JP2002205563A - 前輪駆動切換装置の油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の前輪駆動切換装置を油圧クラッチで切
り換えるようにした場合、該油圧クラッチに供給するた
めの圧油はパワーステアリング用回路から導いたり、別
の油圧ポンプを付設したしていたので、油圧が不安定と
なったり、コストアップとなったりしていた。 【解決手段】 ４輪駆動と前輪増速とに切換可能とする
前輪駆動切換装置を備え、該前輪駆動切換装置を油圧ク
ラッチにて切り換える構成において、油圧ポンプ６０か
らの圧油を分流弁６１にて分流し、該分流弁の優先流量
側６１ａに第一切換弁６２を介して作業機水平制御用油
圧アクチュエータ６３と接続し、該第一切換弁６２のド
レン回路６６側に第二切換弁３１を介して前輪駆動切換
装置の油圧クラッチ５１・５２と接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トラクタ等の作業
車両において、旋回時に４輪駆動から前輪増速に油圧ク
ラッチを用いて切り換える場合に、安定して切り換えら
れるようにする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トラクタ等の作業車両において、
作業時に圃場端で旋回する場合、４輪駆動状態から前輪
増速に切り換えるようにして、圃場が荒らされないよう
にしており、この４輪駆動と前輪増速の切り換えを行な
う前輪駆動切換装置は湿式多板油圧クラッチを用いて行
なっていた。この油圧クラッチを作動させるための油圧
は、パワーステアリング装置の油圧回路のドレン油を利
用したり、新たに分流弁を追加して分流して油圧を取り
出したり、或いは、別の油圧ポンプを追加して油圧を得
るようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、パワーステア
リング油圧回路や作業機上昇用等の油圧回路のドレン側
の圧油を利用すると、圃場端での旋回時に前輪駆動切換
装置を作動させるため、旋回時にはパワーステアリング
を使用して旋回し、作業機も上昇させるため、油圧が不
安定となって、油圧クラッチの接続スピードが変化し、
油圧クラッチ作動時のショック低減がやり難く、車体旋
回も安定しなくなっていた。また、別に油圧ポンプを付
設したり、分流弁を新たに追加したりすると、それを取
り付けるスペースを確保する必要があり、重量が増加
し、コストアップとなっていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上のような
課題を解決するために、次のような手段を用いる。即
ち、請求項１においては、４輪駆動と前輪増速とに切換
可能とする前輪駆動切換装置を備え、該前輪駆動切換装
置を油圧クラッチにて切り換える構成において、油圧ポ
ンプからの圧油を分流弁にて分流し、該分流弁の優先流
量側に第一切換弁を介して作業機水平制御用油圧アクチ
ュエータと接続し、該第一切換弁のドレン回路側に第二
切換弁を介して前輪駆動切換装置の油圧クラッチと接続
した。

【０００５】また、請求項２においては、前記第一切換
弁と第二切換弁を直列接続するとともに、両切換弁を電
磁弁として単一の油圧ポンプから圧油を供給するように
したものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の解決すべき課題及び手段
は以上の如くであり、次に添付の図面に示した本発明の
一実施例を説明する。図１は本発明の前輪駆動切換装置
を装備した作業車の側面図、図２はミッションケース側
面図、図３は前輪駆動切換部の側面図断面図、図４は旋
回制御の油圧回路図、図５はフロントユニット平面図、
図６はフロントユニット側面図、図７は前輪切角検出装
置の拡大断面図、図８は検知部の拡大断面図である。

【０００７】まず、本発明に係る前輪駆動切換装置を具
備した一実施例であるトラクタの概略構成について説明
する。図１、図２において、前部のボンネット１内にエ
ンジン２を搭載して、ボンネット１後方にはオペレータ
ーが搭乗する運転席やステアリングハンドル１７等を収
納したキャビン３が設けられ、後方には作業機昇降装置
４を配置している。エンジン２の後方にはミッションケ
ース５を連設し、該ミッションケース５の後部両側にリ
アアクスルケース１８を介して後輪６を支承している。
前記作業機昇降装置４はリフトアーム４０とロアリンク
３９と図示しないトップリンクとリフトロッドからな
り、リフトアーム４０とロアリンク３９は左右一対設け
られ、リフトアーム４０とロアリンク３９を連結するリ
フトロッドの左右一方には水平制御用シリンダ６３が一
体的に設けられている。

