(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１０）の回転動力が主クラッチ（３０）を介してシンクロメッシュ式の前後変速部（３１）と、前後位置が側面視で該前後変速部と重なるように設けられたＰＴＯ正逆転装置（３７）とに伝達され、前記シンクロメッシュ式の前後変速部（３１）に伝達された回転動力は、その後方の１速、２速、３速、４速の４段に変速可能な油圧式クラッチで構成された主変速部（３２）に伝達された後、高速、中速、低速、超低速の４段に変速可能なシンクロメッシュ式の副変速部（３３）に伝達される構成とするとともに、前記主変速部と副変速部の組み合わせによる全１６段の変速位置を、走行に適した変速可能領域と他の作業に適した変速可能領域とに分けて、これら領域の選択を単一の変速レバー（１７）で行うように構成し、該変速レバーで選択した後の各領域内における変速起点となる主変速部のシフト位置を２速もしくは３速として、当該領域内の変速位置を変速レバーのグリップに設けた増減速ボタン（１７ａ，１７ｂ）の操作により選択可能としたことを特徴とする変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクタ等の走行車両の変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラクタの変速装置は、前後進変速部と主変速部と副変速部からなり、前後進変速部で前進と後進を切り替えると共に、主変速部による主変速と副変速部による副変速の組み合わせで多数段（例えば１６段）の変速位置を設定している。従来のトラクタにおいて、これら各変速部をシンクロメッシュ機構で構成したものと、油圧クラッチ機構で構成したものとがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
シンクロメッシュ機構による構成は、油圧クラッチ機構による構成に比べ構造が簡単でコストが安いという利点がある反面、伝動側と被伝動側の回転を円滑に同調させるためには変速部の伝動上手側もしくは下手側で伝動を断つクラッチが必要であり、しかもクラッチを設けることにより、シフトチェンジ時の操作過程が増えるので、素早いシフトチェンジを行えないという難点がある。
【０００４】
これに対し、油圧クラッチ機構による構成は、伝動側から被伝動側への伝動を瞬時にＯＮ・ＯＦＦすることができるので、別にクラッチを設けることなく、シフトチェンジを迅速かつスムースに行える。しかしながら、油圧クラッチ機構による構成は、作動油を送る油路を伝動軸内に設けなければならないので構造が複雑であり、また、各変速部を前後に並べて配置する場合、変速装置全体の前後長が長くなるという問題がある。更に、全ての変速部を油圧クラッチ機構とするとコストが高くつくというのも大きな問題である。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、素早い変速を可能とするためにノークラッチ化を実現し、しかも中小型のトラクタにも適するように比較的低コストかつコンパクトな変速装置を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のように構成した。すなわち、本発明にかかる変速装置は、エンジン（１０）の回転動力が主クラッチ（３０）を介してシンクロメッシュ式の前後変速部（３１）と、前後位置が側面視で該前後変速部と重なるように設けられたＰＴＯ正逆転装置（３７）とに伝達され、前記シンクロメッシュ式の前後変速部（３１）に伝達された回転動力は、その後方の１速、２速、３速、４速の４段に変速可能な油圧式クラッチで構成された主変速部（３２）に伝達された後、高速、中速、低速、超低速の４段に変速可能なシンクロメッシュ式の副変速部（３３）に伝達される構成とするとともに、前記主変速部と副変速部の組み合わせによる全１６段の変速位置を、走行に適した変速可能領域と他の作業に適した変速可能領域とに分けて、これら領域の選択を単一の変速レバー（１７）で行うように構成し、該変速レバーで選択した後の各領域内における変速起点となる主変速部のシフト位置を２速もしくは３速として、当該領域内の変速位置を変速レバーのグリップに設けた増減速ボタン（１７ａ，１７ｂ）の操作により選択可能としたことを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の変速装置を設けたトラクタの一実施例について説明する。
