JPH0799193B2 - 変速切換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、車輌の走行用変速機構に適した変速切換装置
に関する。

従来の技術 従来、駆動軸と従動軸との間に回転比の異なる複数組の
変速ギヤ列を設け、これらの変速ギヤ列のいずれか一組
を選択的に従動軸に係合することにより所望の変速比に
よる回転伝動を得る変速切換装置においては、その選択
的結合手段として、スライディングギヤ、ドッククラッ
チ、シンクロメッシュ、油圧式多板クラッチ等が用いら
れている。

これらの選択的結合手段のうち、ドッククラッチは構造
が簡単であるとともに低コストであり、さらに、回転の
伝達を確実に行えるという点から広く採用されている。

発明が解決しようとする課題 しかし、ドッククラッチの駆動側の爪と従動側の爪とを
駆動力の回転伝達状態から離脱させることが容易ではな
く、一旦回転を停止させてから爪を離脱させなければな
らない。このため、ドッククラッチを車輌用の変速切換
装置として用いた場合には、車輌の走行を一旦停止させ
た後でなければ変速切換操作を行うことができない。

一方、油圧式多板クラッチを用いた場合には、動力伝達
の断続はスムーズに行えるが、変速切換装置が大型化
し、コストが高くなるという欠点がある。

課題を解決するための手段 常時回転駆動される第一受動ギヤと変速切換操作に基づ
いて前記第一受動ギヤと異なる回転数で回転駆動される
第二受動ギヤとを従動軸上に回転自在に外嵌するととも
に前記第一受動ギヤの側面部に受動ギヤクラッチ爪を放
射状に形成し、前記受動ギヤクラッチ爪と係脱自在に噛
み合うカム爪が形成されるとともに前記第二受動ギヤと
一体的に回転するカム爪体を前記カム爪と前記受動ギヤ
クラッチ爪とが係脱する方向へスライド自在に設け、前
記受動ギヤクラッチ爪と係脱自在に噛み合うクラッチ爪
を有してこのクラッチ爪と前記受動ギヤクラッチ爪とが
噛み合う方向へ付勢されるとともに前記カム爪が前記受
動ギヤクラッチ爪に噛み合う方向へ前記カム爪体を付勢
するクラッチ爪体を前記従動軸上にスライド自在にスプ
ライン嵌合し、前記カム爪体の外周部に前記クラッチ爪
の溝部へ挿入された凸部を設け、前記凸部が前記クラッ
チ爪の溝部側面へ当接した状態における前記カム爪の頂
部と前記クラッチ爪の頂部とが連続してなす回転方向角
度を前記受動ギヤクラッチ爪の溝部の回転方向角度より
大きく設定し、前記カム爪に頂部側に向けて幅が狭くな
る傾斜部を形成するとともに前記カム爪の頂部先端面を
前記クラッチ爪の頂部先端面より前記受動ギヤクラッチ
爪側に位置させた。

また、カム爪の頂部とクラッチ爪の頂部とが重なる方向
へ回転する向きにカム爪体を付勢する付勢体を前記カム
爪体とクラッチ爪体との間に介装した。

作用 通常の動作伝達状態においては第一受動ギヤのみが回転
駆動されており、第一受動ギヤの受動ギヤクラッチ爪と
クラッチ爪体のクラッチ爪との噛み合いによりクラッチ
爪体が第一受動ギヤと一体的に回転駆動され、このクラ
ッチ爪体がスプライン嵌合されている従動軸が回転駆動
される。なお、カム爪体のカム爪は受動ギヤクラッチ爪
と噛み合っており、カム爪体と第二受動ギヤとは第一受
動ギヤと一体的に回転している。

