JP4106234B2 - 四輪駆動・前輪増速駆動切換機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクタ等の走行車両において、四輪駆動と前輪増速駆動を切り換えるクラッチの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トラクタ等の走行車両において、ステアリングハンドルの操作量や、前輪の切れ角の変化等により、車体の旋回操作を検出し、車体の旋回時には後輪の周速度よりも前輪の周速度を増速するよう駆動を切り換えることにより車体の旋回速度を速くしながら圃場面を荒らさないようにする前輪増速機構を備えたものが知られている。これらの四輪駆動状態と前輪増速駆動状態の切換機構では、例えば、特開２００１−３２８３６５号公報に掲載の技術のように、四輪駆動用及び前輪増速駆動用の油圧式クラッチをそれぞれ備え、個々のクラッチを断接操作することにより四輪駆動状態と前輪増速駆動状態とを切り換えるよう構成されている。そして、油圧式クラッチはエンジンにより駆動されるポンプから送られる作動油により断接操作される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の四輪駆動状態と前輪増速駆動状態の切換機構では、エンジンが停止すると油圧ポンプも停止されて作動油の圧力が低下するため、クラッチの切換操作が不能となり、前輪の駆動経路が絶たれるため、前輪が制動されなくなる。そこで、本発明では、確実に四輪駆動と前輪増速駆動が切換可能であり、且つ、エンジンが停止した状態であっても、前輪への制動力の低下することのない切換機構を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
前輪（１）への駆動出力軸である前輪駆動出力軸（３０）への動力伝達状態を、前輪（１）を後輪（２）の周速と略同速に駆動する四輪駆動状態と、該前輪（１）を後輪（２）の周速よりも増速して駆動する前輪増速駆動状態に切換可能とした走行車両において、該前輪駆動出力軸（３０）上に四輪駆動・前輪増速駆動切換機構（７９）を設け、該四輪駆動・前輪増速駆動切換機構（７９）は、該前輪駆動出力軸（３０）と一体的に回動するシリンダ（８０）と、該シリンダ（８０）内で摺動する四駆クラッチピストン（８１）と増速クラッチピストン（８２）と、両クラッチピストン（８１・８２）を付勢する弾性体（８３・８４）で構成し、該四駆クラッチピストン（８１）と標準駆動入力歯車（５０）との間に爪式クラッチを設け、増速クラッチピストン（８２）と増速駆動入力歯車（６０）との間に摩擦式クラッチを設け、前記爪式クラッチは弾性体（８３）にて咬合するよう付勢し、前記摩擦式クラッチは弾性体（８４）にて摩擦が生じない状態に付勢し、前記シリンダ（８０）内に、該四駆クラッチピストン（８１）の配設された四駆側シリンダ室（Ｈａ）と、増速クラッチピストン（８２）の配設された増速側シリンダ室（Ｈｂ）の二つのシリンダ室を形成し、該二つのシリンダ室（Ｈａ・Ｈｂ）を、シリンダ（８０）の中央の仕切壁（８０ｅ）に穿設した油路（８０ｃ）により互いに連通し、油圧ポンプ（８６）からの圧油を、まず標準駆動入力歯車側の四駆側シリンダ室（Ｈａ）に供給し、続いて、該四駆側シリンダ室（Ｈａ）から、該油路（８０ｃ）を通じて増速側シリンダ室（Ｈｂ）に送油し、該四駆クラッチピストン（８１）と増速クラッチピストン（８２）を順次摺動させ、一方の四駆クラッチピストン（８１）の摺動により四輪駆動側の爪クラッチの係合状態を解除し、続いて他方の増速クラッチピストン（８２）の摺動により摩擦式クラッチを接合し、前輪増速駆動状態に切り換えるように構成したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施例に係るトラクタの全体的な構成を示した側面図、図２は同じく平面図、図３は動力伝達構成を示したスケルトン図、図４は動力伝達構成を示すミッションケースの断面展開図である。
【０００７】
図５はクラッチハウジングを示す前斜視図、図６はクラッチハウジングの構造を示す断面図、図７はクラッチハウジングを示す後斜視図である。図８は副変速レバー非操作時のガイド機構を示す説明図、図９は副変速レバー操作時のガイド機構を示す説明図である。
【０００８】
図１０は本発明の四輪駆動・前輪増速駆動切換機構を示すミッションケース下部の側面断面図、図１１は四輪駆動・前輪増速駆動切換機構の拡大図、図１２は四輪駆動・前輪増速駆動切換機構の制御を示すフローチャート図である。
【０００９】
図１３はブレーキペダルの連結機構を示すブレーキペダルの正面図、図１４は同じく側面図、図１５はブレーキペダルの連結機構の別形態を示すブレーキペダルの背面図、図１６はブレーキペダルの連結制御を示すブロック図、図１７はブレーキペダルの連結制御を示すフローチャート図である。
【００１０】
図１及び図２に示す如く、この走行車両はトラクタを実施例としており、本機の前後に前輪１・１及び後輪２・２が支承され、前部のボンネット６内部にはエンジン５が配置され、該ボンネット６の後方にはステアリングハンドル１０が配設されている。前記ステアリングハンドル１０の後方には座席１１が配設され、該座席１１の側部には主変速レバー７７や副変速レバー７３等の操作レバーが配設されている。
【００１１】
また、エンジン５の後部にクラッチハウジング７が配置され、該クラッチハウジング７の後部にミッションケース９が配設され、エンジン５からの動力を後輪２に伝達して駆動し、後述する本発明の四輪駆動・前輪増速駆動切換機構７９を介して前輪１にも同時に駆動力を伝達することを可能としている。
【００１２】
