JP2822563B2

JP2822563B2 - 動力車両の四輪操舵装置

Info

Publication number: JP2822563B2
Application number: JP8050190A
Authority: JP
Inventors: 清明水津; 博長井
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1998-11-11
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JPH03276873A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、トラクターや建設機械等の四輪操舵装置
に関する。

［従来技術及びその課題］前輪と後輪とを独立的に操舵可能に構成する動力車両
の四輪操舵装置を出願人は既に提案しているが、これら
の装置は、その操舵モードの変更が、前輪及び後輪が共
に直進方向を向いたときに可能となるように構成された
ものであって、具体的には、前後輪の操舵角をポテンシ
ョメータにてアナログ的に検出し、前輪と後輪が直進方
向を向いたことを検出した時点でマイコンからなる制御
装置が操舵切換用の電磁バルブに対して作動オンの指令
を出し、その指令を受けて舵取用油圧機器が作動する形
態であった。

しかしながら、このような構成であると、電磁バルブ
のソレノイドが励磁されて電磁バルブが切り換えられて
いるにも拘らず、僅かな油圧の応答に遅れがあるため
に、操舵用油圧シリンダー内に、すぐには作動油が流れ
込まず、前輪あるいは後輪が中点（直進方向の位置）を
通過してから作動油が操舵用シリンダー内に流入して、
モード切換後には前後輪の同期が僅かに狂い、正確は操
舵ができないという問題点があった。このような傾向
は、ステアリングハンドル38を速く回したときほど大き
く現れていた。

［課題を解決するための手段］この発明は、前記した問題点に鑑みて提案するもので
あって、次のような技術的手段を講じた。

即ち、前後輪２、３を夫々独立的に操舵できるように
構成した動力車両の四輪操舵装置において、前後輪２、
３が直進方向を向いたときに操舵モードを変更すべく、
操舵モード変更用の電磁バルブ25、28のソレノイドＡ、
Ｂ、Ｃに対する励磁のタイミングを、ステアリングハン
ドル38の回動操作速度に応じて変更させる制御手段55を
設けたことを特徴とする動力車両の四輪操舵装置の構成
とする。

［実施例及びその作用］以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明す
る。まず、構成から説明すると、１は四輪駆動型のトラ
クターで、機体の前後部に夫々前輪２、２と後輪３、３
とを備えている。エンジン５の回転動力はミッションケ
ース６内のギヤ機構（図示省略）を介して適宜減速さ
れ、前輪２、２と後輪３、３とに伝達される。また、こ
のトラクター１は前輪２、２のみならず、後輪３、３の
舵取りも可能に構成されており、第２図の概略平面図に
基づいて前輪操舵系Ｆと、後輪操舵系Ｒを詳細に説明す
る。

７、８はピットマンアームであって、機体に支点ピン
９、10を中心として回動自在に枢着されている。各ピッ
トマンアーム７、８は、前輪２、２の舵取用ナックルア
ーム12、12と後輪用ナックルアーム13、13とに夫々タイ
ロッド15、15、16、16を介して連動連結され、また、ピ
ットマンアーム７、８の一側に突設した腕部7a、8aに
は、油圧シリンダー18、19のピストンロッド20、21の一
端が枢支連結されている。

前輪操舵系Ｆ及び後輪操舵系Ｒは、夫々、油圧シリン
ダー18、19、ピストンロッド20、21、ピットマンアーム
７、８、ナックルアーム12、12、13、13により構成され
る。油圧シリンダー18、19はいずれもそれらの中間部が
機体に回動可能に枢支されている。25は前輪操舵系Ｆを
制御する電磁バルブで、２位置４ポート式の弁にて構成
され、常態では油圧ポンプ30側と油圧シリンダー18のシ
リンダー室（18aあるいは18b）とが連通する状態とな
り、電磁バルブ25のソレノイドＣが励磁されると、右側
の室に切り替わって油圧ポンプ30と油圧シリンダー18側
とは遮断される。

28は後輪操舵系Ｒを制御する電磁バルブであって３位
置４ポート式の弁で構成され、常態では中立位置を保
ち、ソレノイドＢが励磁されると右側の室に切り替わ
り、逆にソレノイドＡが励磁されると、左側の室に切り
替わる。なお、同図において、符号35は全油圧方式の操
舵機構を示し、ステアリングハンドル38を回すと油路と
油量が同時に制御される。例えば、同図において、ステ
アリングハンドル38を左へ回すと、油圧ポンプ30から送
られた作動圧油は油路（イ）を通って電磁バルブ28の中
立位置を通過し、さらに電磁バルブ25の左側室を通って
油圧シリンダー18のシリンダー室18a内に流入する。す
ると、ピストンロッド20は前側へ押されてピットマンア
ーム７を支点ピン９廻りに左へ回動させ、前輪２、２を
左へ回動させる。逆に、ステアリングハンドル38を右側
へ切ったときには、油路（ロ）を通って作動油は電磁バ
ルブ25の左側室に入り、さらに油圧シリンダー18のシリ
ンダー室18b内に流入し、電磁バルブ28の中立位置を通
ってタンク70に回収される。

