JP2536445B2 - 移動車輌の走行制御装置 - Google Patents

移動車輌の走行制御装置

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JP2536445B2
JP2536445B2 JP6065045A JP6504594A JP2536445B2 JP 2536445 B2 JP2536445 B2 JP 2536445B2 JP 6065045 A JP6065045 A JP 6065045A JP 6504594 A JP6504594 A JP 6504594A JP 2536445 B2 JP2536445 B2 JP 2536445B2
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文顕 西川
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  • Arrangement And Mounting Of Devices That Control Transmission Of Motive Force (AREA)
  • Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、移動車輌の走行制御
装置に関する。移動車輌は、走行車輪の一部や全部に駆
動力を与えて走行しているが、あらかじめ走行中の圃場
表面の状態が、乾燥した硬い表面であるか湿った軟弱表
面であるかを判別し、なるべく表面を荒らさずに走行し
駆動力の伝達は効率良く行なおうとするものである。
【0002】
【従来の技術】従来技術としては、四輪駆動車の旋回時
に前車輪の駆動を切って後二輪で旋回を行なう旋回時二
輪駆動のものや、この旋回時に前車輪の平均周速を後車
輪に対して約二倍程度に増速して旋回を行なう旋回時増
速四輪駆動のものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のもの
は、最初に設定した標準的な作動順序に合わせて機械的
に制御を行なうだけであって、地面の状態の変化が生じ
ても無視して標準的な作動を行なっている。このような
従来のものは、一定の状態の地面上を走行する場合は問
題ないが、泥濘地や凹凸路面や乾燥地面等が混在した場
所での直進走行や旋回走行において標準的な作動を行な
うと、走行性能が悪化したり走行できない場合が生じ
る。
【0004】即ち、旋回時に単純に後二輪駆動に切り換
えると、泥濘地であって後輪の一方がスリップすると、
後輪の中間中央部のデファレンシャル装置の働きにより
車体が前進できなくなったり、凹凸路面で旋回時点が下
り坂部になって後輪がスリップすると、車体の重量を支
えるのが後輪だけと成りエンジンブレーキが作用せずに
車体が低地側に暴走する恐れが生じる。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、従来装置
の、このような不具合を解消しようとするものであっ
て、次のような技術的手段を講じた。即ち、前車輪4お
よび後車輪3の回転伝動系に前車輪4および後車輪3の
回転数を検出する前後軸回転センサー10,9を設け、
両センサー10,9の値に基づいて「後輪二駆状態C」
と「前後四輪駆動状態H」とに切り換え可能とした移動
車輌において、所定時間内における「後輪二駆状態C」
と「前後四輪駆動状態H」の切り換え指令回数が所定回
数を超えたときには、「前後四輪駆動状態H」に制御す
る「制御手段I」を設けたことを特徴とする移動車輌の
走行制御装置の構成とした。
【0006】
【実施例】以下に、図面を参照して、この発明の実施例
をくわしく説明する。図例は農用トラクター14であっ
て、この農用トラクター14の前車輪4,4と後車輪
3,3の駆動部に、この発明を折り込んだものである。
農用トラクター14である前後四輪駆動式の移動車両
は、機体の前後四隅部に前後車輪4,4、3,3を取付
けており、エンジン1の動力を利用して駆動している。
【0007】前後車輪4,4、3,3は、夫れ夫れ前後
の車軸ケース15,16に連結されて外側に突設し、そ
