JPH11189059A - 動力農機の前輪駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車体の旋回時に四輪駆動から後二輪駆動に切
り換わる構成の動力農機に、安価な費用で前輪増速機構
を追加装備し、旋回時に前輪を安定的に増速駆動して旋
回時間を短縮する。 【解決手段】 トラクタ等の動力農機に於いて、エンジ
ン１１の動力をギヤ式変速装置２２から分岐して前輪２
０を駆動する経路と、油圧式変速装置３１の動力を伝達
して前輪２０を駆動する経路とを設ける。ギヤ式変速装
置２２から前輪２０を駆動する経路には４ＷＤクラッチ
２８が設けられている。車体の旋回時には、先ず４ＷＤ
クラッチ２８を切りとしてギヤ式変速装置２２からの動
力を遮断し、然る後に油圧式変速装置３１の動力で前輪
２０を駆動するように構成する。斯くして、双方の経路
の動力がもつれ合うことを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトラクタや田植機、
芝刈機等の動力農機の前輪駆動装置に関するものであ
り、特に、走行系のギヤ式変速装置から動力を分岐して
前輪へ伝達するとともに、これとは別に油圧式変速装置
からの動力を伝達して前輪を駆動するように構成された
動力農機の前輪駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トラクタや田植機、芝刈機等の動力農機
に於いて、エンジンの動力をギヤ式変速装置を介して後
輪に伝達するとともに、該ギヤ式変速装置から動力を分
岐して前輪を駆動可能にした構成が知られている。一般
的には、４ＷＤクラッチにより前輪への動力伝達を入切
り可能に形成し、車体の直進時は前記４ＷＤクラッチを
入りとして四輪駆動で走行することにより、駆動力を増
して接地性を向上させている。

【０００３】一方、車体の旋回時は前輪の走行抵抗を低
減するために、自動的に４ＷＤクラッチを切りとして後
輪のみの二輪駆動に切り換え、そして、車体が直進状態
に復帰したときは、自動的に４ＷＤクラッチを入りとし
て四輪駆動に戻すように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の一般的な四輪駆
動の動力農機では、車体の旋回時には後二輪駆動となる
ので、前輪の走行抵抗は減少するが旋回時間が比較的長
い。予め、ギヤ式変速装置から前輪を駆動する経路に変
速ギヤを設けておき、旋回時にはギヤ式変速装置からの
動力を該変速ギヤによって増速し、前輪の周速度を後輪
より高くして旋回時間を短縮するように構成された動力
農機もあるが、一般的な動力農機にギヤ式の前輪増速機
構を追加装備することは、作業が煩雑でありコストも嵩
む。

【０００５】これに対して、油圧モータを備えた油圧式
の前輪増速機構を追加装備することも考えられるが、該
油圧式の前輪増速機構から前輪を駆動する動力と、前記
ギヤ式変速装置から前輪を駆動する動力とがもつれ合っ
たときは、駆動力が変動して走行不安定になるととも
に、前輪増速機構の油圧ポンプが破損する虞もある。

【０００６】そこで、車体の旋回時に四輪駆動から後二
輪駆動に切り換わる構成の動力農機に、安価な費用で前
輪増速機構を追加装備し、旋回時に前輪を安定的に増速
駆動して旋回時間を短縮するために解決すべき技術的課
題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたものであり、エンジンの動力をギ
ヤ式変速装置を介して後輪に伝達するとともに、該ギヤ
式変速装置から動力を分岐して前輪を駆動する経路を備
え、車体の旋回操作を検出する手段と、ギヤ式変速装置
から前輪を駆動する動力を入切りする手段を設け、車体
の旋回時には前記入切りする手段を切りとして、四輪駆
動から二輪駆動へ切り換えるように構成した動力農機に
於いて、前記ギヤ式変速装置から前輪を駆動する経路と
は別に、可変式油圧ポンプを有する油圧式変速装置の動
力を伝達して前輪を駆動する経路を備え、車体の旋回時
には先ず前記入切りする手段を切りとした後に、油圧式
変速装置にて前輪を駆動するように構成したことを特徴
とする動力農機の前輪駆動装置を提供するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って詳述する。図１は動力農機の一例としてトラク
タ１０を示し、車体の前部にエンジン１１が載置されて
フード１２で被蔽されている。キャビン１３の内部には
シート１４を装着してあり、ステアリングハンドル１５
や変速レバー１６及び各種操作スイッチ等が設けられて
いる。エンジン１１の動力はミッションケース１７内に
収められたギヤ式変速装置を介して後輪１８に伝達され
るとともに、ギヤ式変速装置から分岐された動力を前輪
動力伝達軸１９から前輪２０に伝達できるように構成さ
れている。尚、前輪２０の駆動部近傍には後述する油圧
ポンプ３２が設けられており、エンジン１１の動力で該
油圧ポンプ３２が駆動され、油圧モータ３３へ作動油が
供給される。

