JP3530351B2 - トラクタの前輪駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トラクタの前輪駆
動装置に係り、より具体的には、２軸４車輪形農用トラ
クタにおいて油圧クラッチの断接で前輪を駆動（所謂四
輪駆動）したり、前輪を非駆動（所謂後輪駆動）したり
するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】後輪走行伝動系に前輪駆動ギアを備えて
該駆動ギアに連動する油圧クラッチを有する前輪駆動装
置は特公平７−１００４１４号公報等で公知であり、前
記油圧クラッチが等速用（後輪を前輪が略同調して駆動
される）と増速用（後輪に対して前輪が増速駆動）とで
構成されており、前記等速用油圧クラッチをクラッチ入
（接）にして四輪駆動で走行する（所謂ＤＴ駆動）こと
で登板力の向上、牽引力の増大等を図り、一方、前記増
速用油圧クラッチをステアリング（前輪操向角）に連動
させてクラッチ入（接）にすることで小廻り性能（所謂
倍速駆動）を向上したものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前輪走行伝動系に油圧
クラッチを組み込んでいる前輪駆動装置にあっては、エ
ンジンを停止した状態でトラクタを駐車しているとき、
エンジンにて駆動される油圧ポンプが作動せずこのため
油圧クラッチを接にする油圧がなく、油圧クラッチは断
の状態であって、前輪は所謂フリー（空転転動自在）と
なり、ロックされていないのでトラクタが不測に微速移
動（微速走行）するおそれがあるという課題があった。

【０００４】この課題を解決するため、前輪走行伝動系
に後輪走行伝動系と同様に駐車ブレーキを具備（付帯）
させることも考えられるが、これでは、コスト高になる
とともに通常走行時（四輪駆動、後輪駆動による走行
時）に伝動効率の低下を招くという課題があった。そこ
で本発明は、エンジンを停止した状態でトラクタを駐車
しているとき、油圧クラッチを接（入）とすることで前
輪をロックしてトラクタの不測な微速走行を確実に阻止
する一方、後輪駆動での走行への復帰もできるようにし
たことを主目的とし、また、四輪駆動（ＤＴ駆動および
倍速駆動）も可能にしたことを副次的な目的とするもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、後輪走行伝動
系に前輪駆動ギアを備えて該駆動ギアに連動する油圧ク
ラッチを有する前輪駆動装置において、前述の主目的を
達成するために次の技術的手段を講じている。すなわ
ち、本発明に係るトラクタの前輪駆動装置は、エンジン
停止時に前記油圧クラッチの油圧ピストンを該油圧クラ
ッチを接続する方向に押圧する弾性体を備え、エンジン
駆動時において、前記弾性体に抗して油圧ピストンを押
圧するシステム圧によって油圧クラッチを切断可能と
し、且つ、この油圧クラッチを切断可能とするシステム
圧の油圧ピストンに対する油圧作用面積よりも油圧ピス
トンを油圧クラッチ接続方向に押圧する圧油の油圧ピス
トンに対する油圧作用面積の方が大とされていて当該面
積差で前記油圧クラッチを接続して後輪とともに前輪を
駆動可能に構成していることを特徴とするものである。

【０００６】このような構成を採用したことによって、
エンジンを停止して駐車しているとき、エンジンにて駆
動される油圧ポンプが非駆動状態でシステム圧が発生し
ないでも油圧クラッチを弾性体により接方向にされてい
ることから、前輪はロックされ不測にトラクタが微速走
行することはない。一方、駐車状態からエンジンを起動
すると油圧ポンプが駆動されシステム圧が発生するので
このシステム圧により弾性体による油圧クラッチの入を
断にすることによって後輪駆動に復帰できるのである。

