Tractor

本発明はトラクターに係り、より詳しくは前輪が時計または反時計方向に最大に操向されて前記前輪が前記トラクターの前方の垂直方向以上にまたは垂直方向に近く旋回しても前記前輪が前輪車軸によって干渉されないように前記前輪車軸が前記前輪の車輪上面の高さで上向きに配置された構造を提供することで、前記トラクターが操向ハンドルの操作によって一定位置で旋回することができるようにしたトラクターに関するものである。

一般に、トラクターは、牽引力を用いて農業または建設の分野で各種作業を行う作業用自動車であり、現在農業用トラクターは、前方に前方ローダーを設置し、そのローダーに各種作業用アタッチメントを装着し、運搬、降ろし、積みなどの各種作業を行い、後方部には後方連結リンクを介してロータベータなどを装着し、耕暦などの作業を行うことが一般的である。

前記のような農業用トラクターは、エンジンから発生した動力をトランスミッションを介して走行に必要な車輪を駆動させる走行系動力と、トラクターに装着される多様な種類の作業機を駆動させるためのＰＴＯ（Ｐｏｗｅｒｔａｋｅ ｏｆｆ）系動力とに区分される。 前記走行系動力は４輪駆動方式が一般的である。

一般的な４輪駆動方式トラクターの動力システム及び構造は、ディーゼルエンジンなどのエンジン部から発生した回転動力がクラッチ部を介して変速装置に伝達され、前記変速装置はエンジンの動力を、トラクターの走行状態に合うように、回転力と速度を変えて前輪推進軸及び後輪推進軸に伝達し、前記前輪推進軸及び前記後輪推進軸に伝達された動力はそれぞれ前輪差動装置及び後輪差動装置に伝達する構造となっていた。

従来のトラクターの動力構造は、前記エンジン部の動力をまず後輪車軸側に送り、前記後輪車軸から前輪車軸に伝達する構造となっているため、前記後輪車軸の後輪が減速しないとき、前記前輪車軸を強制で押してしまう問題点があった。

また、従来のトラクターにおいては、運転手が操向ハンドルを時計方向及び反時計方向に回転させることにより、前記前輪が操向装置によって左右に旋回する構造となっている。 前記前輪車軸が前記前輪と直接結合する方式には、前記操向ハンドルを最大に回転させるとき、前記前輪の旋回角が６０度以上旋回することができないため、前記操向ハンドルを最大に回転させても前記トラクターの最小回転半径が大きくなるので、トラクターを後方に方向転換しようとするときの前後進を頻繁に行わなければならない問題点があった。

前記のようなトラクターは、作業環境または作業内容によってトラクターを走行または旋回しなければならないが、前記のようにトラクターの最小回転半径が大きいため、狭小な場所または一定位置で旋回する必要がある場合、これに対応することができないし、これにより円滑な作業ができない問題点があった。

本発明は、前記のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、本発明はトラクターの前輪が時計または反時計方向に最大に操向されて前記前輪が前記トラクターの前方の垂直方向以上にまたは垂直方向に近く旋回しても前記前輪が前輪車軸によって干渉されないように前記前輪車軸が前記前輪の車輪上面の高さで上向きに配置された構造を提供することで、前記トラクターが操向ハンドルの操作によって一定位置で旋回することができるようにしたトラクターを提供することにその目的がある。

前記のような目的を達成するための本発明によるトラクターは、４輪駆動型トラクターにおいて、前輪が時計または反時計方向に最大に操向されると、前記トラクターの前方の垂直方向以上に旋回が可能なので一定位置で旋回することができるし、エンジン部から前記前輪及び後輪に伝達される動力の回転数差を調節するために中間差動装置を備え、前記中間差動装置は前輪推進軸及び後輪推進軸に前記動力が分配されるようにし、前記前輪推進軸および前記後輪推進軸は前輪差動装置および後輪差動装置に動力を伝達し、前記中間差動装置、前輪推進軸、後輪推進軸、前輪差動装置及び後輪差動装置は車体フレームの中心部から一側に偏るように配置したことを特徴とする。

