JP4069872B2 - トラクタのクローラ式走行装置 - Google Patents

Description

この発明は、農業用作業車両のトラクタのクローラ式走行装置に関する。

従来、車体の側部に左右一対の駆動軸を突出し、この駆動軸にクローラ用駆動輪を設けると共に、駆動軸下方には従動輪、または転輪を支持する支持部材を配置して、前記クローラ用駆動輪と従動輪、または転輪間にクローラを掛け渡してクローラ式走行装置を構成する作業車両が知られている。例えば、実開平５−７８６８２号公報には、左右一対のホイール式前輪と、左右一対のクローラ式の後走行装置とを設け、この車体の端部には作業機を昇降自在に連結可能に構成したセミクローラ型トラクタが示されている。
実開平5-78682号公報

従来のクローラ式走行装置を有する作業車両は、転輪、或いは従動輪を支持する支持部材を車体に対し固定して取り付けている為、旋回時や高速走行中にクローラの抵抗が大きく、走行面を荒らしたり、クローラを早期に摩耗するという課題が有った。また、この課題に対処する為、前記支持部材の状態を変更して、クローラの接地面積をなるべく小さくする方法が考えられるが、このときには、クローラが駆動輪や従動輪、または転輪の案内から外れないように、車両の状態に合わせてクローラの周長がなるべく変化しないように支持部材の状態を変更する必要が有る。

この発明は、以上のような課題を解消するために、次のような技術手段を講じた。即ち、車体前部左右にホイール式の前輪（１４，１４）を備え、車体後部左右に左右一対の駆動軸（１，１）を突出し、この駆動軸（１，１）にクローラ用駆動軸（２，２）を設けると共に、駆動軸（１，１）下方には従動輪（３…）、または転輪（４…）を支持するクローラフレーム（５）を配置し、前記クローラ用駆動輪（２，２）と従動輪（３…）、または転輪（４…）との間にクローラ（６）を掛け渡してクローラ式後走行装置（７）を構成するトラクタのクローラ式走行装置において、前記従動輪（３…）、または転輪（４…）を支持するクローラフレーム（５）を、駆動軸（１，１）の軸心回りに回動自在に取り付けると共に、前記クローラフレーム（５）を前記軸心回りに回動させる油圧シリンダ（３０）を備え、ソレノイド（５５Ａ，５５Ｂ）の通電によって上記油圧シリンダ（３０）を伸縮作動させる切替制御弁と、「前上げモード」、「フリーモード」または「全面設置モード」のいずれかを選択設定できる制御モード切替スイッチ（２５）を備え、前記スイッチ（２５）の切替によって「前上げモード」を選択すると、油圧シリンダ（３０）を短縮してクローラ（６）の接地面を小さくし、「全面設置モード」を選択すると油圧シリンダ（３０）を伸長してクローラ（６）の接地面を大とし、「フリーモード」を選択すると油圧シリンダ（３０）から油圧をかけずに自由揺動する構成とし、且つ車体の傾斜を検出する傾斜センサを接続すると共に、車体の前側が上向く状態を検出すると油圧シリンダ（３０）に対し前記「前上げモード」の処理を行う制御部を備える構成とし、トラクタ（１０）のミッションケース（１３）の後部には作業機（２４）を連結して設け、ステアリングハンドル（１７）の操作速度を検出し、該ステアリングハンドル（１７）の操作速度が所定の操作速度以上であれば圃場内の条合わせ旋回と判定して前記作業機（２４）を上昇する構成とし、その後、旋回内側のクローラ（６）の駆動軸（１）にブレーキを作動させ、続けて前輪（１４）を増速する構成にするとともに、前記クローラフレーム（５）の前部を駆動軸（１）回りに持ち上げるように構成したことを特徴とするトラクタのクローラ式走行装置とした。

以上のように構成したトラクタのクローラ式走行装置は、従動輪３…、または転輪４…を支持するクローラフレーム５を、このクローラフレーム５全体がクローラ６を駆動する駆動軸１，１の軸心回りに回動するので、クローラ６の周長が変化することが無い。従って、このクローラフレーム５を回動してもクローラ６がクローラ用駆動輪１や従動輪３…、或いは転輪４…の案内から外れることが無くなり、クローラ６が脱落することを防止できる。
また、制御モード切替スイッチ２５の切替によって各モードに切り替わり、「前上げモード」を選択すると、油圧シリンダ３０を短縮してクローラ６の接地面を小さくし、前輪１の接地点とクローラ６の接地面の中心との間隔が広がり、車体の重心位置は前側に移るため、前輪１の分担荷重が増加して、この浮き上がりを防止することができ、傾斜地やぬかるんだ作業場でも安全に走行できる。
「全面設置モード」を選択すると油圧シリンダ３０を伸長してクローラ６の接地面を大とし、トラクタの牽引力を大きくすることができる。「フリーモード」を選択すると油圧シリンダ３０から油圧をかけずに自由揺動するため、クローラフレーム５は上下自在に回動することができる。
更に、車体の傾斜センサを備えて前側が上向きの状態と判定されると、油圧シリンダ３０は短縮し、前記「前上げモード」の状態となって傾斜地の走行を自動的に安全に行うことができる。

