JP4933387B2

JP4933387B2 - トラクタ

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Publication number: JP4933387B2
Application number: JP2007229509A
Authority: JP
Inventors: 淳寺島; 圭司松本
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-09-04
Also published as: JP2009063027A

Description

本発明は、原動機からの動力を左右の減速装置を介して左右の駆動輪に伝達するトラクタであって、スリップ抑制制御機構を備えたトラクタの技術に関する。

従来、作業車両の車輪のスリップを検知し、スリップを検知した場合はスリップを抑制するように制御する作業車両は知られている。スリップを抑制する制御（以下、「スリップ制御」と呼ぶ。）の方法としては、変速装置を自動的に低速側に変速して車軸の回転数を減少させることにより駆動力を低下させる方法や、作業車両に作業機を装着し耕耘等の作業を行っている場合に、作業機を自動的に設定高さ上昇させてスリップを抑制する方法がある（特許文献１参照。）。上述のようにスリップを抑制することで、スリップによる駆動力の浪費や、作業車両が不安定な状態になることを防止することが可能となる。
特開２００６−２１８９７４号公報

しかし、前述の特許文献１のような変速装置を低速側に変速してスリップを抑制する制御方法では、特に変速装置がマニュアルトランスミッションなどの有段変速装置である場合、変速時に急な速度変化によるショックが発生することがある。さらに、スリップした車輪に合わせて変速装置を低速側に変速するため、全車輪の回転数が低下する。つまり、スリップした車輪だけでなく、それ以外の全車輪の回転数も低下し、作業車両自体の速度が低下し、例えば均平作業などでは減速した時に圃場の表面に凹凸等の大きな変化が生じてしまう。また、作業機を自動的に設定高さ上昇させてスリップを抑制する制御方法では、耕深が安定しないなどの作業精度の悪化を伴う場合がある。そこで本発明は、変速装置の種類に係わらず滑らかで必要以上に駆動力を低下させる事のないスリップ制御を行うトラクタを提供することを目的とする。

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。

請求項１においては、原動機（６）からの動力を変速する変速装置と、前記変速装置により変速した動力を左右に分配する分配部（１６）とを具備し、前記分配部（１６）により分配された動力を左右の減速装置（２０）及び駆動車軸（１２）を介して左右の駆動輪（４）に伝達するトラクタ（１）において、前記減速装置（２０）を構成する遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構を構成するリングギヤ（５４）の回動を制御するモータ（３１）と、前記駆動輪（４）のスリップの発生を検出するスリップ検出手段と、前記モータ（３１）及び前記スリップ検出手段が接続された制御手段（１００）とを具備し、前記制御手段（１００）により前記駆動輪（４）にスリップが発生したと判断されたときに、前記制御手段（１００）がスリップ発生側の前記モータ（３１）を操作する構成であって、前記モータ（３１）の出力軸（３２）に連動連結した伝動軸（３７）を設け、該伝動軸（３７）を減速装置（２０）を構成する遊星歯車機構のリングギヤ（５４）まで延出し、該伝動軸（３７）の他端に配置したベベル歯車（３８）を介して、前記リングギヤ（５４）の外周の歯車（４３）に連動連結したものである。

請求項２においては、請求項１記載のトラクタにおいて、前記制御手段（１００）は、左右の前記駆動輪（４・４）を互いに逆方向に回転させる旋回モードを具備し、前記制御手段（１００）を前記旋回モードに切り換えるための信号を送信するモード指令手段（１１０）を設け、前記モード指令手段（１１０）を前記制御手段（１００）に接続したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１の如く、原動機（６）からの動力を変速する変速装置と、前記変速装置により変速した動力を左右に分配する分配部（１６）とを具備し、前記分配部（１６）により分配された動力を左右の減速装置（２０）及び駆動車軸（１２）を介して左右の駆動輪（４）に伝達するトラクタ（１）において、前記減速装置（２０）を構成する遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構を構成するリングギヤ（５４）の回動を制御するモータ（３１）と、前記駆動輪（４）のスリップの発生を検出するスリップ検出手段と、前記モータ（３１）及び前記スリップ検出手段が接続された制御手段（１００）とを具備し、前記制御手段（１００）により前記駆動輪（４）にスリップが発生したと判断されたときに、前記制御手段（１００）がスリップ発生側の前記モータ（３１）を操作する構成としたので、スリップした車輪に対してスリップ制御を行うことが可能である。
また、変速装置の種類に係わらず滑らかなスリップ制御を行うことが可能である。
減速装置を遊星歯車機構で構成することにより、コンパクトに構成することが可能である。
また、差動装置を設ける必要が無く、前記差動装置を設けない場合、デフロック操作が不要であり、かつ、左右の駆動輪に適切なトルクを伝達することが可能である。

