(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機より変速装置を介して、第一駆動輪である後輪へ動力を伝える伝動系より、分岐させて第二駆動輪である前輪へ動力を伝える四輪駆動車両において、作業走行時の旋回性を良くする為に、第一駆動輪である後輪に対して、第二駆動輪である前輪の周速を若干速くすべく設定し、該第二駆動輪である前輪へ動力を伝える伝動系に、平坦路面を四輪駆動走行時に、アスファルト路面と第二駆動輪である前輪との間に生じる摩擦トルクよりも、小さな摩擦トルクに設定された摩擦伝動経路と、該経路を迂回する直結伝動経路とを、択一切換可能に設けると共に、該第一駆動輪である後輪を制動可能とし、変速装置が変速レバーにより高速側へ変速操作されたときには、摩擦伝動経路を選択し、低速側へ操作されたときには、直結伝動経路を選択する自動切換機構を設けたことを特徴とする四輪駆動車両。
【請求項２】
原動機より変速装置を介して、第一駆動輪である後輪へ動力を伝える伝動系より、分岐させて第二駆動輪である前輪へ動力を伝える四輪駆動車両において、作業走行時の旋回性を良くする為に、第一駆動輪である後輪に対して、第二駆動輪である前輪の周速を若干速くすべく設定し、該第二駆動輪である前輪へ動力を伝える伝動系に、平坦路面を四輪駆動走行時に、アスファルト路面と第二駆動輪である前輪との間に生じる摩擦トルクよりも、小さな摩擦トルクに設定された摩擦伝動経路と、該経路を迂回する直結伝動経路とを、択一切換可能に設けると共に、該第二駆動輪である前輪をハンドルにて操舵可能とし、該第二駆動輪である前輪が所定角度以上にハンドルにて操舵されたときには、摩擦伝動経路を選択し、所定角度以下に操舵されたときには、直結伝動経路を選択する自動切換機構を設けたことを特徴とする四輪駆動車両。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の四輪駆動車両において、前記第二駆動輪である前輪へ動力を伝える伝動系を、断接自在に構成したことを特徴とする四輪駆動車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制動装置を有する第一駆動輪（後輪）の伝動系より分岐させて第二駆動輪（前輪）への伝動系を構成したトラクタなどの四輪駆動車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以上の如き四輪駆動式では、二輪駆動式に比して大きな推進力を得やすく、上り坂走行時や湿田などの馬力を要する作業走行時に威力を発揮する。しかしながら、路面抵抗の少ないアスファルトなどの平坦路上走行時に、前輪を駆動し続けるのは無駄であり、前後輪の周速度差によって前輪が後輪に押されて前輪のタイヤがスリップし磨耗する欠点が有る。そのため、路上走行する際には、オペレータは前輪の伝動系を切断操作して後輪のみの駆動による二輪駆動状態で走行するのが一般的とされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、二輪駆動状態で路上走行している際に、後輪を制動したときには、路面に対する摩擦抵抗は後輪にのみしか生じない。一方、前後輪の四輪駆動状態で後輪を制動すると後輪の制動力が前輪にも及んで四輪全てに摩擦抵抗が生じるようになる。この場合に比べ、二輪駆動状態の車両が完全停止するまでの空走距離は四輪駆動状態の車両よりも長くなる不具合が有る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上のような課題を解決すべく、次のような手段を用いる。
請求項１においては、原動機より変速装置を介して、第一駆動輪である後輪へ動力を伝える伝動系より、分岐させて第二駆動輪である前輪へ動力を伝える四輪駆動車両において、作業走行時の旋回性を良くする為に、第一駆動輪である後輪に対して、第二駆動輪である前輪の周速を若干速くすべく設定し、該第二駆動輪である前輪へ動力を伝える伝動系に、平坦路面を四輪駆動走行時に、アスファルト路面と第二駆動輪である前輪との間に生じる摩擦トルクよりも、小さな摩擦トルクに設定された摩擦伝動経路と、該経路を迂回する直結伝動経路とを、択一切換可能に設けると共に、該第一駆動輪である後輪を制動可能とし、変速装置が変速レバーにより高速側へ変速操作されたときには、摩擦伝動経路を選択し、低速側へ操作されたときには、直結伝動経路を選択する自動切換機構を設けたものである。
【０００５】
