車軸駆動装置
【課題】動力を摩擦変速装置・差動装置を介して車軸に伝達する車軸駆動装置では、摩擦変速装置と差動装置は別体で互いに離間して配置されるため、摩擦変速装置から差動装置までのリンク機構が必要となり、部品コストの増加等を招く、という問題があった。
【解決手段】摩擦変速部４０は、エンジン３からの動力によって回転駆動する入力軸４２と、該入力軸４２に支持する駆動側回転ディスク４３と、該駆動側回転ディスク４３のディスク下面４３ａにディスク周縁４４ａが接触する従動側回転ディスク４４とを備え、該従動側回転ディスク４４を、リング状にして差動部４１のデフケース４５の外周に外嵌すると共に、該デフケース４５の回転軸心に対して相対回転不能かつ軸心方向摺動可能に支持することにより、前記摩擦変速部４０を差動部４１と一体化した変速差動ユニット１１を設けた。
【解決手段】摩擦変速部４０は、エンジン３からの動力によって回転駆動する入力軸４２と、該入力軸４２に支持する駆動側回転ディスク４３と、該駆動側回転ディスク４３のディスク下面４３ａにディスク周縁４４ａが接触する従動側回転ディスク４４とを備え、該従動側回転ディスク４４を、リング状にして差動部４１のデフケース４５の外周に外嵌すると共に、該デフケース４５の回転軸心に対して相対回転不能かつ軸心方向摺動可能に支持することにより、前記摩擦変速部４０を差動部４１と一体化した変速差動ユニット１１を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両に備えた駆動源からの動力を摩擦変速装置と差動装置を介して車軸に伝達する車軸駆動装置に関し、特に、該車軸駆動装置の小型化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジン等の駆動源からの動力を無段に変速して左右の車軸に伝達する摩擦式の変速装置（以下、「摩擦変速装置」とする）が知られている。
該摩擦変速装置とは、前記駆動源に作動連結される入力軸と、該入力軸に支持される駆動側回転ディスクと、前記入力軸と直交するように配設される出力軸と、該出力軸に対して相対回転不能に支持される従動側回転ディスクとを備えており、前記駆動側回転ディスクと従動側回転ディスクのうちの一方のディスク面を他方の周縁部に摩擦係合させると共に、該摩擦係合部の相対位置を変化させることにより、前記出力軸から、変速と正逆切換が可能な出力を得られるようにしたものである。
このような摩擦変速装置を使って、乗用の除雪機や芝刈機等の作業車両の駆動輪に、前後進切換可能な変速動力を伝達する車軸駆動装置が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
該車軸駆動装置においては、摩擦変速装置からの変速出力軸と左右の駆動輪の車軸とは、機体の前後で互いに平行に離間して配置され、該左右の車軸間は、前記差動装置により差動連結されると共に、該差動装置と前記変速出力軸との間には減速装置が介設されており、前記変速出力軸からの変速動力は、減速装置を介して後方の差動装置に入力されてから、左右の車軸に伝達される構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３６８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述のような従来の車軸駆動装置では、摩擦変速装置と差動装置とは、別体であって、しかも互いに離間して配置されているため、摩擦変速装置から差動装置までのリンク機構が必要となり、ギア・中間軸等の伝達部材が増加し、部品点数増加による部品コストの増加、メンテナンス性の悪化を招く、という問題があった。
更に、前記摩擦変速装置は、駆動側回転ディスクと従動側回転ディスクとを直交配置し、該従動側回転ディスクを出力軸の軸方向に移動させて変速を行うという機構であるため、従動側回転ディスクの移動に必要な空間の分だけ、その設置空間が大きくなり、車軸駆動装置の大型化が避けられない、という問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、作業車両に備えた駆動源からの動力を摩擦変速装置と差動装置を介して車軸に伝達する車軸駆動装置において、前記摩擦変速装置は、前記動力によって回転駆動する入力軸と、該入力軸に支持する駆動側回転ディスクと、該駆動側回転ディスクのディスク面に周縁部が接触する従動側回転ディスクとを備え、該従動側回転ディスクを、リング状にして前記差動装置のデフケースの外周に外嵌すると共に、該デフケースの回転軸心に対して相対回転不能かつ軸心方向摺動可能に支持することにより、前記摩擦変速装置を差動装置と一体化した変速差動ユニットを設けたものである。
請求項２においては、前記変速差動ユニットと車軸との間に減速装置を介設し、該減速装置からの減速出力軸を、前記変速差動ユニットからのユニット出力軸と略同一軸心上に配置するものである。
請求項３においては、前記変速差動ユニットと車軸との間に減速装置を介設し、該減速装置からの減速出力軸の軸心を、前記変速差動ユニットからのユニット出力軸の軸心に対して偏心させるものである。
請求項４においては、前記変速差動ユニットと減速装置とを単一のケース部材内に一緒に収容するものである。
請求項５においては、前記変速差動ユニットと減速装置とを異なるケース部材内に別々に収容するものである。
請求項６においては、前記駆動側回転ディスクのディスク面には、該ディスク面の回転中心部と前記従動側回転ディスクの周縁部との非接触域を設けるものである。
【発明の効果】
【０００６】
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により、摩擦変速装置からの変速動力を差動装置内に直接入力することができ、摩擦変速装置から差動装置までのリンク機構が不要となり、該リンク機構を形成するための部品や設置するための配置空間を省略することができ、車軸駆動装置の部品数減少による部品コストの低減、メンテナンス性の向上、及び小型化・軽量化を図ることができる。更に、摩擦変速装置の出力軸としてデフケースを利用し、該デフケースの周囲空間を従動側回転ディスクの移動に利用することができ、その分だけ摩擦変速装置の設置に必要な空間やケースを縮小し、車軸駆動装置の更なる小型化・軽量化を図ることができる。
請求項２により、ユニット出力軸と直結するようにして減速装置を設けることができ、ユニット出力軸から減速装置までの複雑な減速リンク機構が不要となり、該減速リンク機構を形成するための部品や設置するための配置空間を省略することができる。これにより、一層の部品コストの低減、メンテナンス性の向上、及び小型化・軽量化が図れる。
請求項３により、前記ユニット出力軸と減速出力軸のずれによって生じた空間に、様々な減速装置を配置することができ、変速比の増加や減少に柔軟に対応して、車軸駆動装置の汎用性を高めることができる。
請求項４により、前記変速差動ユニットと減速装置を同一部材内の空間を利用してコンパクトに組み込むことができると共に、各装置間の潤滑油や冷却油のための外部配管等が不要となる。これにより、一層の部品コストの低減、メンテナンス性の向上、及び小型化・軽量化が図れる。
請求項５により、前記変速差動ユニットと減速装置の設置場所を自在に変更することができ、様々な仕様に対応して、車軸駆動装置の汎用性を高めることができる。
請求項６により、変速操作中に従動側回転ディスクの回転方向が反転する回転中心部の位置において、前記差動装置への動力伝達を確実に遮断してクラッチ「切」とし、安定した中立状態にすることができる。これにより、クラッチ機構を別途に設ける必要がなくなり、部品数減少が図れ、更に、クラッチ機構を用いて回転中心部から離間した位置でクラッチ操作を行う場合と比べて、より低速でクラッチ操作を行うことができ、変速ショックが小さくてすむと共に、クラッチ操作を一連の変速操作中に行うことができ、運転操作性も大きく向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係わる車軸駆動装置２を備えた乗用芝刈機１の全体構成を示す側面図である。
【図２】車軸駆動装置２の背面一部断面図である。
【図３】同じく側面一部断面図である。
【図４】別形態の車軸駆動装置２Ａの背面一部断面図である。
【図５】別形態の車軸駆動装置２Ｂの背面一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
まず、本発明に係わる車軸駆動装置２を備えた作業車両である乗用芝刈機１について、図１、図２により説明する。なお、該図１中の矢印Ｆで示す方向を乗用芝刈機１の前進方向とし、以下で述べる各部材の位置や方向等はこの前進方向を基準とするものである。
【０００９】