【０００８】
図１に示すトラクタ１は、前後四輪駆動車両であって、機体の四隅部に前輪２，２と後輪３，３を備えている。前輪２，２の車軸を支持する前車軸ケース５は前フレーム７の下側に取り付けられ、後輪３，３を支持する後車軸ケース６，６は、ミッションケース８の後部側面に取り付けられている。前車軸ケース５はその左右方向中央部で前フレーム７に固定の前後方向に向く軸心回りに左右揺動自在に軸着され、地面の凹凸により前輪２，２が上下動するようになっている。
【０００９】
前フレーム７の中央上側には、エンジン１０が着脱自在に搭載されている。１１はラジエター、１２は冷却ファン、１３はファンベルトであって、これらはエンジン１０の前方に配設されている。１４はボンネットであって、エンジン１０や補器類（図示省略）の前方や側方を覆っている。
【００１０】
１６はハンドルであって、該ハンドルを左右回転させると、前輪２，２が左右に舵取り揺動するようになっている。また、１７は変速レバーであって、これによって変速操作するようになっている。左右の後輪３，３の前方から上方にかけてフェンダー２１，２１が取り付けられ、この左右フェンダー２１，２１の間に座席２２が設けられている。座席２２の下部の運転者足元部は、略平板状のフロア２３となっている。
【００１１】
機体の後部には昇降油圧シリンダ２６で上下回動させるリフトアーム２７，２７が設けられている。このリフトアーム２７，２７の先端部と作業機装着用のロワリンク２７ａ，２７ａの中間部とがリフトロッド２７ｂ，２７ｂで連結されており、リフトアーム２７，２７を上げ作動及び下げ作動させることにより、ロワリンク２７ａ，２７ａの後端部に装着したロータリ耕耘装置等の作業機が昇降する。また、片方のリフトロッド２７ｂ（図示例では右側）は左右傾動用の油圧シリンダになっており、該油圧シリンダを伸縮させることにより、作業機の左右傾斜が調整される。なお、ロワリンク２７ａ，２７ａの上方かつ左右中央部にトップリンク２７ｃを取り付け、ロワリンク２７ａ，２７ａとトップリンク２７ｃで構成される三点リンク機構により作業機を支持する。
【００１２】
図２はこのトラクタの伝動機構図、図３〜図５はその要部の構造を表す断面図である。まず、伝動機構の概要について説明する。
【００１３】
エンジン１０の回転動力は、ミッションケース８に入力される。ミッションケース８の入り口部には主クラッチ３０が設けられ、伝動を入り切りするようになっている。主クラッチ３０を経た動力は、前輪及び後輪を駆動する走行駆動力と外部動力取出のＰＴＯ駆動力の二系統に伝動分岐される。走行駆動力は、前後進変速部３１、主変速部３２、副変速部３３からなる走行変速装置を経て後輪デフ装置３４に伝動され、左右の後輪３，３を駆動する。また、走行変速装置で変速後の動力は、４ＷＤ切替装置３５を経由し、ミッションケース８の前面部に取り出され、それから前輪伝動軸５ａにより前車軸ケース５内の前輪デフ装置３６に伝動され、左右の前輪２，２を駆動する。一方、ＰＴＯ駆動力は、ＰＴＯ正逆転装置３７とＰＴＯ変速装置３８を経由し、ミッションケース８の背面部から後方に突出するＰＴＯ軸３９に取り出される。ＰＴＯ軸３９の突出部に、各種作業機（図示省略）への伝動軸が着脱自在に伝動連結するようになっている。
【００１４】
次に、走行変速装置の各変速部の構造について説明する。
前後進変速部３１は、主クラッチ軸Ｓ１の回転を前後進変速軸Ｓ３に正転または逆転方向に選択的に切り替えて伝動する変速部である。主クラッチ軸Ｓ１の後端部に取り付けたギヤＧ１が中継軸Ｓ２のギヤＧ２に噛み合い、更にそのギヤＧ２はニードルベアリングにより前後進変速軸Ｓ３に回転自在に嵌合する前進ギヤＧ３に噛み合っている。また、中継軸Ｓ２には前記ギヤＧ２とは別にギヤＧ４が取り付けられており、そのギヤＧ４がカウンタ軸Ｓ４のカウンタギヤＧ５を介して、前後進変速軸Ｓ３にニードルベアリングにより回転自在に嵌合する後進ギヤＧ６に噛み合っている。よって、前進ギヤＧ３と後進ギヤＧ６は互いに逆方向に回転するようになっている。
