JP4204771B2 - 四輪操舵作業車 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリング操作に応じて前輪のみを操舵させる二輪操舵モード、並びに、後輪を前記前輪に対して同位相及び又は逆位相に転舵させる四輪操舵モード、のいずれかを選択し、この選択されたモードで操舵制御を行うようにされた四輪操舵作業車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スピードスプレーヤ、トラクター等の四輪作業車にあっては、圃場等において比較的低速で走行しながら作業を行う場合、一般道路上等を比較的高速で走行する場合、傾斜地を等高線に沿うように走行する場合等、運転状況、走行環境等に応じて、それぞれ要求される操舵特性が異なる。
【０００３】
そこで、従来、操舵モード選択ダイアル等を操作することにより、運転者が任意に、ステアリング操作に応じて前輪のみを操舵させる二輪操舵モード、並びに、後輪を前輪に対して同位相及び又は逆位相に転舵させる四輪操舵モード、のいずれかを選択し、この選択された操舵モードで操舵制御を行うようにされた四輪操舵作業車が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した如くの四輪操舵作業車においては、操舵制御を行うため、舵角センサが必須であるが、従来においては、前後左右の四輪に対して一個、又は、左右一対の前輪に対して一個と左右一対の後輪に対して一個の計二個、の舵角センサが設けられているのが普通であり、その設けられている舵角センサとしては、ポテンショメータを用いたものが多い。
【０００５】
しかしながら、従来の四輪操舵作業車では、舵角センサとしてのポテンショメータがむき出し、もしくは、簡易カバーが装備されている程度の構造となっている。
そのため、舵角センサの耐衝撃、耐水、耐塵、耐異物性が弱く、故障しやすいものとなっており、信頼性が低くなっていた。
特に、スピードスプレーヤ等の作業車においては、 粘泥地や草木等の異物を巻き込みやすい果樹園等を走行することが多いので、舵角センサの取付、保護構造に格別の工夫が要求される。
【０００６】
また、従来の四輪操舵作業車においては、舵角センサを含む操舵系の異常を検出（異常の有無を判定）する手段が設けられておらず、したがって、異常が生じた際の対策（フェールセーフ）も講じられていないので、舵角センサが故障した場合等には、操舵不能に陥り、安全性がおびやかされるおそれがあった。
【０００７】
一方、例えば、左右一対の前輪のうちの一方と、左右一対の後輪のうちの一方と、の計二個の舵角センサが設けられている四輪操舵作業車においては、操舵機構（通常は、アッカーマン・ジャント式）の構造上、旋回時において舵角センサを配した車輪の舵角が直進中立位置を中心線にした線対称とならず、また、左右一対の舵角センサの分解能が互いに相違することになるので、旋回特性が左右で異なるものとなり、操舵フィーリングが良いとは言えなかった。
【０００８】
本発明は、上述した如くの従来の四輪操舵作業車に関する問題を解消すべくなされたもので、その目的とするところは、舵角センサの耐衝撃、耐水、耐塵、耐異物性を高めて故障しにくく、信頼性を高めることができ、また、舵角センサを含む操舵系の異常の有無を自動的に速やかに判定することができるとともに、異常が生じた際にフェールセーフ動作を実行できて、安全性を向上させることができ、さらに、制御精度の向上、操舵フィーリングの向上等も図ることのできる四輪操舵作業車を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成すべく、本発明に係る四輪操舵作業車は、基本的には、ステアリング操作に応じて左右一対の前輪を転舵させる前輪操舵装置と、前記前輪からは独立して左右一対の後輪を転舵させる後輪操舵装置と、前記後輪の舵角を０度に維持する二輪操舵モード並びに前記前輪の舵角に応じて前記後輪を同位相及び又は逆位相に転舵させる四輪操舵モードのいずれかで前記後輪操舵装置に対する制御を行う制御手段と、を備える。
【００１０】
そして、前記左右一対の前輪にそれぞれ個別に前輪舵角センサが設けられるとともに、前記左右一対の後輪にもそれぞれ個別に後輪舵角センサが設けられ、前記制御手段は、前記左右一対の前輪舵角センサの一方により検出された一方の前輪の検出舵角に基づいて、他方の前輪がとるべき舵角を算出し、この算出舵角と他方の前輪舵角センサにより検出された他方の前輪の検出舵角とを比較して、それらの偏差が所定値以上であるとき、前記前輪舵角センサを含む前輪操舵系に異常が生じたと判定するようにされていることを特徴としている。
【００１１】
前記前輪舵角センサ及び前記後輪舵角センサは、好ましくは、ポテンショメータと、ドライブアクスルを内蔵する車軸ケース部とギヤナックルとの間に配設されたギヤユニットにシール部材を介して取り付けられて、前記ポテンショメータを水密的に被包保持するセンサケースと、を備える。
【００１２】