【０００９】図２は走行系の動力伝達ブロック図であ
り、エンジン１１の動力は主クラッチ２１により入切り
され、ギヤ式変速装置２２である前後進切換機２３、主
変速機２４、副変速機２５により順次変向或いは変速さ
れた後に、差動装置２６を経て左右の後輪１８へ伝達さ
れる。左右の後輪１８には夫々ブレーキ装置６５，６６
が設けられており、左右のブレーキペダル（図示せず）
により独立してブレーキ操作ができるように構成されて
いる。

【００１０】また、前記ギヤ式変速装置２２から動力を
分岐し、前輪駆動装置２７を経て前輪２０を駆動できる
ように形成されている。前記ギヤ式変速装置２２から前
輪を駆動する経路には、ギヤ式変速装置２２からの動力
を入切りする手段として４ＷＤクラッチ２８が設けられ
ており、該４ＷＤクラッチ２８は後述するコントローラ
７０の指令によって入切りされる。

【００１１】該コントローラ７０の制御により、車体の
直進時は該４ＷＤクラッチ２８を入りとし、前記ギヤ式
変速装置２２からの動力を前輪２０へ伝達して四輪駆動
走行するが、車体の旋回時は該４ＷＤクラッチ２８を切
りとして、前記ギヤ式変速装置２２から前輪２０を駆動
する動力を遮断し、前記ギヤ式変速装置２２からの動力
は後輪のみに伝達される。そして、車体が直進状態に復
帰したときは、再び４ＷＤクラッチ２８を入りとし、前
記ギヤ式変速装置２２からの動力を前輪２０へ伝達して
四輪駆動に戻すように構成されている。

【００１２】一方、前輪駆動装置２７には、前記ギヤ式
変速装置２２からの動力で前輪２０を駆動する経路とは
別に、油圧式変速装置３１の動力で前輪２０を駆動する
経路が設けられている。該油圧式変速装置３１は可変式
油圧ポンプ３２を有し、この油圧ポンプ３２によって駆
動される油圧モータ３３の回転を前記差動装置３０へ伝
達し、該油圧式変速装置３１の動力で前輪２０を駆動で
きるように構成されている。

【００１３】図３は制御系のブロック図であり、ポテン
ショメータ５１によりポジションレバーの操作位置を検
出し、ポテンショメータ５２により変速レバーのシフト
位置を検出する。また、ポテンショメータ５３によりリ
フトアームの回動角即ち後部作業機の高さを検出し、ポ
テンショメータ５４，５５により夫々左右のブレーキペ
ダルの踏み込み位置を検出する。

【００１４】一方、後進検出スイッチ５６は前後進切換
機２３を後進位置に切り換えたときにオンとなり、クラ
ッチペダルスイッチ５７は主クラッチ２１を切るために
クラッチペダルを踏み込んだときにオンになる。更に、
車体の旋回時に油圧式変速装置３１の動力により前輪増
速旋回制御する場合は、予め制御入切スイッチ５８をオ
ンにするとともに、後輪の周速度に対する前輪の周速
度、即ち増速比率を作業モードダイヤル５９により任意
に設定し、前記油圧式変速装置３１の動力による前輪２
０の駆動量を調整する。

【００１５】ここで、ステアリングハンドル１５の操舵
に伴う前輪２０の旋回量を検出する手段として前輪切れ
角センサ６０を設け、エンジン１１の回転数を検出する
手段としてエンジン回転センサ６１を設ける。尚、車体
の旋回操作を検出する手段としては、前記前輪切れ角セ
ンサ６０によって前輪２０の操舵角を直接的に検出する
他に、ステアリングハンドル１５の回転角度やステアリ
ングハンドル１５の操作速度を測定したり、パワーステ
アリング装置の油圧シリンダのピストン伸縮量を検出す
る方法などもある。

