JP2918916B2 - 四輪駆動車における駆動車輪の切換制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、四輪駆動式トラクタ等の四輪駆動車におけ
る駆動車輪の切換制御装置に関するものである。

［従来技術及び発明が解決しようとする課題］ 一般に、この種四輪駆動を行う走行車のなかには、二
輪駆動と四輪駆動との切換えを必要において選択的に行
うことができるように構成されるものがある。

しかるに従来、上記駆動車輪の切換えは、作業者が切
換えの要否を判断し、手動でいちいち切換操作スイツチ
を操作することにより行われていたため、操作が面倒か
つ煩雑であり、また切換操作スイツチの操作忘れにより
四輪駆動状態で路上高速走行を行つてタイヤが異常摩耗
したり、エンジンやミツシヨンに不当負荷をかけてしま
う等の不具合が生じる欠点もあり問題となつていた。

そこで、前後輪の回転差検知をし、これに基づいて後
輪スリップ状態であると判断された場合に二輪から四輪
駆動に自動的に切換える一方、前後輪の回転差がなくな
ったことに基づいて四輪から二輪駆動に自動的に切換え
るよう制御することが提唱される。しかるにこの場合に
おいて、二輪から四輪駆動に切換えることで前後輪の回
転差が小さくなるが、この様になっても、後輪が依然と
してスリツプ状態を脱していなかったり、前後輪ともス
リップしている場合があり、回転差が小さくなったから
といって四輪から二輪駆動へ切換えすることには無理が
あり改善か要求される。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの欠点を一掃
することができる四輪駆動車における駆動車輪の切換制
御装置を提供することを目的として創作されたものであ
つて、エンジン動力伝動機構に、エンジンから後輪に至
る後輪動力伝動経路と、エンジンから前輪に至る前輪動
力伝動経路とを構成し、かつ前輪動力伝動経路中に、前
輪への動力伝動を断続する前輪駆動クラツチと、前後輪
の回転差を検出するための回転差検出手段と、前輪側へ
のトルク検出をする前輪トルク検出手段とを設け、前輪
駆動クラツチの断続制御を行う制御部には、検出される
前後輪の回転差に基づいて後輪のスリツプの有無を判断
し、後輪がスリツプ状態であると判断された場合に前輪
駆動クラツチを続側に切換制御し、該前輪駆動クラッチ
が続状態で前輪トルクの低減検知に基づいて前輪駆動ク
ラッチを断側に切換制御する駆動車輪切換手段を設けた
ことを特徴とするものである。

そして本発明は、この構成によつて、二輪−四輪駆動
間の切換えを自動的に行つて操作性の向上を計ると共
に、切換操作を忘れた場合に生じる不具合も解消できる
ようにしたものである。

［実施例］ 次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図面において、１はトラクタの走行機体であつて、該走
行機体は、ボンネツト２下方に内装されるエンジン３の
出力回転を、トランスミツシヨンケース４に内装される
動力伝動機構を経由してPTO軸５並びに前後輪６、７に
伝動すべく構成されている。即ち、上記エンジン動力
は、PTO伝動軸８と車輪伝動軸９とに分配され、さらに
車輪伝動軸９に分配された動力は、変速機構を経由して
前輪伝動軸10と後輪伝動軸11とに分配されるが、これら
の構成は従来通りである。

前記前輪伝動軸10は、入力ギヤ12から入力された動力
をフロントアクスル13に伝動するものであるが、その伝
動経路には、前輪駆動クラツチ14およびトルククラツチ
15が設けられている。上記前輪駆動クラツチ14は、第５
図に示す油圧機構16により断続作動する油圧式に構成さ
れ、また断続作動切換えを行う電磁切換弁17のソレノイ
ド17aは後述する制御部18に接続されている。一方、ト
ルククラツチ15は、互いに噛合する台形歯19a、20aをそ
れぞれ有する一対のクラツチギヤ19、20と、前輪側クラ
ツチギヤ19を他方のクラツチギヤ20に対して弾圧状に押
付ける弾機21とで構成されるものであるが、前輪側クラ
ツチギヤ19には前記入力ギヤ12と同径でかつ同歯数の空
転ギヤ19bが一体形成されている。

さらに、22および23は回転センサであつて、これら回
転センサ22、23は、それぞれ前記入力ギヤ12と空転ギヤ
19bの回転検出を行うべくギヤ外周面に対向させて設け
られている。またさらに、24は近接センサであつて、該
近接センサ24は、前記前輪側クラツチギヤ19の側面に対
向させて設けられ、そしてこのものはトルクの増大に伴
う前輪側クラツチギヤ19の移動を検知するようになつて
いる。

