JP2949928B2 - 動力車輌における操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、前後輪が各々単独
で、あるいは相互に関連して操舵できる動力車輌の操舵
装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、この種の装置は、前後輪を夫々独立
的に操舵可能に構成し、手動モ−ド時には、オペレ−タ
が選択したモ−ドのうちの１つ、例えば前輪操舵モ−
ド、後輪操舵モ−ド、あるいは前後輪が逆方向を向く逆
位相操舵モ−ドを優先的に使用可能とし、手動モ−ドか
ら自動モ−ドに切換えたときには、作業機の吊上げ動作
と連動して前後輪が互いに逆方向を向く前後輪逆位相操
舵モ−ドになったり、機体の後進操作と連動して後輪操
舵モ−ドに切換るものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来装置の場
合、自動モ−ド時に作業機を吊り上げると前輪操舵モ−
ドから前後輪逆位相操舵モ−ドに移行し、作業機を降下
させると逆位相操舵モ−ドが解除されて再び元の前輪操
舵モ−ドに復帰するように構成されているが、このよう
なモ−ドの移り変わりのタイミングを従来は１つのマイ
クロスイッチのＯＮ、ＯＦＦ操作によって制御していた
ので、逆位相操舵モ−ドになるときも解除されるときも
同じ位置で行われることになり、畦際での操作性が悪く
なる問題点があった。

【０００４】さらに詳述すると、畦際で旋回するときに
は、旋回半径を小さくするために、前後輪が逆方向を向
く前後輪逆位相操舵モ−ドである方が良く、しかもその
モ−ドの切り換わりは作業機の上昇動作に連動して早く
行われる方が良い。一方、旋回後は、車輪が畝を踏み崩
さないように前輪のみによる操舵に移行した方が良いの
で、作業機が完全に降下される前にモ−ドが元の前輪操
舵モ−ドに復帰する方が良いのである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は前記した問題
点を解決するために提案するものであって、以下のよう
な技術的手段を講じた。即ち、前輪操舵モ−ド以外に、
少なくとも前後輪逆位相操舵モ−ドを有し、手動による
モ−ド設定と、作業機の昇降動作に連動して前輪操舵モ
−ドと前後輪逆位相操舵モ−ド間で操舵モ−ドが自動的
に切り換わる自動操舵モ−ドとを備え、さらに機体後部
に作業機を連結するための昇降リンクを備えた動力車輌
において、自動操舵モ−ド時における前後輪逆位相操舵
モ−ドになるときの作業機昇降リンクの高さと、前後輪
逆位相操舵モ−ドから元の前輪操舵モ−ドに復帰すると
きの高さが異なることを特徴とする動力車輌における操
舵装置とするものである。

【０００６】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて、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
は乗用管理用のトラクタ−で、機体の前後部に夫々前輪
２、２と後輪３、３とを備え、これらの前後輪２、３は
各々単独で、あるいは連動して操舵できるように構成さ
れている。

【０００７】このトラクタ−１のボンネット４内には縦
軸タイプのエンジン５が設けられ、このエンジン５の回
転動力をプ−リ、ベルト等からなる動力伝達手段６を介
してミッションケ−ス７内の変速装置に伝えている。ミ
ッションケ−ス７の後部には２本の動力取出軸９、１０
が軸架され、上方の取出軸９はユニバ−サルジョイント
１２を介して伝動ケ−ス１１から前方へ突設されたＰＴ
Ｏ入力軸１４に伝達される。

【０００８】伝動ケ−ス１１の後部には後方へ向けてＰ
ＴＯ軸１５が突出軸架され、このＰＴＯ軸１５は、機体
後部に連結されるロ−タリ等の作業機を駆動する動力取
出軸として利用される。１８は作業機を昇降させる連結
リンクで、左右のフレ−ム２０後端部に設けられた２つ
のリフトシリンダ−２１、２１により上下方向に回動操
作される。８４は作業機の上昇位置を検出するために連
結リンク１８の回動枢支部に取り付けられた高さ検出用
センサ−である。