なお、ミッションケース９やクラッチハウジング７には、外部と内部との間に介在する外壁１２７と、内部と内部との間に介在する内壁１２８が存在するが、内壁１２８には凹凸が形成され、外壁１２７には外側に凸となる形状のリブが存在しない状態に形成されて、ミッションケース９やクラッチハウジング７の剛性の向上が図られるとともに、土や水の付着の要因となる外側に凸となる形状のリブが廃止されている。また、クラッチハウジング７やミッションケース９の上面の凸状のリブを廃止することで、クラッチハウジング７やミッションケース９の上面に位置する、ステップ中央の膨らみを低減させている。
【００１３】
一例として、図５ではクラッチハウジング７を示している。クラッチハウジング７の内壁１２８には、図６にも示す如く、ミッションケース９が接続される側（７ａ）が凹、反対側に凸となる複数の凸部１２６・１２６・・・が一体的に形成されている。該凸部１２６・１２６・・・により内壁１２８の剛性を向上して、外壁１２７に十分な剛性を付与している。特に、アルミダイキャスト製のクラッチハウジングでは、外壁に内部に対して凸状のリブが形成されると、抜き勾配が必要となることから、リブの深さに従って肉厚となるが、内壁１２８を外壁１２７の補強部として利用することでクラッチハウジング７の内壁１２８及び外壁１２７の肉厚を均等にすることができる。また、肉厚が均等になるため、外壁１２７の内側に放射状のリブを形成することが可能となり強度確保が容易となる。また、図７にも示す如く、前記凸部１２６・１２６・・・の間は、ミッションケース９側に対して開放された複数の小空間（小部屋）を形成することから、ミッションケース９内部より発生する放射音の減衰を図ることができる。
【００１４】
前記エンジン５の駆動力はミッションケース９後端から突出したＰＴＯ軸１５に伝達されて、該ＰＴＯ軸１５から図示しないユニバーサルジョイント等を介して車両後端に作業機装着装置を介して装着した作業機１００を駆動するように構成している。そして、前記座席１１前下方のステップ上にはクラッチを断接操作するためのクラッチペダル１６とブレーキペダルが配設されている。
【００１５】
前記ボンネット６の前方には、フロントウエイト取付部５３が設けられ、ここに、車両の前後バランスを調節する化粧ウエイト５４が装着されている。該化粧ウエイト５４は、左右方向に横架されており、その幅は、ボンネット６の横幅より左右にそれぞれ幅Ｗだけ大きく、座席１１に着座した状態の操縦者から見れば、化粧ウエイト５４がボンネット６の左右側方にはみ出した状態に見える。このように構成した化粧ウエイト５４は、操縦者が目視により畦と車両との距離を決定する目安となり、枕地旋回時に、枕地距離を略一定にすることができ、また、必要以上に枕地距離が生じることのないようにしている。
【００１６】
次に、動力伝動系の構成について図３及び図４より説明する。前記クラッチハウジング７内には多板式の主クラッチ２１が収納され、前記クラッチペダル１６に連係されている。そして、前記エンジン５の出力軸（クランク軸）２２の回転が主クラッチ２１に入力され、該主クラッチ２１の出力軸２３は車両後方に延出され、ＰＴＯクラッチ軸２９と同一軸心に配設されている。
【００１７】
前記出力軸２３の後端上に伝動歯車６４とＰＴＯ三速爪６４ａが配置され、ＰＴＯクラッチ軸２９上には三枚のＰＴＯ変速歯車、すなわち、ＰＴＯ一速歯車６１、ＰＴＯ二速歯車６２、ＰＴＯ逆転歯車６３、が遊嵌される。該ＰＴＯ変速歯車６１・６２と伝動歯車６４は、主軸２５に固設あるいは形設した三枚の前記伝達歯車４１・４２・４４に噛合しており、ＰＴＯ逆転歯車６３はカウンタ歯車３７を介して伝達歯車４３と噛合し、後述するＰＴＯクラッチスライダ９３・９４の摺動により、伝達歯車４１・４２・４３・ＰＴＯ三速爪６４ａからＰＴＯクラッチ軸２９に回転駆動力が伝達される。
【００１８】
また、ＰＴＯクラッチ軸２９には二つのＰＴＯクラッチスライダ９３・９４が軸方向摺動可能にスプライン嵌合されており、該ＰＴＯクラッチスライダ９３・９４は、図略のＰＴＯ変速レバーに連係されている。そして、ＰＴＯ変速レバーの操作によりＰＴＯクラッチスライダ９３・９４とＰＴＯ一速歯車６１、ＰＴＯ二速歯車６２、ＰＴＯ逆転歯車６３に形成した爪とＰＴＯ三速爪６４ａとの咬合を選択しＰＴＯクラッチ軸２９に回動力が伝達される。前記ＰＴＯクラッチ軸２９の回転動力は減速歯車９１を介してＰＴＯ軸１５伝達され、該ＰＴＯ軸１５は後方に延出され、作業車後端に接続された作業機１００を駆動する。
【００１９】
前記主軸２５に固設あるいは形設した四枚の前記伝達歯車４１・４２・４３・４４は、主変速軸２４にそれぞれ遊嵌された主変速歯車、すなわち、主変速一速歯車３１、主変速二速歯車３２、主変速三速歯車３３、主変速四速歯車３４と噛合している。主変速軸２４には二つの主変速クラッチスライダ５１・５２が軸方向摺動可能にスプライン嵌合されており、該主変速クラッチスライダ５１・５２は、主変速レバー７７に連係されている。そして、主変速レバー７７の操作により主変速クラッチスライダ５１・５２と主変速一速歯車３１、主変速二速歯車３２、主変速三速歯車３３、主変速四速歯車３４に形成した爪との咬合を選択し、選択されたいずれか一つの主変速歯車３１・３２・３３・３４を介して主軸２５から主変速軸２４へ動力が伝達される。このようにして、四段階の変速を可能とした主変速装置を構成し、主軸２５からの変速後の回転が主変速軸２４に伝達される。
【００２０】
そして、主変速軸２４は前方に延長されて、該延長部分には正逆転機構が構成されて正転側歯車２６及び逆転側歯車２７がそれぞれ同一軸心上に遊嵌されている。そして、リバーサレバー７１（図２）の操作によりリバーサクラッチ５７が前進側又は後進側いずれかが選択されて接続され、主変速軸２４の回転は正転側歯車２６又は逆転側歯車２７のいずれかに伝達される。但し、リバーサレバー７１がニュートラル位置の場合は、回転は両歯車２６・２７のいずれにも伝達されない。
