(57)【要約】【課題】トラクタ等の作業車では、きめ細かな速度選択のため主変速装置以外に副変速装置を設ける場合があるが、この副変速操作は作業車が停止してから行う必要から、操作性が悪く、頻繁な発進・停止によって燃費も悪化する、という問題があった。【解決手段】原動機２から出力される原動機動力を複数の主速度段に変速する有段式の主変速装置１６を備えた作業車用変速機構３において、主変速装置１６の伝動下手側に、主変速装置１６からの動力を複数の副速度段に変速する副変速装置１７を配設し、主変速装置１６の伝動上手側には、前記原動機動力を複数の予備速度段に変速する予備変速装置１４を配設した。【選択図】図１
2008208912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機から出力される原動機動力を複数の主速度段に変速する有段式の主変速装置を備えた作業車用変速機構において、前記主変速装置の伝動下手側に、主変速装置からの動力を複数の副速度段に変速する副変速装置を配設し、主変速装置の伝動上手側には、前記原動機動力を複数の予備速度段に変速する予備変速装置を配設したことを特徴とする作業車用変速機構。
【請求項２】
前記主変速装置は、奇数段の変速駆動列への動力断接用の第一クラッチと、偶数段の変速駆動列への動力断接用の第二クラッチとを備え、奇数段と偶数段それぞれの変速駆動列が選択された状態で該第一クラッチ及び第二クラッチのうち、一方の離間作動と他方の接合作動とを時間的にオーバーラップさせることを特徴とする請求項１記載の作業車用変速機構。
【請求項３】
前記予備変速装置の予備速度段は、高速段と低速段の２段から構成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の作業車用変速機構。
【請求項４】
前記作業車用変速機構には、前記主変速装置の主速度段と予備変速装置の予備速度段を車速に応じてそれぞれ所定の適正速度段に自動的に設定する自動操作モードを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一項に記載の作業車用変速機構。
【請求項５】
前記作業車用変速機構で予備変速装置から副変速装置までの伝達経路には、複数の伝達軸を設け、該伝達軸は、原動機から作業車用変速機構への入力軸の周りに略円周配置することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれか一項に記載の作業車用変速機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原動機から出力される原動機動力を複数の主速度段に変速する有段式の主変速装置を備えた作業車用変速機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のトラクタ等の作業車に用いる変速機構には複数のギア列等による有段式の主変速装置が広く用いられているが、該主変速装置による変速操作性を高めるために次のような技術が公知となっている。すなわち、主変速装置内に二つのクラッチを設け、変速操作が行われている間に、一方のクラッチの離間作動と他方のクラッチの接合作動とがオーバーラップする二重伝動状態を発生させ、原動機から車軸への動力伝達を途切れさせることなく連続的で滑らかな、しかも変速に伴うショックや騒音の少なく走行変速を行う技術である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３１４６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、作業車では、畦塗り等の超低速走行域から移動時の高速走行域まで幅広く対応するため、主変速装置以外に副変速装置を設けて速度段数を増やし、きめ細かな速度選択ができるようにしているが、この副変速装置での変速操作は、走行中には行わずに作業車が停止してから行うようにしている。つまり、オペレータは、作業車が停止中に、これから予定している作業内容に適した副速度段を選択し、その後、ブレーキやアクセルペダルを操作して作業車を発進させてから、車速に適した主速度段を手動または自動で選択するようにしている。
このため、オペレータが特定の主速度段で走行中に細かく変速しようとしても、該主速度段を一段シフトアップまたはシフトダウンするしかなく、主速度段の変速幅以下の細かな速度段は選択できず、細かな変速を行うには、一旦作業車を停止してから副変速操作を行う必要があり、オペレータにとって変速プロセスが極めて煩雑となって変速操作性が大きく低下し、更には、頻繁な発進・停止によって燃費も悪化する、という問題があった。
従って、たとえ主変速装置を前記技術によって構成しても一段あたりの変速幅自体は変わらないため、狭い変速幅で変速する場合には、やはり従来と同様に作業車を一旦停止しなければならず、変速操作性の十分な向上は望めない、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項１においては、原動機から出力される原動機動力を複数の主速度段に変速する有段式の主変速装置を備えた作業車用変速機構において、前記主変速装置の伝動下手側に、主変速装置からの動力を複数の副速度段に変速する副変速装置を配設し、主変速装置の伝動上手側には、前記原動機動力を複数の予備速度段に変速する予備変速装置を配設したものである。
請求項２においては、前記主変速装置は、奇数段の変速駆動列への動力断接用の第一クラッチと、偶数段の変速駆動列への動力断接用の第二クラッチとを備え、奇数段と偶数段それぞれの変速駆動列が選択された状態で該第一クラッチ及び第二クラッチのうち、一方の離間作動と他方の接合作動とを時間的にオーバーラップさせるものである。