該乗用芝刈機１は、平面視矩形状の車体フレーム４を有し、該車体フレーム４における左右の側板部４ａ・４ｂの後部外側に、駆動輪としての左右の後輪５・５が配置されると共に、該後輪５・５間には、本発明に係わる車軸駆動装置２が配置されて前記側板部４ａ・４ｂに支持されており、該車軸駆動装置２から前記後輪５・５に走行動力が伝達されて、乗用芝刈機１を後輪駆動で走行できるようにしている。
【００１０】
更に、前記車体フレーム４上には、前から順に、ステアリングカバー６、該ステアリングカバー６から上方に突出するステアリングコラム１３、該ステアリングコラム１３上端に回動可能に支持される操向ハンドル７、プラットフォーム８、運転席９、及びエンジン３が支持されており、該エンジン３の後部下方に、前記車軸駆動装置２が配置されている。
【００１１】
加えて、前記運転席９の右側方には、変速レバー１０が配置され、該変速レバー１０は、前記車軸駆動装置２内に備えた変速操作機構３６に対し、ワイヤケーブル３７等のリンク機構を介して連係されており、該変速レバー１０を傾倒操作することにより、前記変速操作機構３６を介して、後述する変速差動ユニット１１が操作され、差動連結した後輪５・５に無段階の変速動力が伝達できるようにしている。
【００１２】
また、前記車体フレーム４の前端部の左右各端には、操向輪としての左右の前輪１２・１２が水平回動可能に支持される。そして、該左右の前輪１２・１２間を連結するリンク部中央に設けた図示せぬ枢支軸の上端は、ステアリングシャフト１４の下端に連結され、該ステアリングシャフト１４は、前記ステアリングコラム１３内を通って、前記操向ハンドル７に連動連結されており、該操向ハンドル７の回動量および回動方向に基づいて、前記ステアリングシャフト１４を介して、左右の前輪１２・１２の左右方向の向きを制御し、乗用芝刈機１の旋回操作が行えるようにしている。
【００１３】
更に、前記車体フレーム４の下方で、前輪１２・１２と後輪５・５との間には、刈取作業を行うモア装置１５が配置される。該モア装置１５においては、モアデッキ１６が、前記車体フレーム４の前部に、吊り下げリンク１７を介して上下高さ調整可能に支持されると共に、該モアデッキ１６内には、ブレード１８、その駆動軸１９、及び該駆動軸１９上端に固設される従動プーリ２０が内装されている。
【００１４】
ここで、前記エンジン３とモア装置１５・車軸駆動装置２との間には、ベルト伝動装置８１が介設されている。該ベルト伝動装置８１においては、前記エンジン３より垂設されたエンジン出力軸３ａの下部に、上下の駆動プーリ８２ａ・８２ｂから成る２連プーリ８２が固設され、このうちの下駆動プーリ８２ｂと前記従動プーリ２０とは、略同一水平面上に配置されると共に、該両プーリ２０・８２ｂとの間にはベルト２１が緊張状態で巻回されている。
【００１５】
これにより、作業時には、エンジン３からのエンジン動力が、前記エンジン出力軸３ａ、下駆動プーリ８２ｂ、ベルト２１、従動プーリ２０、及び駆動軸１９を介して、前記ブレード１８に伝達され、該ブレード１８を回転させて芝刈作業が行えるようにしている。
【００１６】
更に、前記上駆動プーリ８２ａよりも後方で略同一平面上に、前記車軸駆動装置２にエンジン動力を入力する入力プーリ８３が配置されると共に、該両プーリ８３・８２ａとの間にはベルト８４が緊張状態で巻回されている。
【００１７】
これにより、走行時には、エンジン３からのエンジン動力が、前記エンジン出力軸３ａ、上駆動プーリ８２ａ、ベルト８４、及び入力プーリ８３を介して、車軸駆動装置２に伝達され、該車軸駆動装置２内の前記変速差動ユニット１１により、前後進切換と変速が行えるようにしている。
【００１８】
次に、前記車軸駆動装置２について、図１乃至図３により詳細に説明する。
該車軸駆動装置２の左右両端には、同一軸心上に左右一対の車軸２６・２６が設けられ、各車軸２６の外端にはハブ２７が固設され、該ハブ２７が、前記後輪５のリム５ｂ内に配置されている。該後輪５は、タイヤ５ａ、該タイヤ５ａ内周部に取り付けた環状の前記リム５ｂ、及び該リム５ｂの円形開口内に固設されているホイル５ｃにより構成されており、該ホイル５ｃに前記ハブ２７をボルト２８で締結することにより、左右の後輪５・５は、それぞれの車軸２６・２６に連結される。
【００１９】
また、前記車軸駆動装置２のハウジングである車軸駆動ケース２３は、機体の左右略中央に配置される中央ケース部材２４と、該中央ケース部材２４の左右端開口に覆設する車軸ケース部材２５・２５と、同じく中央ケース部材２４の上端開口に覆設するディスクカバー４８とから成り、これら中央ケース部材２４、車軸ケース部材２５・２５、及びディスクカバー４８を互いに連結したものが、単一のケース部材として機能する。
【００２０】
このうちの中央ケース部材２４は、軸心方向略中央部で半径方向に膨出した大径部４６と、該大径部４６よりも径の小さい左右の小径部４７・４７とから構成されると共に、前記大径部４６と小径部４７・４７との間には、いずれも隔壁４６ａが設けられている。
【００２１】
ここで、前記車軸ケース部材２５内には、前記車軸２６の軸心方向途中部が、内外の軸受け３９・３９を介して軸支されると共に、該車軸ケース部材２５の内端外周には、フランジ部２５ａが形成され、該フランジ部２５ａは、前記中央ケース部材２４の小径部４７の外端外周に形成したフランジ部４７ａに、図示せぬボルト等によって締結されている。
【００２２】
これにより、小径部４７内で、車軸ケース部材２５・２５の内端部２５ｃと前記隔壁４６ａとに囲まれた空間に、第２室３０が画成され、該第２室３０内に、複合式遊星ギア機構から成る減速装置２２が収容される。
【００２３】
更に、前記大径部４６内で、左右の隔壁４６ａと前記ディスクカバー４８とに囲まれた空間には、第１室２９が画成され、該第１室２９内に前記変速差動ユニット１１が収容されている。
【００２４】
なお、前記車軸ケース部材２５でフランジ部２５ａより外方の本体部２５ｂは、前記車体フレーム４の側板部４ａ・４ｂに開口した図示せぬ支持孔に、内側から挿嵌固定されており、これにより、前記車軸駆動ケース２３が車体フレーム４によって支持されている。
【００２５】
また、以上のようなケース構造を有する車軸駆動ケース２３内の前記変速差動ユニット１１について説明する。
該変速差動ユニット１１は、摩擦変速部４０と差動部４１とから構成される。
このうちの摩擦変速部４０は、前記入力プーリ８３を上端に固設して前記エンジン３からの動力によって回転駆動される入力軸４２と、該入力軸４２の下端に相対回転不能かつ上下方向摺動可能にスプライン結合される駆動側回転ディスク４３と、該駆動側回転ディスク４３のディスク下面４３ａにディスク周縁４４ａが接触する前記従動側回転ディスク４４とから構成される。
【００２６】
なお、前記駆動側回転ディスク４３の上面と、前記ディスクカバー４８で入力軸４２を軸支するボス部４８ａの下端面との間には、入力軸４２に巻回されたばね部材８５が圧縮状態で介装されており、駆動側回転ディスク４３のディスク下面４３ａは従動側回転ディスク４４のディスク周縁４４ａに向けて常時付勢されている。これにより、ディスク下面４３ａとディスク周縁４４ａとの接触部分（以下、「摩擦係合部」とする）での摩擦力を増加させ、摩擦変速部４０における動力伝達ロスを軽減させるようにしている。
【００２７】
そして、該従動側回転ディスク４４は、リング状であって、該リング内縁の溝部４４ｂと、従動側回転ディスク４４が外嵌されるデフケース４５の外周の溝部４５ａとは、互いに噛合してスプライン結合されており、従動側回転ディスク４４が、デフケース４５に対して、相対回転不能かつ軸心方向摺動可能に支持されている。
【００２８】
ここで、該従動側回転ディスク４４の軸心方向摺動は、前記変速操作機構３６によって行われる。該変速操作機構３６では、前記従動側回転ディスク４４のボス部４４ｃにおいて、その外周に溝状のシフト凹部４４ｄが形成され、該シフト凹部４４ｄには、シフトフォーク３２のフォーク状の先部が係合され、該シフトフォーク３２の基部３２ａは、シフト軸３３に外嵌固定される。
【００２９】
該シフト軸３３の左端は、前記小径部４７内部に形成された支持凹部４７ｂに嵌入して支持される一方、シフト軸３３の右端は、大径部４６を貫通して突出され、その突出部に形成された係合溝部３３ａに、平面視Ｌ字状のベルクランク３４の一方の端部３４ａが係合される。該ベルクランク３４は、車軸駆動ケース２３に設けた回転軸３５を中心に揺動自在に取り付けられると共に、ベルクランク３４の他方の端部３４ｂには、前記ワイヤケーブル３７の一端が連結されている。
【００３０】
このような構成において、前記変速レバー１０を傾倒操作すると、ワイヤケーブル３７等のリンク機構を介して、ベルクランク３４が回転軸３５を中心に揺動し、該ベルクランク３４によって前記シフト軸３３が左右動される。すると、シフト軸３３に固定したシフトフォーク３２によって、前記従動側回転ディスク４４が、スプライン結合されたデフケース４５外周の溝部４５ａ上を、前記第１室２９内のデフケース４５の周囲空間を利用して、軸心方向に摺動され、これにより、前記摩擦係合部の相対位置が変更される。
