WO1992012889A1 - Skid steer loader - Google Patents

Description

明 細 書

発明の名称

スキッ ドステアローダ

技術分野

本発明は、 超芯地旋回 （その場旋回） が可能な荷役車両、 つま り スキッ ドステアローダに関する。 こ こで超芯地旋回とは、 車両が実 質的に前進あるいは後進するこ となしに、 その場で旋回のみを行う こ とをいう。

背景技術

スキッ ドステアローダは、 ローダを構成する車両の左右の車輪の 回転数および Zまたは回転方向を互いに違わせるこ とで、 車輪自体 をかじ取りするこ となしに、 この車両のステア リ ングを行う。 左右 の車輪の回転方向が逆で、 しかもその回転数が等しいときには、 上 述の超芯地旋回を行う。 公知のスキッ ドステアローダとして、 たと えば日本国公開特許公報平 2- 61228 号に記載されたものが提案され ている。

この日本国公開特許公報平 2- 61228 号に記載されたスキッ ドステ ァローダは、 基本的には、 車体と、 この車体の右側および左側にそ れぞれ設けられた車輪と、 左右の車輪をそれぞれ個別に回転駆動さ せる一対の油圧駆動装置とを有している。 そして、 車体に設けられ た一つまたは二つの多方向レバースィ ッチ装置の操作により油圧駆 動装置を制御して、 走行および Zまたはステア リ ングを行う。

しかしながら、 この公知の'スキッ ドステアローダでは、 上述のよ うに一つまたは二つの多方向レバースィ ツチ装置でローダの走行お よびノまたはステア リ ン グを制御しており、 このような操作は他に 新たな甩 あまり例がない。 このため運転に経験を必要とし、 初心者には不向 きであるという問題点がある。

発明の開示

本発明の目的は、 一般の乗用車の運転経験を持つ人であれば容易 に運転操作が可能なスキッ ドステアローダを提供することにある。

この目的を達成するため本発明のスキッ ドステアローダは、 左側および右側の車輪と、

この左側および右側の車輪を、 互いに独立した回転数および回転 方向にそれぞれ駆動する手段と、

回転操作式のハン ドルと、

アクセルペダルと、

レバーの操作位置に応じて、 前記ローダの前進、 中立および後進 のための指示信号を発生させる走行レバーと、

前記ハン ドルの切角を検出する第 1 の検出手段と、

前記アクセルペタルの踏角を検出する第 2の検出手段と、 前記走行レバーからの走行指示信号と、 前記第 1 の検出手段から のハン ドル切角信号と、 前記第 2の検出手段からのアクセル踏角信 号とを入力し、 これら信号に応じて前記駆動手段による各車輪の回 転数および回転方向を制御する手段と、

を有する。

このような構成によれば、 ハン ドルの切角とァクセルペダルの踏 角と走行レバーの操作位置とに応じて、 制御手段により各車輪の回 転数および回転方向が適宜に制御される。 このため、 一般の乗用車 と同様にローダを運転するこ とができ、 一般の乗用車の運転経験を 有する人であれば容易に運転することができる。 本発明の好適な実施形態によれば、 超芯地旋回を行うた'めの条件 を設定した単数または複数の運転モー ドを選択可能である。 この運 転モー ドには、 次のものがある。

(A ) 口一ダの前進または後進時にハン ドルをフル回転したとき にのみ超芯地旋回を行う運転モー ド。 旋回中心を連続的に変 えるこ とかできる。

( B ) 走行レバーか中立の位置にあるときにのみ超芯地旋回を行 う運転モー ド。 走行レパ'一の操作により、 不連続な旋回動作 が可能である。

( ハン ドルのノブ部の押しボタ ンスィ ッチが操作されたとき にのみ超芯地旋回を行う運転モー ド。 押しボタ ンスィ ツチの 操作により、 この場合も不連続な旋回動作が可能である。 図面の簡単な説明

