JPH0310936A - 四輪駆動車輌の操向輪駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、四輪駆動車輌の操向輪駆動装置に関するもの
である。

従来の技術 前輪（操向輪）と後輪（非操向輪）とを駆動する農用ト
ラクタ等の四輪駆動車輌は、牽引作業性能、不整地走行
性能、舵取り性能等の点で優れているが、旋回時におい
ては、前輪と後輪との旋回半径に差があるため、前輪が
後輪に押される状態となってサイドスリップを生じ、旋
回半径が大きくなるとともに旋回時間が長くなるという
欠点がある。さらに、前輪がサイドスリップすることに
より土押出しや、後輪が周方向にスリップすることによ
る土掻き等によって、旋回跡地を荒すという欠点がある
。

そこで、特開昭５３−１１９５３１号公報、又は、特公
昭６２−３５９２９号公報に記載されたように、旋回時
における前輪の周速度を後輪の周速度より速くし、前輪
が後輪により押されることによって生ずる前輪のサイド
スリップを防止するようにしたトラクタがある。

発明が解決しようとする課題 まず、特開昭５３−１１９５３１号公報に記載されたト
ラクタにおいては、第６図に示すように、旋回内側の前
輪をＡ、旋回外側の前輪をＢ、旋回内側の後輪をＣ１旋
回外側の後輪をＤ、ホイールベースをＱ、トレッドをｋ
、旋回中心○から後輪Ｃまでの距離をｒ、旋回角度をθ
とすれば、旋回時における内側前輪Ａの旋回軌跡の長さ
Ｌｌ　　と外側前輪Ｂの旋回軌跡の長さＬ８　との和Ｔ
１　　と、旋回時における内側後輪Ｃの旋回軌跡の長さ
Ｌ３　と外側後輪りの旋回軌跡の長さＬ４　との和Ｔ２
とは、となる。そして、前輪Ａ、Ｂの旋回軌跡の長さと
、後輪Ｃ，Ｄの旋回軌跡の長さとの比ｉは、となる。そ
こで、旋回時にはこのような旋回軌跡の長さ比ｉに応じ
た周速度で前輪Ａ、Ｂと後輪Ｃ２Ｄとを駆動させ、前輪
Ａ、Ｂが後輪Ｃ，Ｄに押されることにより生ずる前輪Ａ
、Ｂのサイドスリップを防止するようにしている。しか
し、旋回時における前輪Ａ、Ｂの実際の旋回軌跡は、土
壌条件等によって生ずるサイドスリップによりＬｌＬ、
　となり、理論式上のり、　、　　Ｌ、より大きくなる
。このように、特開昭５３−１１９５３１号公報に記載
されたトラクタにおいては、ＬｌＬ、′に示すような軌
跡変化が考慮されておらず、従って、旋回半径を十分に
小さくすることができず、その分旋回時間が長くなり、
さらに、旋回外側へ向けての土押出しにより旋回跡地を
荒すという欠点がある。

また、特公昭６２−３５９２９号公報に記載されたトラ
クタにおいては、旋回時における前輪と後輪との周速度
比を、前輪が後輪を引きするような値とし、前輪が後輪
により押されてサイドスリップすることを防止している
。しかし、前輪が後輪を引きするため、前輪が周方向に
スリップして土掻きを生じ、さらに、後輪が旋回内側へ
サイドスリップすることによって旋回跡地を荒らすとい
う欠点がある。

課題を解決するための手段 低速側ギヤと高速側ギヤとを有するとともに操向輪操作
機構に応動して切り換えられる高低速切換装置を操向輪
駆動系に設け、直進時には前記低速側ギヤを介して操向
輪への駆動力伝達を行うとともに旋回時には前記高速側
ギヤを介して前記操向輪への駆動力伝達を行う四輪駆動
車輌において、旋回時における前記操向輪と非操向輪と
の旋回中心が略一致するように前記操向輪と前記非操向
輪との周速度比を設定した。

さらに、操向輪を最大操向角度の近傍に操向操作したと
きに高低速切換装置を低速側ギヤから高速側ギヤに切り
換えた。

作用 旋回時には、高低速切換装置が高速側ギヤ側に切換えら
れ、操向輪と非操向輪との旋回中心が略一致する周速度
比で操向輪と非操向輪とが駆動される。そして、操向輪
と非操向輪との旋回中心が略一致することにより、操向
輪と非操向輪との周方向でのスリップ及びサイドスリッ
プが防止されるとともに操向輪のサイドスリップが防止
され、四輪駆動車輌は小さな旋回半径でスムーズに旋回
する。