また、前記モータ（３１）の出力軸（３２）に連動連結した伝動軸（３７）を設け、該伝動軸（３７）を減速装置（２０）を構成する遊星歯車機構のリングギヤ（５４）まで延出し、該伝動軸（３７）の他端に配置したベベル歯車（３８）を介して、前記リングギヤ（５４）の外周の歯車（４３）に連動連結したので、モータを前記遊星歯車機構から一定距離離れたモータが設置可能な位置に設置することができる。

請求項２の如く、請求項１記載のトラクタにおいて、前記制御手段（１００）は、左右の前記駆動輪（４・４）を互いに逆方向に回転させる旋回モードを具備し、前記制御手段（１００）を前記旋回モードに切り換えるための信号を送信するモード指令手段（１１０）を設け、前記モード指令手段（１１０）を前記制御手段（１００）に接続したので、構成することで、制御手段を自動的に旋回モードに切り換え、トラクタの旋回半径を小さくすることができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

まず、本発明に係る作業車両の実施の一形態であるトラクタの全体構成について、図１を用いて説明する。

なお、本発明に係る作業車両は本実施例で説明するトラクタに限らず、コンバイン等の農業用車両や、ローダやバックホー等の建設機械等の作業車両に利用可能である。また、以下の説明では図中の矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向を、それぞれトラクタ１の前方向及び右方向として説明する。

図１に示すように、トラクタ１は、機体フレーム２の前後部にそれぞれ前輪３・３及び駆動輪４・４を備え、トラクタ１前部のボンネット５内には原動機であるエンジン６が機体フレーム２に固設されている。ボンネット５の後方にはステアリングハンドル７が配設され、ステアリングハンドル７の後方には運転座席８が配置されている。運転座席８の左右両側方には、駆動輪４・４の上方を覆うフェンダ９・９が固設されている。エンジン６の後部にはクラッチ１０が配置され、クラッチ１０の後部にミッションケース１１が配置されている。ミッションケース１１の左右両側面からは、左右両方向へ凸設された駆動車軸１２・１２を介して駆動輪４・４が取り付けられており、エンジン６からの動力を駆動輪４・４に伝達可能としている。ミッションケース１１の後方左右両側面には、ロプス（転倒時防護フレーム）１３を支持するためのロプス支持フレーム１４・１４が固設されている。

次に、トラクタ１の動力伝達に係る構成について図２乃至図４を用いて説明する。図２に示すように、エンジン６の動力は、クラッチ１０及びミッションケース１１内に具備された油圧式無段変速装置（ＨＳＴ：ＨｙｄｒａｕｌｉｃＳｔａｔｉｃＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ。以下、単に「ＨＳＴ」という。）１５を介して、ベベルギヤにより構成された分配部１６へ伝達される。分配部１６は動力を左右方向へ分配する。分配部１６により分配された動力は左右のギヤ１７・１７、ギヤ１８・１８及びサンギヤ軸１９・１９を介して遊星歯車機構２０・２０へ伝達される。遊星歯車機構２０は減速装置である。また、ギヤ１７、ギヤ１８、サンギヤ軸１９、遊星歯車機構２０、駆動車軸１２、及び駆動輪４の構成は機体の左右で対称であるため、以下ではトラクタ１の機体左側について説明する。遊星歯車機構２０において減速された動力は、駆動車軸１２を介してホイール式の車輪である駆動輪４へ伝達される。駆動車軸１２は、駆動輪４を支持する車軸である。また、分配部１６の左右には、分配部１６により分配された動力を制動する制動装置２１が具備されている。

本実施例において駆動輪４はホイール式の駆動輪としたが、本発明はこれに限るものではなく、駆動輪と従動輪との間に履帯が巻回されたクローラ式走行装置における駆動輪であってもよい。また、本実施例においてトラクタ１の駆動輪は左右各一輪ずつとしたが、本発明はこれに限るものではなく、前後輪全てが駆動輪である四輪駆動の作業車両でもよい。四輪駆動の作業車両には、例えば、ＨＳＴ１５より取り出した前輪駆動動力を機体前方へ伝達し、差動装置を介して左右の前輪に伝達するようなものがある。この場合には、左右の前輪にも減速装置である遊星歯車機構を具備する。

ＨＳＴ１５は、主に可変容量型の油圧ポンプ２２、固定容量型の油圧モータ２３、可動斜板２４等により構成されている。可変容量型の油圧ポンプ２２と固定容量型の油圧モータ２３とは、閉回路油路２５により流体的に接続されている。可動斜板２４は、油圧ポンプ２２に設けられており、運転部に設けられた変速操作手段（図示せず）と連係されている。オペレータが前記変速操作手段を操作することにより、可動斜板２４の傾斜角を調節することができる。この操作により油圧ポンプ２２の容積を変更して、圧油の吐出量及び吐出方向を変更することができる。