【００２１】
正転側歯車２６は伝達軸４８に嵌合又は固設された歯車４５に噛合しており、また、逆転側歯車２７は、カウンタ軸３８に嵌合又は固設されたカウンタ歯車３９に噛合しており、該カウンタ歯車３９は伝達軸４８に嵌合又は固設された歯車４７と噛合している。従って、リバーサクラッチ５７が前進側に接続されたときには、主変速軸２４の回転動力が正転側歯車２６を介して伝達軸４８に伝達され、リバーサクラッチ５７が後進側に接続されたときには、主変速軸２４の回転動力が、逆転側歯車２７から、カウンタ軸３８を介して伝達軸４８を逆転方向に回転するよう伝達される。
【００２２】
伝達軸４８に嵌合又は固設された歯車４５は、前記正転側歯車２６と噛合するとともに、副変速軸３５に遊嵌した歯車５９に噛合している。副変速軸３５には副変速シフタ９２がスプライン嵌合しており、該副変速シフタ９２は副変速レバー７３によって操作され、副変速シフタ９２の前部に形成された副変速二速歯９２ａと、前記歯車５９の後部に形成された歯５９ａが噛合する状態と、副変速シフタ９２に設けられた副変速一速歯９２ｂと、伝達軸４８に形成された歯車４６が噛合する状態と、副変速シフタ９２に回転動力が伝達されない状態に、切換可能とした副変速装置が構成されている。そして、副変速シフタ９２の摺動に基づく選択により、伝達軸４８の回転が二段の変速を経て出力され、副変速軸３５に入力される。
【００２３】
ところで、副変速レバー７３を高速操作位置から低速操作位置に（又は、逆方向に）切り換える際には、まず、副変速シフタ９２に形成された嵌合溝９２ｄに副変速レバー７３を嵌入させ、副変速レバー７３を回動させて副変速シフタ９２を移動させる。しかし、副変速シフタ９２が可動であるために、副変速レバー７３が嵌合溝９２ｄの縁９２ｆに当接して嵌合溝９２ｄに嵌入し難く、変速操作フィーリングを損ねるという不具合があった。そこで、副変速レバー７３にガイド機構５５を設けて、副変速レバー７３が嵌合溝９２ｄに良好に嵌入できるようにして、変速操作フィーリングを向上させている。なお、このガイド機構５５は副変速レバー７３のみに限定されるものではなく、他の操作レバーにも適応させることができる。
【００２４】
図８及び図９に示す如く、副変速レバー７３をガイドするガイド体１３０は、略円柱状体であって、嵌合溝９２ｄに挿入側の端部にフランジ１３０ａが形成されている。但し、ガイド体１３０の形状は柱状体に限定されるものではなく、多角形柱状体とすることもできる。前記ガイド体１３０は、副変速レバー７３に形成された嵌入孔７３ｃに貫通され、止め輪１３１にてガイド体１３０から副変速レバー７３の抜け止めが為されている。そして、ガイド体１３０にはバネ１３２が外嵌され、該バネ１３２の一側はガイド体１３０のフランジ１３０ａに、他側は副変速レバー７３に当接している。該バネ１３２によって副変速レバー７３は止め輪１３１側に押圧されている。また、前記ガイド体１３０の軸部には、嵌合溝９２ｄに向けて開口する円柱状の溝１３０ｂが形成されて、該溝１３０ｂに球体１３４が嵌入され、該溝１３０ｂの奥部と球体１３４の間にバネ１３３が介装されている。球体１３４はバネ１３３によって嵌合溝９２ｄ側へ押圧されている。
【００２５】
上述の構成において、副変速レバー７３非操作時（図８）には、副変速シフタ９２の嵌合溝９２ｄから副変速レバー７３が出た状態にある。そして、副変速レバー７３を操作時（図９）には、副変速レバー７３を副変速シフタ９２の嵌合溝９２ｄ側に移動操作すると、副変速レバー７３に押圧されてバネ１３２が縮み、バネ１３２の弾性力によって、ガイド体１３０が嵌合溝９２ｄ側へ押圧される。嵌合溝９２ｄの略中心奥部には、落溝９２ｅが形成されており、ガイド体１３０が嵌合溝９２ｄ側へ押圧されると、バネ１３３が縮んでその弾性力により球体１３４が嵌合溝９２ｄ側にさらに強く押圧されることにより、球体１３４が落溝９２ｅに嵌入するよう移動する。球体１３４が落溝９２ｅに嵌入すれば、ガイド体１３０は嵌合溝９２ｄの略中心にあることになり、従って、副変速レバー７３を嵌合溝９２ｄ側へさらに移動することにより副変速レバー７３は嵌合溝９２ｄの縁９２ｆに当接することなく嵌合溝９２ｄに嵌入される。
【００２６】
上述の如く副変速装置によって変速されて伝達軸４８より副変速軸３５に伝達された回転動力は、該副変速軸３５上の三つの歯車４９・１９・２０によって、後輪駆動系と前輪駆動系の二方向に出力される。前記ミッションケース９後部には後輪デフ装置６６ｂが配置され、前記副変速軸３５の回転が、その後端に形設した傘歯車２０を介して該後輪デフ装置６６ｂに入力され、リアアクスルケース内の車軸、伝達歯車等を経由して後輪２が駆動される。９６はブレーキ装置である。また、本発明の四輪駆動・前輪増速駆動切換機構７９によって、副変速軸３５上に固設した歯車１９より前輪駆動出力軸３０上に遊嵌した標準駆動入力歯車５０を介して、又は、副変速軸３５上に固設した歯車４９より前輪駆動出力軸３０上に遊嵌した増速駆動入力歯車６０を介して、前輪駆動出力軸３０に入力された動力が、前輪駆動出力軸３０の前端に連結する前輪伝達軸１４に伝えられて、ユニバーサルジョイント等を介して前輪側のデフ装置６６ａに入力され、フロントアクスルケース内の車軸、伝達歯車等を介して前輪１が駆動される。
【００２７】
次に、本発明の四輪駆動・前輪増速駆動切換機構７９について説明する。四輪駆動・前輪増速駆動切換機構７９により、四輪駆動状態での走行時に、自動切換モードとしたときには、前輪１の切れ角より車体の旋回操作が検出され、設定角度以上前輪１がきられると、後輪２の周速度よりも前輪１の周速度を増速する前輪増速駆動状態に自動的に切り換えられて、車体が速やかに旋回できるように制御される。