また、本発明は、前記前輪車軸の前輪だけ操向され、後輪車軸の後輪は操向されないことを特徴とする。

また、本発明は、前記車体フレームにおいて、前記中間差動装置、前輪差動装置及び後輪差動装置が配置されていない位置に前記エンジン部を配置したことを特徴とする。

また、本発明は、前記エンジン部が配置された上部には運転席を備えた運転キャップを配置したことを特徴とする。

また、本発明は、前記前輪車軸の設置高さは後輪車軸より高くなり、前記中間差動装置から前記前輪差動装置に動力を伝達する前輪推進軸は上向きに傾くように設置されたことを特徴とする。

また、本発明は、前記前輪が最大に操向されるときに前記前輪が前記後輪によって押されないように前記前輪の両車輪及び後輪の両車輪の回転数差を調節するためにエンジン部から発生した動力を前記前輪及び後輪に伝達するために中間差動装置を備え、前記中間差動装置から前輪差動装置及び後輪差動装置に動力を伝達する構造となったことを特徴とする。

また、本発明は、エンジン部から発生した動力を変速する主変速機の後方に副変速機をさらに備え、前記副変速機はその側面前方に前記中間差動装置を配置し、伝動軸を介して前記中間差動装置に動力を伝達する構造となったことを特徴とする。

また、本発明は、前記前輪車軸が、その一端部にベベルギアを結合し、前記ベベルギアと下方に伸びたベベルギア軸を結合して前記前輪を駆動させることを特徴とする。

また、本発明は、前記ベベルギア軸を収容するスイングハウジングを回転可能にし、前記スイングハウジングは運転手の操向ハンドルの操向操作によって作動する操向シリンダーによって回転させることで前記前輪を旋回させることを特徴とする。

また、本発明は、前記前輪車軸の前面に前記前輪を旋回させる操向装置が設置され、前記操向装置は、運転手の操向ハンドルから伝達された操向力を油圧として伝達されて作動する操向シリンダーと前記操向シリンダーの伸縮動作によって伸縮するシリンダーロッドとを含んでなり、前記シリンダーロッドの両端部にはそれぞれ４節リンク構造が設置されて前記前輪を旋回させることを特徴とする。

また、本発明は、前記操向シリンダーが前輪車軸ハウジングに設置された操向シリンダーブラケットによって固定設置され、前記操向シリンダーブラケットは前記操向シリンダーを左右方向に移動できないように固定させるが前後方向には一定長さだけ移動可能にした構造にして、前記操向シリンダーを固定設置することを特徴とする。

また、本発明は、前記４節リンク構造が、前記シリンダーロッドに一端がヒンジ結合され、他端が前記前輪車軸の上面にヒンジ結合されたスイングリンクと、一端が前記シリンダーロッド及びスイングリンクにヒンジ結合され、他端がスイングアームにヒンジ結合されたロッドリンクと、前記スイングハウジングの上端部に他端部が結合されて前記スイングハウジングを回転させることができるスイングアームとからなったことを特徴とする。

また、本発明は、前記前輪車軸がエンジン部の前方に配置され、前輪推進軸は前記エンジン部の側面に配置されたことを特徴とする。

本発明によるトラクターは、トラクターの前輪が時計または反時計方向に最大に操向されて前記前輪が前記トラクターの前方の垂直方向以上にまたは垂直方向に近く旋回しても前記前輪が前輪車軸によって干渉されないように前記前輪車軸が前記前輪の車輪上面の高さで上向きに配置された構造を提供することで、前記トラクターが操向ハンドルの操作によって一定位置で旋回可能となるので、狭小な場所または一定位置で旋回する必要がある作業など、多様な作業が可能となってトラクターの作業能率が向上する効果がある。

