作業車両の前輪変速装置

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【発明の名称】	作業車両の前輪変速装置
【発明者】	【氏名】古川浩二【住所又は居所】愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地井関農機株式会社技術部内
【要約】	【課題】従来、四輪駆動型のトラクタ等において、ホイール型後輪とセミクローラ型後輪を取り換える時には、前輪へ伝達される動力の回転比を変更しなくてはならない。しかし、ホイール型後輪とセミクローラ型後輪とを取り換える際に、前輪変速装置全体を交換するのでは、予め複数の前輪変速装置を保有しておかなくてはならず、在庫管理が煩雑になるとともに極めてコスト高となる。【解決手段】トラクタのフロントアクスルのセンタデフへ入力される直前位置に、車体に固設される変速ケース３１を設ける。該変速ケース内に、ホイール型後輪からセミクローラ型後輪へ取り換えた時に、前輪へ伝達される動力の変速比を変更できる変速装置３５を構成する。また、同ケース３１の後方には、ケース内への入力軸３２を枢着した蓋体３４を着脱自在に設けて、内部構成も変更できる構成とする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】車体前部に配置したエンジンの回転動力を、ミッションケース内に収められた変速装置により適宜変速し、この変速された動力を後輪へ伝達して駆動するとともに、前記変速装置により変速した動力を、車体下部の前後方向へ配設した動力伝達軸を介して、車体前部のフロントアクスルに伝達する作業車両に於いて、前記フロントアクスルのセンタデフへ入力される直前位置に、車体に固設される変速ケースを設け、該変速ケース内にホイール型後輪１２を取り外して、セミクローラ型後輪１３を装着した時に、前輪へ伝達される動力の変速比を変更するギヤ式変速装置を構成するとともに、同ケースの後方には、ケース内への入力軸を枢着し、且つボルト締めされた蓋体を設けたことを特徴とする作業車両の前輪変速装置。
【請求項２】前記ホイール型後輪１２を取り外して、セミクローラ型後輪１３を装着した時に、前輪へ伝達される動力の変速比を変更できる変速装置は、遊星ギヤ機構にて構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の前輪変速装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は前輪変速装置に関するものであり、特に、後輪へ伝達される動力を分岐して前輪へ伝達可能に形成した作業車両に於ける前輪変速装置に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】トラクタや田植機、芝刈機等の作業車両では、後輪へ伝達される動力を分岐して前輪へ伝達し、二輪駆動と四輪駆動とを切換え可能に形成するとともに、前輪の切れ角の変化によって車体の旋回操作を検出し、車体の旋回時には後輪の周速度よりも前輪の周速度を一定の割合で増速することにより、車体を小回り旋回させる前輪変速装置を備えたものが知られている。
【０００３】図１及び図２は作業車両の一例としてトラクタ１０を示し、図１に示すように、通常はリヤホイールフランジ１１等の後輪取付部にホイール型後輪（タイヤ付き車輪）１２が装着されているが、圃場の状態や作業内容によってはホイール型後輪１２を取り外して、図２に示すように、セミクローラ型後輪１３を装着することがある。セミクローラ型後輪１３のスプロケットホイール１４はホイール型後輪１２より直径が小さいため、リヤアクスルの回転数が同じであるときは、後輪の周速度即ちクローラ１５の駆動速度が低くなって、車体の走行速度がホイール型後輪１２の装着時よりも低下する。
【０００４】一方、前輪変速装置によって前輪１６へ伝達される動力の回転速度は、ホイール型後輪１２の装着時とセミクローラ型後輪１３の装着時とでは変わらないので、セミクローラ型後輪１３を装着した場合、四輪駆動にしたり前輪を増速作動すると、後輪の周速度即ちクローラ１５の駆動速度に対して前輪１６の周速度が大きくなり過ぎ、機械部品の破損を招いたり走行不安定となって危険である。