上記のような構成により、エンジン６からの動力を油圧ポンプ２２に入力し、前記変速操作手段により油圧ポンプ２２の可動斜板２４を中立位置から任意の角度だけ傾動させることによって、油圧ポンプ２２は圧油を吐出する。油圧ポンプ２２により吐出された圧油は、閉回路油路２５を介して油圧モータ２３へ圧送され、前記圧油によって油圧モータ２３は回転し、動力が下流へと伝達される。

また、図３及び図４に示すように、フェンダ９の後方であって駆動輪４よりも上側にはモータ３１が配設されている。モータ３１の下方には出力軸３２が突設されている。出力軸３２の端部には出力ギヤ３３が設けられ、伝動ギヤ３４と歯合している（図２参照。）。出力ギヤ３３及び伝動ギヤ３４は出力ギヤケース３５内に内設されている。モータ３１は出力ギヤケース３５の上面に固設され、出力ギヤケース３５はステー３６によりロプス支持フレーム１４の後方に固設されている。こうして、モータ３１が駆動輪４や図示せぬリアアクスルケース等と干渉することなく配置でき、メンテナンスを容易にできるようになり、また、駆動輪４による泥跳ね等によりモータ３１に泥等が付着し難くできる。

図２に示すように、伝動ギヤ３４の中心には、伝動軸３７の一端が軸装されている。伝動軸３７の他端にはベベルギヤ３８が設けられ、ベベルギヤ３８を介して伝動軸３７とベベルギヤ軸３９が連動連結されている。ベベルギヤ軸３９はギヤ４０及びギヤ４１を介して制動ギヤ軸４２と連動連結されている。制動ギヤ軸４２の一端はギヤ４１の中心に軸装され、他端は制動ギヤ４３の中心に軸装されている。制動ギヤ４３は、遊星歯車機構２０を構成するリングギヤ５４の外周に歯合されている。

上記の通り、モータ３１を駆動輪４の外周よりも外側（上側）のモータ設置可能位置に設置し、リングギヤ５４の外周に歯車である制動ギヤ４３等を介して伝動軸３７の一端を連動連結し、伝動軸３７の他端を前記モータ設置可能位置まで延設し、伝動軸３７の他端に歯車である伝動ギヤ３４等を介してモータ３１の出力軸３２を連動連結している。

モータ設置可能位置とは、トラクタ１においてモータ３１を設置し、モータ３１の出力軸３２を、歯車等を介してリングギヤ５４と連動連結することが可能な位置である。また本実施例においては、モータ３１をフェンダ９の後方に配設したが、本発明はこれに限るものではない。つまり、駆動輪４やリアアクスルケースや作業機装着装置等の本機と干渉しない位置であり、フェンダ９の上方や前方や運転座席８の後部等である。

上記のような構成において、モータ３１からの動力は、出力軸３２、出力ギヤ３３及び伝動ギヤ３４を介して伝動軸３７に伝達され、さらにベベルギヤ３８、ベベルギヤ軸３９、ギヤ４０、ギヤ４１、制動ギヤ軸４２及び制動ギヤ４３を介してリングギヤ５４へ伝達される。

ここで、図２及び図４を用いて遊星歯車機構２０の構成について説明する。遊星歯車機構２０は主にサンギヤ５０、三個のプラネタリギヤ５１・５１・５１、キャリア５３、リングギヤ５４等から構成される。本実施例における遊星歯車機構２０はプラネタリギヤ５１を三個具備するものとしたが、本発明におけるプラネタリギヤの個数はこれに限るものではない。

サンギヤ軸１９はサンギヤ５０の中心に軸装されている。サンギヤ５０の周縁にはプラネタリギヤ５１・５１・５１が歯合されている。プラネタリギヤ５１・５１・５１はリングギヤ５４の内周に設けられた歯と歯合されている。また、プラネタリギヤ５１・５１・５１の中心にはそれぞれプラネタリギヤ軸５２・５２・５２の一端が軸装されている。プラネタリギヤ軸５２・５２・５２の他端はキャリア５３に軸支されている。キャリア５３の中心には駆動車軸１２が軸装されている。遊星歯車機構２０、制動ギヤ４３、制動ギヤ軸４２、ギヤ４１、ギヤ４０、ベベルギヤ軸３９、ベベルギヤ３８は、ミッションケース１１の左右に設けられた図示せぬリアアクスルケース内に内設されている。