また、本発明は、前記車体フレームにおいて、差動装置を一側に偏るように配置し、前記差動装置が配置されていない位置に前記エンジン部を配置し、前記エンジン部が配置された上部に運転席を備えた運転キャップを配置することで、より安定した構造を持ち、トラクターの車体を縮めることができる効果がある。

また、本発明は、操向シリンダーのシリンダーロッドの両端部に４節リンク構造を提供することで、前記前輪車軸の軸方向に発生する衝撃を吸収して緩衝する効果がある。

本発明によるトラクターの動力システムの説明図である。

本発明によるトラクターの一実施例の全体斜視図である。

本発明によるトラクターの要部の全体平面図である。

本発明によるトラクターの動力系統を説明するための全体底面図である。

本発明によるトラクターの前輪部の正面図である。

本発明によるトラクターの前輪部の平面図である。

本発明によるトラクターの前輪部の駆動装置の詳細図である。

本発明によるトラクターの前輪が時計方向に最大に操向されたときの状態図である。

本発明によるトラクターの前輪が反時計方向に最大に操向されたときの状態図である。

本発明によるトラクターの前輪を時計方向に最大に操向させた状態でトラクターが旋回することを示す説明図である。

以下、本発明によるトラクターについて添付図面を参照して具体的に説明する。

本発明によるトラクターは４輪駆動型トラクターであり、その動力システム及び構造について図１及び図４を参照して説明する。

ディーゼルエンジンなどのエンジン部１１０から発生した回転動力をクラッチ部１２１を介して、前記エンジン部１１０から発生した動力を変速する主変速機１２２に伝達し、前記主変速機１２２の後方に副変速機１２３を備え、前記副変速機１２３の側面を通じて前輪２１及び後輪２２に動力を伝達するために、前記中間差動装置１３０に動力を伝達する構造となっている。

前記主変速機１２２から伝達される動力はＰＴＯと前記主変速機１２２の後方に設置された副変速機１２３とに分配され、前記副変速機１２２に伝達された動力は中間差動装置１３０に伝達される。

前記副変速機１２３から前記中間差動装置１３０に動力を伝達する構造は、図４に示すように、前記副変速機１２３の側面前方に前記中間差動装置１３０を配置し、伝動軸１２４を介して前記副変速機１２３の動力を前記中間差動装置１３０に伝達する構造となっている。

前記のような構造を提供することで、前記中間差動装置１３０から後輪差動装置５４に動力を伝達するために設置されるユニバーサルジョイント１３４の設置空間を確保するようになるので、車体フレーム３０が必要以上に長くなることを防止することができるようになる。

前記中間差動装置１３０は、ユニバーサルジョイント１３３、１３４に連結された前輪推進軸１３１及び後輪推進軸１３２に動力を分配し、前記前輪推進軸１３１及び前記後輪推進軸１３２はそれぞれ前輪差動装置５１及び後輪差動装置５４に動力を伝達する構造となっている。

前記中間差動装置１３０、前輪差動装置５１及び後輪差動装置５４は終減速ギア及び差動ギアで構成される。 前記終減速ギアは前記前輪推進軸及び後輪推進軸に伝達された動力を最終減速（４〜８：１）して直角に近い角度に変換し、それぞれ前輪車軸５３と後輪車軸５５に伝達し、前記差動ギアは前輪２１及び後輪２２の両車輪の回転数の変化を可能にすることにより、凹凸道路上での走行及び旋回の際に無理なく円滑に回転するようにする役目をするもので、前記のように三つの差動装置、つまり前記中間差動装置１３０、前輪差動装置５１及び後輪差動装置５４を備えることにより、４輪駆動（ＡＷＤ、ＡｌｌＷｈｅｅｌ Ｄｒｉｖｅ）方式の駆動が可能である。

前記中間差動装置１３０は、前記前輪２１が最大に操向されるとき、前記前輪２１が前記後輪２２によって押されないように、前記前輪２１の両車輪及び前記後輪２２の両車輪のそれぞれの回転数差を調節し、前記中間差動装置１３０で前輪差動装置５１及び後輪差動装置５４に動力を伝達する構造となっている。