【０００５】このため、ホイール型後輪１２の装着時とセミクローラ型後輪１３の装着時とでは、前輪変速装置を調整または交換して、前輪へ伝達される動力の変速比を変更しなくてはならない。しかし、ホイール型後輪１２とセミクローラ型後輪１３とを取り換える際に、前輪変速装置全体を交換するのでは、予め複数の前輪変速装置を保有しておかなくてはならず、在庫管理が煩雑になるとともに極めてコスト高となる。また、前輪変速装置をすべて平ギヤ機構にて構成すると大型になるので、遊星ギヤ機構にて小型にすることが考えられる。
【０００６】そこで、後輪へ伝達される動力を分岐して前輪へ伝達可能にした作業車両に於いて、前輪変速装置を構成するとともに前輪へ伝達される動力の変速比を容易に変更できるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、車体前部に配置したエンジンの回転動力を、ミッションケース内に収められた変速装置により適宜変速し、この変速された動力を後輪へ伝達して駆動するとともに、前記変速装置により変速した動力を、車体下部の前後方向へ配設した動力伝達軸を介して、車体前部のフロントアクスルに伝達する作業車両に於いて、前記フロントアクスルのセンタデフへ入力される直前位置に、車体に固設される変速ケースを設け、該変速ケース内にホイール型後輪１２を取り外して、セミクローラ型後輪１３を装着した時に、前輪へ伝達される動力の変速比を変更する変速装置を構成するとともに、同ケースの後方には、ケース内への入力軸を枢着し、且つボルト締めされた蓋体を設けたことを特徴とする作業車両の前輪変速装置、及び、前記ホイール型後輪１２を取り外して、セミクローラ型後輪１３を装着した時に、前輪へ伝達される動力の変速比を変更できる変速装置は、遊星ギヤ機構、或いはすべて平ギヤ機構にて構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の前輪変速装置を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図面に従って詳述する。図１及び図２は作業車両の一例としてトラクタ１０を示し、エンジン１７の動力はミッションケース１８内に収められた変速装置１９を介してホイール式後輪１２またはセミクローラ式後輪１３へ伝達される。車体の後部にはリンク機構２０を介してロータリ作業機２１が連結されており、エンジン１７の動力を前記変速装置１９にて分岐し、ＰＴＯ取出し部２２からロータリ作業機２１へ伝達している。
【０００９】図３は走行系の動力伝達ブロック図であり、エンジン１７の動力は変速装置１９により回転方向を変向或いは回転速度を変速された後にリヤアクスル２３のセンタデフ２４に入力され、リヤアクスル２３の左右両端部に固設したリヤホイールフランジ１１，１１が回転する。従って、該リヤホイールフランジ１１，１１に装着されたホイール型後輪１２或いはセミクローラ型後輪１３が回転して車体が走行する。
【００１０】一方、前記変速装置１９では後輪１２または１３へ伝達される動力を分岐して前輪１６へ伝達する。前輪１６へ伝達される動力がフロントアクスル２６のセンタデフ２７へ入力される直前位置に前輪変速装置３０を設け、該前輪変速装置３０にて入力軸３２の回転速度を変速して或いは等速のまま出力軸３３へ伝達し、センタデフ２７を介してフロントアクスル２６の左右両端部に固設したフロントホイールフランジ２８，２８が回転する。
【００１１】図４及び図５はホイール型後輪１２を装着した場合の前輪変速装置３０の内部を示し、センタデフ２７の直前位置に変速ケース３１を設けて該変速ケース３１を車体に固設してあり、該変速ケース３１内の後方（図４にて右方）に蓋体３４をボルト締めし、この蓋体３４の中央部に前記入力軸３２を貫通して回転自在に枢着してある。また、変速ケース３１内には遊星ギヤ機構３５を配設してあり、該遊星ギヤ機構３５を構成する太陽ギヤ３６を前記入力軸３２の前端部に固設するとともに、複数個の遊星ギヤ３７，３７…を太陽ギヤ３６の周りに配設して、キャリヤ３８にピン３９にて枢着する。
