JP3763270B2 - 走行装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンバイン、トラクタ等の走行装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンバイン等における左右一対のクローラ走行装置を有する車両において、走行用と旋回用の各油圧無段変速機構（以下「ＨＳＴ」と称する）ならびに左右のサイドクラッチ機構、差動伝動機構、逆転カウンタギヤ機構等を備え、旋回用ＨＳＴによる前記差動伝動機構の駆動によって旋回内側の車軸を正逆に無段変速する走行装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の走行装置は、旋回用ＨＳＴによって差動伝動機構を回転駆動し、左右の車軸を差動させて旋回する構成であるが、上記旋回用ＨＳＴはその出力回転を微速制御することが困難であるため、極低速走行時に旋回できなくなる等の問題があった。また、直進時には上記差動伝動機構のデフケース内の差動ギヤが常に回転するため、該デフケースの耐久性が低下する問題があった。
また、従来の走行装置は、パワステレバー（操向レバー）の左右回動支点軸とその回動角を検出するポテンショメータの被回動軸とが同軸心に配置されておらず、カム機構等を介して連繋されていた。このため、この連繋機構のガタ等によってポテンショメータの検出精度が低下する欠点があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、構成を簡素化するとともに、パワステレバーの回動角度の検出精度を高め、旋回操作性及び直進操作性を向上させた走行装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１の発明は、無断変速機構から左右の車軸への動力断続をそれぞれ独立して行う左右のサイドクラッチを有すると共に、左右の車軸を差動回転する差動伝動機構を設けた走行装置であって、
クラッチ軸を設け、このクラッチ軸に一方が入りのとき他方が切りになる２つのクラッチ機構を設け、
前記２つのクラッチのうちの１つは機体直進走行時の駆動を伝達し、他の１つは機体旋回時の駆動を伝達するように構成し、
機体直進走行時の駆動を伝達するクラッチが入りの場合に、前記差動伝動機構によりデフケースを回転させ、
機体旋回走行時の駆動を伝達するクラッチが入りの場合に、前記差動伝動機構によりサイドクラッチを切った側の車軸を差動回転させ、
さらに、機体直進走行時の駆動を伝達するクラッチの切り作動及び機体旋回時の駆動を伝達するクラッチの入り作動を、左右一側のサイドクラッチが切り作動した場合にのみ行えるように構成した。請求項１の発明によると、左右いずれのサイドクラッチも切れていない場合には、機体直進走行時の駆動を伝達するクラッチの切り作動及び機体旋回時の駆動を伝達するクラッチの入り作動が行われない。
【０００６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、左右いずれのサイドクラッチも切れていない場合には、機体直進走行時の駆動を伝達するクラッチの切り作動及び機体旋回時の駆動を伝達するクラッチの入り作動が行われないため、メカロックを確実に防止することが出来る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に関わるコンバインの一例を示す全体図である。
図示するコンバインは、クローラａと、クローラの駆動軸（車軸あるいはホイル軸とも呼ぶ）ｂと、刈取部ｃと、刈り取った穀稈を搬送しながら脱穀機に供給するフィードチェーンｄと、脱穀機ｅと、脱穀した穀物を貯留する穀物タンクｆと、貯留した穀物を機外へ排出するオーガｇとを有している。
【０００８】
図２はコンバインの運転席のスイッチ配置図である。
ＨＳＴレバー４１は、前後に傾動して車速を増減するもので、図の中立（ニュートラル）位置から前方に倒すと前進方向に増速し、後方に倒すと後進方向に増速する。そして、前進あるいは後進位置から中立位置方向に戻すと減速し、中立位置で機体は停止する。
アクセルレバー４２は、前後に傾動してスロットルを開閉することによりエンジン回転数を上げ下げするもので、後方に倒すとスロットルが開いてエンジン回転数を上げ、前方に倒すとスロットルが閉じてエンジン回転数を下げる。
