JPH0459435A

JPH0459435A - 四輪駆動車の旋回操作構造

Info

Publication number: JPH0459435A
Application number: JP2172871A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Yoshioka; 英隆吉岡; Fumio Takada; 富美男高田
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-02-26
Anticipated expiration: 2014-06-14
Also published as: DE4120936C2; FR2663886B1; US5383531A; GB2245533A; FR2663886A1; DE4120936A1; GB2245533B; GB9106209D0; JP2904877B2

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〕この発明は、四輪駆動型の農用トラクタに代表される農
作業車や土木作業車などの四輪駆動車に用いる旋回操作
構造に関する。

〔従来の技術〕

農用トラクタにおいては、畦際てのＵターン旋回を繰返
して耕耘走行する隣接耕を行う場合、畦際での車体方向
転換スペース、いわゆる枕地を可及的に小さくすること
か作業能率を向上する上で必要とされるものであり、こ
のような小旋回を可能にする手段として、デフ装置を介
して動力分配される左右の非操向輪と、デフ装置を介し
て動力分配されるとともにステアリング機構で連係され
た左右の操向輪とを備えるとともに、左右の操向輪の平
均周速度が左右の非操向輪の平均周速度と同一またはほ
ぼ同一になるように、操向軸のデフ装置へ動力伝達する
標準伝動状態と、左右の操向輪の平均周速度か左右の非
操向輪の平均周速度より大となるように操向輪のデフ装
置へ動力伝達する増速伝動状態とに切換え可能な操向輪
変速装置を設け、操向輪か設定角以上操向されると操向
輪変速装置か標準伝動状態から増速伝動状態に切換わる
ようステアリング手段と操向輪変速装置とを連係した四
輪駆動車の旋回操作構造か開発され、実用化に至ってい
る（特開昭６３−３４２２９号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、現在実用化されているこの種の旋回操作構造右
は、旧来より多用されていた四輪駆動トラクタのステア
リング仕様（最大操向角が約５５°）で、操向輪である
前輪を旋回時に増速するようにしたものであったために
、旋回時に前輪に旋回外方へ向かうサイドフォースが発
生して、走行抵抗が大きくなったり、地面の荒れが発生
したりしていた。

そして、−層の小旋回を行うために前輪増速に加えて旋
回内側の後輪をサイドブレーキによってロックすること
が行われており、この場合には小回りは利くが無理な旋
回となるために後輪による地面の荒れかひとくなるとと
もに、動力ロスも大きいものとなっていた。

本発明はこのような実情に着目してなされたものであっ
て、走行輪の増速比と操向輪の最大操向角を合理的に設
定することで、地面を荒らすことなく円滑良好に小旋回
を行う事か出来る四輪駆動車の旋回操作構造を提供せん
としたものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明では、デフ装置を介し
て動力分配される左右の非操向輪と、デフ装置を介して
動力分配されるとともにステアリング機構で連係された
左右の操向輪とを備えるとともに、左右の操向輪の平均
周速度か左右の非操向輪の平均周速度と同一またはほぼ
同一になるように、操向軸のデフ装置へ動力伝達する標
準伝動状態と、左右の操向輪の平均周速度が左右の非操
向輪の平均周速度より大となるように操向輪のデフ装置
へ動力伝達する増速伝動状態とに切換え可能な操向輪変
速装置を設け、操向輪が設定角以上操向されると操向輪
変速装置が標準伝動状態から増速伝動状態に切換わるよ
うステアリング手段と操向輪変速装置とを連係した四輪
駆動車の旋回操作構造において、旋回内側となる操向輪
の最大操向角を、その最大操向角の正割が前記操向輪変
速装置の増速比より大となるように設定した。

あるいは、左右操向輪か最大操向された状態における各
操向角の平均角を、この平均角の正割が前記操向輪変速
装置の増速比と略等しくなるように設定するとともに、
最大操向された状態の左右操向輪の各操向角を、前記増
速比で駆動される左右操向輪が非操向輪の軸心延長線上
の旋回中心の周りに転動移動するための理論上の最大操
向角に近く設定する。