【００１２】前記遊星ギヤ３７は後部ギヤ３７ａと前部ギヤ３７ｂが一体になっており、後部ギヤ３７ａが前記入力軸３２の太陽ギヤ３６に噛合するとともに、前部ギヤ３７ｂが出力軸３３に嵌着された出力ギヤ４０に噛合している。また、前記入力軸３２には太陽ギヤ３６の近くにギヤ４１が固設され、該ギヤ４１と噛合するギヤ４２がキャリヤ３８の後端面部にボルト締めされている。即ち、双方のギヤ４１，４２の噛合により前記入力軸３２とキャリヤ３８は常時一体に回転することになり、入力軸３２が回転すれば該キャリヤ３８も回転し、遊星ギヤ３７はキャリヤ３８とともに太陽ギヤ３６の周りを公転する。従って、前記入力軸３２の回転速度は遊星ギヤ機構３５により増減速されることなく、入力軸３２とキャリヤ３５と出力軸３３とが一体に回転し、入力軸３２の回転が等速のまま出力軸３３へ伝達される。斯くして、図１に示した前輪１６とホイール型後輪１２が同一の周速度にて回転して四輪駆動となる。
【００１３】図６及び図７はセミクローラ型後輪１３を装着した場合の前輪変速装置３０の内部を示し、変速ケース３１の取り付け位置や遊星ギヤ機構３５の構成は、ホイール型後輪１２の場合と同じである。しかし、キャリヤ３８の後端面部に固着したギヤ４２を取り外して、連結棒４３の一端をキャリヤ３８の後端面部にボルト締めするとともに、該連結棒４３の他端を前記蓋体３４へボルト締めする。即ち、変速ケース３１に固着した蓋体３４と遊星ギヤ機構３５のキャリヤ３８とが連結棒４３，４３…を介して連結され、キャリヤ３８が固定されて回転しない状態になる。従って、前記入力軸３２が回転すればピン３９を中心に遊星ギヤ３７が自転し、太陽ギヤ３６と噛合する後部ギヤ３７ａの歯数が太陽ギヤ３６より大であるので、前記入力軸３２の回転速度が減速されて出力軸３３へ伝達される。
【００１４】このため、図４及び図５に示した前輪変速装置３０と図６及び図７に示した前輪変速装置３０とでは変速比が異なり、図６及び図７に示した前輪変速装置３０のほうが前輪へ伝達される動力が低速回転となる。従って、図２に示した前輪１６とセミクローラ型後輪１３が同一の周速度（即ち前輪１６の周速度とクローラ１５の駆動速度が一致）で回転して四輪駆動となる。
【００１５】このように、キャリヤ３８にギヤ４２をボルト締めして入力軸３２のギヤ４１に噛合させた状態では変速比が等速となり、ギヤ４２に代えて連結棒４３にてキャリヤ３８と蓋体３４をボルト締めした状態では、前輪１６へ伝達する動力が変速される。
【００１６】また、新たなギヤ比の太陽ギヤ３６と遊星ギヤ３７を装着することによって変速比を変更することもできる。本実施の形態では、太陽ギヤ３６と噛合する後部ギヤ３７ａの歯数が太陽ギヤ３６より大であるので、前記入力軸３２の回転速度が減速されて出力軸３３へ伝達されるが、入力軸３２に設けた太陽ギヤ３６を大径にするとともに遊星ギヤの後部ギヤ３７ａの歯数を太陽ギヤ３６よりも小にすれば、前記入力軸３２の回転速度が増速されて出力軸３３へ伝達される。
【００１７】遊星ギヤ機構３５を交換する場合は、変速ケース３１から蓋体３４を一旦取り外し、入力軸３２を後方へ引き抜いてキャリヤ３８の遊星ギヤ３７を入れ換えた後に、新たな太陽ギヤ３６を設けた入力軸３２を挿入する。その際に、前記出力軸３３や出力ギヤ４０を取り外す必要がない。従って、簡易且つ迅速に変速比の変更を行うことができる。尚、前記遊星ギヤ３７は後部ギヤ３７ａと前部ギヤ３７ｂとが一体に形成されているが、これらを別体で形成して後部ギヤ３７ａのみを交換するように構成してもよい。然るときは、遊星ギヤ３７の交換作業がより簡単となる。
【００１８】斯くして、キャリヤ３８と変速ケース３１を接続した状態では前輪１６へ伝達する動力を増減速し、キャリヤ３８と変速ケース３１を離反した状態では前輪１６へ等速で伝達することになり、遊星ギヤ機構３５のキャリヤ３８と変速ケース３１とを接離することによって前輪１６へ伝達する動力の変速比を変更することができる。
【００１９】図８及び図９はホイール型後輪１２を装着した場合の前輪変速装置３０の内部を示す他の実施の形態を示し、遊星ギヤ機構３５のキャリヤ３８と変速ケース３１とを接離する手段として、油圧式の多板式クラッチ４５を使用している。キャリヤ３８の後端面部に多板クラッチのドラム４６がボルト締めされており、該ドラム４６の後部側に摩擦板ｍ1と摩擦板ｍ2を交互に配設し、該ドラム４６の前部側に摩擦板ｍ3と摩擦板ｍ4を交互に配設してある。
