JP7502234B2 - 作業車両の動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両の動力伝達装置に関する。

特許文献１は、油圧モータによって駆動される遊星歯車機構と、３つの速度段を有する変速機構を含む動力伝達装置を示している。

特開２０１２－４０９４４号

特許文献１の動力伝達装置において速度段の切り替えにおける効率の低減を抑止することが求められている。

本開示の第１態様に係る動力伝達装置は、遊星歯車機構と、第１シャフトと、第２シャフトと、第３シャフトと、反転伝達機構と、第１正転伝達機構と、第２正転伝達機構と、追加変速機構とを備える。遊星歯車機構は、太陽歯車、遊星歯車、及び、内歯車を有する。太陽歯車、遊星歯車、及び、内歯車のうちの第１歯車がエンジンによって回転される。太陽歯車、遊星歯車、及び、内歯車のうち、第１歯車以外の第２歯車がエンジンによって駆動される油圧変速機の油圧モータによって回転される。第１シャフトは、太陽歯車、遊星歯車、及び、内歯車のうち、第１歯車および第２歯車以外の第３歯車の回転軸である。第２シャフトは、走行装置に回転力を伝達するように構成される。第３シャフトは、第１シャフトと第２シャフトとの間に介在する。反転伝達機構は、走行装置を後進方向に駆動するために、第１シャフトの回転力を第３シャフトに伝達するように構成される。第１正転伝達機構は、第１シャフトの軸方向において反転伝達機構と遊星歯車機構との間に設けられる。第１正転伝達機構は、走行装置を前進方向に駆動するために、第１シャフトの回転力を反転伝達機構とは反対方向の回転力として第１速度伝達比で第３シャフトに伝達するように構成される。第２正転伝達機構は、軸方向において反転伝達機構と遊星歯車機構との間に設けられる。第２正転伝達機構は、走行装置を前進方向に駆動するために、第１シャフトの回転力を反転伝達機構とは反対方向の回転力として第１速度伝達比よりも小さい第２速度伝達比で第３シャフトに伝達するように構成される。追加変速機構は、第３シャフトの回転力を変速して第２シャフトに伝達するように構成される。

本願に開示される構成は、第１正転伝達機構と第２正転伝達機構を備えることによって、前進時の速度段の切り替えにおいて、効率の低下を低減させることができる。

図１は、トラクタの全体を示す側面図である。 図２は、トラクタの全体を示す平面図である。 図３は、動力伝達装置を示すスケルトン図である。 図４は、分岐伝動機構を示す断面正面図である。 図５は、遊星歯車機構、反転伝達機構、第１正転伝達機構、及び、第２正転伝達機構を示す断面側面図である。 図６は、遊星歯車機構を示す断面正面図である。 図７は、反転伝達機構を示す断面正面図である。 図８は、変速操作装置を示すブロック図である。 図９は、実施形態による動力伝達装置の車速－効率線図である。

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。なお、図中において同じ符号は、対応するまたは実質的に同一の構成を示している。
＜実施形態＞
＜全体構成＞

図１は、本発明の実施形態に係るトラクタ１の全体を示す側面図である。図２は、本発明の実施形態に係るトラクタ１の全体を示す平面図である。トラクタ１は、作業車両の一例である。図１、２を参照すると、作業車両の一例に係るトラクタ１は、左右一対の操向操作及び駆動自在な前輪２ａ、左右一対の駆動自在な後輪２ｂ、車体前部に設けたエンジン３ａが収納されるエンジン室３、車体後部に設けたシート４ａを有した運転席（driver's compartment）４、及び、エンジン室３と運転席４とを支持する車体フレーム５を備える。さらに、トラクタ１は、車体フレーム５の後端部の両横側に振り分けて設けた左右一対の上下揺動操作自在なリフトアーム６ａを有するリンク機構６、及び、車体フレーム５の後端部から車体後方に突出するＰＴＯシャフト７を備える。なお、前輪２ａと後輪２ｂとを総称して走行装置２と呼ぶ。図２では、走行装置２は車輪によって実現されているが、走行装置２の全部及び一部がクローラによって実現されていてもよい。

トラクタ１は、車体後部にリンク機構６を介して昇降操作自在にロータリ耕耘装置（図示せず）が連結されるとともにエンジン３ａの出力をＰＴＯシャフト７からロータリ耕耘装置に伝達するように構成されることによって乗用型耕耘機を構成することができる。また、トラクタ１は、車体後部に各種の作業装置が昇降操作及び駆動自在に連結されることによって各種の乗用型作業機を構成することができる。

車体フレーム５は、エンジン３ａの後部に連設されたクラッチハウジング１０と、このクラッチハウジング１０の後部に前部が脱着自在に連結された無段変速ケース２０ａと、この無段変速ケース２０ａの後部に連結されたミッションケース１１と、エンジン３ａの下部に連結された前輪支持フレーム１２とを備える。ミッションケース１１は、無段変速ケース２０ａの後部に前部が脱着自在に連結された前部ミッションケース１１ａと、この前部ミッションケース１１ａの後部に前部が脱着自在に連結された後部ミッションケース１１ｂとを備える。車体フレーム５は、前輪支持フレーム１２に取り付けられた前輪駆動ケース１３を備え、この前輪駆動ケース１３を介して左右一対の前輪２ａを駆動自在に支持している。車体フレーム５は、後部ミッションケース１１ｂの両横側に振り分けて連設された左右一対の車体横向きの後輪駆動ケース１４を備え、左右一対の後輪駆動ケース１４を介して左右一対の後輪２ｂを駆動自在に支持している。