【０００８】また、ミッションケース５の下部に前輪動
力取出ケース７が設けられ、該前輪動力取出ケース７よ
り前方に伝動軸９を介してフロントアクスルケース１１
に動力を伝え、該フロントアクスルケース１１に支持し
た前輪８を駆動可能に構成している。ミッションケース
５上面にはシリンダを内蔵した油圧ケース４１と油圧制
御装置４２が設けられ、油圧ケース４１内にはピストン
を収納して、該油圧ケース４１側面より突出したリフト
アーム４０を回動駆動できるようにしている。また、油
圧制御装置４２近傍には昇降用モータ３２と分流弁６１
が配置され、該昇降用モータ３２の駆動によりリンク等
を回動して後述する昇降制御バルブ４３を切り換えるよ
うにしている。また、該油圧制御装置４２と、油圧制御
装置４２下方の前記前輪動力取出ケース７の側面に配置
した電磁方向切換弁（第二切換弁）３１は油圧配管４５
を介して接続されている。

【０００９】前記前輪動力取出ケース７内には前輪駆動
切換装置が収納され、図３に示すように、前輪駆動出力
軸５０が軸受を介して回転自在に支持され、該前輪駆動
出力軸５０上に４輪駆動クラッチ５１と、その前に前輪
増速クラッチ５２が配置されている。該４輪駆動クラッ
チ５１と前輪増速クラッチ５２の各入力歯車５３・５４
はそれぞれ２連に構成したカウンター歯車５５と噛合さ
れ、該カウンター歯車５５はドライブ軸５６上に固設し
た前輪駆動歯車５７と噛合されている。こうして、エン
ジン２からの動力を変速した後に後輪デフ装置を介して
後輪６を駆動し、前輪駆動歯車５７、カウンター歯車５
５より前輪駆動切換装置を介して前輪８に動力を伝達可
能としている。

【００１０】そして、前記４輪駆動クラッチ５１と前輪
増速クラッチ５２は湿式多板油圧クラッチにて構成さ
れ、前記前輪動力取出ケース７側面には第二切換弁とな
る電磁方向切換弁３１が付設され、該電磁方向切換弁３
１が後述する制御により切り換えられて、４輪駆動クラ
ッチ５１、或いは、前輪増速クラッチ５２をＯＮ／ＯＦ
Ｆするようにしている。

【００１１】即ち、図４に示すように、該電磁方向切換
弁３１は４ポート３位置切換の電磁弁で構成され、該電
磁方向切換弁３１のソレノイド３１ａ・３１ｂは制御回
路４４と接続され、該制御回路４４には後述する検知部
１３の第一の設定角α１を検出する第一スイッチ２５
と、第二の設定角α２を検知する第二スイッチ２６と接
続されている。この第一の設定角α１は第二の設定角α
２よりも小さく（α１＜α２）、直進方向に対して左右
対称となるように設定されている。

【００１２】このような構成において、ステアリングハ
ンドル１７が直進位置から第一の設定角α１までの間
（０＜α≦α１）での操作では、ソレノイド３１ａが作
動されて４輪駆動クラッチ５１がＯＮとなり、ドライブ
軸５６より前輪駆動歯車５７→カウンター歯車５５→入
力歯車５３→４輪駆動クラッチ５１→前輪駆動出力軸５
０と伝えられて、前輪８と後輪６が同速で駆動（４輪駆
動：４ＷＤ）される。