さらに、操向輪を最大操向角度の近傍に操向操作したと
きに高低速切換装置を低速側ギヤから高速側ギヤに切り
換えることにより、四輪駆動車輌を最も小さな旋回半径
で旋回させるような場合にのみ操向輪と非操向輪との旋
回中心が略一致する周速度比で操向輪と非操向輪とが駆
動され、四輪駆動車輌を大きな旋回半径で旋回させるよ
うな場合には、高低速切換装置は高速側ギヤに切換えら
れず、操向輪と非操向輪とは等しい周速度で駆動される
。

実施例 本発明の一実施例を第１図乃至第５図に基づいて説明す
る。まず、四輪駆動車輌であるトラクタ１の腹部には前
方から順にエンジン２、クラッチケース３、ミッション
ケース４、デフケース５が配設され、デフケース５の下
部には前輪動力取出ケース６が固定されている。前記ク
ラッチケース３内にはメインクラッチ７が収納され、前
記ミッションケース４内には前後進切換装置８と主変速
装置９と副変速装置１０とが収納され、前記デフケース
５内にはクリープ装置１１と前輪動力取出装置１２と後
輪差動装置１３とＰＴＯ変速装置１４とが収納され、前
記前輪動力取出ケース６内には高低速切換装置である前
輪変速装置１５が収納されている。

また、前記デフケース５内にはドライブピニオン軸１６
が軸支されており、このドライブピニオン軸１６の一端
にはドライブピニオン１７が固定され、ドライブピニオ
ン軸１６の他端は前記クリープ装置１１に連結されてい
る。さらに、前記ドライブピニオン１７は前記後輪差動
装置１３のベベルギヤ１８と噛み合っており、後輪差動
装置１３には最終減速装置１９を介して非操向輪である
後輪２０が連結されている。

前記前輪動力取出ケース６内には前輪動力取出軸２１が
軸支され、この前輪動力取出軸２１にはギヤ２２と軸受
スリーブ２３とがスプライン嵌合されている。前記軸受
スリーブ２３には低速側ギヤ２４と高速側ギヤ２５とが
軸受２６〜２８を介して保持され、高速側ギヤ２５は電
磁クラッチ２９を介して前記前輪動力取出軸２１に連結
されている。一方、前記低速側ギヤ２４と前記軸受スリ
ーブ２３との間には、低速側ギヤ２４がら前輪動力取出
軸２１へのみ駆動力を伝達するワンウェイクラッチ３ｏ
が介装されている。また、前記低速側ギヤ２４にはクラ
ッチギヤ３１が一体的に形成され、このクラッチギヤ３
１に噛み合うことにより前記低速側ギヤ２４と前記ギヤ
２２とを連結するスライドギヤ３２が設けられている。

また、前記デフケース５内には前記前輪動力取出ケース
６から上方に突出した支持部３３によって支軸３４が保
持され、この支軸３４には一対のギヤ３５．３６を有す
る中間ギヤ３７が軸支され、さらに、支軸３４の端部に
は前記スライドギヤ３２をスライドさせるシフター３８
が保持されている。なお、前記ギヤ３５は前記高速側ギ
ヤ２５と常時噛み合い、前記ギヤ３６は前記低速側ギヤ
２４と常時噛み合っている。また、前記ドライブピニオ
ン軸１６には前輪動力取出ギヤ３９がスライド自在にス
プライン嵌合され、この前輪動力取出ギヤ３９は前記ギ
ヤ３６に選択的に噛み合っている。

前記前輪動力取出軸２１は伝動軸カバー４０に被覆され
た前輪動力伝動軸４１の一端に連結され、前輪動力伝動
軸４１の他端は前輪差動装置４２に連結されている。さ
らに、前記前輪差動装置４２には操向減速装置４３を介
して操向輪である前輪４４が連結されている。ここで、
前記低速側ギヤ２４を介して前記前輪４４への駆動力伝
達が行われる場合には、前輪４４と後輪２ｏとの周速度
が略等しくなるように設定されており、一方、前記高速
側ギヤ２５を介して前輪４４への駆動力伝達が行われる
場合は、前輪４４と後輪２０との旋回中心が略一致する
周速度比となるように前輪４４の周速度が上昇する。

前記電磁クラッチ２９は、第３図に示すように、前輪４
４が最大操向角度の近傍まで操向操作されたことを検出
して閉路する旋回検出スイッチ４５と、前記副変速装置
１０が高速変速状態以外の変速位置に操作されていると
きに閉路する副変速検出スイッチ４６と、前記副変速検
出スイッチ４６に対して並列に配設されるとともに前記
クリープ装置１１がクリープ状態時に閉路するクリープ
検出スイッチ４７と、前記前後進切換装置８が前進状態
時に閉路する前進検出スイッチ４８と、前記前輪動力取
出ギヤ３９が前記ギヤ３６と噛み合って前輪４４を駆動
している時に閉路する前輪駆動検出スイッチ４９と、前
記スライドギヤ３２が前記クラッチギヤ３１と噛み合っ
ていない時に閉路する前輪自動変速切換スイッチ５０と
を介してバッテリ５１に電気的に接続されている。