【０００９】また、ミッションケ−ス７内の変速装置で
減速された回転動力はフロントアクスルハウジング２５
及びリヤアクスルハウジング２８内の差動装置（図示省
略）を経て夫々前輪２、２及び後輪３、３に伝達され
る。２９はチェンジレバ−で、その操作基部には機体が
後進操作されたことを検出するスイッチ８５が設けられ
ている。

【００１０】次に図２に示す油圧回路図に基づいて前輪
操舵系Ｆと後輪操舵系Ｒを説明する。３０、３０は前輪
２、２のナックルア−ムで、両ナックルア−ム３０、３
０はタイロッド３１で連結されている。３３、３３は後
輪３、３のナックルア−ム、３５はナックルア−ム３
３、３３を連結するタイロッドである。右側前輪２のナ
ックルア−ム３０の上部に設けたア−ム３７と機体下部
の中央とは片ロッド式の油圧シリンダ−４０で連結さ
れ、右側後輪３のナックルア−ム３３の前部と機体との
間には油圧シリンダ−４４が介装されている。

【００１１】４５、４６は右側前輪２と後輪３の操舵角
を検出する操舵角センサ−である。５０は前輪操舵系Ｆ
を制御する電磁バルブで、２位置４ポ−ト式の弁にて構
成され、常態では油圧ポンプ５２側と油圧シリンダ−４
０側とが連通する状態となり、電磁バルブ５０のソレノ
イド５３が励磁されると、右側の室に切り換って油圧ポ
ンプ５２側と油圧シリンダ−４０側とは油路が遮断され
る。

【００１２】５５は後輪操舵系Ｒを制御する電磁バルブ
であって、２位置４ポ−ト式の弁で構成され、常態では
油圧ポンプ５２側と油圧シリンダ−４４側とは連通を絶
たれた状態であり、ソレノイド５８が励磁されると右側
の室に切り換り、油圧ポンプ５２側と油圧シリンダ−４
４側の油路が連通する。６０は全油圧方式の操舵機構を
示し、ステアリングハンドル６１を回すと油路と油量が
制御される。

【００１３】例えば、同図において、ステアリングハン
ドル６１を右に回すと、油圧ポンプ５２から送られた作
動圧油は油路（イ）を通って電磁バルブ５０の左側の室
に入り、油圧シリンダ−４０のピストンロッドを押し出
して前輪２、２を右に切り、戻りの作動圧油は電磁バル
ブ５５の左側の室を通ってタンク６３に戻る。逆にステ
アリングハンドル６１を左側に回動すると、油圧ポンプ
５２から送られた作動圧油は油路（ロ）を通過して電磁
バルブ５５の左側室に入り、油圧シリンダ−４０のピス
トンロッドを引っ込めて前輪２、２を左に切り、その戻
りの圧油はタンク６３に回収される。

【００１４】６５はトラクタ−１後部に連結される作業
機を昇降制御するメインコントロ−ルバルブであって、
「中立位置」、「上げ位置」、「下げ位置」の切換が可
能である。作業者が油圧操作レバ−６６を握ってこれを
「上げ位置」に保てば、リフトシリンダ−２１、２１内
に作動圧油が流入し、連結リンク１８を上昇回動させ
る。前記した電磁バルブ５０、５５の各ソレノイド５
３、５８のオン、オフを次のように組み合わせて制御す
ることにより、３つの操舵モ−ドが選択できるものであ
る。

【００１５】即ち、いずれのソレノイド５３、５８も励
磁しないオフの状態では、前輪２、２操舵モ−ドとな
り、両ソレノイド５３、５８を共にオンにすると後輪操
舵モ−ドになり、ソレノイド５３はオフで他方のソレノ
イド５８をオンにすると前後輪２、３が逆方向を向く前
後輪逆位相操舵モ−ドに切り換る。これらのモ−ド切換
は操縦席近傍に設けたモ−ド切換スイッチ６８にて行な
われ、また、各モ−ド間の切換は前輪２、２と後輪３、
３が直進状態となったときに可能となるように構成して
いる。

