JPH0739700Y2 - 四輪駆動車輌の旋回制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、四輪駆動車輌の旋回制御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
より生ずる土押出しや、前後輪が周方向にスリップする
ことにより生ずる土掻き等によって、旋回跡地を荒すと
いう欠点がある。このようなサイドスリップの発生等
は、操向輪の操向角度の増加に伴って増加するものであ
る。

そこで、このような欠点を解決するため、特公昭62−35
929号公報に記載されたように、旋回時における前輪の
周速度を増速し、前輪が後輪を引きずるような周速度比
で前輪と後輪とを駆動するようにしたトラクタが設けら
れている。

また、左右の後輪を独立して制動するブレーキ装置を設
け、旋回内側の後輪を制動することにより片輪ロック状
態で旋回するようにしたトラクタが設けられている。

考案が解決しようとする課題 まず、特公昭62−35929号公報に記載されたトラクタに
おいては、前輪が後輪を引きずるようにして旋回するた
め、前輪が後輪に押されてサイドスリップすることが防
止され、旋回半径が小さくなる。しかし、前輪が後輪を
引きずるために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し、旋回
跡地を荒すという欠点がある。

また、旋回内側の後輪を制動して片輪ロック状態で旋回
するトラクタにおいては、旋回半径を小さくすることは
できるが、制動した後輪が引きずられ、さらに、制動し
た後輪が抵抗となって前輪が周方向にスリップし、旋回
跡地を荒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、旋回内側の非操向輪にこの非操向輪が回
転可能な範囲内において前記操向輪の操向角度の増加に
従って増加する抵抗を加える二個の制動装置を設け、こ
れらの制動装置を左右の前記非操向輪にそれぞれ連結し
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 制動装置が旋回内側の非操向輪に抵抗を加えることによ
り旋回内側の非操向輪に発生する駆動力が低減され、し
かも、制動装置による抵抗を操向輪の操向角度の増減に
応じて増減させることにより、操向角度に応じて発生す
る強さのサイドフォースをその強さに応じて有効に低減
する。

また、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 本考案の一実施例を図面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には制動
装置19と最終減速装置20とを介して非操向輪である後輪
21が連結されている。

前記制動装置19は、前記トラクタ１の旋回時において、
旋回内側となる前記後輪21にこの後輪21が回転可能な範
囲内において操向輪である前輪22の操向角度の増加に従
って増加する抵抗を加えるものであり、第３図に示すよ
うに、前輪22の操向操作に伴って回動する操向アーム23
にスプリング24とワイヤ25とを介して連結されている。
なお、前記制動装置19にはブレーキペダル26も連結され
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27が軸
支され、この前輪動力取出軸27にはギヤ28と軸受スリー
ブ29とがスプライン嵌合されている。前記軸受スリーブ
29には低速側ギヤ30と高速側ギヤ31とが軸受32〜34を介
して保持され、高速側ギヤ31は電磁クラッチ35を介して
前記前輪動力取出軸27に連結されている。一方、前記低
速側ギヤ30と前記軸受スリーブ29との間には、低速側ギ
ヤ30から前輪動力取出軸27へのみ駆動力を伝達するワン
ウェイクラッチ36が介装されている。また、前記低速側
ギヤ30にはクラッチギヤ37が一体的に形成され、このク
ラッチギヤ37に噛み合うことにより前記低速側ギヤ30と
前記ギヤ28とを連結するスライドギヤ38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39によって支軸40が保持さ
れ、この支軸40には一対のギヤ41,42を有する中間ギヤ4
3が軸支され、さらに、支軸40の端部には前記スライド
ギヤ38をスライドさせるシフター44が保持されている。
なお、前記ギヤ41は前記高速側ギヤ31と常時噛み合い、
前記ギヤ42は前記低速側ギヤ30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
45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45は前記ギヤ42に選択的に噛み合っている。

前記前輪動力取出軸27は伝動軸カバー46に被覆された前
輪動力伝動軸47の一端に連結され、前輪動力伝動軸47の
他端は前輪差動装置48に連結されている。さらに、前記
前輪差動装置48には操向減速装置49を介して前記前輪22
が連結されている。ここで、前記低速側ギヤ30を介して
前記前輪22への駆動力伝達が行われる場合には、前輪22
と後輪21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31を介して前輪22への駆動力
伝達が行われる場合は、前輪22と後輪21との旋回中心が
略一致する周速度比となるように前輪22の周速度が上昇
する。

前記電磁クラッチ35は、第４図に示すように、前輪22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50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51と、前記副変速検出スイッチ
51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52
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53と、前記前輪動力取出ギヤ45が前記ギヤ
42と噛み合って前輪22を駆動している時に閉路する前輪
駆動検出スイッチ54と、前記スライドギヤ38が前記クラ
ッチギヤ37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55とを介してバッテリ56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10
とクリープ装置11とを介してドライブピニオン軸16に伝
達され、さらに、後輪差動装置13と最終減速装置20とを
介して後輪21に伝達され、後輪21が回転駆動される。

また、前輪動力取出ギヤ45をスライドさせてギヤ37に噛
み合わせると、前輪駆動検出スイッチ54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43に伝達さ
れ、低速側ギヤ30と高速側ギヤ31とが回転する。ここ
で、スライドギヤ38をスライドさせてクラッチギヤ37に
噛み合わせると、低速側ギヤ30の回転はスライドギヤ38
を介してギヤ28に伝達され、さらに、ギヤ28から前輪動
力取出軸27に伝達される。そして、前輪動力取出軸27か
らの駆動力伝達により前輪22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22の周速度と後輪21の周速度とは略等しい状態
に維持されている。また、スライドギヤ38をクラッチギ
ヤ37に噛み合わせることにより、前輪自動変速切換スイ
ッチ55が開路し、電磁クラッチ35は非通電状態に維持さ
れる。