請求項３においては、前記予備変速装置の予備速度段は、高速段と低速段の２段から構成するものである。
請求項４においては、前記作業車用変速機構には、前記主変速装置の主速度段と予備変速装置の予備速度段を車速に応じてそれぞれ所定の適正速度段に自動的に設定する自動操作モードを備えるものである。
請求項５においては、前記作業車用変速機構で予備変速装置から副変速装置までの伝達経路には、複数の伝達軸を設け、該伝達軸は、原動機から作業車用変速機構への入力軸の周りに略円周配置するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
すなわち、請求項１においては、原動機から出力される原動機動力を複数の主速度段に変速する有段式の主変速装置を備えた作業車用変速機構において、前記主変速装置の伝動下手側に、主変速装置からの動力を複数の副速度段に変速する副変速装置を配設し、主変速装置の伝動上手側には、前記原動機動力を複数の予備速度段に変速する予備変速装置を配設したので、前記主変速装置の主速度段を複数の予備速度段によって更に細かく分割でき、オペレータが特定の主速度段で走行中に細かな変速を行う場合でも、予備速度段のみ、あるいは主速度段と予備速度段をともに変更することで、希望する車速に適した速度段に的確かつ迅速に調整することができるため、わざわざ作業車を停止して副変速を行う必要がなくなり、変速プロセスの単純化による変速操作性の向上や、発進・停止回数の減少による燃費向上を図ることができる。
請求項２においては、前記主変速装置は、奇数段の変速駆動列への動力断接用の第一クラッチと、偶数段の変速駆動列への動力断接用の第二クラッチとを備え、奇数段と偶数段それぞれの変速駆動列が選択された状態で該第一クラッチ及び第二クラッチのうち、一方の離間作動と他方の接合作動とを時間的にオーバーラップさせるので、原動機から車軸への動力伝達を途切れさせることなく行うことができ、通常の有段式の主変速装置を使用する場合と比べ、更に良好な変速操作性を得ることができる。加えて、各速度段にクラッチを配設することにより、動力伝達効率の低下を軽減させることができる。
請求項３においては、前記予備変速装置の予備速度段は、高速段と低速段の２段から構成するので、予備速度段の段数を最少にして必要なギア列等の伝達部材を少なくすることができ、変速機構のコンパクト化や、部品数減によるコスト削減・メンテナンス性向上を図ることができる。
請求項４においては、前記作業車用変速機構には、前記主変速装置の主速度段と予備変速装置の予備速度段を車速に応じてそれぞれ所定の適正速度段に自動的に設定する自動操作モードを備えるので、発進後は、オペレータによる主変速・予備変速のための変速操作が不要となり、変速操作性の更なる向上を図ることができる。  
請求項５においては、前記作業車用変速機構で予備変速装置から副変速装置までの伝達経路には、複数の伝達軸を設け、該伝達軸は、原動機から作業車用変速機構への入力軸の周りに略円周配置するので、各伝達軸に固設されたギア等の伝達部材を互いに近接して配置することができ、空間を有効利用して変速機構のコンパクト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に関わる作業車の全体構成を示すスケルトン図、図２はクラッチケースの側面一部断面図、図３は各伝達軸の正面配置構成を示す説明図、図４は変速操作やクラッチ操作のためのブロック図、図５は別形態の前後進切替装置を示す作業車前部のスケルトン図である。
【０００７】
まず、本発明に係わる作業車１の全体構成について、図１、図２により説明する。
該作業車１は、四輪駆動型の農業用トラクタであって、エンジンや電動モータ等の原動機２と、該原動機２からの回転動力（以下、「原動機動力」とする）を変速する変速機構３を備えている。そして、前記原動機２の回転軸４は回転ダンパ５を介して入力軸６に接続されており、この回転ダンパ５によって、前記回転軸４と入力軸６との間の回転振動を減衰させると共に、トルク変動の大きな原動機２から滑らかな原動機動力を取り出せるようにしている。
【０００８】
前記入力軸６の後端は継手６１を介してＰＴＯ入力軸６２の前端に連結され、該ＰＴＯ入力軸６２は、そのままミッションケース７内を後方に向かって延出され、その延出端には、油圧多板式で摩擦式のＰＴＯクラッチ８が備えられており、該ＰＴＯクラッチ８を介して、ＰＴＯ入力軸６２は、小径ギア９を固設した伝動軸１１に接続されている。該伝動軸１１に平行にＰＴＯ軸１２が設けられ、該ＰＴＯ軸１２上に固設された大径ギア１０は前記小径ギア９と噛合して減速用のＰＴＯ変速装置１３が構成されており、該ＰＴＯ変速装置１３によって、原動機動力が、入力軸６、ＰＴＯ入力軸６２、ＰＴＯクラッチ８、ＰＴＯ変速装置１３を介して断接可能に減速され、ＰＴＯ軸１２から出力されるようにしている。
【０００９】
また、前記入力軸６は、ミッションケース７内に連設した予備変速装置１４、前後進切替装置１５、主変速装置１６、及び副変速装置１７から成る変速機構３を介して、副変速出力軸１８に接続されており、原動機動力が、その回転方向と速度が切り替えられた後、変速動力として副変速出力軸１８に伝達される。
【００１０】
該副変速出力軸１８は、その後端にベベルギア１９が固設され、該ベベルギア１９と噛合するブルギア２０と一体のデフケージ２１内には、伝動軸２２・２２上に固設したサイドギア２３と該両サイドギア２３に噛合するベベルピニオン２４とによって構成されるベベルギアクラッチ機構２５を介して、左右両伝動軸２２・２２が嵌入され、デフギア装置２６が形成されている。更に、この伝動軸２２・２２の外端には、減速装置２７を介して左右の後車軸２８・２８が連結され、該後車軸２８・２８の外端に後輪２９・２９が固設されている。これにより、前記副変速出力軸１８からベベルギア１９を介してブルギア２０に入力された回転を、差動回転として後車軸２８・２８から後輪２９・２９に伝達するようにしている。