【００１３】そして更にステアリングハンドル１７を切
って、第一の設定角α１越えて第二の設定角α２までの
角度では（α１＜α≦α２）、ソレノイド３１ａ・３１
ｂは作動されず、４輪駆動クラッチ５１と前輪増速クラ
ッチ５２はＯＦＦとなって前輪８に動力が伝達されず前
輪８はフリーとなり、後輪６のみの駆動（２輪駆動：２
ＷＤ）となる。

【００１４】更にステアリングハンドル１７を切って、
第二の設定角α２以上（α２＜α）となると、ソレノイ
ド３１ｂが作動されて前輪増速クラッチ５２がＯＮとな
り、ドライブ軸５６より前輪駆動歯車５７→カウンター
歯車５５→入力歯車５４→前輪増速クラッチ５２→前輪
駆動出力軸５０と伝えられて、前輪８が後輪６よりも高
速で駆動（前輪増速）される。

【００１５】次に、図４において、本発明の油圧回路に
ついて説明する。エンジン２の近傍に油圧ポンプ６０が
配置され、該エンジン２の駆動により油圧ポンプ６０が
駆動され、一つの油圧ポンプ６０から吐出された圧油は
分流弁６１に送油される。該分流弁６１は圧油を二方に
分流するが、一方は第一切換弁となる水平制御バルブ６
２を介して水平制御用アクチュエータとなる油圧シリン
ダ６３と、前記電磁方向切換弁（第二切換弁）３１を介
して４輪駆動クラッチ５１と前輪増速クラッチ５２に送
油可能とされ、他方は昇降制御バルブ４３を介して昇降
アクチュエータとなる作業機昇降シリンダ（４１）に送
油可能とされる。

【００１６】前記分流弁６１は優先流量側６１ａと通常
の流路６１ｂからなり、優先流量側６１ａに水平制御バ
ルブ６２を接続し、流路６１ｂに昇降制御バルブ４３を
接続している。該水平制御バルブ６２のドレン回路６６
に電磁方向切換弁３１を接続して直列接続としている。
該電磁方向切換弁３１のソレノイド３１ａ・３１ｂは前
述のように制御回路４４と接続されて、検知部１３の信
号により制御回路４４を介してソレノイド３１ａ・３１
ｂに駆動信号が送信されて、電磁方向切換弁３１を切り
換えて４輪駆動クラッチ５１をＯＮ／ＯＦＦ、前輪増速
クラッチ５２をＯＮ／ＯＦＦできるようにしている。

【００１７】また、水平制御バルブ６２の二次側にはチ
ェックバルブ等を介して作業機水平制御用シリンダ６３
と接続され、該水平制御バルブ６２のソレノイド６２ａ
・６２ｂは制御回路４４と接続され、該制御回路４４は
傾斜センサー６４からの検出信号及び設定器６５の値を
入力して、設定角度になるようにソレノイド６２ａ・６
２ｂに信号を送信して水平制御バルブ６２を切り換えて
作業機水平制御用シリンダ６３を作動させ、作業機が水
平または設定角度となるようにしている。

【００１８】前記昇降制御バルブ４３の二次側は油圧ケ
ース４１内の油圧シリンダと接続され、該昇降制御バル
ブ４３のスプールは昇降用モータ３２の出力軸に連結さ
れたリンク、及び、座席側部に配置した昇降レバー等と
連結され、該昇降モータ３２は制御回４４と接続され、
後述する第一スイッチ２５の信号や後進に変速した時等
に作動するようにして、旋回時や後進変速時に昇降制御
バルブ４３が切り換えられて上昇するようにしている。
また、運転部に設けた昇降レバーの操作によっても昇降
制御バルブ４３を切り換えられるようにしている。７１
・７２・７３は各アクチュエータの作動油圧を設定する
リリーフ弁である。

