JP2007062620A - トラクタのパワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来パワーステアリング用の油圧シリンダは、取付構造が、強度上弱く、不安定であって、耐久性に欠ける課題があった。
【解決手段】左右両側から横外方に延長した前輪支持用ハウジング（２）（２）に前輪（３）（３）を操舵自由に支持すると共に、上面を開口したミッションケース（１）を構成し、前記開口に、締付ねじ（４）によって着脱自由に取り付ける上蓋（５）に、前記前輪（３）（３）にピストンロット（６）（６）やナックルアーム（７）（７）を介して操舵可能に接続するパワーステアリング用の油圧シリンダ（８）を、載置して取り付けて構成する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、ミッションケース上面の上蓋を利用して、その上面にパワーステアリングの油圧シリンダを取り付けて構成したトラクタのパワーステアリング装置に関する。

従来、トラクタのパワーステアリング装置は、特開２００３−５６５１１号公報に開示されているように、油圧シリンダをアクスルハウジングの正面に取り付けるにあたり、アクスルハウジングに設けた取付座に、油圧シリンダ側の取付ステーをボルトで取り付ける構成であった。

そして、この種のパワーステアリングの油圧シリンダは、ピストンロッドの左右両端部とナックルアームとの間をタイロッドで連結して操舵力を前輪に伝達する技術構成が開示されている。
特開２００３−５６５１１号公報

従来のこの種パワーステアリング用の油圧シリンダは、既に説明した公開特許公報に見られるように、アクスルハウジングの正面下部位置に、ハウジング側に設けた取付座にシリンダ側の取付ステーをボルトで締め付けて固定する構成となっている。したがって、従来型の取付構造は、強度上弱く、取付状態が不安定であって、耐久性に欠ける課題があった。更に、従来の油圧シリンダ（特許文献１の図１参照）は、アクスルハウジングの正面下部位置に取り付けられているから、ロードクリアランスの点でも低い位置で、地上の高い障害物等に衝突する危険性が高く、油漏れなどのおそれがあった。

請求項１に記載した発明は、ミッションケース（１）は、上面を開口し、左右両側から横外方に延長した前輪支持用ハウジング（２）（２）に前輪（３）（３）を操舵自由に支持して設け、前記ミッションケース（１）は、開口した上面に、締付ねじ（４）によって着脱自由に上蓋（５）を取り付ける構成とし、該上蓋（５）の上面には、前記前輪（３）（３）にピストンロッド（６）（６）やナックルアーム（７）（７）を介して操舵可能に接続するパワーステアリング用の油圧シリンダ（８）を載置して取り付けた構成のトラクタのパワーステアリングであって、開口した上面を開閉する上蓋を利用してその上側に油圧シリンダを取り付けるから、取り付け構成がきわめて安定し、強固となった。

更に、油圧シリンダは、取り付け位置が高くミッションケースの上面であるから取り付け作業が楽にできる利点もあり、更には、油漏れの心配もない構成となっている。
つぎに、請求項２に記載した発明は、前記油圧シリンダ（８）は、支持部材（９）に支持して前記上蓋（５）の上面に載置して固定するにあたり、該上蓋（５）と前記支持部材（９）とは、複数の締付ねじ（４）によってミッションケース（１）に共締めして構成した請求項１記載のトラクタのパワーステアリング装置であって、油圧シリンダは、支持部材と上蓋とを締付ねじによりミッションケースに共締めにして固定したから、取り付けが更に強固となり、耐久性に富む装置となった。

まず、請求項１に記載した発明は、ミッションケース（１）の開口した上面を開閉する上蓋（５）を利用してその上面に油圧シリンダ（８）を取り付けるから、取り付け構成がきわめて安定し、強度上も強固となった特徴がある。

更に、油圧シリンダ（８）は、取付位置がミッションケース（１）の上面で高い位置にあるから、取付作業が楽にできるものであって、走行時に地上にある障害物に衝突する等のおそれもなく、油漏れの心配がない利点がある。

そして、請求項２に記載した発明は、油圧シリンダ（８）の支持部材（９）と上蓋（５）とを重ね合わせてミッションケース（１）に共締めにして固定したから、取付強度が更に増して、強固となって耐久性に富む装置となった優れた特徴がある。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、トラクタ１２は、図３、及び図４に示すように、車体フレーム１３の前部に左右一対の前輪３，３を軸架し、後部に左右の後輪１４，１４をそれぞれ軸装して構成している。そして、操縦座席１５は、車体フレーム１３の前部寄りに配置して設け、その前方位置にステアリングハンドル１６を設けて操舵可能に構成している。