【００１１】
なお、前記デフギア装置２６には、前記差動回転をロックするためのデフロック機構３０が設けられており、該デフロック機構３０では、デフケージ２１のボス部に対してスプライン嵌合されたデフロックスライダ３１にデフロックピン３２を設け、該デフロックピン３２を、デフロックスライダ３１の摺動操作によって、前記サイドギア２３に穿孔したピン孔に係合させることによりデフロックし、直進性やぬかるみでの走行性を向上させるようにしている。また、同様にして、図示せぬ前輪にも、前記副変速出力軸１８からの変速動力が図示せぬデフギア装置や減速装置等の機構を介して伝達されるようにしている。
【００１２】
以上のようにして、変速動力が前後輪に伝達され、該前後輪によって走行しながら、前記ＰＴＯ軸１２に連結連動する図示せぬ作業機によって各種作業が行えるようにしている。
【００１３】
次に、前記変速機構３について、図１乃至図３、図５により説明する。
図１、図２に示すように、この変速機構３はミッションケース７に収納され、該ミッションケース７内には、前記入力軸６や副変速出力軸１８と平行に、第一予備変速出力軸３３・第二予備変速出力軸３４、第一主変速軸３５・第二主変速軸３６・主変速出力軸３７、副変速軸３８が機体前後方向に回動可能に横架されている。
【００１４】
このうちの第一予備変速出力軸３３の前半部には、前から順に、第一低速従動ギア３９と第一高速従動ギア４０が相対回転可能に環設され、同様に、第二予備変速出力軸３４の前半部にも、前から順に、第二低速従動ギア４２と第二高速従動ギア４３が相対回転可能に環設され、更に、このうちの第一低速従動ギア３９と第二低速従動ギア４２は、前記入力軸６上に固設された低速駆動ギア４５に噛合され、第一高速従動ギア４０と第二高速従動ギア４３は、前記低速駆動ギア４５の後方で入力軸６上に固設された高速駆動ギア４６に噛合されており、これにより、ギア３９・４５より成る第一低速ギア列、ギア４０・４６より成る第一高速ギア列、ギア４２・４５より成る第二低速ギア列、ギア４３・４６より成る第二高速ギア列といった複数の予備変速駆動列が形成されている。
【００１５】
そして、前記第一予備変速出力軸３３上において、前記第一低速従動ギア３９と第一高速従動ギア４０との間にはスプラインハブ４１が相対回転不能に係合され、該スプラインハブ４１にはシフタ４１ａが軸心方向摺動自在かつ相対回転不能に係合され、更に、第一低速従動ギア３９や第一高速従動ギア４０でスプラインハブ４１側に向かう部分にはクラッチ歯部が形成されている。同様に、前記第二予備変速出力軸３４上においても、前記第二低速従動ギア４２と第二高速従動ギア４３との間にはスプラインハブ４４が相対回転不能に係合され、該スプラインハブ４４にはシフタ４４ａが軸心方向摺動自在かつ相対回転不能に係合され、更に、第二低速従動ギア４２や第二高速従動ギア４３でスプラインハブ４４側に向かう部分にはクラッチ歯部が形成されており、前記予備変速装置１４が構成されている。
【００１６】
これにより、前記シフタ４１ａ・４４ａをいずれかのクラッチ歯部に係合させることで、その該当する従動ギアを予備変速出力軸３３・３４に相対回転不能に係合させることができ、前記入力軸６からの原動機動力を、前記各予備変速駆動列で、第一低速ギア列・第二低速ギア列による低速段か、第一高速ギア列・第二高速ギア列による高速段（以下、それぞれ「予備低速段」「予備高速段」とする）に変速した後、前進方向の予備変速動力として前記予備変速出力軸３３・３４に伝達できるようにしている。
【００１７】
また、前記第一主変速軸３５と第二主変速軸３６の軸前部３５ａ・３６ａには、それぞれ摩擦多板式の第一クラッチ５３と第二クラッチ５４が配設され、該クラッチ５３・５４はクラッチケース６０内に収納されている。このうちの第一クラッチ５３後方で第一主変速軸３５の軸前部３５ａ上には第一入力ギア５５が回転自在に設けられており、第一クラッチ５３が入ると、第一入力ギア５５は、この第一クラッチ５３を介して第一主変速軸３５に相対回転不能に係合され、同様に、第二クラッチ５４後方で第二主変速軸３６の軸前部３６ａ上には第二入力ギア５６が回転自在に設けられており、第二クラッチ５４が入ると、第二入力ギア５６は、この第二クラッチ５４を介して第二主変速軸３６に相対回転不能に係合される。
【００１８】
更に、前記第一入力ギア５５には前後に前進ギア部５５Ｆと後進ギア部５５Ｒが形成され、このうちの前進ギア部５５Ｆは、前記第一予備変速出力軸３３の後半部に固設された第一出力ギア５８に噛合され、同様に、前記第二入力ギア５６にも前後に前進ギア部５６Ｆと後進ギア部５６Ｒが形成され、このうちの前進ギア部５６Ｆは、前記第二予備変速出力軸３３の後半部に固設された第二出力ギア５９に噛合されており、ギア５８・５５Ｆによる第一前進ギア列、ギア５９・５６Ｆによる第二前進ギア列という前進ギア列が形成されている。
【００１９】
これにより、第一クラッチ５３と第二クラッチ５４の入切操作を行うことで、該入切操作によって選択した主変速軸３５・３６のいずれか一方に、前記予備変速出力軸３３・３４からの前進方向の予備変速動力が伝達できるようにしている。
【００２０】
また、前記入力軸６上で高速駆動ギア４６の更に後方には逆転ギア５２が相対回転可能に環設され、該逆転ギア５２は、前記第一入力ギア５５の後進ギア部５５Ｒ、及び第二入力ギア５６の後進ギア部５６Ｒに噛合され、ギア５２・５５Ｒより成る第一後進ギア列、ギア５２・５６Ｒより成る第二後進ギア列という後進ギア列が形成されている。
【００２１】