また前記クローラフレーム５は、油圧シリンダ３０の駆動により駆動軸１，１の軸心を中心に回動するので、作業の状態、例えばクローラ６の接地面を最大にすることでトラクタ１０の牽引力を大きくしたり、また路上での高速走行時には、接地面積を小さくしてクローラ６の磨耗を極力少なくすることができる。
また、クローラ６の接地面をなるべく後方へ変更することで、前輪１４の分担過重を増加することができる。従って、トラクタ１０は、クローラ６を全面接地して旋回することと比較して、前輪１４の牽引力が増し小回り旋回を行い易くすることができる。また、クローラ６の接地面積が少なくなり圃場の荒れを少なくすることができる。

この発明の課題、及び解決手段は以上の如くであり、以下作業車両の一例としてセミクローラ型の農業用トラクタ（以下、トラクタ１０）について説明する。トラクタ１０は、図２に示すように、機体前部のボンネット１１内部にエンジン１２を載置し、このエンジン１２からクラッチハウジング、ミッションケース１３等を一体的に連結して車体の主枠としている。そしてボンネット１１の左右両側には、ホイール式の前輪１４，１４をセンターピボット１５中心に対しローリング自在に設け、前記ボンネット１１後部には、ステアリングポスト１６を設け、この上部にステアリングハンドル１７を突出して設け、このステアリングハンドル１７の回転操作により前記前輪１４，１４を操向する構成となっている。また、同ポスト１６内部には、トラクタ１０の旋回状態検出手段としてステアリング切角センサ１８を設けている。

トラクタ１０の操縦席１９近傍について説明すると、この操縦席１９側方に走行用変速レバー２０、作業機昇降用のポジションレバー２１を設けている。ポジションレバー２１の回動基部には、この操作角度を検出するポテンショメータ２２を設け、このレバー操作角度と後述するリフトアーム２３の設定角度が一致するように作業機２４の高さを変更する構成となっている。また、同レバー２１のガイド近傍には後述する前後従動輪３Ｆ，３Ｒ、または転輪４Ａ，４Ｂ，４Ｃを支持するクローラフレーム５の制御モードを切り替える制御モード切替スイッチ２５を設けている。

トラクタ１０の後走行装置７は、クローラ式の構成となっており、前記ミッションケース１３の下方に転輪４Ａ，３Ｂ，３Ｃ、従動輪３Ｆ，３Ｒを支持するクローラフレーム５を設け、この転輪４Ａ，３Ｂ，３Ｃ 、及び従動輪３Ｆ，３Ｒにクローラ６を掛け渡す構成となっている。詳細に説明すると、クローラフレーム５は、図３に示すように、上面視（Ａ）において略「Ｈ」型の鉄製フレームで、左右両側部には、前後方向に設けた転輪支持部５Ａ，５Ａを有する構成となっている。この転輪支持部５Ａの前端には、前従動輪３Ｆの支持部を受けるように筒状に構成され、また転輪支持部５Ａの後端は、後従動輪３Ｒを回転自在に軸支する挟持部を設けた構成となっている。尚、前記転輪支持部５Ａの前端は、前従動輪３Ｆの支持部を筒内で前後に摺動して嵌合し、前後位置を調整可能に構成されている。そして、これらの前後従動輪３Ｆ，３Ｒの間には、前方から順に第一転輪４Ａ、第二転輪４Ｂ、第三転輪４Ｃを配置して設けている。

前記クローラ用駆動輪２は、前記ミッションケース１３後部の左右延設部１３ａから外方に向けて突設する駆動軸１の先端部に設けられ、この外周部にクローラ６の係合穴６Ａに噛み合うスプロケット形態の凸部２Ａ…を設け、これらの噛み合いによりクローラ６を駆動する構成となっている。また、転輪４Ａ，４Ｂ，４Ｃの左右幅中央部には、クローラ６の内側の左右２列に併設した中央突起部６Ｂ，６Ｂを挟み込む凹部４Ａを設け、この凹部４Ａによりクローラ６の左右ずれを規制してこの回転方向を案内する構成となっている。また、前後従動輪３Ｆ，３Ｒは、第一転輪４Ａから第三転輪４Ｃとが接地する際、この接地面よりもやや上方に位置して、クローラ６の回転を案内する構成となっている。

