JPH05208624A - 車両、特にトラクタの四輪駆動装置の入切を制御する方法及びこの方法を実施する駆動配置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】牽引需要が存在するときには常に前輪３の投入
が引き起こされ、又捩れの危険が存在するときにはトル
ク伝達が中断される、トラクタの四輪駆動装置の入切を
制御する方法を提供する。 【構成】常時駆動されるのではないかじ取車輪３の駆動
装置が常時駆動される車輪２の駆動装置から駆動系統に
より分岐してあり、該駆動系統内に配置した少なくとも
１つの切換クラッチ９が駆動状態に依存して開閉され
る。開閉は、トルク方向と回転方向とから算出した出力
束がゼロより大きい場合切換クラッチ９を閉じたままと
するよう行われる。出力束がゼロより小さくなると切換
クラッチ９が開く。被動クラッチ部分の回転数が駆動ク
ラッチ部分の回転数より大きいかぎり切換クラッチ９は
開いたままである。駆動クラッチ部分が被動クラッチ部
分より大きな回転数で回転している場合切換クラッチ９
は開状態から出発して閉じられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、常時駆動されるのでは
ないかじ取車輪の駆動装置が常時駆動される車輪の駆動
装置から駆動系統により分岐してあり、該駆動系統内に
配置した１つの切換クラッチが駆動状態に依存して開閉
されるようになった車両、特にトラクタの四輪駆動装置
の入切を制御する方法及びこの方法を実施する駆動配置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】かじ取前輪の旋回角が特定の限界角度を
超えると切換クラッチを開き、これでもって四輪駆動を
中断することが知られている。限界角度を再び下まわる
とクラッチが閉じて前輪の駆動装置を投入する。この構
成及び操作方式では欠点として、常時駆動される後輪
に、牽引条件向上のため前輪の投入が望ましいか否かの
判定基準となるスリップが存在するか否かに拘りなく、
かじ取角スイッチを介してのみ入切が行われる。従って
駆動装置の最適利用が可能でない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、車
両、特にトラクタの四輪駆動装置の入切を制御する方
法、及びこの方法を実施する駆動配置であって、車両駆
動装置の利用向上及びそれに伴い牽引向上を保証し、更
に、駆動系統内に捩れの危険があるときにのみ牽引中断
を引き起こす駆動配置を提案することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この課題が本発明によれ
ば、トルク方向と回転方向とから算出した出力束がゼロ
より大きい場合切換クラッチを閉じたままとし、出力束
がゼロより小さくなると切換クラッチを開き、被動クラ
ッチ部分の回転数が駆動クラッチ部分の回転数より大き
いかぎり切換クラッチを開いたままとし、駆動クラッチ
部分が被動クラッチ部分より大きな回転数で回転してい
る場合切換クラッチを開状態から出発して閉じるように
なった方法により解決される。

【０００５】この操作方式では利点として、曲路走行時
にかじ取車輪に負キャスタが生じ又それが消失するとき
かじ取車輪の遮断によって捩れが防止される。直進走行
時に存在する負キャスタの大きさが自動的に考慮され
る。だが曲路で牽引が必要な場合には全輪が自動的に投
入される。タイヤが異なる場合又はその摩耗が異なる場
合に捩れを生じ得るような変化が生じても遮断は自動的
に起きる。タイヤの選択又はタイヤの摩耗によって被動
クラッチ部分の同期又は正キャスタが現れる場合、かじ
取車輪の駆動装置が投入されるのは常にこれが牽引に寄
与し得るときであり、牽引上有効な捩れが現れないとき
には駆動装置は遮断される。

【０００６】本発明の別の１構成では、出力束を算出す
るため切換クラッチを時間間隔を置いて短時間開き、駆
動クラッチ部分の回転数と被動クラッチ部分の回転数を
測定し、駆動クラッチ部分が被動クラッチ部分より高速
で回転する場合出力束をゼロより大きく調整するように
なっている。切換クラッチを全開するか又は再び別の時
間の間閉じておくかどうか確認するのに相対捩れを利用
することができる。つまり駆動クラッチ部分の回転数が
被動クラッチ部分の回転数より大きい場合、常時駆動さ
れてはいない車輪、例えば前輪の投入によって牽引向上
の需要が引き続き存在する。被動クラッチ部分の回転数
が駆動クラッチ部分の回転数より大きい場合捩れが生じ
る。こうした場合切換クラッチが開く。

【０００７】本発明方法の１構成では、選択的に、トル
ク方向と回転方向とから算出した出力束がゼロより大き
い場合切換クラッチを閉じたままとし、出力束がゼロよ
り小さくなると切換クラッチを残留トルクに至るまで開
き、残留トルクの出力束がゼロより小さくなるまで開い
たままとし、出力束がゼロより大きくなると切換クラッ
チを閉じるようになっている。