更に、逆転ギア５２の前方で前記入力軸６上にはスプラインハブ６３が相対回転不能に係合され、該プラインハブ６３にはシフタ６３ａが軸心方向摺動自在かつ相対回転不能に係合され、逆転ギア５２でスプラインハブ６３側に向かう部分にはクラッチ歯部が形成されて、前記前後進切替装置１５が構成されている。
【００２２】
これにより、前後進切替装置１５のシフタ６３ａを操作して逆転ギア５２のクラッチ歯部に係合させることで、該逆転ギア５２を入力軸６に相対回転不能に係合させることができ、前記入力軸６からの原動機動力を、前記後進ギア列によって後進段に反転した後、入力ギア５５・５６に同時に伝達し、前記クラッチ５３・５４を介して、主変速軸３５・３６のいずれか一方に、後進動力として伝達できるようにしている。
【００２３】
なお、図５に示すように、前後進切替装置は、入力軸６上ではなく予備変速出力軸３３・３４上に配置してもよい。この前後進切替装置１５４の場合も、前記第一クラッチ５３後方で第一主変速軸３５の軸前部３５ａ上には第一入力ギア１５５が回転自在に設けられており、第一クラッチ５３が入ると、第一入力ギア１５５は、この第一クラッチ５３を介して第一主変速軸３５に相対回転不能に係合され、同様に、前記第二クラッチ５４後方で第二主変速軸３６の軸前部３６ａ上には第二入力ギア１５６が回転自在に設けられており、第二クラッチ５４が入ると、第二入力ギア１５６は、この第二クラッチ５４を介して第二主変速軸３６に相対回転不能に係合される。このうちの第一入力ギア１５５には前後に前進ギア部１５５Ｆと後進ギア部１５５Ｒが形成され、同様に、前記第二入力ギア１５６にも前後に前進ギア部１５６Ｆと後進ギア部１５６Ｒが形成されている。
【００２４】
しかし、前記前後進切替装置１５とは異なり、前記第一予備変速出力軸３３の後半部には、前から順に、第一前進出力ギア１５８と第一後進出力ギア１６０が相対回転可能に環設され、同様に、第二予備変速出力軸３４の後半部にも、前から順に、第二前進出力ギア１５９と第二後進出力ギア１６１が相対回転可能に環設されている。更に、このうちの第一前進出力ギア１５８は前記前進ギア部１５５Ｆに、第二前進出力ギア１５９は前記前進ギア部１５６Ｆに、第一後進出力ギア１６０は第一逆転ギア１６４を介して前記後進ギア部１５５Ｒに、第二後進出力ギア１６１は第二逆転ギア１６５を介して前記後進ギア部１５６Ｒに、それぞれ噛合されており、ギア１５８・１５５Ｆによる第一前進ギア列、ギア１５９・１５６Ｆによる第二前進ギア列、ギア１６０・１６４・１５５Ｒによる第一後進ギア列、及びギア１６１・１６５・１５６Ｒによる第二後進ギア列が形成されている。
【００２５】
そして、前記第一予備変速出力軸３３上において、前記第一前進出力ギア１５８と第一後進出力ギア１６０との間にはスプラインハブ１６２が相対回転不能に係合され、該スプラインハブ１６２にはシフタ１６２ａが軸心方向摺動自在かつ相対回転不能に係合され、同様に、第二予備変速出力軸３４上においても、前記第二前進出力ギア１５９と第二後進出力ギア１６１との間にはスプラインハブ１６３が相対回転不能に係合され、該スプラインハブ１６３にはシフタ１６３ａが軸心方向摺動自在かつ相対回転不能に係合されている。
【００２６】
これにより、前後進切替装置１５４のシフタ１６２ａ・１６３ａを操作して各出力ギア１５８乃至１６１のいずれかのクラッチ歯部に係合させることで、その該当する出力ギアを予備変速出力軸３３・３４に相対回転不能に係合させることができ、前記前進ギア列によって、予備変速出力軸３３・３４からの予備変速動力を、正転のまま入力ギア１５５・１５６に同時に伝達し、前記クラッチ５３・５４を介して、主変速軸３５・３６のいずれか一方に、前進動力として伝達することができる。更に、前記後進ギア列によって、予備変速出力軸３３・３４からの予備変速動力を、後進段に反転した後に入力ギア１５５・１５６に同時に伝達し、前記クラッチ５３・５４を介して、主変速軸３５・３６のいずれか一方に、後進動力として伝達することができる。
【００２７】
すなわち、図５に示すように、前記予備変速装置１４と主変速装置１６との間に前後進切替装置１５４を介設し、該前後進切替装置１５４によって、予備変速装置１４からの予備変速動力を前進段または後進段に切り替えて主変速装置１６に伝達可能な構成とすることにより、前進時だけでなく後進時においても主変速装置１６の主速度段を複数の予備速度段によって細かく分割することができ、後述するような、変速プロセスの単純化による変速操作性の向上や、発進・停止回数の減少による燃費向上を、後進時においても達成することができるのである。
【００２８】
また、前記ミッションケース７内の空間は、軸受壁４７を挟んで前方の第一室４９、後方の第二室５０、及び軸受壁４８を挟んで更に後方の第三室５１によって仕切られており、このうちの第一室４９に前記予備変速装置１４と前後進切替装置１５が配設され、第一室４９から第二室５０にかけて、前記クラッチ５３・５４を含んだ主変速装置１６が配設されている。
【００２９】
該主変速装置１６においては、前記第一主変速軸３５の軸前部３５ａ後端は軸受壁４７によって軸支され、その後方側突出端は継手６４によって第一主変速軸３５の軸後部３５ｂ前端に連結されており、該軸後部３５ｂ上には、前から順に、１速駆動ギア７１、３速駆動ギア７３、５速駆動ギア７５、７速駆動ギア７７が相対回転可能に環設される。同様に、前記第二主変速軸３６の軸前部３６ａ後端は軸受壁４７によって軸支され、その後方側突出端は継手６５によって第二主変速軸３６の軸後部３６ｂ前端に連結されており、該軸後部３６ｂ上には、前から順に、２速駆動ギア７２、４速駆動ギア７４、６速駆動ギア７６、８速駆動ギア７８が相対回転可能に環設されている。
【００３０】