【００３１】
例えば、摩擦係合部が、円形のディスク下面４３ａ内の左右方向の直径上を移動する場合には、ディスク下面４３ａの回転中心部に相当する位置４９では、従動側回転ディスク４４は回転せずにデフケース４５も停止したままであり、前記差動部４１に動力が入力されない中立状態Ｎとなる。
【００３２】
この際に、該中立状態Ｎを安定して維持できるよう、前記入力軸４２の下端面４２ａと駆動側回転ディスク４３のディスク下面４３ａとの間の隙間を利用して、中心凹部４３ｂが形成されている。該中心凹部４３ｂにおいては、駆動側回転ディスク４３と従動側回転ディスク４４との接触が防止されており、差動部４１への動力伝達が確実に遮断されるようにしている。
【００３３】
摩擦係合部を、前記位置４９からディスク下面４３ａの最左端の位置５０まで移動させると、その間に、回転中心部からの半径方向距離が増加し、摩擦係合部における周速も速くなる。すると、従動側回転ディスク４４が駆動側回転ディスク４３から受ける前進方向の回転力が無段で増加し、位置５０では前進の最速状態Ｆとなる。
【００３４】
逆に、摩擦係合部を、前記位置４９からディスク下面４３ａの最右端の位置５１まで移動させると、その間に、回転中心部からの半径方向距離が増加し、摩擦係合部における周速も速くなる。すると、従動側回転ディスク４４が駆動側回転ディスク４３から受ける後進方向の回転力が無段で増加し、位置５１では後進の最速状態Ｒとなる。
【００３５】
前記差動部４１は、前記車軸２６と同一軸心上のデフヨーク軸５２・５２と、該デフヨーク軸５２・５２と同一軸心を有するように前記中央ケース部材２４内に支持された前記デフケース４５と、前記デフケース４５内においてデフヨーク軸５２・５２と直交配置されデフケース４５と一体的に回転するピニオン軸５３と、該ピニオン軸５３の両端部に回転自在に配置されるピニオン５４・５４と、前記デフヨーク軸５２・５２の内端側に固定され前記ピニオン５４・５４に噛合されるデフサイドギア５５・５５とから構成される。
【００３６】
前記デフケース４５には、前述の如く、その外周に、摩擦変速部４０の従動側回転ディスク４４が相対回転不能かつ軸心方向摺動可能にスプライン結合されており、摩擦変速部４０によって無段変速された変速動力を、そのままデフケース４５内に入力し、差動回転可能にデフヨーク軸５２・５２に伝達するようにしている。
【００３７】
また、前記減速装置２２について説明する。
該減速装置２２では、前記デフヨーク軸５２の外端に第１サンギア５６が固設されると共に、該第１サンギア５６と、前記車軸２６上で軸受け３９・３９よりも内側に設けた内端フランジ２６ａとの間にあって、前記デフヨーク軸５２と同一軸心上には、第２サンギア５７が相対回転可能に軸支され、これにより、減速装置２２が、デフヨーク軸５２の軸心周りに周設されている。そして、該第２サンギア５７のボス部の内端部には、遊星ギアキャリア５８が相対回転不能に外嵌されている。
【００３８】
該遊星ギアキャリア５８には、前記デフヨーク軸５２と平行な遊星ギア軸５９が植設され、該遊星ギア軸５９上に、第１遊星ギア６０が相対回転可能に外嵌されている。そして、該第１遊星ギア６０は、前記第１サンギア５６に常時噛合されると共に、前記中央ケース部材２４の小径部４７の内周面に形成されたリングギアであるインターナルギア部４７ｃにも常時噛合されている。
【００３９】
前記内端フランジ２６ａには、前記デフヨーク軸５２と平行に遊星ギア軸６１が支持され、該遊星ギア軸６１を介して、第２遊星ギア６２が内端フランジ２６ａに枢支されている。そして、該第２遊星ギア６２は、前記第２サンギア５７に常時噛合されると共に、前記インターナルギア部４７ｃにも常時噛合されている。
【００４０】
このような遊星ギア機構を介することにより、前記デフヨーク軸５２から差動回転可能に伝達されてきた変速動力は、複雑な制動リンク機構を介することなく直接的に減速された後、そのまま前記遊星ギア軸６１に公転動力として伝達され、車軸２６を回転駆動するようにしている。
【００４１】
すなわち、作業車両である乗用芝刈機１に備えた駆動源であるエンジン３からの動力を摩擦変速装置である摩擦変速部４０と差動装置である差動部４１を介して車軸２６・２６に伝達する車軸駆動装置２において、前記摩擦変速部４０は、前記動力によって回転駆動する入力軸４２と、該入力軸４２に支持する駆動側回転ディスク４３と、該駆動側回転ディスク４３のディスク面であるディスク下面４３ａに周縁部であるディスク周縁４４ａが接触する従動側回転ディスク４４とを備え、該従動側回転ディスク４４を、リング状にして前記差動部４１のデフケース４５の外周に外嵌すると共に、該デフケース４５の回転軸心に対して相対回転不能かつ軸心方向摺動可能に支持することにより、前記摩擦変速部４０を差動部４１と一体化した変速差動ユニット１１を設けたので、摩擦変速部４０からの変速動力を差動部４１内に直接入力することができ、摩擦変速部４０から差動部４１までのリンク機構が不要となり、該リンク機構を形成するための部品や設置するための配置空間を省略することができ、車軸駆動装置２の部品数減少による部品コストの低減、メンテナンス性の向上、及び小型化・軽量化を図ることができる。更に、摩擦変速部４０の出力軸としてデフケース４５を利用し、該デフケース４５の周囲空間を従動側回転ディスク４４の移動に利用することができ、その分だけ摩擦変速部４０の設置に必要な空間やケースを縮小し、車軸駆動装置２の更なる小型化・軽量化を図ることができる。
【００４２】
更に、前記変速差動ユニット１１と車軸２６との間に減速装置２２を介設し、該減速装置２２からの減速出力軸である内端フランジ２６ａを、前記変速差動ユニット１１からのユニット出力軸であるデフヨーク軸５２と略同一軸心上に配置するので、デフヨーク軸５２と直結するようにして減速装置２２を設けることができ、デフヨーク軸５２から減速装置２２までの複雑な減速リンク機構が不要となり、該減速リンク機構を形成するための部品や設置するための配置空間を省略することができる。これにより、一層の部品コストの低減、メンテナンス性の向上、及び小型化・軽量化が図れる。
【００４３】
加えて、前記変速差動ユニット１１と減速装置２２とを単一のケース部材である車軸駆動ケース２３内に一緒に収容するので、前記変速差動ユニット１１と減速装置２２を同一部材内の空間を利用してコンパクトに組み込むことがでると共に、各装置間の潤滑油や冷却油のための外部配管等が不要となる。これにより、一層の部品コストの低減、メンテナンス性の向上、及び小型化・軽量化が図れる。
【００４４】
更に、前記駆動側回転ディスク４３のディスク面であるディスク下面４３ａには、該ディスク下面４３ａの回転中心部と前記従動側回転ディスク４４の周縁部であるディスク周縁４４ａとの非接触域である中心凹部４３ｂを設けるので、変速操作中に従動側回転ディスク４４の回転方向が反転する回転中心部の位置４９において、前記差動装置である差動部４１への動力伝達を確実に遮断してクラッチ「切」とし、安定した中立状態Ｎにすることができる。これにより、クラッチ機構を別途に設ける必要がなくなり、部品数減少が図れ、更に、クラッチ機構を用いて回転中心部から離間した位置でクラッチ操作を行う場合と比べて、より低速でクラッチ操作を行うことができ、変速ショックが小さくてすむと共に、クラッチ操作を一連の変速操作中に行うことができ、運転操作性も大きく向上する。
【００４５】
なお、以下に、前記車軸駆動装置２の別形態について説明するが、前記車軸駆動装置２と異なる点を中心に説明すると共に、各要素に用いた符号と同じ符号は、同一または同等の機能を有する要素を指すものであり、同じ符号を付した要素については、特に必要としない限り、その説明は省略する。
【００４６】
次に、前記車軸駆動装置２の別形態について、図４、図５により説明する。
図４に示す車軸駆動装置２Ａは、図２に示す前記車軸駆動装置２における変速差動ユニット１１と減速装置２２とを分離させ、それぞれを、車体フレーム６３と、該車体フレーム６３にブラケット７５を介して取り付けた減速ケース６４という、別々のケース部材内に収容することにより、車軸駆動装置２の設置自由度を高めたものである。
【００４７】
前記車体フレーム６３は、前記車体フレーム４とは異なり、背面断面視で下方に開いた矩形状の部材が前後方向に延設されたものであって、左右の側板６３ａ・６３ｂと上板６３ｃとから成り、該左右の側板６３ａ・６３ｂと上板６３ｃとに囲まれた空間に、第１室７８が画成されている。
【００４８】
更に、前記上板６３ｃには、前記変速差動ユニット１１への入力軸４２が回動可能に支持されると共に、前記側板６３ａ・６３ｂには、左右方向に同一軸心上を貫通するようにして、それぞれに、取付孔６３ａ１・６３ｂ１が穿孔されている。そして、該取付孔６３ａ１・６３ｂ１には、前記ブラケット７５の内端部７５ａが内挿支持された上で、ボルト７６により締結固定される。
【００４９】