図 1 は本発明のスキッ ドステアローダのー実施例の外観側面図、 図 2 は図 1 のスキッ ドステアローダにおける走行制御系の要部の 構造を示す図、

図 3 は図 2の走行制御系における制御装置のプロ ッ ク図、 図 4〜図 7 はそれぞれ制御装置内の関数発生部の特性を示す図、 そして

図 8〜図 10はそれぞれ各運転モー ドごとの操作状況を示す波形図 一し め O o

発明を実施するための最良の形態

図 1 において、 1 はスキッ ドステアローダであり、 オペレータか へッ ドガー ド 2で保護された運転席 3 に座り、 衝突時の防護用のシ 一 卜バー 4 を装着する。 このスキツ ドステア口一ゲ 1 には、 回転操 作によりローダ 1 の走行方向を制御するためのハン ドル 5 と、 前進 (¥) ， 中立（N) または後進（R; のための走行指示をローダ 1 に与え る走行レバ一 6 と、 図 2 に示されるエン ジン 7 と、 このエン ジン 7 の回転数を制御するためのスロ ッ 卜 レバー 8 と、 バケツ 卜 9 の上昇 および下降操作を行うバケツ ト レバー 10と、 ブーム 11の上昇および 下降操作を行うブームレバー 12と、 図 2 に示されるアクセルぺダル 13と、 図示しないブレーキペダルとが設けられている。

このスキッ ドステアローダ 1 においては、 スロ ッ ト レノくー 8 によ りエン ジン 7を所定の回転数に保ったうえでァクセ几ペダル 13を操 作するこ とで、 このローダ 1 を自走させることかできる。 また、 バ ケッ トシリ ンダ 14およぴブ一厶シリ ンダ 15でバケッ 卜 9およびブ一 ム 11を駆動することで、 荷役を行う。

次に、 図 2を参照して、 ローダ 1 の走行駆動系について説明する。 図示のように、 エンジン 7はスロ ッ 卜 レバー 8の操作量に応じた 一定の回転数となるように制御される。 エンジン 7の回転力は左右 の H S T (ハイ ド口スタティ ッ ク .） ポンプ 16L， 16Rに伝達され、 これら左右の H S Tポンプ 16L, 16Rによって作動油を高圧状態と する。 そして、 この高圧の作動油を左右の油圧駆動モータ 17L， 17 Rへ送り、 この油圧駆動モー夕 17L， 17Rから取出された駆動 トル クによ て、 左右の車輪 18L， 18Rをそれぞれ独立して駆動する。

H S Tポンプ 16L , 16Rは、 ステアリ ングレバ一 19 L , 19Rの操 作位置により、 中立位置を境にして、 作動油の送り出される方向お よび吐出量か決まる。 したか て、 ステア リ ン グレバー 19L， 19R の操作位置により各車輪 18L， 18Rの回転方向および回転数が変化 する こ とで、 ローグ 1 のスチ丁 リ ゲが行われる。 両車輪 18L , 18 Rの回転方向が同じでしかも回転数が等しいときには、 ローダ 1 は 直進する。 また、 両車輪 18 L , 18 Rの回転方向が逆で、 しかもそれ らの回転数が等しいときには、 超芯地旋回 （その場旋回.） を行う。 ステア リ ン グレバー 1 9 L , 1 9 Rの位置は、 これらステア リ ン グレ バ一 19 L， 1 9 Rをそれぞれ駆動する電動シリ ンダ 20 L， 20 Rを介し て、 制御装置 21によ り制御されている。 ステア リ ン グレバー 19 L , 1 9 Rの位置は、 それぞれポテンショ メ一夕 22 L , 22 Rによって制御 装置 21へフィ一ドバッ クされている。

また制御装置 21には、 ハン ドル 5 に設けられたノブ部の押しボ夕 ンスィ ッチ 23からのスィ ッチ信号と、 走行レバー 6 を操作するこ と により得られる走行指示信号と、 ハン ドル 5の切角を検出するポテ ンショ メータ 24からのハン ドル切角信号と、 アクセルぺダル 13の踏 角を検出するポテンショ メ一夕 25からのァクセル踏角信号と、 切換 モ一 ドスイ ツチ 26からのモー ド信号とが入力されている。 モー ドス イ ッチ 26は、 後述する運転モー ド A , Bまたは Cを選択するために 操作される。

