JP2822578B2 - 四輪操舵制御装置 - Google Patents

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、動力車両を同位相四輪操舵モード又は逆位相四輪操
舵モードに切替える際に、前輪及び後輪を一旦中立位置
に回向した後に所望の操舵モードへ切替える四輪操舵制
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。

［発明が解決しようとする課題］ 前述した四輪操舵装置の操舵モードの切替えは、前輪
及び後輪のうち操舵しない側の車輪の回向を固定して行
うが、その際に該車輪を回向した状態のまま固定すると
次のステアリング操作に支障を来たすので、前輪及び後
輪を一旦直進状態に戻した後に操舵モードの切替えを行
っている。

ここで、前輪と後輪とが同時に中立位置に戻れば問題
ないが、実際には油圧バルブのリーク等が原因で前輪と
後輪との操舵角にずれが生じることが多い。然るとき
は、一方の車輪が中立位置に回向しても他方の車輪は未
だ中立位置の手前に位置することになり、該他方の車輪
が中立位置に回向するまでステアリング操作を続ければ
前記一方の車輪は中立位置を通過した位置で停止するこ
とになる。

そこで、前輪又は後輪の何れか一方の車輪が先に中立
位置に回向してきた場合であつても、前後双方の車輪を
一旦正確に中立位置にし、然る後に所望の操舵モードへ
切替えるように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すると共
に、前輪及び後輪の操舵角を検出する手段を設けた動力
車両に於て、同位相四輪操舵モード又は逆位相四輪操舵
モードに切替えたときには、その時の前輪操舵角を検出
すると共に前後何れか一方の車輪が中立位置に回向した
ときの後輪の操舵角を検出し、双方の検出値に基づき前
記一方の車輪を暫時中立位置に固定し、他方の車輪が中
立位置に回向したときに前記一方の車輪の固定を解除
し、且つ、切替えられた操舵モードに対応するように前
後の操舵用シリンダの方向切替バルブを作動させる制御
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］ 操舵モードが同位相四輪操舵モード又は逆位相四輪操
舵モードに切替えられたときは、操舵角検出手段により
その時点の前輪操舵角を検出する。そして、前輪又は後
輪の何れか一方の車輪が中立位置に回向したときに後輪
の操舵角を検出する。制御部では上記双方の検出値によ
り、他方の車輪が中立位置に回向するまで前記一方の車
輪を暫時中立位置に固定し、双方の車輪が一旦中立位置
になつたときに前記一方の車輪の固定を解除する。これ
と共に、切替えられた操舵モードに対応するように前後
の操舵用シリンダの方向切替バルブを作動させる。

［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
者軸（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）の操舵角の検出手段とし、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、シャーシ（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、ドラツグリンク（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）の回動基部には操舵方向を検
出する手段としてポテンシヨメータ（22）を設けると共
に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
コントロールバルブ（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
5）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ｂの位置であるので操舵用シリンダ（19）の
油口（19b）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ラ（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。従って、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。従って、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図に本発明のブロック図を示す。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。ステアリング（21）の操舵方向検出手段として
ポテンシヨメータ（22）が設けられているが、操舵方向
の判定は次のようにして行われる。第８図に示すよう
に、ポテンシヨメータ（22）の出力電圧を10msec毎に読
み取ってA/D変換し、夫々のA/D変換値をA₁,A₂,A₃,……,
A_nとする。そして、後述する操舵モード切替時点P_Aで検
出したA/D変換値A_nと、その７回前（−70msec）に検出
したA/D変換値A_n-7との差Ｘを求める（Ｘ＝A_n−
A_n-7）。

ここで、Ｘ＜０であるときは出力電圧が減少方向にあ
り、ステアリング（21）が右方向（時計方向）へ操舵さ
れていると判断し、操舵方向の判定値D_Fは＋（プラス）
となる。一方、Ｘ＞０であるときはステアリング（21）
が左方向（反時計方向）へ操舵されていると判断し、操
舵方向の判定値D_Fは−（マイナス）となる。Ｘ＝０のと
きはステアリング（21）は左右何れの方向にも操舵され
ないと判断し、操舵方向の判定値D_Fは０となる。尚、本
実施例ではA_nの７回前の検出値A_n-7との差を比較してい
るが、之に特に限定せられるべきではなく、例えばA_n-3
或はA_n-4等数回前の任意の検出値との比較でもよい。