このうちの１速駆動ギア７１と２速駆動ギア７２、３速駆動ギア７３と４速駆動ギア７４、５速駆動ギア７５と６速駆動ギア７６、７速駆動ギア７７と８速駆動ギア７８は、それぞれ、前記主変速出力軸３７上の第１従動ギア８１、第２従動ギア８２、第３従動ギア８３、第４従動ギア８４に噛合されている。これにより、ギア７１・８１より成る１速ギア列、ギア７２・８１より成る２速ギア列、ギア７３・８２より成る３速ギア列、ギア７４・８２より成る４速ギア列、ギア７５・８３より成る５速ギア列、ギア７６・８３より成る６速ギア列、ギア７７・８４より成る７速ギア列、及びギア７８・８４より成る８速ギア列といった複数の主変速駆動列が形成されている。
【００３１】
更に、前記第一主変速軸３５の軸後部３５ｂ上において、前記１速駆動ギア７１と３速駆動ギア７３との間にはスプラインハブ９１を、前記２速駆動ギア７２と４速駆動ギア７４との間にはスプラインハブ９２を、前記５速駆動ギア７５と７速駆動ギア７７との間にはスプラインハブ９３を、前記６速駆動ギア７６と８速駆動ギア７８との間にはスプラインハブ９４を、それぞれ相対回転不能に係合している。このうちのスプラインハブ９１にはシフタ９１ａが、スプラインハブ９２にはシフタ９２ａが、スプラインハブ９３にはシフタ９３ａが、スプラインハブ９４にはシフタ９４ａが、それぞれ、軸芯方向摺動自在かつ相対回転不能に係合されている。
【００３２】
そして、１速と３速の駆動ギア７１・７３でスプラインハブ９１側に向かう部分、２速と４速の駆動ギア７２・７４でスプラインハブ９２側に向かう部分、５速と７速の駆動ギア７５・７７でスプラインハブ９３側に向かう部分、及び６速と８速の駆動ギア７６・７８でスプラインハブ９４側に向かう部分には、それぞれクラッチ歯部が形成されている。
【００３３】
これにより、前記シフタ９１ａ・９３ａをいずれかのクラッチ歯部に係合させることで、その該当する駆動ギアを第一主変速軸３５に相対回転不能に係合させ、一方、前記シフタ９２ａ・９４ａをいずれかのクラッチ歯部に係合させることで、その該当する駆動ギアを第二主変速軸３６に相対回転不能に係合させることができ、前述のようにして主変速軸３５・３６に伝達されてきた前記前進方向の予備変速動力または後進動力を、前記各主変速駆動列で１速段乃至８速段に変速した後、主変速動力として主変速出力軸３７に伝達できるようにしている。
【００３４】
また、該主変速出力軸３７の後部は、前記軸受壁４８を貫通して第三室５１内に突出されて、前記副変速装置１７に接続されている。該副変速装置１７においては、前記主変速出力軸３７の後端部に、一端が開口した円筒状の高速軸６６の底面部が固設され、該高速軸６６後端の開口部には、前記副変速出力軸１８前端が回動可能に軸支されている。そして、該副変速出力軸１８上には、前から順に、作業時に低速で使用する低速ギア６７と、更に遅い超低速で使用するクリープギア６８とが、相対回転可能に環設されている。
【００３５】
ここで、第三室５１内では、この副変速出力軸１８に平行に前記副変速軸３８が軸支され、該副変速軸３８上には、前から順に、大径ギア８５、中径ギア８６、小径ギア８７が固設されており、このうちの大径ギア８５は、前記高速軸６６の前部に環設固定されたギア６９に噛合され、中径ギア８６は前記低速ギア６７に噛合され、小径ギア８７は減速装置７０を介して前記クリープギア６８に接続されている。これにより、後述するようにして主変速出力軸３７を副変速出力軸１８に直結可能な高速軸６６より成る高速ギア列、ギア６９・大径ギア８５・中径ギア８６・低速ギア６７から成る低速ギア列、ギア６９・大径ギア８５・小径ギア８７・減速装置７０・クリープギア６８から成るクリープギア列といった複数の副変速駆動列が形成されている。
【００３６】
更に、前記副変速出力軸１８上において、前記高速軸６６と低速ギア６７との間にはスプラインハブ８８を、低速ギア６７とクリープギア６８との間にはスプラインハブ８９を、それぞれ相対回転不能に係合している。このうちのスプラインハブ８８にはシフタ８８ａが、スプラインハブ８９にはシフタ８９ａが、それぞれ、軸芯方向摺動自在かつ相対回転不能に係合され、一方、高速軸６６と低速ギア６７でスプラインハブ８８側に向かう部分、及びクリープギア６８でスプラインハブ８９側に向かう部分には、それぞれクラッチ歯部が形成されている。
【００３７】
これにより、前記シフタ８８ａやシフタ８９ａをいずれかのクラッチ歯部に係合させることで、その該当する軸やギアを副変速出力軸１８に相対回転不能に係合させることができ、主変速出力軸３７に伝達されてきた主変速動力を、前記各副変速駆動列で高速段・低速段・クリープ段に変速した後、副変速動力として副変速出力軸１８に伝達できるようにしている。該副変速動力は、前述したように、デフギア装置２６や減速装置２７を介して各車軸に伝達され、前後輪を走行駆動させることができる。
【００３８】
また、図３に示すように、前記ギア５５Ｆ・５５Ｒ・７７等を支持する第一主変速軸３５、前記ギア５６Ｆ・５６Ｒ・７８等を支持する第二主変速軸３６、前記ギア４０・５８等を支持する第一予備変速出力軸３３、前記ギア４３・５９等を支持する第二予備変速出力軸３４、及びギア８４等を支持する主変速出力軸３７は、ギア４６・５２等を支持する入力軸６に対して、平行に、しかも該入力軸６の周りを取り囲むようにして配置されており、これにより、変速機構３を前記ミッションケース７内に隙間なく収納できるようにしている。
【００３９】
すなわち、前記作業車用変速機構３で予備変速装置１４から副変速装置１７までの伝達経路には、複数の伝達軸３３乃至３７を設け、該伝達軸３３乃至３７は、原動機２から作業車用変速機構３への入力軸６の周りに略円周配置するので、各伝達軸３３乃至３７に固設された前記ギア５５Ｆ・５５Ｒ・７７等の伝達部材を互いに近接して配置することができ、空間を有効利用して変速機構３のコンパクト化を図ることができる。
【００４０】
次に、ここで前記主変速装置１６におけるシフタ及びクラッチの作動と変速制御について、図１、図４により説明する。