制御装置 21を、 図 3 に示したブロ ッ ク図に基づいて、 詳細に説明 す

この制御装置 21には、 押しボタンスィ ッチ 23のスィ ッチ信号か " オン '' のときに駆動される リ レ イ R Y— S と、 走行レバ一 6 の走行 措合信号が "前進（F のときに駆動される リ レイ R Y— F と、 同信 号か "中立（ΝΓのときに駆動される リ レイ R Y— Nと、 同信号か " 後進（R rのときに駆動される リ レ イ R Y— R と、 モ一 ドスイ ッチ 26 のモー ド信号が "運転モー ド A " のときに駆動される リ レイ R Y— Aと、 同信号が "運転モー ド B " のときに駆動される リ レ イ R Y— Bと、 同信号が "運転モー ド C" のときに駆動される リ レイ R Y— Cとが設けられている。 そして、 ポテン シ ョ ズ一夕 24からのハン ド ル切角信号をこれらリ レイ系を用いて変換するこ とで、 ローダ 1 の 走行および Zまたはステァリ ング制御のための制御信号である走行 指令信号 comし， comR が作り出される。

この走行指合信号 comL, comR は制御部 27L， 27Rに入力されるの である力 、 これら制御部 27L， 27Rには、 各ポテンショ メータ 22L， 22Rからのステア リ ングレバ一位置信号が、 フ ィ 一 ドバッ ク信号と して入力される。 制御部 27L， 27Rは、 ステア リ ングレバー 19 L， 19Rか走行措令信号 comし， comR に対応した目標レバー位置となるよ う、 駆動部 28L, 28Rを介して各電動シリ ンダ 20L, 20Rの位置制 御を行う。

次に、 各運転モー ド A， B， Cごとの上記目標走行レバー位置 (走行指令信号 coniL, comR ) の形成方法について説明する。

こ こで運転モー ド Aは、 ローダ 1 の前進または後進時にハン ドル 5をフル回転したときにのみ超芯地旋回を行う運転モー ドである。 運転モー ド Bは、 走行レバー 6が中立の位置にあるときにのみ超 芯地旋回を行う運転モー ドである。

また運転モー ド Cは、 ハン ドル 5のノブ部の押しボタ ンスィ ッチ 23が操作されたときにのみ超芯地旋回を行う運転モー ドである。

運転モー KA >

モー ドスィ ツチ 26で運転モ一 ド Aが選択されると、 ハン ドル切角 信号は、 関数発生器 (X) に入力される。 図 4 に示すよう に、 ハ ン ド儿切角は、 右 2回転および左 2回転を 100 ?οとして、 ハン ドル 切 f¾i系 ¾ /3に変換される。 このハン ドル切角係数 /5は、 （一 2〜 2 の値をとる。

ハ ン ド ル切角係数 /3は、 左右の走行指令信号 comL, comR を形成す るために加算器 29， 30にそれぞれ入力され、 左側では加算器 29で C 1 - S .) と変換され、 また右側では加算器 30で （ 1 + /3 ) と変換 される。 そして、 それぞれ上下限リ ミ ッ 夕 31 L , 31 Rで （― 1 〜

1 ) に制限される。 一方、 関数発生器 F ,, (X) は、 ア ク セル踏角信 号を入力と して、 図 7 に示すようにアクセル係数 A slを発生させる, リ ミ ッタ 31 L , 31 Rを通った信号は、 アクセル係数 A slを定数とす る乗算器 32L， 32Rでそれぞれ乗算され、 乗算器 33L， 33Rへそれ ぞれ入力される。

乗算器 33 L， 33Rでは、 ローダ 1 の走行方向に応じた変換が行わ れる。 詳細には、 まず前述のリ レイを用いた回路によって、 走行レ バー 6からの走行指示にもとづく F ZR係数 7 (前進（F)のとき ？' = 1 , 中立（N) のとき = 0 , 後進（R ) のとき 7 =— 1 ) が形成さ れる。 そして、 乗算器 33L， 33Rでは、 この F /R係数ァを定数と する乗算が行われて、 各走行指合信号 coraL, comR が形成される。

この運転モー ド Aにおけるアクセル係数 A sl= 1 のときの comL, comRの値を表 1 に示す。 表 1 からわかるように、 たとえば前進の場 合では、 ハン ドル 5を右に 2回転あるいは左に 2回転したときに、 comL. comRは異符号でともに 100%(=1 )となる。 すなわち、 左右の車 輪 18L , 18Rは同一のフ ル回転数で互いに逆方向に回転するこ とに なり、 超芯地旋回か行われる。 ハン ドル 5 を.右に 1 回転したときに は、 左の車輪 18 L力、フ ル回転する とともに右の車輪 18Rは回転しな いため、 右芯地旋回が行われる。 同様にハ ン ドル 5 を左に 1 回転し たときには、 左芯地旋回か行われる。 運転モー ド Aのときの操作状 況の一例を、 図 8 に示す。