【００２８】
前記前輪駆動出力軸３０は前記ミッションケース９の前下部に、出力軸２３や主変速軸２４やＰＴＯ軸１５等と平行に前後方向にベアリングを介して回転自在に支持され、前輪駆動出力軸３０の前端はミッションケース９より前方に突出されている。
【００２９】
図１０に示す如く、前輪駆動出力軸３０上には標準駆動入力歯車５０及び増速駆動入力歯車６０がそれぞれベアリングを介して遊嵌され、これらの歯車５０・６０の間にシリンダ８０が前輪駆動出力軸３０に固設されている。該シリンダ８０には、標準駆動入力歯車５０側及び増速駆動入力歯車６０側に四駆クラッチピストン８１及び増速クラッチピストン８２の二個のシリンダピストンが摺動可能に内挿されている。
【００３０】
前記四駆クラッチピストン８１及び増速クラッチピストン８２とシリンダ８０に設けられたバネ受けの間には、弾性係数の異なる弾性体して、バネ荷重特性の異なるバネ８３・８４が介装されている。本実施例では径の異なるバネ８３・８４を採用して、四駆クラッチピストン８１及び増速クラッチピストン８２はいずれも、シリンダ８０の前後略中央に形成された仕切壁８０ｅ側へ押圧されるよう付勢されるが、四駆クラッチピストン８１より、増速クラッチピストン８２がより強く仕切壁８０ｅへ押圧されるようにしている。
【００３１】
標準駆動入力歯車５０と、四駆クラッチピストン８１の内周部であって標準駆動入力歯車５０が対向する面にはそれぞれ咬合体となるクラッチ爪５０ｂ・８１ａが形成されて爪式クラッチが設けられ、前記バネ８３の付勢力によりクラッチ爪５０ｂ・８１ａが咬合するように構成している。さらに、四駆クラッチピストン８１の外周部に形成されたクラッチ爪８１ｂと、シリンダ８０に形成されたクラッチ爪８０ａが咬合している。従って、四駆駆動状態では、副変速軸３５上の歯車１９から標準駆動入力歯車５０に入力された動力は、標準駆動入力歯車５０→四駆クラッチピストン８１→シリンダ８０→前輪駆動出力軸３０という経路によって前輪駆動系へ伝達され、前輪１は後輪２の周速と略同速となるよう回転駆動される。
【００３２】
また、増速駆動入力歯車６０と、シリンダ８０の内周部であって増速駆動入力歯車６０が対向する側にはそれぞれ摩擦板６０ｂ・８０ｂが設けられ、増速クラッチピストン８２の増速駆動入力歯車６０と対向する面には、摩擦板６０ｂ・８０ｂを押圧して摩擦力を発生させる押圧体９８が設けられて、油圧式摩擦クラッチが形成されている。そして、前記バネ８４の付勢力によって、摩擦板６０ｂ・８０ｂ間に摩擦が生じない状態に、増速クラッチピストン８２が付勢されている。
【００３３】
そして、前輪増速駆動状態では、押圧体９８が増速駆動入力歯車６０へ移動して、摩擦板６０ｂ・８０ｂが押圧されれば、増速駆動入力歯車６０とシリンダ８０が連結されて、一体となって回転する。従って、副変速軸３５上の歯車４９から増速駆動入力歯車６０に入力された動力は、増速駆動入力歯車６０→シリンダ８０→前輪駆動出力軸３０という経路によって前輪駆動系へ伝達され、前輪１は後輪２の周よりも増速して回転駆動される。
【００３４】
次に、上述の如く構成した四輪駆動・前輪増速駆動切換機構７９の四駆クラッチピストン８１と増速クラッチピストン８２の制御について説明する。図１０及び図１１に示す如く、前記前輪駆動出力軸３０内には、油圧ポンプ８６からの圧油が送られる油路３０ａ・３０ｃが形成され、さらに、前記シリンダ８０に形成された仕切壁８０ｅには油路８０ｄが形成され、これらの油路３０ａ・３０ｃ・８０ｄを介して、油圧ポンプ８６からの作動油を四駆クラッチピストン８１の配設された四駆側シリンダ室Ｈａに圧送できるようにしている。さらに、仕切壁８０ｅと、増速クラッチピストン８２には、四駆側シリンダ室Ｈａと、増速側シリンダ室Ｈｂとを連通する油路８０ｃ・８２ａが形成されている。
【００３５】
また、前輪駆動出力軸３０に穿設した油路３０ａはミッションケース９上またはその前部に連設したクラッチハウジング７に付設した切換バルブ８５と接続され、該切換バルブ８５は油圧ポンプ８６と接続されている。前記切換バルブ８５は電磁バルブより構成され、該切換バルブ８５を構成するソレノイド８５ｃは制御装置１０１と接続されている。制御装置１０１よりソレノイド８５ｃに送信された信号により、切換バルブ８５は、ＯＦＦ信号のとき四輪駆動側弁８５ｂに、また、ＯＮ信号のとき増速駆動側弁８５ａに、切り換えられる。なお、上述の如く構成した切換バルブ８５では、該切換バルブ８５を切換制御するソレノイド８５ｃと制御装置１０１の間に構成される回路は、ＯＮとＯＦＦとを切り換える一回路のみでよく、また、回路を構成する加工コストが削減されて、コストの削減に寄与している。
【００３６】
また、前記制御装置１０１には、前輪１のステアリング切れ角を検出するための切れ角センサ８９が電気的に接続されている。該切れ角センサ８９は、前輪１に設けられたキングピン８８に設けられている。なお、切れ角センサ８９はステアリングハンドル１０や、ステアリング軸等に設けることもできる。
【００３７】
そして、制御装置１０１には、自動切換モードのＯＮ／ＯＦＦを切り換える切換スイッチ１０２が接続されている。切換スイッチ１０２は前記ステアリングハンドル１０または座席１１近傍に配置されて、走行時や作業時等において操縦者が容易に操作できるようにしている。前記自動切換モードがＯＮのときには、前輪１の切れ角に基づいて、四輪駆動状態から自動的に前輪増速駆動状態に、すなわち、切換バルブ８５を四輪駆動側弁８５ｂから増速駆動側弁８５ａに切換制御される。また、前輪１の切れ角に基づいて、前輪増速駆動状態から自動的に四輪駆動状態に、すなわち、切換バルブ８５を増速駆動側弁８５ａから四輪駆動側弁８５ｂに自動的に切換制御される。そして、自動切換モードがＯＦＦのときには、四輪駆動状態が保持され、切換バルブ８５は四輪駆動側弁８５ｂに固定される。