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。

次に、操舵モードを切替えるときの制御方法を詳述す
る。第９図に示すように、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_Ｆがプラス側、左側へ回向し
ているときを前輪操舵角θ_Ｆ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_Ｒがプラス側、左側へ回向しているときを後
輪操舵角θ_Ｒがマイナス側とする。従って、前輪操舵角
θ_Ｆはプラス側の最大操舵角＋θ_Fmaxからマイナス側の
最大操舵角−θ_Fmaxまでの範囲にあり、後輪操舵角θ_Ｒ
はプラス側の最大操舵角＋θ_Rmaxからマイナス側の最大
操舵角−θ_Rmaxまでの範囲にある。そして、操舵モード
を他の操舵モードへ切替えるときは、前輪（４）（４）
及び後輪（14）（14）の双方の車輪が中立位置に回向す
るようにステアリング（21）の操作を行う。

第10図及び第11図はモード1,モード2,モード３の何れ
かの操舵モードからモード４（逆位相四輪操舵モード）
へ切替える場合のタイミングチヤートを示しており、前
輪（４）（４）が先に中立位置に回向したときは第10図
のタイミングチヤートに従ってソレノイド（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）が制御され、後輪（14）（14）が先に中立位置に
回向したときは第11図のタイミングチヤートに従って制
御される。例えばモード３（同位相操舵モード）からモ
ード４へ切替えた場合について説明すれば、ステアリン
グ（21）を直進状態に戻すように操舵して操舵モード切
替スイツチをモード４にし、スイツチオンからやや遅れ
たP_A点でモード４の表示ランプが点滅すると共にブザー
が鳴る。前輪（４）（４）が先に中立位置に回向したと
きは、第10図に示すP_B点までは切替前の操舵モードの状
態を保持する（※１の区間）。P_B点で前輪（４）（４）
が中立位置であることが検出されてから、後輪（14）
（14）の中立位置検出点P_Cまでは（※２の区間）次のよ
うにソレノイド（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を制御する。

P_A点での前輪操舵角θ_Ｆ及びP_B点での後輪操舵角θ_Ｒ
の双方の検出値から、夫々の操舵角がプラス側であるか
マイナス側であるかを読み、ソレノイド（Ａ）（Ｂ）の
どちらをオンにするかを決定する。

［θ_F,θ_Ｒ］＝［＋，＋］又は［−，−］→ソレノイ
ド（Ａ）オン ［θ_F,θ_Ｒ］＝［＋，−］又は［−，＋］→ソレノイ
ド（Ｂ）オン ［θ_F,θ_Ｒ］＝［0,0］→P_D点へ 最初からθ_Ｆ＝０であるときは（モード１）、前述し
た操舵方向検出手段にてステアリング（21）の操舵方向
を読み、操舵方向D_Fと前記θ_Ｒとによつてソレノイド
（Ａ）（Ｂ）のオン・オフを決定する。

［D_F,θ_Ｒ］＝［＋，＋］又は［−，−］→ソレノイ
ド（Ｂ）オン ［D_F,θ_Ｒ］＝［0,＋］又は［0,−］→ソレノイド
（Ｂ）オン ［D_F,θ_Ｒ］＝［＋，−］又は［−，＋］→ソレノイ
ド（Ａ）オン ※２の区間でのソレノイド（Ａ）（Ｂ）のオン・オフ
は上記のように制御され、この区間ではソレノイド
（Ｃ）がオンとなつて前輪（４）（４）を暫時中立位置
に固定しておく。そして、後輪（14）（14）も中立位置
に回向したP_C点で、ブザーを停止して表示ランプを点灯
状態にすると共に、ソレノイド（Ａ）をオフ、ソレノイ
ド（Ｂ）をオン、ソレノイド（Ｃ）をオフとしてモード
４となる 一方、同じくモード３からモード４へ切替えた場合で
後輪（14）（14）が先に中立位置に回向したときは、第
11図に示すP_D点までは切替前の操舵モードの状態を保持
する（※１の区間）。P_D点で後輪（14）（14）が中立位
置であることが検出されてから、前軸（４）（４）の中
立位置検出点P_Eまではソレノイド（Ａ）及び（Ｂ）がオ
フとなり、後輪（14）（14）を暫時中立位置に固定して
おく。そして、前輪（４）（４）も中立位置に回向した
P_E点でブザーを停止して表示ランプを点灯状態にすると
共に、ソレノイド（Ａ）をオフ、ソレノイド（Ｂ）をオ
ン、ソレノイド（Ｃ）をオフとしてモード４となる。