【０００８】本発明方法を実施する第１駆動配置は、ト
ルク方向反転時又は回転方向反転時切換クラッチを開く
切換パルスをトリガするトルク作用方向スイッチ及び回
転方向センサが切換クラッチに付属して設けてあり、そ
して駆動クラッチ部分が被動クラッチ部分より高速で回
転するとき切換クラッチを閉じる切換パルスをトリガす
る手段が設けてあることを特徴としている。

【０００９】切換クラッチを閉じるとトルク作用方向ス
イッチがトルクの方向を検知し、出力束が負のとき切換
クラッチを開く。付加的に回転方向センサが設けてあ
る。回転運動の作用方向と隣接したトルクの作用方向が
比較される。作用方向が異なる場合、切換クラッチを開
く切換パルスがトリガされる。代案として、２個の符号
化円板、歯付き円板等を含むトルク作用方向スイッチを
設け、回転方向を基準に両円板の信号系列を検出する各
１つの位置検出器を設け、後段に設けた評価装置内で信
号系列から出力方向を突き止めるよう提案してある。

【００１０】この場合両歯付き円板は回転数の検出に利
用することができる。この発明により駆動配置と一緒に
使用するのに適したトルク作用方向スイッチが1991年10
月19日のドイツ特許出願明細書第 41 34 659号に開示し
てある。本発明の別の１実施態様では、切換クラッチの
駆動クラッチ部分と被動クラッチ部分とに付属して各１
個の回転数計が設けてあり、切換クラッチを時間間隔を
置いて短時間開く切換装置が設けてあり、回転数計によ
り確認した回転数を互いに比較する比較器が設けてあ
り、該比較器は被動クラッチ部分が駆動クラッチ部分よ
り高い回転数のとき切換クラッチを開く切換パルスをト
リガし、被動クラッチ部分が駆動クラッチ部分と同じ回
転数又はそれより低い回転数であるとき切換クラッチを
再度閉じる切換パルスをトリガするようになっている。

【００１１】かかる解決策は特に好ましくは切換クラッ
チとしての摩擦クラッチに関連して設けられる。この場
合付加的にクラッチを開閉するエンジン駆動系を有する
制御装置を設けておくことができる。クラッチ開の時間
間隔中に、駆動クラッチ部分が被動クラッチ部分より高
速で回転するほどにスリップの存在することが確認され
ると、より高いクラッチトルクを伝達できるようにする
ため加圧力を高めてクラッチの再閉が行われる。この過
程はスリップが無くなるまで、即ち駆動クラッチ部分と
被動クラッチ部分に同じ回転数が現れるまで繰り返すこ
とができる。本発明の１構成では引き続き押圧力を段階
的に下げるようにすることができる。更に、摩擦クラッ
チが過負荷のとき、スリップが発生することにより補償
を行うと有利である。

【００１２】選択的に切換クラッチはジョークラッチと
して構成しておくことができる。ジョー及び空隙に関し
同じピッチが存在する場合センサ部としての利用が可能
である。更に、２つのかじ取車輪の各々に付属して切換
クラッチが設けてある。これはかじ取車輪を有する車軸
の車軸ディファレンシャルの代わりとすることができ
る。

【００１３】

【実施例】本発明方法及び各種の選択的駆動配置を添付
図面に基づき説明する。図１と図２に示すトラクタは符
号１としてある。２つの後輪２が常時駆動されるのに対
し、２つの前輪３は選択的に駆動される。前輪３の選択
的入切は切換装置５を介し行われる。

【００１４】図１の構成では切換装置５が両前輪３の中
央でトランスミッション４に直接接続してある。切換装
置５からトルクはプロペラシャフト６を介し前車軸ディ
ファレンシャル７に、そしてそこからドライブシャフト
８を介し前輪３に伝達される。 図２の構成では前輪３
の各々に付属して切換装置５が設けてある。切換装置５
は図１に見られるように切換クラッチ９とトルク作用方
向スイッチ10とセンサ11、12と回転数センサ又は回転方
向センサ13とを含む。２つのセンサ11、12の一方、例え
ばセンサ11は、同時に又は選択的に回転数センサとして
も働く。

【００１５】センサ11、12、13の情報は評価装置14に送
られ、評価装置はこの情報から、必要なら、図１の切換
クラッチ９又は図２の両切換クラッチ９を操作するため
の切換パルスを発生する。本発明により予定する操作方
式を説明するにあたって、ブロック線図から明らかとな
る制御回路と図１又は図２をそれぞれ参考にする。