第二受動ギヤを回転駆動させる変速切換操作を行った場
合には、第一受動ギヤもひき続き回転駆動されるととも
に第二受動ギヤの回転数と第一受動ギヤとの回転数が異
なる。このため、第二受動ギヤと一体的に回転するカム
爪体の回転数と第一受動ギヤとの回転数に差を生じ、こ
の回転数の差のため、カム爪体は第一受動ギヤに対して
相対的に回転するとともにカム爪が受動ギヤクラッチ爪
に乗り上げることによりカム爪と受動ギヤクラッチ爪と
が噛み合いを解除する方向へカム爪体がスライドする。
そして、このカム爪体のスライドに伴い、カム爪体に押
されたクラッチ爪体もクラッチ爪と受動ギヤクラッチ爪
との噛み合いを解除する方向へスライドする。

カム爪と受動ギヤクラッチ爪とが噛み合いを解除された
際にはクラッチ爪と受動ギヤクラッチ爪との噛み合いも
解除され、その後、第二受動ギヤと一体的に回転するカ
ム爪体の凸部がクラッチ爪の溝部側面に当接してカム爪
体とクラッチ爪体とが一体的に回転する。これにより、
従動軸が第二受動ギヤと一体的に回転することとなって
変速切換が完了する。このとき、カム爪の頂部とクラッ
チ爪の頂部とが連続してなす回転方向角度が受動ギヤク
ラッチ爪の溝部の回転方向角度より大きく設定されてい
るため、カム爪の頂部先端面とクラッチ爪の頂部先端面
とのいずれかが受動ギヤクラッチ爪の頂部先端面に当接
し、カム爪やクラッチ爪が受動ギヤクラッチ爪と係脱を
繰り返すことが阻止される。

第二受動ギヤへの駆動力伝達を遮断する変速切換操作を
行うと、クラッチ爪の溝部側面への凸部の当接力がなく
なるとともに受動ギヤクラッチ爪がカム爪の傾斜部に当
接し、カム爪の頂部とクラッチ爪の頂部とが重なる方向
へカム爪体が回転し、やがて、カム爪の頂部とクラッチ
爪の頂部との連続してなす回転角度が受動ギヤクラッチ
爪の溝部の回転角度より小さくなった際に、カム爪とク
ラッチ爪とが受動ギヤクラッチ爪に噛み合い、従動軸は
再び第一受動ギヤと一体的に回転する。

また、カム爪の頂部とクラッチ爪の頂部とが重なる方向
へカム爪体を付勢する付勢体を介装することにより、カ
ム爪の頂部とクラッチ爪の頂部とが重なる方向へのカム
爪体の回転が促進され、従って、カム爪とクラッチ爪と
の受動ギヤクラッチ爪への噛み合いが促進されるために
第二受動ギヤへの駆動力伝達を遮断することによる変速
切換が迅速に行われる。

実施例 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。トラクタ
１の腹部にはクラッチケース２とミッションケース３と
が設けられており、さらに、クラッチケース２の下方で
かつミッションケース３の前方にはボルト４により変速
機ケース５が取付けられている。前記変速機ケース５内
には、軸受6,7により軸支された入力軸８と、この入力
軸８に対して平行な軸心を有するとともに軸受9,10によ
り軸支された従動軸である出力軸11とが収納されてい
る。そして、前記ミッションケース３内に軸受12により
軸支された前輪動力取出軸13が筒状の継手14を介して前
記入力軸８の先端部に連結され、また、前記出力軸11の
先端部には筒状の継手15を介して前輪動力伝達軸16が連
結されている。