なお、本願に係る実施形態において、トラクタ１の前後方向（前方向／後方向）とは、運転席４のシート４ａに着座したオペレータから見て前後方向（前方向／後方向）を意味する。トラクタ１の左方向、右方向、幅方向とは、当該オペレータから見てそれぞれ、左方向、右方向、左右方向を意味する。トラクタ１の上方向、下方向、高さ方向とは、当該オペレータから見て上方向、下方向、高さ方向を意味する。トラクタ１の前後／左右（幅）／上下（高さ）方向とは、それぞれ、当該オペレータから見た前後／左右（幅）／上下（高さ）方向と一致するものとする。

図３は、エンジン３ａが出力する駆動力を前輪２ａ及び後輪２ｂに伝達するように構成された動力伝達装置８を示すスケルトン図である。図３においては、エンジン３ａが出力する駆動力をＰＴＯシャフト７に伝達する動力伝達系の図示を省略している。図３に示すように、動力伝達装置８は、エンジン３ａが出力軸３ｂから出力する駆動力を、主クラッチ機構１５及び分岐伝動機構１６を介して油圧変速機構２０及び遊星歯車機構３０に伝達するように構成される。動力伝達装置８は、遊星歯車機構３０の回転力を出力する第１シャフト３８から出力する駆動力を反転伝達機構４０、第１正転伝達機構４５、及び、第２正転伝達機構５０のうちの１つを介して追加変速機構５５に伝達するように構成される。動力伝達装置８は、さらに、追加変速機構５５の出力軸である第２シャフト５４から後輪差動機構２５に伝達し、かつ第２シャフト５４からギヤ伝動機構６１、前輪伝動機構７０及び回転軸２７を介して前輪差動機構２６に伝達するように構成される。つまり、第２シャフト５４は、走行装置２に回転力を伝達するように構成される。以上により、動力伝達装置８は、遊星歯車機構３０、第１シャフト３８、第２シャフト５４、反転伝達機構４０、第１正転伝達機構４５、第２正転伝達機構５０、及び、追加変速機構５５を備える。

油圧変速機構２０は、前部ミッションケース１１ａの前部に連結された無段変速ケース２０ａに収納されている。遊星歯車機構３０、反転伝達機構４０、第１正転伝達機構４５、及び、第２正転伝達機構５０は、前部ミッションケース１１ａに配備されている。追加変速機構５５、後輪差動機構２５及びギヤ伝動機構６１は、後部ミッションケース１１ｂに配備されている。分岐伝動機構１６は、無段変速ケース２０ａの前部に設けられている。以下、機構別に詳細に説明する。

図３、４に示すように、分岐伝動機構１６は、無段変速ケース２０ａに連結された伝動機構ケース１６ａの内部に回転自在に設けた一つのエンジン側ギヤ１７及び一対の伝動ギヤ１８、１９を備える。エンジン側ギヤ１７は、主クラッチ機構１５の出力シャフト１５ａの端部に一体回転自在に設けられる。エンジン側ギヤ１７は、出力シャフト１５ａを回転軸として回転自在に支持されている。エンジン側ギヤ１７は、主クラッチ機構１５が連結状態にあれば、エンジン３ａ側に連動された状態となり、エンジン３ａが出力軸３ｂから出力する駆動力によって回転駆動される。主クラッチ機構１５が切断状態にあれば、エンジン側ギヤ１７は、エンジン３ａによって回転されない。

一対の伝動ギヤ１８、１９は、一対の伝動ギヤ１８、１９の回転軸１８ａ、１９ａがエンジン側ギヤ１７の回転軸１７ａの配置高さ以下の配置高さに位置するとともにエンジン側ギヤ１７に噛合う状態に配置されている。一方の伝動ギヤ１８の回転軸１８ａが他方の伝動ギヤ１９の回転軸１９ａよりも低い配置高さに位置している。一方の伝動ギヤ１８は、油圧変速機構２０を構成するポンプ２１に備えられた車体前後向きの入力軸としてのシャフト２３の前端部に一体として回転自在に連結されている。他方の伝動ギヤ１８は、遊星歯車機構３０から車体前方向きに無段変速ケース２０ａを貫通して延出しているエンジン出力導入シャフト２４の延出端部に一体として回転自在に連結されている。

分岐伝動機構１６は、油圧変速機構２０を構成する油圧ポンプ２１及び油圧モータ２２に対して車体前方側に配置されている。油圧変速機構２０は、静油圧式無段変速機構である。分岐伝動機構１６は、エンジン３ａが出力軸３ｂから出力する駆動力を油圧変速機構２０よりも車体前方側においてエンジン側ギヤ１７と一対の伝動ギヤ１８、１９とによって油圧変速機構２０の側と遊星歯車機構３０の側とに分岐させるように構成されている。そして、分岐伝動機構１６は、油圧変速機構２０の側に分岐させた駆動力をポンプシャフト２３によって油圧変速機構２０に伝達し、遊星歯車機構３０の側に分岐させた駆動力をエンジン出力導入シャフト２４によって遊星歯車機構３０に伝達するように構成されている。