〔作　用〕

先ず、前輪を操向輪、後輪を非操向輪とした四輪駆動車
の旋動動作を第２図に基づいて考察する。

後輪（２）の車軸延長線上の旋回中心（０）を中心とし
て前輪（１）及び後輪（２）か共にスリップなく転がり
駆動されて車体か旋回される理想的な旋回状態を想定す
ると、左右前輪（１）の平均周速度、つまり、左右前輪
（１）の中間点（Ａ）の接線方向移動速度（■１）と、
左右後輪（２）の平均周速度、つまり、左右後輪（２）
の中間点（Ｂ）の接線方向移動速度（■２）とはＶ　、
／Ｖ２＝　０Ａ１０Ｂの関係にある。

そして、左右前輪（１）の中間点（Ａ）の車体中心線に
対する移動方向角（α）は図から明らかなように／ＡＯ
Ｂと等しく、従って、前記角（α）の正割は、ｓｅｃα
−０Ａ１０Ｂ＝Ｖｌ／Ｖ２どなる。

又、この場合、理想的に操向された左右前輪（１）の旋
回内側の操向角（β。１）と外側の操向角（β。２）は
β。、〉α、βｏ２〈αであり、かつ、両操向角（β。

１）、（β０２）の平均操向角（β０）を、β。−αと
して近似すると、ｓｅｃβ０＝ＳｅＣα＝■１／■２ｓｅｃβｏ　＋　＞　Ｖｌ／Ｖ２（＝　ｓｅｃβ。）の
関係か成立する。

つまり、旋回内側の前輪（１）の最大操向角（β０１）
を前輪（１）の増速比（Ｖ、／Ｖ２）より大きくするこ
とか理想旋回に近づける上で重要となる。因みに、旋回
外側の前輪（１）の最大操向角（β０２）は、ｓｅｃβ
ｏ２＜Ｖ＋／Ｖ２（＝ＳｅＣβ。）となる。

ここで、前輪（１）の増速比（Ｖｌ／Ｖ２）を２．０に
設定すると、ｓｅｃα（＝ｓｅｃβ、）＝２．０．　　α（＝β、）
＝６０゜ｓｅｃβ。＋　＞　２．０．　　β。、〉６０
゜となる。

そして、この場合の具体的なβ。１．β。２の値は次式
で得られる。

βＯＩ：α十７１ β０２：α＋７２但し、Ｗは前輪（１）のトレッド、Ｌはホイルベースで
ある。

実際の車体仕様で上記旋回内側前輪（１）の理論上の最
大操向角（β。１）は７０°付近となり、実機てこれだ
れの操向角をとることはステアリング機構上困難さかあ
り、現実の操向角（βＩ）はこれより少し小さい値をと
る。但し、これに伴って旋回外側の最大操向角（β２）
を理論値より少し大きくして、内外輪操向角の平均角（
β）を、この正割（ｓｅｃβ）か増速比と略等しくする
ことて理想に近い旋回を行う。

〔実施例〕

以下、本発明を四輪駆動型作業車の一例である農用トラ
クタに適用した場合の実施例を図面に基づいて説明する
。

第７図に、操向輪である左右前輪（１）及び非操向輪で
ある後輪（２）を共に駆動輪とした四輪駆動型農用トラ
クタの全体側面か示されており、前輪（１）及び後輪（
２）への伝動系の概略が第３図に示されている。

第３図に示すように、車体前部に搭載した工ンジン（３
）の出力は主クラッチ（４）を介して、車体後部のミッ
ションケース（５）に入力され、主ギヤ変速機構（６）
及び副ギヤ変速機構（７）で適宜変速されたのち最終変
速軸であるベベルピニオン軸（８）に至り、後部デフ装
置（９）を介して左右の後輪（２）に動力分配される。