前記入力軸８の外周部には、高速側伝動ギヤ17が回転自
在に外嵌されるとともに低速側伝動ギヤ18がスプライン
嵌合されている。また、前記入力軸８の外周部には前記
軸受６と前記高速側伝動ギヤ17との間に位置してクラッ
チ体19がスライド自在にスプライン嵌合されており、こ
のクラッチ体19にはクラッチ爪20が形成され、前記高速
側伝動ギヤ17の側面には前記クラッチ爪20と係脱自在に
噛み合うクラッチ爪21が形成されている。そして、これ
らのクラッチ爪20,21同士が噛み合いを解除する方向へ
前記クラッチ体19を付勢するスプリング22が前記入力軸
８の外周部に設けられ、さらに、前記クラッチ爪20,21
同士が噛み合う方向へ前記クラッチ体19を強制的にスラ
イドさせるシフタフォーク23が設けられている。なお、
このシフタフォーク23は前記変速機ケース５を貫通して
設けられたシフタ軸24に連結されており、変速機ケース
５外に突出したシフタ軸24の一端にはレバー25が連結さ
れ、このレバー25はリンク機構26を介してソレノイド27
に連結されている。

ついで、前記出力軸11の外周部には前記高速側伝動ギヤ
17と噛み合った第二受動ギヤである高速側受動ギヤ28が
回転自在に外嵌され、この高速側受動ギヤ28のボス部29
の外周には前記低速側伝動ギヤ18と噛み合った第一受動
ギヤである低速側受動ギヤ30が回転自在に外嵌され、前
記低速側受動ギヤ30の一側には受動ギヤクラッチ爪31が
放射状に形成されている。また、前記出力軸11に形成さ
れたスプライン部32にはクラッチ爪体33がスライド自在
にスプライン嵌合され、このクラッチ爪体33には前記受
動ギヤクラッチ爪31と係脱自在に噛み合うクラッチ爪34
が形成されており、このクラッチ爪34と前記受動ギヤク
ラッチ爪31とが噛み合う方向へ前記クラッチ爪体33を付
勢するスプリング35が前記出力軸11の外周部に設けられ
ている。

前記ボス部29の先端側外周にはスプライン部36が形成さ
れており、このスプライン部36にはカム爪体37がスライ
ド自在にスプライン嵌合されている。前記カム爪体37の
前記低速側受動ギヤ30に対向する一側には、前記受動ギ
ヤクラッチ爪31と係脱自在に噛み合うカム爪38が形成さ
れており、このカム爪38には頂部側に向けて幅が狭くな
る傾斜部39が形成され、さらに、前記低速側受動ギヤ30
側に延出した前記カム爪38の頂部先端面は、前記低速側
受動ギヤ30側に延出した前記クラッチ爪34の頂部先端面
より僅かに前記受動ギヤクラッチ爪31側に位置するよう
に設定されている。

また、前記カム爪体37の外周部には凸部40が形成されて
おり、この凸部40は前記クラッチ爪34の溝部に挿入され
ている。さらに、前記クラッチ爪体33と前記カム爪体37
との間には付勢体41が介装されており、この付勢体41
は、カム爪38の頂部とクラッチ爪34の頂部とが重なる方
向へ回転する向きに前記カム爪体37を付勢している。

ここで、第１図及び第６図（ａ）に示すように、受動ギ
ヤクラッチ爪31に対してクラッチ爪34とカム爪38とが噛
み合い、低速側受動ギヤ30とクラッチ爪体33とカム爪体
37とが一体的に回転している状態においては、第６図
（ａ）及び第７図（ａ）に示すように、凸部40とクラッ
チ爪34との間には回転方向角度“A"の隙間が設けられて
いる。また、第２図及び第６図（ｃ），（ｄ）に示すよ
うに、クラッチ爪20,21同士が噛み合うとともに受動ギ
ヤクラッチ爪31に対するクラッチ爪34とカム爪38との噛
み合いが解除された後においては、第６図（ｃ），
（ｄ）及び第７図（ｃ），（ｄ）に示すように凸部40が
クラッチ爪34の溝部側面に当接する。このとき、クラッ
チ爪34の頂部とカム爪38の頂部とが連続してなす回転方
向角度“B"が、受動ギヤクラッチ爪31の溝部の回転方向
角度“C"より大きくなるように前記隙間“A"が設定され
ている。

