JP2822574B2 - 四輪操舵制御装置 - Google Patents

四輪操舵制御装置

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JP2822574B2 JP8832690A JP8832690A JP2822574B2 JP 2822574 B2 JP2822574 B2 JP 2822574B2 JP 8832690 A JP8832690 A JP 8832690A JP 8832690 A JP8832690 A JP 8832690A JP 2822574 B2 JP2822574 B2 JP 2822574B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は四輪操舵制御装置に関するものであり、特
に、操舵角を検出する際にノイズ等による誤検出を防止
する四輪操舵制御装置に関するものである。
[従来の技術] 乗用管理機、トラクタ等をはじめとする動力車両で
は、近時、前輪及び後輪の双方を操舵自在に形成したも
のが増加している。之等は、前輪のみ若しくは後輪のみ
又は前後輪とも操舵できるようにするため、ギヤの組合
せによつて操舵モードの切替えを行う構成のものや、前
後のドラツグアームを油圧シリンダで回動する構成のも
の等が知られている。
四輪操舵の制御は、センサ等により前輪及び後輪の操
舵角を検出してその検出値によつて行われるが、ノイズ
等によつて該検出値が異常値となることがある。然ると
きは、突然他の操舵モードに切替わると危険であるた
め、検出値を平均化して異常値を発見し、ノイズに対処
している。
[発明が解決しようとする課題] 従来の四輪操舵制御装置に於けるノイズ対策は単なる
平均化処理によつて行っているため、ノイズによる異常
値であるかどうかの正確な判定が困難であり、応答時間
も遅くなる等の不具合がある。
そこで、操舵角の検出値の異常を正確に判定し、ノイ
ズ等による誤検出を防止するために解決せられるべき技
術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解
決することを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明は上記目的を達成するために提案せられたも
のであり、前後のドラツグアームに夫々操舵用シリンダ
を取り付け、前輪及び後輪の双方を操舵自在に形成した
動力車両に於て、前輪及び後輪の操舵角を検出する手段
を設け、夫々の操舵角の検出値の単位時間当りの変化幅
と、ステアリングの操作速度の最大限度によつて定めら
れる操舵角の単位時間当りの変化幅とを比較し、操舵角
の検出値の異常を判定する制御部をCPUに設けたことを
特徴とする四輪操舵制御装置を提供せんとするものであ
る。
[作用] 操舵角の検出手段により前輪及び後輪の操舵角を検出
し、単位時間当りの前回までの検出値を所定回数分合計
して操舵角の平均値を算出する。次に、今回の操舵角の
検出値と前記平均値との差により、単位時間当りの変化
幅を求める。又、ステアリングの操作速度は如何に速く
回動した場合であつても限度があり、その最大限度から
操舵角の単位時間当りの最速の変化幅を予め求めること
ができる。
そして、この求められた最速の変化幅をもとに最大許
容値が定められ、前記検出された単位時間当りの変化幅
と該最大許容値とを比較する。検出された変化幅が最大
許容値以内であれば、操舵角の検出値の変化状態は正常
であると判定し、検出された変化幅が最大許容値を超え
た場合はノイズ等による異常値であると判定する。
[実施例] 以下、この発明の一実施例を別紙添付図面に従って詳
述する。第1図は乗用管理機(1)の側面を示し、第2
図はその平面を示している。当該乗用管理機(1)の前
車軸(2)の左右には、フアイナルケース(3)(3)
を取り付けて左右の前輪(4)(4)へ駆動力を伝達
し、該フアイナルケース(3)(3)にナツクルアーム
(5)(5)を突設してドラツグリンク(6)(6)の
一端部を連結すると共に、ドラツグリンク(6)(6)
の他端部を前車軸(2)の略中央部に設けられたドラツ
グアーム(7)に連結する。このドラツグアーム(7)
はピン(8)を中心に水平方向へ回動自在であり、その
一側部に操舵用シリンダ(9)の前端部(9a)を連結す
る。又、ピン(8)にはポテンシヨメータ(10)を取り