【０００７】ここで油圧クラッチとは前輪等速用油圧ク
ラッチ（ＤＴクラッチ）および前輪倍速用油圧クラッチ
（倍速クラッチ）のうち、いずれか一方に弾性体による
機械的なクラッチ接ができるものを組込んだものをい
い、ギア比の点を加味すれば等速（完全等速でも略等速
でも良い）用油圧クラッチに組込む方が効率の点で有利
となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明に係る
トラクタの前輪駆動装置について説明するが、説明の理
解を助けるため本発明が適用されるトラクタ全体の構成
を図１を参照して説明し、本発明を適用したトランスミ
ッションの全体構成（走行系ミッションとＰＴＯ系ミッ
ション）を図２を参照して説明し、併せて、図３および
図４を参照してＰＴＯ変速装置を説明してから、図５を
参照して本発明に係る前輪駆動装置の詳細につき説明す
る。

【０００９】図１において、トラクタ１は左右の前輪２
と左右の後輪３を有する２軸４車輪形であり、左右の前
輪２は駆動状態と非駆動状態に切替可能な操向輪であっ
て左右の後輪３は駆動輪とされており、また、操縦ハン
ドル４と運転席５とを取囲んでキャビン６が搭載されて
いる。勿論、キャビン６を備えていないトラクタであっ
ても構わない。トラクタエンジン７の後面にクラッチハ
ウジングを介してミッションケースが連設されることで
トラクタ車体８が構成されており、このトラクタ車体８
内に、図２で示す走行系ミッションとＰＴＯ系ミッショ
ンとを含むトランスミッションが内蔵されている。

【００１０】トラクタ車体８の後部上面には左右のリフ
トアーム９を有する油圧昇降装置１０が備えられてお
り、三点リンクで示すリンク装着体１１によって本図示
例ではロータリ耕耘機で示す作業機１２が装着されてお
り、該作業機１２はＰＴＯ軸１３を介して駆動可能であ
る。図２において、エンジンクランク軸（出力軸）１４
には走行系の主クラッチ１５を介して走行系推進軸１６
が断続自在に連結されており、該推進軸１６上の伝動ギ
ア群１７と咬合している変速ギア群１８を有する変速軸
１９とで、図示例では同期咬合式で４段変速可能な走行
系ミッションとしての主変速装置２０を構成している。

【００１１】主変速装置２０の下流側（変速軸１９の出
側）にはインナーシャブレーキ用の油圧クラッチ２１を
介してシャトル変速装置２２の伝動軸２３が架設されて
おり、該伝動軸２３には正転用ギア２４と逆転用ギア２
５を有して両ギア２４，２５はシフター２６によって入
切自在である。シャトル変速装置２２の出軸は副変速装
置２７の変速軸２８を兼ねており、この変速軸２８上に
はバックギア２９を介して逆転用ギア２５に咬合してい
る伝動ギア３０と正転用伝動ギア３１および副変速高速
用の伝動ギア３２を有している。

【００１２】副変速装置２７のカウンター軸３３にはギ
ア３０に咬合する低速ギア３４とギア３２に咬合する高
速ギア３５とを有し、両ギア３４，３５を入切するシフ
タ３６を有してここに副変速装置２７は高低２段に変速
可能である。カウンター軸３３は筒軸構成とされていて
このカウンター軸３３には伝動軸３７が内挿され、この
伝動軸３７はカップリング３８を介して後輪デフ装置３
９の駆動軸４０に接合されている。副変速装置２７の前
側下方にはクリープ変速装置４１が配置されていて、こ
のクリープ変速装置４１はクリープ第１軸４２とクリー
プ第２軸４３を備えて構成されていてクリープ第１軸４
２上のギアを経由して伝動軸３７に連動する第１クリー
プ変速と、クリープ第１軸４２およびクリープ第２軸上
のギアを経由して伝動軸３７に連動する第２クリープ変
速とがシフターの入切によって可能とされている。

【００１３】クリープ変速装置４１の前方で主変速装置
２０の下方側には本発明に係る前輪駆動装置４４が配置
されている。前輪駆動装置４４は、等速用油圧クラッチ
４５と増速用油圧クラッチ４６とを有するクラッチ軸４
７を備え、このクラッチ軸４７は後輪走行伝動系である
伝動軸３７上前輪駆動のギア４８に連動されており、ク
ラッチ軸４７の下方に前輪駆動軸４９が架設されてお
り、クラッチ軸４７と前輪駆動軸４９とは前後の連動ギ
ア群５０，５１によって連動され、前輪駆動軸４９は推
進軸５２を介して前輪デフ装置に連動されている。