なお、40はこの油圧操舵機構35の中に組み込まれた分
流弁で、その分流弁40で分流された一部の作動油はトラ
クター１後部に装着された作業機（図示省略）を昇降す
るメインコントロールバルブ42に導かれる。メインコン
トロールバルブ42は「中立位置」と「上げ位置」と「下
げ位置」とを有し、左右一対の作業機昇降用の油圧シリ
ンダー44、44のシリンダー室内に作動油を給排して作業
機を上げ下げする。

前記した２つの電磁バルブ25、28は油路を切り換える
ためのものであり、３つのソレノイドＡ、Ｂ、Ｃを電気
的にオン、オフ操作することにより次の４つのモード選
択ができる。即ち、第３図に示すように３つのソレノイ
ドＡ、Ｂ、Ｃが全てオフの状態であれば、後輪３、３は
直進状態となって固定され、前輪２、２のみが操向可能
な前輪操舵モード（Ｉ）に切り換えられる。

一方、ソレノイドＢとＣが励磁されると、前輪２、２
は直進状態にロックされ、後輪３、３のみが操向可能な
後輪操舵モード（II）に切り換えられる。また、電磁バ
ルブ28のソレノイドＡのみが励磁されると、前輪２、
２、後輪３、３が同じ方向に操舵される前後輪同位相操
舵モード（III）に切り換えられる。また、電磁バルブ2
5のソレノイドＣがオフで後輪側電磁バルブ28のソレノ
イドＢのみが励磁されて右側の室に切り換えられると、
前輪２、２と後輪３、３とが逆方向に切り換えられる前
後輪逆位相操舵モード（IV）に切り換えられる。これら
の切り換えは、操縦席近傍に設けたモード切換用のスイ
ッチ46にて行なわれる。

50、51は夫々、前輪２、２と後輪３、３の操舵角を検
出するためのポテンショムータからなる操舵角センサ
で、前記支点ピン９、10と同軸芯上に設けられている。

次に第４図の制御回路を簡単に説明する。

前輪２、２及び後輪３、３の操舵角を検出する操舵角
センサ50、51はA/D変換器53、入力インターフェース54
を介してCPUからなる制御手段としての制御装置55に接
続されている。

そして、モード切換スイッチ46がこの入力インターフ
ェース54を介して制御装置55に接続されている。モード
切換スイッチ54を同図のに切り換えると前輪操舵モー
ド（Ｉ）に切り替わり、にすると、後輪操舵モード
（II）になり、に切り換えると前後輪同位相操舵モー
ド（III）となり、に切り換えると前後輪逆位相操舵
モード（IV）に切り替わる。

各操舵モードの切り替わりは、前輪２、２及び後輪
３、３が略直進方向を向いたところで行なわれ、このた
め、オペレータはモード切換スイッチ46で特定の操舵モ
ードを指定した後、ステアリングハンドル38を回さなけ
ればならない。なお、電磁バルブ25、28のソレノイド
Ａ、Ｂ、Ｃに対する励磁のタイミングは、後述するよう
にステアリングハンドル38の回動操作速度に応じて変更
される。

また、同図符号L1乃至L4は出インターフェース59側に
接続されたランプ群であって、各操舵モードを表示する
ものであり、選択されたモードのランプが点灯する。

次に制御装置55のメモリ（ROM）内に記憶されたプロ
グラムを第５図のグラフと、第６図のフローチャートに
基づいて説明する。

第５図のグラフは横軸に時間、縦軸にステアリング操
舵角を取ったものである。同図の中でtdは、油圧機器の
動作遅れの時間を示し、例えば、ステアリングハンドル
38の回動速度がVsの場合に、中点位置（a₁）で操舵モー
ドを切り換えようとする場合には、操舵角度が中点位置
（a₁）より手前の（b₁）地点（操舵角θ_１）で電磁バル
ブのソレノイドを励磁すべく制御指令を制御装置55から
出せばよい。また、上記の場合よりも速い速度Vs−ｉで
ステアリングハンドル38を回転させたときには、中点位
置（a₂）より手前の（b₂）地点（操舵角θ_２）で電磁バ
ルブのソレノイドを励磁する。

第６図のフローチャートはその制御内容を示すもので
ある。

なお、ステアリングハンドル38を回動操作するときの
速度は、単位時間Δｔ当たりの操舵角の差分より求めら
れる。また、油圧の作動遅れ時間tdは予め実験で得たデ
ータに基づいて定められ、この時間tdとステアリングハ
ンドル38の回動操作方向、及び速度を考慮して電磁バル
ブ切換タイミングのテーブルがROM内に書き込まれる。