油圧変速機構２０は、前部ミッションケース１１ａの前部に設けられる無段変速ケース２０ａと、無段変速ケース２０ａの内部に遊星歯車機構３０に対して車体前方側に位置するように配置される油圧ポンプ２１と油圧モータ２２とを備える。油圧ポンプ２１は可変容量形でかつアキシャルプランジャ形の油圧ポンプである。油圧モータ２２はアキシャルプランジャ形の油圧モータである。油圧変速機構２０は、油圧ポンプ２１の斜板の角度を変更することによって変速比を変更することが可能である。油圧ポンプ２１は、エンジン３ａの回転によって駆動され、圧油を図示しない油路によって油圧モータ２２に出力する。油圧モータ２２は、このように油圧ポンプ２１によって駆動され、モータ出力シャフト２８を回転させる。

図５は、遊星歯車機構３０、反転伝達機構４０、第１正転伝達機構４５、及び、第２正転伝達機構５０を示す断面図である。図６は、遊星歯車機構３０を示す断面側面図である。図５及び図６を参照すると、遊星歯車機構３０は、太陽歯車３１と、複数の遊星歯車３２と、内歯車３３とを有する。太陽歯車３１は、前部ミッションケース１１ａの第１支持部３０ａに軸受Ｂ１を介して回転自在に支持される。複数の遊星歯車３２は、太陽歯車３１の周囲に等間隔を隔てて分散して位置する。内歯車３３は、３個の遊星歯車３２に噛合うように構成されている。遊星歯車機構３０は、さらに、キャリヤ３５と第１シャフト３８を備える。キャリヤ３５は、各遊星歯車３２を、支軸３４を介して回転自在に支持する。

キャリヤ３５は、太陽歯車３１の第１ボス部３１ａに一対の軸受Ｂ２を介して太陽歯車３１に対して回転自在に支持されている。各遊星歯車３２の支軸３４は、キャリヤ３５と連結する。遊星歯車機構３０は、一枚の環状の支持板３６をさらに有する。支持板３６は、遊星歯車３２に対してキャリヤ３５が位置する側とは反対側において、３本の支軸３４を連結する。図６に示すように、支持板３６は、各支軸３４のキャリヤ３５に対する傾斜を防止し、遊星歯車３２が太陽歯車３１及び内歯車３３に対して傾斜することがないように、太陽歯車３１及び太陽歯車３１に対する遊星歯車３２の噛み合い状態を正常な状態に維持する。

太陽歯車３１の第１ボス部３１ａと、モータ出力シャフト２８とのそれぞれに設けられたスプラインを互いにはめあうことによって、太陽歯車３１は、油圧変速機構２０の出力軸であるモータ出力シャフト２８と一体として回転するように連結されている。

エンジン出力導入シャフト２４は、前部ミッションケース１１ａの第１支持部３０ａに軸受Ｂ５を介して回転自在に支持された入力ギヤ３７に接続される。入力ギヤ３７は、その内部にエンジン出力導入シャフト２４を通す貫通孔を有し、その貫通孔と、エンジン出力導入シャフト２４の外周に互いにかみ合うスプラインが設けられている。エンジン出力導入シャフト２４と入力ギヤ４９とは、スプラインはめあいによって一体として回転可能に連結している。キャリヤ３５は、その外周に入力ギヤ４９と噛み合うように構成された歯が形成されている。

内歯車３３のボス部３３ａは、前部ミッションケース１１ａの第２支持部３０ｂに軸受Ｂ３を介して回転自在に支持され、かつ太陽歯車３１の第２ボス部３１ｂに軸受Ｂ４を介して回転自在に支持される。内歯車３３のボス部３３ａの内周には、第１シャフト３８の外周に形成されたスプラインと噛み合うスプラインが形成されている。これらのスプラインのはめあいによって内歯車３３は第１シャフト３８と一体で回転するように連結される。第１シャフト３８は、前部ミッションケース１１ａの第２支持部３０ｂに軸受Ｂ６を介して回転自在に支持され、前部ミッションケース１１ａの第３支持部３０ｃに軸受Ｂ７を介して回転自在に支持される。第１シャフト３８は、中心軸Ａｘ１を有し、中心軸Ａｘ１の周りに回転可能である。ここで、中心軸Ａｘ１に沿う方向を軸方向Ｄｘと呼ぶ。

遊星歯車機構３０は以上の構成を有する。これにより、エンジン３ａが出力軸３ｂから出力した駆動力は、エンジン側ギヤ１７、伝動ギヤ１９、及び、エンジン出力導入シャフト２４を介して入力ギヤ３７に入力されることにより、エンジン３ａからの駆動力は、油圧変速機構２０による変速作用を受けない状態でキャリヤ３５に入力される。さらに、油圧変速機構２０がモータ出力シャフト２８から出力する駆動力は、太陽歯車３１に入力される。そして、油圧変速機構２０からの駆動力と油圧変速機構２０の変速作用を受けないエンジン３ａからの駆動力とが合成され、合成された駆動力は、反転伝達機構４０、第１正転伝達機構４５、及び、第２正転伝達機構５０に接続される第１シャフト３８に出力される。