好ましい態様では、前記ギヤユニットは、前記車軸ケース部から上方に突出する第一ギヤケースと、該第一ギヤケースに回動可能に連結されて斜め下方に突出する第二ギヤケースとからなり、該第二ギヤケースに前記ギヤナックルを介して前記各車輪が保持されるとともに、前記第二ギヤケース内にそれと一体に回動する舵角検出用シャフトが内装されており、該舵角検出用シャフトの回動が前記ポテンショメータに伝達されるようになっている。
【００１３】
前記の如くに、舵角センサの主要部であるポテンショメータをセンサケースで被包保持し、該センサケースを、アクスルを内蔵する車軸ケース部とギヤナックルとの間に配設されたギヤユニットにシール部材を介して取り付けるようにしたことにより、舵角センサの耐衝撃、耐水、耐塵、耐異物性が効果的に高められ、これにより舵角センサが故障しにくくなって、信頼性を高めることができる、
【００１５】
また、上記と同様に、前記制御手段は、前記左右一対の後輪舵角センサの一方により検出された一方の後輪の検出舵角に基づいて、他方の後輪がとるべき舵角を算出し、この算出舵角と他方の後輪舵角センサにより検出された他方の後輪の検出舵角とを比較して、それらの偏差が所定値以上であるとき、前記後輪舵角センサを含む後輪操舵系に異常が生じたと判定するようにされる。
【００１６】
前記のように、左右一対の前輪及び左右一対の後輪にそれぞれ個別に舵角センサを設け、左右一方の舵角センサの検出舵角に基づいて他方の車輪がとるべき舵角を算出し、この算出舵角と他方の舵角センサにより検出された他方の車輪の検出舵角とを比較することによって、舵角センサを含む操舵系の異常を検出するようにしたことにより、センサが二重化され、舵角センサを含む操舵系の異常を、確実にしかも自動的に、速やかに検出・判定することが可能となる。
また、前記制御手段は、好ましくは、前記前輪舵角センサを含む前輪操舵系に異常が生じたと判定されたとき、前記後輪を中立位置に固定するようにされる。
【００１７】
さらに、前記制御手段は、好ましくは、前記後輪舵角センサを含む後輪操舵系に異常が生じたと判定されたとき、前記後輪の転舵を中止するようにされる。
上記に加え、前記制御手段は、好ましくは、前記舵角センサを含む操舵系に異常が生じたと判定され、かつ、高速走行中であると判断されたとき、警報手段を作動させるとともに、走行用原動機を強制的に停止させるようにされる。
【００１８】
上記のような、舵角センサを含む操舵系に異常が生じたと判定された際のフェールセーフ動作を行うことにより、安全性が一層向上する。
本発明の四輪操舵作業車のさらに別の好ましい態様では、前記四輪操舵モードでの走行中において、前記前輪が左右に転舵される旋回時に、内輪側に位置する前輪舵角センサにより検出された検出舵角に基づいて、内輪側に位置する前記後輪の目標舵角を算出するとともに、内輪側に位置する前記後輪舵角センサの検出舵角が前記算出された目標舵角となるように、前記後輪を転舵させる制御を行うようにされる。
【００１９】
ここで、アッカーマン・ジャント式の操舵機構を持つ四輪操舵作業車では、左旋回時、右旋回時には、外輪転舵角度より内輪転舵角度の方が大きくなる。一方、舵角センサにポテンショメータを用いると、センサの持つ電気的回動角度をデジタル数値に置き換えるため、いくつかの階層に切り分ける（８ビットの場合２５６分割）が、分割幅はセンサの電気的回動角度（例えば１１０度）と制御側の分解能（ビット数）によってのみ確定される。例えば、左旋回時には、右前輪が外輪側となり、最大転舵角度は、例えば、３３.２度となり、このときは、測定の対象が７７.３階層（分解能＝２５６×３３.２／１１０＝７７.３）しか用いられない。それに対し、右旋回時には、右前輪が内輪側となり、最大転舵角度は、例えば４４度となり、このときは、測定の対象が１０２.４階層（分解能＝２５６×４４／１１０）となる。
【００２０】
そのため、前記のように、旋回時に均等でかつ転舵舵角が大きくなる内輪側の前輪及び後輪舵角センサの検出舵角を用いて、言い換えれば、常に分解能が高くなる内輪側の舵角センサを用いて四輪操舵制御を行うことができるので、制御精度の向上、操舵フィーリングの向上等が図られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る四輪操舵作業車としてのスピードスプレーヤの一実施形態の外観を示している。
一般に、スピードスプレーヤは、車体に設置された薬液タンク内の薬液をポンプで車体後部に配設されたノズルに圧送し、そのノズルから外部に向けて吹き出される薬液を、車体後部に配設された送風ファンから外部に向けて吹き出される空気流により拡散し、もって、果樹園等の圃場において走行しながら広域に渡って効率的に散布作業を行うものである。
【００２２】
かかるスピードスプレーヤは、前記の如く果樹園等の特定の狭い空間を走行させる必要があることから、小回りが効くとともに旋回半径を可能な限り小さくすることが望まれる一方、移動時等においては一般道路上等での走行も必要であり、さらに、傾斜地を等高線に沿うように走行させる場合もあることから、操舵モードとして、二輪操舵モードに加えて、同位相及び１又は逆位相四輪操舵モードをとりえるようになすことが強く望まれる。