また、転輪支持部５Ａの内側部から上方へ向けて平板状の立設部５Ｂを設け、この上部に駆動軸軸受部５Ｃを連結した構成となっている。そして、この左右の立設部５Ｂは、前後位において各々左右間を前後連結部５Ｄ，５Ｅにより連結されている。また、この前連結部５Ｄには取付片５Ｆを設け、これにクローラフレーム５を回動するアクチュエータである油圧シリンダ３０のピストンを連結する構成となっている。尚、この取付片５Ｆは、平板状のプレートでこの前端部に長穴５Ｇを開口して設け、後述する「フリーモード」のときに、クローラフレーム５が一定量揺動可能に構成している。

以上のように構成したトラクタ１０のクローラフレーム５にクローラ６を取り付けるときには、最初に、駆動軸１の一端部にクローラ用駆動輪２を取り付け、ミッションケース１３の下方にクローラフレーム５を位置させた状態で、駆動軸の他端側を、クローラフレーム５の軸受部５Ｃに挿通して後、前記ミッションケース１３の延設部１３ａに開口した軸受穴に取り付ける。更に、前記油圧シリンダ３０の固定端をミッションケース１３の側部に回動自在に取り付け、このピストン先端部を前記取付片５Ｆの長穴７Ｇに取り付ける。そして、クローラ６をクローラ駆動輪２と前後従動輪３Ｆ，３Ｒ、転輪４Ａ，４Ｂ，４Ｃとの間に掛け渡す。

これにより、クローラフレーム５を油圧シリンダ３０のピストン伸縮により前後に回動することができ、このフレーム５は駆動軸１の軸心を中心に回動する。従って、クローラ６は、クローラ用駆動輪２の外周に沿ってこの駆動位置（接地位置）を変更するだけなので、この周長が変化することが無く、このフレーム回動時に前記クローラ用駆動輪２、前後従動輪３Ｆ，３Ｒ、または転輪４Ａ，４Ｂ，４Ｃの案内から外れることが無くなり、この脱落を防止することができる。

トラクタ１０のミッションケース１３の後部について説明する。ミッションケース１３の後部には、作業機昇降用の油圧シリンダ３１を内蔵するシリンダーケース３２を設け、この油圧シリンダ３１のピストンの伸縮によりケース３２側部に設けたリフトアーム２３，２３を回動する構成となっている。この片側のリフトアーム２３にはこの回動角度を検出するリフトアーム角センサ３３を設けている。また、シリンダーケース３２の前方には傾斜センサ３４を設け車体の前後傾斜を検出し、前記操縦席１９の下方に設けた制御部であるコントローラ３５にこの検出値を出力する構成となっている。

そして、ミッションケース１３の後部には、トップリンク３６、及び左右ロアリンク３７，３７とからなる３点リンク機構を設け、これに作業機２４を連結している。そしてこの３点リンク機構と前記左右リフトアーム２３，２３を左右それぞれ連結して、このリフトアーム２３を上下回動することで作業機２４を昇降する構成となっている。尚、図例では、ロータリ作業機を連結した構成となっている。

次に、トラクタ１０の動力伝達構成について、図４に基づいて説明する。前記エンジン１２からの回転動力は、主クラッチ４０にて断続され、前後進切替装置４１に入力される。そして、この前後進切替装置４１にて、走行系動力Ｌ１とＰＴＯ系動力Ｌ２とに分岐され、この走行系動力Ｌ１は、主変速装置４２、副変速装置４３と伝達される構成となっている。そして、走行系動力Ｌ１は、後輪デフ装置４４を介して前記クローラ６を駆動する後走行装置駆動経路Ｌ３と、前輪駆動伝達装置４５を介して前輪駆動経路Ｌ４とに分岐する構成となっている。

前輪駆動伝達装置４５は、２連式の湿式多板油圧クラッチ４６，４７で構成され、後方の油圧クラッチ４６が圧着すると、副変速装置４３から入力された回転動力を同回転数で出力し、クローラ６の周速は、前輪１４の周速と略同速となりトラクタ１０は四輪駆動形態で走行する構成となっている。また、前方の油圧クラッチ４７が圧着すると、回転数が入力時より約二倍に増速され、前輪１４の周速がクローラ６の周速の約二倍となる構成となっている。これにより、トラクタ１０は、旋回時等に小回り旋回を行える構成となっている。尚、前記両油圧クラッチ４６，４７がいずれも圧着していないときには、トラクタ１０は後走行装置２による２駆走行する構成となっている。