従って、動力伝達装置８は、エンジン３ａが出力軸３ｂから出力する駆動力を、油圧変速機構２０に対して車体前方側に位置する箇所において分岐伝動機構１６によって油圧変速機構２０の側と遊星歯車機構３０の側とに分岐させる。そして、動力伝達装置８は、油圧変速機構２０の側に分岐させた駆動力を、シャフト２３によって油圧変速機構２０の油圧ポンプ２１に入力して油圧変速機構２０の油圧ポンプ２１と油圧モータ２２による変速作用によって正回転方向の駆動力と逆回転方向の駆動力とに変換して、かつ正回転方向と逆回転方向のいずれの駆動力に変換する場合においても無段階に変速してモータ出力シャフト２８から出力する。動力伝達装置８は、油圧変速機構２０がモータ出力シャフト２８から出力する駆動力を遊星歯車機構３０の太陽歯車３１に入力し、分岐伝動機構１６によって遊星歯車機構３０の側に分岐させた駆動力をエンジン出力導入シャフト２４及び入力ギヤ３７によって遊星歯車機構３０のキャリヤ３５に入力することにより、遊星歯車機構３０において、エンジン３ａからの駆動力と油圧変速機構２０からの駆動力とを合成し、合成した駆動力を第１シャフト３８から反転伝達機構４０、第１正転伝達機構４５、及び、第２正転伝達機構５０に出力する。

ここで、キャリヤ３５によって回転される遊星歯車３２を第１歯車と呼ぶ。油圧モータ２２によって回転される太陽歯車３１を第２歯車と呼ぶ。第１シャフト３８と一体で回転する内歯車３３を第３歯車と呼ぶ。このとき、太陽歯車３１、遊星歯車３２、及び、内歯車３３のうちの第１歯車（遊星歯車３２）がエンジン３ａによって回転されると言える。太陽歯車３１、遊星歯車３２、及び、内歯車３３のうち、第１歯車（遊星歯車３２）以外の第２歯車（太陽歯車３１）がエンジン３ａによって駆動される油圧変速機構２０の油圧モータ２２によって回転されると言える。第１シャフト３８は、太陽歯車３１、遊星歯車３２、及び、内歯車３３のうち、第１歯車および第２歯車以外の第３歯車の回転軸であると言える。

図３を参照すると、反転伝達機構４０は、伝動ギヤ４１と、逆転ギヤ４２と、後進出力ギヤ４３と、後進クラッチ４４とを備える。反転伝達機構４０は、走行装置２を後進方向に駆動するために、第１シャフト３８の回転力を第３シャフト３９に伝達するように構成される。動力伝達装置８は、第３シャフト３９を備える。第３シャフト３９は、第１シャフト３８と第２シャフト５４との間に介在する。第３シャフト３９は、前部ミッションケース１１ａの第２支持部３０ｂに軸受Ｂ８を介して回転自在に支持され、前部ミッションケース１１ａの第３支持部３０ｃに軸受Ｂ９を介して回転自在に支持される。第３シャフト３９は、中心軸Ａｘ３を有し、中心軸Ａｘ３の周りに回転可能である。中心軸Ａｘ３は、中心軸Ａｘ１と実質的に平行である。したがって、第３シャフト３９は、軸方向Ｄｘに延びる。後進クラッチ４４は、反転伝達機構４０を介して第１シャフト３８と第３シャフト３９とを連結する、及び、連結を解くように構成される。後進クラッチ４４は、第１シャフト３８上に設けられる。図７に示すように、伝動ギヤ４１は逆転ギヤ４２と係合し、逆転ギヤ４２は後進出力ギヤ４３に噛み合っている。伝動ギヤ４１は後進出力ギヤ４３と噛み合っていない。なお、図７においては、動力伝達装置８内の伝動ギヤ４１、逆転ギヤ４２、及び、後進出力ギヤ４３以外の一部の構成については図示が省略されている。

後進クラッチ４４が入り状態（engagement state）に切り換えられると、第１シャフト３８の駆動力は、伝動ギヤ４１、逆転ギヤ４２、及び、後進出力ギヤ４３、第３シャフト３９の順に伝達される。このとき、第３シャフト３９は、前輪２ａ及び後輪２ｂを後進方向に駆動するように回転する。伝動ギヤ４１は、第１シャフト３８に軸受Ｂ１０を介して回転自在に支持されるため、後進クラッチ４４が切り状態（disengagement state）に切り換えられると、伝動ギヤ４１は、第１シャフト３８と独立して回転する。後進出力ギヤ４３は、第３シャフト３９と一体に形成されている。伝動ギヤ４１は、後進出力ギヤ４３と逆転ギヤ４２を介して係合している。このため、伝動ギヤ４１と、逆転ギヤ４２と、後進出力ギヤ４３とは第３シャフト３９と連れ回って回転する。

第１正転伝達機構４５は、第１伝動ギヤ４６と、第１前進出力ギヤ４７と、第１前進クラッチ４８とを備える。第１正転伝達機構４５は、第１シャフト３８の軸方向Ｄｘにおいて反転伝達機構４０と遊星歯車機構３０との間に設けられる。第１正転伝達機構４５は、走行装置２を前進方向に駆動するために、第１シャフト３８の回転力を反転伝達機構４０とは反対方向の回転力として第１速度伝達比で第３シャフト３９に伝達するように構成される。第１前進クラッチ４８は、第１正転伝達機構４５を介して第１シャフト３８と第３シャフト３９とを連結する、及び、連結を解くように構成される。第１前進クラッチ４８は、第１シャフト３８上に設けられる。

