JPH0310937A - 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
より生ずる土押出し１や、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。

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Ｏ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
り、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Ｃ１Ｄ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Ｌ、Ｌ、　
となり、理論式上のし、＋Ｌｘ　より大きくなる。この
ように、特開昭５３−１１９．５３１号公報に記載され
たトラクタにおいては、Ｌ。

Ｌ、′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、旋回内側の非操向輪にこの非操向輪が回
転可能な範囲の抵抗を加える制動装置を設け、旋回時に
おける前記操向輪と前記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 四輪駆動車輌においては、差動装置より後方に最終減速
装置を設けていることが一般的であり、旋回時における
差動抵抗が最終減速装置の減速比に比例して増大し、旋
回内側の非操向輪に大きな駆動力を発生させる。そして
、この駆動力が旋回中の四輪駆動車輌を直進させようと
するために操向輪にサイドフォースが発生し、操向輪が
サイドスリップを生じて旋回半径が大きくなる。しかし
。

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、
従って、操向輪に発生するサイドフォースも低減される
。

また、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のスリップ及びサイドス
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ｌＯ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。なお、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
な範囲の抵抗を加えるものである。

前記前輪動力取出ケース６内には前輪動力取出軸２２が
軸支され、この前輪動力取出軸２２にはギヤ２３と軸受
スリーブ２４とがスプライン嵌合されている。前記軸受
スリーブ２４には低速側ギヤ２５と高速側ギヤ２６とが
軸受２７〜２９を介して保持され、高速側ギヤ２６は電
磁クラッチ３０を介して前記前輪動力取出軸２２に連結
されている。一方、前記低速側ギヤ２５と前記軸受スリ
ーブ２４との間には、低速側ギヤ２５から前輪動力取出
軸２２へのみ駆動力を伝達するワンウェイクラッチ３１
が介装されている。また、前記低速側ギヤ２５にはクラ
ッチギヤ３２が一体的に形成され、このクラッチギヤ３
２に噛み合うことにより前記低速側ギヤ２５と前記ギヤ
２３とを連結するスライドギヤ３３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３４によって支軸３５が保
持さｈ、この支軸３５゛には一対のギヤ３６．３７を有
する中間ギヤ３８が軸支され、さらに、支軸３５の端部
には前記スライドギヤ３３をスライドさせるシフター３
９が保持されている。なお、前記ギヤ３６は前記高速側
ギヤ２６と常時噛み合い、前記ギヤ３７は前記低速側ギ
ヤ２５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４０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４０は前記
ギヤ３７に選択的に噛み合っている。

前記前輪動力取出軸２２は伝動軸カバー４１に被覆され
た前輪動力伝動軸４２の一端に連結され、前輪動力伝動
軸４２の他端は前輪差動装置４３に連結されている。さ
らに、前記前輪差動装置４３には操向減速装置４４を介
して操向輪である前輪４５が連結されている。ここで、
前記低速側ギヤ２５を介して前記前輪４５への駆動力伝
達が行われる場合には、前輪４５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２６を介して前輪４５への駆動力伝達が行われる
場合は、前輪４５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４５の周速度が上昇する。

前記電磁クラッチ３０は、第３図に示すように、前輪４
５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４６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４７と、前記副変速検
出スイッチ４７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４８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４９と、前記前輪動力取
出ギヤ４０が前記ギヤ３７と噛み合って前輪４５を駆動
している時に閉路する前輪駆動検出スイッチ５０と、前
記スライドギヤ３３が前記クラッチギヤ３２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５１と
を介してバッテリ５２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
ｏ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２０とを介して後輪２１に伝達され、後輪２】が回転
駆動される。

また、前輪動力取出ギヤ４０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５０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
８に伝達され、低速側ギヤ２５と高速側ギヤ２６とが回
転する。ここで、スライドギヤ３３をスライドさせてク
ラッチギヤ３２に噛み合わせると、低速側ギヤ２５の回
転はスライドギヤ３３を介してギヤ２３に伝達され、さ
らに、ギヤ２３から前輪動力取出軸２２に伝達される。