【００２３】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、前記した如くの要望に応えるべく、前記二輪操舵モードと逆位相四輪操舵モードをとりえるようにされたスピードスプレーヤ１を示している。図示のスピードスプレーヤ１は、車体３のフロント側下部に左右一対の前輪１２Ｌ、１２Ｒが配設されるとともに、前記車体３のリア側下部に左右一対の後輪１４Ｌ、１４Ｒが配設され、前記車体３の前部にキャビン２が設けられるとともに、該キャビン２内に運転席５が配置され、中央部に断面半円形の薬液タンク４が設置されるとともに、この薬液タンク４の直後にエンジンルーム１５が形成され、このエンジンルーム１５内に走行用と送風ファン駆動用とを兼ねるリア配置の単一のディーゼル式等のエンジンが原動機１８として収容されている。
【００２４】
前記エンジンルーム１５の後部には、風胴９や吐風口７等で包囲された軸流送風ファン１１が配され、前記吐風口７には外部に臨むように所要数の薬液噴霧ノズル６が円弧状に配設されている。
前記運転席５近傍には、前記ノズル６に薬液を圧送するポンプ（図示省略）が配され、前記ノズル６から外部に噴霧される薬液が、前記吐風口７から外部に向けて吹き出される前記送風ファン１１からの空気流により拡散され、それにより、果樹園等においてステアリングハンドル１０を操作しつつ走行しながら、薬液の散布作業を行うことができるようになっている。
【００２５】
図２は、図１に示されるスピードスプレーヤ１の底面を示した図（地面側から見た図）、図３は、前記車体３上に配置されている前記キャビン２、前記運転席５、前記薬液タンク４、前記エンジンルーム１５、前記風胴９や前記吐風口７等で包囲された送風ファン１１、ポンプ等を取り除いた状態の、操舵系関連部分の概略構成を示している。
【００２６】
図３に示される前記スピードスプレーヤ１における操舵系には、ステアリング操作（前記ステアリングハンドル１０による操舵操作）に応じて前輪１２Ｌ、１２Ｒを転舵させるアッカーマン・ジャント式の前輪操舵装置２０と、前記前輪１２Ｌ、１２Ｒからは独立して後輪１４Ｌ、１４Ｒを転舵させる、同じくアッカーマン・ジャント式の後輪操舵装置４０と、運転者により操作される操舵モード選択手段としての操舵モード選択ダイヤル６０と、この操舵モード選択ダイヤル６０から得られる、運転者により選択された操舵モードを表す信号に基づいて、前記後輪１４Ｌ、１４Ｒの舵角を０度（中立）に維持する二輪操舵モード、及び、前記後輪１４Ｌ、１４Ｒを前記前輪１２Ｌ、１２Ｒとは逆位相に転舵させる逆位相四輪操舵モード、のいずれかで前記後輪操舵装置４０に対する制御を行う制御手段としての、マイクロコンピュータ等よりなるコントロールユニット１００と、が備えられている。
【００２７】
前記前輪操舵装置２０は、フロント側の車軸ケース部２９に取付固定され、前記車体３の幅方向に往復移動せしめられるタイロッドとしてのピストンロッド２６を備えた複動型シリンダである前輪操舵用シリンダ２５を有し、この前輪操舵用シリンダ２５の左室２５Ｌ及び右室２５Ｒに対する作動油の給排量を、前記ステアリングハンドル１０の操舵操作に応じて調節して、前記ピストンロッド２６を前記車体３の幅方向に移動させることにより、前記前輪１２Ｌ、１２Ｒを、前記ピストンロッド２６の両端に連結されたタイロッドエンド２２、２２及びナックルアーム２１、２１を介して転舵させるようになっている。
【００２８】
前記前輪操舵用シリンダ２５の前記左室２５Ｌ及び前記右室２５Ｒに対する作動油の給排は、オイルタンク３１、前輪用ポンプ３２Ｆ、及びオービット・ロール等からなるステアリングユニット１８を介して行われる。すなわち、前記オイルタンク３１内の作動油は、前記前輪用ポンプ３２Ｆにより吸入されて該ポンプ３２Ｆ内で加圧されて吐出され、前記ステアリングユニット１８に導入される。
【００２９】
このステアリングユニット１８においては、前記ステアリングハンドル１０の操舵操作に応じて、つまり、該ハンドル１０を左に切った場合には、前記前輪用ポンプ３１Ｆからの作動油が前記前輪操舵用シリンダ２５の前記右室２５Ｒに供給されるとともに、前記前輪操舵用シリンダ２５の前記左室２５Ｌ内の作動油が排出され、これにより、前記ピストンロッド２６が左行して、前記前輪１２Ｌ、１２Ｒは、図３に示される直進状態（舵角が０度）から左回りに転舵せしめられ、逆に、前記ハンドル１０を右に切った場合には、前記前輪用ポンプ３２Ｆからの作動油が前記前輪操舵用シリンダ２５の前記左室２５Ｌに供給されるとともに、前記前輪操舵用シリンダ２５の前記右室２５Ｒ内の作動油が排出され、これにより、前記ピストンロッド２６が右行して、前記前輪１２Ｌ、１２Ｒは、右回りに転舵せしめられる。
【００３０】
一方、前記後輪操舵装置４０は、リア側の車軸ケース部２９に取付固定され、前記車体３の幅方向に往復移動せしめられるタイロッドとしてのピストンロッド４６を備えた後輪操舵用シリンダ４５を有し、この後輪操舵用シリンダ４５の左室４５Ｌ及び右室４５Ｒに対する作動油の給排量を調節して、前記ピストンロッド４６を前記車体３の幅方向に移動させることにより、前記後輪１４Ｌ、１４Ｒを前記ピストンロッド４６の両端に連結されたタイロッドエンド２２、２２及びナックルアーム２１、２１を介して転舵させるようになっている。
【００３１】
