JP5488262B2 - 作業車の前輪増速装置 - Google Patents

Description

本発明は、トラクタや芝刈り機等の作業車の前輪増速装置に関する。

左右前輪と左右後輪の四輪で走行装置を構成した作業車では、旋回時に前輪の周速を後輪の周速より速く駆動する急旋回のために前輪増速装置を設けている。
例えば、特開２００７−４５１７７号公報に記載の作業車の前輪増速装置では、前輪と後輪の間に車体を構成するミッションケースが配置され、このミッションケースの側面に前輪増速装置を配置し、この前輪増速装置の前輪増速率を電動モータで変更制御するようにしている。

特開２００７−４５１７７号公報

前記従来の作業車の前輪増速装置は、後輪近くに配置されているために機体後部に装着する耕耘装置等から土塊や泥水等が飛来して付着し易く、電動モータのスイッチ部分が漏電によって溶着し、作動不良になることがある。

このために、本発明では、増速機構を作動する増速切換モータに土塊や泥水等が付着し難くすることで、泥水による増速切換モータの作動不良を防ぐことを課題とする。

上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。
請求項１に記載の発明は、フロントアクスルハウジング６０を左右に設ける帯鉄状の左右サイドフレーム８０Ｌ，８０Ｒで支持し、前記フロントアクスルハウジング６０の前側であって左右のサイドフレーム８０Ｌ，８０Ｒの間にプレート状の支持台８１を取り付け、該支持台８１上に左右前輪６，６を増速する増速機構１０５を作動させる増速切換モータ８２を設け、フロントアクスルハウジング６０の後側に前記増速機構１０５と等速４輪駆動機構を内装した増速ケース６１を取り付け、等速４輪駆動を切りにして増速４輪駆動を入りにするクラッチ切換プレート１０３と、このクラッチ切換プレート１０３を作動させるカム軸７０を増速ケース６１に設け、前記増速切換モータ８２とカム軸７０を連結させたことを特徴とする作業車の前輪増速装置とした。

この構成で、増速切換モータ８２に対して後方の後輪や作業機から飛びかかる泥水を前フロントアクスルハウジング６０で防ぎ、左右から飛びかかる泥水を左右サイドフレーム８０Ｒ，８０Ｌで防ぐ。また、支持台８１で路面や圃場面から飛び散る泥水が増速切換モータ８２に付着することを防ぐ。また、フロントアクスルハウジング６０の後側に増速機構１０５と等速４輪駆動機構を内装した増速ケース６１を取り付けている。そして、増速切換モータ８２でカム軸７０を回動させると、クラッチ切換プレート１０３が移動して等速４輪駆動が切りとなり増速４輪駆動状態になる。

請求項２に記載の発明は、前記増速切換モータ８２の上部を防護カバー８５で覆ったことを特徴とする請求項１に記載の作業車の前輪増速装置とした。
この構成で、請求項１の作用に加えて、増速切換モータ８２は、支持台８１と左右サイドフレーム８０Ｌ，８０Ｒとフロントアクスルハウジング６０及び防護カバー８５で囲まれる。増速切換モータ８２の上方へ回り込む泥水を防護カバー８５で防ぐ。

請求項３に記載の発明は、前記支持台８１上に前輪の切れ角を検出する前輪切れ角センサ９０を設けたことを特徴とする請求項２に記載の作業車の前輪増速装置とした。
この構成で、請求項１の作用と請求項２の作用に加えて、前輪切れ角センサ９０も支持台８１と左右サイドフレーム８０Ｌ，８０Ｒとフロントアクスルハウジング６０及び防護カバー８５で囲まれる。

請求項１の発明では、増速切換モータ８２の損傷を防止できる。さらに、フロントアクスルハウジング６０の前側に増速切換モータ８２を設け、フロントアクスルハウジング６０の後側に増速ケース６１を取り付けることで、前後バランスが良くなる。
請求項２の発明では、増速切換モータ８２は、支持台８１と左右サイドフレーム８０Ｌ，８０Ｒとフロントアクスルハウジング６０及び防護カバー８５で囲まれるので、増速切換モータ８２に飛散する石が当たるのを防ぎ、泥水が付着するのを防ぎ、増速切換モータ８２が漏電によって故障することを効果的に防止できる。
請求項３の発明では、前輪切れ角センサ９０も支持台８１と左右サイドフレーム８０Ｌ，８０Ｒとフロントアクスルハウジング６０及び防護カバー８５で囲まれるので、請求項２と同様の効果を奏する。

