JP4248523B2 - 作業車 - Google Patents

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Description

本発明は、前車輪の周速度を後車輪の周速度と等しい速度に設定する4輪駆動位置と、前車輪の周速度を後車輪の周速度より増速させる増速位置と、前車輪に対する動力を遮断する中立位置とに切換え自在な前輪変速装置を備えると共に、前車輪の操向操作と連動して前輪変速装置を4輪駆動位置から増速位置に切換える前輪変速手段を備えている作業車に関し、詳しくは、2輪駆動状態での走行時に右及び左の後車輪を制動する操作があった場合に前車輪も伝動状態に設定する技術に関する。
上記のように構成された作業車として特開平10‐217790号公報に示されるものが存在し、この従来例では、2輪駆動状態での走行時に左右のブレーキペダルが踏み込み操作された場合には、標準の4輪駆動状態に設定して制動性能の向上を図る点が記載されている(段落番号〔0027〕)。
又、従来の技術に挙げた作業車では、前輪変速装置のシフト部材を増速側に操作すると、摩擦式クラッチが伝動状態に達して前車輪に後車輪より増速した動力を伝え、シフト部材を標準側に操作すると、咬合式のクラッチを介して後車輪と等速の動力を前車輪に伝え(標準の4輪駆動状態)、シフト部材を中立位置に設定した場合には前車輪への動力を遮断するよう(2輪駆動状態)構成されている。しかし、この従来の技術の作業車では、2輪駆動状態において後車輪を制動操作した場合に、この操作と連係して咬合式のクラッチを入り操作して標準の4輪駆動状態に設定する構造であるため、異音を発生するばかりでなく、耐久性の面で改善の余地がある。
本発明の目的は、2輪駆動状態での制動時に4輪駆動状態に設定して制動性能の向上させる有効性を損なうことなく静粛で耐久性の高い作業車を合理的に構成する点にある。
本発明の第1の特徴(請求項1)は、前車輪の周速度を後車輪の周速度と等しい速度に設定する標準4輪駆動位置と、前車輪の周速度を後車輪の周速度より増速させる前輪増速位置と、前車輪に対する動力を遮断する中立位置とに切換え自在な前輪変速装置を備えると共に、前記前輪変速装置が前記前輪増速位置あるいは標準4輪駆動位置で入り状態に達して前車輪に動力を伝達するクラッチを備えて構成され、前車輪の操向操作と連動して前輪変速装置を標準4輪駆動位置から前輪増速位置に切換える前輪変速手段を備えている作業車において
前記クラッチは摩擦式の多板クラッチを備えて構成され前記前輪変速装置が中立位置にある状態で右及び左の後車輪を制動する操作が検出されると、この検出に基づいて前輪増速側の前記摩擦式クラッチを入り操作する強制制御手段を備えている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
本発明の第2の特徴(請求項2)は請求項1において、前記強制制御手段が、右及び左の後車輪の制動操作に連係した前記クラッチの入り操作を設定時間だけ行うよう操作形態が設定されている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
本発明の第3の特徴(請求項3)は請求項2において、前記設定時間が車体の走行速度が高速であるほど延長されるよう前記強制制御手段の操作形態が設定されている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
本発明の第4の特徴(請求項4)は請求項1〜3いずれか1項において、前記強制制御手段が、車体の走行速度が予め設定された速度を超えている状態で、右及び左の後車輪の制動操作に連係した前記クラッチの入り操作を許すよう構成されている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
本発明の第5の特徴(請求項5)は請求項1〜4いずれか1項において、前記強制制御手段が、前記前車輪の操向角度が予め設定された角度以下にある状態で、右及び左の後車輪の制動操作に連係した前記クラッチの入り操作を許すよう構成されている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