【００１６】後述するが、この操舵装置は手動操舵モ−
ドと自動操舵モ−ドがあり、手動操舵モ−ドでは作業者
が設定した操舵モ−ドが優先される。自動操舵モ−ドの
場合、作業機を上昇させると操舵モ−ドが前後輪逆位相
操舵モ−ドに変わり、また、機体を後進させると、後輪
操舵モ−ドに移行する。次に図３の制御系を説明する。
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−４５、４６はＡ／Ｄ変換器７０、入力インタ−フ
ェ−ス７２を介してマイコンからなる制御部７４に接続
されている。

【００１７】入力インタ−フェ−ス７２には、その他、
前輪操舵設定スイッチＳ１、後輪操舵設定スイッチＳ
３、前後輪逆位相操舵設定スイッチＳ２、自動−手動切
換スイッチＳ４、作業機上昇高さ検出用センサ−８４、
機体の後進検出スイッチ８５が接続されている。一方、
出力インタ−フェ−ス７６には、前輪操舵表示ランプＬ
１、後輪操舵表示ランプＬ２、前後輪逆位相操舵表示ラ
ンプＬ３、自動モ−ド表示ランプＬ４及び電磁バルブ５
０、５５のソレノイド５３、５８が接続されている。

【００１８】前記した制御部７４のメモリ内には図４の
プログラムの内容が記憶されており、以下、その内容を
説明する。説明にあたり、図５の連結リンク１８と操舵
モ−ドの切り換わりのタイミングの関係を簡単に説明す
ると、この実施例では連結リンク１８が最下位にあると
きの角度をθ＝０とし、最上位にあるときの角度をθ＝
θｍａｘとする。

【００１９】連結リンク１８はこの範囲で昇降動するも
のとし、畦際で作業機を上昇させるべくリフトシリンダ
−２１を作動させてθ＝θ１まで連結リンク１８を上昇
させると、自動操舵モ−ドで前輪操舵モ−ドになってい
るときには、前後輪逆位相操舵モ−ドに切り換わる。作
業機は最上位まで上昇させて停止させるが、最上位まで
上昇させないで、僅かに手前で停止させたときの角度を
θ＝θ３とし、自動操舵モ−ド時において、停止させて
いた作業機を降下させて前後輪逆位相操舵モ−ドから前
輪操舵モ−ドに切り換わるときの角度をθ＝θ２として
いる。（なお、ここではθ２＝θ３−αとする。） 乗用管理用トラクタ−１のキ−スイッチをＯＮにした状
態では前輪操舵モ−ドになり、ここで操舵モ−ドとして
手動操舵モ−ドが選択されると、作業者が選択した操舵
モ−ドとなる（ステップ１、２、１１）。

【００２０】作業者が自動・手動切換スイッチＳ４を押
して自動操舵モ−ドに切り換えられると、連結リンク１
８の高さを検出するべくθの値が読み込まれ、そのθの
値がθ１よりも大であれば前輪操舵モ−ドから前後輪逆
位相操舵モ−ドに切り換えられる（ステップ３、４、
５）。これは、畦際で作業機を上昇させるべく油圧操作
レバ−６６を「上げ」側に操作したときの制御となる。

【００２１】作業機は油圧操作レバ−６６によって指示
された高さまで上昇して停止することになるが、そのと
きの角度θ３が読み込まれ、ついでそのモ−ドを解除す
るときの高さ、即ちθ３から一定角度αを減算した値θ
２が算出される（ステップ６）。そして、θ２がθ１よ
りも大であれば連結リンク１８の角度θを再び読み込
み、その値がθ２よりも小となった時点で逆位相操舵モ
−ドから前輪操舵モ−ドに復帰させる（ステップ７、
８、９、１２）。これは、機体が回向を終えて再び畝に
沿って機体を前進させるときの制御になる。

【００２２】このように、この実施例においては、作業
機を吊り上げると直ちに前輪操舵モ−ドから前後輪が逆
の方向を向く逆位相操舵モ−ドに切り換えられるため、
最小旋回半径で回ることができると共に、旋回後は作業
機を元の高さまで降下させなくても連結リンク１８が僅
かに下降を開始した時点で逆位相操舵モ−ドから前輪操
舵モ−ドに移行するため、舵が切れ過ぎて畝を踏み崩す
といった不具合が生じることがなく、円滑に機体を操向
させることができるのである。