前記中間差動装置１３０、前輪差動装置５１及び後輪差動装置５４は、車体フレーム３０の中心部において一側に偏るように配置し、前記車体フレーム３０において前記中間差動装置１３０、前輪差動装置５１及び後輪差動装置５４が配置されていない位置に前記エンジン部１１０を配置する。

また、前記前輪車軸５１が前記エンジン部１１０の下部に配置されなくて前方に配置されるようにし、前記前輪推進軸１３１は前記エンジン部１１０の側面に配置されている。

前記のように配置することで、前記エンジン部１１０の設置位置を低めることにより、重さ中心が低くなり、さらに前記前輪車軸５３を前記後輪車軸５５より高く配置することができるようになり、前記前輪２１が最大に旋回したときに干渉を最小化することができる。

また、前記エンジン部１１０が配置された上部には運転席を備えた運転キャップ１０を配置する。 この際、前記運転キャップ１０を車体フレーム３０の一側に偏るように配置する。

また、前記前輪車軸５３の設置高さは前記後輪車軸５５より高く配置し、前記中間差動装置１３０から前記前輪差動装置５１に動力を伝達する前輪推進軸１３１は上向きに傾くように設置する。

本発明によるトラクターは、一実施例として、図２に示すように、運転席を備えた運転キャップ１０が車体フレーム３０の上部左側に位置し、回転可能な旋回軸４１と結合して旋回することができる屈折アーム４０が前記運転キャップ１０の設置されていない空間に配置されて均衡をなしている。 すなわち、前記運転キャップ１０は、トラクターの前輪２１と後輪２２の間の左側に配置され、前記運転キャップ１０の側面には一定空間が形成されており、前記一定空間に、前記屈折アーム４０が作業しない場合、前記屈折アーム４０が配置される構造となっている。 本発明は、図２に示した構造に限定されるものではない。

本発明によるトラクターが一定位置で旋回することができる構造について図３、図５〜図１０を参照して具体的に説明する。

本発明によるトラクターは、前記エンジン部１１０から発生して主変速機１２２及び副変速機１２３を介して伝達された動力は中間差動装置１３０を介して前輪差動装置５１及び後輪差動装置５４に伝達される。 前記前輪差動装置５１に伝達される動力は前記前輪差動装置５１の左右に伸び、前記前輪差動装置５１から伝達される動力を前記前輪２１の両車輪に伝達するための前輪車軸５３を備え、前記前輪車軸５３は前記前輪車軸５３を保護するための前輪車軸ハウジング５０に収容され、前記前輪車軸５３は前記前輪２１の車輪上面の高さで上向きに配置されている。

前記前輪車軸５３は前記前輪２１の車輪上面の高さで上向きに配置されることにより、前記前輪２１が時計または反時計方向に最大に操向されて前記前輪２１が前記トラクターの前方の垂直方向以上にまたは垂直方向に近く旋回しても、前記前輪２１が前輪車軸５３及び前記前輪車軸を収容する前輪車軸ハウジング５０によって干渉されなくなる。

前記前輪車軸５３が前記前輪２１に動力を伝達する形状は、図５に示すように、“コ”字形となっており、その動力伝達構造は次のようである。

図７に示すように、前記前輪差動装置５１から伝達された動力は左右前輪車軸５３に水平方向に伝達される。 この際、前記前輪車軸５３の端部にベベルギア６３、６４を設置して、前記前輪車軸５３に伝達された動力を垂直方向に作用するように変換させる。 前記ベベルギア６４から下方に伸びたベベルギア軸６５は、その下端部にベベルギア６６が設置され、前記ベベルギア６６に前記前輪２１を回転させるための回転駆動部６７がギア結合されることにより前記回転駆動部６７が回転する構造となっており、前記回転駆動部６７は前輪軸結合ハウジング６８内に収容されている。