実施例作業車（トラクタ）の全体側面図である。 実施例作業車の全体平面図である。 実施例作業車のミッションケースの側断面図である。 ミッションケース内の一部拡大側断面図である。 ＰＴＯクラッチの切状態を示す拡大側断面図である。 ミッドＰＴＯ軸の駆動状態を示すＰＴＯクラッチの拡大側断面図である。 リアＰＴＯ軸の駆動状態を示すＰＴＯクラッチの拡大側断面図である。 ミッドＰＴＯ軸とリアＰＴＯ軸を共に駆動する状態を示すＰＴＯクラッチの拡大側断面図である。 ミッションケース内の一部拡大側断面図である。 増速ケースの平断面図である。 増速ケースの一部拡大側面図である。 フロントアクスルハウジングの拡大平面図である。 フロントアクスルハウジングの平面図である。 フロントアクスルハウジングの側面図である。 フロントアクスルハウジングの平面図である。

以下、図面に示す実施例に基づいて、本発明の実施例を説明する。
図１と図２は、本発明でいう作業車の一例として示すトラクタの全体図で、機体の前部のボンネット１内に搭載したエンジン２の動力をミッションケース３内で適宜に変速して前輪軸４と後輪軸５に伝動して前輪６と後輪７の両方或は後輪７のみを駆動し、機体上に設ける座席１０に座った作業者が中央に立設するステアリングハンドル８で前輪６を操向しながら走行する。機体の後方へ突出するヒッチ９には、ロータリ耕運機などの作業機を装着し、ミッションケース３から後方へ向かって突出するリアＰＴＯ軸１１でヒッチ９に装着する作業機を駆動し、ミッションケース３の後部から前方へ向かって突出するミッドＰＴＯ軸１２で前輪６と後輪７の間に装着する芝刈り機などの作業機を駆動する。

図３は、動力伝動機構の断面図で、エンジン側ケース１３から後方へ突出するメイン出力軸１８とミッションケース３から前方へ突出する入力軸２０をジョイント１９で連結し、繋ぎカバー２１で上側を覆っている。

エンジン側ケース１３の内部では、エンジン２の動力をメインクラッチ１４で断続可能に第一出力軸１５へ伝動し、第一ギヤ１６と第二ギヤ１７でやや減速してメイン出力軸１８に伝動している。

ミッションケース３は、前からフロントケース３６とミッドケース３７とリアケース４５の三つの中空ケースを一体に連結して構成している。
フロントケース３６内では、入力軸２０の回転が第三ギヤ２２と第四ギヤ２３で第一伝動軸２５に伝動する。

ミッドケース３７内では、第一伝動軸２５の回転がそのまま第二ジョイント４０でＰＴＯ伝動軸４１に伝動され、さらに、第一伝動軸２５に固着の第一変速ギヤ２７と第二変速ギヤ２９と第三変速ギヤ３１が噛み合う走行軸２４に嵌合した第四変速ギヤ２６と第五変速ギヤ２８と第六変速ギヤ３０と逆転ギヤ５０（この逆転ギヤ５０が図示省略のギヤで第一変速ギヤ２７と噛み合っている）がキーシフトクラッチ４６で適宜に軸に固定されて一速から三速及び逆回転まで変速して走行軸２４に伝動される。

なお、第一伝動軸２５とＰＴＯ伝動軸４１を連結する第二ジョイント４０は、図９の拡大図に示す如く、リアケース４５に第一伝動軸２５を軸支する軸受１００との間隔ｎがＰＴＯ伝動軸４１の挿入長さｍよりも短いので、ミッドケース３７内のギヤの交換の際に第一伝動軸２５を第二ジョイント４０から引き抜いても第二ジョイント４０がＰＴＯ伝動軸４１から外れてリアケース４５内に落下することが無いので、リアケース４５側を分解する必要が無く、分解修理の作業時間を短縮できる。