請求項２においては、原動機より変速装置を介して、第一駆動輪である後輪へ動力を伝える伝動系より、分岐させて第二駆動輪である前輪へ動力を伝える四輪駆動車両において、作業走行時の旋回性を良くする為に、第一駆動輪である後輪に対して、第二駆動輪である前輪の周速を若干速くすべく設定し、該第二駆動輪である前輪へ動力を伝える伝動系に、平坦路面を四輪駆動走行時に、アスファルト路面と第二駆動輪である前輪との間に生じる摩擦トルクよりも、小さな摩擦トルクに設定された摩擦伝動経路と、該経路を迂回する直結伝動経路とを、択一切換可能に設けると共に、該第二駆動輪である前輪をハンドルにて操舵可能とし、該第二駆動輪である前輪が所定角度以上にハンドルにて操舵されたときには、摩擦伝動経路を選択し、所定角度以下に操舵されたときには、直結伝動経路を選択する自動切換機構を設けたものである。
【０００６】
請求項３においては、請求項１または請求項２記載の四輪駆動車両において、前記第二駆動輪である前輪へ動力を伝える伝動系を、断接自在に構成したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付の図面をもとに説明する。図１は本発明を採用する四輪駆動車両であるトラクタの側面図、図２は四輪駆動車両における前輪用動力取出部の側面断面図、図３は図２におけるＸ−Ｘ矢視断面図、図４は制御ブロック図、図５は四輪駆動車両における前輪用動力取出部の他の実施例を示す側面断面図である。
【０００８】
まず、図１に図示のトラクタの全体の概略構成を説明する。エンジンフレーム１上にエンジンＥやバッテリー等を搭載し、これらをボンネット２にて覆い、ボンネット２後端にはダッシュボード３を配設して、ダッシュボード３より上方にハンドル４を配置している。エンジンＥの後方にクラッチハウジング５、ミッションケース６を連結している。ミッションケース６には、後輪差動機構が内装され、左右両側にリアアクスル７を延設して、その左右各外端に後輪８・８を取り付けている。この後輪８・８を第一駆動輪とし、リアアクスル７上には通例の如く制動装置が備えられ、運転部のステップ上に配したブレーキペダルをオペレータが踏み込み操作することで、後輪８・８に制動力を付与するべく構成している。
【０００９】
クラッチハウジング５からミッションケース６にかけて、その内部に、エンジンＥの出力軸と後輪差動機構とを連結するための主変速装置及び副変速装置が直列接続して内装されており、ミッションケース６の下端には前輪動力取出ケース９を付設して、後輪８への動力伝達経路途中から分岐して前輪駆動用としての後輪８と同期した回転動力を取り出す伝動機構を内設している。前輪動力取出ケース９より前方に出力軸１８を突出し、その前端はユニバーサルジョイント、伝動軸１０を介して、エンジンフレーム１の下部に配設したフロントアクスルケース１１内の前輪差動機構に連結される。そのフロントアクスルケース１１の左右各外方にフロントアクスル１１ａ・１１ａを突設し、その各外端に第一駆動輪として前記ハンドル４にて操舵輪自在な前輪１２・１２を配設している。
【００１０】
図４に示すように、該ハンドル４からハンドル軸やピットマンアーム等を介して、前輪１２へ至る操舵機構の途中、例えば、ハンドル軸の基部に前輪１２の操舵角度を検知するセンサー２５が配置され、該センサー２５はコントローラ２６と接続されている。また、ダッシュボード３や座席近傍等には、前記主変速装置及び副変速装置を切換操作するための主変速レバー３０や副変速レバー３１が配設され、副変速レバー３１周辺には高速変速位置を検知するセンサー３２が配置され、コントローラ２６と接続されている。
【００１１】
以上のような四輪駆動車両において、前輪動力取出ケース９内の伝動機構の第一実施例を図２、図３より説明する。ミッションケース６内において、後輪駆動用の伝動軸（図示しない後輪差動機構に接続する変速軸）上に前輪動力取出ギア１４が配設されており、前輪動力取出ギア１４は、前輪動力取出ケース９内の上部に横設したカウンタ軸１５上に回転自在に外嵌される二連のカウンタギア１６の大径ギア１６ａに噛合している。前輪動力取出ケース９に出力軸１８が機体前後方向に軸支され、その前端は前輪動力取出ケース９より前方に突出して、前記ユニバーサルジョイント、伝動軸１０を介して前輪１２に連結される。前記出力軸１８には伝動ギア１７が回転自在に遊嵌されており、前記二連のカウンタギア１６の小径ギア１６ｂと噛合している。
【００１２】
前記伝動ギア１７の一側面にボス部１７ａが延設され、該ボス部１７ａ上にクラッチケース３３が固設され、該クラッチケース３３内にバネ３４を収納し、更に摩擦板１９ａ・１９ａ・・・が相対回転不能に係止されている。一方、出力軸１８上に回転体３５が固設され、該回転体３５外周上に摩擦板１９ｂ・１９ｂ・・・が相対回転不能に係止され、前記摩擦板１９ａ・１９ａ・・・と重合配置して、出力軸１８と伝動ギア１７との間に摩擦伝動装置１９が介装されている。この実施例において前記複数の摩擦板１９ａ・１９ｂはバネ３４によって所定の付勢力をもって圧接されている。