【００１５】
前進ギヤＧ３及び後進ギヤＧ６は、シンクロメッシュ機構により前後進変速軸Ｓ３に伝動連結される。すなわち、前後進変速軸Ｓ３にハブ４１がスプラインで嵌合し、更にそのハブ４１の外周部にスリーブ４２がスプラインで嵌合し、そのスリーブ４２に形成された溝にキー４３が嵌り込み、そのキー４３の軸方向両側にリング４４，４４が前進ギヤＧ３または後進ギヤＧ６の円錐部４５，４５に対向して設けられている。ミッションケース８の外部に設けた油圧シリンダ（図示省略）で作動されるシフタ４６によりスリーブ４２を軸方向いずれかに動かすと、キー４３に押されて片方のリング４４が駆動ギヤの円錐部４５に接触し、摩擦によりリング４４の回転が円錐部４５に伝わり、ギヤと前後進変速軸Ｓ３の回転速度が同調する。更にスリーブ４２を動かすと、スリーブ４２のスプライン部がギヤのスプライン部と噛み合って、前後進変速軸Ｓ３とギヤとが完全に伝動連結された状態となる。
【００１６】
前後進変速軸Ｓ３と前進ギヤＧ３が伝動連結されると「前進」シフトとなり、前後進変速軸Ｓ３と後進ギヤＧ４が伝動連結されると「後進」シフトとなる。ハブ側の回転と駆動ギヤ側の回転を円滑に同調させるには伝動上手側もしくは下手側からの動力を遮断する必要があるため、主変速部３２を「中立」にしてシフトチェンジする。
【００１７】
なお、中継軸Ｓ２のギヤＧ２は正逆転変速軸Ｓ５の外周部に回転自在に嵌合する正転ギヤＧ７とも噛み合い、カウンタ軸Ｓ４のカウンタギヤＧ５は正逆転変速軸Ｓ５の外周部に回転自在に嵌合する逆転ギヤＧ８とも噛み合っていて、ＰＴＯ駆動力をＰＴＯ正逆転装置３７に伝達している。ＰＴＯ正逆転装置３７は、これらギヤＧ７，Ｇ８と正逆転変速軸Ｓ５にスプラインで嵌合するハブ４８とを軸方向に摺動自在なスリーブ４９で伝動連結可能に構成され、正転ギヤＧ７とハブ４８を伝動連結すると正逆転変速軸Ｓ５が正転方向に回転し、逆転ギヤＧ８とハブ４８を伝動連結すると正逆転変速軸Ｓ５が逆転方向に回転し、正転ギヤＧ７及び逆転ギヤＧ８のいずれともハブ４８を伝動連結させないと正逆転変速軸Ｓ５が回転停止するようになっている。
【００１８】
主変速部３２は、前後進変速軸Ｓ３と一体回転するよう設けた主変速駆動軸Ｓ６から、これと平行に設けた主変速従動軸Ｓ７へ４段階に選択的に変速して伝動する変速部である。主変速駆動軸Ｓ６には１速駆動ギヤＧ９、２速駆動ギヤＧ１０、３速駆動ギヤＧ１１、及び４速駆動ギヤＧ１２がそれぞれ回転自在に嵌合させて設けられ、また主変速従動軸Ｓ７には１速従動ギヤＧ１３、２速従動ギヤＧ１４、３速従動ギヤＧ１５、及び４速従動ギヤＧ１６が対となる前記駆動ギヤＧ９〜Ｇ１２と常時噛合する状態で一体に取り付けられている。これら４対の主変速ギヤの伝動比は、４速ギヤ、３速ギヤ、３速ギヤ、１速ギヤの順に大きくなっている。
【００１９】
各駆動ギヤＧ９〜Ｇ１２は湿式多板油圧クラッチ機構の主変速クラッチＣ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，Ｃ4 により主変速駆動軸Ｓ６に伝動連結される。すなわち、主変速駆動軸Ｓ６に２体の駆動ドラム５１，５１がスプラインによって一体回転するよう組み付けられ、一方の駆動ドラムの内周部には１速駆動ギヤＧ９に一体成形されたクラッチボス５２と２速駆動ギヤＧ１０に一体成形されたクラッチボス５２が内装され、また他方の駆動ドラムの内周部には３速駆動ギヤＧ１１に一体成形されたクラッチボス５２と４速駆動ギヤＧ１２に一体成形されたクラッチボス５２が内装されており、駆動ドラム側の摩擦板５３，…とクラッチボス側の摩擦板５４，…とが交互に並列状態で配設されている。駆動ドラム５１，５１の仕切壁５１ａ，５１ａの両側には主変速クラッチ入切用ピストン５５，…が配設されており、ミッションケース８内に充填されている潤滑油の一部を油圧ポンプ（図示せず）で吸引加圧し、それを主変速駆動軸Ｓ６内に設けた油路を通して仕切壁５１ａとピストン５５の間の油室５６に供給することによりピストン５５を作動させ、駆動ドラム側の摩擦板５３，…とクラッチボス側の摩擦板５４，…を圧着させて主変速クラッチを入にするようになっている。
【００２０】
