(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪駆動部に高低切換装置を備えた四輪駆動車両において、前輪駆動用のドライブシャフト４を軸受支持し、該ドライブシャフト４の軸芯と平行な軸芯を有する高低速ギア軸５０を横架し、該高低速ギア軸５０に低速駆動ギア２１を嵌装し、該低速駆動ギア２１の軸部外周に、高速駆動ギア２２をワンウェイクラッチ１０２を介して嵌合し、前記ドライブシャフト４には前記低速駆動ギア２１と噛合するギア３と、前記高速駆動ギア２２と噛合するギア１０をそれぞれ回転自在に嵌合し、前記低速駆動ギア２１とギア３のギア連と、高速駆動ギア２２とギア１０とのギア連の一方を選択して、ドライブシャフト４を低速・高速に駆動する切換機構を具備した構成において、
高速駆動ギア２２とギア１０のギア連を選択して高速駆動している際に、前輪が設定増速比よりも速く回転し、前記ドライブシャフト４から逆に伝達される回転が、低速駆動ギア２１と一体的に回転している高速駆動ギア２２の回転よりも速くなると、前記低速駆動ギア２１にワンウェイクラッチ１０２を介して嵌合している高速駆動ギア２２が空転すべく構成したことを特徴とする変速切換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、四輪駆動車の高低変速装置における前輪の高速、低速の切換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、トラクター等の四輪駆動車両において、前輪駆動部に高低速切換装置を設けて前輪の高速、低速の切り換えを行う技術は公知となっている。
例えば、本出願人による実開平５ー９６６２１公報や実開平５ー９６６２２公報等に記載の技術の如くである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の高低速切換装置では高速と低速の二段の切換のみであり、前輪の増速比は一定に固定されていた。
また、トラクタ等の旋回時の前輪増速比は片ブレーキ操作を行わない場合で１．５倍ないし２倍必要であり、片ブレーキ操作を行う場合では２倍以上必要とされているが、従来の増速比は１．５倍ないし２倍に設定されており、片ブレーキ操作を行いながらの旋回は増速比が不足し、十分な旋回性能が得られなかった。
逆に、増速比を２倍以上に設定すると、速度切換時のショックが大きくなったり、片ブレーキ操作を行わない場合の旋回で圃場を荒らす等の問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
前輪駆動部に高低切換装置を備えた四輪駆動車両において、前輪駆動用のドライブシャフト４を軸受支持し、該ドライブシャフト４の軸芯と平行な軸芯を有する高低速ギア軸５０を横架し、該高低速ギア軸５０に低速駆動ギア２１を嵌装し、該低速駆動ギア２１の軸部外周に、高速駆動ギア２２をワンウェイクラッチ１０２を介して嵌合し、前記ドライブシャフト４には前記低速駆動ギア２１と噛合するギア３と、前記高速駆動ギア２２と噛合するギア１０をそれぞれ回転自在に嵌合し、前記低速駆動ギア２１とギア３のギア連と、高速駆動ギア２２とギア１０とのギア連の一方を選択して、ドライブシャフト４を低速・高速に駆動する切換機構を具備した構成において、高速駆動ギア２２とギア１０のギア連を選択して高速駆動している際に、前輪が設定増速比よりも速く回転し、前記ドライブシャフト４から逆に伝達される回転が、低速駆動ギア２１と一体的に回転している高速駆動ギア２２の回転よりも速くなると、前記低速駆動ギア２１にワンウェイクラッチ１０２を介して嵌合している高速駆動ギア２２が空転すべく構成したものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
図１は四輪駆動車であるトラクターの側面部分断面図、
