(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪駆動系に、前輪を後輪駆動速度と略等しい速度で駆動可能な第一油圧クラッチ（１６）と、前輪を後輪駆動速度より大なる速度で駆動可能な第二油圧クラッチ（１７）を設けた前輪変速装置において、前記第一油圧クラッチ（１６）は、クラッチケース（４５）内に摩擦板を押圧するためのピストン（４６）を設け、該ピストン（４６）を複動型のシリンダーに収め、該ピストンの一方に第一油室（Ｃ１）を形成し、また、他方に第二油室（Ｃ２）を形成し、該第二油圧クラッチ（１７）はクラッチケース（４５）内に油室（Ｃ３）を形成し、該油室（Ｃ３）にピストン（５３）を設け、前記ピストン（４６）を摩擦板へ圧接作用する第一油室（Ｃ１）内に、ピストン（４６）を付勢するバネ（４７）を収納して構成し、前記第一油圧クラッチ（１６）の「入」操作を、その一方の第一油室（Ｃ１）内へ供給される油圧力とバネ（４７）による付勢力とによって行わせしめる一方、第一油圧クラッチ（１６）の「切」操作を、他方の第二油室（Ｃ２）内へ供給される油圧力によって行わせ、同時に、該第二油室（Ｃ２）への圧油を、第二油圧クラッチ（１７）の油室（Ｃ３）にも送油し、前記第二油圧クラッチ（１７）の摩擦板を圧接することを特徴とする四輪駆動車両の前輪変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、四輪駆動車両において、前輪の駆動を増速駆動するか、前輪と後輪が略同速となる標準駆動にするかを切り換えるための前輪変速装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から四輪駆動の農用トラクタによって耕耘作業を行う場合、圃場端で回行するときに、前輪と後輪が略同じ速度で急旋回すると、旋回方向内側の後輪を中心に旋回するために、前輪の回転が機体の回転に追随できず回転が遅れて圃場を傷めてしまう。そこで、近年、作業時において、旋回する場合には前輪の回転数を上げて機体の旋回に追随させて圃場を傷めないようになってきた。この前輪増速機構は運転席のハンドルを設定角度以上回動すると、機械的にハンドルの回転力によって増速クラッチをＯＮする構成としたり、或いは、ハンドルまたは前輪までの操向駆動経路途中にセンサーを設けて、その角度を検知してアクチュエーターを作動して、設定角度以上回転すると増速クラッチをＯＮする構成としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、機械的に前輪増速と同速駆動を切り換える構成であると、ハンドル操作は大きな操作力を必要とし、旋回時に労力が必要となる。また、センサーで旋回角度を検知してクラッチを「入」操作する場合、このクラッチは制御が容易な油圧クラッチが二個用いられ、油圧クラッチを「入」操作するときには、油圧力により、また、「切」操作するときには圧油をドレンしてバネによる付勢力により行うものであった。しかしながら、電気系や油圧系にトラブルが生じたときには、両油圧クラッチが切れるために二輪駆動状態となり、牽引性能が落ちる欠点があった。また、前輪に駆動力を伝えるためにある程度のクラッチ容量は必要であり、その油圧クラッチは比較的大きく、その設置スペースも大きくなる傾向となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決する為に次の如く構成したものである。
前輪駆動系に、前輪を後輪駆動速度と略等しい速度で駆動可能な第一油圧クラッチ（１６）と、前輪を後輪駆動速度より大なる速度で駆動可能な第二油圧クラッチ（１７）を設けた前輪変速装置において、前記第一油圧クラッチ（１６）は、クラッチケース（４５）内に摩擦板を押圧するためのピストン（４６）を設け、該ピストン（４６）を複動型のシリンダーに収め、該ピストンの一方に第一油室（Ｃ１）を形成し、また、他方に第二油室（Ｃ２）を形成し、該第二油圧クラッチ（１７）はクラッチケース（４５）内に油室（Ｃ３）を形成し、該油室（Ｃ３）にピストン（５３）を設け、前記ピストン（４６）を摩擦板へ圧接作用する第一油室（Ｃ１）内に、ピストン（４６）を付