前記後輪操舵用シリンダ４５の前記左室４５Ｌ及び前記右室４５Ｒに対する作動油の給排は、前記オイルタンク３１、後輪用ポンプ３２Ｒ、復コイル型の電磁弁３５を備えた方向切換弁部３４を介して行われる。すなわち、前記オイルタンク３１内の作動油は、前記後輪用ポンプ３２Ｒにより吸入されて該後輪用ポンプ３２Ｒ内で加圧されて吐出され、前記電磁弁３５に導かれる。
【００３２】
前記電磁弁３５においては、そのソレノイド３６が通電励磁されていないときには内蔵スプールが中立位置をとり、このときは、前記後輪用ポンプ３２Ｒからの作動油が、前記電磁弁３５を介して前記オイルタンク３１に戻される。前記ソレノイド３６が第一の態様で通電励磁されたときには内蔵スプールが第一作動位置をとり、このときは、前記後輪用ポンプ３２Ｒからの作動油が前記電磁弁３５を介して前記後輪操舵用シリンダ４５前記の左室４５Ｌに供給されるとともに、前記後輪操舵用シリンダ４５の前記右室４５Ｒ内の作動油が前記電磁弁３５を介して前記オイルタンク３１に戻され、これにより、前記ピストンロッド４６が右行して、前記後輪１４Ｌ、１４Ｒは、図３において実線で示される直進状態（舵角が０度）から左回りに転舵せしめられ、逆に、前記ソレノイド３６が第二の態様で通電励磁されたときには内蔵スプールが第二作動位置をとり、このときは、前記後輪用ポンプ３２Ｒからの作動油が前記電磁弁３５を介して前記後輪操舵用シリンダ４５の前記右室４５Ｒに供給されるとともに、前記後輪操舵用シリンダ４５の前記左室４５Ｌ内の作動油が前記電磁弁３５を介して前記オイルタンク３１に戻され、これにより、前記ピストンロッド４６が左行して、前記後輪１４Ｌ、１４Ｒは、右回りに転舵せしめられる。
【００３３】
一方、本実施形態においては、前記エンジン１８により、前記左右一対の前輪１２Ｌ、１２Ｒ及び前記左右一対の後輪１４Ｌ、１４Ｒを回転駆動する四輪駆動方式が採用されており、前記前輪１２Ｌ、１２Ｒ及び前記後輪１４Ｌ、１４Ｒには、前記エンジン１８の動力が、トランスミッション５０、プロペラシャフト５６、５６、フロント及びリアデフ５７、５８、前後左右のドライブアクスル１６、１６、１６、１６、後述するギヤユニット７０及びギヤナックル８０を介して伝達されるようになっている。
【００３４】
前記ドライブアクスル１６と前記各車輪１２Ｌ、１２Ｒ、１４Ｌ、１４Ｒとの間に配設された四個の前記ギヤユニット７０と、前記ギヤナックル８０はそれぞれ同一構成とされており、前記右前輪１２Ｒを代表して示す図４を参照すればよくわかるように、前記ギヤユニット７０は、前記ドライブアクスル１６を内蔵する前記車軸ケース部２９の左右端側にその上部７１ａが連結されて上方に突出する第一ギヤケース７１と、該第一ギヤケース７１の筒状下部７１ｂに回動可能に外嵌連結されて、斜め下方に突出する第二ギヤケース７２と、からなっており、前記ドライブアクスル１６の外端部に固定された駆動ベベルギヤ７４が、前記第一ギヤケース７１に回動自在に内装された中空回動軸７５の上端に固定された入力ベベルギヤ７６に噛合せしめられ、前記中空回動軸７５の下端に固定された出力ベベルギヤ７７が、前記車輪（右前輪）１２Ｒの軸部１３に外嵌固定されている、前記ギヤナックル８０の大径従動ベベルギヤ８１に噛合せしめられている。なお、前記中空回動軸７５の中心軸線Ｋ（鉛直線に対して内側へ傾斜している）が、前記右前輪１２Ｒ（１２Ｌ、１４Ｌ、１４Ｒ）の転舵軸線（キングピン軸）となる。
【００３５】
そして、本実施形態の四輪操舵作業車１においては、前記左右一対の前輪１２Ｌ，１２Ｒに、それぞれ個別に前輪舵角センサ５１Ｌ、５１Ｒが設けられるとともに、前記左右一対の後輪１４Ｌ、１４Ｒにも、それぞれ個別に後輪舵角センサ５２Ｌ、５２Ｒが設けられている。
【００３６】
前記各舵角センサ５１Ｌ、５１Ｒ、５２Ｌ、５２Ｒは、同一構成とされており、前記右前輪１２Ｒに設けられている右前輪舵角センサ５１Ｒが図４に代表して示されているように、ポテンショメータ５３と、前記ギヤユニット７０の上部（第一ギヤケース７１の上面部）に取り付けられて、前記ポテンショメータ５３を水密的に被包保持する金属製のセンサケース５５と、を備えている。
【００３７】
前記センサケース５５は、図４に加えて図５（Ａ）、（Ｂ）を参照すればよくわかるように、前記第一ギヤケース７１にシール部材（Ｏリング８６）を介してボルト８５、８５で水密的に取付固定された扁平筒状の基台ケース部材５５Ａと、該基台ケース部材５５Ａにシール部材（Ｏリング８8）を介して四本のボルト８７で水密的に取付固定された鋳鉄等よりなる適切な強度を有するカップ状のカバーケース部材５５Ｂと、からなっており、前記基台ケース部材５５Ａに前記ポテンショメータ５３が、その入力軸５３ａを前記中心軸線Ｋ上で下方に突出させた状態で、ビス８９、８９により取付固定されている。また、前記第二ギヤケース７２には、前記中空回動軸７５の中心部を貫通するように遊嵌された舵角検出用シャフト５６の下端部が、一体回動可能に螺着固定されており、前記右前輪１２Ｒの転舵、つまり、前記第二ギヤケース７２の回動が、前記舵角検出用シャフト５６及び前記基台ケース部材５５Ａに回動自在に内嵌された連結部材５９を介して、前記ポテンショメータ５３の前記入力軸５３ａに伝達されるようになっている。