本発明の第6の特徴(請求項6)は請求項1〜5いずれか1項において、前記クラッチを入り操作する油圧式のシリンダ機構を備えると共に、前記強制制御手段でクラッチを入り操作する際には、シリンダ機構に供給する作動油の昇圧特性の調節で衝撃を低減する調節手段を備えている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
本発明の第7の特徴(請求項7)は請求項6において、前記調節手段が、車体の走行速度に基づいて前記シリンダ機構に供給する作動油の昇圧特性を変更するよう処理形態が設定されている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
本発明の第8の特徴(請求項8)は請求項1〜7いずれか1項において、右及び左の後車輪をそれぞれ独立して制動操作する一対のブレーキペダルを備え、この左右のブレーキペダルを一体作動させる連結部材を備えると共に、この連結部材が連結状態にあることを判別した際に前記クラッチの入り操作を許すよう前記強制制御手段が構成されている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
本発明の第9の特徴(請求項9)は請求項1〜8いずれか1項において、右及び左の後車輪の制動操作に連係した前記クラッチの入り操作時に複数段の変速が行なえる変速機構の変速段を1段減速方向に作動させて走行速度を減ずる減速手段を備えている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
本発明の第10の特徴(請求項10)は請求項1〜9いずれか1項において、前記強制制御手段によるクラッチの入り作動を許す状態と、阻止する状態との選択を行う選択機構を備えている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
〔作用〕
上記第1の特徴によると、前輪変速装置を標準4輪駆動位置に設定した状態で前車輪を操向操作した場合には、前輪変速手段が前輪変速装置を前輪増速位置に切換えて小半径での旋回を可能にすると共に、前輪変速装置が中立位置にある状態(2輪駆動状態)での走行時に右及び左の後車輪を制動する操作が検出されると、この検出に基づいて強制制御手段が前輪増速側の摩擦式のクラッチを入り操作して前車輪と後車輪とを伝動状態に設定し、前後車輪を拘束状態に設定して制動性能を向上させるものとなる。そして、このように前車輪を伝動状態に設定する際には前輪増速側の摩擦式のクラッチが入り操作されるので伝動状態への切換わりが円滑となる。
上記第2の特徴によると、強い制動力が必要な制動の初期だけに前後車輪を拘束状態にして強い制動力を作用させ、しかも、長時間クラッチを入り状態に維持するものと比較するとクラッチの耐久性を向上させるものとなる。
上記第3の特徴によると、強い制動力が必要な制動の初期だけに前後車輪を拘束状態にして強い制動力を作用させ、しかも、クラッチの耐久性を向上させると共に、この拘束時間を車速が高速であるほど延長する結果、高速走行であっても良好に減速できるものとなる。
上記第4の特徴によると、設定された速度を越える状態で制動操作した場合には前後車輪を拘束して強い制動力で強く減速し、又、設定された速度を越えない状態で制動操作した場合には後車輪のみ拘束して弱い制動力で滑らかに減速するものとなる。
上記第5の特徴によると、大きく操向操作して車体の旋回を行っている場合等には強い制動力の作用を避けて車体の姿勢を安定させるものとなる。
上記第6の特徴によると、制動操作と連係してクラッチ機構を入り操作する際には調圧手段が作動油の昇圧特性を調節することで、入り操作時の衝撃を低減するものとなり、クラッチの入り操作時の衝撃を解消できるものとなる。
上記第7の特徴によると、走行速度に基づいて調圧手段の昇圧特性を調節することにより、クラッチの入り操作時に衝撃を解消しながら高速走行時にも低速走行時にも制動力不足に陥ることなく良好に制動力を作用させ得るものとなる。