そして、前記前輪３，３は、図２に示すように、ミッションケース１から左右両外側に突出させて延長した前輪支持用ハウジング２，２に操舵可能に支持して構成している。この場合、ミッションケース１は、図２に示すように、上面を開口して上蓋５を締付ねじ４でケース１の側縁に取り付けができる構成とし、内部には走行ミッション機構を装置した構成としている。そして、前記上蓋５は、図１に示すように、その板厚を大幅に厚く形成し、実施例の場合、従来の２倍程度の厚さに形成して強度を確保できる構成としている。

そして、パワーステアリング用の油圧シリンダ８は、図１、図２に示すように、支持部材９の上面に固着して取り付け、ピストンロッド６，６を摺動自由に内装して両端部から左右両方に突出させて延長した構成としている。そして、支持部材９は、前記上蓋５上に載置してその上蓋５に前側を２つの取付ねじ１７で取り付け、後側を下側の上蓋５と重ね合わせて、ミッションケース１の取付縁部に締付ねじ４で共締めにして取り付けた構成としている。
この場合、上蓋５は、ミッションケース１の側縁の取付縁部に設けられている平行ピン１８を基準にして位置合わせをして、上記のとおり、上側の支持部材９と重ねて共締めしている。

このように、パワーステアリング用の油圧シリンダ８は、まず、支持部材９に固着し、その支持部材９を上蓋５上に載置してミッションケース１の上面に締付ねじ４で共締めして取り付けた構成にしている。

したがって、油圧シリンダ８は、従来の取付構成、例えば、アクスルハウジングの正面位置（特許文献１の図１参照）などに比較すると、取付場所が高く平坦面で安定し、強固に支持されているから、オイル漏れ等のおそれがなく、耐久性に富む装置となった。

つぎに、トラクタ１２は、図３、及び図４に示す実施例の場合、前輪操舵機構、後輪操舵機構を装備し、結局のところ、四輪操舵を可能とし、選択によって３通りの操舵操作ができる構成としている。そして、実施例の場合、後輪操舵機構は、図５、及び図６に示すように、ピストンロッド２０に連結したナックルアーム２１の下方に機体側に固着して前記ナックルアーム２１と同じ側に延長した固定ロックプレート２２を位置させて配置した構成としている。そして、上記ナックルアーム２１は、図面から解るように、下方の固定ロックプレート２２との間に抜き差し自由のロックピン２３を設け、その固定ロックプレート２２に対してロックとロック解除とができる構成としている。そして、近接センサ２５は、固定ロックプレート２２上に設けて前記ロックピン２３の有無を検出できる構成としている。

一方、警報装置２６は、操縦座席１５の前方位置の操作パネル上に警告音と警告灯とで警報できる構成とし、前記近接センサ２５に接続して構成している。実施例の警報装置２５は、後輪操舵、又は四輪操舵を選択してスイッチをＯＮしているのにロックピン２５を抜き取っていないときに警報する構成としている。

以上述べたように、実施例の後輪操舵機構ロック装置は、前輪操舵スイッチをＯＮ操作して後輪操舵機構を使用しないとき、前述のように、ナックルアーム２１と固定ロックプレート２２との間にロックピン２３を挿し込んでロックし、作動をロックするものである。したがって、オペレータは、後輪が横ずれなどすることがないから、安心して安全に前輪操舵により操向旋回ができ、特に、高速走行でも安心して走行することができる。

そして、警報装置２６は、上記のように、後輪操舵、又は四輪操舵を選択してスイッチをＯＮしているとき、まだ、ロックピン２５を抜き取っていないときに警報することを説明したが、その外に、前輪操舵のスイッチをＯＮにして走行する場合、ロックピン２３が差し込まれていなくても、低速走行では比較的安全走行ができるから警告は不要であるが、これが高速（副変速を高速にする）になれば危険性が伴なうから、警告する構成にして走行の安全性を確保できるものとしている。