【００３８】
次に、自動切換モード時の制御を図１２に示すフローチャートを用いて説明する。制御装置１０１は、切換スイッチ１０２からのＯＮ／ＯＦＦ信号により、自動切換モードがＯＮとされる（１５０）と、切れ角センサ８９からの情報による、前輪１の切れ角θと、予め設定した切換角度βとを比較する（１５２）。自動切換モードがＯＮのときには、常に切れ角θと切換角度βの比較が行われるが、切換スイッチ１０２がＯＦＦとなれば、その時点で自動切換制御は終了する（１５１）。そして、切れ角θが切換角度β以上であれば、制御装置１０１から、切換バルブ８５を増速駆動側弁８５ａに切り換えるようソレノイド８５ｃにＯＮ信号が送信される（１５４）。
【００３９】
切換バルブ８５が、増速駆動側弁８５ａに切り換われば、油圧ポンプ８６から、油圧ポンプ８６→油路３０ａ→油路３０ｃ→油路８０ｄ→四駆側シリンダ室Ｈａ、という経路により作動油が四駆側シリンダ室Ｈａに圧送される。これにより、四駆クラッチピストン８１は、標準駆動入力歯車５０側へ摺動して、クラッチ爪５０ｂ・８１ａの咬合が解除され、一旦、副変速軸３５から前輪駆動出力軸３０への動力伝達が断絶される。さらに、油圧ポンプ８６からの作動油が、四駆側シリンダ室Ｈａから、油路８０ｃ・８２ａを通じて、増速側シリンダ室Ｈｂに送油されて、この圧力によりクラッチピストン８２が押圧体９８を介して摩擦板８０ｂ・６０ｂを押圧して、摩擦板８０ｂ・６０ｂ間での摩擦力が発生し、増速駆動入力歯車６０とシリンダ８０が一体的に回動するようになる。従って、歯車４９→増速駆動入力歯車６０→摩擦板６０ｂ・８０ｂ→シリンダ８０→前輪駆動出力軸３０→前輪伝達軸１４等を介して前輪１に動力が伝達されて、前輪増速駆動状態となる（１５５）。
【００４０】
また、車両が旋回を終え、切れ角センサ８９からの情報による、前輪１の切れ角θと、予め設定した切換角度βとを比較して（１５６）、切れ角θが切換角度βより小さい値となれば、制御装置１０１から、切換バルブ８５を四輪駆動側弁８５ｂに切り換えるようソレノイド８５ｃにＯＦＦ信号が送信される（１５７）。
【００４１】
切換バルブ８５が、四輪駆動側弁８５ｂに切り換われば、ドレンタンク８７に繋がる油路が開かれて油路全体の圧が低くなることによって、四駆側シリンダ室Ｈａ及び増速側シリンダ室Ｈｂの圧が低くなり、クラッチピストン８２による摩擦板８０ｂ・６０ｂの押圧が解除されるとともに、バネ８３による付勢により四駆クラッチピストン８１が摺動して、四輪クラッチピストン８１と標準駆動入力歯車５０のクラッチ爪８１ａ・５０ｂが咬合し、四輪駆動状態となる（１５８）。
【００４２】
上述の如く構成された、四輪駆動・前輪増速駆動切換機構７９では、エンジン５が停止して、油圧ポンプ８６から作動油が送られない状態となっても、四駆クラッチピストン８１のクラッチ爪８１ａと、標準駆動入力歯車５０のクラッチ爪５０ｂが咬合を保持するため、後輪デフ装置６６ｂから副変速軸３５に作用する制動力により、前輪駆動出力軸３０にも制動力が働き、前輪１が自由に回転するような状態が発生しないため、制動力を保持できる。
【００４３】
また、四輪駆動状態においては、作動油がドレンタンク８７に戻されて圧が発生せず、また、爪式クラッチにより、四輪駆動状態を保持するため、油圧式のクラッチを採用するときと比較して馬力のロスが低減される。油温の上昇に繋がる馬力のロスが低減されるため、油量を増やしたり、オイルクーラーを装備したりすることによって、油温の上昇を抑制する必要がない。
【００４４】
なお、前記制御装置１０１には、左右のブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結状態を検出する連結検出センサ１０３が電気的に接続されており、左右のブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒが連結されている状態では、切換スイッチ１０２がＯＮとなって、自動切換モードであっても、四輪駆動状態を保持し、前輪増速駆動状態とはならないように制御されている（１５３）。
【００４５】
従来、左右の車輪を個々に制動させることが可能とされた二ペダル式のブレーキペダル１７を採用した車両では、作業時には左右のブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結を解除し、路上走行時やトラックへの積み卸し作業の際には左右のブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒを連結させるが、これらの連結又は連結解除作業は手動により行われていた。高速での路上走行時に、左右のブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結忘れにより連結解除された状態であれば、急ブレーキを作動させると転倒する恐れがある。そこで、左右のブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒを自動的に連結又は連結解除するようにして、連結忘れの生じることのないようにしている。
【００４６】