走行軸２４の回転は、第十四ギヤ５７で第一伝動軸２５に遊嵌したギヤ筒６９の大ギヤ部５９へ伝動され、ベベルギヤ軸１２１にスプライン嵌合した高低クラッチギヤ３２が第十四ギヤ５７に噛み合ったりギヤ筒６９の小ギヤ部６８と噛み合ったりすることでベベルギヤ軸１２１が高低に変速して伝動され、ベベルギヤ軸１２１の回転がベベルギヤ３８と車軸ベベルギヤ３９で後輪軸５に伝動され、さらに、ベベルギヤ軸１２１にスプライン嵌合する第十五ギヤ１２２と第五ギヤ３３とクラッチギヤ３４で前輪駆動軸３５に伝動され、この前輪駆動軸３５の回転が図１０に示すフロントアクスルハウジング６０の第二前輪駆動軸１０１に伝動する。

前記のＰＴＯ伝動軸４１の回転は、後輪軸５よりも後側に設けるリアＰＴＯ軸１１とミッドＰＴＯ軸１２の伝動部に伝動される。
ＰＴＯ伝動軸４１には第十ギヤ５５がスプライン嵌合し第一カウンタギヤ４２が遊嵌し、リアＰＴＯ軸１１には第十一ギヤ４８がスプライン嵌合し第一クラッチギヤ５６が遊嵌し、この第一クラッチギヤ５６にＰＴＯクラッチギヤ４３が遊嵌し第十二ギヤ５８がスプライン嵌合している。そして、第十一ギヤ４８に常時に噛み合い第一クラッチギヤ５６とＰＴＯクラッチギヤ４３に適宜噛み合うコンスタントメッシュ方式のクラッチ切換ギヤ４７が外嵌している。第二クラッチギヤ４３と第十一ギヤ４８とクラッチ切換ギヤ４７でＰＴＯクラッチ１５０を構成し、このＰＴＯクラッチ１５０のシフト操作は、座席１０の近傍に設ける一本のＰＴＯ切換レバー１４９で行う。

第十ギヤ５５が第十二ギヤ５８と噛み合って第一クラッチギヤ５６を常時回転していて、図５の状態が第一クラッチギヤ５６にクラッチ切換ギヤ４７が噛み合わずリアＰＴＯ軸１１とミッドＰＴＯ軸１２が共に駆動されない状態で、ＰＴＯクラッチ１５０のクラッチの切り替えは、次のように行われる。

クラッチ切換ギヤ４７を第十一ギヤ４８と第一クラッチギヤ５６に噛み合わせるようスライドすると、リアＰＴＯ軸１１が駆動される。（図７）
クラッチ切換ギヤ４７を第十一ギヤ４８から離して、第一クラッチギヤ５６とＰＴＯクラッチギヤ４３に噛み合わせるようスライドすると、第一クラッチギヤ５６の回転がＰＴＯクラッチギヤ４３から第一カウンタギヤ４２に伝わり、後述する伝動でミッドＰＴＯ軸１２が駆動される。（図６）
クラッチ切換ギヤ４７を第十一ギヤ４８と第一クラッチギヤ５６とＰＴＯクラッチギヤ４３の三つのギヤに噛み合わせるようスライドすると、リアＰＴＯ軸１１とミッドＰＴＯ軸１２が共に駆動される。（図８）
第一カウンタギヤ４２の回転は、第一カウンタ軸５０の第二カウンタギヤ４９と第二カウンタ軸５１の第三カウンタギヤ４４と第三カウンタ軸５３の第四カウンタギヤ５２を介してミッドＰＴＯ軸１２に形成した第十三ギヤ５４に伝動されてミッドＰＴＯ軸１２を駆動する。

図１０は、フロントアクスルハウジング６０の断面図で、フロントアクスルハウジング６０の後側に増速ケース６１をボルト７７で取り付け、フロントアクスルハウジング６０と増速ケース６１を一体として前ピポットケース９６と後ピポットケース６２で支持し、左右揺動可能にしている。フロントアクスルハウジング６０と増速ケース６１を一体化することで、軽量化出来て、トラクタ全体の前後バランスを良くしている。

