JP2007064385A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】農業用トラクタ等、作業車両のデフロック装置の操作性を向上する。
【解決手段】デフロック装置３７Ａ，３７Ｂを作動し又は解除するデフロック作動手段３６、６７を備え、車体の旋回動作を検出して作業機１２を上昇し又は旋回内側の後輪３を制動するとともに、旋回動作から直進状態への旋回復帰時は作業機１２を下降し旋回内側の制動を解除する旋回制御手段Ｓを備え、車体の旋回動作を検出すると作動状態のデフロック装置３７Ａ，３７Ｂをデフロック解除側に切り替え、前記旋回復帰時にはデフロック装置３７Ａ，３７Ｂを作動状態とする制御部Ｃを備える。
【選択図】図１４

Description

この発明は、前輪又は後輪を夫々の伝動系に差動機構を介して回転連動すると共にデフロック装置を備えた作業車両に関し、デフロック装置の入り切り連動の容易化を図る。

従来、トラクタ等の作業車両には、前輪または後輪の伝動系に差動機構によるデフ作用をロックするデフロック装置を設け、このデフロック装置をコントローラの通電出力により、入切操作するものが知られている。例えば、特開平１０−１８１３７４号公報では、湿田圃場での旋回時に前輪のデフロックを作動させて、旋回を円滑にする制御が示されている（特許文献１）。
特開平10-181374号

前記公報の制御装置は、前車輪を後車輪よりも高速伝動する前輪増速装置と、前車輪への連動のフロントデフを固定するフロントデフロックとを有し、該フロントデフを固定したのち前輪増速装置を高速位置に連継するもので、前輪高速伝動時の前輪デフロッククラッチ爪の破損を防止しようとするものである。代掻き作業など超湿田での旋回性能を向上させる制御であるが、ステアリングハンドルには、この操向角を検出するポテンショメータからなるステリングセンサが設けられ、その出力がコントローラへ入力され、例えば、ステアリングハンドル１６の切角が０回転域の位置では車体６の直進位置Ａとし、０．５回転（半回転）域の位置では自動的に前車軸に設ける差動機構をデフロックするオートデフロック位置とされる構成の開示がある。

しかしながら、ステアリング操作に伴い旋回内側の後輪ブレーキを作動させる等の自動旋回制御の際のデフロックの解除や再度デフロック作動させる点について配慮がなく操作の煩雑さの課題を残すものであった。

前記問題点を解決するために、この発明は次のような技術的手段を講じた。
即ち、エンジン（６）の回転動力をデフ装置（５０Ｆ，５０Ｒ）を介して左右の走行装置（２，３）へ伝達すると共に、車体に対し作業機（１２）を昇降自在に備えた作業車両において、
デフ装置（５０Ｆ，５０Ｒ）の差動を制限するデフロック装置（３７Ａ，３７Ｂ）を設けると共にこのデフロック装置（３７Ａ，３７Ｂ）を作動し又は解除するデフロック作動手段（３６、６７）を備え、
車体の旋回動作を検出して作業機（１２）を上昇し又は旋回内側の後輪（３）を制動するとともに、旋回動作から直進状態への旋回復帰時は作業機（１２）を下降し旋回内側の制動を解除する旋回制御手段（Ｓ）を備え、
車体の旋回動作を検出すると作動状態のデフロック装置（３７Ａ，３７Ｂ）をデフロック解除側に切り替え、前記旋回復帰時にはデフロック装置（３７Ａ，３７Ｂ）を作動状態とする制御部（Ｃ）を備えた作業車両とした。

前記構成によると、エンジン（６）の回転動力はデフ装置（５０Ｆ，５０Ｒ）を介して左右の走行装置（２，３）へ伝達され、デフロック作動手段（３６、６７）が操作されるとデフロック装置（３７Ａ，３７Ｂ）が作動する。この際、旋回制御に連動して前記デフロックが解除され、または再度作動状態に復帰操作される。