上述したように構成された遊星歯車機構２０の動力伝達について説明する。エンジン６のみが作動し、モータ３１が停止している場合、サンギヤ軸１９より入力された動力は、サンギヤ５０を介してプラネタリギヤ５１・５１・５１に伝達する。プラネタリギヤ５１・５１・５１は自転しながらサンギヤ５０の周縁を公転する。プラネタリギヤ５１・５１・５１の公転運動はプラネタリギヤ軸５２・５２・５２を介してキャリア５３に伝達し、キャリア５３は回転する。つまりは駆動車軸１２及び駆動輪４が回転する。エンジン６とモータ３１とが同時に作動している場合、モータ３１の動力（以下、「補助動力」という。）は、伝動軸３７等を介してリングギヤ５４へ伝達し、リングギヤ５４を回転させる。この回転とエンジンからの動力によるサンギヤ５０の回転がプラネタリギヤ５１・５１・５１において合成され、プラネタリギヤ５１・５１・５１の公転運動となる。プラネタリギヤ５１・５１・５１の公転運動はプラネタリギヤ軸５２・５２・５２を介してキャリア５３に伝達し、キャリア５３は回転する。つまりは駆動車軸１２及び駆動輪４が回転する。上記の減速装置である遊星歯車機構２０によって、サンギヤ軸１９より入力された動力は減速され、駆動車軸１２より出力される。

次に、図２に示すような本発明の一実施例における、スリップ制御に関する構成について説明する。スリップ制御に関する構成についても機体の左右で対称である。

左右の駆動車軸１２の中途部には回転センサ１０１が具備されている。回転センサ１０１は駆動車軸１２の回転数、つまりは駆動輪４の回転数を検出する回転数検出手段である。回転センサ１０１は、制御手段であるコントローラ１００に接続されている。回転センサ１０１は、それぞれ駆動車軸１２の回転数を常時検出し、検出した回転数をそれぞれ検出信号ＲＲ及びＲＬとしてコントローラ１００へ送信する。

また、閉回路油路２５の中途部には圧力センサ１０２が具備されている。圧力センサ１０２は閉回路油路２５内の圧力を検出する圧力検出手段である。圧力センサ１０２はコントローラ１００に接続されている。圧力センサ１０２は、閉回路油路２５内の圧力を常時検出し、検出した圧力を検出信号Ｐとしてコントローラ１００へ送信する。

回転センサ１０１により検出された回転数と、圧力センサ１０２により検出された圧力と、によりスリップの発生を検出する。つまり、回転センサ１０１及び圧力センサ１０２はトラクタ１のスリップの発生を検出するスリップ検出手段である。

また、モータ３１はコントローラ１００に接続されている。左右のモータ３１は、それぞれコントローラ１００からの制御信号ＣＲ及びＣＬによる指令に従い作動する。

上記のような構成におけるスリップ制御の制御態様について図２及び図５を用いて説明する。

モータ３１は制御信号ＣＲ及びＣＬに従って正転又は逆転する。モータ３１の正転又は逆転により発生する補助動力は、伝動軸３７等を介して制動ギヤ４３に伝達する。ここでモータ３１における「正転」とは、トラクタ１を進行方向へ増速駆動させるよう回転することをいう。また、「逆転」とは、「正転」と逆方向へ回転し、トラクタ１を減速駆動させるよう回転することをいう。

図２に示すように、走行時や作業時においてスリップが発生していない場合、コントローラ１００はモータ３１の回転を停止させる制御信号ＣＲ及びＣＬをモータ３１に送信する。つまり、モータ３１はブレーキ付きモータで構成して、駆動信号を送信しない場合は出力軸３２が回転しないようにしている。

スリップが発生していない場合、図５（ａ）に示すように、モータ３１に具備されるブレーキにより制動ギヤ４３の回動は制動されており、それによって制動ギヤ４３と歯合するリングギヤ５４の回動も制動される。サンギヤ５０等を介してプラネタリギヤ５１・５１・５１に伝達されたエンジン６の動力によって、キャリア５３を介して駆動車軸１２及び駆動輪４が回転する。

図２に示すように、左右の回転センサ１０１は、それぞれ駆動輪４の回転数を常時検出し、検出した回転数をそれぞれ検出信号ＲＲ及びＲＬとしてコントローラ１００へ送信する。また、圧力センサ１０２は、閉回路油路２５内の圧力を常時検出し、検出した圧力を検出信号Ｐとしてコントローラ１００へ送信する。コントローラ１００は受信した検出信号ＲＲ、ＲＬ及びＰから駆動輪４・４のスリップの有無を判断する。

コントローラ１００により駆動輪４・４にスリップが発生したと判断された時に、コントローラ１００がスリップ発生側のモータ３１を操作する。つまり、コントローラ１００はスリップ発生側のモータ３１を逆転させる制御信号を送信する。

図２に示すように、モータ３１の逆転により発生する補助動力は伝動軸３７等を介して制動ギヤ４３に伝達する。図５（ｂ）に示すように、モータ３１の逆転により制動ギヤ４３に伝達された補助動力によってリングギヤ５４が回転され、補助動力はプラネタリギヤ５１・５１・５１に伝達される。ここでエンジン６の動力と補助動力とが合成され、キャリア５３を介して駆動車軸１２及び駆動輪４が回転する。この場合、補助動力によってスリップ発生側の駆動車軸１２及び駆動輪４の回転が減速されることになる。