の基端部を前フレーム17や主フレームであるギヤーケ
ース18等に取付けられる。前フレーム17の後端は主
フレーム側に一体に組み付けられた機枠となっており、
この機枠である前フレーム17の前方部にエンジン1が
着脱自在に取付けられている。
【0008】前車軸ケース15の左右方向中央部は、前
フレーム17に対し左右揺動自在に軸着19され、地面
の凹凸により前車輪4,4が上下動する。この前車軸ケ
ース15の左右方向中央部には、左右の前車輪4,4の
周速差を調整する前部デファレンシャル装置20を内装
しており、後述する伝動ケース21から外部に突出する
前駆動軸6を介して入力している。
【0009】22はラジエター、23は冷却ファンであ
って、エンジン1の前方に配設される。12はエンジン
回転センサーであって、図例では冷却ファン23近傍に
設けられてエンジン1の回転数を検出し制御部であるC
PU13に伝えているが、エンジン1と比例的に回転し
ていれば、クランク軸(図示省略)や他の回転部の回転
を検出してもよい。
【0010】24はボンネットであって、エンジン1や
補器類(図示省略)の前方や側方を覆っている。26は
クラッチハウジングであってエンジン1の後部に取付け
られ、内部に主クラッチ27を内装しており、後部の伝
動ケース21部に駆動力を伝達している28はハンド
ル、29はハンドルポストであって、ハンドルポスト2
9の下端部は機枠に取付けられ、図示しないがハンドル
28を左右回転すると、前車輪4,4が左右に操舵され
る。
【0011】そして、この前車輪4,4の左右操舵角度
を操舵角センサー11で読み取って、制御部である前記
CPU13に伝えている。左右の後車輪3,3の前方か
ら上方にかけてフェンダー30,30が取り付けられ、
この左右フェンダー30,30間に座席31が設けられ
る。左右の後車輪3,3は後車軸ケース16で左右連結
され、左右中間部に後部デファレンシャル装置25を設
けている。
【0012】後部デファレンシャル装置25を内装する
ギヤーケース18は、前述の伝動ケース21の後部に取
付けられ、伝動ケース21は前記クラッチハウジング2
6の後端部に一体に連結されている。座席31下部の運
転者足元部からハンドルポスト29下部の両側方にかけ
て、略平板状のフロア32を取付けている。
【0013】フロア32は、略左右方向平板状でその外
幅は左右のフェンダー30,30の外縁部近傍まで、即
ち、機体全幅に近い広さとしている。エンジン1から主
クラッチ27を経た駆動力は、伝動ケース21の前部か
ら入力する。入力した駆動力は、詳細は図示省略するが
前後進の変速を行なうリバーサー装置33や主変速装置
34や副変速装置35等から成る変速機構2を経て後部
デファレンシャル装置25に達する走行車輪駆動系と、
伝動ケース21の入り口部で伝動分岐した外部動力取出
であるPTO駆動系36との二系統に分かれる。
【0014】37はPTO軸であって、ギヤーケース1
8から後方に突出し、このPTO軸37に各種の作業機
を駆動する自在継手(図示省略)を着脱自在とする。後
部デファレンシャル装置25から左右に出力軸75,7
5を突出し、この出力軸75中間部に左右のブレーキ7
6,76を備えた伝動経路後位に左右の後車輪3,3を
取り付けている。
【0015】この左右の後車輪3,3は、図示しないが
独立した左右のブレーキペタルにより夫れ夫れ別個にま
たは同時に制動される。変速機構2から出力し後部デフ
ァレンシャル装置25に入力する間の駆動軸ならどこで
も良いが、この駆動軸である後車輪駆動回転軸5部の駆
動力を出力ギヤー38、カウンターギヤー39を経て主
ギヤー40に伝達する。
【0016】主ギヤー40は、第一クラッチボス41の
スプライン部に係合しており、第一クラッチボス41と
一体回転する。また、このスプライン部に係合して別の
副ギヤー42が取付けられ、主副ギヤー40,42は同
時回転する。これらは図例で二枚のギヤーとしている
が、歯数が問題無ければ主副ギヤー40,42は一枚と
しても良い。
【0017】副ギヤー42には、カウンター入口ギヤー
43が常時噛み合っており、連結駆動軸44で連結され
たカウンター出口ギヤー45も一体回転可能としてい