このような構成において、前輪動力取出軸13の回転は、
継手14を介して入力軸８に伝達される。ここで、第１図
に示すようにスプリング22の付勢力によってクラッチ体
19がスライドし、クラッチ爪20,21同士の噛み合いが解
除されている状態においては、低速側伝動ギヤ18のみが
入力軸８と一体的に回転し、入力軸８の回転は、低速側
伝動ギヤ18、低速側受動ギヤ30、受動ギヤクラッチ爪3
1、クラッチ爪34、クラッチ爪体33を介して出力軸11へ
伝達され、さらに、継手15を介して前輪動力伝達軸16へ
伝達される。そして、前輪動力伝達軸16の回転によりト
ラクタ１の前輪42が低速状態で回転駆動される。

つぎに、ソレノイド27を作動させる変速切換操作を行う
と、リンク機構26、レバー25、シフタ軸24、シフタフォ
ーク23を介してクラッチ体19がスプリング22の付勢力に
抗してスライドされ、第２図に示すようにクラッチ爪2
0,21同士が噛み合う。すると、入力軸８の回転は、クラ
ッチ体19、クラッチ爪20,21、高速側伝動ギヤ17、高速
側受動ギヤ28を介してカム爪体37へ伝達され、カム爪体
37が高速側受動ギヤ28と一体的に回転する。一方、入力
軸８の回転は、低速側伝動ギヤ18を介してひき続き低速
側受動ギヤ30へ伝達されており、カム爪体37にはこのカ
ム爪体37を低速側受動ギヤ30と一体的に回転させようと
する力が作用する。ここで、高速側受動ギヤ28からの動
力伝達によるカム爪体37の回転数が低速側受動ギヤ30の
回転数より高くなり、受動ギヤクラッチ爪31とカム爪38
との間に回転数の差が生ずる。このため、この回転数の
差によって受動ギヤクラッチ爪31がカム爪38の傾斜部39
に当接し、カム爪38が受動ギヤクラッチ爪31に乗り上げ
るとともにカム爪体37は低速側受動ギヤ30から離反する
向きの力を受け、第７図（ｂ）に示すように、カム爪体
37はカム爪38と受動ギヤクラッチ爪31との噛み合いを解
除する方向にスライドする。同時に、カム爪体37に押さ
れたクラッチ爪体33もスプリング35の付勢力に抗して一
体的にスライドし、クラッチ爪34と受動ギヤクラッチ爪
31との噛み合いが解除される。

受動ギヤクラッチ爪31に対するクラッチ爪34とカム爪38
との噛み合いが解除された後においては、高速側受動ギ
ヤ28と一体的に回転するカム爪体37が回転方向角度“A"
だけ矢印“D"方向へ回動した後、第６図（ｃ），（ｄ）
及び第７図（ｃ），（ｄ）に示すように凸部40がクラッ
チ爪34の溝部側面に当接する。これにより、カム爪体37
に駆動されたクラッチ爪体33がカム爪体37と一体的に回
転することとなり、高速側受動ギヤ28の回転は、カム爪
体37とクラッチ爪体33とを介して出力軸11に伝達され、
さらに、継手15を介して前輪動力伝達軸16に伝達され
る。そして、前輪動力伝達軸16の回転によりトラクタ１
の前輪42が高速状態で回転駆動される。

さらに、凸部40がクラッチ爪34の溝部側面に当接した状
態においては、第６図（ｃ），（ｄ）及び第７図
（ｃ），（ｄ）に示すように、クラッチ爪34の頂部とカ
ム爪38の頂部とが連続してなす回転方向角度“B"が、受
動ギヤクラッチ爪31の溝部の回転方向角度“C"より大き
くなる。このため、受動ギヤクラッチ爪31の頂部に対し
てクラッチ爪34の頂部又はカム爪38の頂部の少なくとも
いずれか一方が常に当接する状態に維持される。従っ
て、クラッチ爪体33やカム爪体37がスプリング35により
低速側受動ギヤ30の方向へ付勢されても、クラッチ爪34
やカム爪38が受動ギヤクラッチ爪31に繰返し係脱するこ
とが防止され、係脱の繰返しによる騒音の発生や摩耗の
発生が防止される。

