JPH10114229A - 作業機の走行用伝動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スリップによる牽引力低下を生じさせないこ
とにより、駆動輪スリップが生じても耕深値が浅くなら
ないで、かつ、駆動ロスも抑制させる。 【解決手段】 後輪による２輪駆動状態と４輪駆動状態
とを切換可能な駆動状態切換手段ａ、及び、左右の後輪
夫々の回転速度を検出する一対のピックアップ１１Ｌ，
１１Ｒを夫々備え、２輪駆動状態が現出されているとき
において、左右非操向輪のスリップ率が所定値以上にな
ると自動的に４輪駆動状態に切換わるように、駆動状態
切換手段ａと回転検出手段１１Ｌ，１１Ｒとを連係させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トラクタ等の作業
機における走行用伝動装置に係り、詳しくは、２輪駆動
状態における駆動輪のスリップが顕著になると、それに
よって低下した牽引力を増大させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来では、特公平５‐５２９０３号公報
に示されるように、後輪のスリップ率がある程度大きく
なると、作業装置を上昇させて駆動ロスを軽減する技術
が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術は、駆動
輪がスリップして牽引力が低下すると、それに合わせて
作業負荷も減少させることでスリップを解消するべく駆
動ロスを抑制させる手段である。つまり、スリップの発
生による牽引力低下は仕方がないことであり、作業負荷
等のその他の条件を変えることでスリップを解決させ
る、言わば消極的解決策であるから、例えば、プラウ作
業中にスリップが生じるとプラウを上昇させるので、耕
深が目標値よりも浅くなってしまうものであり、作業精
度に影響を及ぼすものである。これに対して本発明の目
的は、スリップによる牽引力低下自体を極力生じさせな
い積極的解決策を講じることにより、スリップが生じて
も殆ど耕深値が浅くならないようにしながらも駆動ロス
を抑制できる技術を得る点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

〔構成〕第１発明は、左右の非操向輪のみを駆動する２
輪駆動状態と、両非操向輪及び左右の操向輪を駆動する
４輪駆動状態とを切換可能な駆動状態切換手段、及び、
左右の非操向輪夫々の回転速度を検出する一対の回転検
出手段を夫々備え、２輪駆動状態が現出されているとき
において、左右非操向輪のスリップがある程度顕著にな
ると自動的に４輪駆動状態に切換わるように、駆動状態
切換手段と回転検出手段とを連係してあることを特徴と
する。

【０００５】第２発明は、第１発明において、操向輪の
切れ角を検出する操舵角検出手段と、左右の非操向輪夫
々に独立して制動可能な一対のサイドブレーキと、回転
検出手段とを備え、操向輪の切れ角が設定値以上になる
と旋回内側の非操向輪に制動力が生じるとともに、その
制動力が前記設定値以上における切れ角の大小に同調し
て強弱に調節されるように、かつ、そのときの操向輪切
れ角によって定まる左右の非操向輪の速度差が現出され
るように、旋回内側の速度検出手段による回転速度の検
出結果に基づいて、旋回内側のサイドブレーキの操作力
が自動的に補正されるように制御する自動制動手段を設
けてあることを特徴とする。

【０００６】第３発明は、第２発明において、操向輪及
び非操向輪夫々の駆動速度がほぼ等しい等速駆動状態
と、この等速駆動状態よりも操向輪の駆動速度を速める
増速駆動状態とを切換可能な操向輪変速機構を設け、４
輪駆動状態において操向輪の切れ角が所定値以上になる
と等速駆動状態から増速駆動状態に切換るように、操向
輪変速機構と操舵角検出手段とを連係してあることを特
徴とする。

【０００７】〔作用〕請求項１の構成によれば、２輪駆
動状態のときに左右非操向輪のスリップがある程度顕著
になると自動的に４輪駆動状態に切換えるものである。
例えば、直進走行時において、良好に対地グリップして
おれば左右非操向輪が同速で回転して速度差が無いが、
左右いずれか一方の非操向輪がスリップすれば、デフ機
構の働きによってそのスリップ側非操向輪の駆動速度が
速まり、かつ、その分他方の非操向輪の駆動速度が遅く
なるから、左右非操向輪どうしの速度差が予め設定され
た値よりも大きくなるとスリップによる牽引力低下を補
うために４輪駆動状態に切り換えるのである。このよう
に、左右非操向輪どうしの相対的な速度差を求める手段
は、片方の非操向輪についてそのときのスリップがない
状態での基準速度との速度差を求める手段に比べて、ス
リップ状態を増幅して検出でき、検出精度の点で好まし
い。