【００２０】前記摩擦板ｍ1の一端部はドラム４６の内周に係合し、摩擦板ｍ2の一端部は蓋体３４に係合している。また、摩擦板ｍ3の一端部はドラム４６の内周に係合し、摩擦板ｍ4の一端部は前記入力軸３２に固設したギヤ４１に係合している。そして、前記摩擦板ｍ1と摩擦板ｍ3はスライダ４７によって連結され、双方が同時に前後動できる。いま、多板クラッチ４５に油圧が作動しないときは、ばね４８の付勢によって前記摩擦板ｍ1と摩擦板ｍ2とが圧接された状態となり、ドラム４６と蓋体３４が連結される。即ち、前記キャリヤ３８が変速ケース３１に固定されて回転しない状態となる。
【００２１】ここで、同図に示した遊星ギヤ機構３５は太陽ギヤ３６を大径にするとともに遊星ギヤの後部ギヤ３７ａの歯数を太陽ギヤ３６よりも小にしてある。従って、前記入力軸３２が回転すればピン３９を中心に遊星ギヤ３７が自転し、太陽ギヤ３６と噛合する後部ギヤ３７ａの歯数が太陽ギヤ３６より小であるので、前記入力軸３２の回転速度が増速されて出力軸３３へ伝達される。斯くして、図１に示した前輪１６の周速度がホイール型後輪１２の周速度より高速回転することになる。
【００２２】これに対して、多板クラッチ４５に油圧が作動したときは、ピストン４９が前方（図中左方向）へ移動して前記摩擦板ｍ3と摩擦板ｍ4とが圧接された状態となり、ドラム４６とギヤ４１が連結される。これと同時に、スライダ４７を介して前記摩擦板ｍ1も前方へ引かれ、ばね４８の付勢に攻して前記摩擦板ｍ1と摩擦板ｍ2とが離間した状態となり、ドラム４６と蓋体３４との連結が解除される。即ち、前記ドラム４６及びキャリヤ３８が入力軸３２と一体に回転し、入力軸３２の回転が等速のまま出力軸３３へ伝達される。斯くして、図１に示した前輪１６とホイール型後輪１２が同一の周速度にて回転して四輪駆動となる。
【００２３】このように、遊星ギヤ機構３５のキャリヤ３８と変速ケース３１とを接離する手段として油圧式の多板式クラッチ４５を使用した場合は、多板クラッチ４５に油圧が作動したときは前輪１６とホイール型後輪１２が同一の周速度にて回転する四輪駆動となり、多板クラッチ４５に油圧が作動しないときは前輪１６の周速度がホイール型後輪１２の周速度より高速回転する四輪駆動となる。従って、圃場での直進時には多板クラッチ４５に油圧を作動させて等速四輪駆動にし、前輪の切れ角の変化によって車体の旋回操作を検出したときは、多板クラッチ４５の油圧作動を停止して後輪の周速度よりも前輪の周速度を一定の割合で増速することにより、車体を小回り旋回させることができる。
【００２４】尚、図示は省略するが、前記各摩擦板ｍ1乃至ｍ4とばね４８、ピストン４９等の配置を変えて、多板クラッチ４５に油圧を作動させないときに等速四輪駆動にし、前輪の切れ角の変化によって車体の旋回操作を検出したときは、多板クラッチ４５に油圧を作動させて前輪の周速度を増速するように構成することもできる。また、入力軸３２に設けた太陽ギヤ３６を小径にするとともに遊星ギヤの後部ギヤ３７ａの歯数を太陽ギヤ３６よりも大にすれば、前記入力軸３２の回転速度が減速されて出力軸３３へ伝達される。従って、図２に示したセミクローラ型後輪１３を装着した場合であっても、前輪１６の周速度を低下させてクローラ１５の駆動速度を同一にし、四輪駆動走行させることができる。然るときは、油圧作動にて前輪１６の周速度を増速するように切り換えることができ、車体を小回り旋回させることが可能となる。
【００２５】図１０は他の実施の形態を示し、前記フロントアクスル２６のセンタデフ２７の直前位置に、前記遊星ギヤ機構３５が配設された変速ケース３１を直列に複数個接続して前輪変速装置３０を構成している。前述したように、油圧式の多板式クラッチ４５を使用した遊星ギヤ機構３５であれば、前輪１６へ伝達される動力の変速比を油圧作動にて高低２段に切り換えることができ、前記変速ケース３１，３１を直列接続した場合は、前後で夫々高低２段ずつ即ち合計４段の変速比にて切り換えることができる。また、図１１に示すように、変速ケース３１内に複数の遊星ギヤ機構３５，３５と多板クラッチ４５，４５を配設してもよい。
【００２６】図１０及び図１１どちらの構成であっても、例えば、ホイール型後輪１２の装着時は、入力軸３２の回転を等速で出力軸３３に伝達して等速四輪駆動にしたり、或いは、何れか一方の遊星ギヤ機構３５にて出力軸３３を増速回転して小回り旋回させることができる。また、セミクローラ型後輪１３の装着時は他方の遊星ギヤ機構３５にて出力軸３３を減速回転して等速四輪駆動にする。この外、必要に応じて出力軸３３の回転の増速比若しくは減速比を変え、中間の変速比に設定することも可能である。