操舵モード変更時にはこのテーブルの内容を読み出し
てソレノイドを励磁するタイミングを決定する。

このように、この実施例による装置によれば、ステア
リングハンドル38の回転操作速度が速いときには中点位
置よりも離れた位置から電磁バルブを切り換えるべく制
御信号が出され、その速度が遅い場合には中点位置近傍
で電磁バルブ切換用の制御信号が出されるものであっ
て、そのタイミングの変更は自動的に決定される。そし
て、ステアリングハンドル38の操作速度に拘らず前後輪
２、３が直進方向を向いた位置で操舵モードが切り換え
られることになるため、各操舵モード時の舵取動作が正
確に行なわれることになる。

次に第７図乃至第12図に基づき、実施例装置の一部改
良内容を説明する。

第７図、第８図は前後輪２、２、３、３の操舵状態を
表示する表示装置60を示すものである。

第７図は前後輪２、２、３、３の操舵角センサ50、51
の値から各車輪の操舵角度をバーコードで表示したもの
であり、第８図はドットマトリックスの液晶で表示した
ものである。また、第９図は操舵角を表示装置60に表示
する場合の方法を説明したフローチャートである。

このように前後輪２、２、３、３の状態が視覚で捉え
られればモード切換を正確に行なえる。また、第10図の
フローチャートはセンサ50、51等の異常発生時の処理内
容を説明したものであり、異常内容と判定基準及びその
処理の内容の関係を示すと次の通りである。即ち、操舵
モード切換スイッチ46の接点が不良であって、全ての接
点のオフの状態がｎ秒（この実施例では５秒）以上継続
したとき、あるいは前後輪２、２、３、３の操舵角セン
サ50、51の検出値が中点（直進）位置を基準にして40゜
以上を検出したときには、異常状態と見做して操舵モー
ドを前輪操舵モード（Ｉ）に固定し、このとき、同時に
全部の表示ランプL1、L2、L3、L4を点滅させるものであ
る。特に、この実施例では異常時に表示ランプL1、L2、
L3、L4を点滅させるだけでなく、操舵モードを、オペレ
ータが操作に慣れている前輪操舵モード（Ｉ）に固定す
るものであるから、安全に機体を操向させることができ
る。

また、第11図、第12図は前後輪逆位相操舵モード（I
V）において前後輪２、２、３、３の操舵角センサ50、5
1の一方が故障したときに、正常な方のセンサの値を採
用して一時的に制御を続行させる場合の制御方法を示し
たものである。

前後輪逆位相操舵モード（IV）時には、前輪２、２と
後輪３、３は逆相となるが、前記したようにそれらのセ
ンサの一方が故障したときには、正常な側の値を有効と
判断して故障している側の検出値を採用せず、有効な側
の値の逆相を故障している側の検出値として取扱うもの
である。

これにより、一時的ではあるが、一側のセンサが故障
しても安全に作業を続行することができて作業性が向上
する特徴がある。

［発明の効果］この発明は前記の如く構成したので次のような技術的
効果を奏する。即ち、前後輪２、３を夫々独立的に操舵
できるように構成した動力車両の四輪操舵装置におい
て、前後輪２、３が直進方向を向いたときに操舵モード
を変更すべく、操舵モード変更用の電磁バルブ25、28の
ソレノイドＡ、Ｂ、Ｃに対する励磁とタイミングを、ス
テアリングハンドル38の回動操作速度に応じて変更させ
る制御手段55を設けたことを特徴とするものであるか
ら、どのような速度でステアリングハンドルを回転操作
しても前後輪２、２、３、３が直進方向を向いた位置で
操舵モードが切り換えられることになり、各車輪２、３
は所期通りの正確な動きを確保でき、どの操舵モードで
も機体の操向操作を的確に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示し、第１図はトラクターの側
面図、第２図は動作原理を示す平面的作用説明図、第３
図は各モードとソレノイドの励磁関係を示す表、第４図
は制御回路図、第５図は電磁バルブの切換のタイミング
を示すグラフ、第６図はそのフローチャート、第７図、
第８図は前後輪の操舵状態を表示する表示装置の平面
図、第９図は操舵角を表示する場合のフローチャート、
第10図は異常発生時の処理内容を説明するフローチャー
ト、第11図は、操舵角センサが検出した電圧と操舵角と
の関係を示すグラフ、第12図は操舵角センサ異常時の処
理の内容を示すフローチャートである。符号の説明１……トラクター２、２……前輪３、３……後輪 18、19……油圧シリンダー 25、28……電磁バルブ 46……モード切換スイッチ 55……制御装置Ａ、Ｂ、Ｃ……ソレノイド

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】前後輪２、３を夫々独立的に操舵できるよ
うに構成した動力車両の四輪操舵装置において、前後輪
２、３が直進方向を向いたときに操舵モードを変更すべ
く、操舵モード変更用の電磁バルブ25、28のソレノイド
Ａ、Ｂ、Ｃに対する励磁のタイミングを、ステアリング
ハンドル38の回動操作速度に応じて変更させる制御手段
55を設けたことを特徴とする動力車両の四輪操舵装置。