【０００８】圃場におけるプラウ作業等のトラクタでの
作業走行では地面の起伏や軟硬によって直進走行時でも
駆動輪スリップが生じ易いものであり、軟質圃場や湿田
等ではスリップしながら走っているようなものである。
そこで、左右非操向輪の回転速度差がある程度大きくな
るとスリップによる駆動ロスを軽減させるべく２輪駆動
状態から４輪駆動状態に切換るものであり、制御上のハ
ンチングを無くすために、多少のスリップは許容するも
のである。つまり、スリップして牽引力が低下すると、
駆動輪数を増やしてその低下した牽引力自体を回復させ
る積極的解決策を採るものであるから、従来のようにプ
ラウ作業中において耕深を浅くすることがなく、目標耕
深を維持したままスリップによる駆動力低下に対応する
ことが可能になる。

【０００９】例えば、常時４輪駆動状態にしておくこと
により、スリップが生じても必要となる牽引力を確保さ
せる手段が考えられるが、この手段では元々牽引力に余
裕を持たせているので、スリップしても必要となる最低
牽引力は確保させる手段であって、牽引力低下による駆
動ロス自体は解消できないものである。つまり、牽引力
変動を抑制するものではないから、耕耘作業の仕上がり
精度が変動し易いものであるとともに、常時４輪駆動に
よる駆動損失、及びそれによる燃費の低下を避けられな
い。これに対して請求項１の手段では、スリップによる
牽引力低下が生じたときにのみ、その低下した牽引力を
補償させるものであって、言わば、必要となるに足る牽
引力を確保させるものであるから、牽引力の変動幅を少
なくできて耕耘等の作業仕上がり精度を一定の状態に維
持し易いとともに、駆動形態に起因した駆動損失、燃費
の低下が抑制される点で好ましいのである。

【００１０】請求項２の構成によれば、小回り性能を改
善させるべく操向輪切れ角が設定値以上になると旋回内
側非操向輪を制動させるとともに、その切れ角が大きく
なればなる程制動力も強くする制御（スリップにより、
旋回内側の非操向輪が操向輪の切れ角に応じた駆動速度
よりも速く駆動されることを制動によって阻止し、操向
輪の切れ角に応じた旋回半径が現出されるようにする制
御）を行うものである。この場合、左右非操向輪の回転
速度差の検出結果が、そのときの操向輪切れ角によって
定まる左右の非操向輪の速度差に合致するように、旋回
内側の非操向輪の制動力をコントロールするのは難しい
ため、自動制動手段により、所謂フィードバック制御を
行うことにより、目標となる制動力を現出させるもので
ある。

【００１１】故に、自動制動手段は、操向輪の切れ角が
設定値以上における或る角度に操作されているときに、
左右非操向輪の検出回転速度の差を、その操向角度に応
じて定まる速度差に合致するように制動力を自動調節す
るものである。そして、その自動制動手段を構成するた
めの左右非操向輪の回転速度の検出手段は、前述した駆
動形態の自動切換え制御における左右非操向輪の回転速
度を検出する回転検出手段で兼用できるので、部品点数
の削減やコストダウンが図れるようになる。

【００１２】請求項３の構成によれば、操向輪の切れ角
が所定値以上になると、操向輪の駆動速度を速めて小回
り性能を改善させる公知の操向輪増速機構を、請求項１
又は２の構成を採るものに組合せるものであり、湿田等
の泥濘地における小回り性をさらに改善させることがで
きる。操向輪増速機構における操向輪切れ角が所定値に
なったことの検出手段を、自動制動手段における操舵角
検出手段で兼用できるので、部品点数の削減やコストダ
ウンを図しながら、操向輪増速機構と自動制動手段とを
結合することができる。

【００１３】〔効果〕請求項１〜３のいずれに記載され
た作業機でも、スリップによる牽引力低下が生じたとき
にだけ２輪駆動状態から４輪駆動状態に切換える自動駆
動形態切換装置によって牽引力を回復させることによ
り、泥濘等走行路面状態が悪化しても出力を増すこと無
く必要となる駆動力を確保でき、経済的・合理的に作業
仕上がり具合を改善し得る走行用伝動装置を提供でき
た。

【００１４】請求項２に記載の走行用伝動装置では、操
向輪切れ角に応じた左右非操向輪の速度差を現出させる
べく、旋回内側非操向輪への制動力を自動調節する自動
制動手段と、前述した自動駆動形態切換装置とを、それ
らに必要となる構成部品の兼用化によって経済的・合理
的に装備することができた。