増速ケース６１の後ピポットケース６２側に軸支した第二前輪駆動軸１０１に、図３で説明した前輪駆動軸３５からの動力が入力する構成である。増速ケース６１内に第一増速ギヤ６３を形成し、この第一増速ギヤ６３の端面に形成したクラッチ爪６３ａに前輪ベベル軸７８にスプライン嵌合した第一クラッチ６６がクラッチばね６７で押圧されて係合して第二前輪駆動軸１０１の回転を前輪ベベル軸７８に伝動する（等速４輪駆動）。

前輪ベベル軸７８の前小ベベルギヤ７４とフロントアクスルハウジング６０内の前大ベベルギヤ７５が噛み合ってデフギヤ組７６を回転し、前輪駆動軸４Ｒ，４Ｌを駆動する。
増速ケース６１内の増速機構１０５は、前輪ベベル軸７８と平行に増速軸６４を軸支し、前記第一増速ギヤ６３と噛み合う第二増速ギヤ６５をスプライン嵌合し、湿式クラッチ７１を装着してこの湿式クラッチ７１のクラッチギヤ７２を前輪ベベル軸７８へスプライン嵌合した第三増速ギヤ７３と噛み合わせている。第二増速ギヤ６５と湿式クラッチ７１との間にクラッチ押圧リング１０２を増速軸６４に嵌合し、このクラッチ押圧リング１０２と前記第一クラッチ６６の両方係合するクラッチ切換プレート１０３を設け、クラッチ切換プレート１０３を移動させるカム軸７０を設けている。クラッチ切換プレート１０３は、ガイドピン９１に増速軸６４の軸方向へスライド可能に支持している（図１１）。即ち、カム軸７０が回転するとクラッチ切換プレート１０３を介してクラッチ押圧リング１０２が湿式クラッチ７１方向に移動すると共に、第一クラッチ６６のクラッチ爪６３ａが切り状態となる。その後、クラッチ押圧リング１０２が湿式クラッチ７１に当接して該湿式クラッチ７１を入り状態にする。これにより、等速４輪駆動から前輪が増速する増速４輪駆動となる。

増速機構１０５は、カム軸７０を増速切換モータ８２で回動させると、第一クラッチ６６が第一増速ギヤ６３から離れて前輪ベベル軸７８の回転伝動を断ち、クラッチ押圧リング１０２が湿式クラッチ７１を押して増速軸６４の回転をクラッチギヤ７２から第三増速ギヤ７３に伝動して前輪ベベル軸７８を増速駆動し、前輪６，６が増速して駆動される。

前輪ベベル軸７８には、軸中心を通る第一潤滑孔９７を設け、増速軸６４には、湿式クラッチ７１にオイルを供給する第二潤滑孔９８を設けて、増速機構の潤滑性を良くしている。

図１２に示す如く、カム軸７０は増速ケース６１から上方に突出しており、突出したカム軸７０の軸端にカム軸アーム９２を固着し、このカム軸アーム９２に増速切換モータ８２に連結する増速入切ワイヤ９５のインナーワイヤを引張バネ９９を介して連結している。この増速入切ワイヤ９５のアウターワイヤは、増速ケース６１のボス部９３に取り付けたワイヤ取付プレート９４に取り付けている。引張バネ９９でクラッチ押圧リング１０２を湿式クラッチ７１に押しつけることで湿式クラッチ７１が摩耗しても伝動する。

図１３〜図１５に、フロントアクスルハウジング６０のトラクタ機体への装着構成を示している。
トラクタ機体の前後方向に設ける左右サイドフレーム８０Ｌ，８０Ｒにフロントアクスルハウジング６０を取り付け、該フロントアクスルハウジング６０の前上側で左右サイドフレーム８０Ｌ，８０Ｒの間に板状の支持台８１を取り付け、この支持台８１上に増速切換モータ８２を搭載し、この増速切換モータ８２の回転をギヤ減速機構８４とロッド８３を介して前記のカム軸７０に伝動して前輪増速クラッチの切換を行えるようにしている。前述した図１２の増速入切ワイヤ９５については、ロッド８３の替わりに増速入切ワイヤ９５をギヤ減速機構８４に連結する構成である。そして、図１３〜図１５はロッド８３でカム軸７０を回転させる構成である。