なお、前記ポテンショメータ５３に繋がれたセンサケーブル５４の前記センサケース５５からの取り出し部には、防水キャップ７９が配されている。
【００３８】
このように、前記舵角センサ５１Ｌ、５１Ｒ、５２Ｌ、５２Ｒの主要部である前記ポテンショメータ５３を前記センサケース５５で被包保持し、該センサケース５５をギヤユニット７０にシール部材としての前記Ｏリング８６、８８を介して取り付けるようにしたことにより、前記舵角センサ５１Ｌ、５１Ｒ、５２Ｌ、５２Ｒの耐衝撃、耐水、耐塵、耐異物性が効果的に高められ、これにより前記舵角センサ５１Ｌ、５１Ｒ、５２Ｌ、５２Ｒが故障しにくくなって、信頼性を高めることができる、
【００３９】
また、前記ギヤユニット７０内の潤滑油の前記ポテンショメータ５３側への侵入も、前記基台ケース部材５５Ａと前記Ｏリング８６により防がれる。
そして、前記後輪操舵装置４０に対する制御を行う前記コントロールユニット１００には、前記操舵モード選択ダイヤル６０からの、運転者によりいずれの操舵モードが選択されているかを表す信号、前記前輪舵角センサ５１Ｌ、５１Ｒ及び前記後輪舵角センサ５２Ｌ、５２Ｒからの前記前輪１２Ｌ、１２Ｒ及び前記後輪１４Ｌ、１４Ｒの舵角を表す検出信号、前記運転席５近傍に配置されたシフトレバー９０による変速段位置を検出するシフトボジションセンサ９５からの変速段位置を表す信号、等が供給され、前記コントロールユニット１００は、前記各信号に基づいて、前記電磁弁３５の前記ソレノイド３６を選択的に通電励磁する切換制御を行い、前記後輪操舵装置４０を、前記前二輪操舵モード、及び、前記逆位相四輪操舵モードのいずれかで制御するようにされる。
【００４０】
ここでは、前記コントロールユニット１００は、マイクロコンピュータが用いられて構成され、前記した如くの操舵制御を行うのであるが、この際、前記前輪舵角センサ５１Ｌ、５１Ｒ及び前記後輪舵角センサ５２Ｌ、５２Ｒを含む操舵系に異常が生じたか否かを検出して、異常が生じたと判定されるときにはその対策（フェールセーフ動作）を講じるとともに、旋回時における制御精度及び操舵フィーリングを向上させるべく、前記後輪１４Ｌ、１４Ｒの目標舵角の設定及び逆位相四輪操舵制御を行うようにされている。
【００４１】
以下、異常判定及びその対策プログラムの一例を図７に、また、後輪の目標舵角設定プログラムの一例を図８に、それぞれフローチャートで示し、以下においては、該フローチャートを参照しながらそれらの内容を説明する。
【００４２】
図７に示される異常判定及びその対策プログラムの一例においては、スタート後、まず、ステップ２０１において、前記各信号を読み込み、続くステップ２０２で、左前輪舵角センサ５１Ｌにより検出された左前輪１２Ｌの検出舵角に基づいて、右前輪１２Ｒがとるべき舵角を算出する。
【００４３】
ここで、アッカーマン・ジャント式の、平面的には台形リンク構造をとる前記前輪操舵装置２０及び前記後輪操舵装置４０を持つ本実施形態の四輪操舵作業車１では、操舵角に応じて内外輪の転舵角度に差異が生じるように（一点を中心に旋回できるよう、内輪切角＞外輪切角）設定される。つまり、左旋回時、右旋回時には、外輪転舵角度より内輪転舵角度の方が大きくされる。この場合、リンク系のたわみは実質的に無視できるので、左右輪の舵角の差異は関数式に置き換えることができる。したがって、前記ステップ２０２においては、上記観点に基づいて右前輪１２Ｒがとるべき舵角を算出する。具体的には、例えば、左旋回時には、左前輪１２Ｌが内輪側となり、このときの該左前輪１２Ｌの検出舵角が例えば２５度である場合には、外輪側となる右前輪１２Ｒがとるべき舵角は例えば２０度と算出される。
【００４４】
次いで、ステップ２０３において、前記右前輪１２Ｒがとるべき前記算出舵角と右前輪舵角センサ５１Ｒにより検出された前記右前輪１２Ｒの検出舵角とを比較して、それらの偏差が所定値（例えば５度）以下であるか否か、つまり、正常範囲内に収まっているか否かを判断し、前記偏差が前記正常範囲内に収まっていないと判断されたときには、前記前輪舵角センサ５１Ｌ、５２Ｒを含む前輪操舵系に異常が生じたと判定して、ステップ２０６に進む。
【００４５】
ステップ２０６では、タイマーをスタート（カウントアップ）して時間計測を開始し、続くステップ２０７で異常が発生してから所定時間（例えば、０.１秒）が経過したか否か判断し、所定時間が経過したとき前輪操舵系の異常が確たるものであると判定してステップ２０８に進み、フェールセーフとして、前記後輪１４Ｌ、１４Ｒを中立位置（舵角０度）に固定する。
【００４６】
続くステップ２２０では、前記運転席５近傍に設けられたパイロットランプ９２を点滅させ、次いで、ステップ２２１で高速走行中であるか否かを判断する。この判断は、例えば前記シフトボジションセンサ９５からの変速段位置を表す信号に基づいて、変速段が高変速段（副変速がＨ）であるか否かを判断することにより行い、高速走行中でない場合は元に戻り、高速走行中である場合には、ステップ２２２に進んで、フェールセーフとして、警報手段としてのブザー９６を警鳴させて、運転者（オペレータ）に注意を喚起し、さらに、ステップ２２３で前記走行用エンジン１８を強制的に停止させる。
【００４７】