パワステレバー４３は、前後左右に傾動して刈取部の上げ下げと機体の旋回を操作するもので、中立位置から後方に倒すと刈取部が上昇し、前方に倒すと刈取部が下降する。また、左側に倒すと機体は左旋回し、右側に倒すと右旋回する。
【０００９】
次に、伝動装置の構成について説明する。
図３は本発明に係る走行装置における伝動装置の断面図である。エンジン（図示せず）の出力軸に取り付けられたエンジンプーリ（図示せず）とベルトで巻回された入力プーリ１５を介してＨＳＴ１７の入力軸１６にエンジンからの動力が伝達される。そして、ＨＳＴ１７の出力軸１８の駆動により、該出力軸１８に設けられたギヤ１９と噛合する副変速軸２０のギヤ２２を介して該副変速軸２０が駆動する。該副変速軸２０には上記ギヤ２２の他にギヤ２３ａとギヤ２３ｂとが設けられ、該副変速ギヤ２２、２３ａ、２３ｂと噛合するカウンタ軸２４のギヤ９、２５、２６を介して該カウンタ軸２４が駆動する。図示しないシフタの切換えによって、副変速ギヤ２２、２３ａ、２３ｂとカウンタ軸２４のギヤ９、２５、２６との噛合位置が切り換わり、これによりカウンタ軸２４は高速・中速・低速に変速されて駆動する。また、副変速軸２０の一端には刈取出力プーリ２１が取り付けられ、刈取部を駆動する刈取入力プーリ（図示せず）とベルトで巻回されている。副変速軸２０と刈取出力プーリ２１との間にはワンウェイクラッチが介装されている。
【００１０】
上記カウンタ軸２４の駆動により、同じカウンタ軸２４に設けられたギヤ１１と噛合するサイドクラッチ軸３のギヤ２を介して該サイドクラッチ軸３が駆動する。
【００１１】
一方、前記カウンタ軸２４に対しカウンタ軸２７を介する伝動下手側の軸３６には、クラッチ３０とクラッチ３１の２つの摩擦多板式クラッチが介装されており、前記パワステレバー４３の傾動操作により、その傾動操作角度（図示しないポテンショメータにより検出）に応じて油圧シリンダを作動し、クラッチ３０とクラッチ３１をそれぞれ接続状態と非接続状態とに制御する。クラッチ３０は機体の直進時に圧縮バネにより常時接続状態となって駆動力を伝達し、またクラッチ３１は機体の旋回時に接続状態となって駆動力を伝達する。そして、機体直進時の駆動力を伝達するクラッチ３０が接続状態のときは機体旋回時の駆動力を伝達するクラッチ３１が非接続状態となり、機体旋回時の駆動力を伝達するクラッチ３１が接続状態のときは機体直進時の駆動力を伝達するクラッチ３０が非接続状態となるように構成している。
【００１２】
また、前記カウンタ軸２７のギヤ２８ａは上記クラッチ軸３６に設けたギヤ１０と噛合し、同じくカウンタ軸２７のギヤ２８ｂは上記クラッチ軸３６に設けたギヤ１２と噛合する。
また、上記軸３６に設けたギヤ２９は差動伝動機構のデフケース３３に固定された差動入力ギヤＱと噛合する。図中の３４と３５はそれぞれベベルギヤで、差動出力ギヤＰとＲはベベルギヤ３５と一緒に回転する。図中の３２はデフ差動軸で、上記差動出力ギヤＰとＲはそれぞれ左右のホイルギヤ５Ｌ，５Ｒと噛合する。
【００１３】
そして、左右のサイドクラッチが入り、つまり左右の爪クラッチ１Ｌ，１Ｒが接続状態のときは、サイドクラッチ軸３の駆動力は、サイドクラッチギヤ４Ｌ，４Ｒへ伝達され、さらに互いに噛合関係にあるギヤ５Ｌ，５Ｒへ伝達され、左右の車軸ｂ、ｂを駆動する。なお、図中の８Ｌ，８Ｒは左右の車軸ｂ、ｂにそれぞれ取り付けたスプロケットを示している。
【００１４】
以上の構成において、エンジン１３が始動し、機体の直進走行時には、ＨＳＴ１７の出力軸１８より副変速軸２０及びカウンタ軸２４へと動力が伝達される。そして、カウンタ軸２４のギヤ１１と噛合するサイドクラッチ軸３のギヤ２を介して該サイドクラッチ軸３が駆動する。直進時は左右のサイドクラッチが入りになっていて、爪クラッチ１Ｌ，１Ｒが共に接続状態である。したがって、サイドクラッチ軸３の駆動力は左右のサイドクラッチギヤ４Ｌ，４Ｒに伝達され、該サイドクラッチギヤ４Ｌ，４Ｒがともに回転駆動する。
【００１５】
そして、上記左右のサイドクラッチギヤ４Ｌ，４Ｒとそれぞれ噛合するギヤ５Ｌ，５Ｒへと動力が伝達され、左右の車軸ｂ、ｂが同方向へ同速で回転駆動する。なお、この時、前記差動出力ギヤＰはホイルギヤ５Ｌと、差動出力ギヤＲはホイルギヤ５Ｒとそれぞれ噛合しているので、差動出力ギヤＰとＲはともに回転している。したがって、デフケース３３と差動入力ギヤＱも差動出力ギヤＰ，Ｒと同方向に回転している。
【００１６】