【００１４】以上の主変速装置２０、シャトル変速装置
２２、副変速装置２７、クリープ変速装置４１が走行系
ミッションを構成しており、図示例では前後進がそれぞ
れ２４段に変速されて後輪デフ装置３９に伝動され、後
輪デフ装置３９の左右ヨーク軸から終減速装置を介して
左右の後輪３が駆動可能であり、左右の前輪２について
は油圧クラッチ４５，４６とともに断にすることで非駆
動状態（後輪のみの駆動）と、油圧クラッチ４５，４６
の入切選択により後輪３と同期した前輪駆動状態と後輪
３よりも増速された所謂倍速前輪駆動状態が可能とされ
ている。

【００１５】後輪デフ装置３９の前側にはＰＴＯ変速装
置５３が内装されており、このＰＴＯ変速装置５３はエ
ンジンに直結された（図ではクランク軸１４に直結）独
立ＰＴＯクラッチ５４にて断続されるものであり、これ
故、走行推進軸１６、変速軸２８はいずれも同一軸心上
にあって筒軸構成とされており、ＰＴＯ推進軸（入力
軸）５５がこれら筒軸１６，２８に内挿されている。Ｐ
ＴＯ変速装置５３の出力はカップリング５６を介して伝
動軸５７に接合され、この伝動軸５７はＰＴＯ減速ギア
装置５８を介してＰＴＯ軸１３に連動連結されていてこ
こにＰＴＯ系ミッションを構成している。

【００１６】図３および図４を参照して独立ＰＴＯクラ
ッチ５４とＰＴＯ変速装置５３について説明する。独立
ＰＴＯクラッチ５４は入力軸５５上にクラッチ板５６の
装着カップリング５７を有し、出力軸５８にクラッチハ
ウジング５９を備え、該ハウジング５９にはバネ６０に
抗して油圧によってクラッチ板５６を圧接（クラッチ
入）する油圧ピストン６１が内装されている。クラッチ
ハウジング５９にはブレーキ手段６２が備えられてい
て、該ブレーキ手段６２は油圧ピストン６１がクラッチ
切方向にバネ６０にて戻るとき、この動きに連動してブ
レーキ手段６２を作用するもので、クラッチ入から切に
切替えるときの慣性空転を止めるものであり、このため
連動ピン６３が備えられている。

【００１７】クラッチ出力軸（ＰＴＯ変速の入力）５８
の後端には咬合部６４Ａを有する駆動ギア６４が刻成さ
れており、クラッチ出力軸５８と同軸心としてＰＴＯ変
速軸６５が架設されており、このＰＴＯ変速軸６５にカ
ップリング５６を介して伝動軸５７が接合されている。
ＰＴＯ変速軸６５には外スプライン６６Ａ，６６Ｂが軸
方向中間部位に形成したくり抜き部６６Ｃによって前後
に区分して形成されており、この前後外スプライン６６
Ａ，６６Ｂに係合する内スプライン６７Ａ，６７Ｂを有
するシフトギア６８が変速軸６５上に軸方向摺動自在と
して套嵌されている。

【００１８】シフトギア６８は大小ギア６８Ａ，６８Ｂ
を有する２連構成であり、内スプライン６７Ａ，６７Ｂ
の軸方向中間部位にくり抜き部６７Ｃを形成して内スプ
ライン６７Ａ，６７Ｂを前後に区分している。ＰＴＯ変
速軸６５と平行としてカウンター軸６９が架設されてお
り、このカウンター軸６９は筒軸構成とされていてデフ
駆動軸４０に相対回転自在（空転自在）として套嵌され
ている。カウンター軸６９には駆動ギア６４に咬合する
伝動ギア７０と、ＰＴＯ２速用の変速ギア７１、ＰＴＯ
１速用の変速ギア７２およびＰＴＯ逆転用のギア７３が
前方から後方にかけて軸方向の間隔を有して刻成されて
おり、逆転用のギア７３はバック軸７４上に備えている
アイドルギア７５に咬合されている。