前記ブラケット７５は、外方に開いた円錐台状であって、その円錐軸心上には、左右方向に外孔７５ｄが穿孔され、該外孔７５ｄ内には、連結軸７７が回動可能に軸支されている。そして、該連結軸７７の内端には、前記デフヨーク軸５２の外端が連結されると共に、該デフヨーク軸５２を遊嵌支持する前記デフケース４５の左右の縮径端部４５ｂ・４５ｃは、前記外孔７５ｄよりも内側で大径の内孔７５ｃに回動可能に軸支されている。
【００５０】
これにより、前記変速差動ユニット１１を、前記車体フレーム６３とブラケット７５に支持した状態で、前記第１室７８内に収容することができる。この場合、該車体フレーム６３が変速差動ユニット１１のケース部材としても機能するので、収容ケースを省略することができ、車軸駆動装置２Ａの部品数減少による部品コストの低減、メンテナンス性の向上、及び小型化・軽量化を図ることができる。
【００５１】
前記減速ケース６４において、その内端開口には、前記ブラケット７５の外端部７５ｂが覆設されてボルト８０により締結固定されており、該外端部７５ｂと減速ケース６４とに囲まれた空間に、第２室７９が画成されている。
【００５２】
ここで、前記連結軸７７の外端は、前記ブラケット７５の外端部７５ｂを貫通して外方に突出され、その突出部には、前記第１サンギア５６と略同じ構造の第１サンギア部７７ａが一体的に形成されている。
【００５３】
そして、減速ケース６４の外半部には、内外の軸受け３９・３９を介して前記車軸２６が軸支されており、該車軸２６から前記第１サンギア部７７ａまでの間に、該第１サンギア部７７ａに前記第１遊星ギア６０、遊星ギアキャリア５８等を加えて成る減速装置２２Ａが構成されている。
【００５４】
これにより、前記減速装置２２Ａを、前記ブラケット７５と減速ケース６４に支持した状態で、前記第２室７９内に収容することができる。この場合も前記車軸駆動装置２と同様に、内端フランジ６８ａとデフヨーク軸５２とは、略同一軸心上に配置されている。
【００５５】
以上のような構成において、単一の前記車軸駆動ケース２３を、車体フレーム６３と減速ケース６４という二つのケース部材に分離することにより、例えば、走行性能を向上させたい場合には、前記車体フレーム６３と減速ケース６４を離間配置して左右の車輪間隔を拡大し、走行安定性を確保することができる。また、乗用芝刈機の小型化・軽量化を図りたい場合には、逆に、車体フレーム６３と減速ケース６４を連結するブラケット７５を省く等して、左右の車輪間隔を縮小したり、部品数を減少させることができる。
【００５６】
すなわち、前記変速差動ユニット１１と減速装置２２Ａとを異なるケース部材である車体フレーム６３内と減速ケース６４内とに別々に収容するので、前記変速差動ユニット１１と減速装置２２Ａの設置場所を自在に変更することができ、様々な仕様に対応して、車軸駆動装置２Ａの汎用性を高めることができる。
【００５７】
また、図５に示す車軸駆動装置２Ｂは、図２に示す車軸駆動装置２における変速差動ユニット１１と減速装置２２とを分離させると共に、複合式遊星ギア機構から成る該減速装置２２の代わりに、大型の単純インターナルギア式遊星ギア機構から成る減速装置７０を用いることにより、車軸駆動装置２の設置自由度と減速比を高めたものである。
【００５８】
なお、本実施例では、各車軸７１毎に車軸駆動装置２Ｂを設けて独立駆動可能としたもので説明するが、前記車軸駆動装置２Ａのように、共通の変速差動ユニット１１により左右の車軸２６を駆動する構成としてもよい。
【００５９】
該車軸駆動装置２Ｂにおいて、変速差動ユニット１１は、前記車軸駆動装置２Ａと同様に、前記車体フレーム６３内の第１室７８内に収容される。そして、該車体フレーム６３の側板６３ａには取付孔６３ａ１が穿孔され、該取付孔６３ａ１に、前記ブラケット７５と同様なブラケット８６の内端部８６ａが内挿支持される。
【００６０】
該ブラケット８６には、左右方向に、外孔８６ｃが穿孔され、該孔８６ｃ内に前記連結軸７７が回動可能に軸支されている。そして、該連結軸７７の内端は、前記デフヨーク軸５２に軸心８９上で連結されると共に、該連結軸７７の外端は、ブラケット８６の外端部８６ｂを貫通して外方に突出され、その突出部には、第１サンギア部７７ａが一体的に形成されている。
【００６１】
更に、前記外端部８６ｂは、前記外孔８６ｃよりも下方に延出して形成されており、該外端部８６ｂの側面視上部に、前記軸心８９が配置されるようにしている。そして、該外端部８６ｂの外側には、ボルト８０によって減速ケース８７が締結固定され、該外端部８６ｂと減速ケース８７とに囲まれた空間に、第２室８８が画成され、該第２室８８内に、前記減速装置７０が収容されている。
【００６２】
該減速ケース８７においては、その側面視略中央位置に車軸７１が配置されていることから、該車軸７１の軸心９０は、前記外端部８６ｂの側面視中央部に配置されることとなり、該軸心９０は前記軸心８９に対して下方に大きく偏心した位置に配置される。
【００６３】
更に、このように偏心した車軸７１は、その途中部が減速ケース８７の左半部に、内外の軸受け３９・３９を介して軸支されると共に、車軸７１の内端部には、大径のインターナルギア７１ａが設けられ、該インターナルギア７１ａ内周のギア部７１ａ１に、前記第１サンギア部７７ａが噛合されるようにして、前記減速装置７０が形成されている。
【００６４】
以上のような構成において、前記デフヨーク軸５２から差動回転可能に伝達されてきた変速動力を、単純インターナルギア式遊星ギア機構から成る減速装置７０によって大きく減速した後に、車軸７１に伝達することができる。更に、このような減速比の大きい大型の減速装置７０のための配置空間は、前記車軸７１をデフヨーク軸５２から大きくずらして配置することにより、確保するようにしている。
【００６５】
すなわち、前記変速差動ユニット１１と車軸７１との間に減速装置７０を介設し、該減速装置７０からの減速出力軸である車軸７１の軸心９０を、前記変速差動ユニット１１からのユニット出力軸であるデフヨーク軸５２の軸心８９に対して偏心させるので、前記デフヨーク軸５２と車軸７１のずれによって生じた空間に、様々な減速装置７０を配置することができ、変速比の増加や減少に柔軟に対応して、車軸駆動装置２Ｂの汎用性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、作業車両に備えた駆動源からの動力を摩擦変速装置と差動装置を介して車軸に伝達する、全ての車軸駆動装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１ 乗用芝刈機（作業車両）
２ 車軸駆動装置
３ エンジン（駆動源）
１１ 変速差動ユニット
２２・２２Ａ・７０ 減速装置
２３ 車軸駆動ケース（単一のケース部材）
２６ 車軸
２６ａ 内端フランジ（減速出力軸）
４０ 摩擦変速部（摩擦変速装置）
４１ 差動部（差動装置）
４２ 入力軸
４３ 駆動側回転ディスク
４３ａ ディスク下面（ディスク面）
４３ｂ 中心凹部（非接触域）
４４ 従動側回転ディスク
４４ａ ディスク周縁（周縁部）
４５ デフケース
５２ デフヨーク軸（ユニット出力軸）
６３ 車体フレーム（異なるケース部材）
６４ 減速ケース（異なるケース部材）
７１ 車軸（減速出力軸）
８９・９０ 軸心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両に備えた駆動源からの動力を摩擦変速装置と差動装置を介して車軸に伝達する車軸駆動装置に関し、特に、該車軸駆動装置の小型化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジン等の駆動源からの動力を無段に変速して左右の車軸に伝達する摩擦式の変速装置（以下、「摩擦変速装置」とする）が知られている。
該摩擦変速装置とは、前記駆動源に作動連結される入力軸と、該入力軸に支持される駆動側回転ディスクと、前記入力軸と直交するように配設される出力軸と、該出力軸に対して相対回転不能に支持される従動側回転ディスクとを備えており、前記駆動側回転ディスクと従動側回転ディスクのうちの一方のディスク面を他方の周縁部に摩擦係合させると共に、該摩擦係合部の相対位置を変化させることにより、前記出力軸から、変速と正逆切換が可能な出力を得られるようにしたものである。
このような摩擦変速装置を使って、乗用の除雪機や芝刈機等の作業車両の駆動輪に、前後進切換可能な変速動力を伝達する車軸駆動装置が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