【００１９】次に、フロントユニット３０について、図
５〜図８を用いて説明する。フロントユニット３０はフ
ロントアクスルケース１１と、パワーステアリング装置
の油圧シリンダ１２と、タイロッド１４と、前輪８を回
動自在に支持する回動ケース３３等より構成される。前
記フロントアクスルケース１１は左右のケース１１Ｒ・
１１Ｌと、その間に配置されるセンターケース１１Ｍか
らなり、左右のケース１１Ｒ・１１Ｌの両外側に回動ケ
ース３３・３３が取り付けられる。センターケース１１
Ｍの後面より、入力軸３４が後方に突出され、図示しな
いユニバーサルジョイント等を介して前記伝動軸９と連
結されて、入力軸３４に伝えられた動力はフロントアク
スルケース１１内のデフ装置等を介して前輪８に伝えて
駆動できるようにしている。該フロントアクスルケース
１１の左右中央より前方にセンターピン３５が突出され
てフロントフレームに左右揺動自在に支持されている。

【００２０】前記センターケース１１Ｍ前面にはパワー
ステアリング用油圧シリンダ１２が左右水平方向に横設
されている。該油圧シリンダ１２はピストンロッド１２
ａ・１２ａを両側に突出した両ロッド式とし、該ピスト
ンロッド１２ａの先端には球形ジョイント１５を介して
タイロッド１４と連結され、該タイロッド１４の他端は
ナックルアーム１６に連結されている。該ナックルアー
ム１６は前記回動ケース３３の前輪８を支持する側に固
定され、該ナックルアーム１６を回動することによって
キングピンを中心に前輪８を回動できるようにしてい
る。

【００２１】前記センターケース１１Ｍ前面に検知部１
３が取り付けられている。該検知部１３は支持ケース３
６と、該支持ケース３６に収納されるセンサーシャフト
２３と、センサーとなる第一スイッチ２５と第二スイッ
チ２６から構成されている。前記センサーシャフト２３
の両端には取付プレート２９・２９が固定され、該取付
プレート２９・２９の他端は油圧シリンダ１２のピスト
ンロッド１２ａ・１２ａに固定され、センサーシャフト
２３が左右水平方向に横設され、該センサーシャフト２
３と油圧シリンダ１２が平行となるように構成されてい
る。こうして、ステアリングハンドル１７の回動角では
なく、前輪８の旋回方向の角度を直接的に検知できるよ
うにしている。

【００２２】そして、図５、図７に示すように、センサ
ーシャフト２３の中央部が支持ケース３６に摺動自在に
収納され、支持ケース３６内において、センサーシャフ
ト２３上に止輪３７・３７を係止して、スプリング２８
・２８を外嵌して、センサーシャフト２３が略中央に位
置するようにスプリング２８・２８で付勢している。ま
た、該センサーシャフト２３の中央部の外周には旋回ア
ップ（旋回上昇）用の第一の設定角α１を検知するため
の第一切欠２１と、前輪増速用の第二の設定角α２を検
知するための第二切欠２２がそれぞれ設けてあり、該第
一切欠２１と第二切欠２２は図８に示すように、接線と
平行となるように削られた検知面とし、第一切欠２１の
面と第二切欠２２の面は略Ｖ字状となるようにしてい
る。そして、図７に示すように、第一切欠２１の軸心方
向の長さＬ１は、第二切欠２２の軸心方向（長手方向）
の長さＬ２よりも短く（Ｌ１＜Ｌ２）なるように構成さ
れ、機体中心に対して左右対称となるように構成してい
る。

【００２３】そして、図８に示すように、前記支持ケー
ス３６の外側から該第一切欠２１と第二切欠２２の左右
中央部へ向かって、即ち、センサーシャフト２３の略軸
心に向かって、取付孔３６ａ・３６ｂが穿設され、支持
ケース３６内部と連通され、該取付孔３６ａの中心線と
取付孔３６ｂの中心線で形成する面はセンサーシャフト
２３の軸心方向に対して直角方向となるようにしてい
る。こうして、第一スイッチ２５と第二スイッチ２６が
コンパクトに集中して配置されるようにしている。該取
付孔３６ａ・３６ｂにとそれぞれ一つまたは複数のボー
ル２７・２７を挿入してから第一スイッチ２５と第二ス
イッチ２６が取り付けられ、第一切欠２１と第二切欠２
２にそれぞれボール２７・２７が当接し、第一スイッチ
２５と第二スイッチ２６の検知部がボール２７・２７に
それぞれ当接するように配設する。但し、ボール２７を
設けずにスイッチの検知部を延長したりして直接検知す
る構成とすることも可能である。