上記第8の特徴によると、連結部材が連結されている状態で右及び左の後車輪を制動する操作があった場合にのみクラッチを入り操作することになるので、例えば、連結部材の連結を解除した状態で小半径での旋回を行う目的で旋回内側の後車輪を制動操作した場合には前車輪に動力が伝えられる不都合を解消するものとなる。
上記第9の特徴によると、クラッチの入り操作と連係して減速手段が複数段の変速が行なえる変速機構の変速段を1段減速方向に作動させて走行速度を減ずるので、軽く制動操作しただけでも、前後車輪による制動とシフトダウンによる減速とによって走行速度を減ずることになる。
上記第10の特徴によると、選択機構によってクラッチの入り作動を許す状態を選択しておくと良好な制動状態を現出し、クラッチの入り作動を阻止する状態を選択しておくと後車輪だけの制動を行って軽く制動力を作用させることも可能にするものとなる。
〔発明の効果〕
従って、2輪駆動状態での走行時での制動時に4輪駆動状態に設定して制動性能の向上させる有効性を損なうことなく、クラッチの入り作動時に静粛でクラッチの耐久性が向上する作業車が合理的に構成されたのである(請求項1)。又、無駄な制動を行うことなく必要なタイミングで強い制動力を作用させ、かつ、耐久性を向上させ(請求項2)、走行速度に拘わらず無駄な制動を行うことなく必要なタイミングで強い制動力を作用させ、かつ、耐久性を向上させ(請求項3)、走行速度に基づいて後車輪だけの制動と前後車輪での制動との切換えを行い(請求項4)、車体の旋回時など小半径での旋回時には強い制動力の作用を避けて車体の姿勢を安定させ(請求項5)、制動時にクラッチを円滑に入り操作し(請求項6)、高速走行状態でも制動力不足に陥ることなくクラッチを円滑に入り操作し(請求項7)、旋回内側の後車輪を制動して小半径での旋回を行う際には前車輪の制動を阻止して円滑な旋回を可能にし(請求項8)、制動操作と連係した良好な減速を可能にするものとなり(請求項9)、選択操作によって必要な場合にのみ有効に良好な制動状態を現出するものとなった(請求項10)。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、前車輪1及び後車輪2を備えた車体3の前部にエンジン4を搭載すると共に、このエンジン4からの動力を主クラッチハウジング5に内蔵した主クラッチを介して車体後部に配置したミッションケース6に伝える伝動系を備え、車体3の中央部にステアリングハンドル7を配置し、左右の後車輪2のフェンダーの中間位置に運転座席8を配置して作業車としての農用トラクタを構成する。
図1、図3に示すように、ミッションケース6の側面には左右の後車輪2を独立して制動するサイドブレーキ9を備えており、運転座席8の前方のステップの右側には踏み込み操作で左右のサイドブレーキ9を制動操作する左右一対のブレーキペダル10を配置してあり、この左右一対のブレーキペダル10は支軸11周りで姿勢切換え自在に構成された連結部材としての連結金具12で連結することで一体作動するよう構成されている。尚、連結金具12を連結位置に設定したことを検出する連結スイッチ13と、ブレーキペダル10を踏み込み操作したことを検出するブレーキスイッチ14とを備えている。又、ステップの左側には、踏み込み操作で前記主クラッチを切り操作する主クラッチペダル15を配置してある。更に、前車輪1の操向作動系には操向角度を計測するポテンショメータ型のステアリングセンサ16を備えている。
前記ミッションケース6は変速レバー17の操作に基づいて、前記主クラッチを人為的に切り操作することなく内蔵した油圧式の変速機構を作動させてギヤ式の変速機構を変速作動させて複数段の変速を行えるよう構成され、このミッションケース6の下面には前車輪1に動力を伝える前輪変速装置Aを備えており、この前輪変速装置Aの構造を以下に説明する。