これにより、旋回制御手段（Ｓ）の動作に連動し、作業機（１２）の自動上昇あるいは旋回内側後輪の制動を自動的に行なうほか、デフロック状態のデフ装置（５０Ｆ，５０Ｒ）を解除させると共に、所定旋回操作を終え再度直進状態に復帰するとデフロックが再び作動して作業を継続するため、オペレータの操作を軽減して操作性を向上することができる。またデフロック装置（３７Ａ，３７Ｂ）の切り忘れを防止して操向操作性を損うことが無い。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。
トラクタ１は、図１に示すように、ホイール式走行装置を備えた四輪駆動車両であって、車体前部のエンジン取付フレーム４の中央上部にエンジン６を搭載し、このエンジン６の回転動力をミッションケース１３内の伝動機構を介して、機体前部左右の前輪２，２と、機体後部左右の後輪３，３に伝達して走行する構成となっている。またハンドル７を左右に回転操作すると、パワーステアリング装置を介して前記左右前輪２，２が操舵される構成となっている。

また機体の後部には、昇降シリンダ４３により上下回動させるリフトアーム８，８が設けられている。このリフトアーム８，８の先端部と作業機装着用のロワーリンク９，９の中間部とがリフトロッド１１，１１により連結され、また、上部リンク１０及びロワーリンク９，９の後端部に対地作業機（図例ではロータリ作業機１２）が連結されていて、前記リフトアーム８，８を上下回動しロータリ作業機１２を昇降させる構成となっている。

エンジン６の回転動力は、図３に示すように、主クラッチ５ａを経てミッションケース１３に入力され、主クラッチ５ａを経た動力は、前輪２，２及び後輪３，３を駆動する走行系動力と作業機系動力の二系統に分岐伝動される。前記走行系動力は前後進変速部５ｂ、８段式の主変速部５ｃ、高中低の３段式の副変速部５ｄからなる走行変速装置５eを経て所定に変速されてドライブピニオン軸５ｆから後輪デフ装置５０Ｒのリングギヤに伝動され、左右の後輪３，３を駆動する構成である。また走行変速装置５ｅで変速された動力は、上記ドライブピニオン軸５ｆを分岐して取り出され、四ＷＤ切替装置５ｇを経由し、ミッションケース１３の前側に取り出され、前輪伝動軸５ｈを経て前車軸ケース内の前輪デフ装置５０Ｆのリングギヤに伝動され、左右の前輪２，２に伝達される。

そして前記前後のデフ装置５０Ｆ，５０Ｒのデフ軸と出力軸間には、デフ作用をロックするデフロック装置３７Ｆ，３７Ｒを備え、このデフロック装置３７Ｆ，３７Ｒをデフロックシリンダ３７ｆ，３７ｒにより入切操作する構成となっている。

詳細には、図４に示すように後車軸７８側のデフ装置５０Ｒのデフロック装置３７Ｒについて、ドライブピニオン軸５ｆのドライブピニオンは、デフ装置５０Ｒのリングギヤ７９に噛合し、デフピニオン軸８０上のピニオン８１，８１、該ピニオン８１，８１に噛合する出力側ピニオン８２ｌ，８２ｒ、この出力側ピニオン８２Ｌ，８２Ｒにスプライン嵌合する左・右出力軸８３ｌ，８３ｒ等によって構成される。上記リングギヤ７９とデフピニオン軸８０に共締めされるデフケース部８４をデフメタル８５に軸受支持するが、このデフケース部８４の端部にはクラッチ係合部８４ａを形成し、上記出力軸８３Ｒにスプライン嵌合して軸方向に摺動自在にクラッチ爪形態のデフロッククラッチ８６を設ける。

上記デフロッククラッチ８６はスラストニードル８７を介してピストン８８に連動し、該ピストン８８外周のシリンダ８９に油路９０を経由して導入される圧油をこのピストン８８の鍔状部８８ａで受ける構成である。この圧油によってピストン８８がバネ９１に抗して前進し、クラッチ係合部８４ａにデフロッククラッチ８６を係合可能である。