表 1

Asl = l

ぐ運転モー ド B >

モ一 ドスィ ッ チ 26で運転モ一 ド Bが選択されると、 ハン ドル切角 信号は関数発生器 F _B (X) に入力され、 図 5 に示すように、 右 2回 転および左 2回転をハン ドル切角 100 とするハン ドル切角係数 / S (― 1 〜 1 に変換される。 そして走行指示信号力、中立（N〗 でない 場合は、 加算器 34で （ 1 — ) 、 加算器 35で （ 1 十 /3 ) へそれぞれ 変換される。 一方、 走行指示信号が中立（P の場合は、 加算器 34て は （一 /3 ) に変換され、 加算器 35ではそのままの値 （ /3 ) とされる _£ そして上下限 Ί ミ '·.' ク 3i L， 31Rて 一 1 〜 1 ) つ範囲に制限され , ア ク セル係数 A s 1を定数とする乗算器 32 L , 32 Rでそれぞれ乗算さ れ、 かつ F ZR係数ァ を定数とする乗算器 33L , 33Rでそれぞれ乗 算されて、 各走行指合信号 comL. comR か形成される。

この運転モー ド Bにおけるア クセル係数 A s 1 = 1 のときの coniL, comRの値を表 2に示す。 表 2からわかるよう に、 走行レバー 6 を中 立と してハン ドル 5 を回転させる と、 comL, comR は異符号で同一の 値となり、 超芯地旋回か行われる。 また、 前進および後進の場合は. ハン ドル 5 を右に 2回転する と右芯地旋回が行われ、 左に 2回転す る と左芯地旋回が行われる。 運転モー ド Bのときの操作状況の一例 を、 図 9 に示す。

表 2

Asl = l

く運転モー ド（：〉

モー ト スイ チ 26で運 ;モー ド C力、選択される と、 ハン ドル切角 信号は関数発生器 F _c (X) に入力され、 図 6 に示すように、 右 2回 転および左 2回転をハン ドル切角 100?όとするハン ドル切角係数 / S (一 1 〜 1 ) に変換される。 そ してハン ドル 5 のノ ブ部の押しボ夕 ンスィ ッチ 23のスィ ツチ信号かォンでない場合は、 加算器 36で （ 1 - /3 ) 、 加算器 37で （ 1 + /5 ) へそれぞれ変換される。 一方、 ス イ ッチ信号かオンの場合は、 加算器 36では (一 β ) に変換され、 加 算器 38でそのままの値 ( β 、 とされる。 そして、 上述の運転モー ド A, Βの場合と同様に、 上下限リ ミ ッ夕 31 L， 31R、 乗算器 32L , 32R、 および乗算器 33L， 33Rを経て、 各走行措令信号 comL, comR か形成される。

F R係数？ "は、 押しボタンスィ ツチ 23のスィ ツチ信号がオンの ときはァ二 1 となる。 押しボタンスイ ツチ 23のスイ ツチ信号がオフ のときは、 前進（F) でァニ 1 , 中立（N) で？ " = 0， 後進（R) で 7 = 一 1 とな 。

この運転モー ド Cにおけるアクセル係数 A si = 1 のときの comL. comRの値を表 3 に示す。 表 3からわかるように、 ノブ部の押しボタ ンスィ ッチ 23をオンとすると、 comL. comR は異符号で同一の値とな り、 超芯地旋回が行われる。 また、 前進および後進の場合は、 ハン ドル 5を右に 2回転すると右芯地旋回が行われ、 左に 2回転すると 左芯地旋回か行われる。 運転モ一 ド。のときの操作状况の一例を、 図 10に示す。 Asl = l

こ のよ う に、 ハ ン ドル 5 の操作、 走行レバー 6 の操作、 およびァ クセルべダル 13の操作などによ り走行指令信号 comL, comR か形成さ れ、 この走行指令信号 comし comR に応じて走行制御が行われる こ と によって、 一般の乗用車と同様の感覚で運転を行う こ とができる。 さ らにスキッ ドステアローダ 1 の特徴である超芯地旋回を、 ハン ド ル 5 の操作によって実現する こ とができる。