【００２３】なお、この実施例では自動操舵モ−ド中、
自動・手動切換スイッチＳ４が押されると手動操舵モ−
ドに復帰するように構成している。次に図６のフロ−チ
ャ−トについて簡単に説明する。前記した乗用管理用の
トラクタ−１は自動操舵モ−ドにおいて機体を後退させ
るとそれまでの操舵モ−ドから優先的に後輪操舵モ−ド
に切り換わるものであり、このとき、前後輪逆位相操舵
モ−ドにすることはできなかった。即ち、従来装置の場
合、機体を後退させているときであって後輪操舵モ−ド
から前後輪逆位相操舵モ−ドに変更しようとするときに
は、チェンジレバ−２９を中立にするか、あるいは前進
域に操作し、ついで前後輪逆位相操舵モ−ド設定スイッ
チＳ２を押さなければならなかった。

【００２４】ところが、この改良プログラムによれば、
自動操舵モ−ドで機体を後退させたために前輪操舵モ−
ドから後輪操舵モ−ドに切り換わっても、チェンジレバ
−２９による解除操作は必要なく、スイッチＳ２を押せ
ば直ちに前後輪逆位相操舵モ−ドに切り換わるものであ
る（ステップ９、１０）。このため、後進状態でも畦際
で時間を要さずに小半径で機体を旋回させることができ
る。

【００２５】次に図７のフロ−チャ−トについて説明す
る。前述の通り、この実施例で説明したトラクタ−１は
自動操舵モ−ド中に機体を後退させると後輪操舵モ−ド
に移行し、機体を前進させると前輪操舵モ−ドに移行す
るものであるが、この図７に記載されたフロ−チャ−ト
は、機体を前進させる操作を行っても、機体に連結され
た作業機が吊り上げられているときには、前輪操舵モ−
ドに移行せず、前後輪が逆方向を向く逆位相操舵モ−ド
とし（ステップ３、４、５）、作業機が降下していると
きに限り前輪操舵モ−ド（ステップ３、４、７）とした
ものである。なお、同図チャ−ト中に記載されたＳ５の
スイッチは作業機が所定の高さまで吊り上げられたか否
かを検出するスイッチである。

【００２６】このような制御プログラムに変更すれば畦
際での操作性が著しく向上するものである。次に図８の
フロ−チャ−トを説明する。この制御プログラムの特徴
は、自動操舵モ−ド時において、作業機が上昇している
ときには、前後輪逆位相操舵モ−ド設定スイッチＳ２を
押して逆位相操舵モ−ドを解除しようとしても、それが
出来ないようにしたことである。従来装置の場合、自動
操舵モ−ドでトラクタ−１を前進させているときは前輪
操舵モ−ドが優先され、畦際での旋回時のみ前後輪逆位
相操舵モ−ドに自動的に切り換わるようにしているが、
この自動操舵モ−ド時においてその前後輪逆位相操舵モ
−ドを解除しようとする場合、作業者は作業機を一度地
面に降ろすか、あるいは逆位相操舵モ−ド設定スイッチ
Ｓ２を押さなければならず、不慣れな作業者が、これを
誤って操作すると、機体の操向性が悪くなることがあ
る。即ち、作業機が上昇しているときには、前後輪が互
いに逆方向を向いている前後輪逆位相操舵モ−ドである
方が旋回半径が小になるし、また操向性も良くなるので
あるが、作業者が旋回中に誤って設定スイッチＳ２を押
すと作業者自身が意図していた旋回軌跡とは異なる軌跡
を描いて機体が旋回を始めることになり、その結果、後
輪が畦を踏み崩すような不具合が生じる恐れがある。