勢するバネ（４７）を収納して構成し、前記第一油圧クラッチ（１６）の「入」操作を、その一方の第一油室（Ｃ１）内へ供給される油圧力とバネ（４７）による付勢力とによって行わせしめる一方、第一油圧クラッチ（１６）の「切」操作を、他方の第二油室（Ｃ２）内へ供給される油圧力によって行わせ、同時に、該第二油室（Ｃ２）への圧油を、第二油圧クラッチ（１７）の油室（Ｃ３）にも送油し、前記第二油圧クラッチ（１７）の摩擦板を圧接するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に四輪駆動車両としてトラクタに本発明の前輪変速装置を適用した実施例の構成を説明する。
図１は本発明の前輪変速装置を搭載したトラクタの全体側面図、図２はミッションケース内の動力伝達機構を示すスケルトン図、図３は前輪変速装置の側面断面図、図４は同じく正面断面図、図５は前輪変速装置と電磁バルブとの間の配管構成を示す正面断面図、図６は電磁バルブを配置を示すミッションケース上部の斜視図、図７は前輪変速装置の油圧回路図、図８は同じく他の実施例を示す油圧回路図、図９は前輪変速装置の電気回路図である。
【０００６】
図１において、本発明の前輪変速装置を有するトラクタの全体構成から説明する。
機体前部上のボンネット１内にエンジン２を収納し、該エンジン２よりクラッチハウジング３内のダンパー継手付のフライホィール４（図２）を介してミッションケース５内の入力軸２０に動力を入力している。また、ボンネット１後部にはダッシュボード６を設けて、該ダッシュボード６上にハンドル７を配置している。該ハンドル７後部のミッションケース５上に座席８を配置し、該座席８側部に主変速レバー９や作業機装着装置の昇降レバー等が配置されている。前記エンジン２を支持するフロントフレーム１０にフロントアクスルケース１１を介して前輪１２が支持され、前記ミッションケース５両側に突設したリアアクスルケース１３を介して後輪１４が支持されている。前記ミッションケース５の後部上面には作業機装着装置１５の油圧リフトケース１５ａが配置されている。
【０００７】
次に、前記ミッションケース５内の構成を図２より説明する。
前記ミッションケース５に支持した入力軸２０の後部にはＰＴＯ伝動軸２１、ＰＴＯクラッチ２２、ＰＴＯ変速装置２３を介して、ミッションケース５後面より後方に突出したリアＰＴＯ軸２４に動力を伝えている。
【０００８】
また、前記入力軸２０には中空状の走行入力軸２５が外嵌されて、エンジンからの動力が前記ダンパー継手を会して伝達されるように連結され、該走行入力軸２５の後部上にはパワーリバーサ２６が配置され、逆転駆動の場合はパワーリバーサ２６の逆転クラッチ２６Ｒから歯車２７に動力が伝えられ、カウンター軸２８、逆転軸２９上のそれぞれの歯車を介して中空状の変速伝動軸３０に伝えられる。正転駆動の場合は正転クラッチ２６Ｆより変速伝動軸３０に直接伝えられる。該変速伝動軸３０上には複数の固定歯車が設けられ、該複数の固定歯車は主変速軸３１上に遊嵌した複数の遊嵌歯車とそれぞれ噛合され、該主変速軸３１上にはシンクロメッシュ式の主変速装置１９が構成されて、４段の変速を可能としている。そして、前記主変速軸３１に伝えられた動力は、その後部に配置した副変速装置３２により変速して出力軸３５に動力を伝え、該出力軸３５後端のピニオン３３よりデフ装置３４を介して後輪１４が駆動される。
【０００９】
また、前記出力軸３５上に固設した動力取出歯車３６より、中間軸３７上に遊嵌した歯車３８を介して、本発明の前輪変速装置３９に動力が伝えられる。該前輪変速装置３９によって後輪１４のみを駆動する二輪駆動、または、前輪１２と後輪１４の駆動速度が略等しい速度で駆動する四輪同速駆動、または、前輪１２を後輪１４の駆動速度よりも大なる速度で駆動する前輪増速駆動に切り換えられるようにしている。そして、四輪同速駆動及び前輪増速駆動の場合には、前輪出力軸４０よりユニバーサルジョイントを介して前記フロントアクスルケース１１から前輪１２に動力が伝えられるのである。
【００１０】