上記クラッチ係合部８４ａにデフロッククラッチ８６を係合させると、リングギヤ７９の回転が左・右出力軸８３Ｌ，８３Ｒに伝達され、左右出力軸回転は同一回転状態となる。なお、デフ装置５０Ｆも同様の構成であり、前後のデフ装置５０Ｆ，５０Ｒの油圧シリンダ内に単一のデフロック制御弁３６の作用で圧油が同時的に供給されたり、排出される構成である。夫々別々に制御弁を対応させる場合に比して構成を簡単化できるためコスト低減できる。

なお、デフケース部８４にリングギヤ７９を支持構成するに当り、該リングギヤ７９は左右のデフケース部８４ｌ，８４ｒに挟んでボルト８４ａ止めするようになし、上記左右のデフケース部８４ｌ，８４ｒには右デフケース部８４ｒを左デフケース部８４ｌに嵌合しうるインロー部８４ｂを形成している。従って、左右のデフケース部でリングギヤ７９を挟んで固定することに伴う組付け上の芯ずれを防止できる。

また、前記油路９０は、ブレーキ機構９２のハウジング９２ａ部に形成させるものであり、このハウジング９２ａ部中心箇所に円筒状のピストン８９を形成するものであり、ピストン復帰バネ９１はデフケースメタル９４との間に構成できるものとなるから、デフロック装置５０Ｒの出力軸８３Ｒの軸心方向における長さを小さくでき、コンパクトに構成できるものである。

９２ｌ，９２ｒは左右の出力軸８３ｌ，８３ｒを夫々制動するブレーキ装置、９３は最終減速装置である。
作業機系動力は、前記主クラッチ５ａへの駆動出力を分岐して取り出しＰＴＯ正逆切替装置５ｊ及びＰＴＯ変速装置５ｋを経由して、ミッションケース１３の後面部から後方に突出するＰＴＯ軸１４に取り出され、ロータリ作業機１２に伝達される構成である。

また前記主変速部５ｃは、図２に示すように、変速レバー１５グリップに備えた、変速アップスイッチ４７及び変速ダウンスイッチ４８の押込み操作で一段ずつ増減速操作し、副変速部５ｄは、同レバー１５のシフト操作で高低に変速する構成となっている。

次に、図５〜図７に基づきトラクタ１の油圧構成について説明する。
油圧ポンプ１６から吐出した油圧は、リデュースバルブ１７を介して、まず回路上手側で、ブレーキバルブ１８を経由した左右のブレーキシリンダ１９，１９に分岐される。このブレーキシリンダ１９，１９の圧油の給排によって、前記ブレーキ機構９２ｌ，９２ｒがブレーキ力を調整されて制動される構成である。

また、同様に回路上手側から順に、前後のクラッチ制御弁２１ａ，２１ｂを経て前後進変速部５ｂの前後進切替用のクラッチシリンダ２２に分岐され、前記主変速部５ｃの１−２速切替用の第一変速制御弁２３を経て第一変速シリンダ２４に分岐される。また前記主変速部５ｃの３−４速切替用の第二変速制御弁２６を経て第二変速シリンダ２７に分岐され、前記副変速部５ｄの高低切替用の副変速制御弁２８を経て副変速シリンダ２９に分岐され、前記四ＷＤ切替装置５ｇの二駆四駆切替用の二駆四駆切替制御弁３１を経て二駆四駆切替シリンダ３２に分岐される。

更に、前記ＰＴＯ変速装置５ｋの高低切替用のＰＴＯ変速制御弁３３を経てＰＴＯ変速シリンダ３４に分岐され、そして、デフロック制御弁３６を経て前輪デフ装置５０Ｆ用の前輪デフロックシリンダ３７ａ、及び、後輪デフ装置５０Ｒ用の後輪デフロックシリンダ３７ｂに分岐される構成である。従って、単一のデフロック制御弁３６をもって前・後輪デフロックシリンダに圧油を供給または排出させる構成である。