【００２７】図８のフロ−チャ−トに示す制御プログラ
ムの内容は、こうした問題が生じないように作業機が上
昇している間はスイッチＳ２のＯＮ、ＯＦＦ操作に拘ら
ず常に前後輪逆位相操舵モ−ドを維持するようにしたも
のである。最後に、図９乃至図１１に基づいてこの実施
例で説明したトラクタ−１のフロントアクスル部の改良
構造を説明する。図中符号、９４は左右のフレ−ム２
０、２０同士を連結している補強板、図１０に示す符号
９６はフロントアクスルハウジング２５の外端部に介装
されたスペ−サで、このスペ−サはフロントアクスル部
のトレッドを長くする場合に装着される。トレッドを長
くすると、操舵用の油圧シリンダ−４０の長さを調節し
なければならないが、この例ではピストンロッド９８の
長さを変えて対応するように構成している。

【００２８】即ち、油圧シリンダ−４０自体はその取り
付け位置の変更は行わずピストンロッド９８とナックル
ア−ム３０との間に別の延長ロッド９９を介装してこれ
らを螺合螺着させ、トレッド変更に対応すべく構成して
いる。なお、後輪トレッドの変更調節も前輪と同様に行
うので、説明は省略する。

【００２９】

【発明の効果】この発明は前記の如く、前輪操舵モ−ド
以外に、少なくとも前後輪逆位相操舵モ−ドを有し、手
動によるモ−ド設定と、作業機の昇降動作に連動して前
輪操舵モ−ドと前後輪逆位相操舵モ−ド間で操舵モ−ド
が自動的に切り換わる自動操舵モ−ドとを備え、さらに
機体後部に作業機を連結するための昇降リンクを備えた
動力車輌において、自動操舵モ−ド時における前後輪逆
位相操舵モ−ドになるときの作業機昇降リンクの高さ
と、前後輪逆位相操舵モ−ドから元の前輪操舵モ−ドに
復帰するときの高さが異なるように構成したものである
から、畦際で作業機を上昇させて旋回操作を始めたとき
には直ちに前後輪逆位相操舵モ−ドに切り換えられて小
回りでき、旋回後は作業機が降下を始めた矢先に元の前
輪操舵モ−ドに切り換えられるので、畦を後輪で踏み崩
すようなことがなく、操作性が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】乗用管理用のトラクタ−の側面図である。

【図２】動作原理を説明するための油圧回路図である。

【図３】制御系を示すブロック図である。

【図４】制御の内容を説明するフロ−チャ−トである。

【図５】連結リンクの高さとモ−ド切換のタイミングと
の関係を説明する図である。

【図６】改良装置の制御内容を説明するフロ−チャ−ト
である。

【図７】改良装置の制御内容を説明するフロ−チャ−ト
である。

【図８】改良装置の制御内容を説明するフロ−チャ−ト
である。

【図９】フロントアクスル部の構造を示す平面図であ
る。

【図１０】トレッド変更後のフロントアクスル部の平面
図である。

【図１１】要部の断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島本 利二 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農 機株式会社 技術部内 (72)発明者 石井 尚彦 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農 機株式会社 技術部内 (72)発明者 池川 寛 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農 機株式会社 技術部内 (72)発明者 関屋 隆史 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農 機株式会社 技術部内 審査官 大谷 謙仁 (56)参考文献 特開 平３−159880（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−267079（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−38472（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−49589（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−94975（ＪＰ，Ｕ) 特公 平４−46795（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 7/14 B62D 6/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前輪操舵モ−ド以外に、少なくとも前後輪
   逆位相操舵モ−ドを有し、手動によるモ−ド設定と、作
   業機の昇降動作に連動して前輪操舵モ−ドと前後輪逆位
   相操舵モ−ド間で操舵モ−ドが自動的に切り換わる自動
   操舵モ−ドとを備え、さらに機体後部に作業機を連結す
   るための昇降リンクを備えた動力車輌において、自動操
   舵モ−ド時における前後輪逆位相操舵モ−ドになるとき
   の作業機昇降リンクの高さと、前後輪逆位相操舵モ−ド
   から元の前輪操舵モ−ドに復帰するときの高さが異なる
   ことを特徴とする動力車輌における操舵装置。