JPH0613897B2 - 作業車のクラツチ式変速機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば農用運搬車やトラクタ等の作業車に使用
されるクラッチ式変速機構の改良に関する。

〔従来の技術〕

この種のクラッチ式変速機構として、従来は、第１伝動
軸と第２伝動軸との間に、変速比の異なる４組の常時咬
合ギヤ機構を遊転状態で装備し、各ギヤ機構の遊転ギヤ
と、これを支承した伝動軸との間に油圧クラッチを設
け、各ギヤ機構の油圧クラッチを択一入り作動させて４
段の変速を行うように構成されたものがあった（例えば
特願昭59-186060号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この場合には、４速の変速状態を得るのに単に４つの変
速比の異なるギヤ機構を第１伝動軸と第２伝動軸との間
に設けただけのものであるから、４つのギヤ機構が必要
で、その分部品点数も多く、ミッションケース内での占
有スペースも余分に必要になっていた。

本発明の目的はギヤ機構の変速比の合理的に選定するこ
とによって、部品点数の削減とそれによる占有スペース
の削減化を図れ、必然的にミッションケースのコンパク
ト化を図れるものを提供する点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案による特徴構成は入力軸としての第１伝動軸と第
２伝動軸とを第２クラッチを介して伝動連結するととも
に、第３伝動軸と出力軸としての第４伝動軸とを第３ク
ラッチを介して伝動連結し、前記第１伝動軸と第３伝動
軸、及び、第２伝動軸と第３伝動軸、並びに、第２伝動
軸と第４伝動軸との間に変速比の異なる常咬式の第１ギ
ヤ機構、第２ギヤ機構、第３ギヤ機構を設けるととも
に、前記第１又は第３伝動軸と第１ギヤ機構の遊転ギヤ
とを伝動状態に切換可能な第１クラッチ、前記第２又は
第４伝動軸と第３ギヤ機構の遊転ギヤとを伝動可能に切
換える第４クラッチを備え、もって、各クラッチの各別
の入切作動によって、第１クラッチと第４クラッチのみ
を入り作動させかつ第２クラッチと第３クラッチとを切
作動させ全ギヤ機構を変速系に組込む第１変速状態と、
各ギヤ機構を択一的に変速系に組込む第２変速状態、第
３変速状態、及び第４変速状態の各変速状態に切換可能
に構成してある点にあり、更に要約すると４つの伝動軸
間に３つのギヤ機構を配し、夫々、適所に配置されたク
ラッチの選択的な入切作動によって４段の変速状態を得
るように構成した点にあり、その作用効果は次の通りで
ある。

〔作 用〕

つまり、３つのギヤ機構夫々の変速比を、これらの変速
比を組合わせて４つ目の変速比を作り出すように合理的
に設定する点と、４つのクラッチを有機的に連係させて
入状態と切状態とを切換選択する点とによって例えば、
第２図(イ)〜(ニ)に示すように、第２クラッチ(8)と第４
クラッチ(14)とを入作動させ第３ギヤ機構(12)を変速系
内に組込む第２速(F₂)状態、第１クラッチ(13)と第３ク
ラッチ(9)とを入切作動させ第１ギヤ機構(10)を変速系
内に組込む第３速(F₃)状態、第２クラッチ(8)と第３ク
ラッチ(9)とを入作動させ第２ギヤ機構(11)を変速系内
に組込む第４速(F₄)状態とに切換える全ギヤ機構(10),
(11),(12)を択一的に作動させる場合と、第１クラッチ
(13)と第４クラッチ(14)とを入作動させ全ギヤ機構(1
0),(11),(12)を変速系内に組込む第１速(F₁)状態とに切
換える全ギヤ機構(10),(11),(12)を作動させる場合とに
使い分けて、４段変速が可能である。

〔発明の効果〕

その結果、従来構成のものに比して、クラッチを増加さ
せることなくギヤ機構を削減でき、ギヤ機構が減った分
だけ占有スペースを削減でき、ミッションケースのコン
パクト化が図れるとともに、従来構成のように第１軸と
第２軸との間に亘ってギヤ機構を設置する場合を想定す
ると、設置するギヤ機構が少なくなった分だけ設計時の
伝動軸間距離の設定が用意になるとともに、減速比の小
さな第２速から第４速に相当するギヤ機構を設置するか
ら、大径ギヤのギヤ径が第１速に相当する大径ギヤのも
のより小さくてすみ、それだけ隣接伝動軸（例えば第１
軸と第３軸等）との距離を短くでき、よりミッションケ
ースのコンパクト化に寄与できる。