前記シフタ９１ａまたは９３ａを動かして駆動ギア７１・７３・７５・７７のいずれかに係合させて、奇数段のギア列である１速ギア列７１・８１、３速ギア列７３・８２、５速ギア列７５・８３、７速ギア列７７・８４のうちから、係合した駆動ギアを含む一つのギア列を選択することができる。同様にして、前記シフタ９２ａまたは９４ａを動かして駆動ギア７２・７４・７６・７８のいずれかに係合させて、偶数段のギア列である２速ギア列７２・８１、４速ギア列７４・８２、６速ギア列７６・８３、８速ギア列７８・８４のうちから、係合した駆動ギアを含む一つのギア列を選択することができる。
【００４１】
更に、前記シフタ９１ａ・９２ａ・９３ａ・９４ａは、それぞれシリンダ等のアクチュエータ１０１・１０３・１０５・１０７によって摺動され、該アクチュエータ１０１・１０３・１０５・１０７は、それぞれ電磁切替弁１０２・１０４・１０６・１０８を介してコントローラ１００に接続されており、該コントローラ１００から電磁切替弁１０２・１０４・１０６・１０８に変速指令信号が送られてシフタ９１ａ・９２ａ・９３ａ・９４ａが摺動され、所定のギア列を選択できるようにしている。
【００４２】
また、前記クラッチ５３・５４も、それぞれアクチュエータ１０９・１１１から電磁比例弁１１０・１１２を介してコントローラ１００に接続されており、該コントローラ１００からの信号に基づき、前記アクチュエータ１０９・１１１によって各クラッチ５３・５４を徐々に連続的に作動させるようにしている。例えば、本実施例のような多板式の摩擦クラッチの場合には、アクチュエータ１０９・１１１によって摩擦板間の挟持力を連続的に変化させ、各クラッチ５３・５４の切状態から入状態までの伝達トルクを連続的に変化させることができる。
【００４３】
このようなシフタ９１ａ・９２ａ・９３ａ・９４ａ及びクラッチ５３・５４による変速制御について、現在の速度が前進低速２速ローで、次の速度段が前進低速３速ローの場合を例に説明する。このうちの前進低速２速ローとは、予備変速装置１４と前後進切替装置１５で前進方向の予備低速段に、主変速装置１６で２速段に、副変速装置１７で低速段に設定された速度段であり、前進低速３速ローとは、前進低速２速ローに対して、予備変速装置１４、前後進切替装置１５、副変速装置１７はそのままで、主変速装置１６のみを２速段から３速段に変速した速度段である。ちなみに、前進低速２速ローに対し、他は同条件で予備変速装置１４だけを予備高速段とした場合は、前進低速２速ハイと称する。なお、ここでは簡単に、前進低速２速ローは前進２速、前進低速３速ローは前進３速とする。
【００４４】
まず、作業車１を停止した状態で、予備変速装置１４を予備低速段に、前後進切替装置１５のシフタ６３ａを非係合状態に、副変速装置１７を低速段に設定した後、ブレーキペダルの解放操作とアクセルペダル１１３の踏み込み操作を順番に行って作業車１を発進させ、徐々に車速を上げていく。この際、前進２速で走行中には、前記第二クラッチ５４は入状態にあると同時に、シフタ９２ａは２速駆動ギア７２と係合しており、前記主変速出力軸３７が２速ギア列７２・８１等を介して第二主変速軸３６と接続されている。これにより、前記予備変速装置１４からの前進方向の予備変速動力は、第二予備変速出力軸３４、第二前進ギア列５９・５６Ｆ、第二クラッチ５４、第二主変速軸３６の順に伝達された後、２速ギア列７２・８１で前進２速に変速され、この前進２速の動力が、主変速出力軸３７から主変速動力として前記副変速装置１７に伝達されている。この時、前記第一クラッチ５３は切断されて切状態にある。
【００４５】
そして、更に車速を上げながら、後述する主変速レバー１３６ａによるレバー操作や、副変速出力軸１８等に取り付けた車速センサ１１４からの車速信号に基づいて、前進２速から前進３速への変速指令信号がコントローラ１００から送信される。すると、第二クラッチ５４の入状態、該第二クラッチ５４に接続された第二主変速軸３６と２速ギア列７２・８１との係合状態、及び第一クラッチ５３の切状態はそのままで変更されることなく、該第一クラッチ５３に接続される第一主変速軸３５が３速ギア列７３・８２と係合状態になる。つまり、電磁切替弁１０２が切り替え制御されて前記アクチュエータ１０１が作動し、シフタ９１ａが、摺動してクラッチ歯部を介して前記３速駆動ギア７３に係合されると、主変速出力軸３７が、３速ギア列７３・８２を介して第一主変速軸３５と接続されるのである。ただし、該第一主変速軸３５に接続される前記第一クラッチ５３自体は依然切状態にあり、前記予備変速装置１４から第一主変速軸３５への前進方向の予備変速動力は切断されたままであるため、該第一主変速軸３５と３速ギア列７３・８２との係合に伴う、伝達系への過剰な負荷は発生しない。
【００４６】
変速指令信号が発せられてから若干時間が経過すると、第二クラッチ５４は徐々に切断が進み、第一クラッチ５３は徐々に接続が進む内容のクラッチ断接指令信号がコントローラ１００から発せられる。すると、該コントローラ１００に接続された電磁比例弁１１０が比例減圧制御され、該電磁比例弁１１０に接続されたアクチュエータ１０９が作動し、第一クラッチ５３は、現在の切状態から入状態に接合作動が進み、これら離間作動と接合作動とが並行して行われる。
【００４７】
更に、クラッチ断接指令信号が継続して発せられ続けて所定の時点になると、前記第二クラッチ５４は完全に切状態、第一クラッチ５３は完全に入状態となる。つまり、このクラッチ断接指令信号が発せられている間は、２速ギア列７２・８１は第二主変速軸３６と、３速ギア列７３・８２は第一主変速軸３５と常時係合状態にあることから、第二クラッチ５４に接続された第二主変速軸３６から２速ギア列７２・８１への前進方向の予備変速動力は徐々に減少していく一方、第一クラッチ５３に接続された第一主変速軸３５から３速ギア列７３・８２への前進方向の予備変速動力は徐々に増加していくこととなる。これにより、これら２速ギア列７２・８１と３速ギア列７３・８２から主変速出力軸３７への動力は、徐々に前進２速から前進３速に切り替わっていき、最後には前進３速に変速され、この間は、予備変速装置１４からの前進方向の予備変速動力は途切れることがない。