る。カウンター出口ギヤー45は第二クラッチギヤー4
6と常時噛み合っており、この第二クラッチギヤー46
と一体の第二クラッチボス47まで同時回転可能として
いる。
【0018】言葉を換えると、主ギヤー40が回転する
と、前駆動クラッチ軸48上に対向して回転自由に設け
た第一クラッチボス41と第二クラッチボス47は同時
に回転し、主ギヤー40が停止すると第一、第二クラッ
チボス41,47は同時に停止する。副ギヤー42によ
りカウンター入口ギヤー43が増速され、さらに、カウ
ンター出口ギヤー45により第二クラッチギヤー46が
増速されており、第一クラッチボス41が一回転する時
第二クラッチボス47は略々二回転する。
【0019】この第一、第二クラッチボス41,47間
には、第一ピストン49と第二ピストン50が配設され
ると共に、複数の摩擦板51,51を内装した駆動ドラ
ム52で外周を覆われている。駆動ドラム52は、仕切
壁53で前後に仕切られており、後部の第一クラッチボ
ス41と摩擦板51と第一ピストン49で直結クラッチ
7を構成し、前部の第二クラッチボス47と摩擦板51
と第二ピストン50で増速クラッチ8を構成している。
【0020】駆動ドラム52は、前駆動クラッチ軸48
のスプライン部に一体に組み付けられている。伝動ケー
ス21内には潤滑油54が保持され、各伝動歯車や軸類
を潤滑している。この潤滑油54の一部をオイルポンプ
55で吸引し加圧すると共に、油路切替弁58を介して
前述の直結クラッチ7の第一ピストン49と仕切壁53
間の第一油室56部、または、増速クラッチ8の第二ピ
ストン50と仕切壁53間の第二油室57部、のいずれ
か一方に供給する。
【0021】図2の油路切替弁58は中立状態を示して
おり、この中立状態では、直結クラッチ7と増速クラッ
チ8は共にOFF状態になっている。次に第一ソレノイ
ド59に通電すると油路切替弁58は弁58a部に切り
替わって高圧油が第一油室56に流入し、直結クラッチ
7が繋がって後車輪駆動回転軸5の回転動力をそのまま
前駆動クラッチ軸48に伝える。
【0022】第二ソレノイド60に通電すると油路切替
弁58は弁58b部に切り替わって高圧油が第二油室5
7に流入し、増速クラッチ8が繋がって後車輪駆動回転
軸5の回転を略々二倍として前駆動クラッチ軸48に伝
える。この前駆動クラッチ軸48に入力した後車輪駆動
回転軸5の回転は、前述した前駆動軸6に連動連結され
ており、前部デファレンシャル装置20を経て前車輪
4,4を駆動する。
【0023】このように、直結クラッチ7がONで増速
クラッチ8がOFFの場合の前駆動軸6の回転は後車輪
駆動回転軸5に対し略等速で駆動される「前後四輪駆動
状態H」となり、直結クラッチ7がOFFで増速クラッ
チ8がONの場合の前駆動軸6の回転は後車輪駆動回転
軸5に対し略二倍速で駆動される「前輪増速四駆状態
D」となり、両クラッチ7,8が共にOFF状態の時は
「後輪二駆状態C」となって前駆動軸6は単に転輪状態
となっている。(転輪状態とは、前車輪4が機体が移動
すれば引かれて回転し、機体停止時は止まっていること
である。)61はドレン油路であって、油路切替弁58
が切り替わるとクラッチ7,8の油室56,57内の圧
油を、油圧タンクを兼ねる伝動ケース21に逃がす。
【0024】図例では、伝動ケース21を油溜りとして
使用しているが、別体のオイルタンクを専用に設けても
良い。カウンター出口ギヤー45近傍には後軸回転セン
サー9が配設され、駆動ドラム52近傍には前軸回転セ
ンサー10が配設されて、夫れ夫れの回転部の回転数を
読み取って制御部であるCPU13に伝えている。
【0025】この農用トラクター14は、図5で示すよ
うに、先ず、後車輪3のみを駆動する「後輪二駆状態
C」で走行し、この走行中にハンドル28の操舵角度を
操舵角センサー11で検知し、設定角度「α」(仮に5
度とする。)を超えると「旋回制御F」の制御を行な
い、超えないと「直進制御G」の制御を行なう。「旋回
制御F」は図6で示すように、「後輪二駆状態C」での
走行中に各種の条件である、次の、手動でON;OFF
する増速旋回スイッチ64がONとなっているかどうか