一方、ステップ２０３において、前記右前輪１２Ｒの算出舵角と検出舵角とを比較して、それらの偏差が正常範囲内に収まっていると判断された場合には、ステップ２０４、２０５に進み、前記ステップ２０２、２０３と同様に、今度は、右前輪舵角センサ５１Ｒにより検出された右前輪１２Ｒの検出舵角に基づいて、左前輪１２Ｌがとるべき舵角を算出し、この算出舵角と右前輪舵角センサ５１Ｒにより検出された右前輪１２Ｒの検出舵角とを比較して、それらの偏差が所定値（例えば５度）以下であるか否か、つまり、正常範囲内に収まっているか否かを判断し、前記偏差が前記正常範囲内に収まっていないと判断されたときには、前記前輪舵角センサ５１Ｌ、５１Ｒを含む前輪操舵系に異常が生じたと判定して、ステップ２０６に進み、ステップ２０６〜２０８、２２０〜２２３を、前記と同様に実行して元に戻る。
また、ステップ２０５において、前記左前輪１２Ｌの算出舵角と検出舵角との偏差が正常範囲内に収まっていると判断された場合には、今度は前記後輪１４Ｌ、１４Ｒ側の異常判定を行うべく、ステップ２１１〜２１４を実行する。
【００４８】
すなわち、前記前輪１２Ｌ、１２Ｒ側と同様に、ステップ２１１において、前記左後輪舵角センサ５２Ｌにより検出された前記左後輪１４Ｌの検出舵角に基づいて、前記右後輪１４Ｒがとるべき舵角を算出し、次いで、ステップ２１２において、前記右後輪１４Ｒがとるべき前記算出舵角と前記右後輪舵角センサ５２Ｒにより検出された前記右後輪１４Ｒの検出舵角とを比較して、それらの偏差が所定値（例えば５度）以下であるか否か、つまり、正常範囲内に収まっているか否かを判断し、前記偏差が前記正常範囲内に収まっていないと判断されたときには、前記後輪舵角センサ５２Ｌ、５２Ｒを含む輪操舵系に異常が生じたと判定して、ステップ２１５に進む。
【００４９】
ステップ２１５では、タイマーをスタート（カウントアップ）して時間計測を開始し、続くステップ２１６で異常が発生してから所定時間（例えば、０.１秒）が経過したか否か判断し、所定時間が経過したとき後輪操舵系の異常が確たるものであると判定してステップ２１７に進み、フェールセーフとして前記後輪１４Ｌ、１４Ｒの転舵を中止（その位置で固定）し、以後、前記したステップ２２０〜２２３を順次実行して元に戻る。
【００５０】
一方、ステップ２１２において、前記右後輪１４Ｒの算出舵角と検出舵角とを比較して、それらの偏差が正常範囲内に収まっていると判断された場合には、ステップ２１３、２１４に進み、前記ステップ２１１、２１２と同様に、今度は、前記右後輪舵角センサ５２Ｒにより検出された前記右後輪１４Ｒの検出舵角に基づいて、前記左後輪１４Ｌがとるべき舵角を算出し、この算出舵角と前記右後輪舵角センサ５２Ｒにより検出された前記右後輪１４Ｒの検出舵角とを比較して、それらの偏差が所定値（例えば５度）以下であるか否か、つまり、正常範囲内に収まっているか否かを判断し、前記偏差が前記正常範囲内に収まっていないと判断されたときには、前記後輪舵角センサ５２Ｌ、５２Ｒを含む後輪操舵系に異常が生じたと判定して、ステップ２１５に進み、ステップ２１５〜２１７、２２０〜２２３、を前記と同様に実行して元に戻る。
【００５１】
前記の如くに、左右一対の前輪１２Ｌ、１２Ｒ及び左右一対の後輪１４Ｌ、１４Ｒにそれぞれ個別に舵角センサ５１Ｌ、５１Ｒ、５２Ｌ、５２Ｒを設け、左右一方の（例えば左前輪及び左後輪側の）舵角センサの検出舵角に基づいて他方の（例えば右側の）車輪がとるべき舵角を算出し、この算出舵角と、他方の（例えば右前輪及び右後輪側の）舵角センサにより検出された他方の車輪の検出舵角と、を比較することによって、舵角センサを含む操舵系の異常を検出するようにしたことにより、センサが二重化され、舵角センサを含む操舵系の異常を、確実にしかも自動的に、速やかに検出・判定することが可能となる。
【００５２】
また、上記のような、舵角センサ５１Ｌ、５１Ｒ、５２Ｌ、５２Ｒを含む操舵系に異常が生じたと判定され際に、ブザー９６を鳴らす、後輪１４Ｌ、１４Ｒを中立位置にする、後輪１４Ｌ、１４Ｒの転舵を中止する、エンジン１８を停止させる等のフェールセーフ動作を行うことにより、安全性が一層向上する。
【００５３】
次に、図８に示される、後輪の目標舵角設定及び逆位相四輪操舵制御プログラムの一例を説明する。このプログラムは、逆位相四輪操舵モードでの走行中において、前記前輪１２Ｌ、１２Ｒが左右に転舵される旋回時に、内輪側に位置する前輪舵角センサ５１Ｌ又は５１Ｒにより検出された検出舵角に基づいて、内輪側に位置する後輪１４Ｌ又は１４Ｒの目標舵角を算出するとともに、内輪側に位置する後輪舵角センサ５２Ｌ又は５２Ｒの検出舵角が、前記算出された目標舵角となるように、前記後輪１４Ｌ、１４Ｒを転舵させる制御を行うようにされる。
【００５４】
具体的には、まず、ステップ３０１において、各信号を読み込み、続くステップ３０２で逆位相四輪操舵モードであるか否かを判断し、該モードでない、すなわち前二輪操舵モードであると判断された場合には、元に戻り、逆位相四輪操舵モードであると判断された場合には、ステップ３０３において前輪１２Ｌ、１２Ｒが中立位置（舵角が０度付近）にあるか否かを判断し、中立位置にあると判断された場合には、元に戻り、中立位置にないと判断された場合には、旋回中であるので、ステップ３０４に進む。