ところで、機体の直進時は、前述の軸３６に介装されたクラッチ３０のディスク板が圧縮バネで内方に押し付けられて接続状態になっている。ゆえに、カウンタ軸２４の駆動力は、該カウンタ軸２４のギヤ１１とカウンタ軸２７のギヤ２８ａとの噛合及び該ギヤ２８ａと軸３６のギヤ１０との噛合により軸３６へ伝達され、これにより軸３６のギヤ２９が回転する。もちろん、該ギヤ２９は前記差動入力ギヤＱと噛合しているので、カウンタ軸２４のギヤ１１とカウンタ軸２７のギヤ２８ａとクラッチ軸３６のギヤ１０とのギヤ変速比によって直進時の差動入力ギヤＱの回転数とギヤ２９の回転とが一致するように構成している。
【００１７】
たとえば、直進走行中から旋回方向内側のサイドクラッチを切った時（つまり爪クラッチ１Ｌ又は１Ｒが切断された時）に瞬間的に切った側に「ガクン」というようなショックが生じるが、上述の構成のように直進時にクラッチ３０を接続状態としてギヤ２９を介してデフケース３３を回転させておくことにより、サイドクラッチを切ってもこのようなショックを防止することができる。
【００１８】
次に、機体の旋回時について説明する。
前記パワステレバー４３を例えば右側に倒して機体を右旋回させる場合、パワステレバー４３を傾動操作すると、まずこの傾動操作側の爪クラッチ１Ｒが切断される。これとともに、パワステレバー４３の傾動操作角に応じて油圧によりクラッチ３１のディスク板の圧接力が増してクラッチ３１が接続状態となる一方、クラッチ３０は非接続状態となる。これにより、カウンタ軸２４のギヤ１１とカウンタ軸２７のギヤ２８ｂとクラッチ軸３６のギヤ１２とのギヤ変速比によって旋回時の差動入力ギヤＱの回転数が変わる。
【００１９】
右側旋回時は、前記差動出力ギヤＰは、直進時と同様に一定の回転数で回転している。そして、パワステレバー４３の傾動操作角度に応じて差動入力ギヤＱの回転数が減速していくと、差動出力ギヤＲの回転数も減速していく。このように、旋回外側と内側とが同方向回転で且つ旋回内側が外側より低回転している間は緩やかな旋回角度での旋回（ここでは「マイルドターン」（登録商標）と称する）となる。そして、例えばギヤＱの回転数がギヤＰの回転数の１／２となるとギヤＲは零回転となり、旋回内側の車軸ｂが回転停止した時はブレーキターンとなる。さらに、ギヤＱの回転数が減速していくと、ギヤＲは逆転状態となり、旋回外側と内側とが逆方向回転してスピンターンとなる。
【００２０】
そして、上記クラッチ３１が完全に繋がると、ギヤ１１とギヤ２８ｂとギヤ１２とのギヤ変速比による一定の回転数でギヤＱが回転するため、例えばこのギヤ変速比をギヤＱがギヤＰの１／２となるように設定すれば、上述のマイルドターン（登録商標）及びブレーキターンが可能となる。なお、上記クラッチ３１は、ディスク板を用いた摩擦式により構成されているため、油圧シリンダを制御してクラッチ３１を無段階に作動させると、無段変速のマイルドターン（登録商標）が可能となる。
【００２１】
また、上記ギヤ変速比を例えばギヤＲがギヤＰと逆方向の１／３となるように設定すれば、上述のマイルドターン（登録商標）及びブレーキターン並びに１／３スピンターンが可能となる。そして、上述したようにクラッチ３１を無段階に作動させると、１／３スピンターンまで無段階に変速が可能となる。なお、いずれかの伝動軸の回転数を回転センサで検出して油圧シリンダへフィードバック制御することにより、より正確な旋回制御が行える。ギヤＱの回転数をゼロ回転とすると、１：（−１）のスピンターン（超信地旋回）となる。
なお、以上は右旋回時について説明したが、左旋回の場合は、前記爪クラッチ１Ｌが切りとなり、あとは上述した右旋回の場合の動作と同様である。
【００２２】
本発明の走行装置は、旋回時にデフケース３３が副変速後の軸２４からクラッチ３１を介して回転駆動されるため、極低速走行時であってもデフケース３３を確実に回転駆動して円滑な旋回を行うことが出来る。また、車速に応じてデフケース３３の回転速度が自ずと増減するため、パワステレバー４３の作動量に応じた旋回量が得られる。
【００２３】
ところで、上記直進用のクラッチ３０と旋回用のクラッチ３１のそれぞれのディスク枚数については、直進用クラッチ３０のディスク枚数を旋回用クラッチ３１のディスク枚数と同数又はこれよりも多くすることが望ましい。直進用クラッチ３０と旋回用クラッチ３１とを同軸上に設けた場合、設置スペース上の制約から両クラッチのディスクの合計枚数が制限される。このような制限の下、直進用クラッチ３０のディスク枚数を旋回用クラッチ３１のディスク枚数より少なくした場合、直進用クラッチ３０を徐々に切ることが困難となり、旋回開始時のショックが大きくなる欠点があるが、直進用クラッチ３０のディスク枚数を多くすることでこのような欠点を解消できる。