判断しONの場合は、後軸回転センサー9により読み取
った後車輪3,3の左右平均した車速が設定車速「V」
(4Km/H程度)に達していないかどうか判断し、設
定車速「V」に達せず、しかも、舵角センサー11で読
み取った前車輪4,4の操舵角がγ(直進状態から片側
に略40度)を超え、農用トラクター14の機体端部に
上下昇降自在に取り付けた作業機(図示せず)の昇降位
置を操作するポジションレバー66が上げ操作をされて
いる場合、「前輪増速四駆状態D」での走行を含む「フ
ルターン制御」を行ない、各種条件の一部または全てが
NOの場合「小舵角旋回制御」を行なう。
【0026】この発明の図例では、農用トラクター14
が一度圃場端で旋回するのに必要な時間は、時速3Km
程度で約6〜8秒を必要とし、この6〜8秒の間に「2
WD(後輪二駆状態C)とフルターン制御(前輪増速四
駆状態D)の変動回数のカウントが「N」を超えたかど
うかを判定して「前輪増速四駆状態D」での旋回の必要
性の可否を判断し、制御部であるCPU13内に設けた
「制御手段I」により制御の内容を変更している。
【0027】即ち、「前輪増速四駆状態D」の制御指令
を実施中に「前輪増速四駆状態D」の必要性を、「後輪
二駆状態C」として前後軸回転センサー10,9の検出
値を検出し圃場表面の状態を判定し、後車輪3に対し前
車輪4の周速比率が所定の数値を超えていたら後車輪3
の駆動力だけで旋回可能と判断し、「後輪二駆状態C」
のままで旋回を行なうし、「後輪二駆状態C」で走行中
に後車輪3の必要以上のスリップ状態を前後軸回転セン
サー10,9で所定回数を超えて検出した場合、泥濘地
等の走行で後車輪3,3が地面に駆動力をうまく伝達し
ていないと判定し、「フルターン制御」のなかの「前輪
増速四駆状態D」に制御を保持してしまい、前車輪4,
4と後車輪3,3で機体を強制的に牽引するように「制
御手段I」により制御の変更を行なっている。
【0028】次に、この発明の要部である「小舵角旋回
制御」について、図8のフローチャート図に沿って説明
する。先ず、「小舵角旋回制御」では、「フルターン制
御」でのデータを初期化し、「後輪二駆状態C」で走行
中の農用トラクター14が、前車輪4と後車輪3の回転
周速を略等回転周速で走行する「前後四輪駆動状態H」
となる、4WDフラグがONされているかどうかを判断
し、この判断による4WDフラグがONされている場合
は、「前後四輪駆動状態H」で走行し、次の「スリップ
制御」へと制御が移行し、4WDフラグがONされてい
ない時には、後車輪3の対地スリップを前後軸回転セン
サー10,9の検出値で判断し、後車輪3の対地スリッ
プが多いと判断された場合制御部であるCPU13内の
「制御手段I」により4WDフラグをONして「前後四
輪駆動状態H」での制御で走行し、次の「スリップ制
御」へと制御が移行し、後車輪3の対地スリップが所定
以下と判断されると、「後輪二駆状態C」のままでの走
行し「小舵角旋回制御」の制御を継続する。
【0029】ここで、前後軸回転センサー10,9の検
出値で、圃場表面の状態を「予測する構成」について説
明する。「予測する構成」を働かせる場合、先ず農用ト
ラクター14の走行駆動経路を第一,第二ソレノイドを
OFF状態として、「後輪二駆状態C」で走行をする。
この走行中に、前後車輪4,3の回転数または回転変化
を前後軸回転センサー10,9により検出する。
【0030】検出機構としては、前車輪4を転輪状態と
して前軸回転センサー10の回転を検出して機体の実際
の速度を計算し、後車輪3の回転数を後軸回転センサー
9で検出してスリップ無し状態の後車輪3の駆動理論速
度を計算し、実際速度と理論速度により後車輪3のスリ
ップによる損失割合を計算しており、この損失割合は農
用トラクター14が直進の時は簡単に計算できるが、旋
回の時は前車輪4の操舵角度により機体の回転半径が異
なるから、計算が複雑になる。
【0031】図9の「スリップ制御」は図10で示した
ように、「前後四輪駆動状態H」で走行中の農用トラク
ター14において、「後輪二駆状態C」として前後軸回
転センサー10,9で後車輪3のスリップを検出するこ
とにより地表の状態を判定し、所定時間の略30秒間に