〔実施例〕

農用トラクタに搭載された変速機構で説明すると、ミッ
ションケース(1)後端まで延出されたＰＴＯ伝動軸(2)に
対して、走行系を構成する入力軸としての第１伝動軸
(3)とこの第１伝動軸(3)の後方に第２伝動軸(4)を夫々
遊嵌するとともに、前記ＰＴＯ伝動軸(2)に平行な第４
伝動軸(7)を設け、この第４伝動軸(7)に走行系の第３伝
動軸(6)を第４伝動軸(7)の軸心方向中間までに亘る長さ
を持って遊嵌してある。前記第１伝動軸(3)と第２伝動
軸(4)とを油圧式の多板第２クラッチ(8)を介して伝動連
結するとともに、第３伝動軸(6)と第４伝動軸(7)とを油
圧式の多板第３クラッチ(9)を介して伝動連結し、更
に、前記第１伝動軸(3)と第３伝動軸(6)との間に第１伝
動軸(3)に遊嵌された第１ギヤ(G₁)と第３伝動軸(6)に嵌
着された第２ギヤ(G₂)からなる常咬式の第１ギヤ機構(1
0)、前記第２伝動軸(4)と第３伝動軸(6)との間に夫々に
嵌着された第３，４ギヤ(G₃),(G₄)からなる常咬式の第
２ギヤ機構(11)、第２伝動軸(4)と第４伝動軸(7)との間
に第２伝動軸(4)に嵌着された第５ギヤ(G₅)と第４伝動
軸(7)に遊嵌された第６ギヤ(G₆)とからなる常咬式の第
３ギヤ機構(12)を夫々変速比の異なる状態で設けるとと
もに、第１ギヤ(G₁)と第１伝動軸(3)を油圧式の多板第
１クラッチ(13)を介して伝動連結し、第６ギヤ(G₆)と第
４伝動軸(7)を油圧式の多板第４クラッチ(14)を介して
伝動連結し、４段に変速可能な主変速機構(H₁)を構成し
てある。

前記第２伝動軸(4)と第４伝動軸(7)との間で、第３ギヤ
機構(12)と隣接して後進用ギヤ機構(15)を設け、この後
進用ギヤ機構(15)に、第２伝動軸(4)に嵌着された第７
ギヤ(G₇)と第４伝動軸(7)に遊嵌された第８ギヤ(G₈)と
の両者に咬合するアイドルギヤ(Gr)と、第４伝動軸(7)
と第８ギヤ(G₈)との間に設けられた機械式クラッチ(16)
とを備えさせ、前記クラッチ(16)のクラッチスリーブ(1
7)を第８ギヤ(G₈)に咬合させることによって第２伝動軸
(4)から第４伝動軸(7)に動力伝達するようにしてある。

第４伝動軸(7)の後端面に相対回転自在に、かつ、軸心
を一致させた状態で中間伝動軸(5)を嵌入保持するとと
もに、第４伝動軸(7)後端に第９ギヤ(G₉)を一体形成
し、この第９ギヤ(G₉)と中間伝動軸(5)に遊嵌された第1
0ギヤ(G₁₀)との間にクラッチスリーブ(18)を有する機械
式クラッチ(19)を設け、更に、前記中間伝動軸(5)に平
行に架設された前輪用伝動軸(20)に第11ギヤ(G₁₁)を遊
嵌するとともに、この第11ギヤ(G₁₁)の延出ボス部に一
体回転可能に嵌着された第12ギヤ(G₁₂)を設け、第11ギ
ヤ(G₁₁)を第９ギヤ(G₉)に第12ギヤ(G₁₂)を第10ギヤ
(G₁₀)に夫々常時咬合させ、もっと、前記クラッチスリ
ーブ(18)の第９ギヤ(G₉)との嵌合によって第４伝動軸
(7)から中間伝動軸(5)に直接動力伝達するように、か
つ、前記クラッチスリーブ(18)を第10ギヤ(G₁₀)に嵌合
することによって第11,12ギヤ(G₁₁),(G₁₂)を通して中間
伝動軸(5)に動力伝達するように２段に変速可能な副変
速機構(H₂)を構成してある。