本発明の前輪変速装置３９の構成は、図３、図４に示すように、ミッションケース５の下面に、変速ケース４１が固設され、該変速ケース４１の上部に中間軸３７が枢支されてミッションケース５内に臨むように配置している。該変速ケース４１の前面は蓋体５９によって閉じられて、該蓋体５９と変速ケース４１の間に前輪出力軸４０とカウンター軸５６が平行に、かつ、前後方向に回転自在に支持されている。前記中間軸３７上に二連歯車３８が軸受を介して回転自在に支持され、該二連歯車３８の一方の歯車３８ａが前記出力軸３５上に固設した動力取出歯車３６と噛合され、他方の歯車３８ｂが前輪出力軸４０上に遊嵌した歯車４２と噛合されている。該歯車４２のボス部４２ａの外周には、摩擦板４３・４３・・・が係止され、一方、前輪出力軸４０上にはクラッチケース４５が固設され、該クラッチケース４５の筒部には、前記摩擦板４３と重合するように摩擦板４４・４４・・・が係止されている。
【００１１】
そして、前記クラッチケース４５内には摩擦板４３・４４を押圧するためのピストン４６が設けられ、複動型のシリンダーに収められている。このシリンダーはピストン４６の前方に第一油室Ｃ１を形成し、また、後方に第二油室Ｃ２を形成してなり、ピストン４６を摩擦板４３・４４へ圧接作用する第一油室Ｃ１内にピストン４６を圧接方向へ付勢するバネ４７が収納され、ピストン４６の前後の油室Ｃ１・Ｃ２内と前輪出力軸４０内に穿設した油路４８・４９とがそれぞれ連通されている。このようにして第一油圧クラッチ１６を構成し、第二油室Ｃ２に給油すると第一油圧クラッチ１６が「切」操作され、第一油室Ｃ１に給油すると第一油圧クラッチ１６が、「入」操作されて、歯車４２を前輪出力軸４０に係合する。
【００１２】
また、前記クラッチケース４５の前側の前輪出力軸４０上に歯車５０が遊嵌され、該歯車５０のボス部５０ａ上には摩擦板５１・５１・・・が係止され、また、前記クラッチケース４５の筒部には、前記摩擦板５１と重合するように摩擦板５２・５２・・・が係止されている。また、クラッチケース４５内には摩擦板５１・５２を押圧するためのピストン５３が設けられ、単動型のシリンダーに収納され、該ピストン５３はシリンダー外に配置したバネ５４によって摩擦板５１・５２を圧接しない側に付勢されている。前記シリンダーの油室Ｃ３は前輪出力軸４０の軸心部分に穿設した油路５５と連通されている。このようにして前輪増速クラッチとなる第二油圧クラッチ１７を構成し、油室Ｃ３に給油すると該第二油圧クラッチ１７が「入」操作され、油室Ｃ３から圧油を抜くと第二油圧クラッチ１７が「切」操作される。また、前記前輪出力軸４０と平行に配置したカウンター軸５６上の前後に歯車５７・５８が固設され、それぞれ前記歯車４２・５０と噛合されている。この歯車比は前輪１２の周速比が後輪１４のそれよりも約２倍程度大きくなるように設定してある。
【００１３】
このような構成において、前記油路４９に圧油を送油すると、バネ４７の付勢力と合わせてピストン４６が、摩擦板４３・４４を圧接する向きに摺動して、前記出力軸３５から中間軸３７や歯車３８ａ・３８ｂ・４２を介して伝達された動力を第一油圧クラッチ１６が「入」操作されることで、前輪出力軸４０に伝えて、前輪１２と後輪１４が略同速で駆動する四輪同速駆動状態となる。また、油路４８に圧油を送油すると、バネ４７に抗してピストン４６が摩擦板４３・４４の圧接を解除する向きに摺動して、第一油圧クラッチ１６が「切」操作され、後輪１４だけが駆動される二輪駆動状態となる。
【００１４】
この第一油圧クラッチ１６の「切」状態で、油路５５に圧油を送油すると、バネ５４の付勢力に抗してピストン５３が摺動されて摩擦板５１・５２を圧接して第二油圧クラッチ１７が係合し、前記歯車４２に伝えられた動力は、歯車５７、カウンター軸５６、歯車５８、歯車５０、前輪出力軸４０に伝わり、前輪１２を増速して駆動する前輪増速状態となるのである。
【００１５】
前記前輪出力軸４０の後端部に形成した前記油路４８・４９・５５に対するロータリジョイント部の各々は図４〜図７に示すように、変速ケース４１の外側に配置した油路６０・６１・６２と連通され、該油路６０・６１・６２は、前記油圧リフトケース１５ａの上部に配置した電磁バルブ６３と接続されている。該電磁バルブ６３は油路６４を介して油圧ポンプ６５と接続され、該油圧ポンプ６５は前記電磁バルブ６３の後方の油圧リフトケース１５ａ上に配置され、図２に示すように、前記ＰＴＯ伝動軸２１から歯車連を介して駆動される。６６はＰＴＯクラッチ２２を作動させるための電磁バルブである。