図２は本発明の実施例を示す動力取出しケースの低速切換時の平面断面図、
図３は同じく高速切換時の平面断面図、
図４はクラッチ部の断面図、
図５は動力取出しケースの側面図、
図６は同じく正面図である。
【０００６】
まず、図１において四輪駆動車であるトラクターＴの全体構成から説明する。
トラクターＴには、前輪３１及び後輪３２が配設されており、前部のボンネット３３内にはエンジンＥが配設されている。前記ボンネット３３の後部にはステアリングハンドル３４が配設されており、該ステアリングハンドル３４の後方には運転座席３５が、さらにその後方には安全フレーム１００が配設されている。前記運転座席３５の下方には、ミッションケースＭ並びにデフケース２９が配設されており、該デフケース２９の下面には、動力取出しケース３０が固設されている。
【０００７】
該動力取出しケース３０内には、前輪駆動用のドライブシャフト４の後端部が軸受け支持されており、該ドライブシャフト４の前端部は、前部にバンパー４０を有するアクスルフレーム３６に前後ホルダー４１・４２を介して配設されているフロントアクスルケース３７に支持されている。該フロントアクスルケース３７の両端には、回動ケース３８が配設されており、前記ドライブシャフト４の回転はフロントアクスルケース３７内の前輪駆動軸４５、回動ケース３８内のベベルギア等を介して前輪３１に伝達されるのである。
【０００８】
図２、図３において、前記動力取出しケース３０にはドライブシャフト４が軸受け２４・２５にて支持されると共に、該ドライブシャフト４の軸芯と平行な軸芯を有する高低速ギア軸５０が横架されている。該高低速ギア軸５０にはベアリングを介して、低速駆動ギア２１が回転自在に嵌合され、該低速駆動ギア２１の軸部外周には高速駆動ギア２２がワンウェイクラッチ１０２を介して嵌合している。
【０００９】
前記ドライブシャフト４には軸受けスリーブ９が外嵌され、該軸受けスリーブ９外周には、前記低速駆動ギア２１と噛合するギア３が、前記高速駆動ギア２２と噛合するギア１０がそれぞれ回転自在に嵌合している。また、前記軸受けスリーブ９外周には、カム体６がギア３前方に、クラッチ摺動体１１がギア１０後方に摺動自在にスプライン嵌合している。前記ギア３の前側端面にはクラッチ爪３ａが、ギア１０の後側端面とクラッチ摺動体１１の前側端面には互いに選択的に噛合するクラッチ爪１０ａとクラッチ爪１１ａとが放射状に形成されている。ドライブシャフト４外周の前記軸受けスリーブ９前方に、カム体６を挟んでクラッチ爪体１が摺動自在にスプライン嵌合され、該クラッチ爪体１の後側端面にはクラッチ爪１ａが放射状に形成されている。また、クラッチ爪体１はスプリング１３によって、ギア３側へ向けて付勢され、前記クラッチ爪１ａとクラッチ爪３ａとが噛合している。
【００１０】
図４において、前記カム体６は基部６ｃから外周方向に突出した凸部６ａ・６ａ・・・と、該凸部６ａ・６ａ・・・から突出した突起部６ｂ・６ｂから成り、該突起部６ｂ・６ｂにはスプリング１２・１２の一端が係止されている。
この凸部６ａは前記クラッチ爪体１のクラッチ爪１ａとクラッチ爪１ａとの間に延出しており、該凸部６ａの側面とクラッチ爪体１ａの側面との間には、クラッチ爪体１とカム体６とが設定角度内で相対的に回動可能なように所定寸法の隙間が設けられている。
また、前記カム体６の基部６ｃのギア３方向面にカム爪２・２・・・が突出して、ギア３のカム爪３ａと係脱自在に噛合可能に形成されている。また、該カム爪２の頂部２ａの両端には傾斜部２ｂが形成されている。
前記スプリング１２・１２の他端はクラッチ爪体１に固設したスプリング止め６４に係止され、該スプリング止め６４とカム体６の突起部６ｂとの間に張設されている。
【００１１】
次に牽制機構について図２、図５、図６を用いて説明する。