【００２４】このような構成において、第一切欠２１内
にボール２７が入り込んでいる時第一スイッチ２５はＯ
ＦＦとなり、第一切欠２１からボールが押し出される
と、第一スイッチ２５の検知部が押されてＯＮとなる。
第二スイッチ２６も同様に第二切欠２２内にボールが入
っているときはＯＦＦ、第二切欠２２からボールが押し
出されるとＯＮとなっている。

【００２５】以上のような構成において、直進作業中に
おいては、ステアリングハンドル１７は切られていない
（α＝０）ために、ボール２７・２７は第一切欠２１と
第二切欠２２に嵌まり込んだままとなり、第一スイッチ
２５と第二スイッチ２６はＯＦＦとなっている。このと
き、電磁方向切換弁３１はソレノイド３１が作動されて
４輪駆動クラッチ５１がＯＮとされ、４輪駆動状態とな
っている。また、昇降制御バルブ４３と水平制御バルブ
６２は圃場の凹凸等を傾斜センサー６４やリヤカバーセ
ンサーで検知してその信号によって切り換えられ、水平
制御用シリンダ６３に優先的に圧油は送油される。

【００２６】圃場端に至り回行する時に、ステアリング
ハンドル１７を回動して油圧シリンダ１２を作動させ、
その切れ角が第一の設定角α１以上になると、ピストン
ロッド１２の伸縮とともにセンサープレート２９を介し
てセンサーシャフト２３が摺動され、先に、長さの短い
第一切欠２１からボール２７が押し出され、第一スイッ
チ２５がＯＮとなり、昇降用モータ３２を駆動して昇降
制御バルブ４３を切り換えて作業機昇降装置４を上昇さ
せる。このとき、ステアリングハンドル１７は切られて
も前輪８の切角は小さく、機体はまだ略直進状態となっ
ている。そして同時に、該第一スイッチ２５のＯＮによ
って電磁方向切換弁３１のソレノイド３１ａがＯＦＦと
なり電磁方向切換弁３１は中立となって、４輪駆動クラ
ッチ５１がＯＦＦとなり、後輪６のみの駆動となる。

【００２７】つまり、後輪６の２輪駆動となり、前輪８
はフリーの状態となって、後輪６により押されて機体が
自然増速される。また、ステアリングハンドル１７を切
ってからパワーステアリング装置の油圧シリンダ１２の
作動時間は高速で作動せず、また、タイムラグもあるた
め、作業機が地中より地表へ出るまでの時間を稼ぐこと
ができるのである。なお、この第一切欠２１端の位置
は、ステアリングハンドル１７が第一の設定角α１回動
した時と一致し、上昇作動開始角度となる。

【００２８】そして更にステアリングハンドル１７を回
動して第二の設定角度α２に達すると、ボール２７が第
二切欠２２から出て、第二スイッチ２６がＯＮとなる。
該第二スイッチ２６のＯＮによって電磁方向切換弁３１
のソレノイド３１ｂＯＮとなり、前輪増速クラッチ５２
が作動し、前輪８を増速駆動する。このとき機体は急旋
回状態となるが、２輪駆動状態で徐々に増速されており
機体が振り回される程大きな影響はなく、作業機は上昇
されて地面より上方にあり、枕地を荒らすことはないの
である。また、作業機を上昇するときには水平制御は行
なわないようにしており、分流弁６１の優先流量側６１
ａへ流れた圧油は水平制御用シリンダ６３に送油するこ
となくドレン回路６６を介して第二切換弁となる電磁方
向切換弁３１へ流れて、前輪増速クラッチ５２に圧油を
送油して確実に切り換えられるようにしている。