第１前進クラッチ４８が入り状態に切り換えられると、第１シャフト３８の駆動力は、第１伝動ギヤ４６、第１前進出力ギヤ４７、第３シャフト３９の順に伝達される。第３シャフト３９は、前輪２ａ及び後輪２ｂを前進方向に駆動するように回転する。上述する第１速度伝達比とは、第１前進出力ギヤ４７の歯数を第１伝動ギヤ４６の歯数で割った値である。第１伝動ギヤ４６は、第１シャフト３８にニードルベアリングＮＢ１を介して回転自在に支持されるため、第１前進クラッチ４８が切り状態に切り換えられると、第１伝動ギヤ４６は、第１シャフト３８と独立して回転する。第１前進出力ギヤ４７は、第３シャフト３９と一体に形成されており、第３シャフト３９上に設けられ、第３シャフト３９と共に回転するように構成されている。第１伝動ギヤ４６は、第１シャフト３８上に設けられ、第１前進出力ギヤ４７と係合している。このため、第１伝動ギヤ４６と第１前進出力ギヤ４７とは、第３シャフト３９と連れ回って回転する。

第２正転伝達機構５０は、第２伝動ギヤ５２と、第２前進出力ギヤ５１と、第２前進クラッチ５３とを備える。第２正転伝達機構５０は、軸方向Ｄｘにおいて反転伝達機構４０と遊星歯車機構３０との間に設けられる。より詳細には、第２正転伝達機構５０は、軸方向Ｄｘにおいて、遊星歯車機構３０と第１正転伝達機構４５との間に設けられる。第２正転伝達機構５０は、走行装置２を前進方向に駆動するために、第１シャフト３８の回転力を反転伝達機構４０とは反対方向の回転力として第１速度伝達比よりも小さい第２速度伝達比で第３シャフト３９に伝達するように構成される。第２前進クラッチ５３は、第２正転伝達機構５０を介して第１シャフト３８と第３シャフト３９とを連結する、及び、連結を解くように構成される。第２前進クラッチ５３は、第３シャフト３９上に設けられる。つまり、第１前進クラッチ４８及び第２前進クラッチ５３は、第１シャフト３８と第３シャフト３９とのうち互いに異なるシャフト上に設けられる。第２前進クラッチ５３が入り状態に切り換えられると、第１シャフト３８の駆動力は、第２伝動ギヤ５２、第２前進出力ギヤ５１、第３シャフト３９の順に伝達される。第３シャフト３９は、前輪２ａ及び後輪２ｂを前進方向に駆動するように回転する。

上述する第２速度伝達比とは、第２前進出力ギヤ５１の歯数を第２伝動ギヤ５２の歯数で割った値である。第２速度伝達比は第１速度伝達比よりも小さいことは、具体的には、（１）第１伝動ギヤ４６の歯数が第２伝動ギヤ５２の歯数よりも少ないことと、（２）第１前進出力ギヤ４７の歯数が第２前進出力ギヤ５１の歯数よりも多いことによって実現される。ただし、（１）または（２）のいずれかが実現されてなくてもよい。第２前進出力ギヤ５１は、第３シャフト３９にニードルベアリングＮＢ２を介して回転自在に支持されるため、第２前進クラッチ５３が切り状態に切り換えられると、第２前進出力ギヤ５１は、第３シャフト３９と独立して回転する。第２伝動ギヤ５２は、第１シャフト３８とスプライン嵌合しているため、第１シャフト３８上に設けられ、第１シャフト３８と共に回転するように構成されている。第２伝動ギヤ５２は、第３シャフト３９上に設けられ、第２前進出力ギヤ５１と係合している。このため、第２伝動ギヤ５２と第２前進出力ギヤ５１とは、第１シャフト３８と連れ回って回転する。

後進クラッチ４４、第１前進クラッチ４８、及び、第２前進クラッチ５３は、シリンダ、ピストン、回転伝達元クラッチディスク、回転伝達先クラッチディスク、並びに、回転伝達元クラッチディスクと回転伝達先クラッチディスクとを離間させるようにピストンを押圧するばねを備える周知の構成を有する油圧クラッチである。このため、これらのクラッチの詳細な説明を省略する。なお、第２前進クラッチ５３において、ばね５３ｓによって押圧されるピストン５３ｐを反対側から油圧で押圧するための油路５３ｃが、第２前進クラッチ５３のハウジングと前部ミッションケース１１ａの第２支持部３０ｂとに設けられており、第３シャフト３９内には設けられていない。

後進クラッチ４４、第１前進クラッチ４８、及び、第２前進クラッチ５３のそれぞれの入り状態と切り状態（disengagement state）の切り替えは、運転席４のシフトレバーまたはスイッチによって入力され、図示しない電子回路が、シフトレバーまたはスイッチの操作に対応する後進クラッチ４４、第１前進クラッチ４８、及び、第２前進クラッチ５３のうちの１つのクラッチに作動油を供給するか否かを制御する制御弁の開閉を制御する。当該電子回路は、後進クラッチ４４、第１前進クラッチ４８、及び、第２前進クラッチ５３のうちの２つ以上のクラッチが同時に入り状態とならないように制御する。すなわち、当該電子回路は、後進クラッチ４４、第１前進クラッチ４８、及び、第２前進クラッチ５３のうちの１つのクラッチを入り状態として残りのクラッチを切り状態となるように制御するか、後進クラッチ４４、第１前進クラッチ４８、及び、第２前進クラッチ５３の全てのクラッチを切り状態とするように制御する。

