軸４６Ａ、４６Ａを相対回転自在に連結するとともに、後車軸４６と後サイド軸４６Ａとの接続部位にサイドクラッチ機構４７を設けてある。このように、サイドクラッチ機構４７によって、サイドブレーキを併用する場合に比べて穏やかな旋回が可能であり、圃面を荒らすことが少ない。
つまり、後車軸４６の軸端に出力側の部材としてクラッチボディ４７Ａを取り付けるとともに、後サイド軸４６Ａにクラッチケース４７Ｂを装着し、クラッチボディ４７Ａとクラッチケース４７Ｂとの間に摩擦多板４７Ｃを配置して、サイドクラッチ機構４７を構成してある。

図７及び図８に示すように、後車軸ケース１５を構成する横向きケース部１５Ａの両端に後車輪チェーンケース部１５Ｂを連結し、後車輪チェーンケース部１５Ｂ内に後サイド軸４６Ａを臨ませている。後車輪チェーンケース部１５Ｂ内に臨ませた後サイド軸４６Ａには、出力側チェーンスプロケット４８Ａが一体形成してあり、後車輪チェーンケース部１５Ｂ内の先端部に軸支されている入力側チェーンスプロケット４８Ｂとの間に無端チェーン（図示せず）を巻回して、後車輪１２に伝動すべく構成してある。

後車輪１２を後車輪軸４９に取付け、その後車輪軸４９を後車輪チェーンケース部１５Ｂに回転自在に支持してある。後車輪軸４９と入力側チェーンスプロケット４８Ｂの取付軸との間に減速ギヤ機構を設けて、後車輪１２に動力伝達可能に構成してある。

以上記載したように、後車輪１２への伝動系に油圧摩擦多板式のサイドクラッチ機構４７を設けた。
従来は、図示してはいないが、クラッチボディとクラッチケースとを互いに離間する方向に付勢バネによって付勢するとともに、クラッチボディに対してカム機構を作用させて、付勢バネ力に抗して、クラッチボディとクラッチケースとを互いに近接する方向に、駆動する構成を採っていた。

カム機構に対しては、ワイヤ機構を介して連係された手元操作具が備えられており、手元操作具で操作する形態を採っていた。
そうすると、耐久性において操作系が十分ない虞れがあり、かつ、クラッチ容量を増大するにも困難を伴うことがあった。
これに対して、本願発明においては、油圧式の摩擦多板サイドクラッチ機構４７を採用したので、耐久性においてもクラッチ容量としても十分なものを提供することができた。

次に、エンジン５からモーア２への作業用伝動装置Ａについて説明する。図１、図５及び図６に示すように、作業用伝動装置Ａは、前記したようにエンジン動力を受けるベルト伝動機構５１と、ベルト伝動機構５１からの動力伝達を受ける油圧式摩擦多板クラッチ５４（油圧式クラッチに相当する）と、油圧式摩擦多板クラッチ５４からの動力伝達を受ける作業用動力取出軸５２と、作業用動力取出軸５２からの動力をギヤボックス３２に支持された伝動軸５３に伝達する中継軸５５とで、構成される。

ベルト伝動機構５１について説明する。図５及び図６に示すように、ベルト伝動機構５１は、エンジン５の前部出力軸５０に取り付けた出力プーリ５６と入力プーリ５７と、両プーリ５６、５７間に掛け渡された伝動ベルト５８と、伝動ベルト５８に対しするテンション機構５９とで構成してある。

入力プーリ５７の取付構造について説明する。図５及び図６に示すように、油圧式摩擦多板クラッチ５４を収納したクラッチケース５４Ａの前端部にボス部５４ａを前向きに延出し、このボス部５４ａとこのボス部５４ａより突設された作業用動力取出軸５２の延出端とに亘って入力プーリ５７を、ベアリング６０を介して回転自在に支持してある。

テンション機構５９について説明する。図５及び図６に示すように、クラッチケース５４Ａに取付ボス部５４ａを横向きに延出するとともに、取付ボス部５４ａに支軸６４を取付てある。支軸６４の取付ボス部５４ａから延出された部分にテンションアーム６５が回転自在に支持されている。テンションアーム６５の先端には伝動ベルト５８に押圧作用するテンション輪６５Ａが回転自在に取り付けてある。テンションアーム６５から補助アーム６５Ｂが直角方向に延出してあり、補助アーム６５Ｂに付勢バネ６５Ｃが連係してあり、テンション輪６５Ａを伝動ベルト５８に押圧付勢してある。

油圧式摩擦多板クラッチ５４について説明する。図６に示すように、油圧式摩擦多板クラッチ５４は、作業用動力取出軸５２にベアリング６６を介して回転自在に支持された入力クラッチ体６７と、入力クラッチ体６７から動力伝達を受けるクラッチボディ６８と、入力クラッチ体６７とクラッチボディ６８との間に介在されて動力伝達に寄与する摩擦多板６９とで構成してある。
クラッチボディ６８には、押圧ピストン７０が収納してあり、この押圧ピストン７０は復帰バネ７１によって、摩擦多板６９から離間する状態に付勢され、作動油の油圧を受けて摩擦多板６９に押圧作用するように構成してある。
摩擦多板６９が押圧ピストン７０によって押圧されると、入力クラッチ体６７からクラッチボディ６８に動力伝達が行われる。