また前記油圧ポンプ１６からの油圧は、作業機制御用に取り出され、作業機水平制御用の水平制御弁３９を経て水平シリンダ４１に送られ、また、水平制御弁３９を経由した油圧が作業機昇降制御弁４２，４２を経て左右の昇降シリンダ４３に送られる構成である。なお符号１３は戻り油タンクである。

次に、図８と図９に基づいて、通信回線で接続された各コントローラ４６，６１から成る制御部Ｃの構成について説明する。
図８に示すように、走行用コントローラ４６の入力側には、次のように各種スイッチ及びセンサが接続されている。即ち、前記主変速部５ｃを高速側に一段ずつ変速する変速アップスイッチ４７、前記主変速部５ｃ変速装置を低速側に一段ずつ変速する変速ダウンスイッチ４８、前記副変速レバー１５の変速位置を検出する変速レバー位置センサ４９、前記主変速部５ｃの変速位置を検出する変速位置センサ５１、エンジン回転数センサ５２、主クラッチ５ａ用のクラッチペダル踏込スイッチ５３、車速センサ５４がそれぞれ接続されている。

また走行用コントローラ４６の出力側には、前記主変速部５ｃの変速用制御弁作動用のソレノイド５６、前記前後進変速部５ｂの前後進切替用制御弁作動用のソレノイド５７、メータパネル用コントローラ５８がそれぞれ接続されている。

また図９に示すように、作業機用コントローラ６１の入力側には、作業機昇降レバー４４のレバー位置を検出するレバー位置センサ６２、ハンドル切れ角センサ６３、ブレーキ踏込検出スイッチ（左）６４、ブレーキ踏込検出スイッチ（右）６６、前後輪のデフロック装置を同時に入切するデフロック入切スイッチ６７、畔際の旋回時にロータリ耕耘装置１２の昇降及びＰＴＯクラッチの入切制御をする旋回制御入切スイッチ６８が、それぞれ接続されている。

また、作業機用コントローラ６１の出力側には、作業機上昇制御弁用のソレノイド６９、作業機下降制御弁用のソレノイド７１、ブレーキバルブ１８内の流量制御弁１８ａと切替制御弁１８ｂ作動用の各ソレノイド７２ｓ、７２ｌ、７２ｒ…、デフロック作動用制御弁のソレノイド７３、前輪増速用制御弁のソレノイド７４、前輪等速用制御弁のソレノイド７６がそれぞれ接続されている。

以上のように構成したトラクタ１の制御部Ｃでは、図１０に示す制御プログラムの概要を示すフローチャートのように、各種制御が実行される。
トラクタ１の電源系が入とされると、まず各種センサや設定スイッチ類の検出値が読み込まれ（ステップ１０１）、続いてトラクタ１の変速制御（ステップ１０２）、前後輪のデフロック制御（ステップ１０３）、旋回制御（ステップ１０４）が実行される。

なお、ステップ１０４の旋回制御の実行に当っては、コントローラ６１（制御部Ｃ）に組み入れられた旋回制御手段Ｓに基づく。即ち、前記旋回制御入切スイッチ６８の入操作に基づき、所定旋回状態を検出する検出手段の検出によって所定の油圧切替弁を操作させ、作業機上昇、旋回内側のブレーキ機構の制動、を自動的に行わせ、旋回動作から直進状態に復帰することを検出すると再び作業機下降、ブレーキ解除の各操作が行われる（旋回制御手段Ｓ）。

また、ステップ１０３のデフロック制御に当っては、前記デフロック入切スイッチ６７のＯＮ操作に基づきデフロック作動手段としてのデフロック制御弁３６のソレノイドをＯＮして圧油を供給してデフロックを作動させる。また、ソレノイドをＯＦＦするとデフロックが解除される。

前記トラクタ１の変速制御（ステップ１０２）の詳細について説明する。
前記主変速部５ｃ及び副変速部５ｄからなる走行変速装置５ｅは１段から８段までの多段変速ができる構成で、変速レバー１５により副変速部５ｃを高速あるいは低速に切り替え、変速レバー１５の握り部に設けられている変速アップスイッチ４７あるいは変速ダウンスイッチ４８を１回ＯＮすると、一段ずつ増減速される。