【００１９】シフトギア６８には図示しないシフトフォ
ークが係合されていて変速軸６５の軸方向一方側から他
方側に沿って矢符Ｘのように往復摺動することでＰＴＯ
３速（３Ｐ）、ＰＴＯ２速（２Ｐ）、中立（ＮＰ）、Ｐ
ＴＯ１速（１Ｐ）、ＰＴＯ逆転（ＰＲ）の順（逆順も含
む）で変速可能であり、ここに、シフトギア６８はＩ型
変速パターンで入切自在とされているのである。このＰ
ＴＯ変速について具体的に説明すると、図示のシフトギ
ア６８の位置がＰＴＯ逆転（ＰＲ）であって、シフトギ
ア６８の大ギア６８Ａが逆転ギア７３に対してアイドル
ギア７５を介して連動されており、ＰＴＯクラッチ５４
を入（接）にしておくと、駆動ギア６４→ギヤ７０→ギ
ア７３→ギア７５→ギア６８Ａを経由して変速軸６５が
逆転駆動されて減速装置５８を介してＰＴＯ軸１３が逆
転駆動され、例えば、作業機１２がアップカットロータ
リのときに利用されるのである。

【００２０】このＰＴＯ逆転のときは、シフトギア６８
に対して図３および図４において後方（図では右方）に
隅力によるスラスト力が作用しているが、シフトギア６
８はベアリング等の壁で受止めることから、変速抜けは
ないのである。シフトギア６８を矢符Ｘ方向に摺動して
（ＩＰ）位置にすると、シフトギア６８の大ギア６８Ａ
が変速ギア７２に咬合してＰＴＯ第１速となり、このと
き、シフトギア６８の後内スプライン６７Ｂが変速軸６
５の後外スプライン６６Ｂに咬合していてシフトギア６
８の前内スプライン６７Ａは変速軸６５のくり抜き部６
６Ｃに位置して咬合していないことから、シフトギア６
８のスラスト力（このときは図左方に作用する）は軽減
されて変速抜けが防止されるのである。

【００２１】更に、シフトギア６８を（ＮＰ）位置にす
ると、シフトギア６８の大小ギア６８Ａ，６８Ｂはいず
れの変速ギア７１，７２にも咬合せず変速ギア７１，７
２間に位置して中立となるのであり、この状態からシフ
トギア６８を（２Ｐ）位置にすると、シフトギア６８の
小ギア６８Ｂが変速ギア７１に咬合し、シフトギア６８
の前内スプライン６７Ａが変速軸６５の前外スプライン
６６Ａに咬合し、シフトギア６８の後内スプライン６７
Ｂは変速軸６５のくり抜き部６６Ｃに対応して咬合して
いないことからシフトギア６８のスラスト力（図左方に
作用する）は軽減されて変速抜けが防止されるのであ
る。

【００２２】すなわち、Ｉ型変速パターンにおいて、シ
フトギア６８が変速軸６５の軸方向中間部位で変速位置
にあるとき、内外スプラインのうち前後のいずれか一方
が咬合状態にあることによって、シフトギア６８の変速
抜けが防止されているのである。また、シフトギア６８
を（３Ｐ）位置にすると前内スプライン６７Ａが駆動ギ
ア６４の咬合部６４Ａに係合して出力軸５８と変速軸６
５が直結されここにＰＴＯ第３速を得るのであり、この
とき、シフトギア６８に図左方のスラスト力が作用して
も駆動ギア６４等が壁となって変速抜けはないのであ
る。

【００２３】なお、上述したＰＴＯ第１〜３速において
は、ＰＴＯ変速軸６５から変速装置５８を経由してＰＴ
Ｏ軸１３を駆動することは明らかであり、Ｉ型変速パタ
ーンであることを条件に、図示とは逆に前（図では左
方）から後にかけて（ＰＲ），（ＩＰ），（ＮＰ），
（２Ｐ），（３Ｐ）としても良い。図５を参照して前輪
駆動装置４４の詳細について説明すると、クラッチ軸４
７は前後にて軸受８０，８１によってミッションケース
の前後壁に回転自在に支架されており、該クラッチ軸４
７上には等速用クラッチボディ８２と倍速用クラッチボ
ディ８３が背合状として套嵌固設してある。