【００１６】その際、n-VAは前輪が被動クラッチ部分に
強いる回転数のことである。回転数n-VAを測定するのに
用いるセンサ11は同時にトルク作用方向スイッチ10に付
属して設けておくこともできる。切換クラッチ９が開く
と前輪３はそれが転動する地面によって駆動される。こ
の回転数をセンサ11(n-VA)が突き止める。同時に両セン
サ11、12は切換クラッチ９が閉じたとき出力方向を確認
するのに利用される。センサ11、12はそれにより例えば
歯付き円板と協動して突き止めた信号系列を介し評価装
置14に信号を転送することができる。この評価装置を介
し、駆動条件に基づきタイヤ寸法、地面、かじ取角・旋
回角及び／又は後車軸と前車軸との変速比を考慮して、
前輪の逆スリップ又は前スリップに顕在化する相対回転
比、つまり前輪に推進のため出力需要が存在するかどう
か又は捩れが生じ得るかどうかを表現する相対回転比が
生じるかどうかを確認することができる。

【００１７】図３に見られる制御回路から明らかとなる
第１操作方式では、切換クラッチ９が閉じると評価装置
14により、両センサ11、12の信号を評価することによ
り、トランスミッション４から切換クラッチ９を介し出
力束でもって前輪３の方にトルクが伝達されるか否かが
確認される。トルク作用方向スイッチ10のセンサ11、12
から評価装置14に転送される信号系列が変化すると、ト
ルク作用方向が変化したと推測することができる。セン
サ13から転送される回転方向が変化しないままである
と、この場合評価装置は出力方向が反転したことを突き
止める。このことからトラクタ駆動系統中に捩れが生じ
ることがあるので、評価装置14は切換クラッチ９の開を
引き起こす。トランスミッション４と前輪３との駆動結
合が中断される。

【００１８】切換クラッチ９の開時評価装置14は、切換
クラッチ９のトランスミッション４の出口に結合してあ
る駆動クラッチ部分と切換クラッチ９の前輪４に結合し
てある被動クラッチ部分とのセンサ11、13によって突き
止めた回転数を比較して、被動クラッチ部分が駆動部分
より高速で回転し、即ちn-VA＞ｎ駆動であることを確認
すると、切換クラッチ９を引き続き開位置で保持させ
る。しかし切換クラッチ９の開時、センサ11、13の信号
に基づき、切換クラッチ９のトランスミッション４に結
合してある駆動部分が切換クラッチの前輪に結合してあ
るクラッチ部分より高速で回転し、即ちｎ駆動がn-VAよ
り大きいことが確認されると評価装置14は、前輪３に牽
引が必要であるので切換クラッチ９の閉を引き起こす。

【００１９】選択的操作様式の制御回路が図４にブロッ
ク線図として示してある。摩擦クラッチとして構成した
切換クラッチ９は、閉状態のとき残留スリップがなお存
在するよう制御される。即ち、前輪３用牽引需要は──
切換クラッチ被動部分のトルク需要は──切換クラッチ
９を介し転送可能なトルクよりも大きい。この処理様式
には２個の回転数センサ、例えばセンサ11、13が必要な
だけである。評価装置14に供給されるセンサ11、13の信
号により、切換クラッチ９の被動部分の回転数が切換ク
ラッチ駆動部分と等速で回転し、n-VAがｎ駆動に等しい
ことが確認されると、切換クラッチ９が開く。切換クラ
ッチ９の被動クラッチ部分が切換クラッチ９の駆動部分
よりゆっくり回転──n-VAがｎ駆動より小──すること
が確認されると切換クラッチ９は残留トルクに至るまで
開く。本発明の１構成では段階的開閉制御も行うことが
でき、この場合制御段階が設けられる。

【００２０】図５のブロック線図から明らかとなる操作
様式では、切換クラッチ９が時間間隔を置いて残留トル
クに至るまで開くので、評価装置14と合わせ、図１から
明らかとなるトルク作用方向スイッチ10とセンサ11、12
が必要なだけである。摩擦クラッチとして構成した切換
クラッチ９の駆動部分と被動部分との間で伝達すべき残
留トルクは、前輪３を介し切換クラッチ９の被動部分に
加わるトルクが切換クラッチ９の両部分相互の相対調整
を可能とするほど小さく選定される。切換クラッチ９の
被動部分が切換クラッチ９の本来の駆動部分を駆動でき
るよう出力方向を調整されたことが確認されると、切換
クラッチ９は残留トルクに至るまで開位置に保持され
る。これが該当しない場合切換クラッチ９は或る時間間
隔後に再び短時間開くため閉じられる。つまり制御回路
が再度通過される。

【００２１】以下、本発明の好適な実施態様を例示す
る。 １． 出力束を算出するため切換クラッチを時間間隔を
置いて短時間開き、駆動クラッチ部分の回転数と被動ク
ラッチ部分の回転数を測定し、駆動クラッチ部分が被動
クラッチ部分より高速で回転する場合出力束をゼロより
大きく調整することを特徴とする請求項１記載の方法。