【００１６】また、タイヤのスリップを検出する手段と
して前輪回転センサ６２及び後輪回転センサ６３を設
け、該前輪回転センサ６２及び後輪回転センサ６３によ
って前輪２０と後輪１８の回転数を検出し、この回転差
をコントローラ７０へ入力してタイヤのスリップ率を演
算する。更に、車体の傾斜を検出する手段として傾斜セ
ンサ６４を設け、該傾斜センサ６４によって車体のロー
リング角を検出する。

【００１７】前記各検出信号はコントローラ７０へ入力
され、例えばポテンショメータ５１の検出信号に基づい
てポジョンレバーの操作位置を判別し、作業機昇降用の
リフトシリンダを作動すべく、電磁制御弁の作業機上昇
用ソレノイド８１または作業機下降用ソレノイド８２へ
指令信号を出力する。或いは、例えばポテンショメータ
５４，５５の検出信号に基づいて左右のブレーキペダル
の踏み込み位置を判別し、その操作力の大小に応じて後
輪のブレーキシリンダを作動すべく、電磁制御弁の左ブ
レーキ用ソレノイド８３または右ブレーキ用ソレノイド
８４へ指令信号を出力する。

【００１８】更に、後述する制御手順に従って、油圧ポ
ンプ３２の吐出量を変更するアクチュエータである電動
モータ８５へ制御信号を出力し、該油圧ポンプ３２の吐
出量を増減することによって油圧モータ３３の回転速度
を変化させる。従って、油圧式変速装置３１による前輪
２０の駆動量が変化し、作業モードダイヤル５９によっ
て設定した増速比率、若しくは制御目標の増速比率とな
るように前輪２０の周速度を制御する。

【００１９】図４は油圧回路を示し、前記油圧式変速装
置３１には可変式の油圧ポンプ３２が設けられている。
該油圧ポンプ３２から吐出される作動油は電磁制御弁９
０によって制御され、前述した制御入切スイッチ５８が
オフのときは、該電磁制御弁９０がノーマル位置（イ）
にあって油圧モータ３３は駆動されない。そして、制御
入切スイッチ５８をオンにしたときは、該電磁制御弁９
０がオフセット位置（ロ）に切り換わり、油圧ポンプ３
２の吐出油が油圧モータ３３へ導出される。

【００２０】ここで、電動モータ８５を駆動してトラニ
オン軸を回転すれば、油圧ポンプ３２の斜板若しくは斜
軸の角度即ち傾転角が変化し、該油圧ポンプ３２の吐出
量が増減する。従って、油圧モータ３３の流量が変わ
り、該油圧モータ３３の回転速度を任意に調整できる。
尚、図示は省略するが可変式の油圧モータを使用し、電
動モータによって該油圧モータの傾転角を変化させるこ
とにより、油圧モータの流量を変更して回転速度を任意
に調整するように構成してもよい。

【００２１】尚、同図に於いて符号９５ａ，９５ｂは他
の油圧ポンプであり、油圧ポンプ９５ａから吐出される
作動油は電磁制御弁９６によって制御され、前述したコ
ントローラ７０から作業機上昇用ソレノイド８１または
作業機下降用ソレノイド８２へ指令信号が出力されたと
きに、油圧ポンプ９５ａの作動油がリフトシリンダ９７
へ供給されて作業機が昇降する。一方、油圧ポンプ９５
ｂから吐出される作動油は、減圧弁９８を介してパワー
ステアリング回路９９へ供給され、ステアリングシリン
ダ１００が駆動されて前輪２０が回向する。また、減圧
弁９８から分岐した作動油は、その他の油圧回路へ供給
される。

【００２２】図５は前記油圧式変速装置３１による前輪
２０の駆動量を任意に設定する操作手段の一例として作
業モードダイヤル５９を示し、該作業モードダイヤル５
９は前記キャビン１３内の操作しやすい場所に設けられ
ている。該作業モードダイヤル５９を時計回りへ回動す
れば、油圧式変速装置３１の動力によって前輪２０を駆
動したときの前輪の増速比率（以下、単に「増速比率」
という）が高く設定され、反時計回りへ回動すれば増速
比率が低く設定される。