又、前記ベベルピニオン軸（８）に固設したギヤ（１０
）から取出した変速出力を中間２段ギヤ（１１）を介し
て前輪（操向輪）変速装置（１２）に伝え、その出力を
軸伝動機構（１３）を介して前部デフ装置（■４）に伝
達して左右の前輪（１）に動力分配するよう構成されて
いる。

前記前輪変速装置（１２）の詳細が第５図及び第６図に
示されている。

この変速装置（１２）の入力軸（１５）には、前記中間
２段ギヤ（１１）に咬合及び離脱可能な入力ギヤ（１６
）がシフト可能にスプライン連結されるとともに、大径
の増速ギヤ（１７）か固着され、出力軸（１８）には、
前記入力ギヤ（１６）に常時咬合する第１変速ギヤ（１
９）と前記増速ギヤ（１７）に常時咬合する第２変速ギ
ヤ（２０）とか夫々遊嵌支持されるとともに、これらギ
ヤ（１９）、　（２０）の中間に位置してクラッチ部材
（２１）かシフト可能にスプライン連結されている。そ
して、クラッチ部材（２１）と第１変速ギヤ（１９）と
の間に、該クラッチ部材（２１）のシフトによって咬合
離脱可能な内歯式の咬合クラッチ（２２）が構成される
とともに、前記第２変速ギヤ（２０）か出力軸（１８）
に外嵌装着した多板式の摩擦クラッチ（２３）の駆動側
に一体化されており、前記クラッチ部材（２１）かこの
摩擦クラッチ（２３）の押圧操作部材となっている。

つまり、クラッチ部材（２１）か図中右方にシフトされ
ると咬合クラッチ（２２）か入れられて、入力軸（１５
）の動力は入力ギヤ（１６）と第１変速ギヤ（１９）の
ギヤ比で変速されて出力軸（１８）から取出され、又、
シフト部材（２１）か図中左方にシフトされて摩擦クラ
ッチ（２３）が入られることによって、入力軸（１５）
の動力は増速ギヤ（１７）と第２変速ギヤ（２０）のギ
ヤ比で増速されて出力されるのである。

ユニにあって、咬合クラッチ（２２）が入れられて出力
軸（１８）か低速駆動される状態では、左右の前輪（１
）の平均周速度か左右後輪（２）の平均周速度と等しい
か、あるいは僅かに大きく設定されており、この伝動状
態が標準の伝動状態とされる。又、摩擦クラッチ（２３
）か入れられて出力軸（１８）か高速駆動される状態は
前記標準伝動状態に対して約２倍に増速されるようギヤ
比が設定されており、この増速伝動状態は前輪（１）か
設定角以上大きく操向操作されることによって自動的に
現出されるものであり、以下その操作構造について説明
する。

第４図に前輪ステアリング部の平面か示されており、前
記デフ装置（１４）を内装した前車軸ケース（２４）の
両端にキングピン軸心（Ｐ）を中心に回動自在に支持さ
れた左右前輪（１）の各ナックルアーム（２５）が、車
体前部に支軸（２６）を中心に左右揺動自在に枢支され
てステアリングハンドル（２７）に連係されたピットマ
ンアーム（２８）の先端に夫々タイロッド（２９）を介
して連動連結されている。

そして、ピットマンアーム（２８）の前後中間にはカム
溝（３０）を備えたカムプレート（３１）か固設され、
車体フレーム（３２）に支点（Ｘ）を中心に前後揺動自
在に枢支された揺動アーム（３３）の中間に、前記カム
溝（３０）に係合するカムフォロアピン（３４）か設け
られ、ピットマンアーム（２８）の左右揺動に伴って揺
動アーム（３３）か前後に揺動されるようになっている
。