図１３及び図１４に示す如く、左右のブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの裏面には連結板１１０を挿脱可能な連結板受け１１１Ｌ・１１１Ｒが一体的に形成されている。そして、左右のブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒを連結するための連結板１１０は、その上部がアクチュエータ１１２に連結されている。本実施例では、アクチュエータ１１２を電動シリンダ１１３とし、該電動シリンダ１１３により伸縮駆動される伸縮アーム１１４の下端に連結板１１０が固定されている。該電動シリンダ１１３は先端にブレーキペダル１７Ｌを設けたペダルアーム１１５に固定されている。そして、伸縮アーム１１４が伸縮駆動されることにより、連結板１１０がブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結板受け１１１Ｌ・１１１Ｒに挿脱されるよう構成されている。
【００４７】
なお、前記伸縮アーム１１４の先端には、連動板１１０を連結するための継手１１４ａが固設されている。該継手１１４ａは側面視Ｕ字状に形成されて、該Ｕ字で連結板１１０を挟持してピン１１６を挿入することにより継手１１４ａと連結板１１０を固定している。但し、連結板１１０と継手１１４ａの固定はボルト等によって行うこともできる。このように、連結板１１０を伸縮アーム１１４より簡易に脱着できるようにして、電動シリンダ１１３が故障した際には手動で左右のブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結又は連結解除を行うことができるようにしている。
【００４８】
そして、連結板受け１１１Ｌ・１１１Ｒをブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの裏面に形成し、ブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの裏側において連結又は連結解除動作が行われることにより、操縦者はブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの状態を目視にて確認することができ、ブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの操作ミスの発生を抑制することができる。
【００４９】
また、前記連結板１１０を回動式として、連結板１１０を駆動するアクチュエータ１１２を電動モータ１２１とすることもできる。図１５に示す如く、連結板１１０が左右一側のブレーキペダル１７Ｌ（１７Ｒ）の裏面に枢結され、該枢結部分に連結板１１０の回動位置を検出するセンサ１２２と、連結板１１０の回動操作を行う電動モータ１２１が設けられている。また、他側のブレーキペダル１７Ｒ（１７Ｌ）の裏面には、連結板受け１２３が形成されている。そして、電動モータ１２１の動力により連結板１１０を回転駆動されて連結板受け１２３に挿脱され、ブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結又は連結解除動作が行われる。
【００５０】
なお、前記ブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結又は連結解除作業は、車速に対応して行われる。すなわち、車速に応じて自動的に左右のブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結又は連結解除動作が行われるのである。以下に、図１６及び図１７を用いて、ブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結又は連結解除の自動切換モードにおいて、左右のブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結が解除された状態から始まる制御を説明する。
【００５１】
まず、車両の変速操作を行う主変速レバー７７や副変速レバー７３等の操作レバーに設けられた回動位置検出センサ７７ａ・７３ａからこれらの操作レバーの操作位置を検出し、また、エンジン５の出力軸２２に設けられた回転数検出センサ１１８からエンジン５の回転数を検出し（１６０）、これらの情報が制御装置１０１に伝達される。制御装置１０１では、操作レバーの操作位置とエンジン５の回転数から車速Ｖを算出する（１６１）。なお、車速Ｖは後輪２の駆動軸の回転数を検出することにより算出するよう構成することもできる。
【００５２】
上述の如く算出された車速Ｖと、予め設定された、ブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結と連結解除動作を行う切換速度αとを比較して（１６２）、車速Ｖが切換速度α以下であれば、ブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結が解除された状態が保持される。そして、車速Ｖが切換速度より大きければ、制御装置１０１はブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結動作を行うようアクチュエータ１１２に信号を送信する（１６３）。本実施例では制御装置１０１より送信された電気的信号により電磁バルブの開閉操作が行われ、電動シリンダ１１３の伸縮アーム１１４の伸長駆動が行われ、左右のブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒが連結される（１６４）。
【００５３】