前記前輪車軸ハウジング５０の一端部にフランジ結合され、前記ベベルギア６３、６４を保護し、外部からの異物の流入を防止するなどのためのギア部ハウジング６１が設置され、前記ギア部ハウジング６１の下部には、操向装置の作動によって回転可能な構造のスイングハウジング６２が設置されている。 前記スイングハウジング６２には、前記ベベルギア軸６５と前記ベベルギア６６及び回転駆動部６７が収容される。

前記前輪２１は、タイヤの内径部にホイールフレーム２１ａが設置され、前記ホイールフレーム２１ａの中央部にはホイール回転軸２１ｂが設置され、前記ホイール回転軸２１ｂが前記回転駆動部６７に軸結合されることにより、前記回転駆動部６７が回転することによって前記前輪２１が回転するようになる。

また、図３及び図６に示すように、前記前輪差動装置５１及び前記前輪車軸ハウジング５０の前方に操向装置が設置されている。 前記操向装置は、運転手の操向ハンドル操作によって操向された操向力を油圧として伝達されて左右に伸縮する左右一対のシリンダーロッド７２を持つ操向シリンダー７１が前輪車軸ハウジング５０の前方に、前記前輪車軸ハウジング５０に平行な方向に一定間隔で設置され、前記左右一対のシリンダーロッド７２の両端部がそれぞれスイングリンク７３にヒンジ結合されて第１の４節リンク構造を持ち、前記第１の４節リンク構造の左右側にはそれぞれ第２の４節リンク構造を持つようにすることで、前記前輪が操向される構造となっている。

前記第１の４節リンク構造は、前記左右一対のスイングリンク７３の一端が前輪車軸ハウジング５０にヒンジ結合され、その他端は前記左右一対のシリンダーロッド７２の両端部にヒンジ結合されているので、前記左右一対のシリンダーロッド７２が伸縮して左右に移動することにより、前記左右一対のスイングリンク７３が左右にスイングすることができる構造となっている。

前記第２の４節リンク構造は、前記スイングリンク７３と、前記前輪車軸ハウジング５０の端部に設置され、前記前輪を旋回させるスイングアーム７５と、前記スイングアーム７５に一端がヒンジ結合され、他端が前記スイングアーム７５にヒンジ結合されたロッドリンク７４とからなっている。

前記のように、前記左右一対のシリンダーロッド７２を持つ操向シリンダー７１と一対のスイングリンク７３によって４節リンク構造となった第１の４節リンク構造において、左右側にそれぞれ第２の４節リンクをさらに設置することにより、より大きな角度で前記前輪２１が操向できるようになり、また前記前輪２１の操向の際、旋回方向側の前輪は操向角が大きくなり、旋回反対側の前輪は操向角は小さくなって、よりなだらかな旋回が可能となる。

前記前輪差動装置５１、前記前輪車軸５３及び前記前輪車軸ハウジング５０は、前記前輪２１が９０度以上に旋回したとき、干渉を与えない高さに配置される。

前記のような構造を持つトラクターにおいて運転手が操向ハンドルを時計方向に最大に回転させたときには図８のような状態となる。

本発明においては、図８に示すように、運転手が操向ハンドルを時計方向に最大に回転させれば、前記前輪２１の内側車輪（図８の左側車輪）は９０度以上（９５〜１０５度）に旋回し、外側車輪（図８の右側車輪）も９０度未満（８０〜８９度）程度まで旋回することができるようになる。

また、図９に示すように、運転手が操向ハンドルを反時計方向に最大に回転させれば、前記前輪２１の内側車輪（図９の右側車輪）が９０度以上（９５〜１０５度）に旋回し、外側車輪（図９の左側車輪）も９０度未満（８０〜８９度）程度まで旋回することができるようになる。