そして、前輪動力取出軸２２からの駆動力伝達により前
輪４５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４５の周速度
と後輪２１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３３をクラッチギヤ３２に噛み合わ
せることにより、前輪自動変速切換スイッチ５１が開路
し、電磁クラッチ３０は非通電状態に維持されている。

つぎに、スライドギヤ３３をスライドさせてクラッチギ
ヤ３２との噛み合いを解除すると、前輪自動変速切換ス
イッチ５１が閉路するが、前輪４５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
４６が開路しており、電磁クラッチ３０は非通電状態と
なっている。このため、スライドギヤ３３とクラッチギ
ヤ３２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
５の回転はワンウェイクラッチ３１を介して前輪動力取
出軸２２に伝達され、前輪４５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３３とクラッチギヤ３２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
１を閉路し、前輪動力取出ギヤ４０をギヤ３７に噛み合
わせることにより前輪駆動検出スイッチ５０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４９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４７とクリープ検出スイッチ４８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４５を最大操向角度
の近傍まで操向操作し、トラクタｌを急旋回させる。す
ると、前輪４５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４６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３０が作動し、高速側ギヤ２６の
回転は電磁クラッチ３０を介して前輪動力取出軸２２に
伝達され、前輪４５が回転駆動される。

前輪４５への駆動力伝達が高速側ギヤ２６及び電磁クラ
ッチ３０を介して行われている急旋回時においては、前
輪４５の周速度が上昇し、前輪４５と後輪２１との旋回
中心が略一致する周速度比で前輪４５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１
３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。そして、この駆動力が旋回中のトラクタｌ
を直進させようとするために前輪４５にサイドフォース
が発生し、前輪４５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、制動装置１９が旋回内側の後輪
２１に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４５に発生するサイド
フォースも低減され、前輪４５のサイドスリップが防止
される。

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“０′”は、第５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４５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４５と後輪２１とが駆動され、トラクタｌの旋回進行
方向“Ｆ”に対する垂線は旋回中心“○”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４５と後輪２１とが傾いた状態
となっているが、前輪４５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４
５や後輪２１が周方向にスリップすることによる土掻き
ゃ、前輪４５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４５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４５
と後輪２１との旋回半径の差によって前輪４５が後輪２
１に押される状態となる。

すると、低速側ギヤ２５にワンウェイクラッチ３１を介
して連結されている前輪動力取出軸２２は低速側ギヤ２
５より高速で回転するため、前輪動力取出軸２２は自由
回転状態となり、前輪４５の周速度が前輪４５と後輪２
１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４５が高速状態に切換え
られる以前においても、前輪４５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４５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３０が作動して前輪４５が高速状
態に切換えられる直前においては、前輪４５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４５の操向角度が小さ
くなると、旋回検出スイッチ４６が開路して電磁クラッ
チ３０への通電が遮断される。そして、高速側ギヤ２６
から前輪動力取出軸２２への駆動力伝達が遮断され、ト
ラクタｌが直進走行状態に戻った際に再び低速側ギヤ２
５からワンウェイクラッチ３１を介して前輪動力取出軸
２２への駆動力伝達が行われ、前輪４５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４９、又は、副変速検出スイッチ
４７とクリープ検出スイッチ４８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４５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、上述のように旋回内側の非操向輪にこの非操
向輪が回転可能な範囲で抵抗を加える制動装置を設けた
ことにより、旋回時において旋回内側の非操向輪に発生
する駆動力を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、さらに、
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
て急旋回を行うことができる等の効果を有する。

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、１
９・・・制動装置、２１・・・非操向輪、２５・・・低
速側ギヤ、２６・・・高速側ギヤ、４５・・・操向輸出
　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、ｙ３３
図 ３ 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、旋回内側の非操向輪にこの非操向輪
   が回転可能な範囲の抵抗を加える制動装置を設け、旋回
   時における前記操向輪と前記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。