１速用主変速クラッチＣ1 を入にすると主変速駆動軸Ｓ６の回転が１速ギヤＧ９，Ｇ１３を介して主変速従動軸Ｓ７に伝達される「１速」シフトとなり、２速用主変速クラッチＣ2 を入にすると主変速駆動軸Ｓ６の回転が２速ギヤＧ１０，Ｇ１４を介して主変速従動軸Ｓ７に伝達される「２速」シフトとなり、３速用主変速クラッチＣ3 を入にすると主変速駆動軸Ｓ６の回転が１速ギヤＧ１１，Ｇ１５を介して主変速従動軸Ｓ７に伝達される「３速」シフトとなり、４速用主変速クラッチＣ4 を入にすると主変速駆動軸Ｓ６の回転が４速ギヤＧ１２，Ｇ１６を介して主変速従動軸Ｓ７に伝達される「４速」シフトとなり、またいずれの主変速クラッチも切の状態にすると以後の走行駆動系統への伝動が断たれる「中立」シフトとなる。駆動ドラム側の摩擦板とクラッチボス側の摩擦板の圧着及び離反は油圧により瞬時に行われるので、主変速部３２のシフトチェンジは迅速かつ円滑になされる。
【００２１】
副変速部３３は、主変速従動軸Ｓ７の回転を、該主変速従動軸Ｓ７と同軸心の副変速軸Ｓ８へ４段階に選択的に変速して伝動する変速部である。主変速従動軸Ｓ７の筒状部Ｓ７ａに高速ギヤＧ１７が一体に形成され、その高速ギヤＧ１７に内歯で噛み合うボスＧ１７ａが一体回転するように設けられている。高速ギヤＧ１７はＰＴＯ伝動軸Ｓ９の周囲に設けた筒軸Ｓ１０に回転自在に嵌合するギヤＧ１８と噛み合い、且つ、ギヤＧ１８と一体のギヤＧ１９が副変速軸Ｓ８に回転自在に嵌合する中速ギヤＧ２０と噛み合っている。更に、高速ギヤＧ１７は中継軸Ｓ１１に一体に設けたギヤＧ２１と噛み合うと共に、中継軸Ｓ１１に一体に設けたもう一つのギヤＧ２２が副変速軸Ｓ８に回転自在に嵌合する低速ギヤＧ２３に噛み合っている。更に、低速ギヤＧ２３に一体に形成されたもう一つのギヤＧ２４が筒軸Ｓ１０にスプラインで嵌合するギヤＧ２５に噛み合い、且つ、筒軸Ｓ１０に一体に形成されたギヤＧ２６が副変速軸Ｓ８に回転自在に嵌合する超低速ギヤＧ２７に噛み合っている。よって、副変速ギヤＧ１７，Ｇ２０，Ｇ２３，Ｇ２７は常時一体回転し、その回転速度は高速ギヤＧ１７、中速ギヤＧ２０、低速ギヤＧ２３、超低速ギヤＧ２７の順に大きくなっている。
【００２２】
また、副変速軸Ｓ８にスプラインで嵌合するギヤＧ２８が筒軸Ｓ１０にスプラインで嵌合するギヤＧ２９に噛み合い、且つ、ギヤＧ２９が４ＷＤ切替装置伝動軸Ｓ１２のギヤＧ３０に噛み合っている。なお、副変速軸Ｓ８の後端部には、後輪デフ装置３４に伝動するドライブピニオンＧ３１が一体形成されている。
【００２３】
前後進変速部の前進ギヤＧ３及び後進ギヤＧ６と前後進変速軸Ｓ３との関係と同様に、各副高速ギヤＧ１８，Ｇ２０，Ｇ２３，Ｇ２７は、シンクロメッシュ機構により副変速軸Ｓ８に伝動連結される。シンクロメッシュ機構について符号のみを記すと、６１はハブ、６２はスリーブ、６３はキー、６４はリング、６５は副変速ギヤの円錐部、６６はシフタである。
【００２４】
高速ギヤＧ１８を副変速軸Ｓ８に伝動連結すると「高速」シフトとなり、中速ギヤＧ２０を副変速軸Ｓ８に伝動連結すると「中速」シフトとなり、低速ギヤＧ２３を副変速軸Ｓ８に伝動連結すると「低速」シフトとなり、超低速ギヤＧ２７を副変速軸Ｓ８に伝動連結すると「超低速」シフトとなる。ハブの回転と駆動ギヤの回転を円滑に同調させるには伝動上手側もしくは下手側からの動力を遮断する必要があるため、主変速部３２を「中立」にしてシフトチェンジする。
【００２５】
４ＷＤ切替装置３４は、前輪２，２と後輪３，３の平均回転速度（周速度）がほぼ等速である「前後輪等速四駆」状態と、前輪２，２の平均回転速度が後輪３，３の平均回転速度に対して周速度比でほぼ２倍である「前輪増速四駆」状態と、前輪２，２の駆動を切って後輪３，３だけを駆動する「後輪二駆」状態とに切り替える装置で、前後進変速部３１や副変速部３３と同様に湿式多板油圧クラッチ式の変速機構を用いた構造となっている。また、ＰＴＯ変速装置３７は、ＰＴＯ駆動力を４段階に変速する装置で、ドッグクラッチ式の変速機構を用いた構造となっている。
【００２６】
以上に説明した如く、このトラクタの走行変速装置は、前後進変速部３１と主変速部３２と副変速部３３からなり、前後進変速部３１により前進と後進を切り替えると共に、主変速部３２による主変速と副変速部３３による副変速の組み合わせにより全１６段の変速位置を選択する。主変速と副変速の組み合わせは表１のようになっている。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