図4に示すようにミッションケース6で変速された動力は伝動軸21を介して差動機構Dを介して後車輪2に伝えられ、この伝動軸21からの動力を中間軸22に遊転支承した中間ギヤ23を介してカウンター軸24の第1ギヤ25に伝える伝動系を形成してある。又、このカウンター軸24と平行姿勢で備えられた出力軸26に遊転支承した標準伝動ギヤ27とカウンタ軸24の第1ギヤ25とを咬合させ、カウンター軸24の第2ギヤ28と出力軸26に遊転支承した高速伝動ギヤ29とを咬合させてあり、標準伝動ギヤ27、高速伝動ギヤ29夫々には摩擦式のクラッチCe、Cfが一体的に形成され、これらの中間位置に対してクラッチCe、Cfを入り操作するシフト部材30が出力軸26に対してスプラインを介してスライド移動自在に外嵌されている。尚、クラッチCe、CfをクラッチCと総称する。
同図に示すように、出力軸26の前端には前車輪1に動力を伝える中間伝動軸31が連結され、シフト部材30は中立位置Nに設定されることで出力軸26には動力を伝えず後車輪2にのみ駆動力が伝えられる2輪駆動状態を現出し、このシフト部材を中立位置Nを基準に標準伝動ギヤ27の側の標準位置Eに設定することでクラッチCeを入り状態にして前車輪1に対して後車輪2の周速度と等しい周速度となる動力を伝える標準の4輪駆動状態を現出し、このシフト部材30を中立位置Nを基準にして高速伝動ギヤ29の側の増速位置Fに設定することでクラッチCfを入り状態にして前車輪1に対して後車輪2の周速度より高速度となる動力を伝える前輪1が増速された4輪駆動状態(前輪増速状態)を現出するものとなっている。
又、前輪変速装置Aには、シフタ32を介してシフト部材30をスライド操作する油圧シリンダBを備えている。この油圧シリンダBは小内径部と大内径部とを一体形成したシリンダチューブ35を備えると共に、小内径部に内嵌するピストン36Pを有したピストンロッド36を軸芯方向に貫通させてあり、このピストンロッド36に対してスライド自在に外嵌し、大内径部に内嵌するリング状の可動ピストン37を備え、更に、シリンダチューブ35の両端部と中央部とにポートが形成されている。尚、ピストンロッド36に対して前記シフタ32を連結してある。
夫々のポートに油圧ポンプPからの作動油を供給する3つの油路に対して電磁弁Vを備えており、これらの電磁弁Vを選択して駆動することでシフト部材30を中立位置N、標準位置E、増速位置Fの何れか1つに設定できるよう構成されている。具体的には両端位置のポートに圧油を供給することで同図に示すように可動ピストン37がシリンダチューブ35の段状部に接当した状態でピストン部36Pと圧接するものとなり、この結果、シフト部材30を中立位置Nに設定できるものとなり、図5に示す如く、中央位置のポートにだけ圧油を供給することでピストン部36Pが同図の右側の端部まで移動することからシフト部材30を標準位置Eに設定できるものとなり、図6に示す如く、右側のポートに圧油を供給することでピストン部36Pが同図の左側の端部まで移動することからシフト部材30を増速位置Fに設置できるものとなっている。
図3に示すように制御系が形成され、この制御系ではマイクロプロセッサーを有した制御装置38に対して後車輪2の2輪駆動での走行と、前後車輪の4輪駆動(標準)での走行と、前後車輪の4輪駆動状態での旋回時に前車輪1を増速する走行との3種のモードのうちの1つを選択するモードスイッチ40からの信号、2輪駆動状態で後車輪1を制動操作した際に標準側のクラッチCeを入り操作して前車輪2にも制動力を作用させる状態を選択する選択機構としての選択スイッチ39からの信号、前記連結スイッチ13からの信号、前記ブレーキスイッチ14からの信号、ミッションケース6内の伝動系の駆動速度から走行速度を計測する車速センサ41からの信号、前記変速レバー17の設定位置を検出する変速レバーセンサ42からの信号、前記ステアリングセンサ16からの信号が入力するよう信号系が形成されると共に、前記3つの電磁弁Vと変速レバー17を強制的に変速作動させる変速モータ43とに対する信号系が形成されている。
そして、この制御装置38の制御プログラムが図7のフローチャートのように構成されている。つまり、モードスイッチ40で4輪駆動「4駆」のモードが選択されている場合には前記前輪変速装置Aを標準位置Eに設定して4駆状態に設定維持する(#101、#102ステップ)。又、モードスイッチ40で旋回時に前車輪1を増速する「増速」が選択されている場合には前記前輪変速装置Aを標準位置Eに設定すると共に、前記変速レバーセンサ42での検出値に基づいて予め設定された変速段未満(「低速」)であることを判別した状態で、前記ステアリングセンサ16で予め設定された角度を越える操向角度を計測した場合にのみ前輪変速装置Aを増速位置Fに設定して前車輪1の増速を行い、この増速状態をステアリングセンサ16で操向量が復元するまで維持するものとなっている(#101、#103〜#107ステップ)。尚、#106ステップで前輪変速手段Jが構成されている。