このようにコントローラ１００によってモータ３１を操作することで、スリップ発生側の駆動輪４の回転速度を減速し、グリップ力を増加させ、スリップを抑制する。

本実施例において、スリップが発生していない場合、コントローラ１００はモータ３１を停止させるものとした。しかし、本発明においてはこれに限るものではない。例えば、スリップが発生していない場合は、所望の減速比を得るためにモータ３１を正転または逆転させていても良い。また、本実施例において、コントローラ１００によりスリップが発生したと判断された場合、コントローラ１００はスリップ発生側のモータ３１を逆転させるものとした。しかし、本発明においてはこれに限るものではない。例えば、モータ３１の正転を徐々に減速させたり、若しくは停止させたりすることで駆動輪４の回転を減速することも可能である。つまり、駆動輪４の回転を減速させることにより、駆動輪４のグリップ力を増加させ、スリップを抑制することができれば良い。また、本実施例においては、モータ３１の駆動のみによってリングギヤ５４の回動を制御するものとした。しかし、モータ３１からリングギヤ５４までモータ３１の補助動力を伝える伝動軸３７等に制動装置を設け、コントローラ１００により前記制動装置の作動を制御することで、さらに迅速なスリップ制御を行うことも可能である。例えば伝動ギヤ３４に制動装置を設けることで、前記制動装置の作動によりモータ３１からリングギヤ５４へ伝達される補助動力を素早く減少させることができる。

本実施例の如く構成することで、スリップした駆動輪に対してスリップ制御を行うことが可能となる。これによって、トラクタ１自体の速度を低下させることがなく、スリップ制御が必要な駆動輪の回転数のみを低下させるだけでスリップ制御が可能となる。

また、スリップ制御時には遊星歯車機構２０によりエンジン６からの動力とモータ３１からの補助動力を合成し、駆動輪の回転数を減少させるため、変速装置の種類に係わらず滑らかなスリップ制御を行うことが可能となる。つまり、本実施例においては、スリップ制御時に変速装置を変速することがないため、急激な速度変化のない滑らかなスリップ制御を行うことができる。

また、左右の減速装置として遊星歯車機構２０を用いることにより、同じ減速比の平行軸上に配置した歯車減速機構を用いる場合よりも減速比が大きく前記減速装置をコンパクトに構成することができる。

また、左右の遊星歯車機構２０を構成するリングギヤ５４の回動を制御するモータ３１を左右別個に設けたことで、トラクタ１の分配部１６に差動装置を設ける必要がない。つまり、トラクタ１の左右へ分配する動力に差をつけるという差動装置の働きを、リングギヤ５４の回動を制御するモータ３１及びコントローラ１００によって置き換えることもできる。

ここで、検出信号ＲＲ、ＲＬ及びＰから駆動輪４・４のスリップの有無を判断する方法について説明する。

圧力センサ１０２は、閉回路油路２５内の圧力を常時検出し、検出した圧力を検出信号Ｐとしてコントローラ１００へ送信する。コントローラ１００は、検出信号Ｐに基づいて駆動車軸１２の理想回転数Ｒを算出する。理想回転数Ｒとは、トラクタ１がスリップすることなく走行している場合における駆動輪４の回転数である。実験や数値計算等により予め理想回転数Ｒと検出信号Ｐとの関連性を求め、コントローラ１００に記憶させておくことにより、コントローラ１００は検出信号Ｐに基づいて駆動車軸１２の理想回転数Ｒを算出することができる。

同時に、左右の回転センサ１０１は、それぞれ駆動輪４の回転数を検出し、駆動輪４・４の実際の回転数をそれぞれ検出信号ＲＲ及びＲＬとしてコントローラ１００へ送信する。コントローラ１００は、理想回転数Ｒと実回転数である検出信号ＲＲ及びＲＬとの差を常時算出し、その差が予め設定されたある一定値以上になった場合は、駆動輪４がスリップしたと判断する。

回転センサ１０１及び圧力センサ１０２を用いて駆動輪４をスリップ制御する方法は、本実施例において説明したものに限らない。例えば、理想回転数Ｒと実回転数である検出信号ＲＲ及びＲＬとの差が一定値以上になった場合だけでなく、常時その差が小さくなるようにスリップ制御を行うことも可能である。

本実施例においては、実回転数である検出信号ＲＲ及びＲＬを用いてスリップ発生の有無を判断したが、本発明はこれに限るものではなく、検出信号ＲＲ又はＲＬの何れか一方のみによってスリップ発生の有無を判断することも可能である。