前記ドライブシャフト４の端面からは牽制用シャフト８が挿嵌されており、該牽制用シャフト８はスプリング１４にて付勢されている。前記ドライブシャフト４には孔部４ａが、牽制用シャフト８には溝部８ａがそれぞれ相対する位置に設けられており、該孔部４ａと溝部８ａにはスチールボール７が嵌入されている。該スチールボール７は、牽制用シャフト８が摺動することによりドライブシャフト４表面に押し出され、該ドライブシャフト４にスプライン嵌合されているクラッチ爪体１の嵌合部に形成された溝部１ｂに嵌入する。
【００１２】
前記牽制用シャフト８の後端は、カム１５に当接しており、該カム１５は回動軸１６の一端に取付けられている。該回動軸１６の動力取出しケース３０側面外部に突出した端部には、支持部材５８の一端が固設され、該支持部材５８の他端はロッド１９ｂの下端部を枢支している。該ロッド１９ｂの上部は（ジョイント６７を介して）、牽制用スプリング１８が周設されたロッド１９ａ下部と連結している。該ロッド１９ａの下端部と、ボルト６３に枢支されたリンクアーム６５の一端とが枢結され、該リンクアーム６５の他端と、シフトリンク４７の下端に接続したジョイント６７の下端と、リンクアーム６６の一端がピン５７によって枢結されている。
また、リンクアーム６６の他端は、高低速切換用シフトアーム３９の一端に固設したピン５６に枢結されている。該高低速切換用シフトアーム３９の他端部には回動軸４６が固設され、該回動軸４６にはシフタフォーク５が固設されている。前記シフトリンク４７はターンバックル４８を介してソレノイド４９に連結されている。
このように本牽制機構は、リンクアーム６６、高低速切換用シフトアーム３９などを介して高低速切換装置に連動するように構成されている。
【００１３】
以上のような構成において、エンジンＥからの動力は主変速装置及び副変速装置６０、または逆転機構６１を介してファイナルピニオン軸５４に伝えられ、先ず直進の四輪駆動状態の場合には、ファイナルピニオン軸５４上にスプライン嵌合したギア５３が回転し、該ギア５３と噛合した低速駆動ギア２１が回転する。
この回転が低速駆動ギア２１と噛合したギア３に伝達され、クラッチ爪体１のクラッチ爪１ａ及びカム体６のカム爪２がスプリング１３の付勢によりギア３のカム爪３ａと噛合することにより、ギア３の回転がクラッチ爪体１を介してドライブシャフト４に伝達され、ドライブシャフト４を介して前輪３１が回転駆動されている。
このとき前記クラッチ爪体１は、牽制機構が作動してないので軸方向へ摺動可能であり、ドライブシャフト４内の牽制用シャフト８は、スチールボール７が溝部８ａに嵌入しているので固定された状態となっている。
【００１４】
なお、前記クラッチ爪体１のクラッチ爪１ａ及びカム体６のカム爪２とギア３のカム爪３ａが噛合しているので、クラッチ爪体１とカム体６はギア３と一体的に回転しており、カム体６をスプライン嵌合している軸受けスリープ９はクラッチ摺動体１１と共に回転している。
また、前記高速駆動ギア２２は低速駆動ギア２１の軸部外周にワンウェイクラッチ１０２を介して外嵌されており、低速駆動ギア２１の回転に伴って一体的に回転している。高速駆動ギア２２の回転は該高速駆動ギア２２と噛合しているギア１０に伝達されるが、クラッチ爪１０ａ・１１ａ同士の噛合が解除された状態にあるのでギア１０は空転している。また、エンジンＥからの動力はＰＴＯ軸５２へ伝達されている。
【００１５】
次に図３に示すように、作業時でステアリングハンドル３４を大きく切った場合には前輪増速となり、高速駆動状態となる。
ソレノイド４９がＯＮ状態になり、前記シフトリンク４７、リンクアーム６６を介してシフトアーム３９が回動し、回動軸４６及び該回動軸４６に固着したシフタフォーク５が回動されて、クラッチ摺動体１の凹部に嵌入したシフタフォーク５の先端部５ａによってクラッチ摺動体１１のクラッチ爪１１ａとギア１０のクラッチ爪１０ａとが噛合する。