【００１５】請求項３に記載の作業機の走行用伝動装置
では、構成部品の兼用化によって経済的・合理的に自動
制動手段に操向輪増速機構を結合して旋回性能を向上で
き、良好な作業仕上がりと優れた旋回性能とをより高次
元で備えることができた。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
作業機の一例であるトラクタの場合について図面に基づ
いて説明する。図１にトラクタが、かつ、図２にはその
伝動系が夫々示され、１は駆動可能な操向前輪（操向輪
の一例）、２は駆動後輪（非操向輪の一例）、３はエン
ジン、４はミッションケース、５は操向ハンドルであ
る。ミッションケース４には、エンジン動力を受ける主
伝動軸７で駆動される後輪デフ機構６、前輪デフ機構８
への動力を高低に切換る前輪変速機構Ａ（操向輪変速機
構に相当）、及び前輪１，１を駆動しない２輪駆動状態
と、前輪１，１も駆動する４輪駆動状態とを切換えるＤ
Ｔクラッチ（駆動状態切換手段の一例）Ｂ等が内装され
ている。

【００１７】左後輪２用の左サイドブレーキ９Ｌ、右後
輪２用の右サイドブレーキ９Ｒ、左後車軸１０Ｌの回転
数（又は回転速度）を検出可能な左回転検出手段１１
Ｌ、及び右後車軸１０Ｒの回転数（又は回転速度）を検
出可能な右回転検出手段１１Ｒが装備されている。サイ
ドブレーキ９Ｌ，９Ｒは湿式多板の油圧ブレーキに構成
されており、その油圧室（図示せず）への圧油給排を司
る３位置切換式の電磁比例制御弁１３Ｒ，１３Ｌを備え
ている。各、回転検出手段１１Ｌ，１１Ｒは、後車軸に
取付けられた回転体１１ａと、ピックアップ１１ｂとか
ら構成されている。

【００１８】公知の前輪変速機構Ａは、前輪１の駆動速
度と後輪２の駆動速度とがほぼ同じになる等速４輪駆動
状態を現出可能な低速側ギヤ機構１４と、前輪１の駆動
速度を等速４輪駆動状態の場合よりも速めて、後輪２の
駆動速度のほぼ２倍になる前輪増速４輪駆動状態を現出
可能な高速側ギヤ機構１５と、これらのいずれか一方を
選択して前輪駆動用伝動軸１６に伝えるシフト回転体１
７とから構成されている。シフト回転体１７は、等速駆
動状態用の噛合クラッチ１８か、前輪増速状態用の多板
クラッチ１９かをシフト操作によって切換えるものであ
り、その切換作動は前輪１の切れ角に基づいて行われ
る。

【００１９】ＤＴクラッチＢは、例えば、低速側ギヤ機
構１４に咬合する駆動ギヤ２０を主伝動軸７に遊外嵌
し、伝動軸７と駆動ギヤ２０との連動及び非連動を現出
させる多板クラッチ部２１とによって構成するのであ
る。前輪変速機構ＡとＤＴクラッチＢは、共に図示しな
い油圧ピストンを備えた油圧操作式であり、夫々２位置
切換式の電磁弁２４，２５を有している。従って、ＤＴ
用電磁弁２４をクラッチ切り側に切換えての後輪駆動状
態、ＤＴ用電磁弁２４をクラッチ入り側に切換え、か
つ、前輪変速用電磁弁２５を低速側に切換えての等速４
輪駆動状態、及びＤＴ用電磁弁２４をクラッチ入り側に
切換え、かつ、前輪変速用電磁弁２５を高速側に切換え
ての前輪増速４輪駆動状態とを選択自在に構成されてい
る。

【００２０】図２に示すように、操向ハンドル５とピッ
トマンアーム２７軸２７ａとを、パワーステアリング装
置２６を介して連動連結してあるとともに、ピットマン
アーム２７の左右のナックルアーム２８，２８とをタイ
ロッド２９，２９で連結して操向系を構成してある。
又、前輪１の切れ角を検出できるようにするべく、ピッ
トマンアーム軸２７ａの回動角を検出する操向ポテンシ
ョメータ（操舵角検出手段の一例）３０を設けてある。
そして、図３に示すように、図示しない走行用の副変速
機構を高低に切換える副変速レバー３１と、その副変速
レバー３１が低速位置に操作されたことを検出する低速
検出スイッチ３２とを設けてある。以上の構成により、
本トラクタでは、駆動状態切換手段ａと、自動制動手段
ｂと、前輪増速手段ｃと、高速牽制手段ｄとが設けてあ
る。