【００２４】
次に、本発明の走行装置における操向操作装置について説明する。
図４は上記操向操作装置を示しており、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図である。
すなわち、操作席前方の操作ポスト６５上部にハンドルフレーム６０を立設し、該ハンドルフレーム６０に前記パワステレバー４３の回動支点部を設ける。図中、６２はパワステレバー４３の左右回動支点軸で機体の左右旋回を操作する。６３はパワステバー４３の前後回動支点軸で刈取部の上下昇降を操作する。さらに、上記パワステレバー４３の左右回動支点軸６２に、該レバー４３の傾動操作角を検出するポテンショメータ６１の被回動軸を同軸心で取り付ける。そして、該ポテンショメータ６１は前述の伝動装置のサイドクラッチ１Ｌ，１Ｒと直進用クラッチ３０及び旋回用クラッチ３１とに電気的に連繋している。
【００２５】
また、上記パワステバー４３の前後回動支点軸６３は、ロッド６４、連結板６７、ロッド６８等を介して本機側の刈取部上下コントロールバルブ６９と接続しており、パワステバー４３の回動支点部と本機側の刈取部上下コントロールバルブ６９とは、パワステレバー４３の前後回動によって作動する機械式操作機構によって連繋している。さらに、パワステレバー４３の前後回動中立復帰用スプリングバネ６６を操作ポスト６５上面より下側にあるロッド６４下端部に配置している。
【００２６】
このように、上記パワステレバー４３の左右回動支点軸６２にポテンショメータ６１の被回動軸を同軸心で取り付けているため、パワステレバー４３の左右回動角度の検出精度が高まる。
また、従来は操作ポスト６５上面からパワステレバー４３が立設されていたため機体の振動などによってパワステレバー４３を一定角に維持したり微調整することが困難であったが、上記構成によれば、たとえば手首をハンドルフレーム６０に載せた状態でパワステレバー４３を把持操作できるため、パワステレバー４３を一定角に維持したり微調整することが容易となり操作性が向上する。
また、パワステレバー４３の前後回動中立復帰用スプリングバネ６６を操作ポスト６５上面より下側に配置したことにより、パワステレバー４３の回動支点部に前後回動中立復帰用スプリングバネ６６を設ける構成と比較して、パワステレバー４３の回動支点部を簡素且つコンパクトに構成できる。
【００２７】
また、パワステレバー４３の操作量の検出結果に基づいて前記直進用クラッチ３０と旋回用クラッチ３１の操作油圧を制御すべく構成している。具体的には、上記２つのクラッチ３０、３１を操作する油圧シリンダへの送油回路に比例減圧弁を設け、該比例減圧弁をパワステレバー４３の操作量を検出するポテンショメータ６１の検出値によって制御する。これにより、パワステレバー４３の操作量に対応して２つのクラッチ３０、３１の操作油圧を制御することができ、旋回操作及び直進操作を円滑に行うことができる。
【００２８】
また、直進用のクラッチ３０の切り作動及び旋回用のクラッチ３１の入り作動が、左右一側のサイドクラッチ１Ｌ，１Ｒが切り作動した場合にのみ行われるように構成することにより、左右いずれのサイドクラッチ１Ｌ，１Ｒも切れていない場合には、直進用クラッチ３０の切り作動及び旋回用クラッチ３１の入り作動が行われないため、メカロックを確実に防止することが出来る。なお、サイドクラッチの切り状態は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、パワステレバー４３の左右回動支点軸６２に設けたカムプレート７０によって作動するマイクロスイッチ７１により検出される。
【００２９】
次に、フィードバック制御について説明する。
上述したように、パワステレバー４３の操作量の検出結果に基づいて前記直進用クラッチ３０と旋回用クラッチ３１の操作油圧を制御しているが、左右のホイルギヤ５Ｌ，５Ｒ回転数を夫々検出し、該左右の検出回転数の差又は比を所定の設定値に一致させるように上記操作油圧を制御するフィードバック制御を行う。
図６はこのようなフィードバック制御のフローチャートである。