【００２７】図１２は他の実施の形態を示し、同図（ａ）に示すように、後輪取付部であるリヤホイールフランジ１１に、ホイール型後輪１２とセミクローラ型後輪１３とを判別する手段としてプッシュ式スイッチ５０を設ける。そして、該プッシュ式スイッチ５０のオンオフ信号を制御手段であるコントローラ５１へ入力し、コントローラ５１から前記多板クラッチ４５の電磁弁５２へ制御信号を出力する。
【００２８】即ち、同図（ｂ）に示すように、リヤホイールフランジ１１にホイール型後輪１２を装着したときはホイール１２ａによってプッシュ式スイッチ５０が押圧され、該プッシュ式スイッチ５０がオンとなる。然るときは、コントローラ５１ではホイール型後輪１２が装着されていると判断し、圃場での直進時は等速四輪駆動となるようにアクチュエータである電磁弁５２へ指令信号を出力し、圃場での旋回時は前輪１６の周速度を増速するように電磁弁５２へ制御信号を出力する。
【００２９】一方、同図（ｃ）に示すように、リヤホイールフランジ１１にセミクローラ型後輪１３を装着したときはスプロケットホイール１４がプッシュ式スイッチ５０に接触しないため、該プッシュ式スイッチ５０がオフとなる。然るときは、コントローラ５１ではセミクローラ型後輪１３が装着されていると判断し、圃場での直進時は前輪１６の周速度を低下してクローラ１５の駆動速度に対応できるように、アクチュエータである電磁弁５２へ低速に変更する指令信号を出力する。
【００３０】尚、ホイール型後輪１２を装着したホイール型トラクタであるか、或いは、セミクローラ型後輪１３を装着したセミクローラ型トラクタであるかは、前述したプッシュ式スイッチ５０にて判別するほか、図示は省略するが、ホイール型後輪１２を装着したか、或いは、セミクローラ型後輪１３を装着したかを指定する手段として例えばスイッチを設け、該スイッチを切り換えてホイール型トラクタとセミクローラ型トラクタを指定するように構成してもよい。
【００３１】斯くして、ホイール型トラクタであるか、セミクローラ型トラクタであるかの判別または指定がコントローラ５１にて自動的に認識され、夫々の仕様に応じて前輪変速装置３０を制御することによって、操作性及び安全性を向上することができる。
【００３２】尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００３３】
【発明の効果】本発明は上記一実施の形態に詳述したように、請求項１記載の発明は、車体前部に配置したエンジンの回転動力を、ミッションケース内に収められた変速装置により適宜変速し、この変速された動力を後輪へ伝達して駆動するとともに、前記変速装置により変速した動力を、車体下部の前後方向へ配設した動力伝達軸を介して、車体前部のフロントアクスルに伝達する作業車両に於いて、前記フロントアクスルのセンタデフへ入力される直前位置に、車体に固設される変速ケースを設け、該変速ケース内にホイール型後輪１２を取り外して、セミクローラ型後輪１３を装着した時に、前輪へ伝達される動力の変速比を変更するギヤ式変速装置を構成するとともに、同ケースの後方には、ケース内への入力軸を枢着し、且つボルト締めされた蓋体を設けたことを特徴とする作業車両の前輪変速装置としたものであるから、後輪の形態をホイール式からセミクローラ式に変更した場合であっても、出荷後の追加作業で前輪の周速度を簡単に変更することができ、改良にかかる部品の汎用性が向上する。在庫管理が簡素化されるとともにコストを低減することができる。
【００３４】請求項２記載の発明は、前記ホイール型後輪１２を取り外して、セミクローラ型後輪１３を装着した時に、前輪へ伝達される動力の変速比を変更できる変速装置は、遊星ギヤ機構にて構成したことを特徴とする請求項１に記載の作業車両の前輪変速装置としたものであるから、平ギヤ機構にて構成するよりも小型化されて地上高を大きく確保できる。従って、凹凸の激しい作業場であっても、前記前輪変速装置が地表面に接触する虞がない。

【出願人】	【識別番号】００００００１２５【氏名又は名称】井関農機株式会社【住所又は居所】愛媛県松山市馬木町７００番地
【出願日】	平成１１年２月４日（１９９９．２．４）
【代理人】
【公開番号】	特開２００３－２６７０７９（Ｐ２００３－２６７０７９Ａ）
【公開日】	平成１５年９月２５日（２００３．９．２５）
【出願番号】	特願２００３－９０４９８（Ｐ２００３－９０４９８）