【００１３】
ここで、トラクタなどの四輪駆動車両は作業走行時の旋回性を考慮して、後輪８に対し前輪１２の周速が若干速くなるように設定されているので、四輪駆動状態で平坦路面を走行した際には周速度差により路面と前輪１２との間に摩擦トルクが生じる。本発明による摩擦伝動装置１９の摩擦トルクは、バネ３４の付勢力選定により設定されるが、この摩擦トルクは、四輪駆動走行時にアスファルト路面と前輪１２との間で発生する摩擦トルクよりも小さくなるように設定される。
【００１４】
また、伝動ギア１７の他側面には歯部１７ｂが形成され、この歯部１７ｂと隣接して、出力軸１８上には相対回転不能で、且つ、軸方向に摺動自在にスプライン係合したスリーブ２０が配設されており、該スリーブ２０の環状溝にシフター２１が係合されている。該シフター２１の基部は前輪動力取出ケース９の側壁部に回転自在に支持した操作軸３６のケース内端部に固設され、操作軸３６のケース外端部上にはシフトアーム２２が固設されている。該シフトアーム２２の他端は図４に示すようにシリンダーやソレノイド等からなるスライドアクチュエーター３７と連結されて、該アクチュエーター３７はコントローラ２６によって制御される。
【００１５】
図２に図示する前記スリーブ２０を後方（紙面下側に図示）に摺動することによって、該スリーブ２０と歯部１７ｂが噛合されて、伝動ギア１７と出力軸１８が直結されて直結伝動モードとなる。また、スリーブ２０を前方へ摺動することによってスリーブ２０と歯部１７ｂの噛合が解除され、伝動ギア１７から摩擦伝動装置１９を介して出力軸１８に動力が伝達されて摩擦伝動モードとなる。
【００１６】
こうしてスリーブ２０を前後に摺動することによって、前輪１２に対する駆動モードが選択切換可能となっている。なお、出力軸１８の内部には、スリーブ２０のモード位置決め用のデテントバネ２３ａ及びデテント球２３ｂが内嵌されている。スリーブ２０が直結連動モードの時には、伝動ギア１７を出力軸１８に直結させ、出力軸１８は伝動軸１３の回転と同期回転して、四輪駆動状態となる。
【００１７】
スリーブ２０は前記副変速レバー３１を高速側に切り換えた時やハンドル４を設定角度以上回動したときに摺動されて摩擦伝動モードとされる。つまり、副変速レバー３１を高速Ｈ側に切り換えると、センサー３２がＯＮとなり、コントローラ２６からアクチュエーター３７を作動させて、シフトアーム２２が回動され、スリーブ２０を前方へ摺動して摩擦伝動モードとされる。また、ハンドル４の回動角はセンサー２５で検知され、その信号をコントローラ２６に入力して、例えば２５°などの設定角度以上回動したかを判断して、設定角度以上回動されると、アクチュエーター３７を作動させて、シフトアーム２２が回動され、スリーブ２０を前方へ摺動して摩擦伝動モードとされる。
【００１８】
アスファルトなどの平坦路面上を走行する時に、車両が四輪駆動状態である場合、前後輪の周速度差によって前輪１２と路面との間で摩擦トルクが発生する。摩擦伝動モードでは、この摩擦トルクよりも小さい摩擦トルクに設定された摩擦伝動装置１９にスベリが生じるので、前輪１２を上記のように引きずることはなく、見かけ上は、二輪駆動状態で走行しているときと変わらない。車両が旋回するときも同様に前輪１２を引きずらないので、小回りの利いた旋回が可能となる。しかも本発明では、前輪１２への動力は切断されることなく、摩擦伝動装置１９を介して常に伝動され続けているため、後輪８を制動するとその制動力は前輪１２にまで及ぶこととなって四輪全てに摩擦抵抗を生じさせることができ、ブレーキペダルを踏み込んでから、車両が完全停止するまでの空走距離を、二輪駆動状態で後輪を制動した場合に比べ短縮できる。
【００１９】
図５は同じく四輪駆動車両における前輪動力取出用伝動機構の他の実施例であって、前記出力軸１８を前後に分割して、その他の構成は前記と同じ構成としている。即ち、前出力軸１８Ｆと後出力軸１８Ｒとを同一軸線上に配置して両者を互いに相対回転自在に支持し、前出力軸１８Ｆの後部外周と、後出力軸１８Ｒの前部外周にスプライン１８ａ・１８ｂをそれぞれ形成して、該スプライン１８ａ・１８ｂと前記歯部１７ｂ上にまたがるようにスリーブ２０が相対回転不能で、かつ、軸方向摺動可能に配置されている。
【００２０】
スリーブ２０を前出力軸１８Ｆ上のスプライン１８ａと、伝動ギア１７の歯部１７ｂとに噛合させると、出力軸１８と伝動ギア１７が直結した直結伝動モードなり、歯部１７ｂとの噛合を解除し、前出力軸１８Ｆのスプライン１８ａと後出力軸１８Ｒ上のスプライン１８ｂとに噛合させることにより摩擦伝動モードとなり、伝動ギア１７と出力軸１８との間が摩擦伝動装置１９を介し所定の摩擦トルクで連結されている状態となる。そして、スリーブ２０を更に前方へ摺動してスプライン１８ｂとの噛合も解除すると、前出力軸１８Ｆへ動力が伝達されず、二輪駆動モードとなるのである。