また、後輪デフ装置４４から左右に延設した伝達軸４８には、左右それぞれブレーキディスク４９…を設け、このブレーキディスク４９…をブレーキ用油圧シリンダ５０の作動により圧着してクローラ式走行装置７にブレーキをかける構成となっている。次に、前記クローラフレーム５の姿勢制御の作用に付いて説明する。

前記コントローラ３５は、この内部に各種センサや設定器の信号を演算処理部であるＣＰＵと、これらのセンサ信号を一時記憶するＲＡＭと、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ等を有する構成となっている。そして、この入力部には、ステアリング切角センサ１８と、「前上げモード」「フリーモード」「全面接地モード」の接点を有する制御モード切替スイッチ２５、ポジションレバー２１のポテンショメータ２２、リフトアーム角センサ３３、傾斜センサ３４を接続して設けている。また、出力部には、前記クローラフレーム５を回動する油圧シリンダ３０を伸縮作動する切替制御弁のソレノイド５５Ａ，５５Ｂと、作業機昇降用の油圧シリンダ３１のピストンを伸縮作動する比例圧力制御弁のソレノイド５６，５７と、左右駆動軸１にブレーキをかける油圧シリンダ５０，５０を作動する比例圧力制御弁のソレノイド５８，５９と、前記油圧クラッチ４６，４７を圧着する切替制御弁のソレノイド６０Ａ，６０Ｂとを接続して設けている。

そして、図６に示されたフローチャートのように、トラクタ１０のエンジン１２を始動すると、コントローラ３５は、各種スイッチやセンサの接続状態、設定状態を読み込む（ＳＴＥＰ１）。そして、傾斜センサ３４の検出から車体の傾斜角度が一定以上かどうかを判定する（ＳＴＥＰ２）。ここで判定がＹＥＳの場合は、傾斜地での走行か、或いはぬかるんだ作業場を走行して、車体が上向きの状態であると判定しているのでＳＴＥＰ３へすすみ、切替制御弁のソレノイド５５Ａへ通電し前記油圧シリンダ３０のピストンを短縮する（図２の一点鎖線の状態）。

これにより、前輪１の接地点とクローラ６の接地面の中心との間隔が広がり、車体の重心位置は前側に移る。従って、前輪１の分担荷重が増加して、この浮き上がりを防止することができ、傾斜地やぬかるんだ作業場でも安全に走行することができる。また、ＳＴＥＰ２での判定でＮＯの場合は、ＳＴＥＰ４へ進み、制御モード切替スイッチ２５の状態を判定する。ここで、このモードの設定が「前上げモード」であれば、前述のＳＴＥＰ３の処理を行う（図７のＣ）。これにより、路上での高速走行時などでは、クローラ６の接地面が小さくなり地面との摩擦が減少され、クローラ６の摩耗を極力少なくすることができる。

また、ここで「フリーモード」（図７のＢ）であれば、前記油圧シリンダ３０のピストンに油圧をかけずに自由揺動するように保持する。これにより、クローラフレーム５は、前記取付片５Ｅの長穴５Ｆの範囲内で上下自在に回動することができる。また、「全面接地モード」であれば、切替制御弁のソレノイド５５Ｂへ通電し、前記油圧シリンダ３０のピストンを最大に伸長しこれを固定する（図７のＡ）。これにより、クローラフレーム５は地面に押圧され、クローラ６の接地面が最大になりトラクタ１０の牽引力を大きくすることができる。

以上のように構成したトラクタ１０のクローラフレーム５の姿勢制御は、各圃場の状態や、走行状態に応じてクローラ６の接地位置、即ち設置面積を変えることができ、トラクタ１０の作業性能を向上することができる。また、前記ＳＴＥＰ３、ＳＴＥＰ５、ＳＴＥＰ６での処理を終了すると、コントローラ３５は、前記ステアリング切角センサ２６から車体の旋回状態を判定する。ここで、車体が旋回状態にあれば、図８に示した旋回制御を実行してリターンとなる。