前記中間伝動軸(5)の後端面内に同一軸心で相対回転可
能に、後輪デフ機構(22)への出力ギヤ(G₁₃)を一体成形
した最終出力軸(21)を嵌入保持するとともに、中間伝動
軸(5)の後端に一体成形された第14ギヤ(G₁₄)と最終出力
軸(21)に遊嵌された第15ギヤ(G₁₅)との間にクラッチス
リーブ(46)を備えたクラッチ(23)を設け、前記第14ギヤ
(G₁₄)と第15ギヤ(G₁₅)とに夫々常時咬合可能な第16ギヤ
(G₁₆)と第17ギヤ(G₁₇)を一体固着した補助軸(24)を設
け、もって、クラッチスリーブ(46)を中間伝動軸(5)と
咬合させることによって中間伝動軸(5)から最終伝動軸
(21)に直接出力するように、又、クラッチスリーブ(46)
を第15ギヤ(G₁₅)に咬合させることによって前記第16,17
ギヤ(G₁₆),(G₁₇)を介して動力伝達するように、高低２
段に変速可能な超減速機構(H₃)を構成してある。

最終伝動軸(21)と前輪用伝動軸(20)との後端部に夫々第
18ギヤ(G₁₈)と第19ギヤ(G₁₉)とを嵌着して前輪用伝動軸
(20)への伝動系を構成するとともに、前輪用伝動軸(20)
の前端側に前輪出力軸(25)を前輪用伝動軸(20)に平行す
る姿勢で架設し、前輪用伝動軸(20)の前端に第20ギヤ(G
₂₀)を嵌着するとともに、前輪出力軸(25)に第20ギヤ(G
₂₀)と常時咬合する第21ギヤ(G₂₁)を遊嵌し、この第21ギ
ヤ(G₂₁)と前輪出力軸(25)との間に油圧式の多板第５ク
ラッチ(26)を設け、前記クラッチ(26)の入作動によって
４輪駆動可能に構成してある。

前記ＰＴＯ伝動軸(2)をデフ機構(22)の上方を迂回して
ミッションケース(1)後端まで延出し、延出方向中間位
置に油圧式の多板第６クラッチ(27)を設け、伝動ギヤ機
構(47)によって伝動連結されたＰＴＯ軸(28)への動力を
前記クラッチ(27)によって断続可能に構成している。

尚、前記ＰＴＯ伝動軸(2)と第１伝動軸(3)との前端部に
は夫々クラッチ（図示せず）が装着され、夫々、ＰＴＯ
系及び走行系への動力を断続可能に構成してある。

前記主変速機構(H₁)について詳述すると、油圧式の多板
第１，２クラッチ(13),(8)は夫々のピストン(13a),(8a)
を内装した操作部材(29)を第１伝動軸(3)に一体回転自
在に嵌着するとともに、第１ギヤ(G₁)に兼用構成された
第１クラッチ(13)の従動部材と前記操作部材(29)との間
に第１クラッチ用摩擦板(30)、及び、第２伝動軸(4)に
一体嵌着された従動部材(31)と前記操作部材(29)との間
に第２クラッチ用摩擦板(32)を介装し、もって、第１伝
動軸(3)内を貫通する油路(a)を通った油でピストン(13
a),(8a)を作動させクラッチ入状態を現出するように構
成されている。同様に、油圧式の多板第３，４クラッチ
(9),(14)は夫々のピストン(9a),(14a)を内装した操作部
材(33)を第４伝動軸(7)に一体回転可能に固着するとと
もに、第３伝動軸(6)に一体回転可能に固着された従動
部材(34)と前記操作部材(33)との間に第３クラッチ用摩
擦板(35)、及び、第４ギヤ(G₄)に兼用構成された従動部
材と前記操作部材(33)との間に第４クラッチ用摩擦板(3
6)を夫々介装し、もって、第４伝動軸(7)内を貫通する
油路(b)を通った圧油でピストン(9a),(14a)を作動さ
せ、クラッチ入状態を現出するように構成されている。

第３図に示すように、第１〜第４クラッチ(13),(8),
(9),(14)への油圧回路を構成するに、油圧ポンプ(P)か
らの圧油ロータリーバルブ(37)を介して前記ピストン(1
3a),(8a),(9a),(14a)を備えた油圧室に各別に供給する
ように構成するとともに、ロータリーバルブ(37)への油
路から分岐した回路内にクラッチ作動油圧の立上り特性
を制御する為のモジュレーティングリリーフバルブ(38)
を設けてある。又、モジュレーティングリリーフバルブ
(38)の下手には低圧リリーフバルブ(39)を設け、このリ
リーフバルブ(39)の上手側から全クラッチ(13),(8),
(9),(14)への摩擦伝動部に油路を接続するようにして、
もって、摩擦面の潤滑と冷却を行うように構成してあ
る。