該車軸駆動装置においては、摩擦変速装置からの変速出力軸と左右の駆動輪の車軸とは、機体の前後で互いに平行に離間して配置され、該左右の車軸間は、前記差動装置により差動連結されると共に、該差動装置と前記変速出力軸との間には減速装置が介設されており、前記変速出力軸からの変速動力は、減速装置を介して後方の差動装置に入力されてから、左右の車軸に伝達される構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３６８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述のような従来の車軸駆動装置では、摩擦変速装置と差動装置とは、別体であって、しかも互いに離間して配置されているため、摩擦変速装置から差動装置までのリンク機構が必要となり、ギア・中間軸等の伝達部材が増加し、部品点数増加による部品コストの増加、メンテナンス性の悪化を招く、という問題があった。
更に、前記摩擦変速装置は、駆動側回転ディスクと従動側回転ディスクとを直交配置し、該従動側回転ディスクを出力軸の軸方向に移動させて変速を行うという機構であるため、従動側回転ディスクの移動に必要な空間の分だけ、その設置空間が大きくなり、車軸駆動装置の大型化が避けられない、という問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、作業車両に備えた駆動源からの動力を摩擦変速装置と差動装置を介して車軸に伝達する車軸駆動装置において、前記摩擦変速装置は、前記動力によって回転駆動する入力軸と、該入力軸に支持する駆動側回転ディスクと、該駆動側回転ディスクのディスク面に周縁部が接触する従動側回転ディスクとを備え、該従動側回転ディスクを、リング状にして前記差動装置のデフケースの外周に外嵌すると共に、該デフケースの回転軸心に対して相対回転不能かつ軸心方向摺動可能に支持することにより、前記摩擦変速装置を差動装置と一体化した変速差動ユニットを設けたものである。
請求項２においては、前記変速差動ユニットと車軸との間に減速装置を介設し、該減速装置からの減速出力軸を、前記変速差動ユニットからのユニット出力軸と略同一軸心上に配置するものである。
請求項３においては、前記変速差動ユニットと車軸との間に減速装置を介設し、該減速装置からの減速出力軸の軸心を、前記変速差動ユニットからのユニット出力軸の軸心に対して偏心させるものである。
請求項４においては、前記変速差動ユニットと減速装置とを単一のケース部材内に一緒に収容するものである。
請求項５においては、前記変速差動ユニットと減速装置とを異なるケース部材内に別々に収容するものである。
請求項６においては、前記駆動側回転ディスクのディスク面には、該ディスク面の回転中心部と前記従動側回転ディスクの周縁部との非接触域を設けるものである。
【発明の効果】
【０００６】
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により、摩擦変速装置からの変速動力を差動装置内に直接入力することができ、摩擦変速装置から差動装置までのリンク機構が不要となり、該リンク機構を形成するための部品や設置するための配置空間を省略することができ、車軸駆動装置の部品数減少による部品コストの低減、メンテナンス性の向上、及び小型化・軽量化を図ることができる。更に、摩擦変速装置の出力軸としてデフケースを利用し、該デフケースの周囲空間を従動側回転ディスクの移動に利用することができ、その分だけ摩擦変速装置の設置に必要な空間やケースを縮小し、車軸駆動装置の更なる小型化・軽量化を図ることができる。
請求項２により、ユニット出力軸と直結するようにして減速装置を設けることができ、ユニット出力軸から減速装置までの複雑な減速リンク機構が不要となり、該減速リンク機構を形成するための部品や設置するための配置空間を省略することができる。これにより、一層の部品コストの低減、メンテナンス性の向上、及び小型化・軽量化が図れる。
請求項３により、前記ユニット出力軸と減速出力軸のずれによって生じた空間に、様々な減速装置を配置することができ、変速比の増加や減少に柔軟に対応して、車軸駆動装置の汎用性を高めることができる。
請求項４により、前記変速差動ユニットと減速装置を同一部材内の空間を利用してコンパクトに組み込むことができると共に、各装置間の潤滑油や冷却油のための外部配管等が不要となる。これにより、一層の部品コストの低減、メンテナンス性の向上、及び小型化・軽量化が図れる。
請求項５により、前記変速差動ユニットと減速装置の設置場所を自在に変更することができ、様々な仕様に対応して、車軸駆動装置の汎用性を高めることができる。
請求項６により、変速操作中に従動側回転ディスクの回転方向が反転する回転中心部の位置において、前記差動装置への動力伝達を確実に遮断してクラッチ「切」とし、安定した中立状態にすることができる。これにより、クラッチ機構を別途に設ける必要がなくなり、部品数減少が図れ、更に、クラッチ機構を用いて回転中心部から離間した位置でクラッチ操作を行う場合と比べて、より低速でクラッチ操作を行うことができ、変速ショックが小さくてすむと共に、クラッチ操作を一連の変速操作中に行うことができ、運転操作性も大きく向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係わる車軸駆動装置２を備えた乗用芝刈機１の全体構成を示す側面図である。
【図２】車軸駆動装置２の背面一部断面図である。
【図３】同じく側面一部断面図である。
【図４】別形態の車軸駆動装置２Ａの背面一部断面図である。
【図５】別形態の車軸駆動装置２Ｂの背面一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
まず、本発明に係わる車軸駆動装置２を備えた作業車両である乗用芝刈機１について、図１、図２により説明する。なお、該図１中の矢印Ｆで示す方向を乗用芝刈機１の前進方向とし、以下で述べる各部材の位置や方向等はこの前進方向を基準とするものである。
【０００９】
該乗用芝刈機１は、平面視矩形状の車体フレーム４を有し、該車体フレーム４における左右の側板部４ａ・４ｂの後部外側に、駆動輪としての左右の後輪５・５が配置されると共に、該後輪５・５間には、本発明に係わる車軸駆動装置２が配置されて前記側板部４ａ・４ｂに支持されており、該車軸駆動装置２から前記後輪５・５に走行動力が伝達されて、乗用芝刈機１を後輪駆動で走行できるようにしている。
【００１０】
更に、前記車体フレーム４上には、前から順に、ステアリングカバー６、該ステアリングカバー６から上方に突出するステアリングコラム１３、該ステアリングコラム１３上端に回動可能に支持される操向ハンドル７、プラットフォーム８、運転席９、及びエンジン３が支持されており、該エンジン３の後部下方に、前記車軸駆動装置２が配置されている。
【００１１】
加えて、前記運転席９の右側方には、変速レバー１０が配置され、該変速レバー１０は、前記車軸駆動装置２内に備えた変速操作機構３６に対し、ワイヤケーブル３７等のリンク機構を介して連係されており、該変速レバー１０を傾倒操作することにより、前記変速操作機構３６を介して、後述する変速差動ユニット１１が操作され、差動連結した後輪５・５に無段階の変速動力が伝達できるようにしている。
【００１２】
また、前記車体フレーム４の前端部の左右各端には、操向輪としての左右の前輪１２・１２が水平回動可能に支持される。そして、該左右の前輪１２・１２間を連結するリンク部中央に設けた図示せぬ枢支軸の上端は、ステアリングシャフト１４の下端に連結され、該ステアリングシャフト１４は、前記ステアリングコラム１３内を通って、前記操向ハンドル７に連動連結されており、該操向ハンドル７の回動量および回動方向に基づいて、前記ステアリングシャフト１４を介して、左右の前輪１２・１２の左右方向の向きを制御し、乗用芝刈機１の旋回操作が行えるようにしている。
【００１３】
更に、前記車体フレーム４の下方で、前輪１２・１２と後輪５・５との間には、刈取作業を行うモア装置１５が配置される。該モア装置１５においては、モアデッキ１６が、前記車体フレーム４の前部に、吊り下げリンク１７を介して上下高さ調整可能に支持されると共に、該モアデッキ１６内には、ブレード１８、その駆動軸１９、及び該駆動軸１９上端に固設される従動プーリ２０が内装されている。
【００１４】
ここで、前記エンジン３とモア装置１５・車軸駆動装置２との間には、ベルト伝動装置８１が介設されている。該ベルト伝動装置８１においては、前記エンジン３より垂設されたエンジン出力軸３ａの下部に、上下の駆動プーリ８２ａ・８２ｂから成る２連プーリ８２が固設され、このうちの下駆動プーリ８２ｂと前記従動プーリ２０とは、略同一水平面上に配置されると共に、該両プーリ２０・８２ｂとの間にはベルト２１が緊張状態で巻回されている。
【００１５】
これにより、作業時には、エンジン３からのエンジン動力が、前記エンジン出力軸３ａ、下駆動プーリ８２ｂ、ベルト２１、従動プーリ２０、及び駆動軸１９を介して、前記ブレード１８に伝達され、該ブレード１８を回転させて芝刈作業が行えるようにしている。
【００１６】
更に、前記上駆動プーリ８２ａよりも後方で略同一平面上に、前記車軸駆動装置２にエンジン動力を入力する入力プーリ８３が配置されると共に、該両プーリ８３・８２ａとの間にはベルト８４が緊張状態で巻回されている。