追加変速機構５５は、第３シャフト３９の回転力を変速して第２シャフト５４に伝達するように構成される。図３に示すように、追加変速機構５５は、第３シャフト３９にジョイントＪＴを介して一体回転自在に連結された第４シャフト３９ａと、第４シャフト３９ａに一体回転自在に設けた第１ギヤ５７及び第２ギヤ５９と、第１ギヤ５７に噛合った状態で第２シャフト５４に相対回転自在に設けられた低速ギヤ５６と、第２ギヤ５９に噛合った状態で第２シャフト５４に相対回転自在に設けられた高速ギヤ５８と、第２シャフト５４に一体回転自在に設けられた伝動筒軸６０とを備える。第１ギヤ５７及び第２ギヤ５９は、第３シャフト３９とともに回転可能である。第２シャフト５４は、伝動筒軸６０と係合するためのスプライン５４ｓを有している。伝動筒軸６０の内側面は、スプライン５４ｓと嵌合するスプライン内壁を有している。なお、第４シャフト３９ａは、第３シャフト３９と一体に形成されてもよい。なお、伝動筒軸６０は、上記内側面以外で高速ギヤ５８と係合可能な第１係合部と、上記内側面以外で低速ギヤ５６と係合可能な第２係合部とを有する。

追加変速機構５５は、伝動筒軸６０が図示しないシフトフォークにより第４シャフト３９ａの軸方向に移動されて伝動筒軸６０が低速ギヤ５６のボス部に係合されると、反転伝達機構４０、第１正転伝達機構４５、及び、第２正転伝達機構５０のいずれかから伝達された駆動力が、第１ギヤ５７、低速ギヤ５６、伝動筒軸６０を介して第２シャフト５４に伝達される。この場合、反転伝達機構４０、第１正転伝達機構４５、及び、第２正転伝達機構５０のいずれから駆動力が伝達されても低速状態になる。追加変速機構５５は、伝動筒軸６０が図示しないシフトフォークにより第４シャフト３９ａの軸方向に移動されて伝動筒軸６０が高速ギヤ５８に係合されると、反転伝達機構４０、第１正転伝達機構４５、及び、第２正転伝達機構５０のいずれかから伝達された駆動力が、第２ギヤ５９、高速ギヤ５８、伝動筒軸６０を介して第２シャフト５４に伝達される。この場合、反転伝達機構４０、第１正転伝達機構４５、及び、第２正転伝達機構５０のいずれから駆動力が伝達されても高速状態になる。

図８は、動力伝達装置８を変速操作する変速操作装置８０を示すブロック図である。図８に示されるように、動力伝達装置８を変速操作する変速操作装置８０は、油圧変速機構２０の油圧ポンプ２１の斜板の向きを変更するシリンダである変速操作部２９と第１前進クラッチ４８、第２前進クラッチ５３、及び後進クラッチ４４に連係された制御装置８１、変速レバー８２、変速レバー８２の操作位置を検出する変速検出センサ８３、エンジン３ａの出力速度を検出するエンジン回転センサ８４、前後進レバー８５、前後進レバー８５の操作位置を検出する前後進検出センサ８６、伝動筒軸６０を、低速ギヤ５６のボス部と高速ギヤ５８のボス部とのいずれに係合するかについて選択する切替レバー８７、及び、切替レバー８７の操作位置を検出する切替検出センサ８８を備える。図２に示すように、変速レバー８２は、運転席４のシート４ａの横側方に設置されたアームレスト９０の前部に連設されたレバー支持部９１に前後揺動操作自在に設けてある。

変速検出センサ８３は、変速レバー８２に回転操作部が連動された回転式ポテンショメータによって構成される。前後進検出センサ８６は、前後進レバー８５に回転操作部が連動された回転式ポテンショメータによって構成される。制御装置８１は、マイクロコンピュータによって構成され、走行変速制御回路８９Ａ及び前後進制御回路８９Ｂを備える。切替検出センサ８８は、切替レバー８７に回転操作部が連動された回転式ポテンショメータによって構成される。

走行変速制御回路８９Ａは、エンジン回転センサ８４による検出情報を基に、エンジン３ａがアクセルセットされた状態でのエンジン３ａの出力速度を検出し、変速検出センサ８３による検出情報を基に、変速レバー８２が操作された操作位置を判定し、検出したエンジン３ａの出力速度と判定した変速レバー８２の操作位置とを基に、変速レバー８２の操作位置に対応する車速を現出するように油圧変速機構２０を、変速操作部２９を介して変速制御する。また、走行変速制御回路８９Ａは、切替検出センサ８８による検出情報を基に、伝動筒軸６０を、低速ギヤ５６のボス部と高速ギヤ５８のボス部とのいずれに係合するかについて変更可能である。具体的には、低速ギヤ５６を係合させるときは、動力伝達装置８により実現される速度域は、作業走行を主目的とした速度域であるため、それを設定する向きに切替レバー８７が操作される。高速ギヤ５８を係合させるときは、動力伝達装置８により実現される速度域は、農道走行を主目的とした速度域であるため、それを設定する向きに切替レバー８７が操作される。

前後進制御回路８９Ｂは、前後進検出センサ８６による検出情報を基に、前後進レバー８５が操作された操作位置を判定し、この判定結果を基に、前後進レバー８５の操作位置に対応した操作状態になるように反転伝達機構４０、第１正転伝達機構４５、及び、第２正転伝達機構５０を切換え制御する。
＜実施形態の作用及び効果＞