【００５５】
ステップ３０４においては、左旋回かどうか、つまり、旋回方向を判断し、左旋回であると判断された場合には、ステップ３０５において、内輪側に位置する左前輪舵角センサ５１Ｌにより検出された検出舵角に基づいて、内輪側に位置する左後輪１４Ｌの目標舵角を算出し、続く、ステップ３０６において、前記内輪側に位置する左後輪１４Ｌの舵角が前記算出された目標舵角となるように、言い換えれば、左後輪舵角センサ５２Ｌの検出舵角が前記目標舵角となるように、前記後輪１４Ｌ、１４Ｒを転舵させる制御を行う。
【００５６】
一方、ステップ３０４において左旋回ではない、つまり、右旋回であると判断された場合には、ステップ３０７において、内輪側に位置する右前輪舵角センサ５１Ｒにより検出された検出舵角に基づいて、内輪側に位置する右後輪１４Ｒの目標舵角を算出し、続く、ステップ３０８において、前記内輪側に位置する右後輪舵角センサ５２Ｒの検出舵角が前記算出された目標舵角となるように、前記後輪１４Ｌ、１４Ｒを転舵させる制御を行う。
【００５７】
ここで、アッカーマン・ジャント式の操舵機構を持つ四輪操舵作業車では、左旋回時、右旋回時には、外輪転舵角度より内輪転舵角度の方が大きくなる。一方、舵角センサにポテンショメータを用いると、センサの持つ電気的回動角度をデジタル数値に置き換えるため、いくつかの階層に切り分ける（８ビットの場合２５６分割）が、図６に右前輪１２Ｒを代表して示される如くに、分割幅は、センサの電気的回動角度θc（例えばθc＝１１０度）と制御側の分解能（ビット数）によってのみ確定される。例えば、左旋回時には、右前輪１２Ｒ（二点鎖線）が外輪側となり、転舵角度θuは３３.２度となり、このときは、測定の対象が７７.３階層（分解能＝２５６×３３.２／１１０＝７７.３）しか用いられない。それに対し、右旋回時には、右前輪１２Ｒ（一点鎖線）が内輪側となり、最大転舵角度θvは４４度となり、このときは、測定の対象が１０２.４階層（分解能＝２５６×４４／１１０＝１０２．４）となる。
【００５８】
そのため、前記のように、前輪１２Ｌ、１２Ｒが左右に転舵される旋回時に、内輪側に位置する前輪舵角センサ５１Ｌ又は５１Ｒにより検出された検出舵角に基づいて、内輪側に位置する後輪１４Ｌ又は１４Ｒの目標舵角を算出し、前記内輪側に位置する後輪舵角センサ５２Ｌ又は５２Ｒの検出舵角が前記算出された目標舵角となるように、前記後輪１４Ｌ、１４Ｒを転舵させる制御を行うようにすることにより、旋回時に、分割幅が均等で、かつ転舵舵角が大きくなる内輪側の前輪及び後輪舵角センサの検出舵角を用いて、言い換えれば、分解能が高くなる内輪側の舵角センサを用いて四輪操舵制御を行うことが可能になるので、制御精度の向上、操舵フィーリングの向上等が図られる。
【００５９】
以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において、種々の変更ができるものである。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明によれば、舵角センサの耐衝撃、耐水、耐塵、耐異物性が高められて故障しにくく、信頼性を向上させることができ、また、舵角センサを含む操舵系の異常の有無を自動的に速やかに判定する ことができるとともに、異常が生じた際にフェールセーフ動作を実行できて、安全性を向上させることができ、さらに、制御精度の向上、操舵フィーリングの向上等も図ることのできる 四輪操舵作業車を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る四輪操舵作業車としてのスピードスプレーヤの一実施形態を示す外観図であり、（Ａ）は前方よりみた外観図、（Ｂ）は後方より見た外観図。
【図２】図１に示される四輪操舵作業車の底面図。
【図３】図１に示される四輪操舵作業車の操舵系関連部分の概略構成図。
【図４】図１に示される四輪操舵作業車の右前輪付近を示す部分切欠拡大図。
【図５】（Ａ）は図４のV矢視線に従う部分切欠拡大図、（Ｂ）は図５（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図。
【図６】旋回時に転舵舵角の大きい内輪側の検出舵角を用いて四輪操舵制御を行うことによる利点の説明に供される図。
【図７】コントロールユニットが実行する操舵系の異常判定及びその対策プログラムの一例を示すフローチャ−ト。
【図８】コントロールユニットが実行する後輪目標舵角設定及び四輪操舵制御プログラムの一例を示すフローチャ−ト。
【符号の説明】
１・・・スピードスプレーヤ（四輪操舵作業車）
１２Ｌ・・・左前輪
１２Ｒ・・・右前輪
１４Ｌ・・・左後輪
１４Ｒ・・・右後輪
１６・・・ドライブアクスル
１８・・・走行用原動機
２０・・・前輪操舵装置
２９・・・車軸ケース部
４０・・・後輪操舵装置
５１Ｌ・・・左前輪舵角センサ
５１Ｒ・・・右前輪舵角センサ
５２Ｌ・・・左後輪舵角センサ
５２Ｒ・・・右後輪舵角センサ
５３・・・ポテンショメータ
５５・・・センサケース
５６・・・舵角検出用シャフト
７０・・・ギヤユニット
７１・・・第一ギヤケース
７２・・・第ニギヤケース
８０・・・ギヤナックル