ロッド８３とカム軸７０の動きについて具体的に説明する。
前記ギヤ減速機構８４から出力される軸８４ａにプレート８４ｂが固着しているので、軸８４ａが回転すると、プレート８４ｂも回転する。プレート８４ｂにはロッド８３が遊嵌しており、プレート８４ｂが回転するとロッド８３は前後に動く。これらの部材は支持台８１の下方にあるので、図１３のように点線で示している。

ロッド８３の後側は支持台８１の後方まで延びているので実線で示している。ロッド８３の後端はプレート１１０に遊嵌している。プレート１１０は回動支点１１１を中心に回動する構成としている。そして、プレート１１０にはロッド１１２が遊嵌しており、ロッド１１２の他端にはプレート１１３が遊嵌している。プレート１１３には軸１１４が連結されている。軸１１４はフロントアクスルハウジング６０の中を通過する構成としている。軸１１４の他端にはプレート１１５が連結しており、プレート１１５には引張スプリング１１６が設けられており、引張スプリング１１６の他端はプレート１１７に掛けられている。そして、プレート１１７にカム軸７０が連結している。

これにより、前述のようにロッド８３が前後に動くと、プレート１１０が回動支点１１１を中心にして回動し、ロッド１１２が左右方向に動き、プレート１１３を介して軸１１４が回動する。軸１１４が回動すると、プレート１１５が左右方向に動き、引張スプリング１１６を経由し、プレート１１７を介してカム軸７０が回転する。

前記増速切換モータ８２の駆動を停止すると、引張スプリング１１６によりカム軸７０は元の位置に戻る。
図１５については、見易くするために前記点線で示している部材を省略した図である。

また、左右前輪６，６のナックルアーム８６，８６をタイロッド８７で連結して左右前輪６，６を操向するが、いずれか片方のナックルアーム８６に取り付けるセンサロッド８８とセンサプレート８９で支持台８１上に取り付けた前輪切れ角センサ９０を回動して前輪切れ角を検出するようにしている。

そして、支持台８１の上には増速切換モータ８２とギヤ減速機構８４と前輪切れ角センサ９０を覆う箱型の防護カバー８５を取り外し可能に取り付けている。
この構成で、支持台８１上に設ける増速切換モータ８２とギヤ減速機構８４と前輪切れ角センサ９０が、支持台８１と左右サイドフレーム８０Ｌ，８０Ｒとフロントアクスルハウジング６０及び防護カバー８５で囲まれて、泥水の付着による作動不良が無くなる。

なお、上記の実施例では、増速機構１０５を増速クラッチの入・切で説明したが、前輪６の回転速度を変速する増速機構にしても良い。

６ 前輪
６０ フロントアクスルハウジング
６１ 増速ケース
７０ カム軸
８０Ｌ 左サイドフレーム
８０Ｒ 右サイドフレーム
８１ 支持台
８２ 増速切換モータ
８５ 防護カバー
９０ 切れ角センサ
１０３ クラッチ切換プレート
１０５ 増速機構

Claims (3)

1. フロントアクスルハウジング（６０）を左右に設ける帯鉄状の左右サイドフレーム（８０Ｌ），（８０Ｒ）で支持し、前記フロントアクスルハウジング（６０）の前側であって左右のサイドフレーム（８０Ｌ），（８０Ｒ）の間にプレート状の支持台（８１）を取り付け、該支持台（８１）上に左右前輪（６），（６）を増速する増速機構（１０５）を作動させる増速切換モータ（８２）を設け、フロントアクスルハウジング（６０）の後側に前記増速機構（１０５）と等速４輪駆動機構を内装した増速ケース（６１）を取り付け、等速４輪駆動を切りにして増速４輪駆動を入りにするクラッチ切換プレート（１０３）と、このクラッチ切換プレート（１０３）を作動させるカム軸（７０）を増速ケース（６１）に設け、前記増速切換モータ（８２）とカム軸（７０）を連結させたことを特徴とする作業車の前輪増速装置。
2. 前記増速切換モータ（８２）の上部を防護カバー（８５）で覆ったことを特徴とする請求項１に記載の作業車の前輪増速装置。
3. 前記支持台（８１）上に前輪の切れ角を検出する前輪切れ角センサ（９０）を設けたことを特徴とする請求項２に記載の作業車の前輪増速装置。

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