図９は、実施形態による動力伝達装置８の車速－効率線図である。図９において、「作業Ｌｏ」とは、切替レバー８７が作業走行に切り換えられたときに、第１正転伝達機構４５によって駆動力が第３シャフト３９に出力される場合の車速－効率線の対応関係を表す。「作業Ｌｏ」とは、切替レバー８７が作業走行に切り換えられたときに、第１正転伝達機構４５によって駆動力が第３シャフト３９に出力される場合の車速－効率線の対応関係を表す。「作業Ｈｉ」とは、切替レバー８７が作業走行に切り換えられたときに、第２正転伝達機構５０によって駆動力が第３シャフト３９に出力される場合の車速－効率の対応関係を表す。「走行Ｌｏ」とは、切替レバー８７が農道走行に切り換えられたときに、第１正転伝達機構４５によって駆動力が第３シャフト３９に出力される場合の車速－効率の対応関係を表す。「走行Ｈｉ」とは、切替レバー８７が農道走行に切り換えられたときに、第２正転伝達機構５０によって駆動力が第３シャフト３９に出力される場合の車速－効率の対応関係を表す。

図９は、特開２０１２―０４０９４４号に係る動力伝達装置の車速－効率線も併せて示している。特開２０１２―０４０９４４号に係る動力伝達装置における、実施形態の追加変速機構５５に相当する副変速機構では、伝動筒軸は、高速ギヤ、中速ギヤ、低速ギヤの３段のいずれかに嵌合できるように構成されている。図９における「従来Ｌｏ」とは、特開２０１２―０４０９４４号に係る動力伝達装置における伝動筒軸が低速ギヤに嵌合される場合における車速－効率の対応関係を表す。図９における「従来Ｍｉｄ」とは、特開２０１２―０４０９４４号に係る動力伝達装置における伝動筒軸が中速ギヤに嵌合される場合における車速－効率の対応関係を表す。図９における「従来Ｈｉ」とは、特開２０１２―０４０９４４号に係る動力伝達装置における伝動筒軸が高速ギヤに嵌合される場合における車速－効率の対応関係を表す。

図９を参照すると、従来の動力伝達装置においては、低速ギヤと中速ギヤとの切替時、中速ギヤと高速ギヤとの切替時に効率の低下が生じるが、本実施形態に係る動力伝達装置８では、４段階の変速が可能であるため、切り替え時の効率の低下を従来よりも抑えることができる。より具体的には、伝動筒軸６０が低速ギヤ５６に係合されるとき、第１正転伝達機構４５から第２正転伝達機構５０に切り替えられるときの効率と、第２正転伝達機構５０によって第１シャフト３８の回転力が第３シャフト３９に伝達されるときの最大効率との差は従来よりも抑えられている。伝動筒軸６０が高速ギヤ５８に係合されるとき、第１正転伝達機構４５から第２正転伝達機構５０に切り替えられるときの効率と、第２正転伝達機構５０によって第１シャフト３８の回転力が第３シャフト３９に伝達されるときの最大効率との差は従来よりも抑えられている。

さらに、切替レバー８７による追加変速機構５５によるギヤの切り替えは、トラクタ１を停止した上で行う必要がある。作業走行には、ロータリ耕、プラウ耕、及び施肥作業があるが、従来の動力伝達装置では、作業開始時にトラクタ１を停止して、ロータリ耕（またはプラウ耕）の場合低速ギヤにセットし、施肥作業（またはプラウ耕）の場合中速ギヤにセットする必要がある。農道走行の場合高速ギヤにセットする必要がある。さらに、プラウ耕の場合、低速ギヤまたは中速ギヤのどちらかにセットしても効率の低下が生じてしまう。本実施形態に係る動力伝達装置８では、ロータリ耕、プラウ耕、及び施肥作業のいずれの作業走行を行う場合であっても、作業開始時にトラクタ１を停止して、伝動筒軸６０を、低速ギヤ５６を係合させる作業走行用に切替レバー８７を設定すればよい。このような操作は従来に比べてユーザに分かりやすく、操作を容易とする。

本願においては、「備える」およびその派生語は、構成要素の存在を説明する非制限用語であり、記載されていない他の構成要素の存在を排除しない。これは、「有する」、「含む」およびそれらの派生語にも適用される。

「～部材」、「～部」、「～要素」、「～体」、および「～構造」という文言は、単一の部分や複数の部分といった複数の意味を有し得る。

「第１」や「第２」などの序数は、単に構成を識別するための用語であって、他の意味（例えば特定の順序など）は有していない。例えば、「第１要素」があるからといって「第２要素」が存在することを暗に意味するわけではなく、また「第２要素」があるからといって「第１要素」が存在することを暗に意味するわけではない。

程度を表す「実質的に」、「約」、および「およそ」などの文言は、実施形態に特段の説明がない限りにおいて、最終結果が大きく変わらないような合理的なずれ量を意味し得る。本願に記載される全ての数値は、「実質的に」、「約」、および「およそ」などの文言を含むように解釈され得る。

本願において「Ａ及びＢの少なくとも一方」という文言は、Ａだけ、Ｂだけ、及びＡとＢの両方を含むように解釈されるべきである。

上記の開示内容から考えて、本発明の種々の変更や修正が可能であることは明らかである。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、本願の具体的な開示内容とは別の方法で本発明が実施されてもよい。

Claims (12)