トラクタ１０の旋回制御は、最初にステアリングハンドル１７の操作速度を検出し、この操作速度が予め設定された操作速度以上であれば、圃場内の条合わせ旋回（枕地旋回）と判定し、前記比例圧力制御弁のソレノイド５６Ａに通電を行って作業機２４を上昇する（ＳＴＥＰ１，２）。その後、前記比例圧力制御弁のソレノイド５８（５９）に通電を行い旋回内側の前記クローラ６の駆動軸１にブレーキをかける（ＳＴＥＰ３）。また、続けて前記切替制御弁のソレノイド６０Ｂへ通電して、前輪１４を増速状態に切り替えるとともに、切替制御弁のソレノイド５５Ａへ通電してクローラフレーム５の前部を駆動軸１回りに持ち上げる（ＳＴＥＰ４）。

これにより、従来、作業機の上昇時（特に上昇直後）に、前輪１４の分担荷重が低下して、前輪１４を駆動しても牽引力が得られないという課題に対し、ここでは、クローラ６の接地面をなるべく後方へ変更することで、前輪１４の分担過重を増加することができる。従って、トラクタ１０は、クローラ６を全面接地して旋回することと比較して、前輪１４の牽引力が増し小回り旋回を行い易くすることができる。また、クローラ６の接地面積が少なくなり圃場の荒れを少なくすることができる。

後走行装置の一部正面図。 トラクタの全体側面図。 （Ａ）クローラフレームの上面図。（Ｂ）クローラフレームの側面図。（Ｃ）クローラフレームの正面図。 トラクタの伝導機構を示す図。 コントローラの接続を示すブロック図。 クローラフレームの姿勢制御の制御プログラムの概要を示すフローチャート。 （Ａ）「全面接地モード」時の油圧シリンダのピストン先端部を示す図。（Ｂ）「フリーモード」時の油圧シリンダのピストン先端部を示す図。（Ｃ）「前上げモード」時の油圧シリンダのピストン先端部を示す図。 旋回制御の制御プログラムの概要を示すフローチャート。

符号の説明

１ 駆動軸
２ クローラ用駆動輪
３ 従動輪
４ 転輪
５ クローラフレーム
６ クローラ
７ クローラ式走行装置
１０ トラクタ
１３ ミッションケース
１４ 前輪
１７ ステアリングハンドル
２４ 作業機
２５ 制御モード切替スイッチ
３０ 油圧シリンダ
３５ コントローラ
５５ ソレノイド

Claims (1)

1. 車体前部左右にホイール式の前輪（１４，１４）を備え、車体後部左右に左右一対の駆動軸（１，１）を突出し、この駆動軸（１，１）にクローラ用駆動軸（２，２）を設けると共に、駆動軸（１，１）下方には従動輪（３…）、または転輪（４…）を支持するクローラフレーム（５）を配置し、前記クローラ用駆動輪（２，２）と従動輪（３…）、または転輪（４…）との間にクローラ（６）を掛け渡してクローラ式後走行装置（７）を構成するトラクタのクローラ式走行装置において、前記従動輪（３…）、または転輪（４…）を支持するクローラフレーム（５）を、駆動軸（１，１）の軸心回りに回動自在に取り付けると共に、前記クローラフレーム（５）を前記軸心回りに回動させる油圧シリンダ（３０）を備え、ソレノイド（５５Ａ，５５Ｂ）の通電によって上記油圧シリンダ（３０）を伸縮作動させる切替制御弁と、「前上げモード」、「フリーモード」または「全面設置モード」のいずれかを選択設定できる制御モード切替スイッチ（２５）を備え、前記スイッチ（２５）の切替によって「前上げモード」を選択すると、油圧シリンダ（３０）を短縮してクローラ（６）の接地面を小さくし、「全面設置モード」を選択すると油圧シリンダ（３０）を伸長してクローラ（６）の接地面を大とし、「フリーモード」を選択すると油圧シリンダ（３０）から油圧をかけずに自由揺動する構成とし、且つ車体の傾斜を検出する傾斜センサを接続すると共に、車体の前側が上向く状態を検出すると油圧シリンダ（３０）に対し前記「前上げモード」の処理を行う制御部を備える構成とし、トラクタ（１０）のミッションケース（１３）の後部には作業機（２４）を連結して設け、ステアリングハンドル（１７）の操作速度を検出し、該ステアリングハンドル（１７）の操作速度が所定の操作速度以上であれば圃場内の条合わせ旋回と判定して前記作業機（２４）を上昇する構成とし、その後、旋回内側のクローラ（６）の駆動軸（１）にブレーキを作動させ、続けて前輪（１４）を増速する構成にするとともに、前記クローラフレーム（５）の前部を駆動軸（１）回りに持ち上げるように構成したことを特徴とするトラクタのクローラ式走行装置。

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