この走行変速装置は、油圧クラッチ機構の主変速部３２の伝動上手側と下手側にシンクロメッシュ機構の前後進変速部３１と副変速部３３をそれぞれ配設した構成となっている。このため、シンクロメッシュ機構である前後進変速部３１や副変速部３３部のシフトチェンジをする際に油圧クラッチ機構である副変速部３２で動力を切ることにより、クラッチを別に設けることなく、スムースなシフトチェンジが可能となっている。
【００２９】
また、油圧クラッチ機構はシンクロメッシュ機構に比べて高価かつ油路構成が複雑であるが、この油圧クラッチ機構を３か所の変速部のうちの１か所にだけ取り入れているだけであるので、全体を低コストで作ることができ、しかも全体の油路構成が簡単である。
【００３０】
変速位置の切り替えは前記変速レバー１７で行う。図６に示すように、変速レバー１７はガイド溝１８に沿って前後に回動させられるようになっていて、その回動範囲の後側から前側へ順に「超低」、「ロータリ」、「代かき・プラウ」、「中立」、「走行」の各操作位置が設けられている。「超低」はクリープ作業等の超低速で作業を行う時のモード、「ロータリ」はロータリ耕耘作業時のモード、「代かき・プラウ」は代かき作業もしくはプラウ作業時のモード、「中立」は走行停止のモード、「走行」は路上走行時のモードであって、変速レバー１７で作業（または路上走行）モードを選択すると、それに適した複数段（４〜６段）の変速可能領域が設定される。更に、変速レバー１７のグリップには指操作する増速ボタン１７ａ及び減速ボタン１７ｂが設けられており、これら変速ボタン１７ａ，１７ｂによって前記変速可能領域内で増減速する。
【００３１】
例えば、「ロータリ」の変速可能領域は第５段〜第１０段であり、変速レバー１７で「ロータリ」を選択すると始めに第７段の変速位置になる。そして、第７段を起点として、増速ボタン１７ａを１度押すごとに変速段数が１段づつ上り、減速ボタン１７ｂを１度押すごとに変速段数が１段づつ下がる。各モードの変速可能領域と起点変速段数は図７に示す通りである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明にかかる変速装置は、油圧クラッチ機構による変速部の伝動上手側と下手側にシンクロメッシュ機構による変速部をそれぞれ配設し、油圧クラッチ機構による変速部の動力を切ってシンクロメッシュ機構による変速部をシフトチェンジする構成とすることにより、３か所の変速部のうちの１か所に油圧クラッチ機構を採用するだけでスムースなシフトチェンジが可能となると共に、高価な油圧クラッチ機構の数を最小限に抑え低コスト化が図れるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】トラクタの全体側面図である。
【図２】伝動機構図である。
【図３】走行変速装置の前後進変速部及びＰＴＯ正逆転装置の断面図である。
【図４】走行変速装置の主変速部の断面図である。
【図５】走行変速装置の副変速部の断面図である。
【図６】変速レバーの斜視図である。
【図７】変速位置における主変速と副変速の組み合わせ、及び走行速度を表す図である。
【符号の説明】
１  トラクタ
２  前輪
３  後輪
８  ミッションケース
１７  変速レバー
１７ａ  増速ボタン
１７ｂ  減速ボタン
３１  前後進変速部（シンクロメッシュ機構による変速部）
３２  主変速部（油圧クラッチ機構による変速部）
３３  副変速部（シンクロメッシュ機構による変速部）
【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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【図６】
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【図７】
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