【００２９】また、第二切欠２２端の位置は、ステアリ
ングハンドル１７が第二の設定角α２回動した時と一致
し、前輪増速作動開始角度となる。なお、第一の設定角
度及び第二の設定角をハンドル軸に角度センサーを設け
て検知する構成とすることも可能であるが、角度センサ
ーはスイッチよりも高価であり、また、制御回路も必要
となりコストアップとなる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成したことに
より、次のような効果が得られる。即ち、請求項１の如
く、４輪駆動と前輪増速とに切換可能とする前輪駆動切
換装置を備え、該前輪駆動切換装置を油圧クラッチにて
切り換える構成において、油圧ポンプからの圧油を分流
弁にて分流し、該分流弁の優先流量側に第一切換弁を介
して作業機水平制御用油圧アクチュエータと接続し、該
第一切換弁のドレン回路側に第二切換弁を介して前輪駆
動切換装置の油圧クラッチと接続したので、分流弁の優
先流量側の圧油が前輪駆動切換装置の油圧クラッチに送
油されるようになり、油圧クラッチの作動時の接続時間
が一定となり、複雑な制御をしなくてもソフトエンゲー
ジが可能となる。また、エンジン回転に変動が生じても
優先的に前輪駆動切換装置側に圧油が送油されるため、
確実に油圧クラッチを作動させることができるのであ
る。また、水平制御用の分流弁をそのまま利用できるよ
うになり、新たに分流弁や油圧ポンプを追加する必要が
なく、コストアップは最小限で済むこととなり、コンパ
クト化、軽量化、コスト低減化が図れる。

【００３１】また、請求項２の如く、前記第一切換弁と
第二切換弁を直列接続したので、油圧回路構成が簡単と
なり、前輪増速に切り換わるときには非作業状態である
ので水平制御は殆ど行なわれず、圧油は油圧クラッチを
作動させるために利用でき安定して油圧クラッチを作動
できる。また、両切換弁を電磁弁としたので、制御が簡
単に行なえるようになり、設定値の変更等も簡単に行な
える。また、単一の油圧ポンプから圧油をアクチュエー
タや油圧クラッチに供給するようにしたので、油圧ポン
プの数を減少できて、重量低減化、コスト低減化が図れ
るようになったのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の前輪駆動切換装置を装備した作業車の
側面図である。

【図２】ミッションケース側面図である。

【図３】前輪駆動切換部の側面図断面図である。

【図４】旋回制御の油圧回路図である。

【図５】フロントユニット平面図である。

【図６】前輪切角検出装置の拡大断面図である。

【図７】フロントユニット側面図である。

【図８】検知部の拡大断面図である。

【符号の説明】

３１ 第二切換弁（電磁方向切換弁） ５１ ４輪駆動クラッチ ５２ 前輪増速クラッチ ６０ 油圧ポンプ ６１ 分流弁 ６１ａ 優先流量側 ６２ 第一切換弁（水平制御バルブ） ６３ 作業機水平制御用油圧アクチュエータ（シリン
ダ） ６６ ドレン回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４輪駆動と前輪増速とに切換可能とする
   前輪駆動切換装置を備え、該前輪駆動切換装置を油圧ク
   ラッチにて切り換える構成において、油圧ポンプからの
   圧油を分流弁にて分流し、該分流弁の優先流量側に第一
   切換弁を介して作業機水平制御用油圧アクチュエータと
   接続し、該第一切換弁のドレン回路側に第二切換弁を介
   して前輪駆動切換装置の油圧クラッチと接続したことを
   特徴とする前輪駆動切換装置の油圧回路。
2. 【請求項２】 前記第一切換弁と第二切換弁を直列接続
   するとともに、両切換弁を電磁弁として単一の油圧ポン
   プから圧油を供給するようにしたことを特徴とする請求
   項１記載の前輪駆動切換装置の油圧回路。