【００２１】駆動状態切換手段ａは、左右後輪２，２の
スリップ率が所定値以上になると自動的に４輪駆動状態
に切換わるように、ＤＴクラッチＢと左右の回転検出手
段１１Ｌ，１１Ｒに連係させるものであり、制御装置３
３に備えてある。尚、図示しないが、２輪駆動状態と４
輪駆動状態とを人為操作で選択するスイッチが備えてあ
り、このスイッチが２輪駆動状態に操作されているとき
にのみ、駆動状態切換手段ａが機能するものである。

【００２２】実際の制御では、左右後輪の回転数検出か
ら後輪のスリップ率を算出する。ここで、ＮＬ：左後輪
回転数 ＮＲ：右後輪回転数 とすると スリップ率γ≒｜ＮＬ−ＮＲ｜／ＮＬ＋ＮＲ となり、直進走行時において、γ＝０であればスリップ
が全く生じていない状態であり、スリップが著しくなる
程にγの値も大きくなる。従って、駆動状態切換手段ａ
の機能により、γの値が所定値未満ではＤＴクラッチＢ
が切りに維持されて後輪２，２による２輪駆動状態が現
出され、所定値以上になるとＤＴクラッチＢが入り操作
され、前輪１，１と後輪２，２とによる４輪駆動状態に
切換わるのである。スリップ率の所定値は、走行速度、
圃場の軟硬等の種々の走行条件によって適宜に決めてお
くようにする。制御装置３３が上述したスリップ率γを
求める演算を行うことが、「スリップ検出手段」に相当
している。

【００２３】自動制動手段ｂは、前輪１，１の切れ角が
設定値以上になると旋回内側の後輪２に制動力が生じる
とともに、その制動力が設定値以上における切れ角の大
小に同調して強弱に調節されるべく、両速度検出手段１
１Ｌ又は１１Ｒによる回転速度の検出結果に基づいて、
旋回内側のサイドブレーキ９Ｌ又は９Ｒの操作力が自動
的に補正されるように制御するものである。この自動制
動手段ｂにおける速度検出手段は前述した回転検出手段
１１Ｌ，１１Ｒで兼用構成されている。

【００２４】図２に示すように、操向ポテンショメータ
３０の角度検出により、ピットマンアーム２７の揺動角
が第１設定値Ｒ１又はＬ１未満であるといずれのサイド
ブレーキ９Ｌ，９Ｒも作動せず、第１設定値Ｒ１又はＬ
１以上になると旋回内側後輪２のサイドブレーキ９Ｌ又
は９Ｒが作動し、制動力が発生する。その制動力は、第
１設定値Ｒ１又はＬ１からの揺動角が小さいと弱く、か
つ、揺動角が大きいと強くなるように電磁比例制御弁１
３Ｒ又は１３Ｌの開度が調節される。つまり、前輪１の
切れ角が増せば増すほど制動力を強くして、軟弱地面で
も前輪の切れ角通りの旋回半径が現出されるようにし
て、小回り性能を向上させてある。

【００２５】この自動制動手段ｂでは、予め、旋回半
径、即ち前輪１の切れ角に対応した左右後輪２，２の速
度差を制御装置３３に記憶（例えば、マップデータ等）
させてあり、実際の旋回走行における左右のピックアッ
プ１１ｂ，１１ｂの検出値から算出される左右後輪２，
２の回転速度差が、記憶された適正データからずれてい
るときには、適正データ通りになるように制動力を調節
するのである。つまり、制動力が弱いときには電磁弁２
４又は２５の開度を大きくし、制動力が強いときには電
磁弁２４又は２５の開度を小さくするように制御され
る。

【００２６】前輪増速手段ｃは、４輪駆動状態において
前輪１，１の切れ角が所定値以上になると等速駆動状態
から増速駆動状態に切換わるように、前輪変速機構Ａと
操向ポテンショメータ３０とを連係させるものである。
実際には、操向ポテンショメータ３０の角度検出によ
り、直進位置Ｓにあるピットマンアーム２７の揺動角が
前述した第１設定値Ｒ１又はＬ１より大きい第２設定値
（請求項３における所定値の一例）Ｒ２又はＬ２以下で
は、前輪変速機構Ａは低速ギヤ機構１４で伝動される等
速４輪駆動状態が現出されており、第２設定値Ｒ２又は
Ｌ２を越えると前輪変速機構Ａが高速ギヤ機構１５で伝
動される前輪増速４輪駆動状態が現出されるのである。