【００２３】本実施の形態では、図６の破線で示すよう
に、該作業モードダイヤル５９によって、増速比率を
「１」から「３」（後輪の周速度に対して前輪の周速度
が１倍〜３倍）の範囲で設定することが可能である。
尚、前輪の切れ角が所定値α未満の場合は車体が直進運
転中であるとみなし、前輪増速旋回制御に入らず油圧モ
ータ３３を駆動しない。また、前輪の駆動量を設定する
操作手段は前記作業モードダイヤル５９に限定されず、
図示は省略するが、ボリューム式に代えてレバー式の作
業モード切換具等を設置してもよい。

【００２４】いま、前記作業モードダイヤル５９を例え
ば「２．２」の位置に設定した場合は、図６の実線Ａで
示すように、前輪の切れ角が所定値α未満では油圧モー
タ３３が駆動されないので増速比率は「０」であり、前
輪の切れ角が増加して所定値α以上になったときに油圧
モータ３３が駆動される。このとき、コントローラ７０
から前記電動モータ８５へ制御信号を出力して油圧ポン
プ３２の吐出量が調整され、前輪２０の周速度が後輪１
８の周速度の約２．２倍となるように油圧モータ３３の
回転数が制御される。そして、車体の旋回量が大きくな
って前輪の切れ角が更に増加しても、作業モードダイヤ
ル５９にて設定された増速比率「２．２」を維持すべ
く、コントローラ７０が前記電動モータ５５を制御す
る。

【００２５】この増速比率は、土質や作物の種類、或い
は作業の状況などにより最適な比率に調整するのが好ま
しい。例えば乾田のように固い地盤では車輪のグリップ
力が高いため、増速比率を大きく設定して車体の旋回時
間をより短くすることができる。これに対して、草地や
代掻き作業では、増速比率が大き過ぎすぎると前輪が必
要以上に高速で駆動され、草を傷つけたり土がかき寄せ
られる虞がある。斯かる場合は、増速比率をやや低く設
定することにより、草の傷つきや圃場の荒れを防止しつ
つ旋回時間を短くできる。

【００２６】ここで、図７のフロチャートに従って、前
輪駆動装置２７の制御手順について説明する。先ず、４
ＷＤクラッチ２８を入りとして、車体が四輪駆動で直進
走行している場合に（ステップ１０１）、各種センサや
ダイヤルの状態をコントローラ７０へ読み込む（ステッ
プ１０２）。次に、作業モードダイヤル５９の設定位置
に応じた前輪の増速比率をセットする（ステップ１０
３）。

【００２７】いま、ステアリングハンドル１５の操舵に
より前輪の切れ角が所定値以上になったとき、或いは片
ブレーキ操作のあったとき、若しくは作業機を上昇させ
たとき等、車体が旋回を開始したとコントローラ７０が
判断したときは（ステップ１０４）、前記４ＷＤクラッ
チ２８を切りとして（ステップ１０５）、前記ギヤ式変
速装置２２から前輪を駆動する動力を遮断し、前記ギヤ
式変速装置２２からの動力を後輪のみに伝達する。

【００２８】前記４ＷＤクラッチ２８が切りとなった後
に、作業モードダイヤル５９で設定した増速比率に基づ
いて、油圧式変速装置３１の動力で前輪２０を駆動すべ
く、コントローラ７０から前記電動モータ８５へ制御信
号を出力する（ステップ１０６）。従って、油圧ポンプ
３２の吐出量が調整され、前輪２０の周速度が設定され
た増速比率となるように油圧モータ３３の回転数が制御
される。斯くして、旋回中は前輪２０の周速度が後輪１
８の周速度より高速で回転し、旋回時間を短縮できる。

【００２９】そして、車体の旋回が終了して直進状態に
復帰したときは（ステップ１０７）、油圧式変速装置３
１の動力による前輪増速旋回制御を停止する（ステップ
１０８）。続いて、前記４ＷＤクラッチ２８を入りとし
て（ステップ１０９）、前記ギヤ式変速装置２２からの
動力を前輪２０へ伝達すれば、前輪２０と後輪１８が同
じ周速度で駆動されて通常の四輪駆動走行に戻る。

【００３０】このように、車体の旋回時に油圧式変速装
置３１の動力で前輪２０を増速させる場合は、先ずに４
ＷＤクラッチ２８を切りとして、前記ギヤ式変速装置２
２から前輪を駆動する経路を遮断した後に、油圧式変速
装置３１の動力で前輪２０を駆動するので、双方の経路
の動力がもつれ合うことがない。