前記前輪２１の内側車輪（図８の左側車輪及び図９の右側車輪）の旋回角は、前記外側車輪（図８の右側車輪及び図９の左側車輪）とともに操向装置によって旋回するものなので、前記外側車輪が旋回することができる最大旋回角によって決定される。

前記内側車輪と前記外側車輪の最大旋回角は、前記トラクターが一定位置で最小半径で旋回することができる角度に制限することが好ましい。 すなわち、トラクターの前記前輪２１及び後輪２２の車輪の幅及び長さなどによって前記トラクターが一定位置で最小半径で旋回することができる前記前輪２１の旋回角が決定される。 これにより、前記前輪２１の内側車輪の旋回角を直線走行状態で９５〜１０５度程度のうちで特定角度に制限し、前記前輪２１の外側車輪の最大旋回角は直線走行状態で８０〜８９度程度のうちで特定角度に制限することが好ましい。

このようにする場合、運転手自分が望む方向（時計方向または反時計方向）に一定位置で旋回しようとする場合、前記操向ハンドルを自分が望む方向（時計方向または反時計方向）に最大に回転させた後、トラクターを走行させれば、前記トラクターが自分の所望方向に一定位置で旋回するようになるものである。

図１０はそれぞれ本発明によるトラクターにおいて前輪を時計方向に最大に操向させた状態でトラクターが旋回することを示す説明図で、本発明によるトラクターが一定位置で旋回する過程について図１０を参照して説明する。

図１０に示すように、運転手が操向ハンドルを時計方向に最大に回転させることで前記前輪２１が時計方向に最大に操向されたとき、運転手がトラクターを進行させれば、前記前輪差動装置５１及び後輪差動装置５４によって前記前輪２１の両車輪と前記後輪２２の両車輪は相異なる速度で回転するようになる。

すなわち、前記前輪２１の外側車輪２１Ｂが最大速度で回転するようになり、前記前輪２１の内側車輪２１Ａが前記外側車輪２１Ｂより速度は遅いが後輪２２より速い速度で回転するようになり、前記後輪２２の外側車輪２２Ｂが前記前輪２１の内側車輪２１Ａより速度は遅いが他の後輪２２Ａより速い速度で回転するようになり、前記後輪２２の内側車輪２２Ａはほぼ停止状態となって、トラクターが一定位置で旋回可能となるものである。

図１０は、前記前輪２１が時計方向に最大に操向されたとき、トラクターが一定位置で旋回する構造を示しているが、前記前輪２１が反時計方向に最大に操向されたときも、図１０のような概念で思えば良い。

前記のような構造を持つ本発明によるトラクターは、操向ハンドルの操作によって前記前輪２１を時計方向または反時計方向に最大に操向した場合、一定位置で旋回可能となるので、狭小な場所または一定位置で旋回する必要がある作業などの多様な作業が可能な利点があるものである。

前記では、本発明の好適な実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は以降の特許請求範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることが理解可能であろう。

１０ 運転キャップ ２１ 前輪 ２１ａ ホイールフレーム ２１ｂ ホイール回転軸 ２２ 後輪 ３０ 車体フレーム ４０ 屈折アーム ４１ 旋回軸 ５０ 前輪車軸ハウジング ５１ 前輪差動装置 ５２ 操向シリンダーブラケット ５３ 前輪車軸 ５４ 後輪差動装置 ５５ 後輪車軸 ６１ ギア部ハウジング ６２ スイングハウジング ６３、６４、６６ ベベルギア ６５ ベベルギア軸 ６７ 回転駆動部 ６８ 前輪軸結合ハウジング ７１ 操向シリンダー ７２ シリンダーロッド ７３ スイングリンク ７４ ロッドリンク ７５ スイングアーム １１０ エンジン部 １２１ クラッチ部 １２２ 主変速機 １２３ 副変速機 １２４ 伝動軸 １３０ 中間差動装置 １３１ 前輪推進軸 １３２ 後輪推進軸 １３３、１３４ ユニバーサルジョイント