【００２４】両クラッチボディ８２，８３にはそれぞれ
ピストン８４，８５が摺動自在で油密に嵌合されてお
り、連動ギア群５０，５１におけるクラッチギア５０
Ａ，５１Ａはクラッチ軸４７上に軸受８６，８７を介し
て回転自在に套嵌されており、各クラッチギア５０Ａ，
５１Ａのボス部外周と対応するクラッチボディ８２，８
３の内周とにはクラッチ板８８，８９が介在されてい
る。クラッチ軸４７には駆動ギア４８に咬合する連動ギ
ア９０が套嵌固着（図ではスプライン）されているとと
もに、クラッチ軸４７の端部にはロータリジョイント９
１が備えられており、該ジョイント９１の油路分配部に
は、各ピストン８４，８５に対する押圧用油路９２，９
３が連通されていて、図示しない制御弁の切替にて油路
９２，９３に油圧ポンプからの圧油を供給して各ピスト
ン８４，８５を押圧動作することでクラッチ板８８，８
９を油圧にて断接自在としており、図５の符号９４がピ
ストン８５の戻しバネである。

【００２５】図５で示した実施の形態では、ピストン８
４のボス部８４ＡをＯリング等のシール材８４Ｂを介し
てシリンダケース９５に油密に挿嵌することでシリンダ
ケース９５によってシステム圧のシリンダ室９６が形成
されているとともに、該シリンダ室９６には油圧ポンプ
からのシステム圧が制御弁を経由することなく油路９７
を介して供給可能とされている。更に、クラッチボディ
８２と油圧ピストン８４との間にはクラッチ板８８を機
械的に接方向に付勢する弾性体９８が介在されており、
図示では弾性体９８としてコイルバネを示しているが、
これは、皿バネ、竹の子バネ等を採用することができ
る。

【００２６】油圧ポンプはエンジン７に直結されてい
て、本実施の形態では、図２で示すＰＴＯ入力軸５５に
図示しない連動ギアを介して図１に示している油圧ポン
プ９９を駆動しており、該油圧ポンプ９９はギアポンプ
であって、油圧昇降装置１０、各種クラッチ２１，５
４，４５，４６に作動油が供給可能とされている。な
お、図２において、後輪デフ装置３９の左右ヨーク軸
（出力軸）は終減速装置を介して後輪３に連動されてい
るとともに、左右のヨーク軸又は左右の後車軸のいずれ
かには機械式の左右独立ブレーキが具備されており、該
ブレーキのペダルを連結杆にて係脱自在にすることで左
右独立ブレーキに同時ブレーキ機能を持たせることで駐
車ブレーキとして利用可能とされている。

【００２７】図２および図５を参照して本発明に係る前
輪駆動装置４４の作用を概説すると、走行系ミッション
を伝動状態（変速状態をいい、図では前進２４段、後進
２４段である）にしておいて後輪デフ装置３９を介して
後輪３を駆動状態にしておき、前輪駆動装置４４につい
ては後輪走行伝動系である伝動軸３７上の駆動ギア４８
と連動ギア９０を介してクラッチ軸４７を駆動（回転）
している。この状態で油圧クラッチ４５のピストン８４
に作動油を供給すると、クラッチ板８８が接となり、連
動ギア群５１を介して前輪駆動軸４９が推進軸５２を経
由して前輪デフ装置に伝動され、左右の前輪２は後輪３
と同調して四輪駆動（ＤＴ駆動）されるのである。

【００２８】このとき、油圧クラッチ４５にはシリンダ
ケース９５を介してシリンダ室９６が形成されていて、
このシリンダ室９６にシステム圧が作用しているけれど
も、シリンダ室９６とピストン８４による面積差によっ
て油圧クラッチ４５はクラッチ入（接）にでき、ここ
に、強制四駆が可能となるのである。また、倍速駆動の
ときは、油圧ピストン８５に油圧を作用させることによ
り、連動ギア群５０を介して前輪駆動軸４９が倍速回転
駆動されるのであり、前輪２の切角（操舵角）が旋回状
態となったのを検出し、これに連動して油圧ピストン８
５に油圧を作用することで前輪２が後輪３に対して倍速
駆動されて小廻り性能を向上しているのである。