付けて前輪(4)(4)の操舵角の検出位置とし、前輪
が左右何れの方向へ何度回向しているかを検出する。
一方、シヤーシ(11)の後部に設けられた後車軸(1
2)(12)の左右にも前輪(4)(4)と同様にして、
フアイナルケース(13)(13)を取り付けて左右の後輪
(14)(14)へ駆動力を伝達し、該フアイナルケース
(13)(13)にナツクルアーム(15)(15)を突設して
ドラツグリンク(16)(16)の一端部を連結すると共
に、ドラツグリング(16)(16)の他端部を後車軸(1
2)の略中央部に設けられたドラツグアーム(17)に連
結する。更に、ピン(18)を中心にして回動自在なるド
ラツグアーム(17)の一側部に操舵用シリンダ(19)の
後端部(19a)を連結し、該ピン(18)にポテンシヨメ
ータ(20)を取り付けて後輪(14)(14)の操舵角の検
出手段とする。
又、ステアリング(21)の回動基部には全油圧式コン
トローラ(23)が設けられ、油圧ポンプ(24)からの圧
力油を方向切替バルブ(25)及び(26)へ圧送し、且
つ、シヤーシ(11)の後部に設けたメインコントローラ
バルブ(27)にも圧力油を圧送している。該乗用管理機
(1)の後部にはリンク機構(28)を介してロータリ等
の対地作業機(29)が取り付けられており、前記メイン
コントロールバルブ(27)からの圧力油によつてリフト
シリンダ(30)(30)が作動し、該対地作業機(29)を
上下に昇降するように形成してある。
第3図は油圧回路を示しており、オイルタンク(31)
から油圧ポンプ(24)によつて全油圧コントローラ(2
3)へ圧力油が圧送され、前記ステアリング(21)の操
舵方向及び回動角度の大小によつて、圧力油は油口
(R)又は油口(L)から方向切替バルブ(23)及び
(24)へ圧送される。夫々の方向切替バルブ(25)(2
6)はソレノイド(A)(B)(C)のオン・オフによ
つてスプールがa,b,c,の位置に移動し、圧力油の方向を
切替えて操舵用シリンダ(9)(19)へ圧送する。第3
図に示した状態は各ソレノイド(A)(B)(C)がす
べてオフとなつてスプールがnの位置であり、前輪操舵
モード(モード1)になつている。例えばステアリング
(21)を右方向へ操舵すれば、圧力油は油口(R)から
方向切替バルブ(26)を経て、操舵用シリンダ(9)の
油口(9b)からシリンダ内へ圧入し、ピストン(9c)を
後方へ押圧して油口(9d)から方向切替バルブ(26)へ
戻る。更に、圧力油は方向切替バルブ(25)へ圧送され
るが、ソレノイド(A)(B)がオフでスプールがnの
位置になつているので操舵用シリンダ(19)へ圧力油は
圧送されず、全油圧コントローラ(23)の油口(L)へ
戻る。従って、前記ドラツグアーム(7)がピン(8)
を中心に図中時計方向へ回動し、前輪(4)(4)が鎖
線で示すように回向して乗用管理機(1)は右側へ旋回
する。又、フローデバイダ(32)から分岐した圧力油は
メインコントロールバルブ(27)へ圧送され、リフトシ
リンダ(30)(30)を作動させる。
第4図は後輪操舵モード(モード2)の状態を示し、
方向切替バルブ(25)のソレノイド(B)がオンとなつ
てスプールがbの位置に移動し、且つ、方向切替バルブ
(26)のソレノイド(C)がオンとなつてスプールがc
の位置に移動している。例えばステアリング(21)を右
方向へ操舵すれば、圧力油は油口(R)から方向切替バ
ルブ(26)へ圧送されるが、ソレノイド(C)がオンで
スプールがcの位置になつているので操舵用シリンダ
(9)へ圧力油は圧送されず、方向切替バルブ(25)の
スプールがdの位置であるので操舵用シリンダ(19)の
油口(19d)から圧力油がシリンダ内へ圧入し、ピスト
ン(19c)を前方へ押圧して油口(19d)から排出され、
bの位置を経て全油圧コントロール(23)の油口(L)
へ戻る。従って、ドラツグアーム(17)がピン(18)を
中心に図中反時計方向へ回動し、後輪(14)(14)が鎖
線で示すように回向して乗用管理機(1)は右側へ旋回
する。
第5図は同位相四輪操舵モード(モード3)の状態を
示し、方向切替バルブ(25)のソレノイド(A)がオン
となつてスプールがaの位置に移動し、且つ、方向切替
バルブ(26)のソレノイドは双方共オフでスプールがn
の位置になつている。従つて、ステアリング(21)を右