つぎに、トラクタ１２のパワーステアリング機構は、走行速度と油圧シリンダに供給する作動オイルの流量との関係において、オペレータの操舵フィーリングにばらつきが発生することが知られている。以下に述べる実施例は、走行の変速状況を検出しながら、その検出情報に基づいて油圧シリンダ３０に供給する作動オイルの流量を増減調節して、操舵フィーリングを良好に保つ構成とした制御装置としている。

通常、操舵操作は、走行速度と油圧シリンダ３０に供給される作動オイルの流量に関係し、作動オイルの供給流量が同一であると仮定すれば、低速時にはハンドルは重くなって操舵フィーリングは悪くなり、高速に変速するにしたがってハンドル操作が軽くなり、操舵フィーリングが良くなることが広く知られている。

まず、パワーステアリング機構の油圧回路３１は、図７に示すように、前輪操舵用の油圧シリンダ３０Ｆと後輪操舵用の油圧シリンダ３０Ｒとを配置し、両シリンダ３０Ｆ，３０Ｒに作動オイルを切替供給する前輪側ソレノイドバルブ３２Ｆと後輪側ソレノイドバルブ３２Ｒとを配置してそれぞれ連通した回路構成としている。この場合、前輪側ソレノイドバルブ３２Ｆは、図７に示すように、前輪操舵バルブと後輪操舵バルブとの２個のバルブの一方に切り替える構成とし、後輪側ソレノイドバルブ３２Ｒは、四輪操舵バルブと前輪操舵バルブと後輪操舵バルブとの３個の切替バルブに構成されている。

そして、絞り弁３４は、図７に示すように、前記前輪側ソレノイドバルブ３２Ｆの前側に配置して設け、供給する作動オイルの流量を絞り調節可能に連通させた回路の構成としている。

そして、流量調節ソレノイドバルブ３５は、前記後輪側ソレノイドバルブ３２Ｒの前側（オイル循環上手側）に配置して回路で連通して設け、図７に示す拡大図（イ）のように、大径オリフィス３６ａ，中径オリフィス３６ｂ，小径オリフィス３６ｃの内径を大、中、小の３つに区別して開孔したオリフィスに形成して電磁作動によって切替可能に構成している。

このように構成した絞り弁３４と流量調節ソレノイドバルブ３５とは、油圧回路３１の送油経路の上手側にパワーステアリング機構を構成するパワステ切替バルブ３７に連通して設け、ステアリングハンドル１６の操作に従って作動オイルがいずれか一方から供給され、他方から排油される構成としている。

つぎに、上記絞り弁３４は、図７の拡大図（ロ）に示すように、制御モータ３８から制御歯車３９、絞り調節歯車４０を経由して絞り調節が行なわれる構成としている。４１はバルブポジションセンサを示している。

つぎに、静油圧式無段変速装置４３は、図８に示すように、ミッションケース１に併設しており、エンジンから入力される回転動力を無段階に変速して上記ケース１に内装している走行ミッション装置に伝動する構成としている。そして、トラニオン軸４４は、操縦位置の前・後進ペダル４５に操作可能に接続し、前・後進の切替と増減速の変速ができる構成としている。この場合、トラニオン軸４４は、前記絞り弁３４の制御機構で説明した制御モータ（正・逆転モータ）により操作される構成となっている。

このようにして、静油圧式無段変速装置４３は、上記トラニオン軸４４の回転角度に応じて変速されるが、その側部にポジションセンサ４６を設けて操作角度を検出し、変速速度の検出情報を得ることができる構成としている。

つぎに、副変速装置は、図示は省略したが、前記ミッションケース１に装備して、前記静油圧式無段変速装置４３から主変速装置を経由した回転動力を、高速（Ｈ）、標準速（Ｍ）、低速（Ｌ）の３段階に変速する構成とし、変速後の走行動力を車輪１３，１３に伝達できる構成としている。そして、該副変速装置は、実施例の場合、上記Ｈ、Ｍ、Ｌのそれぞれの変速位置を検出するセンサを装備して構成している。このように、副変速装置の変速位置も検出情報として得ることができる構成としている。

つぎに、エンジンのスロットル装置は、図９に分解図で示すように、スロットルレバー５０の移動操作で操作盤５１を連動させ、これに連結したスロットルケーブル５２を操作してエンジン側のスロットル操作ができる構成としている。
そして、スロットルポジションセンサ５５は、図９に示すように、機枠５６に装備して前記操作盤５１の操作量（前後の回動変化量）を検出して供給されるエンジン燃料の変化からエンジン速度の変化を検出する構成としている。このようにして、スロットルポジションセンサ５５は、エンジンのアイドリングの位置から高速に至る検出情報を得ることができる構成としている。