又、モードスイッチ40で2輪駆動「2駆」のモードが選択されている場合には前記前輪変速装置Aを中立位置Nに設定して2駆状態に設定すると共に、前記選択スイッチ39で制動時には前車輪1に制動力を作用させる状態が選択されている状態で、前記連結スイッチ13で連結金具12が連結状態にあることを検出し、ステアリングセンサ16で計測される操向角度が設定角度未満である場合にのみ4輪制動ルーチン(#112ステップ)の制御に移行するものとなっており、これらの制御をリセットされるまで継続するものとなっている(#101、#108〜#113ステップ)。
前記4駆制動ルーチンは図8のフローチャートに示すように、車速センサ41の計測結果に基づいて昇圧パラメータとON時間パラメータとをセットすると共に、ブレーキスイッチ14がON状態に達すると、電磁弁Vの開度を制御することで昇圧パラメータに従って油圧シリンダBに供給する作動油の圧力の上昇を図り乍ら前記前輪変速装置Aが標準位置Eに向かう側に作動させると共に、変速モータ43を駆動して変速段を1段減速方向に作動させ、更に、このように前輪変速装置Aの標準側のクラッチCeの入り制御を開始したタイミングを基準にして前記ON時間パラメータで設定された設定時間が経過するのと待ち、この設定時間が経過した時点で、電磁弁Vを制御することで油圧シリンダBを中立位置Nに作動させ、クラッチCfを切る処理を行うものとなっている(#a〜fステップ)。具体的に、昇圧パラメータは車体3の走行速度が高速であるほど最高圧に達するまでの時間を短縮するよう、供給される作動油の昇圧カーブを急角度に設定し、逆に走行速度が低速化するほど供給される作動油の昇圧カーブを滑らかにするよう特性が設定されている。又、ON時間パラメータは車体3の走行速度が高速であるほどタイムアップまでの時間を長くして制動力が長時間作用させるよう特性が設定されている。尚、#cステップで制動操作時にクラッチCを入り操作して前車輪1を拘束状態に設定する強制制御手段Kが構成され、#aで車体3の走行速度に基づいて油圧シリンダBの昇圧特性を設定する調節手段Lが構成され、#dでクラッチCの入り操作時に走行速度を減ずる減速手段Mが構成されている。特に、本発明では後車輪2の制動時に、前輪変速装置Aで前車輪1にも制動力を作用させる際には増速側のクラッチCfを入り作動するよう処理形態を設定することも可能である。
このように構成したことから、モードスイッチ40で4輪駆動「4駆」のモードが選択されている状態では前後車輪1、2を駆動して強い牽引力での作業を可能にするものとなり、又、モードスイッチ40で旋回時に前車輪1を増速する「増速」が選択されている場合には直線走行時には前後車輪1、2を駆動して強い牽引力での作業を可能にすると共に、車体3を旋回させるために前車輪1を操向操作した場合には前車輪1を増速駆動することで小半径での旋回を可能にするものとなり、又、モードスイッチ40で2輪駆動「2駆」のモードが選択され、選択スイッチ39で制動時に前車輪1に制動力を作用させる状態が選択されている状態では、連結金具12が連結状態にあり、ステアリングセンサ16で計測される操向角度が設定角度未満である状態で、ブレーキペダル10で制動操作された場合にのみ標準側のクラッチCeを入り操作することで、滑らかに前車輪1にも制動力を作用させて、前車輪1と後車輪2との4輪を制動状態に強い制動力で強力に制動を行うものとなっている。又、連結金具12が連結状態にない場合には前輪変速装置Aのクラッチの入り作動を阻止することで旋回内側のサイドブレーキ9を制動状態に設定して小半径での旋回を行っている際に前車輪1に動力を伝える不都合を解消し、操向角度が大きい場合には強力な制動力の作用を解消して車体3がアンバランスになる現象を回避するものとなっており、前車輪1に制動力を作用させる場合にはブレーキペダル10が踏み込まれたタイミングから設定時間だけ制動力を作用させるので制動の初期だけ良好に制動力を作用させると共に、この制動力が作用する時間を走行速度が高速であるほど長く設定することで良好な減速を可能にし、走行速度が高速であるほど油圧シリンダBの昇圧を急速で行うことで制動不足になることなく良好な制動状態を現出するものとなっている。
