【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、農業自動車に使用される如きパワーテークオフ機構すなわち「ＰＴＯ」機構に関する。 【０００２】 【従来の技術】ハイパワー（大馬力）型の農業用トラクタ（１５５馬力よりも大きい）は、約４４．５ｍｍ（１
３／４インチ）の直径を有する１０００ｒｐｍのＰＴ
Ｏ出力軸を備えるものだけが生産されている。 そのようなトラクタには、より小さな約３４．９ｍｍ（１ ３／
８インチ）の直径を有する５４０ｒｐｍ及び１０００ｒ
ｐｍの標準寸法のシャフトが設けられず、その理由は、
そのようなシャフトは、そのような大きさのトラクタのフルパワー出力を伝達する能力をもたないからである。
最も一般的な大きさの機器のＰＴＯシャフトのサイズは、約３４．９ｍｍ（１ ３／８インチ）である。 現在においては、そのような機器を使用するためには、クランプオン型（押し付け型）のアダプタをトラクタの出力軸に用いるか、あるいは、そのような機器のドライブ・
ライン（動力伝達系統）を変えてそのような機器を大型のトラクタに使用できるようにする必要がある。 クランプオン型のシャフトは、標準的な５４０ｒｐｍのスプラインに変えた場合には、適正なＰＴＯ速度をもたらすために、低いエンジン速度で運転する必要がある。 低いエンジン速度は、けん引バーを引っ張るための大きなけん引力を必要とする運転、並びに、ＰＴＯ運転の運転に対して許容できるものではない。 適正な出力速度に補正するために、幾つかの低パワー減速歯車箱が利用可能である。 そのような歯車箱は、高価であり、苛酷な使用のための冷却オイル外部配管ラインを必要とし、器具取り付け点に対して許容される位置のガイドラインに適合しない。 幾つかの産業用トラクタには、速度選択ギア機構を有するＰＴＯ機構が設けられており、これにより、両端型のＰＴＯシャフトのいずれの端部がＰＴＯ機構に挿入されているかに応じて、速度を選択することができる。
５４０ｒｐｍ及び１０００ｒｐｍのスプライン用のクランプオン型の設計は、エンジンのフルパワーを小さな約３４．９ｍｍ（１ ３／８インチ）のシャフトに伝達する可能性があり、そのような場合には早期の故障を生ずることになる。 機器のドライブ・ラインをトラクタに合致するように変えることは、経費がかかり、複雑であり、また、時間を要することである。 また、過剰なトルクをそのようなトルクに対して設計されていないシャフト又は機器に与えた場合には、部品が壊れて危険な状況が生ずる。 伝達可能な最大トルクレベルを制限するように装置を設計した場合には、そのような設計は、ユーザに受け入れられないように思われる。 シャフトの破損設計限界よりも高いトルクを伝達しないようにカプラ（接続手段）を設計することは、非常に頻繁に故障してオペレータをいらいらさせるようなカプラを製造することになる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、適正なサイズの出力軸によって、異なる運転速度へ迅速且つ容易に変換することのできるＰＴＯ機構を提供することである。 【０００４】本発明の別の目的は、過剰のトルクが与えられた場合に、制御された態様で故障するようなＰＴＯ
機構を提供することである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記及び他の目的は、作業車用のパワーテークオフ・アセンブリが、種々の速度及びパワーレベルで駆動可能な出力駆動部材と、該出力駆動部材に接続される出力軸とを備える本発明によって達成される。 中空円筒形の駆動カラーは、出力軸の対応するスプラインにかみ合う第１の組のスプラインを有する第１の端部と、出力駆動部材の対応するスプラインにかみ合う第２の組のスプラインを有する第２の端部と、
上記第１及び第２の端部の間に位置する中央のネック部分とを備える。 上記ネック部分は、蓄積されたトルクによる損傷の結果として、駆動カラーがそのネック部分において破断して出力軸へのトルクの伝達を阻止し、且つ、駆動カラーが出力軸が破断する前に破断するように構成される。 軸受アセンブリが、乗物に関して固定されて出力軸を回転可能に支持する。 【０００６】 【実施例】図１は、スプライン式のエンジン被動軸１２
に接続された従来技術のＰＴＯ機構１０を示しており、
上記スプライン式のエンジン被動軸は、農業用トラクタ又は作業車（図示せず）のフレーム部分１４から外方へ突出している。 入力ギア部材１６は、上記軸１２にスプライン結合されたハブ１８と、一式の中央スプラインすなわちギア歯２０と、半径方向内方を向いた一式の外側ギア歯２２とを備えている。 キャリアハウジング２４