第４図に示すように、主変速用切換レバー(44)を横向き
支軸(43)に対して、切換レバー(44)の基端ボス(44A)を
介してこの支軸(43)の軸心周りで回動可能に保持すると
ともに、前記基端ボス(44A)に対して前記切換レバー(4
4)を支軸(43)軸心(X)に直交する軸心(Y)周りで揺動可能
に枢支してある。前記横向き支軸(43)の一方の軸端には
前記ロータリーバルブ(37)の回転スプール部を一体回転
可能に連接し、もって、主変速用切換レバー(44)を案内
ガイド(48)に沿って支軸(43)軸心(X)周りで回動させる
ことによって主変速操作と後記する後進状態での変速操
作を行うことができる。この主変速用切換レバー(44)で
後進操作を行うには次のような構造を採る。切換レバー
(44)に対してこの切換レバー(44)の変速方向への揺動を
許容可能な長孔(50A)を設けた連動アーム(50)を連動連
結し、もって、切換レバー(44)の変速方向への回動に対
しては連動アーム(50)を作動させないように、かつ、切
換レバー(44)の変速中立位置での軸心(Y)周りでの回動
によって支軸(43)の軸心方向に作動するようにしてあ
る。前記連動アーム(50)はベルクランク(49A)を含む連
係リンク機構(49)を介して前記後進用クラッチスリーブ
(17)に係合したシフトフォーク(51)に連動連結され、前
記切換レバー(44)の変速中立位置での基端ボス(44A)に
対する相対回動によって、クラッチスリーブ(17)を第８
ギヤ(G₈)に係合離脱可能に構成してある。

従って、主変速切換レバー(44)の支軸(43)の軸心(X)周
りの回動によって前進４段の切換を行い乍ら、後進側に
移行させる場合には、変速中立位置では一旦前記変速操
作方向と直交する方向に切換レバー(44)を回動操作し、
その後後進変速操作を行うように構成してある。

次に、第２図に示すように、前記切換レバー(44)の各変
速操作位置への切換操作に連動した主変速機構(H₁)の作
動状態を詳述する。

第１変速(F₁)状態の場合、(イ)に示すように、前記切換
レバー(44)を第１変速(F₁)位置に変速操作すると、ポン
プポートからの圧油を第１クラッチ(13)と第４クラッチ
(14)とのピストン(13a),(14a)を備えた圧力室に送り、
もって、第１伝動軸(3)に入力された動力を第１ギヤ機
構(10)、第３伝動軸(6)、第２ギヤ機構(11)、第２伝動
軸(4)、第３ギヤ機構(12)を経て第４伝動軸(7)に伝動し
第１変速状態を現出するようにしてあり、この第４伝動
軸(7)から副変速機構(H₂)及び起減速機構(H₃)を介して
後輪デフ機構(22)に伝動するようにしてある。

第２変速(F₂)状態の場合、(ロ)に示すように、切換レバ
ー(44)を第２変速(F₂)位置への操作によって、第２クラ
ッチ(8)と第４クラッチ(14)を入作動させ、もって、第
１伝動軸(3)に入力された動力を第２伝動軸(4)、第３ギ
ヤ機構(12)を経て第４電動軸(7)に伝動し第２変速(F₂)
状態を現出するようにしてある。

第３変速(F₃)状態の場合、(ハ)に示すように、切換レバ
ー(44)を第３変速(F₃)位置への操作によって、第１クラ
ッチ(13)と第３クラッチ(9)を入作動させ、もって、第
１伝動軸(3)に入力された動力を、第１ギヤ機構(10)、
第３伝動軸(6)を経て第４伝動軸(7)に伝動し第３変速(F
₃)状態を現出するようにしてある。

第４変速(F₄)状態の場合、(ニ)に示すように、切換レバ
ー(44)を第４変速(F₄)位置への操作によって、第２クラ
ッチ(8)と第３クラッチ(9)を入作動させ、もって、第１
伝動軸(3)に入力された動力を、第２伝動軸(4)、第２ギ
ヤ機構(11)、第３伝動軸(6)を経て第４伝動軸(7)に伝動
し第４変速(F₄)状態を現出するようにしてある。