【００２９】一方、エンジン７を停止した状態でトラク
タ１を駐車しているときには油圧ポンプ９９は駆動せ
ず、これ故、シリンダ室９６にはシステム圧が作用する
ことなく、弾性体９８の弾発力によってクラッチ板８８
がクラッチ入となり、前輪２（前輪伝動系である駆動軸
４９、推進軸５２等を含む）が所謂ロックされて前輪２
の空転は阻止され、トラクタ１の不測な微速走行は防止
される。このとき、後輪３については、前述した駐車ブ
レーキを作用させておくことが望ましいが、走行系ミッ
ションのギアの咬合があることから、駐車ブレーキを作
用させてなくともトラクタの駐車状態の維持は可能であ
る。

【００３０】そして、エンジン７を起動するとこれに直
結されている油圧ポンプ９９によるシステム圧がシリン
ダ室９６に作用して弾性体９８の弾性力に抗してピスト
ン８４が後退し、クラッチ板８８を切（断）にすること
から、走行系ミッションを介して後輪３だけを駆動した
状態での走行復帰が可能となるのである。なお、図示で
は、弾性体９８、ピストンボス部８４Ａの案内をするシ
リンダケース９５を等速油圧クラッチ４５に組込んでい
るけれども、倍速油圧クラッチ４６に組込むこともで
き、但し、ギア比（連動ギア群５０，５１のギア比）を
加味すると、等速油圧クラッチ４５に組込む方が効率的
には有利となる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、エ
ンジンを停止しても前輪は確実にロックできるし、後輪
駆動状態、ＤＴ駆動等への復帰も確実になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る前輪駆動装置を装備したトラクタ
の側面図である。

【図２】本発明に係る前輪駆動装置を装備するＰＴＯ変
速装置を含むトランスミッションの全体側面図であり、
一部展開して示している。

【図３】ＰＴＯ変速装置の側面図である。

【図４】図３の要部断面図である。

【図５】本発明に係る前輪駆動装置の断面図である。

【符号の説明】

２ 前輪 ３ 後輪 ７ エンジン ８ トラクタ車体 ３７ 後輪走行伝動系（伝動軸） ４４ 前輪駆動装置 ４５ 等速油圧クラッチ ４６ 倍速油圧クラッチ ４８ 駆動ギア ９５ シリンダケース ９８ 弾性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−8742（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−213260（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−1154（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−332489（ＪＰ，Ａ) 特公 平７−100414（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 17/00 - 17/356 B60K 23/00 - 23/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 後輪走行伝動系に前輪駆動ギアを備え、
   この前輪駆動ギヤから油圧クラッチを介して前輪に動力
   を断接自在に伝達するようにした前輪駆動装置におい
   て、 エンジン停止時に前記油圧クラッチの油圧ピストンを該
   油圧クラッチを接続する方向に押圧する弾性体を備え、
   エンジン駆動時において、前記弾性体に抗して油圧ピス
   トンを押圧するシステム圧によって油圧クラッチを切断
   可能とし、且つ、この油圧クラッチを切断可能とするシ
   ステム圧の油圧ピストンに対する油圧作用面積よりも油
   圧ピストンを油圧クラッチ接続方向に押圧する圧油の油
   圧ピストンに対する油圧作用面積の方が大とされていて
   当該面積差で前記油圧クラッチを接続して後輪とともに
   前輪を駆動可能に構成していることを特徴とするトラク
   タの前輪駆動装置。
2. 【請求項２】 前輪が後輪と同調して駆動されるように
   動力伝達する等速用油圧クラッチと、前輪が後輪に対し
   て倍速駆動されるように動力伝達する倍速用油圧クラッ
   チとを備え、等速用油圧クラッチが前記構成の油圧クラ
   ッチで構成されていることを特徴とする請求項１記載の
   トラクタの前輪駆動装置。