【００１７】
これにより、走行時には、エンジン３からのエンジン動力が、前記エンジン出力軸３ａ、上駆動プーリ８２ａ、ベルト８４、及び入力プーリ８３を介して、車軸駆動装置２に伝達され、該車軸駆動装置２内の前記変速差動ユニット１１により、前後進切換と変速が行えるようにしている。
【００１８】
次に、前記車軸駆動装置２について、図１乃至図３により詳細に説明する。
該車軸駆動装置２の左右両端には、同一軸心上に左右一対の車軸２６・２６が設けられ、各車軸２６の外端にはハブ２７が固設され、該ハブ２７が、前記後輪５のリム５ｂ内に配置されている。該後輪５は、タイヤ５ａ、該タイヤ５ａ内周部に取り付けた環状の前記リム５ｂ、及び該リム５ｂの円形開口内に固設されているホイル５ｃにより構成されており、該ホイル５ｃに前記ハブ２７をボルト２８で締結することにより、左右の後輪５・５は、それぞれの車軸２６・２６に連結される。
【００１９】
また、前記車軸駆動装置２のハウジングである車軸駆動ケース２３は、機体の左右略中央に配置される中央ケース部材２４と、該中央ケース部材２４の左右端開口に覆設する車軸ケース部材２５・２５と、同じく中央ケース部材２４の上端開口に覆設するディスクカバー４８とから成り、これら中央ケース部材２４、車軸ケース部材２５・２５、及びディスクカバー４８を互いに連結したものが、単一のケース部材として機能する。
【００２０】
このうちの中央ケース部材２４は、軸心方向略中央部で半径方向に膨出した大径部４６と、該大径部４６よりも径の小さい左右の小径部４７・４７とから構成されると共に、前記大径部４６と小径部４７・４７との間には、いずれも隔壁４６ａが設けられている。
【００２１】
ここで、前記車軸ケース部材２５内には、前記車軸２６の軸心方向途中部が、内外の軸受け３９・３９を介して軸支されると共に、該車軸ケース部材２５の内端外周には、フランジ部２５ａが形成され、該フランジ部２５ａは、前記中央ケース部材２４の小径部４７の外端外周に形成したフランジ部４７ａに、図示せぬボルト等によって締結されている。
【００２２】
これにより、小径部４７内で、車軸ケース部材２５・２５の内端部２５ｃと前記隔壁４６ａとに囲まれた空間に、第２室３０が画成され、該第２室３０内に、複合式遊星ギア機構から成る減速装置２２が収容される。
【００２３】
更に、前記大径部４６内で、左右の隔壁４６ａと前記ディスクカバー４８とに囲まれた空間には、第１室２９が画成され、該第１室２９内に前記変速差動ユニット１１が収容されている。
【００２４】
なお、前記車軸ケース部材２５でフランジ部２５ａより外方の本体部２５ｂは、前記車体フレーム４の側板部４ａ・４ｂに開口した図示せぬ支持孔に、内側から挿嵌固定されており、これにより、前記車軸駆動ケース２３が車体フレーム４によって支持されている。
【００２５】
また、以上のようなケース構造を有する車軸駆動ケース２３内の前記変速差動ユニット１１について説明する。
該変速差動ユニット１１は、摩擦変速部４０と差動部４１とから構成される。
このうちの摩擦変速部４０は、前記入力プーリ８３を上端に固設して前記エンジン３からの動力によって回転駆動される入力軸４２と、該入力軸４２の下端に相対回転不能かつ上下方向摺動可能にスプライン結合される駆動側回転ディスク４３と、該駆動側回転ディスク４３のディスク下面４３ａにディスク周縁４４ａが接触する前記従動側回転ディスク４４とから構成される。
【００２６】
なお、前記駆動側回転ディスク４３の上面と、前記ディスクカバー４８で入力軸４２を軸支するボス部４８ａの下端面との間には、入力軸４２に巻回されたばね部材８５が圧縮状態で介装されており、駆動側回転ディスク４３のディスク下面４３ａは従動側回転ディスク４４のディスク周縁４４ａに向けて常時付勢されている。これにより、ディスク下面４３ａとディスク周縁４４ａとの接触部分（以下、「摩擦係合部」とする）での摩擦力を増加させ、摩擦変速部４０における動力伝達ロスを軽減させるようにしている。
【００２７】
そして、該従動側回転ディスク４４は、リング状であって、該リング内縁の溝部４４ｂと、従動側回転ディスク４４が外嵌されるデフケース４５の外周の溝部４５ａとは、互いに噛合してスプライン結合されており、従動側回転ディスク４４が、デフケース４５に対して、相対回転不能かつ軸心方向摺動可能に支持されている。
【００２８】
ここで、該従動側回転ディスク４４の軸心方向摺動は、前記変速操作機構３６によって行われる。該変速操作機構３６では、前記従動側回転ディスク４４のボス部４４ｃにおいて、その外周に溝状のシフト凹部４４ｄが形成され、該シフト凹部４４ｄには、シフトフォーク３２のフォーク状の先部が係合され、該シフトフォーク３２の基部３２ａは、シフト軸３３に外嵌固定される。
【００２９】
該シフト軸３３の左端は、前記小径部４７内部に形成された支持凹部４７ｂに嵌入して支持される一方、シフト軸３３の右端は、大径部４６を貫通して突出され、その突出部に形成された係合溝部３３ａに、平面視Ｌ字状のベルクランク３４の一方の端部３４ａが係合される。該ベルクランク３４は、車軸駆動ケース２３に設けた回転軸３５を中心に揺動自在に取り付けられると共に、ベルクランク３４の他方の端部３４ｂには、前記ワイヤケーブル３７の一端が連結されている。
【００３０】
このような構成において、前記変速レバー１０を傾倒操作すると、ワイヤケーブル３７等のリンク機構を介して、ベルクランク３４が回転軸３５を中心に揺動し、該ベルクランク３４によって前記シフト軸３３が左右動される。すると、シフト軸３３に固定したシフトフォーク３２によって、前記従動側回転ディスク４４が、スプライン結合されたデフケース４５外周の溝部４５ａ上を、前記第１室２９内のデフケース４５の周囲空間を利用して、軸心方向に摺動され、これにより、前記摩擦係合部の相対位置が変更される。
【００３１】
例えば、摩擦係合部が、円形のディスク下面４３ａ内の左右方向の直径上を移動する場合には、ディスク下面４３ａの回転中心部に相当する位置４９では、従動側回転ディスク４４は回転せずにデフケース４５も停止したままであり、前記差動部４１に動力が入力されない中立状態Ｎとなる。
【００３２】
この際に、該中立状態Ｎを安定して維持できるよう、前記入力軸４２の下端面４２ａと駆動側回転ディスク４３のディスク下面４３ａとの間の隙間を利用して、中心凹部４３ｂが形成されている。該中心凹部４３ｂにおいては、駆動側回転ディスク４３と従動側回転ディスク４４との接触が防止されており、差動部４１への動力伝達が確実に遮断されるようにしている。
【００３３】
摩擦係合部を、前記位置４９からディスク下面４３ａの最左端の位置５０まで移動させると、その間に、回転中心部からの半径方向距離が増加し、摩擦係合部における周速も速くなる。すると、従動側回転ディスク４４が駆動側回転ディスク４３から受ける前進方向の回転力が無段で増加し、位置５０では前進の最速状態Ｆとなる。
【００３４】
逆に、摩擦係合部を、前記位置４９からディスク下面４３ａの最右端の位置５１まで移動させると、その間に、回転中心部からの半径方向距離が増加し、摩擦係合部における周速も速くなる。すると、従動側回転ディスク４４が駆動側回転ディスク４３から受ける後進方向の回転力が無段で増加し、位置５１では後進の最速状態Ｒとなる。
【００３５】
前記差動部４１は、前記車軸２６と同一軸心上のデフヨーク軸５２・５２と、該デフヨーク軸５２・５２と同一軸心を有するように前記中央ケース部材２４内に支持された前記デフケース４５と、前記デフケース４５内においてデフヨーク軸５２・５２と直交配置されデフケース４５と一体的に回転するピニオン軸５３と、該ピニオン軸５３の両端部に回転自在に配置されるピニオン５４・５４と、前記デフヨーク軸５２・５２の内端側に固定され前記ピニオン５４・５４に噛合されるデフサイドギア５５・５５とから構成される。
【００３６】
前記デフケース４５には、前述の如く、その外周に、摩擦変速部４０の従動側回転ディスク４４が相対回転不能かつ軸心方向摺動可能にスプライン結合されており、摩擦変速部４０によって無段変速された変速動力を、そのままデフケース４５内に入力し、差動回転可能にデフヨーク軸５２・５２に伝達するようにしている。
【００３７】
また、前記減速装置２２について説明する。
該減速装置２２では、前記デフヨーク軸５２の外端に第１サンギア５６が固設されると共に、該第１サンギア５６と、前記車軸２６上で軸受け３９・３９よりも内側に設けた内端フランジ２６ａとの間にあって、前記デフヨーク軸５２と同一軸心上には、第２サンギア５７が相対回転可能に軸支され、これにより、減速装置２２が、デフヨーク軸５２の軸心周りに周設されている。そして、該第２サンギア５７のボス部の内端部には、遊星ギアキャリア５８が相対回転不能に外嵌されている。
【００３８】