これによって高速駆動ギア２２の回転はギア１０からクラッチ摺動体１１に伝達され、軸受けスリープ９を介してカム体６に伝達される。カム体６とギア３の回転数の差によって、お互いに噛合しているカム爪２とカム爪３ａには噛合を解除する方向の力が作用し、カム体６がギア３から離反する方向に移動し、該カム体６に押されてクラッチ爪体１もクラッチ爪１ａとカム爪３ａ同士が噛合を解除する方向に摺動する。
【００１６】
前記の如くカム爪２及びクラッチ爪１ａとカム爪３ａ同士の噛合が解除された後、カム体６が設定角度進角すると、該カム体６の凸部６ａの回転方向前方側面がクラッチ爪体１のクラッチ爪１ａの回転方向後方側面に当接し、クラッチ爪体１がカム体６と一体的に回転駆動され、ドライブシャフト４がカム体６の回転数に応じて回転し、該ドライブシャフト４の回転により前輪３１が回転駆動される。
このとき前記シフタフォーク５を操作する高低速切換用シフトアーム３９の回動に連動して、リンクアーム６５、ロッド１９ａ・１９ｂを介して回動軸１６を回動し、カム１５が回動し、該カム１５の回動により牽制用シャフト８が摺動して、該牽制用シャフト８が溝部８ａよりスチールボール７をドライブシャフト４表面まで押し出してクラッチ爪体１の溝部１ｂに嵌入することにより、該クラッチ爪体１は軸方向に摺動しないよう固定される。
【００１７】
そして、前記スチールボール７のクラッチ爪体１の溝部１ｄへの侵入は、前記ロッド１９ａの牽制用スプリング１８の付勢により、クラッチ爪体１が摺動し、クラッチ爪１ａとカム爪３ａとが噛合を解除した後に行われるように時間差がもうけられている。
また、高速駆動状態において、前記カム体６はクラッチ爪体１に対して設定角度進角した状態に維持されているので、前記カム体６の突起部６ｂとクラッチ爪体１に固設さたスプリング止め６４との間に張設されているスプリング１２・１２は一方が伸長し、他方が短縮した状態であり、前記カム爪２はクラッチ爪体１より設定角度進角した状態で回転している。
【００１８】
以上の如くの高速駆動状態において、本実施例では前輪の増速比は例えば１．８倍に設定しているが、片ブレーキ操作旋回時には前輪の回転がそれ以上に速くなり、即ち、片ブレーキのときデフ装置によって反対側の車輪の回転数が増加して前輪を押すようになり前輪の回転数より増加する。そして、ドライブシャフト４の回転が低速駆動ギア２１と一体的に回転している高速駆動ギア２２の回転よりも速くなる。このドライブシャフト４の回転は高速駆動ギア２２へ伝達されるので、低速駆動ギア２１にワンウェイクラッチ１０２を介して嵌合している高速駆動ギア２２は空転することとなる。
これにより、前輪には駆動力が伝達されなくなるので、前輪は旋回半径に応じた回転速度で回転することが可能となる。
またこのような後輪のみの二輪駆動状態で、軟弱な路面で後輪がスリップなどした場合には、後輪から押されなくなり前輪の回転速度が低下して、ワンウェイクラッチ１０２の作用により低速駆動ギア２１と高速駆動ギア２２は一体的に回転を始め、前輪に駆動力が伝達されるようになる。よって旋回中に後輪がスリップなどして駆動力を失った場合でもすぐさま前輪に駆動力が伝達されるので、安定した走行が可能である。
【００１９】
次に、前記高速駆動状態においてソレノイド４９をＯＦＦの状態にすると、シフトフォーク５が回動操作されてギア１０のクラッチ爪１０ａとクラッチ摺動体１１のクラッチ爪１１ａの噛合が解除され、カム体６を回転させていた駆動力が消滅し、該カム体６が軸受けスリープ９とクラッチ摺動体１１と共に回転自在な状態になり、スプリング１２の付勢により回転方向とは逆の方向に戻されると同時にカム１５による押圧が解除され、牽制用シャフト８がスプリング１４の付勢にて牽制用シャフト８の溝部８ａとドライブシャフトの孔部４ａとが相対する位置まで戻される。
【００２０】