【００１６】
そして、前記第一クラッチ１６及び第二クラッチ１７を制御するための油圧回路は図７に示すように、油圧ポンプ６５の吐出側の油路６４を二方向に分岐して、一方は前記電磁バルブ６３と接続され、他方はＰＴＯ駆動装置の給油回路に接続してある。電磁バルブ６６の各出力ポートにつながる油路６０・６１・６２に択一的に導入される圧油はリリーフバルブ６７によって設定され、設定圧以上の余剰油は、リリーフバルブ６７の作動により、前記ＰＴＯ駆動装置の給油回路へ送油されるようにしている。該電磁バルブ６３を切り換えることによって、前輪変速装置３９の第一油圧クラッチ１６及び第二油圧クラッチ１７を作動させて、二輪駆動または四輪同速駆動または四輪駆動の前輪増速駆動を選択できるようにしている。
【００１７】
また、前記電磁バルブ６３は３位置切換の電磁バルブを使用しているが、図８に示すように、電磁バルブ６３の代わりに２位置切換の電磁バルブ７０・７１を直列接続して、電磁バルブ７０を切り換えることによって四輪同速駆動と四輪駆動の前輪増速駆動を切り換えられるようにし、電磁バルブ７１を切り換えることによって、二輪駆動と四輪同速駆動を切り換えられるようにすることもできる。
【００１８】
また、リリーフバルブ６７の一次側及び二次側は電磁バルブ６６と接続され、該電磁バルブ６６に備わる二つの出力ポートのうち、一方はＰＴＯクラッチ２２に接続され、他方はＰＴＯブレーキ６９に接続されている。該ＰＴＯクラッチ２２の作動圧力は、ディレイリリーフバルブ６８によって規定され、該ディレイリリーフバルブ６８の二次側はクラッチ潤滑回路７７に接続されている。前記ＰＴＯブレーキ６９はバネの付勢力によってＰＴＯクラッチ２２のハウジングを押圧して制動しており、電磁バルブ６６をＯＦＦ図示の位置としてＰＴＯクラッチ２２を作動させないときは、リアＰＴＯ軸２４の慣性空転を避けるように制動し、図外のＰＴＯレバーの回動やクラッチペダルの操作等で電磁バルブ６６が図示位置より左方へシフトされると、ＰＴＯブレーキ６９の油室に作動油が送油されて制動を解除した後、ディレイリリーフバルブ６８の作用により少し遅れてＰＴＯクラッチ２２が「入」となるようにしている。
【００１９】
次に、前記電磁バルブ６３の制御回路を図９より説明する。
前記電磁バルブ６３の一方のソレノイド６３ａを駆動するための給電回路にはハンドル７の操作による前輪１２の回動角が左右それぞれ設定角度以上（例えば３５度）に回動されるとＯＮするスイッチ７２と、旋回しても前輪増速しないように人為的に切り換えるスイッチ７３と、作業走行以外では前輪増速させないようにするスイッチ７４が直列に接続され、前輪駆動切換スイッチ７５の第一出力端子と接続されている。また、該前輪駆動切換スイッチ７５の第二出力端子に電磁バルブ６３の他方のソレノイド６３ｂが接続され、該前輪駆動切換スイッチ７５を切り換えることによってソレノイド６３ａまたは６３ｂにバッテリー７６からの電力を供給して作動できるようにしている。
【００２０】
なお、スイッチ７２は常時開、スイッチ７３・７４は常時閉のスイッチである。但し、前記スイッチ７２はハンドル７から前輪１２を回動する伝動経路に配置することができ、その位置は限定するものではなく、本実施例では図１に示すようにフロントアクスルケース１１上部に配置した操向シリンダーに配置している。また、前記スイッチ７２の代わりに、センサーで前輪１２自身の旋回角度を検知して、設定角度以上となるとスイッチをＯＮするようにしても良い。
【００２１】
このように構成することによって、前輪駆動切換スイッチ７５を二輪駆動位置に切り換えると、ソレノイド６３ｂが励磁され、図６の電磁バルブ６３が右方へ切り換えられて、油圧ポンプ６５からの圧油は油路６０より油路４８を介して第一油圧クラッチ１６の油室Ｃ２に送油されて、ピストン４６を図３紙面右方へ摺動させて、摩擦板４３・４４の圧接を解除して、歯車４２からは動力が前輪出力軸４０に係合せず、後輪１４のみの駆動となる。
【００２２】