【００２２】２． 出力束がゼロより小さくなると残留
トルクに至るまで切換クラッチを開き、残留トルクの出
力束がゼロより小さいかぎり開いたままとし、そして残
留トルクの出力束がゼロより大きくなると切換クラッチ
を閉じることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３． 請求項１又は従属請求項２のいずれか記載の方法
を実施する駆動配置において、２個の符号化円板、歯付
き円板等を含むトルク作用方向スイッチ(10)を設け、両
円板の信号系列を検出する各１つの位置検出器(11, 12)
を設け、後段に設けた評価装置(14)内で信号系列から出
力方向を突き止めることを特徴とする駆動配置。

【００２３】４． ２個の歯付き円板の少なくとも一方
が回転数計として働くことを特徴とする前項３記載の駆
動配置。 ５． 前項１記載の方法を実施する駆動配置において、
切換クラッチ(9) の駆動クラッチ部分と被動クラッチ部
分とに付属して各１個の回転数計(11, 13)が設けてあ
り、切換クラッチ(9) を時間間隔を置いて短時間開く切
換装置が設けてあり、回転数計(11, 13)により確認した
回転数を互いに比較する比較器(14)が設けてあり、該比
較器は被動クラッチ部分が駆動クラッチ部分より高い回
転数であるとき切換クラッチ(9) を開く切換パルスをト
リガし、そして被動クラッチ部分が駆動クラッチ部分と
同じ回転数又は低い回転数であると切換クラッチ(9) を
再度閉じる切換パルスをトリガすることを特徴とする駆
動配置。

【００２４】６． 切換クラッチ(9) を摩擦クラッチと
して構成したことを特徴とする前項５記載の駆動配置。 ７． 切換クラッチ(9) をジョークラッチとして構成し
たことを特徴とする請求項２及び前項３のいずれか記載
の駆動配置。 ８． ２個のかじ取車輪の各々に付属して切換クラッチ
(9) を設けたことを特徴とする請求項２、前項３、前項
４、前項５、前項６及び前項７のいずれか１項又は複数
項記載の駆動配置。

【図面の簡単な説明】

【図１】四輪駆動装置とトランスミッションに接続した
切換クラッチとこれと協動する切換装置とを有するトラ
クタ。

【図２】四輪駆動装置と各前輪に切換クラッチとを有す
るトラクタ。

【図３】トルク作用方向スイッチを使った第１操作方式
用制御回路のブロック線図。

【図４】閉位置のとき残留スリップを有する駆動配置内
に摩擦クラッチを使った第２操作方式用制御回路のブロ
ック線図。

【図５】摩擦クラッチとして構成した切換クラッチを残
留トルクに至る間隔の間開く更に別の操作方式の制御回
路のブロック線図。

【符号の説明】

１ トラクタ ２ 後輪 ３ 前輪 ４ トランスミッション ５ 切換装置 ６ プロペラシャフト ７ 前車軸ディファレンシャル ８ ドライブシャフト ９ 切換クラッチ 10 トルク作用方向スイッチ 11、12 センサ 13 回転数センサ／回転方向センサ 14 評価装置

フロントページの続き (72)発明者 クラウス・ケムプフ ドイツ連邦共和国 ローマール １、 シ ュレズィールヴェーク ４ (72)発明者 フリードリッヒ・ヘルベルグ ドイツ連邦共和国 ギーシェン、 リンガ レー 45 (72)発明者 フーベルト・ガイストフ ドイツ連邦共和国 ローマール、 イム・ ヴィーゼングルント 14

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 常時駆動されるのではないかじ取車輪の
   駆動装置が常時駆動される車輪の駆動装置から駆動系統
   により分岐してあり、該駆動系統内に配置した少なくと
   も１つの切換クラッチが駆動状態に依存して開閉される
   ようになった車両、特にトラクタの四輪駆動装置の入切
   を制御する方法において、トルク方向と回転方向とから
   算出した出力束がゼロより大きい場合切換クラッチを閉
   じたままとし、出力束がゼロより小さくなると切換クラ
   ッチを開き、被動クラッチ部分の回転数が駆動クラッチ
   部分の回転数より大きいかぎり切換クラッチを開いたま
   まとし、駆動クラッチ部分が被動クラッチ部分より大き
   な回転数で回転している場合切換クラッチを開状態から
   出発して閉じることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法を実施する駆動配置
   において、トルク方向反転時又は回転方向反転時切換ク
   ラッチ(9) を開く切換パルスをトリガするトルク作用方
   向スイッチ(10)及び回転方向センサ(13)が切換クラッチ
   (9)に付属して設けてあり、そして駆動クラッチ部分が
   被動クラッチ部分より高速で回転するとき切換クラッチ
   (9) を閉じる切換パルスをトリガする手段(13, 11)が設
   けてあることを特徴とする駆動配置。