スリップの生じる回数がが少ないと判断した場合「後輪
二駆状態C」のままで「スリップ制御」の制御作動を継
続し続け、スリップの検出回数が多いと判断した場合
「前後四輪駆動状態H」へと制御を替えるための4WD
ロックフラグをONにするように、次の制御の判断を制
御部であるCPU13内の「制御手段I」により変更し
ている。
【0032】この「制御手段I」の働きについて、図9
で詳しく説明する。4WDロックフラグがONの場合に
は、この「スリップ制御」は行なわない。4WDロック
とは、第一ソレノイド59をONすることにより、直結
クラッチ7を作用させて前車輪4,4と後車輪3,3を
略同速度で常時四輪駆動の「前後四輪駆動状態H」で走
行することである。
【0033】4WDロックフラグがONでない「前後四
輪駆動状態H」の制御指令の場合、時間「S」秒(略3
0秒)のカウントが開始されたかどうか判断し、カウン
トされていない場合「S」秒の間カウントを開始する。
これは、時間「S」秒の間に「後輪二駆状態C」に制御
を変更して前後軸回転センサー10,9の検出値を検出
して後車輪3のスリップが何回発生したかを測定し、回
数が多いとき「前後四輪駆動状態H」に固定して走行
し、回数が少ないときは「後輪二駆状態C」として走行
するものであり、この所定回数を測定して「制御手段
I」で制御を変更するのがこの発明の特徴である。
【0034】「S」秒のカウントが開始されると、次に
後車輪3がスリップしているかどうかを「後輪二駆状態
C」として検出しようとするが、最初の一回目はスリッ
プ制御が「前後四輪駆動状態H」からスタートしている
ためスリップは生じないから「R」秒(2秒)のウェイ
ト処理が処理中であるか判断し、2秒のウェイト処理が
処理中でない場合には、時間「S」秒(略30秒)のカ
ウントが経過したかどうか判断して経過していない場合
には、2秒のウェイト処理を開始する。
【0035】2秒のウェイト処理が経過すると、「2W
D(後輪二駆状態C)と4WD(前後四輪駆動状態
H)」間の駆動変更の数を目印としてカウント加算73
すると共に、4WDフラグをクリアして第一ソレノイド
59と第二ソレノイド60を共にOFFして「後輪二駆
状態C」での走行を継続し、再度のウェイト処理が発生
するかどうかを確認する。
【0036】時間「S」秒である略30秒のカウントが
経過した場合には、時間「S」秒のカウントをクリアす
ると共に「2WDと4WD」間の駆動変更のカウント数
が定数「M」(仮に10回とする。)を超えたかどうか
判定する。「2WDと4WD」間の駆動変更のカウント
数が定数「M」以下の場合、「2WDと4WD」間の駆
動変更のカウントをクリアし「スリップ制御」を含んだ
図10の「直進制御G」の制御を継続する。
【0037】「2WDと4WD」間の駆動変更のカウン
ト数が定数「M」を超える場合、「2WDと4WD」間
の駆動変更のカウントをクリアすると共に4WDロック
フラグをONして「スリップ制御」は完了し、4WDロ
ック制御を一定時間継続する以上で「旋回制御F」に関
する、種々の「フルターン制御」や「小舵角旋回制御」
や「スリップ制御」と関連した制御の説明を終わり、次
に、「直進制御G」について、図10のフローチャート
で説明する。
【0038】「直進制御G」は、農用トラクター14の
ハンドル28操舵角が「α」以下の時の制御であって、
後述する「ブレーキフラグ」と前述した「4WDフラ
グ」がONされていない「後輪二駆状態C」時の後車輪
3のスリップを検出し、一定以上(仮に8%減程度)の
スリップがある時に、(後輪が地面に駆動力を完全に伝
えていない時。)4WDフラグをONすると共に、第一
ソレノイド59をONして4WD走行とし、さらに、図
9で前述した「スリップ制御」を経て「直進制御G」は
継続する。
【0039】後車輪3に一定以上(仮に8%減程度)の
スリップがないと判断した場合、さらに前車輪4が後車
輪3より平均周速で速く廻っているかどうかの判定を
「後輪二駆状態C」として再度前後軸回転センサー1
0,9で検出判定し、前車輪4のオーバーラン率が所定
の数値「A」(仮に5%増程度。)を超えると判断した
場合、ブレーキフラグ74及び第一ソレノイド59をO