一方、前記制御部18は、マイコン（CPU,ROM,RAM）等
で構成されるものであるが、このものは、前記回転セン
サ22、23、近接センサ24および切換操作スイツチ25等か
ら信号を入力し、これら入力信号に基づく判断で、前記
ソレノイド17aに作動信号を出力するようになつてい
る。そして、制御部18における前輪駆動クラツチ14の断
続制御を第８図および第９図に示すフローチヤートに基
づいて説明すれば、まずメインルーチンでは、前記切換
操作スイツチ25の操作位置に基づいて手動による前輪駆
動クラツチ14の断続作動、並びに自動制御への制御切換
えを行うようになつている。

一方、自動制御においては、まず前記両回線センサ2
2、23の回転周波数f₁、f₂が比較され、該比較結果に基
づいて後輪７がスリツプ状態であるかが判定される。つ
まり、二輪駆動時においては、路面反力を受ける前輪６
が従動的に回転し、該回転はフロントアクスル13を経由
して空転ギヤ19bに従動される。そして後輪７がスリツ
プしていない状態では、空転ギヤ19bが入力ギヤ12と同
様の回転（f₁＝f₂）をするが、後輪７がスリツプした場
合には、空転ギヤ19bの入力ギヤ12に対する相対的な回
転速度が前輪６の回転が減少するのに伴い低下（f₁＞
f₂）し、これを検知することによつて後輪７のスリツプ
を判断するようになつている。そして、上記判断に基づ
いて前輪駆動クラツチ14を続作動することで二輪駆動か
ら四輪駆動への切換えを自動的に行うことになる。

一方、四輪駆動から二輪駆動への切換えは前記近接セ
ンサ24の検知に基づいて行われるようになつている。即
ち、スリツプを検知して四輪駆動に切換えられると、前
輪６側へのトルクが増大し、これを受けるトルククラツ
チ15において空転ギヤ19bが弾機21に抗して前側に移動
した状態となるが、後輪７がスリツプ状態を脱出する
と、前輪６側へのトルクが減少するのに伴い空転ギヤ19
bが後側位置に復帰することになり、これを近接センサ2
4により検知して二輪駆動に切換えるようになつてお
り、而して本発明の前輪トルク検知手段が構成されてい
る。

また、26は動力伝動機構中に設けられる変速ギヤであ
つて、該変速ギヤ26は、車輪伝動軸９に回動自在に外嵌
すると共に、噛合する従動ギヤ28とは常時噛合する構成
となつている。そして変速ギヤ26は、一体的に設けられ
る噛合歯26aが車輪伝動軸９にスプライン嵌合するスリ
ーブ29の内歯29aと噛合せしめられることにより伝動軸2
7と一体回動して動力伝動を行うものであるが、変速ギ
ヤ26およびこれに噛合する従動ギヤ28は、捻れ角が逆な
一対のヘリカルギヤ26b,26c,28a,28bを一体的に組み合
わせて構成されている。つまり、ヘリカルギヤの噛合に
よる動力伝動では、軸に対してスラスト荷重が作用する
ことになるが、捻れ角が逆となる一対のヘリカルギヤ26
b,26c,28a,28bを同時噛合させることにより、それぞれ
が発生させるスラスト荷重を逆方向に作用させてスラス
ト荷重を相殺するようになつている。

叙述の如く構成された本発明の実施例において、走行
機体１は、常時は二輪駆動走行するが、後輪７がスリツ
プした場合には、前後輪６、７の回転差に基づいてこれ
を認知する制御部18が前輪駆動クラツチ14を続作動して
四輪駆動走行に自動的に切換えることになる。一方、四
輪駆動走行によりスリツプ状態を脱出すると、前輪６側
に働くトルクの減少からこれを検知し、そして前輪駆動
クラツチ14を断作動することにより自動的に二輪駆動走
行に切換わることになる。

この様に、本発明が実施されたものにあつては、二輪
駆動と四輪駆動の切換えを、前輪駆動クラツチ14の断続
操作により必要において行うことができるよう構成され
るものであるが、常時は二輪駆動状態を維持し、二輪駆
動ではスリツプしてしまう走行状態では制御部18の判断
に基づいて四輪駆動に自動的に切換えることになる。従
つて、二輪駆動と四輪駆動の切換えは、従来の様に、作
業者が切換えの要否を判断した後、手動でいちいち切換
操作スイツチを操作することなく、制御部18による正確
な判断に基づいて自動的に行われることになり、この結
果、操作性の向上を計ることができる。しかも、駆動車
輪の切換えを忘れることもないので、四輪駆動状態で路
上高速走行を行つてタイヤを異常摩耗させたり、エンジ
ンやミツシヨンに不当負荷をかけてしまう等の不具合も
防止できる。