このような構成において、まず、エンジン２からの駆動
力は、メインクラッチ７から前後進切換装置８に伝達さ
れ、前後進切換装置８から主変速装置９と副変速装置１
０とクリープ装置１１とを介してドライブピニオン軸１
６に伝達され、さらに、後輪差動装置１３と最終減速装
置１９とを介して後輪２０に伝達され、後輪２０が回転
駆動される。

また、前輪動力取出ギヤ３９をスライドさせてギヤ３６
に噛み合わせると、前輪駆動検出スイッチ４９が閉路す
るとともにドライブピニオン軸１６の回転が中間ギヤ３
７に伝達され、低速側ギヤ２４と高速側ギヤ２５とが回
転する。ここで、スライドギヤ３２をスライドさせてク
ラッチギヤ３１に噛み合わせると、低速側ギヤ２４の回
転はスライドギヤ３２を介してギヤ２２に伝達され、さ
らに、ギヤ２２から前輪動力取出軸２１に伝達される。

そして、前輪動力取出軸２１からの駆動力伝達により前
輪４４が回転駆動され、トラクタ１は四輪駆動状態で走
行する。なお、この状態においては、前輪４４の周速度
と後輪２ｏの周速度とは略等し状態に維持されている。

また、スライドギヤ３２をクラッチギヤ３１に噛み合わ
せることにより、前輪自動変速切換スイッチ５０が開路
し、電磁クラッチ２９は非通電状態に維持されている。

つぎに、スライドギヤ３２をスライドさせてクラッチギ
ヤ３１との噛み合いを解除すると、前輪自動変速切換ス
イッチ５０が閉路するが、前輪４４が最大操向角度の近
傍まで操向操作されていない場合には旋回検出スイッチ
４５が開路しており、電磁クラッチ２９は非通電状態と
なっている。このため、スライドギヤ３２とクラッチギ
ヤ３１との噛み合いを解除してトラクタ１を直進状態又
は緩やかな旋回状態で走行させる場合は、低速側ギヤ２
４の回転はワンウェイクラッチ３０を介して前輪動力取
出軸２１に伝達され、前輪４４の周速度と後輪２０の周
速度とが略等しい状態に維持される。

二こで、スライドギヤ３２とクラッチギヤ３１との噛み
合いを解除することにより前輪自動変速切換スイッチ５
０を閉路し、前輪動力取出ギヤ３９をギヤ３６に噛み合
わせることにより前輪駆動検出スイッチ４９を閉路し、
前後進切換装置８を前進状態に操作することにより前進
検出スイッチ４８を閉路し、さらに、副変速装置１０を
高速状態以外の変速位置に操作するかクリープ装置１１
をクリープ状態に操作することによって副変速検出スイ
ッチ４６とクリープ検出スイッチ４７との少なくともい
ずれか一方を閉路した状態でトラクタ１を走行させてい
る際に、ハンドル（図示せず）の操向操作により操向輪
操作機構（図示せず）を介して前輪４４を最大操向角度
の近傍まで操向操作し、トラクタ１を急旋回させる。す
ると、前輪４４が最大操向角度の近傍まで操向操作され
たことを検出して旋回検出スイッチ４５が閉路する。

これにより、直列に配列されたスイッチ４５〜５０が閉
路されて電磁クラッチ２９が作動し、高速側ギヤ２５の
回転は電磁クラッチ２９を介して前輪動力取出軸２１に
伝達され、前輪４４が回転駆動される。

前輪４４への駆動力伝達が高速側ギヤ２５及び電磁クラ
ッチ２９を介して行われている急旋回時においては、前
輪４４の周速度が上昇し、前輪４４と後輪２０との旋回
中心が略一致する周速度比で前輪４４と後輪２０とが駆
動される。ここで、急旋回時においては、前輪４４及び
後輪２ｏに作用するサイドフォースが発生し、第５図に
示すようにトラクタ１の旋回中心“○”は、後輪２０の
車軸延長線より前方に移動する。そして、前輪４４と後
輪２０との旋回中心が“○”となるような周速度比で前
輪４４と後輪２０とが駆動されることにより、トラクタ
ｌの旋回進行方向“Ｆ”に対する垂線は旋回中心“０”
と一致し、トラクタ１の旋回はスムーズに行われる。ま
た、旋回軌跡に対して前輪４４と後輪２０とが傾いた状
態となっているが、前輪４４と後輪２０とは旋回軌跡の
距離比に応じた周速度で回転駆動されているため、前輪
４４や後輪２０が周方向にスリップすることによる土掻
きゃ、前輪４４や後輪２０がサイドスリップすることに
よる土押出し等が防止され、旋回跡地が荒されない。