このようにして、ブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結動作が行われれば、連結板受け１１１Ｌ・１１１Ｒに設けられた連結検出センサ１０３により左右のブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結状態を検出する（１６５）。なお、連結板受け１１１Ｌ・１１１Ｒに設けられた連結検出センサ１０３によるブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結状態の検出は常時行われており、制御装置１０１では常にブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結状態を検知することができるようにしている。例えば、ステアリングハンドル１０近傍に設けられたランプと制御装置１０１を電気的に連結して、ランプの点灯状態によって操縦者が常にブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結状態を確認できるように構成することもできる。そして、ブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結動作が行われたにもかかわらず、ブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒが連結されていなければ、警告灯１２４を点灯して、操縦者に注意を促すことができるようにしている（１６６）。
【００５４】
上述の如く、ブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒが連結された状態において、車両の変速操作を行う主変速レバー７７や副変速レバー７３等の変速操作レバーに設けられた回動位置検出センサ７７ａ・７３ａから操作レバーの操作位置を検出し、また、エンジン５の出力軸２２に設けられた回転数検出センサ１１８からエンジン５の回転数を検出し（１６７）、これらの情報が制御装置１０１に伝達される。制御装置１０１では、操作レバーの操作位置とエンジン５の回転数から車速Ｖを算出される（１６８）。車速Ｖと、予め設定された、ブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結と連結解除動作を行う切換速度αとを比較して、車速Ｖが切換速度αより大きければ、ブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結が保持される。そして、車速Ｖが切換速度α以下であれば、制御装置１０１はブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結解除動作を行うようアクチュエータ１１２に信号を送信し（１７０）、アクチュエータ１１２が作動して左右のブレーキペダルの連結が解除される（１７１）。
【００５５】
ブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結動作の、手動切換モードと自動切換モードの切換はステアリングハンドル１０近傍に配置された切換スイッチ１１９により切換可能である。そして、手動切換モードのときには、ステアリングハンドル１０近傍に配置された連結スイッチ１２０を操作することにより、ブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結又は連結解除を操作することができる。連結スイッチ１２０は、制御装置１０１に電気的に接続されており、連結スイッチ１２０のＯＮ・ＯＦＦが制御装置１０１に伝達され、連結スイッチ１２０がＯＦＦからＯＮに切り替われば、制御装置１０１はアクチュエータ１１２にブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結動作を行うよう信号を送信し、連結スイッチ１２０がＯＮからＯＦＦに切り替われば、制御装置１０１はアクチュエータ１１２にブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結解除動作を行うよう信号を送信する。
【００５６】
なお、手動切換モードにおいても、車両の変速操作を行う主変速レバー７７等の操作レバーの操作位置とエンジン５の回転数から算出された車速が切換速度より大きくなれば、制御装置１０１はアクチュエータ１１２にブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒの連結動作を行うよう信号を送信する。このようにして、手動切換モード・自動切換モードに関わらず、車速が切換速度αより大きくなれば常にブレーキペダル１７Ｌ・１７Ｒが連結された状態となるように制御される。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００５８】
前輪（１）への駆動出力軸である前輪駆動出力軸（３０）への動力伝達状態を、前輪（１）を後輪（２）の周速と略同速に駆動する四輪駆動状態と、該前輪（１）を後輪（２）の周速よりも増速して駆動する前輪増速駆動状態に切換可能とした走行車両において、該前輪駆動出力軸（３０）上に四輪駆動・前輪増速駆動切換機構（７９）を設け、該四輪駆動・前輪増速駆動切換機構（７９）は、該前輪駆動出力軸（３０）と一体的に回動するシリンダ（８０）と、該シリンダ（８０）内で摺動する四駆クラッチピストン（８１）と増速クラッチピストン（８２）と、両クラッチピストン（８１・８２）を付勢する弾性体（８３・８４）で構成し、該四駆クラッチピストン（８１）と標準駆動入力歯車（５０）との間に爪式クラッチを設け、増速クラッチピストン（８２）と増速駆動入力歯車（６０）との間に摩擦式クラッチを設け、前記爪式クラッチは弾性体（８３）にて咬合するよう付勢し、前記摩擦式クラッチは弾性体（８４）にて摩擦が生じない状態に付勢し、前記シリンダ（８０）内に、該四駆クラッチピストン（８１）の配設された四駆側シリンダ室（Ｈａ）と、増速クラッチピストン（８２）の