また、走行変速装置５ｅが最高速、即ち８段に変速されている状態で、変速アップスイッチ４７をＯＮすると１段目に変速され、また、最低速、即ち１段に変速されている状態で、変速ダウンスイッチ４８をＯＮすると、８段目に変速されるようにし、変速操作の簡素化を図っている。

また、前記変速アップスイッチ４７及び変速ダウンスイッチ４８を同時にＯＮすると、１段〜８段までの何れの変速位置にあっても予め設定された中間位置、ここでは第４速に一挙に変速される。しかして、構成の簡素化及び操作の簡素化を図りながら、オペレータの意図した変速位置に迅速に移動することができる。

図１０のステップ１０３におけるデフロック制御の詳細について図１１〜図１５のフローチャートに基づき説明する。
図１１に基づいて、デフロッククラッチ８５がＯＦＦのとき、即ちデフ装置５０Ｆ，５０Ｒ共に非作動状態のとき（ステップ２０１）、車速センサ５４の検出、具体的には前車軸回転数Ｎｆを検出し、この検出回転数Ｎｆと予め設定した基準回転数Ｎｓとを比較し（ステップ２０２）、所定回転数以上のときはデフロック制御弁３６のソレノイドをＯＦＦ継続し（ステップ２０３）、ステップ２０２で所定回転数未満のときは、デフロックスイッチ６７のＯＮ操作に基づき（ステップ２０４）、デフロック制御弁３６のソレノイドがＯＮされ、前後デフロック装置のシリンダ８８に圧油が供給されて、デフロッククラッチ８５をＯＮして車輪の左右回転が同期するデフロック状態となす（ステップ２０５〜２０７）。このように構成すると、高速状態でのデフロックが牽制され、ハンドル操作に従って安全に操作できる。

図１２について説明する。図１２ではデフロッククラッチ８５がＯＮのとき、即ちデフ装置５０Ｆ，５０Ｒ共に作動状態のとき（ステップ３０１）、車速センサ５４の検出に基づき前車軸回転数Ｎｆを検出し、この検出回転数Ｎｆと予め設定した基準回転数Ｎｓとを比較し（ステップ３０２）、所定回転数未満のときはデフロック制御弁３６のソレノイドをＯＮ継続し（ステップ３０３）、ステップ３０２で所定回転数未満のときは、デフロックスイッチ６７のＯＦＦ操作に基づき（ステップ３０４）、デフロック制御弁３６のソレノイドがＯＦＦされ、前後デフロック装置のシリンダ８８から圧油が排出されて、デフロッククラッチ８５をＯＦＦする（ステップ３０５、３０６）。その後前車軸回転数Ｎｆと所定回転数Ｎｓとの対比がなされ（ステップ３０７）、所定回転未満に達するとデフロックスイッチ６７操作を待ってデフロック制御弁２１のソレノイドをＯＮし、所定にデフロッククラッチ８５をＯＮとなす（ステップ３０８〜３１１）。このように構成すると、高速状態でのデフロックが牽制され、ハンドル操作に従って安全に操作できる。

図１３によると、圃場作業中であってデフロッククラッチがＯＮの状態のとき（ステップ４０１）、ブレーキペダル操作によって左右片方の後輪が制動されると（ステップ４０２）、デフロック制御弁３６のソレノイドがＯＦＦされ、前後デフロック装置のシリンダ８８に圧油が供給されて、デフロッククラッチ８５をＯＦＦしてデフロックを解除する（ステップ４０３〜４０５）。ついで上記ブレーキ操作が解除され（ステップ４０６）、デフロックスイッチ６７がＯＮされたときには（ステップ４０７）、ステップ４０８〜４１０の手順でデフロックがＯＮされるものである。

このように構成されると、旋回目的や方向修正で左右片側ブレーキあるいは両ブレーキ同時操作が行なわれると、デフロック状態を解除するから旋回半径を大きくしたり圃場を荒らすことを防止する。また、ブレーキ操作が解除されると自動的にデフロック状態に復帰することなく、デフロックスイッチ６７操作を待ってデフロック状態とするものであるから、オペレータの認識に基づく操作となって誤操作を防止し得る。