本実施例においては、閉回路油路２５内の圧力を圧力センサ１０２により検出し、その検出信号Ｐにより駆動車軸１２の理想回転数Ｒを算出するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば可動斜板２４の傾斜角及びエンジン６の回転数を検出し、それらを基に理想回転数Ｒを算出すること等もでき、本発明において理想回転数Ｒを算出する方法を限るものではない。

次に、図６に示すような本発明の他の実施例における、スリップ制御に関する構成及び制御態様について説明する。

図６に示すように、左右の駆動車軸１２の中途部にはトルクセンサ１０３が具備されている。トルクセンサ１０３は駆動車軸１２に加わるトルクを検出する。この検出されたトルクによりスリップの発生を検出する。つまり、トルクセンサ１０３はトラクタ１のスリップの発生を検出するスリップ検出手段である。

トルクセンサ１０３は制御手段であるコントローラ１００に接続されている。左右のトルクセンサ１０３は、それぞれ駆動車軸１２に加わるトルクを常時検出し、検出したトルクをそれぞれ検出信号ＴＲ及びＴＬとしてコントローラ１００へ送信する。コントローラ１００は受信した検出信号ＴＲ及びＴＬ各々の変化から駆動輪４・４のスリップの有無を判断する。

走行時や作業時においてスリップが発生していない場合、コントローラ１００はモータ３１の回転を停止させる制御信号ＣＲ及びＣＬをモータ３１に送信する。つまり、モータ３１はブレーキ付きモータで構成して、駆動信号を送信しない場合は出力軸３２が回転しないようにしている。

ここで、検出信号ＴＲ及びＴＬから駆動輪４・４のスリップの有無を判断する方法について説明する。

トラクタ１が走行している場合、駆動車軸１２にはトルクが加わる。前記トルクとは、遊星歯車機構２０より伝達される動力と、駆動輪４・４が路面から受ける摩擦力とに起因するものである。

トラクタ１がスリップすることなく走行している場合、駆動車軸１２にはある一定のトルクが加わる。このトルクはエンジンの回転数や路面状態により変化する。また、スリップしている場合に駆動車軸１２に加わるトルクは、スリップすることなく走行している場合に比べて小さい。よって、スリップすることなく走行している場合に駆動車軸１２に加わるトルクを実験等により測定し、スリップしている場合のトルクとの間に閾値ＴＴを設定する。閾値ＴＴはスリップの発生の有無を判断するための値である。つまり、検出信号ＴＲ又はＴＬが閾値ＴＴよりも小さい場合は、その検出信号が検出された側の駆動輪はスリップしていると判断できる。

つまり、閾値ＴＴを予めコントローラ１００に記憶させておく。コントローラ１００は受信した検出信号ＴＲ及びＴＬと閾値ＴＴとを常時比較する。検出信号ＴＲ又はＴＬが閾値ＴＴを下回った場合は、その検出信号が検出された側の駆動輪がスリップしたと判断する。

本発明において、検出信号ＴＲ及びＴＬからスリップの発生の有無を判断する方法は、前述のような閾値を用いる方法に限るものではない。例えば、検出信号の単位時間あたりの変化量を測定し、単位時間あたりに急速にトルクが低下した場合にスリップが発生したと判断する変化量による方法や、閾値を用いる方法と変化量による方法を併用する方法等が考えられる。

本実施例においてトラクタ１はＨＳＴ１５を具備するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、例えばマニュアルトランスミッションなどの有段変速装置を具備するものであってもよい。

また本発明において、スリップの発生を検出するスリップ検出手段は、上述した回転センサ１０１及び圧力センサ１０２や、トルクセンサ１０３に限るものではない。例えば、エンジンの回転数から算出された理論車速と、対地速度センサ等により測定した実車速とを比較し、理論車速に対して実車速がある一定値以上減少した場合にスリップが発生したと判断するものでも良い。つまり本発明におけるスリップ検出手段は、本実施例において説明したスリップ検出手段に限らず、トラクタにスリップが発生したことを検出できるものであれば良い。

また、制御手段であるコントローラ１００に左右の駆動輪４・４の一方を増速・他方を減速、または、互いに逆方向に回転させる旋回モードを具備し、トラクタ１にはコントローラ１００を前記旋回モードに切り換えるための信号を送信するモード指令手段を具備し、前記モード指令手段をコントローラ１００に接続することで、コントローラ１００を自動的に旋回モードに切り換え、前記旋回モード時におけるトラクタ１の旋回半径を小さくすることができる。

「旋回モード」とは、旋回時に左右の駆動輪の一方を増速・他方を減速、または、互いに逆方向に回転させることで、小さい旋回半径で旋回することができる状態のことをいう。つまり、旋回時に旋回半径方向外側の駆動輪を増速させ、旋回半径方向内側の駆動輪を減速させる。または、旋回半径方向外側の駆動輪を正転（進行方向へ進むよう回転）させ、旋回半径方向内側の駆動輪を逆転（進行方向と逆方向へ進むよう回転）させるものである。