８６、８８・・・Ｏリング（シール部材）
９２・・・パイロットランプ（警報手段）
９６・・・ブザー（警報手段）
１００ …コントロールユニット（制御手段）

Claims (8)

1. ステアリング操作に応じて左右一対の前輪（１２Ｌ、１２Ｒ）を転舵させる前輪操舵装置（２０）と、前記前輪（１２Ｌ、１２Ｒ）からは独立して左右一対の後輪（１４Ｌ、１４Ｒ）を転舵させる後輪操舵装置（４０）と、前記後輪（１４Ｌ、１４Ｒ）の舵角を０度に維持する二輪操舵モード並びに前記前輪（１２Ｌ、１２Ｒ）の舵角に応じて前記後輪（１４Ｌ、１４Ｒ）を同位相及び又は逆位相に転舵させる四輪操舵モードのいずれかで前記後輪操舵装置（４０）に対する制御を行う制御手段（１００）と、を備え、
   前記左右一対の前輪（１２Ｌ，１２Ｒ）にそれぞれ個別に前輪舵角センサ（５１Ｌ、５１Ｒ）が設けられるとともに、前記左右一対の後輪（１４Ｌ、１４Ｒ）にもそれぞれ個別に後輪舵角センサ（５２Ｌ、５２Ｒ）が設けられている四輪操舵作業車（１）であって、
   前記制御手段（１００）は、前記左右一対の前輪舵角センサ（５１Ｌ、５１Ｒ）の一方により検出された一方の前輪（１２Ｌ、１２Ｒ）の検出舵角に基づいて、他方の前輪（１２Ｒ、１２Ｌ）がとるべき舵角を算出し、この算出舵角と他方の前輪舵角センサ（５１Ｒ、５１Ｌ）により検出された他方の前輪（１２Ｒ、１２Ｌ）の検出舵角とを比較して、それらの偏差が所定値以上であるとき、前記前輪舵角センサ（５１Ｌ、５１Ｒ）を含む前輪操舵系に異常が生じたと判定するようにされていることを特徴とする四輪操舵作業車。
2. 前記前輪舵角センサ（５１Ｌ、５１Ｒ）及び前記後輪舵角センサ（５２Ｌ、５２Ｒ）は、ポテンショメータ（５３）と、ドライブアクスル（１６）を内蔵する車軸ケース部（２９）とギヤナックル（８０）との間に配設されたギヤユニット（７０）にシール部材（８６、８８）を介して取り付けられて、前記ポテンショメータ（５３）を水密的に被包保持するセンサケース（５５）と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の四輪操舵作業車。
3. 前記ギヤユニット（７０）は、前記 車軸ケース部（２９）から上方に突出する第一ギヤケース（７１）と、該第一ギヤケース（７１）に回動可能に連結されて斜め下方に突出する第二ギヤケース（７２）とからなり、該第二ギヤケース（７２）に前記ギヤナックル（８０）を介して前記各車輪（１２Ｌ、１２Ｒ、１４Ｌ、１４Ｒ）が保持されるとともに、前記第二ギヤケース（７２）内にそれと一体に回動する舵角検出用シャフト（５６）が内装されており、該舵角検出用シャフト（５６）の回動が前記ポテンショメータ（５３）に伝達されるようになっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の四輪操舵作業車。
4. 前記制御手段（１００）は、前記左右一対の後輪舵角センサ（５２Ｌ、５２Ｒ）の一方により検出された一方の後輪（１４Ｌ、１４Ｒ）の検出舵角に基づいて、他方の後輪（１４Ｒ、１４Ｌ）がとるべき舵角を算出し、この算出舵角と他方の後輪舵角センサ（５２Ｒ、５２Ｌ）により検出された他方の後輪（１４Ｒ、１４Ｌ）の検出舵角とを比較して、それらの偏差が所定値以上であるとき、前記後輪舵角センサ（５２Ｌ、５２Ｒ）を含む後輪操舵系に異常が生じたと判定するようにされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の四輪操舵作業車。
5. 前記制御手段（１００）は、前記前輪舵角センサ（５１Ｌ、５１Ｒ）を含む前輪操舵系に異常が生じたと判定されたとき、前記後輪（１４Ｌ、１４Ｒ）を中立位置に固定するようにされていることを特徴とする請求項１に記載の四輪操舵作業車。
6. 前記制御手段（１００）は、前記後輪舵角センサを含む後輪操舵系に異常が生じたと判定されたとき、前記後輪（１４Ｌ、１４Ｒ）の転舵を中止するようにされていることを特徴とする請求項４に記載の四輪操舵作業車。
7. 前記制御手段（１００）は、前記舵角センサ（５１Ｌ、５１Ｒ、５２Ｌ、５２Ｒ）を含む操舵系に異常が生じたと判定され、かつ、高速走行中であると判断されたとき、警報手段（９２、９６）を作動させるとともに、走行用原動機（１８）を強制的に停止させるようにされていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の四輪操舵作業車。
8. 前記制御手段（１００）は、前記四輪操舵モードでの走行中において、前記前輪（１２Ｌ、１２Ｒ）が左右に転舵される旋回時に、内輪側に位置する前輪舵角センサ（５１Ｌ、５１Ｒ）により検出された検出舵角に基づいて、内輪側に位置する前記後輪（１４Ｌ、１４Ｒ）の目標舵角を算出するとともに、内輪側に位置する前記後輪舵角センサ（５２Ｌ、５２Ｒ）の検出舵角が前記算出された目標舵角となるように、前記後輪（１４Ｌ、１４Ｒ）を転舵させる制御を行うようにされていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の四輪操舵作業車。

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