図１４は上記図１３に示すデフロック制御を改良したものである。すなわち、デフロック解除後は自動的に復帰してデフロックＯＮとするのでなく、一旦デフロックスイッチ６７操作を待つが、旋回制御モードの状態である場合には自動的にデフロック復帰させる構成である。図において、ステップ５０１からステップ５０６までの手順は図１３におけるステップ４０１からステップ４０６と同じであるが、ステップ５０７で旋回制御モードであるか否かが判定される。旋回制御モードとはステアリングハンドル操作量などによって旋回動作を検出すると、自動的に作業機を上昇し旋回内側のブレーキを制動し、あわせて前輪の周速度を後輪の約２倍に増速するものである。なおこれら制御のうち単一動作をもってしてもよい。

上記ステップ５０７で旋回制御モードであると判定されたときは自動的にデフロックがＯＮとされ、ステップ５０７で旋回制御モードでないと判定されたときはデフロックスイッチ６７操作を待ってデフロック状態に復帰する（ステップ５１１）。このように構成すると、自動旋回モードでは自動デフロック復帰をさせることができ、操作性の向上を図ることができる。なお、自動旋回モードではステアリングハンドル７が直進状態に復帰すると自動的に元の作業状態に復帰動する構成であり、この一環としてデフロック状態に復帰する構成となっている。

図１５は自動旋回モードの状態として、ステアリングハンドル７の切角加速度ωが所定以上であったり、ハンドル切角が所定標準以上のときは、旋回と判定し作業機上昇及び旋回内側後輪を制動すると共に、デフロックを解除動作させ、以後旋回復帰してハンドル切角が所定範囲に納まると作業機を自動降下させ旋回内側ブレーキを解除する。なお、旋回制御モードの選択スイッチは別途に配設されていて該スイッチ操作に基づき旋回制御モードとなる構成である。

トラクタの側面図。 変速レバー近傍の斜視図。 トラクタの伝動構成図。 後輪デフ装置部の断面図。 トラクタの油圧回路を示す図。 トラクタの油圧回路を示す図。 トラクタの油圧回路を示す図。 走行用コントローラの接続状態を示すブロック図。 作業機用コントローラの接続状態を示すブロック図。 制御フローチャート。 制御フローチャート。 制御フローチャート。 制御フローチャート。 制御フローチャート。 制御フローチャート。

符号の説明

Ｃ 制御部（コントローラ）
Ｓ 旋回制御手段
１ トラクタ
２ 前輪
３ 後輪
５ｃ 主変速部
５ｄ 副変速部
６ エンジン
７ ハンドル
１５ 変速レバー
３６ デフロック制御弁（デフロック作動手段）
６７ デフロック入切スイッチ
６８ 旋回制御入切スイッチ

Claims (1)

1. エンジン（６）の回転動力をデフ装置（５０Ｆ，５０Ｒ）を介して左右の走行装置（２，３）へ伝達すると共に、車体に対し作業機（１２）を昇降自在に備えた作業車両において、デフ装置（５０Ｆ，５０Ｒ）の差動を制限するデフロック装置（３７Ａ，３７Ｂ）を設けると共にこのデフロック装置（３７Ａ，３７Ｂ）を作動し又は解除するデフロック作動手段（３６、６７）を備え、車体の旋回動作を検出して作業機（１２）を上昇し又は旋回内側の後輪（３）を制動するとともに、旋回動作から直進状態への旋回復帰時は作業機（１２）を下降し旋回内側の制動を解除する旋回制御手段（Ｓ）を備え、車体の旋回動作を検出すると作動状態のデフロック装置（３７Ａ，３７Ｂ）をデフロック解除側に切り替え、前記旋回復帰時にはデフロック装置（３７Ａ，３７Ｂ）を作動状態とする制御部（Ｃ）を備えた作業車両。

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