【００２１】
この実施例の場合、直結伝動モードと摩擦伝動モードとの切り換えは、前記同様に副変速レバーを高速側に切り換えた時やハンドルを設定角度以上回動したときにアクチュエーターで切り換えられるように構成して、二輪駆動モードは手動で切り換えるように構成している。また、直結伝動モードと摩擦伝動モードと二輪駆動モードを全て機械的に切り換えるように構成することもできる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、次のような効果を奏する。
請求項１の如く、原動機より変速装置を介して、第一駆動輪である後輪へ動力を伝える伝動系より、分岐させて第二駆動輪である前輪へ動力を伝える四輪駆動車両において、作業走行時の旋回性を良くする為に、第一駆動輪である後輪に対して、第二駆動輪である前輪の周速を若干速くすべく設定し、該第二駆動輪である前輪へ動力を伝える伝動系に、平坦路面を四輪駆動走行時に、アスファルト路面と第二駆動輪である前輪との間に生じる摩擦トルクよりも、小さな摩擦トルクに設定された摩擦伝動経路と、該経路を迂回する直結伝動経路とを、択一切換可能に設けると共に、該第一駆動輪である後輪を制動可能とし、変速装置が変速レバーにより高速側へ変速操作されたときには、摩擦伝動経路を選択し、低速側へ操作されたときには、直結伝動経路を選択する自動切換機構を設けたので、高速で路上を走行する時には第二駆動輪が路面抵抗を受けて路面との間で摩擦トルクが発生したときにその摩擦トルクよりも小さな摩擦トルクに設定された摩擦伝動経路にスベリが生じるため、二輪駆動走行時と同じように第二駆動輪を引きずることなく、タイヤの異常磨耗を極力低減させることができる。しかも、第二駆動輪への動力は摩擦伝動経路を介して常に伝達され続けているため、第一駆動輪を制動するとその制動力は第二駆動輪にまで及ぶこととなって、四輪全てに摩擦抵抗を生じさせることができ、車両が完全停止するまでの空走距離を、二輪駆動状態で後輪を制動した場合に比べ短縮させることができる。また、作業走行時には四輪駆動状態となり強大な推進力で走行することができる。
【００２３】
請求項２の如く、原動機より変速装置を介して、第一駆動輪である後輪へ動力を伝える伝動系より、分岐させて第二駆動輪である前輪へ動力を伝える四輪駆動車両において、作業走行時の旋回性を良くする為に、第一駆動輪である後輪に対して、第二駆動輪である前輪の周速を若干速くすべく設定し、該第二駆動輪である前輪へ動力を伝える伝動系に、平坦路面を四輪駆動走行時に、アスファルト路面と第二駆動輪である前輪との間に生じる摩擦トルクよりも、小さな摩擦トルクに設定された摩擦伝動経路と、該経路を迂回する直結伝動経路とを、択一切換可能に設けると共に、該第二駆動輪である前輪をハンドルにて操舵可能とし、該第二駆動輪である前輪が所定角度以上にハンドルにて操舵されたときには、摩擦伝動経路を選択し、所定角度以下に操舵されたときには、直結伝動経路を選択する自動切換機構を設けたので、車両が旋回するときに、第二駆動輪を引きずることがないので、路上を荒らさず小回りの利いた旋回が可能となる。また、旋回中に第一駆動輪を制動したときの空走距離を短縮化することができるのである。
【００２４】
請求項３の如く、前記第二駆動輪である前輪へ動力を伝える伝動系を、断接自在に構成したので、完全に第二駆動輪への動力伝達を断って二輪駆動状態でも走行させることができ、路上走行等でエネルギーのロスを低減することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を採用する四輪駆動車両であるトラクタの側面図である。
【図２】  四輪駆動車両における前輪用動力取出部の側面断面図である。
【図３】  図２におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。
【図４】  制御ブロック図である。
【図５】  四輪駆動車両における前輪用動力取出部の他の実施例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
８      後輪（第一駆動輪）
９      前輪取出ケース
１２    前輪（第二駆動輪・操舵輪）
１７    伝動ギア
１８    出力軸
１９    摩擦伝動装置
２０    スリーブ
２１    シフター
３７    アクチュエーター
【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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