方向へ操舵すれば、ドラツグアーム(7)及び(17)の
双方が図中時計方向へ回動し、前輪(4)(4)並びに
後輪(14)(14)が鎖線で示すように同位相で回向して
乗用管理機(1)は右側へ斜行する。
第6図は逆位相四輪操舵モード(モード4)の状態を
示し、方向切替バルブ(25)のソレノイド(B)がオン
となつてスプールがbの位置に移動し、且つ、方向切替
バルブ(26)のソレノイドは双方共オフでスプールがn
の位置になつている。従つて、ステアリング(21)を右
方向へ操舵すれば、ドラツグアーム(7)が図中時計方
向へ回動すると共にドラツグアーム(17)が反時計方向
へ回動し、前輪(4)(4)並びに後輪(14)(14)が
鎖線で示すように逆位相で回向して乗用管理機(1)は
右側へ旋回する。
ここで、第7図に本発明のブロツク図を示す。前輪及
び後輪の操舵角検出手段としてポテンシヨメータ(10)
及び(20)が設けられ、該ポテンシヨメータ(10)及び
(20)で検出された操舵角の信号は、A/D変換器でA/D変
換された後に入力インターフエースを介してCPUに伝達
される。又、操舵モード切替スイツチによりモード1乃
至モード4の任意の操舵モードに切替えると共に、どの
モードに切替えられたかの信号が入力インターフエース
を介してCPUに伝達される。CPUでは入力インターフエー
スからの各信号を制御部が判断し、出力インターフエー
スを介して方向切替バルブ(25)及び(26)の各ソレノ
イド(A)(B)(C)をオン・オフするように制御指
令を発信する。
第8図に示すように、検出された操舵角は前輪(4)
(4)が直進位置のときを基準線(0)として、基準線
より右側へ回向しているときを前輪操舵角θがプラス
側、左側へ回向しているときを前輪操舵角θがマイナ
ス側とする。これと同様に、後輪(14)(14)が直進位
置のときを基準線(0)として、基準線より右側へ回向
しているときを後輪操舵角θがプラス側、左側へ回向
しているときを後輪操舵角θがマイナス側とする。従
って、前輪操舵角θはプラス側の最大操舵角+θFmax
からマイナス側の壮大操舵角−θFmaxまでの範囲にあ
り、後輪操舵角θはプラス側の最大操舵角+θRmax
らマイナス側の最大操舵角−θRmaxまでの範囲にある。
第9図は前輪及び後輪のポテンシヨメータの作動範囲
を示しており、該ポテンシヨメータは回動角0〜90゜の
作動範囲となつているので、車輪が直進状態となつた中
立位置をポテンシヨメータの中点とし、回動角+45゜の
ときに電圧0Vを出力し、回動角−45゜のときに電圧5.0V
を出力するように形成してある。前輪及び後輪は最大操
舵角+30゜から−30゜までが作動範囲であり、操舵角+
30゜のとき0.83Vの電圧を出力し操舵角−30゜のとき4.1
7Vの電圧を出力する。ここで、ステアリングの操作速度
について述べれば、ステアリングを如何に速く回動した
場合であつても限度があり、本発明の乗用管理機(1)
ではステアリングを1回転させるのに最低1秒間を要す
る。車輪の操舵角に換算すれば、中立位置0゜から最大
操舵角30゜(又は−30゜)に至るまでに1秒間を要する
ことになり、例えば10msec毎に操舵角を検出すれば、単
位時間当りの操舵角の変化幅は最速状態であつても0.3
゜/10msecである。一方、ポテンシヨメータの作動範囲
は0〜90゜であり、これをA/D変換してCPUで処理するに
当り、8ビツトのCPUの処理量は0〜255(OOH〜FFH)で
あるから1ビツト当りの操舵角の分解能は0.353゜/ビ
ツトである。
而して、第10図及び第11図に従って操舵角の検出動作
について説明すれば、10msec毎に操舵角(アナログ値)
を読んでA/D変換し(ステツプ)、夫々のA/D変換値を
A1,A2,A3…,An-1として前回までの検出値を所定回数分
合計して平均値を算出する(ステツプ)。本実施例で
は前回までの4回分の平均値をとり、夫々▲▼1,▲
2,▲▼3,…▲▼n-4とし、前回までの平
均値▲▼n-4は、 ▲▼N-4=(An-1+An-2+An-3+An-4)/4 で表わされる。従って、今回の操舵角(アナログ値)を
読んでA/D変換し(ステツプ)、A/D変換値Anを求めた
ときの単位時間当りの変化幅Xは、 X=|An−▲▼n-4| となる(ステツプ)。ここで、前述したようにステア
リングの操舵速度の最大限度による操舵角の変化幅が0.