さらに、前輪６の回転検出をするための空転ギヤ19b
は、トルククラツチ15のクラツチギヤ19に一体形成して
いるので、部材の兼用化が計れると共に、回転検出機構
のコンパクト化が計れて都合がよい。

また、本実施例においては、切換操作スイツチ25の切
換操作によつて、自動制御走行のみならず、常時二輪駆
動走行並びに常時四輪駆動走行も選択することができる
ので、軟弱圃場等の如く常時四輪駆動走行が望ましい状
況においても適切な切換操作により効率の良い作業を行
うことができる。

尚、本発明は、前記実施例に限定されないものである
ことは勿論であつて、例えば空転ギヤをクラツチギヤと
別部材としたり、回転検出位置を別位置にする等は適宜
変更可能である。また、実施例で採用した動力伝動機構
は一例であり、殆どの四輪駆動式動力伝動機構において
実施可能であることは言うまでもない。またさらに、第
11図に示す様に、後輪デフピニオン軸30の前段階で全後
進切換えを行う動力伝動機構においては、デフピニオン
軸30中に一方向クラツチ31を設ければ、後輪側からの逆
駆動力を動力伝動機構に入力してしまう不具合を解消す
ることができる。つまり、一方向クラツチ31は、前進時
のみ経由され、後進時には、ギヤ32、33、34を経由する
ことにより回避されるよう配設されている。

［作用効果］ 以上要するに、本発明は叙述の如く構成されたもので
あるから、二輪駆動と四輪駆動の切換えを、前輪動力伝
動経路中に設けられる前輪駆動クラツチの断続作動によ
り行うが、その場合の前輪駆動クラツチは、制御部にお
ける前後輪回転差検知に基づく後輪のスリツプ判断と、
後輪スリップが解消されたことに伴う前輪トルクの低減
により切換制御される。従つて、判断がスリップ状態に
なったときに必要な四輪駆動とこれが解消されたことに
伴う二輪駆動との切換えが、従来の様に作業者が切換え
の要否を判断した後に手動でいちいち操作する必要がな
く、自動的な四輪−二輪の駆動切換えが行われる。

しかもこの場合に、四輪から二輪への駆動切換えは、
四輪駆動になって後輪がスリップ状態を脱したことに伴
い前輪側のトルクが低減したことの検知でなされる結
果、四輪駆動状態になっても後輪スリップ状態や前後輪
共スリップ状態となっているときなどにおいて不用意に
二輪駆動状態に切換わってしまうようなことがなく、後
輪がスリップ状態を脱したことに基づいての四輪から二
輪への駆動切換え制御がなされて、走行性が改善する。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る四輪駆動車における駆動車輪の切
換制御装置の実施例を示したものであつて、第１図はト
ラクタの側面図、第２図は同上動力伝動機構の伝動回路
図、第３図は動力伝動機構の要部断面図、第４図は同上
要部側面図、第５図は前輪駆動クラツチの油圧回路図、
第６図は切換操作スイツチの斜視図、第７図はクラツチ
制御機構の概略ブロツク図、第８図は制御部のメイン制
御を示すフローチヤート図、第９図は自動制御のフロー
チヤート図、第10図は動力伝動機構の要部断面図、第11
図は他例を示す同上要部断面図である。 図中、１は走行機体、６は前輪、７は後輪、10は前輪伝
動軸、12は入力ギヤ、14は前輪駆動クラツチ、15はトル
ククラツチ、18は制御部、19bは空転ギヤ、22、23は回
転センサ、24は近接センサ、25は切換操作スイツチであ
る。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン動力伝動機構に、エンジンから後
   輪に至る後輪動力伝動経路と、エンジンから前輪に至る
   前輪動力伝動経路とを構成し、かつ前輪動力伝動経路中
   に、前輪への動力伝動を断続する前輪駆動クラツチと、
   前後輪の回転差を検出するための回転差検出手段と、前
   輪側へのトルク検出をする前輪トルク検出手段とを設
   け、前輪駆動クラツチの断続制御を行う制御部には、検
   出される前後輪の回転差に基づいて後輪のスリツプの有
   無を判断し、後輪がスリツプ状態であると判断された場
   合に前輪駆動クラツチを続側に切換制御し、該前輪駆動
   クラツチが続状態で前輪トルクの低減検知に基づいて前
   輪駆動クラツチを断側に切換制御する駆動車輪切換手段
   を設けたことを特徴とする四輪駆動車における駆動車輪
   の切換制御装置。