また、前輪駆動切換スイッチ７５を四輪駆動位置に切り換えて、前輪１２が設定角度以上回転されると、スイッチ７２がＯＮとなり、ソレノイド６３ａが励磁されて、電磁バルブ６３が左方へ切り換えられて、油圧ポンプ６５からの圧油は油路６２より油路５５とチェックバルブ７６を介して油路４８にそれぞれ送油されて、油路４８に送油された圧油は前述のように第一クラッチ１６の油室Ｃ２に導入されて、ピストン４６を摺動させて摩擦板４３・４４の圧接を解除すると同時に、油路５５からの圧油は第二油圧クラッチ１７の油室Ｃ３に送油されて、ピストン５３を図３紙面右方へ摺動させて、摩擦板５１・５２を圧接する。こうして歯車５０が前輪出力軸４０に係合して、前輪１２を増速駆動するのである。
【００２３】
このとき、前述のスイッチ７３が押されていたり、また、路上走行時でスイッチ７４が開かれていたりすると、ソレノイド６３ａは励磁されず、電磁バルブ６３は図示の中立位置に戻り、圧油は油路６１、油路４９を介して第一油圧クラッチ１６の油室Ｃ１に送油されて、ピストン４６を図３紙面左方へ摺動させて、摩擦板４３・４４を圧接して歯車４２からの動力が前輪出力軸４０に係合して、前輪１２と後輪１４が略同速で駆動される。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
前輪駆動系に、前輪を後輪駆動速度と略等しい速度で駆動可能な第一油圧クラッチ（１６）と、前輪を後輪駆動速度より大なる速度で駆動可能な第二油圧クラッチ（１７）を設けた前輪変速装置において、前記第一油圧クラッチ（１６）は、クラッチケース（４５）内に摩擦板を押圧するためのピストン（４６）を設け、該ピストン（４６）を複動型のシリンダーに収め、該ピストンの一方に第一油室（Ｃ１）を形成し、また、他方に第二油室（Ｃ２）を形成し、該第二油圧クラッチ（１７）はクラッチケース（４５）内に油室（Ｃ３）を形成し、該油室（Ｃ３）にピストン（５３）を設け、前記ピストン（４６）を摩擦板へ圧接作用する第一油室（Ｃ１）内に、ピストン（４６）を付勢するバネ（４７）を収納して構成し、前記第一油圧クラッチ（１６）の「入」操作を、その一方の第一油室（Ｃ１）内へ供給される油圧力とバネ（４７）による付勢力とによって行わせしめる一方、第一油圧クラッチ（１６）の「切」操作を、他方の第二油室（Ｃ２）内へ供給される油圧力によって行わせ、同時に、該第二油室（Ｃ２）への圧油を、第二油圧クラッチ（１７）の油室（Ｃ３）にも送油し、前記第二油圧クラッチ（１７）の摩擦板を圧接するので、第一油圧クラッチの「入」操作を油圧力とバネの付勢力の合力で行わせしめることとなり、クラッチ容量が小さくて済み、前輪変速装置をコンパクトに構成でき、その配置スペースも小さくすることができる。
また、油圧系や電磁バルブにトラブルが生じても、第一油圧クラッチの一方の油室内のバネ手段の付勢力により、四輪駆動状態が継続しているので、牽引性能が落ちることがない。
また、二輪駆動位置を、両油圧クラッチの回路圧をドレンさせずに行うので、回路圧は常時設定圧が維持され、油圧クラッチの切換応答性が良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の前輪変速装置を搭載したトラクタの全体側面図である。
【図２】  ミッションケース内の動力伝達機構を示すスケルトン図である。
【図３】  前輪変速装置の側面断面図である。
【図４】  同じく正面断面図である。
【図５】  前輪変速装置と電磁バルブとの間の油路構成を示す正面断面図である。
【図６】  電磁バルブを配置を示すミッションケース上部の斜視図である。
【図７】  前輪変速装置の油圧回路図である。
【図８】  同じく他の実施例を示す油圧回路図である。
【図９】  前輪変速装置の電気回路図である。
【符号の説明】
Ｃ１  第一油室
Ｃ２  第二油室
Ｃ３  第三油室
１２  前輪
１４  後輪
１６  第一油圧クラッチ
１７  第二油圧クラッチ
３９  前輪変速装置
４７  バネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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