【００４８】
更に、若干時間が経過すると、変速完了信号がコントローラ１００から発せられ、第一クラッチ５３の入状態、該第一クラッチ５３に接続された第一主変速軸３５と３速ギア列７３・８２との係合状態、及び第二クラッチ５４の切状態は、そのままで変更されることなく、該第二クラッチ５４に接続された第二主変速軸３６と２速ギア列７２・８１とを非係合状態にする。つまり、前記電磁切替弁１０４が切り替え制御されて前記アクチュエータ１０３が作動し、シフタ９２ａが、摺動して２速駆動ギア７２のクラッチ歯部から離間されると、主変速出力軸３７と第二主変速軸３６との接続が遮断され、前進２速から前進３速への変速が完了する。ただし、該第二主変速軸３６に接続される前記第二クラッチ５４自体は依然切状態にあり、前記予備変速装置１４から第二主変速軸３６への前進方向の予備変速動力は切断されたままであるため、該第二主変速軸３６と２速ギア列７２・８１との非係合に伴う、伝達系への過剰な負荷は発生しない。
【００４９】
他の各速度段間の変速制御はもとより、後進動力が主変速装置１６に入力される場合の各速度段間の変速制御についても、上記と同様に行われるようにしている。すなわち、前記主変速装置１６は、奇数段の変速駆動列への動力断接用の第一クラッチ５３と、偶数段の変速駆動列への動力断接用の第二クラッチ５４とを備え、奇数段と偶数段それぞれの変速駆動列が選択された状態で該第一クラッチ５３及び第二クラッチ５４のうち、一方の離間作動と他方の接合作動とを時間的にオーバーラップさせるので、原動機２から車軸２８への動力伝達を途切れさせることなく行うことができ、通常の有段式の主変速装置を使用する場合と比べ、更に良好な変速操作性を得ることができる。加えて、各速度段にクラッチを配設することにより、動力伝達効率の低下を軽減させることができる。
【００５０】
次に、以上のような構成から成る変速機構３による変速制御構成について、図１、図４により説明する。
前記予備変速装置１４においては、第一予備変速出力軸３３上のシフタ４１ａはシリンダ等のアクチュエータ１１５、電磁切替弁１１６を介してコントローラ１００に接続され、同様に、前記第二予備変速出力軸３４上のシフタ４４ａもアクチュエータ１１７、電磁切替弁１１８を介してコントローラ１００に接続されており、該コントローラ１００に接続された予備変速切替スイッチ１１９の予備変速レバー１１９ａを操作することで、シフタ４１ａ・４４ａがそれぞれ高速従動ギア４０・４３のクラッチ歯部に一緒に係合して高速駆動ギア４６から予備変速出力軸３３・３４に前進方向で高速の予備変速動力を伝達する前記予備高速段（位置１２０）、シフタ４１ａ・４４ａがいずれのクラッチ歯部とも係合せずに予備変速出力軸３３・３４には動力を伝達しない中立段（位置１２１）、及びシフタ４１ａ・４４ａがそれぞれ低速従動ギア３９・４２のクラッチ歯部に一緒に係合して低速駆動ギア４５から予備変速出力軸３３・３４に前進方向で低速の予備変速動力を伝達する前記予備低速段（位置１２２）のうちの一つを選択できるようにしている。
【００５１】
前記前後進切替装置１５においては、入力軸６上のシフタ６３ａはアクチュエータ１２３、電磁切替弁１２４を介してコントローラ１００に接続されており、該コントローラ１００に接続された前後進切替スイッチ１２５の前後進レバー１２５ａを操作することで、シフタ６３ａが逆転ギア５２のクラッチ歯部と係合し逆転ギア５２を介してクラッチ５３・５４に後進動力を伝達する前記後進段（位置１２７）と、シフタ６３ａを逆転ギア５２のクラッチ歯部には係合せずに入力軸６からの前進動力を前記予備変速装置１４経由でクラッチ５３・５４に伝達する前進段（位置１２６）の一方を選択できるようにしている。
【００５２】
前記主変速装置１６の各電磁弁１０２・１０４・１０６・１０８・１１０・１１２は前記コントローラ１００に接続され、該コントローラ１００には主変速スイッチ１３６が接続されており、該主変速スイッチ１３６の主変速レバー１３６ａを操作することで、１速段乃至８速段（位置１４１乃至位置１４８）のうちの一つを選択できるようにしており、これにより、選択した速度段まで順にシフトアップまたはシフトダウンするように、変速指令信号がコントローラ１００から各電磁弁１０２・１０４・１０６・１０８・１１０・１１２に送信され、前述したように、クラッチ５３・５４の断接と、シフタ９１ａ乃至９４ａのクラッチ歯部との係合・非係合が行われるのである。
【００５３】
前記副変速装置１７においては、シフタ８８ａはアクチュエータ１２８、電磁切替弁１２９を介してコントローラ１００に接続され、シフタ８９ａもアクチュエータ１３０、電磁切替弁１３１を介してコントローラ１００に接続されており、該コントローラ１００に接続された副変速スイッチ１３２の副変速レバー１３２ａを操作することで、シフタ８８ａが高速軸６６のクラッチ歯部に係合して主変速出力軸３７から副変速出力軸１８に主変速動力をそのまま伝達する前記高速段（位置１３３）と、シフタ８８ａが低速ギア６７のクラッチ歯部に係合して主変速出力軸３７から前記低速ギア列を介して副変速出力軸１８に主変速動力を減速して伝達する前記低速段（位置１３４）と、シフタ８９ａがクリープギア６８のクラッチ歯部に係合して主変速出力軸３７から前記クリープギア列を介して副変速出力軸１８に主変速動力を著しく減速して伝達する超低速の前記クリープ段（位置１３５）のうちの一つを選択できるようにしている。