3゜/10msecであり、上記平均値▲▼n-4の演算時間
が30msec程度とすれば、処理時間及び読み取り誤差を考
慮して操舵角の単位時間当りの変化幅の最大許容値αは
0.9〜1.0゜/10msec程度となる。ステツプでは前記単
位時間当りの変化幅Xと最大許容値αとを比較し、X≦
αであれば今回検出した操舵角が正常であると判定して
今回のA/D変換値Anとして採用する(ステツプ)。そ
して、ステツプにて平均値算出用エリアにAnのデータ
をストアし、ステツプでカウンタnに1を加えた後に
ステツプへ戻る。一方、ステツプがXがαを超過し
たときは、今回検出した操舵角のデータはノイズ等によ
る異常値であると判定して採用せず(ステツプ)、ス
テツプへ戻る。
斯くして、操舵角を検出する際に、その操舵角の変化
幅Xを設定された最大許容値αと常時比較して、ノイズ
等による誤検出を防止することができる。
又、第12図に示すように、ポテンシヨメータ(10)又
は(20)が検出した回動角の変化を監視し、検出値の変
化の方向によつてステアリングの操舵方向を判定するこ
とができる。モード2以外の操舵モード(モード1,モー
ド3,モード4)は前輪を操舵するので、前輪(4)
(4)側のポテンシヨメータ(10)の検出値を基準とし
てその変化の方向が増加する場合はステアリング右側
(プラス側)へ操舵されたときであり、これに対して変
化の方向が減少する場合はステアリングが左側(マイナ
ス側)へ操舵されたときである。モード2の場合は後輪
(14)(14)側のポテンシヨメータ(20)の検出値を基
準とするので、前述とは逆の傾向となる。従って、ロー
タリエンコーダ等の高価な部品を別個に使用せずして、
安価にステアリングの操舵方向を判別することができ
る。
尚、この発明は、この発明の精神を逸脱しない限り種
々の改変を為す事ができ、そして、この発明が該改変せ
られたものに及ぶことは当然である。
[発明の効果] この発明は上記一実施例に詳述したように、予めステ
アリング操作速度の最大限度によつて求められる最速の
変化幅を最大許容値として定めておき、操舵角の単位時
間当りの変化幅の前記最大許容値とを比較して、最大許
容値を超えた場合には異常値であると判定している。従
って、ノイズ等が原因で検出値が急激に大となつた場合
であつても車輪の操舵角が急変するようなことはなく、
その検出値は異常値であると判定して他の操舵モードに
突然切替えられるような虞れはなくなる。斯くして、異
常値に対する判定の制度が正確となつて信頼性が向上
し、四輪操舵に於ける安全性の高揚に寄与できる発明で
ある。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例であり、第1図は乗用管理機の側
面図、第2図は同平面を示す解説図、第3図は前輪駆動
モードの油圧回路図、第4図は後輪操舵モードの油圧回
路図、第5図は同位相四輪操舵モードの油圧回路図、第
6図は逆位相四輪操舵モードの油圧回路図、第7図はブ
ロツク図、第8図は前輪及び後輪の操舵角を説明する解
説図、第9図はポテンシヨメータの作動範囲を示したグ
ラフ、第10図は単位時間毎に検出した操舵角をA/D変換
した値と前回までの平均値との関係を示した解説図、第
11図はフローチヤート、第12図はポテンシヨメータの回
動角の変化を示すグラフである。 (1)……乗用管理機、(4)……前輪 (7)(17)……ドラツグアーム、(9)(19)……操
舵用シリンダ (10)(20)……ポテンシヨメータ (14)……後輪 (25)(26)……方向切替バルブ、θ……前輪操舵角 θ……後輪操舵角 (A)(B)(C)……ソレノイド

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】前後のドラツグアームに夫々操舵用シリン
    ダを取り付け、前輪及び後輪の双方を操舵自在に形成し
    た動力車両に於て、前輪及び後輪の操舵角を検出する手
    段を設け、夫々の操舵角の検出値の単位時間当りの変化
    幅と、ステアリングの操作速度の最大限度によつて定め
    られる操舵角の単位時間当りの変化幅とを比較し、操舵
    角の検出値の異常を判定する制御部をCPUに設けたこと
    を特徴とする四輪操舵制御装置。
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