そして、コントローラは、図示は省略したが、入力側にバルブポジションセンサ４１と、トラニオン軸４４の操作角を検出するポジションセンサ４６と、副変速装置の変速位置を検出するセンサと、スロットルポジションセンサ５５とをそれぞれ接続して、各検出情報が入力できる構成としている。そして、上記コントローラは、出力側に既に説明した図７に示す各ソレノイドバルブと共に、流量調節ソレノイドバルブ３５と、絞り弁３４を制御する制御モータ３８とを接続して構成している。

以上のように構成した操舵フィーリングを良好に保つ制御装置は、例えば、副変速装置の変速に基づいて制御する場合には、コントローラは、副変速の変速位置検出センサの検出情報に基づいて、流量調節ソレノイドバルブ３５に制御信号を出力して電磁的に切替操作をする。そのとき、流量調節ソレノイドバルブ３５は、副変速が高速（Ｈ）にあるときには小径オリフィス３６ｃ位置に制御され、標準速（Ｍ）にあるときには中径オリフィス３６ｂの位置に制御され、低速（Ｌ）にあるときには大径オリフィス３６ａの位置がそれぞれ選択されて切替制御される。したがって、操舵フィーリングは、トラクタ１２が高速走行時に油圧シリンダ３０に供給する作動オイルの流量を少なくして対応することができる。そして、ステアリングハンドル１６は、トラクタ１２が低速走行になると、必然的に走行輪の接地圧が大きくなって操舵操作が重くなるが、そのとき、上述のように、作動オイルの供給流量を増やすと操舵フィーリングを良好に保つことができる。

このようにして、コントローラは、入力側に接続しているスロットルポジションセンサ５５と、上記の副変速位置検出センサ、及びトラニオン軸４４の操作角度を検出するポジションセンサ４６からそれぞれ入力される検出情報に基づいて絞り弁３４を制御する制御モータ３８と流量調節ソレノイドバルブ３５とに制御信号を出力して制御作用を行うことができる。

そして、実施例の場合、コントローラは、例えば、スロットルポジションセンサ５５の検出情報に基づいて、絞り弁３４と流量調節ソレノイドバルブ３５とのいずれか一方を制御して目的を達成するか、或いは、上記スロットルポジションセンサ５５の検出情報に基づいて、絞り弁３４と流量調節ソレノイドバルブ３５との両方に同時に制御信号を出力して制御するかは選択できる構成にしている。

更に、コントローラは、検出情報として静油圧式無段変速装置４３の変速情報（ポジションセンサ４６の検出値）と、副変速の変速位置を検出するセンサの検出情報、スロットルレバー５０の操作に関連して作動する操作盤５１の操作角度を検出するスロットルポジションセンサ５５の検出値との３ルートから入力する各情報を総合して一つの制御信号を出力しても、或いは、どれか一つの検出情報に基づいて出力するかは選択することができる。

一般的には、検出情報は、多いほど客観性に富み精度が高い場合が多い、とされている。
そして、エンジン回転の変化に起因する操舵フィーリングの良否は、アイドリング回転数（低速走行時）で良好な操舵フィーリングを得るためには、１４．３ｃｃ／ｒｅｖのポンプを使用する必要があるが、このポンプは、定格回転数付近では、流量が多くなり過ぎてクラッキングなどの不具合が発生して実用に供せない事実がある。そこで、実施例の場合、コントローラは、スロットルポジションセンサ５５から入力される検出情報に基づいてスロットル位置を基にして基準値等と比較演算しながら制御モータ３８に制御信号を出力して、制御歯車３９、絞り調節歯車４０を正・逆転制御して絞り弁３４を調節する。

したがって、油圧シリンダ３０Ｆは、エンジン回転に適する油量、すなわち、高速時には少量の作動オイルが、低速時には多量のオイルが供給されて、常に、最適の操舵フィーリンが保たれ、楽に、しかも、安全に操舵ができるものとなった。

つぎに、２輪操舵（前輪操舵、又は後輪操舵）と四輪操舵との切り替えが可能なトラクタにおいて、どちらの操舵システムを選択しても操舵フィーリングに差がなく、良好に操舵フィーリングを保つことのできる装置について実施例を説明する。