が、軸受２６を介して、ハブ１８に取り付けられている。 出力ハウジング２８が、トラクタのフレームすなわちハウジング部分（図示せず）に固定されている。 キャリアハウジング２４は、ボルト（図示せず）によって、
ハウジング２８にも取り付けられている。 カウンタシャフトギア部材３０が、ハウジング２４の中の軸受３２、
並びに、ハウジング２８の中の軸受３４によって、回転可能に支持されている。 カウンタシャフトギア３０は、
大きな直径を有する一組のギア歯３６と、小さな直径を有する一組のギア歯３８とを備えている。 出力駆動ギア部材４０は、カウンタシャフトギア部材３０のギア歯３
８にかみ合う外側ギア４２と、内側ギア４４とを備えている。 【０００７】中空のスリーブ４６が、出力駆動ギア部材４０の軸方向の中央孔の中で回転可能に収容されている。 スリーブ４６の内側部分は、外側スプライン４８を有している。 スリーブ４６の外方端は、内側スプライン５０を有している。 横断孔５２が、スリーブ４６の内側部分を通って半径方向に伸長している。 スリーブ４６の内側は、小さな直径を有する内側孔５３と、孔５４及び５５によって孔５３に接続されている大きな直径を有する外側孔５３とを形成している。 【０００８】内側スプラインを有する環状のシフトカラー６０が、軸方向に摺動可能なようにスリーブ４６の外側スプライン４８に取り付けられている。 半径方向の孔６２が、シフトカラー６０を貫通し、孔５２に収容されているスプリングピン６４を収容している。 孔５２の直径は、スプリングピン６４の直径よりも大きく、従って、シフトカラー６０及びスプリングピン６４は、スリーブ４６に関して軸方向に摺動することができる。 シフトカラー６０は、第１の組のギア歯６６と、第２の組のギア歯６８とを有している。 バネ７０が、孔５３の中に収容されており、上記バネ７０は、スリーブ４６の端部及びスプリングピン６４に係合すると共に、シフトカラー６０を図１で見て右側へ押圧するように偏倚されている。 【０００９】プランジャ７０は、孔５３の中で摺動可能に収容された本体７２と、孔５４の中へ突出するステム７４とを有している。 キャップ７６が、本体７２を孔５
３の中に保持している。 スプリングピン６４に係合するための溝（図示せず）が、本体７２の端部に形成されている。 キャップ７８をハウジング２８にピン止めすることができる。 【００１０】図１に示すように、ＰＴＯの第１の出力軸８０をスリーブ４６の中に装着することができる。 出力軸８０は、機器に対して１０００ｒｐｍの駆動力をを与えるために使用される、約４４．５ｍｍ（１ ３／４インチ）の標準直径を有するスプライン式の外方端を有する外方端８２を備えている。 軸８０は、内側部分を備えており、該内側部分は、小さな直径を有する端部分８４
と、中間の直径を有する部分８６と、大きな直径を有する部分８８とを備えており、上記大きな直径を有する部分８８は、スリーブ４６の内側スプライン５０とかみ合うスプラインを備えている。 部分８４及び８６を接続する環状の肩部９０が、スリーブ４６に形成された肩部９
２に係合し、軸８０の内方端がプランジャ７０のステムに係合するのを阻止することができる。 【００１１】軸８０をスリーブ４６から取り外し、図２
に示すシャフトアセンブリ１００と交換することができる。 シャフトアセンブリ１００は、軸８２よりも小さな馬力レベルすなわち動力レベルで作動するようになされている。 シャフトアセンブリ１００は、軸受ハウジング１０８の中に設けられたオイルシール１０６の間に設けられた軸受１０４の中で回転可能に収容された両端型のシャフト部材１０２を備えている。 ハウジング１０８
は、４つのボルト１１０によって、ハウジング２８にボルト止めすることができる。 シャフト部材１０２のある部分１１２が、５４０ｒｐｍの標準速度で駆動するようなスプライン形状及び寸法を有している。 軸方向の盲中央孔１１４が、シャフト部分１１２の端部の中に伸長している。 シャフト部材１０２の他方の部分１１６は、１
０００ｒｐｍの標準速度で駆動するようなスプライン形状及び寸法を有している。 シャフト部分１１２、１１６
の内方端には、同一のスプラインの組１１８、１２０がそれぞれ形成されている。 軸受ハウジング１０８は、シャフト１１２、１１６の後方端を機器（図示せず）の接続部分（図示せず）に対して適正な位置に位置決めするように構成されている。 【００１２】本発明によれば、中空で環状のブレークアウェー式の駆動カラー１２２は、スプライン１１８又は１２０とかみ合うための内側スプライン１２４と、スリーブ４６のスプライン５０とかみ合うための外側スプライン１２６とを備えている。 図３及び図４に最も良く示すように、駆動カラー１２２はまた、スプライン１２