【００２７】高速牽制手段ｄは移動走行状態のときには
前述した駆動状態切換手段ａ、自動制動手段ｂ、前輪増
速手段ｃ、のいずれも作動しないように牽制するもので
ある。すなわち、副変速レバー３１が高速位置Ｈに操作
されて低速検出スイッチ３２が作動しない状態になる
と、それら３種の制御がカットされるように制御装置３
３が機能するのである。

【００２８】〔別実施形態〕前輪が駆動輪（非操向輪）
に、かつ、後輪が操向輪に構成されたミッドマウント型
芝刈機に本願を適用しても良い。駆動状態切換手段ａの
み備えた作業機や、それに加えて自動制動手段ｂを備え
た作業機でも可である。又、２輪駆動状態と４輪駆動状
態との切換えを判断するスリップ率の所定値を、操向輪
の切れ角に応じて変更させることにより、旋回作業走行
中でもスリップ率演算によって自動的に２輪駆動状態と
４輪駆動状態との切換えを行わせることが可能である。

【００２９】旋回内側非操向輪の制動力を、そのときの
理論旋回半径よりも小さい旋回半径に見合った制動力に
強めることにより、その旋回内側非操向輪を多少の引き
ずりを許容して、より小回りさせる使い方も可能であ
り、操舵角が最大又はその近くになると制動ロックさ
せ、あたかも旋回内側非操向輪を中心としたピボットタ
ーン状態が得られるようにする手段もその一例である。

【００３０】又、右前輪（操向輪）と右後輪（非操向
輪）夫々に回転速度センサを設け、直進走行時におい
て、その両者の検出値の誤差のそときの機体進行速度に
対する比率が所定値以上になると４輪駆動状態に切り換
えるようにして、スリップがある程度顕著になると自動
的に４輪駆動状態に切換える「スリップ検出手段」を構
成しても良い。

【００３１】直進走行状態では、理論上、操向輪と非操
向輪とも同じ接地速度で回転しているから、一方の操向
輪と一方の非操向輪の速度差からスリップの有無、及び
スリップの顕著さを検出し、それによって４輪駆動状態
に切り換えることが可能である。勿論、４輪全てに回転
速度の検出手段を設けて、その４箇所の検出情報からス
リップが顕著化したことを判断する手段でも良く、要す
るに、スリップしているか否か、そしてどのくらいスリ
ップしているか、を検出するスリップ検出手段を設ける
ことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタの側面図

【図２】伝動系及び操向系を示す平面図

【図３】制御ブロック図

【符号の説明】

１ 操向輪 ２ 非操向輪 ９Ｌ，９Ｒ サイドブレーキ １１Ｌ，１１Ｒ 回転検出手段、速度検出手段 ３０ 操向角検出手段 ａ 駆動状態切換手段 ｂ 自動制動手段 Ａ 操向輪変速機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左右の非操向輪のみを駆動する２輪駆動
   状態と、前記両非操向輪及び左右の操向輪を駆動する４
   輪駆動状態とを切換可能な駆動状態切換手段、及び、左
   右の前記非操向輪夫々の回転速度を検出する一対の回転
   検出手段を夫々備え、２輪駆動状態が現出されていると
   きにおいて、前記左右非操向輪のスリップがある程度顕
   著になると自動的に４輪駆動状態に切換わるように、前
   記駆動状態切換手段と前記回転検出手段とを連係してあ
   る作業機の走行用伝動装置。
2. 【請求項２】 前記操向輪の切れ角を検出する操舵角検
   出手段と、左右の前記非操向輪夫々に独立して制動可能
   な一対のサイドブレーキと、前記一対の回転検出手段と
   を備え、前記操向輪の切れ角が設定値以上になると旋回
   内側の非操向輪に制動力を生じさせるとともに、その制
   動力が、そのときの操向輪切れ角によって定まる左右の
   前記非操向輪の速度差が現出されるべく、前記設定値以
   上における切れ角の大小に同調して強弱に調節されるよ
   うに、前記両速度検出手段による回転速度の検出結果に
   基づいて、旋回内側の前記サイドブレーキの操作力が自
   動的に補正制御される自動制動手段を設けてある請求項
   １に記載の作業機の走行用伝動装置。
3. 【請求項３】 前記操向輪及び非操向輪夫々の駆動速度
   がほぼ等しい等速駆動状態と、この等速駆動状態よりも
   前記操向輪の駆動速度を速める増速駆動状態とを切換可
   能な操向輪変速機構を設け、４輪駆動状態において前記
   操向輪の切れ角が所定値以上になると等速駆動状態から
   増速駆動状態に切換わるように、前記操向輪変速機構と
   前記操舵角検出手段とを連係してある請求項２に記載の
   作業機の走行用伝動装置。