前記カム溝（３０）は、ピットマンアーム（２８）か中
立直進位置から左又は右に所定角度（約４００）未満で
揺動する間は揺動アーム（３３）を揺動操作することか
なく、前記所定角度以上揺動すると揺動アーム（３３）
を前方に強制揺動する形状に設定されている。

そして、この揺動アーム（３３）の揺動端から延出した
操作ロッド（３５）が前輪変速装置（１２）の前記クラ
ッチ部材（２１）に以下のように連係されている。

第６図に示すように、前記クラッチ部材（２１）をシフ
ト操作するシフトフォーク（３６）は固定支軸（３７）
にスライド自在に支持されており、このシフトフォーク
（３６）のボス部（３６ａ）に係合する操作アーム（３
８）か変速操作軸（３９）の内端に遊嵌されている。こ
の変速操作軸（３９）にスプライン連結したカラー（４
０）のピン（４１）か操作アーム（３８）が係合されて
変速操作軸（３９）と操作アーム（３８）が一体化され
るとともに、変速操作軸（３９）の外端に固設したアー
ム（４２）に前記操作ロッド（３５）の後端か連結され
ている。

そして、前輪（１）の操向角が設定角未満の間は咬合ク
ラッチ（２２）が入れられて前輪（１）は低速の標準伝
動状態で駆動され、前輪（１）の操向角か設定角以上に
大きくなると摩擦クラッチ（２３）が入れられて前輪（
１）は増速伝動状態で駆動される。

尚、前記カラー（４０）を外部から操作されるシフトフ
ォーク（４３）＋こよってシフトしてピン（４１）を図
示のように操作アーム（３８）から離脱させておくと、
クラッチ部材（２１）は咬合クラッチ（２２）を入れた
状態に付勢維持されていて、前輪（１）の大きい操向に
拘わらず標準伝動状態を保つ。

又、入力ギヤ（１６）をシフトして中間二段ギヤ（１１
）との咬合を外しておくことて、前輪変速装置（１２）
への入力を断ち、後輪（２）のみの駆動状態を得ること
かできる。

第１図は本発明を具体化した走行部の一例を示しており
、旋回内側となる前輪（１）の最大操向角（β１）を６
３°〜６５°、旋回外側となる前輪（１）の最大操向角
（β２）を約５５°にして平均操向角（β）を約６０°
に設定するとともに、前記前輪変速装置（１２）の標準
伝動状態に対する増速伝動状態の増速比を１．８〜２．
０に設定している。

そして、ホイールベース（Ｌ）が１５５ＣＩ−１７５０
ｍｍ、前輪トレッド（Ｗ）か９５０〜１５８０ｍｍの車
体仕様において前記最大操向角（β１）（β２）及び前
輪増速比を上記のように設定して、前輪増速旋回を行う
と、旋回内側の後輪（２）にサイドブレーキをかけるこ
となく、旋回内側の後輪をサイドブレーキで完全にロッ
クして前輪増速旋回を行う従来機での最小旋回半径と同
等の小回り旋回か可能となった。

尚、実施例では前輪を操向輪、後輪を非操向輪とした場
合を示したが、前輪を非操向輪、後輪を操向輪とする四
輪駆動車、例えばフロントマウント式の芝刈機にも適用
できるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、操向変速装置の増速比と
左右操向輪の最大操向角を互いに関連づけて合理的に設
定することによって、旋回内側の比操向輪にサイドブレ
ーキをかけなくても、操向輪でのサイドフォースの発生
や、操向・非操向両車輪による地面の荒らしのない小半
径での旋回を抵抗少なく円滑確実に行えるようになった
。