上記実施例では、 ポチ ン シ ョ メ 一 夕 22L， 22Rのステア リ ン グ レ バー 19L， 19Rの実位置信号をフ ィ ー ドバッ ク信号と して、 電動シ リ ン ダ 20L， 20Rを制御している力；、 車輪 18L， 18Rの回転数など をフ ィ 一 ドバッ ク信号と して制御する こ と もてきる。

また上記実施例ては、 H S Tポ： - プ 1GL、 1GR と してスチ了 ¹に- グレバ一 19 L、 19 Rによ り コ ン 卜 ロールされる ものを用い、 このス チア リ ン グレバー 19 L、 19 Rの位置をポテン シ ョ メ 一夕 22 L、 22 R によつて制御装置 21へフ ィ 一 ドパ'ッ クするよう にしたシステムを例 示した。 しかし、 これに代えて、 E D C (Electrical Displacement Control )方式の H S Tポンプを用いる こ と もできる。

二の E D C方式の H S Tポン プを用いる と、 電気信号によ り直接 吐出量を制御でき、 ステア リ ン グレバーを設ける必要かな く 、 この ステァ リ ングレバ一を操作するためのァクチユエ一夕 も必要ないた め、 上記のようなフ ィ ー ドバッ ク制御は不要となる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 左右の車輪の回転数および Zまたは回転方向を互いに違わせる こ とで、 車輪自体をかじ取りするこ となしに、 ステア リ ングを行う ようにしたスキッ ドステア口 一ダであ て、

左側および右側の車輪と、

この左側および右側の車輪を、 互いに独立した回転数および回転 方向にそれぞれ駆動する手段と、

回転操作式のハン ドルと、

ァ ク セ儿ぺダル と、

レバーの操作位置に応じて、 前記ローダの前進、 中立および後進 のための指示信号を発生させる走行レバーと、

前記ハン ドルの切角を検出する第 1 の検出手段と、

前記アクセルペダルの踏角を検出する第 2 の検出手段と、 前記走行レバーからの走行指示信号と、 前記第 1 の検出手段から のハン ドル切角信号と、 前記第 2の検出手段からのアクセル踏角信 号とを入力し、 これら信号に応じて前記駆動手段による各車輪の回 転数および回転方向を制御する手段と、

を有する。

2 . 請求項 1 記載のスキッ ドステ了ローダであって、 ノヽン ドル切角 信号を変換して得られる第 1 の信号と、 ア クセル踏角信号を変換し て得られる第 2 の信号と、 走行指示信号を変換して得られる第 3 の 信号とを乗算する手段を有する _c

3 . 請求項 2記載のスキッ ドステ丁ローダであって、 左側およひ右 側の車輪を個別に制御するために、 ハン ドル切角信号および走行指 示信号を、 左側と右側とでそれぞれ異なつた制御信号に変換する手 段を有する。

4 . 請求項 1 記載のスキッ ドステ了ローダであって、

このスキッ ドステアローダは、 左右の車輪の回転方向が逆で、 し かもその回転数が等しいときに、 その場で超芯地旋回を行う こ とが でき、

前記スキッ ドステアローダは、 このローダの前進または後進時に ハン ドルをフル回転したときにのみ超芯地旋回を行う運転モー ドを 選択可能な手段を有する。

5 . 請求項 1 記載のスキッ ドステアローダであって、

このスキッ ドステアローダは、 左右の車輪の回転方向が逆で、 し かもその回転数が等しいときに、 その場で超芯地旋回を行う こ とが でき、

前記スキッ ドステア口一ダは、 走行レバーが中立の位置にあると きにのみ超芯地旋回を行う運転モー ドを選択可能な手段を有する。

6 . 請求項 1 記載のスキッ ドステアローダであって、

二のスキッ ドステアローダは、 左右の車輪の回転方向が逆で、 し かもその回転数が等しいときに、 その場で超芯地旋回を行う ことか でき、

前記スキッ ドステアローダは、 ハン ドルに設けられたノブ部と、 このノブ部に設けられた押しボタン スィ ッチと、 この押しボタ ンス ィ ツチが操作されたときにのみ超芯地旋回を行う運転モー ドを選択 可能な手段とを有する。 -