該遊星ギアキャリア５８には、前記デフヨーク軸５２と平行な遊星ギア軸５９が植設され、該遊星ギア軸５９上に、第１遊星ギア６０が相対回転可能に外嵌されている。そして、該第１遊星ギア６０は、前記第１サンギア５６に常時噛合されると共に、前記中央ケース部材２４の小径部４７の内周面に形成されたリングギアであるインターナルギア部４７ｃにも常時噛合されている。
【００３９】
前記内端フランジ２６ａには、前記デフヨーク軸５２と平行に遊星ギア軸６１が支持され、該遊星ギア軸６１を介して、第２遊星ギア６２が内端フランジ２６ａに枢支されている。そして、該第２遊星ギア６２は、前記第２サンギア５７に常時噛合されると共に、前記インターナルギア部４７ｃにも常時噛合されている。
【００４０】
このような遊星ギア機構を介することにより、前記デフヨーク軸５２から差動回転可能に伝達されてきた変速動力は、複雑な制動リンク機構を介することなく直接的に減速された後、そのまま前記遊星ギア軸６１に公転動力として伝達され、車軸２６を回転駆動するようにしている。
【００４１】
すなわち、作業車両である乗用芝刈機１に備えた駆動源であるエンジン３からの動力を摩擦変速装置である摩擦変速部４０と差動装置である差動部４１を介して車軸２６・２６に伝達する車軸駆動装置２において、前記摩擦変速部４０は、前記動力によって回転駆動する入力軸４２と、該入力軸４２に支持する駆動側回転ディスク４３と、該駆動側回転ディスク４３のディスク面であるディスク下面４３ａに周縁部であるディスク周縁４４ａが接触する従動側回転ディスク４４とを備え、該従動側回転ディスク４４を、リング状にして前記差動部４１のデフケース４５の外周に外嵌すると共に、該デフケース４５の回転軸心に対して相対回転不能かつ軸心方向摺動可能に支持することにより、前記摩擦変速部４０を差動部４１と一体化した変速差動ユニット１１を設けたので、摩擦変速部４０からの変速動力を差動部４１内に直接入力することができ、摩擦変速部４０から差動部４１までのリンク機構が不要となり、該リンク機構を形成するための部品や設置するための配置空間を省略することができ、車軸駆動装置２の部品数減少による部品コストの低減、メンテナンス性の向上、及び小型化・軽量化を図ることができる。更に、摩擦変速部４０の出力軸としてデフケース４５を利用し、該デフケース４５の周囲空間を従動側回転ディスク４４の移動に利用することができ、その分だけ摩擦変速部４０の設置に必要な空間やケースを縮小し、車軸駆動装置２の更なる小型化・軽量化を図ることができる。
【００４２】
更に、前記変速差動ユニット１１と車軸２６との間に減速装置２２を介設し、該減速装置２２からの減速出力軸である内端フランジ２６ａを、前記変速差動ユニット１１からのユニット出力軸であるデフヨーク軸５２と略同一軸心上に配置するので、デフヨーク軸５２と直結するようにして減速装置２２を設けることができ、デフヨーク軸５２から減速装置２２までの複雑な減速リンク機構が不要となり、該減速リンク機構を形成するための部品や設置するための配置空間を省略することができる。これにより、一層の部品コストの低減、メンテナンス性の向上、及び小型化・軽量化が図れる。
【００４３】
加えて、前記変速差動ユニット１１と減速装置２２とを単一のケース部材である車軸駆動ケース２３内に一緒に収容するので、前記変速差動ユニット１１と減速装置２２を同一部材内の空間を利用してコンパクトに組み込むことがでると共に、各装置間の潤滑油や冷却油のための外部配管等が不要となる。これにより、一層の部品コストの低減、メンテナンス性の向上、及び小型化・軽量化が図れる。
【００４４】
更に、前記駆動側回転ディスク４３のディスク面であるディスク下面４３ａには、該ディスク下面４３ａの回転中心部と前記従動側回転ディスク４４の周縁部であるディスク周縁４４ａとの非接触域である中心凹部４３ｂを設けるので、変速操作中に従動側回転ディスク４４の回転方向が反転する回転中心部の位置４９において、前記差動装置である差動部４１への動力伝達を確実に遮断してクラッチ「切」とし、安定した中立状態Ｎにすることができる。これにより、クラッチ機構を別途に設ける必要がなくなり、部品数減少が図れ、更に、クラッチ機構を用いて回転中心部から離間した位置でクラッチ操作を行う場合と比べて、より低速でクラッチ操作を行うことができ、変速ショックが小さくてすむと共に、クラッチ操作を一連の変速操作中に行うことができ、運転操作性も大きく向上する。
【００４５】
なお、以下に、前記車軸駆動装置２の別形態について説明するが、前記車軸駆動装置２と異なる点を中心に説明すると共に、各要素に用いた符号と同じ符号は、同一または同等の機能を有する要素を指すものであり、同じ符号を付した要素については、特に必要としない限り、その説明は省略する。
【００４６】
次に、前記車軸駆動装置２の別形態について、図４、図５により説明する。
図４に示す車軸駆動装置２Ａは、図２に示す前記車軸駆動装置２における変速差動ユニット１１と減速装置２２とを分離させ、それぞれを、車体フレーム６３と、該車体フレーム６３にブラケット７５を介して取り付けた減速ケース６４という、別々のケース部材内に収容することにより、車軸駆動装置２の設置自由度を高めたものである。
【００４７】
前記車体フレーム６３は、前記車体フレーム４とは異なり、背面断面視で下方に開いた矩形状の部材が前後方向に延設されたものであって、左右の側板６３ａ・６３ｂと上板６３ｃとから成り、該左右の側板６３ａ・６３ｂと上板６３ｃとに囲まれた空間に、第１室７８が画成されている。
【００４８】
更に、前記上板６３ｃには、前記変速差動ユニット１１への入力軸４２が回動可能に支持されると共に、前記側板６３ａ・６３ｂには、左右方向に同一軸心上を貫通するようにして、それぞれに、取付孔６３ａ１・６３ｂ１が穿孔されている。そして、該取付孔６３ａ１・６３ｂ１には、前記ブラケット７５の内端部７５ａが内挿支持された上で、ボルト７６により締結固定される。
【００４９】
前記ブラケット７５は、外方に開いた円錐台状であって、その円錐軸心上には、左右方向に外孔７５ｄが穿孔され、該外孔７５ｄ内には、連結軸７７が回動可能に軸支されている。そして、該連結軸７７の内端には、前記デフヨーク軸５２の外端が連結されると共に、該デフヨーク軸５２を遊嵌支持する前記デフケース４５の左右の縮径端部４５ｂ・４５ｃは、前記外孔７５ｄよりも内側で大径の内孔７５ｃに回動可能に軸支されている。
【００５０】
これにより、前記変速差動ユニット１１を、前記車体フレーム６３とブラケット７５に支持した状態で、前記第１室７８内に収容することができる。この場合、該車体フレーム６３が変速差動ユニット１１のケース部材としても機能するので、収容ケースを省略することができ、車軸駆動装置２Ａの部品数減少による部品コストの低減、メンテナンス性の向上、及び小型化・軽量化を図ることができる。
【００５１】
前記減速ケース６４において、その内端開口には、前記ブラケット７５の外端部７５ｂが覆設されてボルト８０により締結固定されており、該外端部７５ｂと減速ケース６４とに囲まれた空間に、第２室７９が画成されている。
【００５２】
ここで、前記連結軸７７の外端は、前記ブラケット７５の外端部７５ｂを貫通して外方に突出され、その突出部には、前記第１サンギア５６と略同じ構造の第１サンギア部７７ａが一体的に形成されている。
【００５３】
そして、減速ケース６４の外半部には、内外の軸受け３９・３９を介して前記車軸２６が軸支されており、該車軸２６から前記第１サンギア部７７ａまでの間に、該第１サンギア部７７ａに前記第１遊星ギア６０、遊星ギアキャリア５８等を加えて成る減速装置２２Ａが構成されている。
【００５４】
これにより、前記減速装置２２Ａを、前記ブラケット７５と減速ケース６４に支持した状態で、前記第２室７９内に収容することができる。この場合も前記車軸駆動装置２と同様に、内端フランジ６８ａとデフヨーク軸５２とは、略同一軸心上に配置されている。
【００５５】
以上のような構成において、単一の前記車軸駆動ケース２３を、車体フレーム６３と減速ケース６４という二つのケース部材に分離することにより、例えば、走行性能を向上させたい場合には、前記車体フレーム６３と減速ケース６４を離間配置して左右の車輪間隔を拡大し、走行安定性を確保することができる。また、乗用芝刈機の小型化・軽量化を図りたい場合には、逆に、車体フレーム６３と減速ケース６４を連結するブラケット７５を省く等して、左右の車輪間隔を縮小したり、部品数を減少させることができる。
【００５６】
すなわち、前記変速差動ユニット１１と減速装置２２Ａとを異なるケース部材である車体フレーム６３内と減速ケース６４内とに別々に収容するので、前記変速差動ユニット１１と減速装置２２Ａの設置場所を自在に変更することができ、様々な仕様に対応して、車軸駆動装置２Ａの汎用性を高めることができる。
【００５７】
また、図５に示す車軸駆動装置２Ｂは、図２に示す車軸駆動装置２における変速差動ユニット１１と減速装置２２とを分離させると共に、複合式遊星ギア機構から成る該減速装置２２の代わりに、大型の単純インターナルギア式遊星ギア機構から成る減速装置７０を用いることにより、車軸駆動装置２の設置自由度と減速比を高めたものである。