【００５４】
このような構成において、前進走行時には、まず作業車１を停止した状態で、前後進レバー１２５ａにより前後進切替装置１５を前進段に、予備変速レバー１１９ａにより予備変速装置１４を予備低速段・予備高速段の一方に、副変速レバー１３２ａにより副変速装置１７を高速段・低速段・クリープ段のいずれかに設定した後、ブレーキペダルの解放操作とアクセルペダル１１３の踏み込み操作を順番に行って作業車１を発進させ、その後、該アクセルペダル１１３で車速を増減させながら、主変速レバー１３６ａにより主変速装置１を１速段乃至８速段のうちで車速に適した主速度段に変速させる。そして、更に細かく変速する場合には、主速度段はそのままで、予備変速レバー１１９ａのみを操作して他方の予備速度段を選択したり、あるいは、主変速レバー１３６ａ、予備変速レバー１１９ａをともに操作して主速度段・予備速度段を共に変更することで、主変速装置１６のみによる変速時に比べ、より狭い変速幅を得ることができる。
【００５５】
すなわち、原動機２から出力される原動機動力を複数の主速度段に変速する有段式の主変速装置１６を備えた作業車用変速機構３において、前記主変速装置１６の伝動下手側に、主変速装置１６からの動力である主変速動力を複数の副速度段に変速する副変速装置１７を配設し、主変速装置１６の伝動上手側には、前記原動機動力を複数の予備速度段に変速する予備変速装置１４を配設したので、前記主変速装置１６の主速度段を複数の予備速度段によって更に細かく分割でき、オペレータが特定の主速度段で走行中に細かな変速を行う場合でも、予備速度段のみ、あるいは主速度段と予備速度段をともに変更することで、希望する車速に適した速度段に的確かつ迅速に調整することができるため、わざわざ作業車１を停止して副変速を行う必要がなくなり、変速プロセスの単純化による変速操作性の向上や、発進・停止回数の減少による燃費向上を図ることができる。
【００５６】
更に、本実施例では、前記予備変速装置１４の予備速度段は、高速段と低速段の２段から構成するので、予備速度段の段数を最少にして必要なギア列等の伝達部材を少なくすることができ、変速機構３のコンパクト化や、部品数減によるコスト削減・メンテナンス性向上を図ることができるのである。
【００５７】
ここで、後進走行時には、作業車１を停止した状態で、前後進レバー１２５ａにより前後進切替装置１５を後進段に、予備変速レバー１１９ａにより予備変速装置１４を中立段に、副変速レバー１３２ａにより副変速装置１７を高速段・低速段・クリープ段のいずれかに設定した後、ブレーキペダルの解放操作とアクセルペダル１１３の踏み込み操作を順番に行って作業車１を後方に発進させ、その後、該アクセルペダル１１３で車速を増減させながら、主変速レバー１３６ａにより主変速装置１を１速段乃至８速段のうちで車速に適した主速度段に変速させるようにしている。本実施例では、前進時ほど細かな変速が必要でないとの理由で後進時の予備変速を省いているが、必要であれば後進時にも予備変速を可能としてもよく、本実施例に限定されるものではない。
【００５８】
なお、本実施例の予備変速装置１４には、同期機構を持たないカラーシフト構造を用いているが、摩擦多板式のクラッチを組み合わせたものや、同期構造を有するシンクロメッシュ構造を用いてもよく、所定の速度段に確実に変速できるものであればよく、特に実施例に限定されるものではない。
【００５９】
また、前記コントローラ１００に操作モード切替スイッチ１４９を接続し、該操作モード切替スイッチ１４９の切替ボタン１４９ａをオンオフ操作することで、上述の如く予備変速段と主変速段をオペレータが走行中に手動で切り替えるマニュアル操作モード（位置１５０）と、切り替えを自動で行う自動操作モード（位置１５１）の一方を選択可能な構成としてもよい。該自動操作モードでは、予備変速レバー１１９ａ・主変速レバー１３６ａの設定位置にかかわらず、アクセルペダル１１３の踏み込み量とそのときの車速センサ１１４からの車速信号等に基づいて、予備変速装置１４の予備低速段・予備高速段、および主変速装置１６の１速乃至８速のうちで車速に適した速度比を有する適正速度段に、それぞれ自動的に設定される制御構成とし、これにより、走行中の変速に必要なレバー操作さえ省略することができる。
【００６０】
すなわち、前記作業車用変速機構３には、前記主変速装置１６の主速度段と予備変速装置１４の予備速度段を車速に応じてそれぞれ所定の適正速度段に自動的に設定する自動操作モードを備えるので、発進後は、オペレータによる主変速・予備変速のための変速操作が不要となり、変速操作性の更なる向上を図ることができる。  
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、原動機から出力される原動機動力を複数の主速度段に変速する有段式の主変速装置を備えた全ての作業車用変速機構に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に関わる作業車の全体構成を示すスケルトン図である。
【図２】クラッチケースの側面一部断面図である。
【図３】各伝達軸の正面配置構成を示す説明図である。
【図４】変速操作やクラッチ操作のためのブロック図である。
【図５】別形態の前後進切替装置を示す作業車前部のスケルトン図である。
【符号の説明】
【００６３】
２  原動機
３  作業車用変速機構
６  入力軸
１４  予備変速装置
１６  主変速装置
１７  副変速装置
３３・３４・３５・３６・３７  伝達軸
５３  第一クラッチ
５４  第二クラッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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