1. 太陽歯車、遊星歯車、及び、内歯車を有し、前記太陽歯車、及び、前記遊星歯車のうちの第１歯車がエンジンによって回転され、前記太陽歯車、及び、前記遊星歯車のうち、前記第１歯車以外の第２歯車が前記エンジンによって駆動される油圧変速機構の油圧モータによって回転される遊星歯車機構と、
   前記内歯車とともに回動するように構成される第１シャフトと、
   走行装置に回転力を伝達するように構成される第２シャフトと、
   前記第１シャフトと前記第２シャフトとの間に介在する第３シャフトと、
   前記走行装置を後進方向に駆動するために、前記第１シャフトの回転力を前記第３シャフトに伝達するように構成される反転伝達機構と、
   前記第１シャフトの軸方向において前記反転伝達機構と前記遊星歯車機構との間に設けられ、前記走行装置を前進方向に駆動するために、前記第１シャフトの回転力を前記反転伝達機構とは反対方向の回転力として第１速度伝達比で前記第３シャフトに伝達するように構成される第１正転伝達機構と、
   前記軸方向において前記反転伝達機構と前記遊星歯車機構との間に設けられ、前記走行装置を前記前進方向に駆動するために、前記第１シャフトの回転力を前記反転伝達機構とは反対方向の回転力として前記第１速度伝達比よりも小さい第２速度伝達比で前記第３シャフトに伝達するように構成される第２正転伝達機構と、
   前記第３シャフトの回転力を変速して前記第２シャフトに伝達するように構成される追加変速機構と、
   前記内歯車を回動可能に支持する第１軸受と、
   前記軸方向において前記第１正転伝達機構と前記第１軸受との間において前記第１シャフトを回動可能に支持する第２軸受と、
   を備え、
   前記内歯車は、前記第１軸受に支持され、前記第１シャフトに嵌合するように構成されるボス部を備え、
   前記第２正転伝達機構は、前記第３シャフト上に設けられ、前記第２正転伝達機構を介して前記第１シャフトと前記第３シャフトとを連結する、及び、連結を解くように構成される第２前進クラッチを備え、
   前記第２前進クラッチの少なくとも一部が前記軸方向において前記第１軸受と前記第２軸受との間に設けられる、
   作業車両の動力伝達装置。
   
2. 前記第２正転伝達機構は、前記軸方向において、前記遊星歯車機構と前記第１正転伝達機構との間に設けられる、
   請求項１に記載の動力伝達装置。
   
3. 前記反転伝達機構は、前記反転伝達機構を介して前記第１シャフトと前記第３シャフトとを連結する、及び、連結を解くように構成される後進クラッチを備え、
   前記第１正転伝達機構は、前記第１正転伝達機構を介して前記第１シャフトと前記第３シャフトとを連結する、及び、連結を解くように構成される第１前進クラッチを備え、
   前記第２正転伝達機構は、前記第２正転伝達機構を介して前記第１シャフトと前記第３シャフトとを連結する、及び、連結を解くように構成される第２前進クラッチを備え、
   前記後進クラッチは前記第１シャフト上に設けられ、
   前記第１前進クラッチ及び前記第２前進クラッチは、前記第１シャフトと前記第３シャフトとのうち互いに異なるシャフト上に設けられる、
   請求項１または２に記載の動力伝達装置。
   
4. 前記第１前進クラッチは、前記第１シャフト上に設けられ、
   前記第２前進クラッチは、前記第３シャフト上に設けられる、
   請求項３に記載の動力伝達装置。
   
5. 前記第１正転伝達機構は、
   前記第３シャフト上に設けられ、前記第３シャフトと共に回転するように構成される第１前進出力ギヤと、
   前記第１シャフト上に設けられ、前記第１前進出力ギヤと係合している第１伝動ギヤと、
   を備え、
   前記第２正転伝達機構は、
   前記第１シャフト上に設けられ、前記第１シャフトと共に回転するように構成される第２伝動ギヤと、
   前記第３シャフト上に設けられ、前記第２伝動ギヤと係合している第２前進出力ギヤと、を備え、
   前記第１伝動ギヤの歯数は、第２伝動ギヤの歯数よりも少ない、
   請求項４に記載の動力伝達装置。
   
6. 前記第２伝動ギヤは、前記第１シャフトとスプライン嵌合している、
   請求項５に記載の動力伝達装置。
   
7. 前記第１伝動ギヤは、ニードルベアリングを介して前記第１シャフト上に回転自在に支持される、請求項５または６に記載の動力伝達装置。
   
8. 前記第１前進出力ギヤの歯数は、前記第２前進出力ギヤの歯数よりも多い、
   請求項５から７のいずれかに記載の動力伝達装置。
   
9. 前記第１前進出力ギヤは、前記第３シャフトと一体に形成されている、
   請求項８に記載の動力伝達装置。
   
10. 前記第２前進出力ギヤは、ニードルベアリングを介して前記第３シャフト上に回転自在に支持される、請求項５から９のいずれかに記載の動力伝達装置。
    
11. 前記追加変速機構は、２段階の速度切替のみ行う、請求項１から１０のいずれかに記載の動力伝達装置。
    
12. 前記追加変速機構は、
    前記第３シャフトとともに回転可能な第１ギヤ及び第２ギヤと、
    前記第１ギヤに噛合った状態で前記第２シャフトに相対回転自在に設けられた低速ギヤと、
    前記第２ギヤに噛合った状態で前記第２シャフトに相対回転自在に設けられた高速ギヤと、
    前記第２シャフトに一体回転自在に設けられた伝動筒軸と、
    を備え、
    前記伝動筒軸は、前記高速ギヤと係合可能な第１係合部と、前記低速ギヤと係合可能な第２係合部とを有する、
    請求項１から１１のいずれかに記載の動力伝達装置。

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