【００５８】
なお、本実施例では、各車軸７１毎に車軸駆動装置２Ｂを設けて独立駆動可能としたもので説明するが、前記車軸駆動装置２Ａのように、共通の変速差動ユニット１１により左右の車軸２６を駆動する構成としてもよい。
【００５９】
該車軸駆動装置２Ｂにおいて、変速差動ユニット１１は、前記車軸駆動装置２Ａと同様に、前記車体フレーム６３内の第１室７８内に収容される。そして、該車体フレーム６３の側板６３ａには取付孔６３ａ１が穿孔され、該取付孔６３ａ１に、前記ブラケット７５と同様なブラケット８６の内端部８６ａが内挿支持される。
【００６０】
該ブラケット８６には、左右方向に、外孔８６ｃが穿孔され、該孔８６ｃ内に前記連結軸７７が回動可能に軸支されている。そして、該連結軸７７の内端は、前記デフヨーク軸５２に軸心８９上で連結されると共に、該連結軸７７の外端は、ブラケット８６の外端部８６ｂを貫通して外方に突出され、その突出部には、第１サンギア部７７ａが一体的に形成されている。
【００６１】
更に、前記外端部８６ｂは、前記外孔８６ｃよりも下方に延出して形成されており、該外端部８６ｂの側面視上部に、前記軸心８９が配置されるようにしている。そして、該外端部８６ｂの外側には、ボルト８０によって減速ケース８７が締結固定され、該外端部８６ｂと減速ケース８７とに囲まれた空間に、第２室８８が画成され、該第２室８８内に、前記減速装置７０が収容されている。
【００６２】
該減速ケース８７においては、その側面視略中央位置に車軸７１が配置されていることから、該車軸７１の軸心９０は、前記外端部８６ｂの側面視中央部に配置されることとなり、該軸心９０は前記軸心８９に対して下方に大きく偏心した位置に配置される。
【００６３】
更に、このように偏心した車軸７１は、その途中部が減速ケース８７の左半部に、内外の軸受け３９・３９を介して軸支されると共に、車軸７１の内端部には、大径のインターナルギア７１ａが設けられ、該インターナルギア７１ａ内周のギア部７１ａ１に、前記第１サンギア部７７ａが噛合されるようにして、前記減速装置７０が形成されている。
【００６４】
以上のような構成において、前記デフヨーク軸５２から差動回転可能に伝達されてきた変速動力を、単純インターナルギア式遊星ギア機構から成る減速装置７０によって大きく減速した後に、車軸７１に伝達することができる。更に、このような減速比の大きい大型の減速装置７０のための配置空間は、前記車軸７１をデフヨーク軸５２から大きくずらして配置することにより、確保するようにしている。
【００６５】
すなわち、前記変速差動ユニット１１と車軸７１との間に減速装置７０を介設し、該減速装置７０からの減速出力軸である車軸７１の軸心９０を、前記変速差動ユニット１１からのユニット出力軸であるデフヨーク軸５２の軸心８９に対して偏心させるので、前記デフヨーク軸５２と車軸７１のずれによって生じた空間に、様々な減速装置７０を配置することができ、変速比の増加や減少に柔軟に対応して、車軸駆動装置２Ｂの汎用性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、作業車両に備えた駆動源からの動力を摩擦変速装置と差動装置を介して車軸に伝達する、全ての車軸駆動装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１ 乗用芝刈機（作業車両）
２ 車軸駆動装置
３ エンジン（駆動源）
１１ 変速差動ユニット
２２・２２Ａ・７０ 減速装置
２３ 車軸駆動ケース（単一のケース部材）
２６ 車軸
２６ａ 内端フランジ（減速出力軸）
４０ 摩擦変速部（摩擦変速装置）
４１ 差動部（差動装置）
４２ 入力軸
４３ 駆動側回転ディスク
４３ａ ディスク下面（ディスク面）
４３ｂ 中心凹部（非接触域）
４４ 従動側回転ディスク
４４ａ ディスク周縁（周縁部）
４５ デフケース
５２ デフヨーク軸（ユニット出力軸）
６３ 車体フレーム（異なるケース部材）
６４ 減速ケース（異なるケース部材）
７１ 車軸（減速出力軸）
８９・９０ 軸心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業車両に備えた駆動源からの動力を摩擦変速装置と差動装置を介して車軸に伝達する車軸駆動装置において、前記摩擦変速装置は、前記動力によって回転駆動する入力軸と、該入力軸に支持する駆動側回転ディスクと、該駆動側回転ディスクのディスク面に周縁部が接触する従動側回転ディスクとを備え、該従動側回転ディスクを、リング状にして前記差動装置のデフケースの外周に外嵌すると共に、該デフケースの回転軸心に対して相対回転不能かつ軸心方向摺動可能に支持することにより、前記摩擦変速装置を差動装置と一体化した変速差動ユニットを設けたことを特徴とする車軸駆動装置。
【請求項２】
前記変速差動ユニットと車軸との間に減速装置を介設し、該減速装置からの減速出力軸を、前記変速差動ユニットからのユニット出力軸と略同一軸心上に配置することを特徴とする請求項１に記載の車軸駆動装置。
【請求項３】
前記変速差動ユニットと車軸との間に減速装置を介設し、該減速装置からの減速出力軸の軸心を、前記変速差動ユニットからのユニット出力軸の軸心に対して偏心させることを特徴とする請求項１に記載の車軸駆動装置。
【請求項４】
前記変速差動ユニットと減速装置とを単一のケース部材内に一緒に収容することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車軸駆動装置。
【請求項５】
前記変速差動ユニットと減速装置とを異なるケース部材内に別々に収容することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車軸駆動装置。
【請求項６】
前記駆動側回転ディスクのディスク面には、該ディスク面の回転中心部と前記従動側回転ディスクの周縁部との非接触域を設けることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の車軸駆動装置。
【請求項１】
作業車両に備えた駆動源からの動力を摩擦変速装置と差動装置を介して車軸に伝達する車軸駆動装置において、前記摩擦変速装置は、前記動力によって回転駆動する入力軸と、該入力軸に支持する駆動側回転ディスクと、該駆動側回転ディスクのディスク面に周縁部が接触する従動側回転ディスクとを備え、該従動側回転ディスクを、リング状にして前記差動装置のデフケースの外周に外嵌すると共に、該デフケースの回転軸心に対して相対回転不能かつ軸心方向摺動可能に支持することにより、前記摩擦変速装置を差動装置と一体化した変速差動ユニットを設けたことを特徴とする車軸駆動装置。
【請求項２】
前記変速差動ユニットと車軸との間に減速装置を介設し、該減速装置からの減速出力軸を、前記変速差動ユニットからのユニット出力軸と略同一軸心上に配置することを特徴とする請求項１に記載の車軸駆動装置。
【請求項３】
前記変速差動ユニットと車軸との間に減速装置を介設し、該減速装置からの減速出力軸の軸心を、前記変速差動ユニットからのユニット出力軸の軸心に対して偏心させることを特徴とする請求項１に記載の車軸駆動装置。
【請求項４】
前記変速差動ユニットと減速装置とを単一のケース部材内に一緒に収容することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車軸駆動装置。
【請求項５】
前記変速差動ユニットと減速装置とを異なるケース部材内に別々に収容することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車軸駆動装置。
【請求項６】
前記駆動側回転ディスクのディスク面には、該ディスク面の回転中心部と前記従動側回転ディスクの周縁部との非接触域を設けることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の車軸駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８３３１９（Ｐ２０１３−８３３１９Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４１５２（Ｐ２０１１−２２４１５２）
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００１２５８５３）株式会社 神崎高級工機製作所 (210)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００１２５８５３）株式会社 神崎高級工機製作所 (210)
【Ｆターム（参考）】
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