Nして「前後四輪駆動状態H」走行とし、次に説明する
「ブレーキ制御」へと進む。
【0040】このように「直進制御G」は、「スリップ
制御」と「ブレーキ制御」の二通りの制御に分かれて継
続するが、前車輪4のオーバーラン率が所定の数値
「A」(仮に5%増程度。)以下の場合は、「直進制御
G」を継続しており、「直進制御G」の開始時点でブレ
ーキフラグ74がONされている場合、直ちに次に説明
する「ブレーキ制御」へと進む。
【0041】「ブレーキ制御」は、ブレーキフラグ74
がONされて「前後四輪駆動状態H」で走行中の農用ト
ラクター14を、図11のフローチャート図で示すウェ
イト処理により、「2WDと4WD」間の駆動変更のカ
ウント数を、「後輪二駆状態C」として前後軸回転セン
サー10,9で検出判定し、後車輪3を制動したカウン
ト数が多いとき直結クラッチ7をONして「前後四輪駆
動状態H」として、転輪状態の前車輪4を駆動経路で連
結しブレーキ性能を向上させるものであり、カウント数
が少ないときは、「後輪二駆状態C」として制動しなか
った場合の前車輪4の回転の変化を、前軸回転センサー
10で検知し制御部であるCPU13内の「制御手段
I」により制御を最適の制御に変更し、前車輪4の回転
が落ちないときに「前後四輪駆動状態H」として転輪状
態の前車輪4を駆動経路で連結しブレーキ性能を向上さ
せる。
【0042】
【発明の作用効果】以上説明したようにこの発明は、前
後軸回転センサー10,9により「後輪二駆状態C」時
に前車輪4の回転数と後車輪3の回転数を夫々検出し、
機体の実際の移動速度を前軸回転センサー10の結果に
より計算し、理論移動速度を後軸回転センサー9の結果
により計算することにより、後車輪3だけで駆動走行す
る圃場表面を傷めない二輪駆動の走行を実施したり、後
車輪3だけの駆動ではスリップして機体が進み難い場合
前後車輪4,3を共に駆動する駆動性能向上の四輪駆動
での走行を実施したりと、実施する制御内容を検出結果
により即座に「制御手段I」を介して制御変更するか
ら、地面状態の変化に最適の制御に小きざみで変更しつ
つ走行移動できると共に、この二輪駆動と四輪駆動の指
令変更の回数が所定回数を超えたときは四輪駆動である
「前後四輪駆動状態H」の制御へと固定して、制御の繰
り返しによって短時間に集中して作動する部材の制御回
数を所定回数程度に制限することができ部材の耐久性を
向上できる。
【図面の簡単な説明】
図は、この発明の実施例を示す。
【図1】要部の説明線図である。
【図2】要部の側面断面図である。
【図3】全体側面図である。
【図4】全体を展開した伝動平面線図である。
【図5】自動制御全体のフローチャート図である。
【図6】サブルーチンである、旋回制御Fのフローチャ
ート図である。
【図7】サブルーチンである、フルターン制御のフロー
チャート図である。
【図8】サブルーチンである、小舵角旋回制御のフロー
チャート図である。
【図9】サブルーチンである、スリップ制御のフローチ
ャート図である。
【図10】サブルーチンである、直進制御Gのフローチ
ャート図である。
【図11】サブルーチンである、ブレーキ制御のフロー
チャート図である。
【符号の説明】
3 後車輪 4 前車輪 9 後軸回転センサー 10 前軸回転センサー C 後輪二駆状態 H 前後四輪駆動状態 I 制御手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前車輪4および後車輪3の回転伝動系に
    前車輪4および後車輪3の回転数を検出する前後軸回転
    センサー10,9を設け、両センサー10,9の値に基
    づいて「後輪二駆状態C」と「前後四輪駆動状態H」と
    に切り換え可能とした移動車輌において、所定時間内に
    おける「後輪二駆状態C」と「前後四輪駆動状態H」の
    切り換え指令回数が所定回数を超えたときには、「前後
    四輪駆動状態H」に制御する「制御手段I」を設けたこ
    とを特徴とする移動車輌の走行制御装置。
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