まず、パワーステアリング機構の油圧回路３１は、図１０に示すように、前輪操舵用の油圧シリンダ３０Ｆと後輪操舵用の油圧シリンダ３０Ｒとを配置し、両シリンダ３０Ｆ，３０Ｒに作動オイルを切替供給する前輪側ソレノイドバルブ３２Ｆと後輪側ソレノイドバルブ３２Ｒとを配置してそれぞれ連通した回路構成としている。この場合、前輪側ソレノイドバルブ３２Ｆは、図７で既に説明したとおり、前輪操舵時と後輪操舵時とに切替可能にした２個のバルブから構成されており、後輪側ソレノイドバルブ３２Ｒは、四輪操舵時と前輪操舵時と後輪操舵時とに切替える３個の切替バルブから構成されている。

このように構成した前輪側ソレノイドバルブ３２Ｆと後輪側ソレノイドバルブ３２Ｒとは、油圧回路３１の送油経路の上手側にパワーステアリング機構を構成するパワステ切替バルブ３７に連通して設け、ステアリングハンドル１６の操舵操作に従って作動オイルがいずれか一方から供給され、他方から排油される構成としている。

そして、実施例の油圧回路３１は、図１０に示すように、上記パワステ切替バルブ３７の上手側に、圧力切替バルブ６０とパワステリリーフ６１とを接続した回路構成としている。そして、上記圧力切替バルブ６０は、２輪操舵（前輪操舵、又は後輪操舵）と四輪操舵との切り替えに関連して切り替わる構成としており、２輪操舵（前輪操舵、又は後輪操舵）のスイッチをＯＮすると、作動オイルがパワステリリーフ６１を経由して所定圧（実施例の場合１２０ｋｇｆ／ｃｍ2）に減圧されて循環する構成としている。

そして、上記圧力切替バルブ６０は、四輪操舵を選択してスイッチをＯＮすると、閉鎖状態に切り替わってパワステリリーフ６１を経由せず、減圧作用が行われないでメインリリーフ圧（１６０ｋｇｆ／ｃｍ2）を保ったままの作動オイルが油圧回路３１に供給されて、２つの油圧シリンダ３０Ｆ，３０Ｒを順次循環しながら、四輪操舵（前輪操舵と後輪操舵）を行うことができる。

このように、実施例は、２輪操舵と四輪操舵とに対応して１個の油圧シリンダ３０Ｆ、又は３０Ｒを作動する場合と、２個の油圧シリンダ３０Ｆ,３０Ｒを同時に作動する場合との必要圧力に相当する作動オイルを供給することができる。

以上のように、実施例は、２輪操舵と四輪操舵とにおいて、油圧の圧力差を軽減して操舵フィーリングの違和感を大幅に軽減して双方の操舵フィーリングを良好に保持できる特徴がある。

油圧シリンダの取付け側面図 要部の平面図 トラクタの平面図 トラクタの側面図 ナックルアームのロック機構の平面図 ロック機構の側面図 パワーステアリング機構の油圧回路図と一部の拡大図 静油圧式無段変速装置とミッションケースの側面図 スロットル操作機構の分解図 パワーステアリング機構の油圧回路図。

符号の説明

１ ミッションケース
２，２ 前輪支持用ハウジング
・ 前輪
４ 締付ねじ
５ 上蓋
６，６ ピストンロッド
・ ナックルアーム
８ 油圧シリンダ
９ 支持部材

Claims (2)

1. ミッションケース（１）は、上面を開口し、左右両側から横外方に突出して延長した前輪支持用ハウジング（２）（２）に前輪（３）（３）を操舵自由に支持して設け、前記ミッションケース（１）は、開口した上面に、締付ねじ（４）によって着脱自由に上蓋（５）を取り付ける構成とし、該上蓋（５）の上面には、前記前輪（３）（３）にピストンロット（６）（６）やナックルアーム（７）（７）を介して操舵可能に接続するパワーステアリング用の油圧シリンダ（８）を載置して取り付けて構成したトラクタのパワーステアリング装置。
2. 前記油圧シリンダ（８）は、支持部材（９）に支持して前記上蓋（５）の上面に載置して固定するにあたり、該上蓋（５）と前記支持部材（９）とは、複数の締付ねじ（４）によってミッションケース（１）に共締めして構成した請求項１記載のトラクタのパワーステアリング装置。

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