そして、クラッチ爪体１に対するカム体６の進角状態が解消され、クラッチ爪体１のクラッチ爪１ａとカム体６のカム爪２との位相が一致し、クラッチ爪１ａ及びカム爪２がギア３のクラッチ爪３ａに噛合可能な状態で対向したときに、スプリング１３の付勢によりクラッチ爪体１がカム体６と共にギア３側へ摺動し、クラッチ爪１ａ及びカム爪２がクラッチ爪３ａに噛合すると同時にスチールボール７が牽制用シャフト８の溝部８ａに嵌入されて、低速駆動ギア２１の回転がギア３、クラッチ爪体１を介してドライブシャフト４に伝達され、通常の四輪駆動状態に戻るのである。
【００２１】
なお、本実施例においては、通常時の四輪駆動状態を低速駆動状態として、高速駆動状態に切り換える変速切換装置を構成したが、通常時を高速駆動状態とし、低速駆動状態に切り換える変速装置として構成しても良いのであり、高低速の駆動切換えをクラッチ爪１０ａ・１１ａ同士の噛合により行っているが、油圧式多板クラッチ等を用いてもよく、特に限定するものではない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
前輪駆動部に高低切換装置を備えた四輪駆動車両において、前輪駆動用のドライブシャフト４を軸受支持し、該ドライブシャフト４の軸芯と平行な軸芯を有する高低速ギア軸５０を横架し、該高低速ギア軸５０に低速駆動ギア２１を嵌装し、該低速駆動ギア２１の軸部外周に、高速駆動ギア２２をワンウェイクラッチ１０２を介して嵌合し、前記ドライブシャフト４には前記低速駆動ギア２１と噛合するギア３と、前記高速駆動ギア２２と噛合するギア１０をそれぞれ回転自在に嵌合し、前記低速駆動ギア２１とギア３のギア連と、高速駆動ギア２２とギア１０とのギア連の一方を選択して、ドライブシャフト４を低速・高速に駆動する切換機構を具備した構成において、高速駆動ギア２２とギア１０のギア連を選択して高速駆動している際に、前輪が設定増速比よりも速く回転し、前記ドライブシャフト４から逆に伝達される回転が低速駆動ギア２１と一体的に回転している高速駆動ギア２２の回転よりも速くなると、前記低速駆動ギア２１にワンウェイクラッチ１０２を介して嵌合している高速駆動ギア２２が空転すべく構成したので、前輪の増速比を例えば１．５倍ないし２倍に設定した場合でも、高速駆動状態において、前輪の回転が速くなる片ブレーキ操作旋回時に、高速駆動ギア２２が空転して前輪に駆動力を伝達しない状態となるのて、前輪は旋回半径に応じた増速比で回転することが可能となり旋回性能が向上した。
このように従来と同等の増速比で旋回性能の向上を図ることができたので、片ブレーキなし時の旋回でも圃場を荒らすことなく旋回できるようになった。
また、前記したような後輪のみの二輪駆動状態で、後輪がスリップなどした場合には、低速駆動ギア２１と高速駆動ギア２２が一体的に回転してすぐさま前輪に駆動力が伝達されるので、安定した走行ができ、軟弱地での使用も可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  四輪駆動車であるトラクターの側面部分断面図である。
【図２】  本発明の実施例を示す動力取出しケースの低速切換時の平面断面図である。
【図３】  同じく高速切換時の平面断面図である。
【図４】  クラッチ部の断面図である。
【図５】  動力取出しケースの側面図である。
【図６】  同じく正面図である。
【符号の説明】
１  クラッチ爪体
３  ギア
４  ドライブシャフト
６  カム体
１０  ギア
１１  クラッチ摺動体
２１  低速駆動ギア
２２  高速駆動ギア
１０２  ワンウェイクラッチ
【図１】
0003708248.tif 000002
【図２】
0003708248.tif 000003
【図３】
0003708248.tif 000004
【図４】
0003708248.tif 000005
【図５】
0003708248.tif 000006
【図６】
0003708248.tif 000007