ソレノイド27の作動を停止させると、シフタフォーク23
によるクラッチ体19の押圧が解除され、クラッチ体19は
スプリング22の付勢力によりスライドしてクラッチ爪2
0,21同士の噛み合いが解除され、高速側伝動ギヤ17から
高速側受動ギヤ28への駆動力伝達が断たれる。このた
め、クラッチ爪34の溝部側面への凸部40の当接力がなく
なり、受動ギヤクラッチ爪31が、クラッチ爪34の頂部と
隙間“E"を有するように僅かに高くなっているカム爪38
の傾斜部39を押すこととなり、第７図（ｅ）に示すよう
にカム爪38の頂部とクラッチ爪34の頂部とが連続してな
す回転方向角度が次第に小さくなり、受動ギヤクラッチ
爪31の溝部の回転方向角度“C"より小さくなったところ
で第７図（ｆ）に示すように、スプリング35の付勢力に
よってカム爪38とクラッチ爪34とが受動ギヤクラッチ爪
31と噛み合う。

また、カム爪38の頂部と受動ギヤクラッチ爪31の頂部と
が当接していた状態では、当接している面の摩擦力と付
勢体41の付勢力とにより、カム爪38の頂部とクラッチ爪
34の頂部とが連続してなす回転方向角度が次第に小さく
なり、受動ギヤクラッチ爪31の溝部の回転方向角度“C"
より小さくなるとともに第７図（ｆ）に示すように受動
ギヤクラッチ爪31の溝部と合ったところでスプリング35
の付勢力によりカム爪38とクラッチ爪34とが受動ギヤク
ラッチ爪31と噛み合う。これにより、入力軸８の回転が
低速側受動ギヤ30とクラッチ爪体33とを介して出力軸11
へ伝達されるようになり、前輪動力伝達軸16が継手15を
介して駆動され、前輪42が再び低速状態で回転駆動され
る。

なお、本実施例においては、通常時に低速伝動状態とす
るとともに高速伝動時のみ一時的に低速側の動力伝達を
遮断状態としているが、高速側伝動ギヤ17及び高速側受
動ギヤ28のギヤ列と、低速側伝動ギヤ18及び低速側受動
ギヤ30のギヤ列とを入れ替えた構成とすることにより、
通常時に高速伝動状態とするとともに低速伝動時のみ一
時的に高速側の動力伝達を遮断状態としてもよい。

また、第８図はカム爪38の形状を変えたクラッチ部の噛
み合い状態を示す展開図であり、カム爪38に形成する傾
斜部39を片側のみとしたために一方向での回転しか高・
低速の切換えを行えないが、上述と同様の効果が得られ
る。