４、１２６の間に位置して小さな直径を有するネック部分１２８も備えている。 均一に隔置された複数（４つであるのが好ましい）の孔１３０が、ネック部分１２８を通って半径方向に伸長している。 カラー１２２は、関連する他の要素の材料よりも構造的に弱い材料から形成されるのが好ましく、例えば、ノジュラー鋳鉄材料又は４
１４０鋼から形成することができる。 【００１３】シャフト部分１１２をスリーブ４６の中へ挿入し、駆動カラー１２２のスプライン１２６をスリーブのスプライン５０にかみ合わせることができる。 この場合には、動力は、入力ギア部材１６、シフトカラー６
０及びスリーブ４６を介して、駆動軸１２からシャフト１０２へ１０００ｒｐｍで伝達される。 【００１４】シャフト部分１１６をスリーブ４６の中へ挿入してシャフト部分１１６の端部をステム７４に係合させ、これにより、プランジャ７０、スプリングピン６
４及びシフトカラー６０を左側へ押圧してスプライン６
６をスプライン２２から外してスプライン６８を出力駆動ギア４０のスプライン４４にかみ合わせるようにすることができる。 この場合には、動力は、入力ギア部材１
６、カウンタシャフトギア部材３０、出力駆動ギア部材４０、シフトカラー６０及びスリーブ４６を介して、駆動軸１２からシャフト１０２へ５４０ｒｐｍで伝達される。 従って、シャフト部材１０２の一方又は他方の端部をスリーブ４６の中へ挿入するだけで、シフトカラー６
０を移動させることにより、適正な駆動速度を得ることができる。 【００１５】ネック部分１２８の直径が小さく、また、
孔１３０が設けられているので、トルクによる損傷は、
出力軸に蓄積するよりもより速い速度でカラー１２２に蓄積することになる。 その結果、カラー１２２は、出力軸が破断するよりも早く破断する。 駆動カラー１２２は通常、ネック部分１２８に発生して該ネック部分の周囲で円周方向に広がるクラック（亀裂）の結果として破断する。 そのような破断は一般に、ネック部分１２８において駆動カラー１２２の中心軸線に直交する平面付近で起こるのが好ましい。 そのような破断が生ずると、シャフト１０２の外方端にはトルクが全く伝達されない。 これにより、シャフト１０２の外方端が回転するのが防止され、シャフト１０２の下流側の他の部分が損傷するのが阻止される。 【００１６】カラー１２２は、伝達可能なトルクのレベルを制限しない。 カラーは、伝達可能なピークトルクの発生回数を制限し、上述のように、疲労損傷が、出力軸又は機器の部品（図示せず）に使用される材料よりもかなり速い速度でそこに蓄積するように設計される。 これにより、ユーザは、何等かの高慣性機器に高レベルのトルクを伝達してこれを始動させ、あるいは、他の機器を停止させることができる。 カラー１２２は、ユーザが使用しているシャフトの安全な運転限界を越えていることをユーザに警告するために破断する最初の部品として設計されるのが好ましい。 カラー１２２の寿命は、シャフトが破断する前に複数のカラーが破断するようにすべきである。 オペレータが、その機器のドライブ・ラインの能力を越えて運転している複数のカラーを破断させ続ける場合には、そのドライブ・ラインをより高いトルク能力を有するドライブ・ラインに変える必要がある。 【００１７】カラーの設計は、疲労損傷の概念に基づいている。 これは、あるレベルよりも高いトルクの発生が蓄積することを意味する。 例えば、１つの高トルクの発生は、多くのより低いトルクの発生と同じ量の損傷を蓄積させる。 カラーは、その破断の前に、シャフトよりも少ない損傷の蓄積を必要とするように設計される。 【００１８】特定の実施例に関連して本発明を説明したが、当業者には、上述の記載に基づき多くの代替例、変更例及び変形例が明らかであることを理解する必要がある。 従って、本発明は、請求の範囲の精神及び範囲内のそのような総ての代替例、変更例及び変形例を含むことを意図するものである。 【図面の簡単な説明】 【図１】本発明を機能させようとする従来技術のＰＴＯ
機構の部分断面図である。 【図２】本発明に従って構成された両端型のＰＴＯシャフトアセンブリの部分断面図である。 【図３】図２の駆動カラーの拡大図である。 【図４】図３の線４−４に沿う断面図である。 【図５】図１の構造に組み立てられた図２の両端型のＰ
ＴＯシャフトアセンブリの端面図である。 【符号の説明】 １０ ＰＴＯ機構（パワーテークオフ機構） １００ ＰＴＯシャフトアセンブリ １０２ シャフト部材 １０４ 軸受 １０８ 軸受ハウジング １１２、１１６ シャフト部分 １１８、１２０ スプライン １２２ 駆動カラー １２４ 内側スプライン １２６ 外側スプライン １２８ ネック部分 １３０ 孔 |