つぎに、スライドギヤ38をスライドさせてクラッチギヤ
37との噛み合いを解除すると、前輪自動変速切換スイッ
チ55が閉路するが、前輪22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50が開路
しており、電磁クラッチ35は非通電状態となっている。
このため、スライドギヤ38とクラッチギヤ37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30の回転はワンウェ
イクラッチ36を介して前輪動力取出軸27に伝達され、前
輪22の周速度と後輪21の周速度とが略等しい状態に維持
される。

ここで、スライドギヤ38とクラッチギヤ37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55を閉
路し、前輪動力取出ギヤ45をギヤ42に噛み合わせること
により前輪駆動検出スイッチ54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
53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51とクリープ検
出スイッチ52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57の操
向操作により操向輪操作機構58を介して前輪22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22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50が閉路する。
これにより、直列に配列されたスイッチ50〜55が閉路さ
れて電磁クラッチ35が作動し、高速側ギヤ31の回転は電
磁クラッチ35を介して前輪動力取出軸27に伝達され、前
輪22が回転駆動される。

前輪22への駆動力伝達が高速側ギヤ31及び電磁クラッチ
35を介して行われている急旋回時においては、前輪22の
周速度が上昇し、前輪22と後輪21との旋回中心が略一致
する周速度比で前輪22と後輪21とが駆動される。ここ
で、トラクタ１のように後輪差動装置13より後方に最終
減速装置20が設けられている場合は、旋回時における差
動抵抗が最終減速装置20の減速比に比例して増大し、旋
回内側の後輪21に大きな駆動力が発生する。また、この
サイドフォースは前輪22の操向角度が大きくなるにつれ
て増大する。そして、この駆動力が旋回中のトラクタ１
を直進させようとするために前輪22にサイドフォースが
発生し、前輪22がサイドスリップを生じて旋回半径が大
きくなる。しかし、第７図に示すように、制動装置19が
旋回内側の後輪21に操向角度の増減に応じて増減する抵
抗を加えることにより、旋回内側の後輪21に発生する駆
動力が低減され、前輪22に発生するサイドフォースも低
減され、前輪22のサイドスリップが防止される。なお、
前輪22の操向角度と、制動装置19による抵抗値との関係
は、第７図A,B又はＣに示すように設定することができ
る。

そこで、制動装置19により旋回内側の後輪21に抵抗を加
えながらトラクタ１を急旋回させると、トラクタ１の旋
回中心“O"は、第６図に示すように後輪21の車軸延長線
より前方に移動するとともに、前輪22と後輪21との旋回
中心が“O"となるような周速度比で前輪22と後輪21とが
駆動され、トラクタ１の旋回進行方向“F"に対する垂線
は旋回中心“O"と一致し、トラクタ１は小さな旋回半径
でスムーズに旋回する。また、旋回軌跡に対して前輪22
と後輪21とが傾いた状態となっているが、前輪22と後輪
21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22や後輪21が周方向にスリップするこ
とによる土掻きや、前輪22や後輪21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22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22と後
輪21との旋回半径の差によって前輪22が後輪21に押され
る状態となる。すると、低速側ギヤ30にワンウェイクラ
ッチ36を介して連結されている前輪動力取出軸27は低速
側ギヤ30より高速で回転するため、前輪動力取出軸27は
自由回転状態となり、前輪22の周速度が前輪22と後輪21
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22が高速状態に切換えられ
る以前においても、前輪22が後輪21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
22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35が
作動して前輪22が高速状態に切換えられる直前において
は、前輪22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１の旋回が終了して前輪22の操向角度が小さく
なると、旋回検出スイッチ50が開路して電磁クラッチ35
への通電が遮断される。そして、高速側ギヤ31から前輪
動力取出軸27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30からワンウ
ェイクラッチ36を介して前輪動力取出軸27への駆動力伝
達が行われ、前輪22は後輪21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53、又は、副変速検出スイッチ51
とクリープ検出スイッチ52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22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50〜52
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。

考案の効果 本考案は上述のように、旋回内側の非操向輪にこの非操
向輪が回転可能な範囲内において前記操向輪の操向角度
の増加に従って増加する抵抗を加える二個の制動装置を
設け、これらの制動装置を左右の前記非操向輪にそれぞ
れ連結したので、小さな操向角度から最大操向角度の全
範囲において旋回内側の非操向輪にその操向角度の大き
さに応じて発生する駆動力をその駆動力の強さに応じて
低減させることができ、従って、この駆動力により発生
する操向角度に応じた操向輪のサイドフォースを低減し
て操向輪のサイドスリップを防止することができ、従っ
て、周方向のスリップによる土掻きやサイドスリップに
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て急
旋回を行うことができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案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図は操向装置と制動装置との
連結状態を示す概略図、第４図は電磁クラッチ制御部を
示す説明図、第５図はトラクタの全体を示す側面図、第
６図は旋回時における旋回作用の説明図、第７図は操向
角度と制動力との関係を示すグラフである。 １…四輪駆動車輌、15…高低速切換装置、19…制動装
置、21…非操向輪、22…操向輪、30…低速側ギヤ、31…
高速側ギヤ、58…操向輪操作機構

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項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、旋回内側の非操向輪にこの
   非操向輪が回転可能な範囲内において前記操向輪の操向
   角度の増加に従って増加する抵抗を加える二個の制動装
   置を設け、これらの制動装置を左右の前記非操向輪にそ
   れぞれ連結したことを特徴とする四輪駆動車輌の旋回制
   御装置。
2. 【請求項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
   輌の旋回制御装置。