入力クラッチ体６７は、前端部６７ａの外周面と入力プーリ５７のボス部５７Ａの内周面との間に形成されたスプライン嵌合部によって、動力伝達可能に構成してある。
一方、クラッチボディ６８は、クラッチボディ６８の内向き面６８Ａと作業用動力取出軸５２の外周面との間でスプライン嵌合されて、出力伝達可能に構成してある。
以上のような構成によって、エンジン動力は、ベルト伝動機構５１を介して油圧式摩擦多板クラッチ５４に伝達され、油圧式摩擦多板クラッチ５４から作業用動力取出軸５２に出力される。

次に、前車軸ケース７５の取付構造について説明する。図６に示すように、油圧式摩擦多板クラッチ５４を収納したクラッチケース５４Ａに対して、前連結体７６を取付固定するとともに、前連結体７６の一部を筒状部７６Ａに形成して後方に延出し、筒状部７６Ａを油圧式摩擦多板クラッチ５４より後方に延出された作業用動力取出軸５２を覆う位置に配置してある。

筒状部７６Ａより後方側には、同じく作業用動力取出軸５２を覆う筒状の後連結体７７が配置してあり、後端に設けた取付フランジ部７７Ａから前方に向けて筒状部７７Ｂが延出されている。後連結体７７の筒状部７７Ｂは、前半部分を前連結体７６の筒状部７６Ａの内部に配置し、外周面を前連結体７６の筒状部７６Ａの内周面に摺接する状態に配置してある。

図６に示すように、取付フランジ部７７Ａの内周面と作業用動力取出軸５２の外周面との間には、ベアリング７８を介在させて、前連結体７６と後連結体７７とを作業用動力取出軸５２に対して相対回転自在な構成としてある。
つまり、機体フレーム６より前ブラケット（図示せず）と後ブラケット７９とを立ち下げ、前ブラケットと前連結体７６とを連結固定し、後ブラケット７９と後連結体７７の取付フランジ部７７Ａとを連結固定している。
以上のような構成によって、作業用動力取出軸５２、油圧式摩擦多板クラッチ５４、前後連結体７６、７７を機体フレーム６に取付支持することができる。

一方、前後連結体７６、７７の下方には、前車軸ケース７５が左右方向に延出されて配置されている。前車軸ケース７５の上面には筒ボス７５Ａが取付固定されており、筒状ボス７５Ａは軸線を前後向きに設定してある。
筒状ボス７５Ａを後連結体７７の筒状部７７Ａに外嵌して、後連結体７７に対して、筒状ボス７５Ａ及び前車軸ケース７５を作業用動力取出軸５２の軸線Ｘ周りでローリング作動可能に構成してある。

図６に示すように、筒状ボス７５Ａは、前端を前連結体７６の筒状部７６Ａの後端に当接させ、後端を後連結体７７の筒状部７７Ａに形成された段部７７ａで受止られて、前後方向への移動が規制されている。

以上のような構成によって、作業用動力取出軸５２が前車輪ケース７５のローリング支点位置に位置することとなり、作業用動力取出軸５２は前車輪ケース７５のホルダーとして機能する。
また、ベルト伝動機構５１を前車軸ケース７５より上方に位置させることができるので、地上高を十分に採った位置に配置でき、ベルトに草等が接触する機会を抑制でき、ベルト損傷等を回避しやすくなった。

〔別実施形態〕
次に、本発明の別の実施形態を列記する。

作業用動力取出軸５２としては、前車軸ケース７５より上方に位置するものであれば、前車軸ケース７５のローリング支点Ｘ位置に位置させなくともよい。

ミッドマウント型草刈り機の全体側面図 ミッドマウント型草刈り機の全体平面図 リアディスチャージモーアの平面図 リアディスチャージモーアの伝動系を示す左右方向での縦断面図 ベルト伝動機構を示す正面図 油圧式摩擦多板クラッチと作業用伝動装置を示す縦断側面図 後車輪への伝動系にサイドクラッチ機構を設けてある状態を示す構成図 後車輪への伝動系にサイドクラッチ機構を設けてある状態を示す横断平面図

２ モーア（作業装置）
５ エンジン
１１ 前車輪
１２ 後車輪
５２ 作業用動力取出軸
５４ 油圧式摩擦多板クラッチ（油圧式クラッチ）
７５ 前車軸ケース
Ａ 作業用伝動装置
Ｘ ローリング支点

Claims (2)

1. 機体前部にエンジンを配備し、機体後部側にミッションケースを配備した作業機であって、
   前記エンジンと、前後車輪間に位置する作業装置とに亘って作業用伝動装置を架設し、作業用伝動装置をエンジンの下方で前車軸ケースの上方に配置し、前記作業用伝動装置に油圧式クラッチを備え、
   前記油圧式クラッチを、前記前車軸ケースの前方側で機体側に固定の前連結体の前面側に連結されたクラッチケースに内装するとともに、そのクラッチケースの前端部に前向きに延出されたボス部を形成し、
   前記エンジン側の前部出力軸に取り付けられた出力プーリに伝動ベルトを介して連動される入力プーリを、前記ボス部の外周側に支持させて、エンジン動力が前記入力プーリを介して前記油圧式クラッチに伝達されるように構成してある作業機。
2. 油圧式クラッチからの動力伝達を受けて前記作業装置に出力する作業用動力取出軸を、前後向き姿勢で前車軸ケースのローリング支点位置に配置してある請求項１記載の作業機。

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