又、地面の荒れが問題とならなければサイドブレーキと
の併用でより小半径の超小旋回も可能であり、又、地面
の状況に応じてサイドブレーキを適度にかけることによ
って地面の荒れ少なく充分小半径での旋回も可能であり
、従来の同種旋回操作構造に比してその性能か大きく向
上した。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すか、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る四輪駆動車の旋回操作構造の実施例
を示し、第１図は本発明実施例での最小旋回作動状態を
示す走行部平面図、第２図は理想的な最小旋回作動状態
を示す走行部平面図、第３図は走行伝動系の概略構成図
、第４図はステアリング機構部の平面図、第５図は操向
輪変速装置の縦断側面図、第６図はその縦断後面図、第
７図は四輪駆動型農用トラクタの側面図である。（１）・・・・・・操向輪、（２）・・・・・・非操向
輪、（９）、　（１４）・・・・・・デフ装置、（１２
）・・・・・・操向輪変速装置、（β１）・・・・・・
旋回内側の操向輪の最大操向角、（β２）・・・・・・
旋回外側の操向輪の最大操向角、（βｏ、）、（β。２
）・・・・・・理論上の最大操向角。

Claims

【特許請求の範囲】１、デフ装置（９）を介して動力分配される左右の非操
向輪（２）と、デフ装置（１４）を介して動力分配され
るとともにステアリング機構で連係された左右の操向輪
（１）とを備えるとともに、左右の操向輪（１）の平均
周速度が左右の非操向輪（２）の平均周速度と同一また
はほぼ同一になるように、操向軸（１）のデフ装置（１
４）へ動力伝達する標準伝動状態と、左右の操向輪（１
）の平均周速度が左右の非操向輪（２）の平均周速度よ
り大となるように操向輪（１）のデフ装置（１４）へ動
力伝達する増速伝動状態とに切換え可能な操向輪変速装
置（１２）を設け、操向輪（１）が設定角以上操向され
ると操向輪変速装置（１２）が標準伝動状態から増速伝
動状態に切換わるようステアリング手段と操向輪変速装
置（１２）とを連係した四輪駆動車の旋回操作構造にお
いて、旋回内側となる操向輪（１）の最大操向角（β＿
１）を、その最大操向角の正割（ｓｅｃβ＿１）が前記
操向輪変速装置（１２）の増速比より大となるように設
定してある四輪駆動車の旋回操作構造。２、前記最大操向角（β＿１）を約６０゜以上に設定す
るとともに、前記操向輪変速装置（１２）の増速比を約
２に設定してある請求項１記載の四輪駆動車の旋回操作
構造。３、デフ装置（９）を介して動力分配される左右の非操
向輪（２）と、デフ装置（１４）を介して動力分配され
るとともにステアリング機構で連係された左右の操向輪
（１）とを備えるとともに、左右の操向輪（１）の平均
周速度が左右の非操向輪（２）の平均周速度と同一また
はほぼ同一になるように、操向軸（１）のデフ装置（１
４）へ動力伝達する標準伝動状態と、左右の操向輪（１
）の平均周速度が左右の非操向輪（２）の平均周速度よ
り大となるように操向輪（１）のデフ装置（１４）へ動
力伝達する増速伝動状態とに切換え可能な操向輪変速装
置（１２）を設け、操向輪（１）が設定角以上操向され
ると操向輪変速装置（１２）が標準伝動状態から増速伝
動状態に切換わるようステアリング手段と操向輪変速装
置（１２）とを連係した四輪駆動車の旋回操作構造にお
いて、左右操向輪（１）が最大操向された状態における
各操向角の平均角（β）を、この平均角（β）の正割（
ｓｅｃβ）が前記操向輪変速装置（１２）の増速比と略
等しくなるように設定するとともに、最大操向された状
態の左右操向輪（１）の各操向角（β＿１）、（β＿２
）を、前記増速比で駆動される左右操向輪が非操向輪の
軸心延長線上の旋回中心（０）の周りに転動移動するた
めの理論上の最大操向角（β＿０＿１）、（β＿０＿２）に近く設定してある四
輪駆動車の旋回操作構造。４、最大操向された状態における旋回外側の操向軸（１
）の操向角（β＿２）が理論操向角（β＿０＿２）より
大きく設定されている請求項３記載の四輪駆動車の旋回
操作構造。