また、トラクタ１が旋回を開始してから前輪４４の操向
角度が最大操向角度の近傍に至るまでの間は、前輪４４
と後輪２０との旋回半径の差によって前輪４４が後輪２
０に押される状態となる。

すると、低速側ギヤ２４にワンウェイクラッチ３０を介
して連結されている前輪動力取出軸２１は低速側ギヤ２
４より高速で回転するため、前輪動力取出軸２１は自由
回転状態となり、前輪４４の周速度が前輪４４と後輪２
０との旋回軌跡の距離比に応じて速くなる。従って、旋
回を開始した直後であって前輪４４が高速状態に切換え
られる以前においても、前輪４４が後輪２０に押されて
転動するためにサイドスリップするということが防止さ
れ、前輪４４がサイドスリップすることにより旋回半径
が大きくなるということが防止される。

さらに、電磁クラッチ２９が作動して前輪４４が高速状
態に切換えられる直前においては、前輪４４の周速度が
かなり速くなっており、高速状態への切換えを作業者に
ショックを与えることなくスムーズに行える。

トラクタｌの旋回が終了して前輪４４の操向角度が小さ
くなると、旋回検出スイッチ４５が開路して電磁クラッ
チ２９への通電が遮断される。そして、高速側ギヤ２５
から前輪動力取出軸２１への駆動力伝達が遮断され、ト
ラクタ１が直進走行状態に戻った際に再び低速側ギヤ２
４からワンウェイクラッチ３０を介して前輪動力取出軸
２１への駆動力伝達が行われ、前輪４４は後輪２０と略
等しい周速度で回転駆動される。

なお、前後進切換装置８を後進位置に操作している場合
、又は、副変速装置１０を高速状態に操作するとともに
クリープ装置１１を非クリープ状態に操作している場合
は、前進検出スイッチ４８、又は、副変速検出スイッチ
４６とクリープ検出スイッチ４７とが開路されている。

従って、後進時や高速走行時において、最大操向角度に
操向操作してもトラクタ１が前輪４４の周速度を速くし
て急旋回するということが防止され、これらのスイッチ
４６〜４８は急旋回によるトラクタ１の転倒を防止する
安全機構としての働きをする。

発明の効果 本発明は、上述のように旋回時における操向輪と非操向
輪との旋回中心が略一致するように操向輪と非操向輪と
の周速度比を設定したことにより、旋回時における操向
輪と非操向輪との周方向へのスリップやサイドスリップ
を防止して四輪駆動車輌を小さな旋回半径でスムーズに
旋回させることができ、従って、周方向のスリップによ
る土掻きゃサイドスリップによる土押出しを防止するこ
とができるとともに旋回跡地を荒すことなく四輪駆動車
輌を旋回させることができ、さらに、操向輪を最大操向
角度の近傍に操向操作したときに高低速切換装置を低速
側ギヤから高速側ギヤに切換えるようにしたことにより
、圃場内での旋回のように急旋回を要する場合にのみ操
向輪の周速度を上昇させることができる等の効果を有す
る。

時における旋回作用の説明図、第６図は従来例における
旋回作用の説明図である。

１・・・四輪駆動車輌、１５・・・高低速切換装置、２
０・・・非操向輪、２４・・・低速側ギヤ、２５・・・
高速側ギヤ、４４・・・操向輪 出　願　人　　石川島芝浦機械株式会社

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は駆動力の伝達経路の全体を示す説明図、第２図は
前輪動力取出部を示す縦断側面図、第３図は電磁クラッ
チ制御部を示す説明図、第４図はトラクタの全体を示す
側面図、第５図は旋回］Ｊ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、低速側ギヤと高速側ギヤとを有するとともに操向輪
   操作機構に応動して切り換えられる高低速切換装置を操
   向輪駆動系に設け、直進時には前記低速側ギヤを介して
   操向輪への駆動力伝達を行うとともに旋回時には前記高
   速側ギヤを介して前記操向輪への駆動力伝達を行う四輪
   駆動車輌において、旋回時における前記操向輪と非操向
   輪との旋回中心が略一致するように前記操向輪と前記非
   操向輪との周速度比を設定したことを特徴とする四輪駆
   動車輌の操向輪駆動装置。 ２、操向輪を最大操向角度の近傍に操向操作したときに
   高低速切換装置を低速側ギヤから高速側ギヤに切り換え
   たことを特徴とする請求項１記載の四輪駆動車輌の操向
   輪駆動装置。