【００３１】ここで、図８のフローチャートに示すよう
に、畦際で旋回する際に作業機の上昇を検出して、作業
機上昇直後の旋回であるか否かを判別し（ステップ２０
４）、作業機上昇直後の一定時間（例えば１分程度）
は、作業モードダイヤル５９で設定した増速比率に基づ
いて、前記油圧式変速装置３１の動力で前輪２０を増速
駆動し（ステップ２０５〜２０７）、一定時間が経過し
た後は、油圧式変速装置３１の駆動を牽制する（ステッ
プ２０８）ように制御してもよい。

【００３２】斯くして、圃場以外を走行する場合は作業
機上昇直後の旋回ではないため、車体の旋回時であって
も、前記油圧式変速装置３１での前輪増速は行わない。
また、作業機上昇直後から一定時間が経過した後には、
油圧式変速装置３１の駆動が牽制されて増速比率が低く
なるので、旋回中に車体が振り回されることがなく安全
に旋回できる。

【００３３】尚、作業機の上昇を検出する手段として
は、前記ポテンショメータ５１でポジションレバーが作
業機上昇位置に操作されたことを検出したり、ポテンシ
ョメータ５３でリフトアームの回動角が作業機上昇位置
に達したことを検出する等がある。このほか、車体の旋
回操作があったときは作業機を自動的に上昇させる構成
の場合には、前輪切れ角センサ６０等により前輪２０の
旋回量を検出して旋回開始を検出し、このとき作業機が
上昇したものと判別することもできる。

【００３４】而して、本発明は、本発明の精神を逸脱し
ない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明
が該改変されたものに及ぶことは当然である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明ではギヤ式
変速装置から分岐した動力で前輪を駆動する経路に、ギ
ヤ式変速装置からの動力を入切りする手段を設け、該経
路とは別に、油圧式変速装置からの動力で前輪を駆動す
る経路を設けてある。車体の旋回時には、先ず前記入切
り手段を切りとした後に、油圧式変速装置からの動力で
前輪を駆動するため、ギヤ式変速装置から前輪を駆動す
る動力と、油圧式変速装置の動力とがもつれ合うことが
なく、駆動力が変動して走行不安定になったり、油圧式
変速装置の油圧ポンプが破損する等の故障を防止するこ
とができる。

【００３６】また、該油圧式変速装置を追加装備する作
業は比較的簡単であるため、車体の旋回時に四輪駆動か
ら後二輪駆動に切り換わる構成の動力農機に、安価な費
用で前輪増速機構を追加装備でき、旋回時に前輪を安定
的に増速駆動して旋回時間を短縮することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施の形態を示すものである。

【図１】トラクタの側面図。

【図２】走行系の動力伝達ブロック図。

【図３】制御系のブロック図。

【図４】油圧回路図。

【図５】作業モードダイヤルの正面図。

【図６】前輪の切れ角と増速比率の関係の一例を示すグ
ラフ。

【図７】前輪駆動装置の制御手順の一例を示すフローチ
ャート。

【図８】前輪駆動装置の制御手順の他の一例を示すフロ
ーチャート。

【符号の説明】

１０ トラクタ １１ エンジン １８ 後輪 ２０ 前輪 ２２ ギヤ式変速装置 ２７ 前輪駆動装置 ２８ ４ＷＤクラッチ ３１ 油圧式変速装置 ３２ 油圧ポンプ ３３ 油圧モータ ５８ 制御入切スイッチ ５９ 作業モードダイヤル ６０ 前輪切れ角センサ ７０ コントローラ ８５ 電動モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳住 敦 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農機 株式会社技術部内 (72)発明者 古川 浩二 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農機 株式会社技術部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの動力をギヤ式変速装置を介し
   て後輪に伝達するとともに、該ギヤ式変速装置から動力
   を分岐して前輪を駆動する経路を備え、車体の旋回操作
   を検出する手段と、ギヤ式変速装置から前輪を駆動する
   動力を入切りする手段を設け、車体の旋回時には前記入
   切りする手段を切りとして、四輪駆動から二輪駆動へ切
   り換えるように構成した動力農機に於いて、前記ギヤ式
   変速装置から前輪を駆動する経路とは別に、可変式油圧
   ポンプを有する油圧式変速装置の動力を伝達して前輪を
   駆動する経路を備え、車体の旋回時には先ず前記入切り
   する手段を切りとした後に、油圧式変速装置にて前輪を
   駆動するように構成したことを特徴とする動力農機の前
   輪駆動装置。