発明の効果 本発明は、上述のようにカム爪とクラッチ爪とを受動ギ
ヤクラッチ爪との噛み合いを解除するとともに凸部をク
ラッチ爪の溝部側面へ当接させて第二受動ギヤからカム
爪体とクラッチ爪体とを介して従動軸への動力伝達を行
った際におけるカム爪の頂部とクラッチ爪の頂部とが連
続してなす回転方向角度を受動ギヤクラッチ爪の溝部の
回転方向角度より大きく設定したことにより、この動力
伝達時においてカム爪やクラッチ爪が受動ギヤクラッチ
爪との係脱を繰り返すことを防止することができ、ま
た、カム爪に頂部側に向けて幅が狭くなる傾斜部を形成
するとともにカム爪の頂部先端面をクラッチ爪の頂部先
端面より受動ギヤクラッチ爪側に位置するように形成し
たことにより、第二受動ギヤの回転駆動を停止する変速
切換を行った際には、カム爪の傾斜部におけるクラッチ
爪より高くなった部分へ受動ギヤクラッチ爪が当接する
ことによってカム爪の頂部とカム爪体の頂部とが重なる
方向へカム爪体が回転されるため、カム爪の頂部とクラ
ッチ爪の頂部とが連続してなす回転方向角度を迅速に小
さくすることができるとともにカム爪とクラッチ爪との
受動ギヤクラッチ爪への噛み合いを迅速に行わせること
ができ、従って、第二受動ギヤの回転駆動を停止する変
速切換に基づく第一受動ギヤから従動軸への動力伝達を
円滑に行うことができ、さらに、カム爪の頂部とクラッ
チ爪の頂部とが重なる方向へ回転する向きにカム爪体を
付勢する付勢体をカム爪体とクラッチ爪体との間に介装
したことにより、第二受動ギヤの回転駆動を停止する変
速切換に基づくカム爪とクラッチ爪との受動ギヤクラッ
チ爪への噛み合いをより一層迅速に行わせることがで
き、しかも、油圧式多板クラッチやシンクロメッシュを
用いた変速切換装置に比べて小型化及びコストダウンを
図ることができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は低速側受動ギヤを介した動力伝達状態を断面にし
て示す底面図、第２図は高速側受動ギヤを介した動力伝
達状態を断面にして示す底面図、第３図は付勢体を拡大
して示す斜視図、第４図は変速機ケースの取付状態を示
す側面図、第５図はトラクタの全体を示す側面図、第６
図はクラッチ部の噛み合い状態を示す正面図、第７図は
クラッチ部の噛み合い状態を示す展開図、第８図は変形
例におけるクラッチ部の噛み合い状態を示す展開図であ
る。 11……従動軸、28……第二受動ギヤ、30……第一受動ギ
ヤ、31……受動ギヤクラッチ爪、33……クラッチ爪体、
34……クラッチ爪、37……カム爪体、38……カム爪、39
……傾斜部、40……凸部、41……付勢体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】常時回転駆動される第一受動ギヤと変速切
   換操作に基づいて前記第一受動ギヤと異なる回転数で回
   転駆動される第二受動ギヤとを従動軸上に回転自在に外
   嵌するとともに前記第一受動ギヤの側面部に受動ギヤク
   ラッチ爪を放射状に形成し、前記受動ギヤクラッチ爪と
   係脱自在に噛み合うカム爪が形成されるとともに前記第
   二受動ギヤと一体的に回転するカム爪体を前記カム爪と
   前記受動ギヤクラッチ爪とが係脱する方向へスライド自
   在に設け、前記受動ギヤクラッチ爪と係脱自在に噛み合
   うクラッチ爪を有してこのクラッチ爪と前記受動ギヤク
   ラッチ爪とが噛み合う方向へ付勢されるとともに前記カ
   ム爪が前記受動ギヤクラッチ爪に噛み合う方向へ前記カ
   ム爪体を付勢するクラッチ爪体を前記従動軸上にスライ
   ド自在にスプライン嵌合し、前記カム爪体の外周部に前
   記クラッチ爪の溝部へ挿入された凸部を設け、前記凸部
   が前記クラッチ爪の溝部側面へ当接した状態における前
   記カム爪の頂部と前記クラッチ爪の頂部とが連続してな
   す回転方向角度を前記受動ギヤクラッチ爪の溝部の回転
   方向角度より大きく設定し、前記カム爪に頂部側に向け
   て幅が狭くなる傾斜部を形成するとともに前記カム爪の
   頂部先端面を前記クラッチ爪の頂部先端面より前記受動
   ギヤクラッチ爪側に位置させたことを特徴とする変速切
   換装置。
2. 【請求項２】カム爪の頂部とクラッチ爪の頂部とが重な
   る方向へ回転する向きにカム爪体を付勢する付勢体を前
   記カム爪体とクラッチ爪体との間に介装したことを特徴
   とする請求項１記載の変速切換装置。