パワステレバー４３が中立位置から右又は左に傾動されると、プッシュシリンダ右（左）がオンになり、旋回内側の右（左）サイドクラッチが切れる（ステップ１〜３）。そして、前記ポテンショメータ６１と右（左）ホイルギヤの値に応じた右（左）ホイルギヤの回転数を算出し、前記比例減圧弁に出力する（ステップ４、５）。
【００３０】
右（左）ホイルギヤの回転数が算出した設定値に達しないうちは上記ステップ５を続行し、設定値に達した場合はパワステレバー４３を中立位置（旋回終了）にして、前記比例減圧弁への出力を停止する（ステップ６〜８）。そして、左右のホイルギヤ回転数が一致したら、前記プッシュシリンダがオフになり、右（左）サイドクラッチが入りになり、機体は直進する（ステップ９、１０）。
なお、このようなフィードバック制御を有効／無効に切り換えるスイッチを設けておき、例えば、湿田ではフィードバック制御を有効とし、確実な差動状態を得ることができる。一方、乾田などではフィードバック制御を無効とし、操向状態に応じて運転者の意思でパワステレバー４３を傾動調節して旋回することができるのでダイレクトな操作感覚が得られる。
【００３１】
次に、前記旋回用のクラッチ３１を制御する油圧について説明する。
前記ＨＳＴレバー４１にスピンターン入／切スイッチを設けておき、該スイッチを入り操作し、且つパワステレバー４３の傾動角度がスピンターン位置を越えた場合に、旋回用クラッチ３１のディスク板に一定の高圧をかける。これにより、旋回用クラッチ３１に該クラッチが滑らないように高圧をかけるため、スピンターンを安全且つ確実に行うことが出来る。
また、パワステレバー４３の傾動角度がスピンターン位置に達するまでは、パワステレバー４３の傾動角度に応じて設定された油圧を旋回用クラッチ３１にかけ、パワステレバー４３の傾動角度がスピンターン位置を越えた後は旋回用クラッチ３１のディスク板に一定の高圧をかけるようにする。これにより、パワステレバー４３の傾動角度がスピンターン位置を越えた後は、常に旋回用クラッチ３１に該クラッチが滑らないように高圧をかけるため、スピンターンを安全且つ確実に行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるコンバインの一例を示す全体側面図である。
【図２】コンバインの運転席のスイッチ配置図である。
【図３】伝動装置の断面図である。
【図４】操向操作装置の正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図５】操向操作装置の正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図６】フィードバック制御のフローチャートである。
【図７】図３の要部拡大図である。
【符号の説明】
ａ クローラ
ｂ クローラ駆動軸
ｃ 刈取部
ｄ フィードチェーン
ｅ 脱穀機
ｆ 穀物タンク
ｇ オーガ
Ｐ，Ｑ，Ｒ 差動入出力ギヤ
１Ｌ，１Ｒ 爪クラッチ
３ サイドクラッチ軸
４Ｌ，４Ｒ サイドクラッチギヤ
１３ エンジン
１７ ＨＳＴ
２０ 副変速軸
２９ センターギヤ
３０ クラッチ
３１ クラッチ
３３ デフケース
３４、３５ ベベルギヤ
４１ ＨＳＴレバー
４２ アクセルレバー
４３ パワステレバー

Claims (1)

1. 無断変速機構から左右の車軸（ｂ）への動力断続をそれぞれ独立して行う左右のサイドクラッチを有すると共に、左右の車軸（ｂ）を差動回転する差動伝動機構を設けた走行装置であって、
   クラッチ軸（３６）を設けて、このクラッチ軸（３６）に一方が入りのとき他方が切りになる２つのクラッチ（３０，３１）を設け、
   前記２つのクラッチ（３０，３１）のうちの１つのクラッチ（３０）は機体直進走行時の駆動を伝達し、他の１つのクラッチ（３１）は機体旋回時の駆動を伝達するように構成し、
   機体直進走行時の駆動を伝達するクラッチ（３０）が入りの場合に、前記差動伝動機構によりデフケース（３３）を回転させ、
   機体旋回走行時の駆動を伝達するクラッチ（３１）が入りの場合に、前記差動伝動機構によりサイドクラッチを切った側の車軸（ｂ）を差動回転させ、
   さらに、機体直進走行時の駆動を伝達するクラッチ（３０）の切り作動及び機体旋回時の駆動を伝達するクラッチ（３１）の入り作動を、左右一側のサイドクラッチが切り作動した場合にのみ行えるように構成したことを特徴とする走行装置。

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