農用トラクタの全体側面図 伝動系等の概略を示す平面図 制御系のブロック回路図 前輪変速装置の断面および油圧シリンダの断面を示す図 シフタを標準位置に設定した状態の油圧シリンダの断面図 シフタを増速位置に設定した状態の油圧シリンダの断面図 制御動作を示すフローチャート 4輪制動ルーチンのフローチャート
符号の説明
1 前車輪
2 後車輪
3 車体
39 選択機構
A 前輪変速装置
C クラッチ
E 4輪駆動位置
F 増速位置
N 中立位置
J 前輪変速手段
K 強制制御手段
L 調節手段
M 減速手段

Claims (10)

  1. 前車輪の周速度を後車輪の周速度と等しい速度に設定する標準4輪駆動位置と、前車輪の周速度を後車輪の周速度より増速させる前輪増速位置と、前車輪に対する動力を遮断する中立位置とに切換え自在な前輪変速装置を備えると共に、前記前輪変速装置が前記前輪増速位置あるいは標準4輪駆動位置で入り状態に達して前車輪に動力を伝達するクラッチを備えて構成され、前車輪の操向操作と連動して前輪変速装置を標準4輪駆動位置から前輪増速位置に切換える前輪変速手段を備えている作業車であって、
    前記クラッチは摩擦式の多板クラッチを備えて構成され
    前記前輪変速装置が中立位置にある状態で右及び左の後車輪を制動する操作が検出されると、この検出に基づいて前輪増速側の前記摩擦式クラッチを入り操作する強制制御手段を備えている作業車。
  2. 前記強制制御手段が、右及び左の後車輪の制動操作に連係した前記クラッチの入り操作を設定時間だけ行うよう操作形態が設定されている請求項1記載の作業車。
  3. 前記設定時間が車体の走行速度が高速であるほど延長されるよう前記強制制御手段の操作形態が設定されている請求項2記載の作業車。
  4. 前記強制制御手段が、車体の走行速度が予め設定された速度を超えている状態で、右及び左の後車輪の制動操作に連係した前記クラッチの入り操作を許すよう構成されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の作業車。
  5. 前記強制制御手段が、前記前車輪の操向角度が予め設定された角度以下にある状態で、右及び左の後車輪の制動操作に連係した前記クラッチの入り操作を許すよう構成されている請求項1〜4のいずれか1項に記載の作業車。
  6. 前記クラッチを入り操作する油圧式のシリンダ機構を備えると共に、前記強制制御手段でクラッチを入り操作する際には、シリンダ機構に供給する作動油の昇圧特性の調節で衝撃を低減する調節手段を備えている請求項1〜5のいずれか1項に記載の作業車。
  7. 前記調節手段が、車体の走行速度に基づいて前記シリンダ機構に供給する作動油の昇圧特性を変更するよう処理形態が設定されている請求項6記載の作業車。
  8. 右及び左の後車輪をそれぞれ独立して制動操作する一対のブレーキペダルを備え、この左右のブレーキペダルを一体作動させる連結部材を備えると共に、この連結部材が連結状態にあることを判別した際に前記クラッチの入り操作を許すよう前記強制制御手段が構成されている請求項1〜7のいずれか1項に記載の作業車。
  9. 右及び左の後車輪の制動操作に連係した前記クラッチの入り操作時に複数段の変速が行なえる変速機構の変速段を1段減速方向に作動させて走行速度を減ずる減速手段を備えている請求項1〜8のいずれか1項に記載の作業車。
  10. 前記強制制御手段によるクラッチの入り作動を許す状態と、阻止する状態との選択を行う選択機構を備えている請求項1〜9のいずれか1項に記載の作業車。
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