配設された増速側シリンダ室（Ｈｂ）の二つのシリンダ室を形成し、該二つのシリンダ室（Ｈａ・Ｈｂ）を、シリンダ（８０）の中央の仕切壁（８０ｅ）に穿設した油路（８０ｃ）により互いに連通し、油圧ポンプ（８６）からの圧油を、まず標準駆動入力歯車側の四駆側シリンダ室（Ｈａ）に供給し、続いて、該四駆側シリンダ室（Ｈａ）から、該油路（８０ｃ）を通じて増速側シリンダ室（Ｈｂ）に送油し、該四駆クラッチピストン（８１）と増速クラッチピストン（８２）を順次摺動させ、一方の四駆クラッチピストン（８１）の摺動により四輪駆動側の爪クラッチの係合状態を解除し、続いて他方の増速クラッチピストン（８２）の摺動により摩擦式クラッチを接合し、前輪増速駆動状態に切り換えるように構成したので、エンジンが停止しても、前輪駆動出力軸への伝動系が途切れることなく前輪への制動力を保持することができる。
【００５９】
また、前記切換クラッチを、前記前輪駆動出力軸と一体的に回動するシリンダと、該シリンダに収納される摺動体となる二個のクラッチピストンと、該クラッチピストンを付勢する弾性体等で構成し、一方のクラッチピストンと標準駆動入力歯車との間に爪式クラッチを設け、他方のクラッチピストンと増速駆動入力歯車との間に摩擦式クラッチを設けたので、エンジンが停止しても、前輪駆動出力軸への伝動系が途切れることなく前輪への制動力を保持することができる。また、爪式クラッチを用いることで馬力のロスを低減させることができる。
【００６０】
また、前記爪式クラッチは弾性体にて咬合するよう常時付勢されているので、エンジンが停止しても、前輪駆動出力軸への伝動系が途切れることなく前輪への制動力を保持することができる。
【００６１】
また、前記切換クラッチを油圧作動式とし、シリンダ内に二つのシリンダ室を形成して互いに連通し、標準駆動入力歯車側のシリンダ室に圧油を供給するので、クラッチの咬合状態を切り換えるバルブの制御回路がＯＮ／ＯＦＦの一回路で構成でき、コストの削減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に係るトラクタの全体的な構成を示した側面図。
【図２】 同じく平面図。
【図３】 動力伝達構成を示したスケルトン図。
【図４】 動力伝達構成を示すミッションケースの断面展開図。
【図５】 クラッチハウジングを示す前斜視図。
【図６】 クラッチハウジングの構造を示す断面図。
【図７】 クラッチハウジングを示す後斜視図。
【図８】 副変速レバー非操作時のガイド機構を示す説明図。
【図９】 副変速レバー操作時のガイド機構を示す説明図。
【図１０】 本発明の四輪駆動・前輪増速駆動切換機構を示すミッションケース下部の側面断面図。
【図１１】 四輪駆動・前輪増速駆動切換機構の拡大図。
【図１２】 四輪駆動・前輪増速駆動切換機構の制御を示すフローチャート図。
【図１３】 ブレーキペダルの連結機構を示すブレーキペダルの正面図。
【図１４】 同じく側面図。
【図１５】 ブレーキペダルの連結機構の別形態を示すブレーキペダルの背面図。
【図１６】 ブレーキペダルの連結制御を示すブロック図。
【図１７】 ブレーキペダルの連結制御を示すフローチャート図。
【符号の説明】
１ 前輪
５ エンジン
３０ 前輪駆動出力軸
５０ 標準駆動入力歯車
５０ｂ クラッチ爪
６０ 増速駆動入力歯車
６０ｂ 摩擦板
７９ 四輪駆動・前輪増速駆動切換機構
８０ シリンダ
８０ａ クラッチ爪
８０ｂ 摩擦板
８１ 四駆クラッチピストン
８１ａ クラッチ爪
８１ｂ クラッチ爪
８２ 増速クラッチピストン
８３ バネ（弾性体）
８４ バネ（弾性体）
９８ 押圧体

Claims (1)

1. 前輪（１）への駆動出力軸である前輪駆動出力軸（３０）への動力伝達状態を、前輪（１）を後輪（２）の周速と略同速に駆動する四輪駆動状態と、該前輪（１）を後輪（２）の周速よりも増速して駆動する前輪増速駆動状態に切換可能とした走行車両において、該前輪駆動出力軸（３０）上に四輪駆動・前輪増速駆動切換機構（７９）を設け、該四輪駆動・前輪増速駆動切換機構（７９）は、該前輪駆動出力軸（３０）と一体的に回動するシリンダ（８０）と、該シリンダ（８０）内で摺動する四駆クラッチピストン（８１）と増速クラッチピストン（８２）と、両クラッチピストン（８１・８２）を付勢する弾性体（８３・８４）で構成し、該四駆クラッチピストン（８１）と標準駆動入力歯車（５０）との間に爪式クラッチを設け、増速クラッチピストン（８２）と増速駆動入力歯車（６０）との間に摩擦式クラッチを設け、前記爪式クラッチは弾性体（８３）にて咬合するよう付勢し、前記摩擦式クラッチは弾性体（８４）にて摩擦が生じない状態に付勢し、前記シリンダ（８０）内に、該四駆クラッチピストン（８１）の配設された四駆側シリンダ室（Ｈａ）と、増速クラッチピストン（８２）の配設された増速側シリンダ室（Ｈｂ）の二つのシリンダ室を形成し、該二つのシリンダ室（Ｈａ・Ｈｂ）を、シリンダ（８０）の中央の仕切壁（８０ｅ）に穿設した油路（８０ｃ）により互いに連通し、油圧ポンプ（８６）からの圧油を、まず標準駆動入力歯車側の四駆側シリンダ室（Ｈａ）に供給し、続いて、該四駆側シリンダ室（Ｈａ）から、該油路（８０ｃ）を通じて増速側シリンダ室（Ｈｂ）に送油し、該四駆クラッチピストン（８１）と増速クラッチピストン（８２）を順次摺動させ、一方の四駆クラッチピストン（８１）の摺動により四輪駆動側の爪クラッチの係合状態を解除し、続いて他方の増速クラッチピストン（８２）の摺動により摩擦式クラッチを接合し、前輪増速駆動状態に切り換えるように構成したことを特徴とする四輪駆動・前輪増速駆動切換機構。

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