具体的には、図７に示す如く構成する。モード指令手段１１０はスイッチ等により構成してコントローラ１００と接続されている。モード指令手段１１０は、コントローラ１００を旋回モードに切り換えるための信号Ｄをコントローラ１００へ送信するものである。また、角度検知手段１１１はステアリングハンドル７の回転角度を検知する角度検知手段である。角度検知手段１１１はモード指令手段１１０と接続され、検知した角度を信号Ｅによりモード指令手段１１０へ送信する。

図７に示すような構成において、モード指令手段１１０によりコントローラ１００を旋回モードに切り換える信号Ｄがコントローラ１００に送信される。信号Ｄを受信したコントローラ１００は旋回モードに切り換わり、角度検知手段１１１により検知されたステアリングハンドル７の回転角度に応じて旋回半径方向外側の駆動輪４を増速回転させ、旋回半径方向内側の駆動輪４を減速回転させるよう、制御信号ＣＲ及びＣＬを左右のモータ３１・３１へそれぞれ送信する。更にステアリングハンドル７を回転して、ステアリングハンドル７の回転角度が設定角度以上となると、旋回半径方向外側の駆動輪４を正転させ、旋回半径方向内側の駆動輪４を逆転させるよう、制御信号ＣＲ及びＣＬを左右のモータ３１・３１へそれぞれ送信する。これにより、トラクタ１は小さい旋回半径で旋回することが可能となる。

ここで、モード指令手段１１０について説明する。トラクタ１は通常路上走行時や直進作業時においては、旋回半径を小さくする必要はない。そこで、コントローラ１００は低速で旋回する場合にのみ旋回モードに切り換える必要がある。そのためモード指令手段１１０は、トラクタ１の走行速度が設定速度以下であって、角度検知手段１１１からの信号Ｅにより旋回することを検知し、トラクタ１が旋回する場合はコントローラ１００を旋回モードに切り換えるための信号Ｄをコントローラ１００に送信する。

具体的には、モード指令手段１１０の旋回モードは、通常の旋回（モータ３１を作動させない）モードと、小旋回モードと、その場旋回モードを備える。小旋回モードの場合、コントローラ１００は、ステアリングハンドル７の切れ角に応じて旋回半径方向外側の駆動輪４を増速回転させ、旋回半径方向内側の駆動輪４を減速回転させる制御信号ＣＲ及びＣＬを左右のモータ３１へそれぞれ送信する。

その場旋回モードの場合には、前記旋回に加えて、コントローラ１００は、ステアリングハンドル７の切れ角が予め記憶された設定値を超えた場合、旋回半径方向外側の駆動輪４を正転させ、旋回半径方向内側の駆動輪４を逆転させるよう、制御信号ＣＲ及びＣＬを左右のモータ３１へそれぞれ送信する。

例えば、ステアリングハンドル７を左へ切っていくと、ステアリングハンドル７の切れ角が前記設定値を超えた時点で、旋回半径方向外側である機体右側の遊星歯車機構２０に連動連結されたモータ３１に、機体右側の駆動輪４を正転するよう制御信号ＣＲを送信する。また、旋回半径方向内側である機体左側の遊星歯車機構２０に連動連結されたモータ３１には、機体左側の駆動輪４を逆転するよう制御信号ＣＬを送信する。モータ３１によって、機体右側の駆動輪４は正転し、機体左側の駆動輪４は逆転する。これにより、トラクタ１は左右の駆動輪４が共に正転している場合と比べて小さい旋回半径で旋回することができる。そして、旋回時に旋回内側の駆動輪４も回転しているため、駆動輪が埋まる（スタックする）ことがなく、圃場を荒らすこともない。また、コントローラ１００がその場旋回モードの状態において、ステアリングハンドル７を中央へ戻していく（ステアリングハンドル７の切れ角を小さくしていく）と、ステアリングハンドル７の切れ角が前記設定値以下になった時点で小旋回モードに移行する。

本実施例の如く構成することで、トラクタ１の旋回半径を小さくすることができる。これによりトラクタ１の機動性及び作業能率を向上させることができる。

本実施例において角度検知手段１１１はステアリングハンドル７の回転角度を検知するものとしたが、本発明においてはこれに限るものではない。例えば、角度検知手段１１１は前輪３の切れ角を検知するものであっても良い。また、本実施例において旋回モードの移行は角度検知手段１１１により検知されたステアリングハンドル７の回転角度により自動的に行うものとしたが、本発明においてはこれに限るものではない。例えば、オペレータが手動でモード指令手段のスイッチを切り換えることで旋回モードを移行するものであっても良く、また、予め旋回モードへの移行を禁止しておくことで、ステアリングハンドル７の回転角度により自動的に旋回モードへ移行することを防止することも可能である。