後進第１速(R₁)状態の場合、(ホ)に示すように、切換レ
バー(44)を中立位置で軸心(Y)周りで回動させ、引続い
て後進第１速(R₁)位置に揺動させることによって、第１
クラッチ(13)のみを入作動させ、もって、第１伝動軸
(3)に入力された動力を、第１ギヤ機構(10)、第３伝動
軸(6)、第２ギヤ機構(11)、第２伝動軸(4)、後進用ギヤ
機構(15)を介して第４伝動軸(7)に伝動し後進第１速
(R₁)状態を現出するようにしてある。

後進第２速(R₂)状態の場合、(ヘ)に示すように、切換レ
バー(44)を後進第１速(R₁)の状態から更に揺動させ後進
第２速(R₂)位置に揺動させることによって、第２クラッ
チ(8)のみを入作動させ、もって、第１伝動軸(3)に入力
された動力を、第２クラッチ(8)、第２伝動軸(4)、後進
用ギヤ機構(15)を経て第４伝動軸(7)に伝動し後進第２
速(R₂)状態を現出するようにしてある。

以上のような構成から、主変速機構(H₁)で前進４段、後
進２段、副変速機構(H₂)で高低２段、超減速機構(H₃)で
高低２段に夫々変速可能で、全体として前進16段後進８
段に変速可能である。

〔別実施例〕

イ 第６図に示すように、油圧式の多板クラッチ(13),
(8),(9),(14)の替わりにクラッチスリーブ(45)を備えた
機械式クラッチを採用してもよい。

ロ この種の変速機構を運搬車等他の作業車に適用して
もよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る作業車のクラッチ式変速機構の実施
例を示し、第１図は全体構成図、第２図(イ)〜(ヘ)は夫
々、変速状態を示す概略図で、(イ)は前進１速、(ロ)は前
進２速、(ハ)は前進３速、(ニ)は前進４速、(ホ)は後進１
速、(ヘ)は後進２速、第３図は油圧回路図、第４図は変
速操作レバーを示す斜視図、第５図は主変速機構を示す
側面図、第６図は主変速機構の別実施例を示す概略図で
ある。 (3)……第１伝動軸、(4)……第２伝動軸、 (6)……第３伝動軸、(7)……第４伝動軸、 (8)……第２クラッチ、(9)……第３クラッチ、 (10)……第１ギヤ機構、(11)……第２ギヤ機構、 (12)……第３ギヤ機構、(13)……第１クラッチ、 (14)……第４クラッチ、(G₁),(G₆)……遊転ギヤ、(F₁)
……第１変速、(F₂)……第２変速、 (F₃)……第３変速、(F₄)……第４変速。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸としての第１伝動軸(3)と第２伝動
   軸(4)とを第２クラッチ(8)を介して伝動連結するととも
   に、第３伝動軸(6)と出力軸としての第４伝動軸(7)とを
   第３クラッチ(9)を介して伝動連結し、前記第１伝動軸
   (3)と第３伝動軸(6)、及び、第２伝動軸(4)と第３伝動
   軸(6)、並びに、第２伝動軸(4)と第４伝動軸(7)との間
   に変速比の異なる常咬式の第１ギヤ機構(10)、第２ギヤ
   機構(11)、第３ギヤ機構(12)を設けるとともに、前記第
   １又は第３伝動軸(3又は6)と第１ギヤ機構(10)の遊転ギ
   ヤ(G₁)とを伝動状態に切換可能な第１クラッチ(13)、前
   記第２又は第４伝動軸(4又は7)と第３ギヤ機構(12)の遊
   転ギヤ(G₆)とを伝動可能に切換える第４クラッチ(14)を
   備え、もって、各クラッチ(13),(8),(9),(14)の各別の
   入切作動によって、第１クラッチ(13)と第４クラッチ(1
   4)のみを入り作動させかつ第２クラッチ(8)と第３クラ
   ッチ(9)とを切作動させ全ギヤ機構(10),(11),(12)を変
   速系に組込む第１変速(F₁)状態と、各ギヤ機構(10),(1
   1),(12)を択一的に変速系に組込む第２変速(F₂)状態、
   第３変速(F₃)状態、及び第４変速(F₄)状態の各変速状態
   に切換可能に構成してある作業車のクラッチ式変速機
   構。