上述した実施例においては、分配部１６に差動装置を設けないものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、トラクタ１には差動装置を設けるものとしてもよい。

上述した通り、本実施例に係るトラクタ１は、エンジン６からの動力を変速する変速装置と、前記変速装置により変速した動力を左右に分配する分配部１６と、を具備し、分配部１６により分配された動力を左右の減速装置及び駆動車軸１２・１２を介して左右の駆動輪４・４に伝達するトラクタ１であって、前記減速装置を構成する遊星歯車機構２０と、遊星歯車機構２０を構成するリングギヤ５４の回動を制御するモータ３１と、駆動輪４・４のスリップの発生を検出するスリップ検出手段と、モータ３１及び前記スリップ検出手段が接続されたコントローラ１００と、を具備し、コントローラ１００により駆動輪４・４にスリップが発生したと判断された時に、コントローラ１００がスリップ発生側のモータ３１を操作するものである。これにより、スリップした車輪に対してスリップ制御を行うことが可能である。変速装置の種類に係わらず滑らかなスリップ制御を行うことが可能である。減速装置を遊星歯車機構２０で構成することにより、コンパクトに構成することが可能である。差動装置を設ける必要が無く、前記差動装置を設けない場合、デフロック操作が不要であり、かつ、左右の駆動輪４・４に適切なトルクを伝達することが可能である。

また、モータ３１をモータ設置可能位置に設置し、リングギヤ５４の外周に歯車を介して伝動軸３７の一端を連動連結し、伝動軸３７の他端を前記モータ設置可能位置まで延設し、伝動軸３７の他端に歯車を介してモータ３１の出力軸３２を連動連結したものである。これにより、モータ３１を遊星歯車機構２０から一定距離離れたモータ３１が設置可能な位置に設置することができる。

また、コントローラ１００は、左右の駆動輪４・４を互いに逆方向に回転させる旋回モードを具備し、コントローラ１００を前記旋回モードに切り換えるための信号を送信するモード指令手段１１０を具備し、モード指令手段１１０をコントローラ１００に接続したものである。これにより、コントローラ１００を自動的に旋回モードに切り換え、トラクタ１の旋回半径を小さくすることができる。

本発明の一実施例に係るトラクタの全体構成を示す側面図。同じくトラクタの駆動構成及びスリップ制御に関する構成を示すスケルトン図。同じくトラクタのスリップ制御に関する構成を示す側面後方拡大図。同じくトラクタのスリップ制御に関する構成を示す後方斜視図。（ａ）同じくトラクタの遊星歯車機構の動作を示す側面模式図、（ｂ）同じくトラクタのスリップ制御時における遊星歯車機構の動作を示す側面模式図。同じくトラクタの他の実施例に係るスリップ制御に関する構成を示すスケルトン図。本発明の他の実施例に係るトラクタの駆動構成及びスリップ制御に関する構成を示す概略図。

１トラクタ（作業車両）
４駆動輪
６エンジン（原動機）
１２駆動車軸
１６分配部
２０遊星歯車機構（減速装置）
３１モータ
３７伝動軸
３８ベベルギヤ
５０サンギヤ
５１プラネタリギヤ
５３キャリア
５４リングギヤ
１００コントローラ（制御手段）
１０１回転センサ
１０２圧力センサ

Claims

原動機（６）からの動力を変速する変速装置と、前記変速装置により変速した動力を左右に分配する分配部（１６）とを具備し、前記分配部（１６）により分配された動力を左右の減速装置（２０）及び駆動車軸（１２）を介して左右の駆動輪（４）に伝達するトラクタ（１）において、前記減速装置（２０）を構成する遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構を構成するリングギヤ（５４）の回動を制御するモータ（３１）と、前記駆動輪（４）のスリップの発生を検出するスリップ検出手段と、前記モータ（３１）及び前記スリップ検出手段が接続された制御手段（１００）とを具備し、前記制御手段（１００）により前記駆動輪（４）にスリップが発生したと判断されたときに、前記制御手段（１００）がスリップ発生側の前記モータ（３１）を操作する構成であって、前記モータ（３１）の出力軸（３２）に連動連結した伝動軸（３７）を設け、該伝動軸（３７）を減速装置（２０）を構成する遊星歯車機構のリングギヤ（５４）まで延出し、該伝動軸（３７）の他端に配置したベベル歯車（３８）を介して、前記リングギヤ（５４）の外周の歯車（４３）に連動連結したことを特徴とするトラクタ。
請求項１記載のトラクタにおいて、前記制御手段（１００）は、左右の前記駆動輪（４・４）を互いに逆方向に回転させる旋回モードを具備し、前記制御手段（１００）を前記旋回モードに切り換えるための信号を送信するモード指令手段（１１０）を設け、前記モード指令手段（１１０）を前記制御手段（１００）に接続したことを特徴とするトラクタ。