第12図及び第13図はモード１、モード２、モード４の
何れかの操舵モードからモード３（同位相四輪操舵モー
ド）へ切替える場合のタイミングチヤートを示してお
り、説明は省略するが、前輪（４）（４）が先に中立位
置に回向したときは第10図で説明したのと同様に、第12
図のタイミングチヤートに従ってソレノイド（Ａ）
（Ｂ）（Ｃ）が制御され、後輪（14）（14）が先に中立
位置に回向したときは第11図で説明したのと同様に、第
13図のタイミングチヤートに従って制御される。そし
て、何れの場合であつても、一方車輪を暫時中立位置に
固定しておき、他方の車輪も中立位置に回向したとき
に、ソレノイド（Ａ）がオン、ソレノイド（Ｂ）がオ
フ、ソレノイド（Ｃ）がオフとなりモード３となる。

第14図は上記制御のフローチヤートであり、ステツプ
でフラグをイニシヤライズしてＦ＝０とする。ステツ
プでＦ＝０であるときはステツプへ進み、ステップ
で200msec程度の待機を行い、ステツプで前輪操舵
角θ_Ｆを読んでその検出値をメモリにストアする。ステ
ツプで前後輪ともに中立位置であつたときはステツプ
へジヤンプし、ステツプで前輪中立位置を検出した
ときはステツプへ進み、未だ前輪が中立位置に回向し
ていないときはステツプでフラグをＦ＝１にセツトし
てステツプへ戻る。ステツプでステアリング操舵方
向D_Fを検出すると共にステツプで後輪操舵角θ_Ｒの夫
々の符号の組合せから、前述したようにソレノイド
（Ａ）又は（Ｂ）の何れかをオンにし且つソレノイド
（Ｃ）をオンにして（ステツプ）、ステツプでフラ
グをＦ＝２にセツトしてステツプへ戻る。

前記ステツプでＦ＝０でないときはステツプへ進
み、ここでＦ＝１のときはステツプで前輪が中立位置
であるか否かを判断する。ステツプで前輪が未だ中立
位置に回向していないときはステツプへ戻り、前輪中
立位置を検出したときはステツプで後輪操舵角θ_Ｒを
読み込む。ステツプでは、前記ステップでストアし
た前輪操舵角θ_Ｆの符号とステツプで読み込んだ後輪
操舵角θ_Ｒとを比較し、双方が同符号であつたときはス
テツプでソレノイド（Ａ）をオン、ソレノイド（Ｂ）
をオフ、ソレノイド（Ｃ）をオンとしてステツプへ進
む。ステツプでは、前記前輪操舵角θ_Ｆと後輪操舵角
θ_Ｒとが異符号であつたときはステツプでソレノイド
（Ａ）をオフ、ソレノイド（Ｂ）をオン、ソレノイド
（Ｃ）をオンとしてステツプへ進む。ステツプでは
フラグをＦ＝２にセツトしてステツプへ戻る。

前記ステツプでＦ＝１でないときはＦ＝２の場合で
あり、ステツプへ進んで後輪が中立位置であるか否か
を判断する。ステツプで後輪が未だ中立位置に回向し
ていないときはステツプへ戻り、後輪中立位置を検出
したときはステツプに至る。ステツプでは、操舵モ
ード３に切替えられている場合はソレノイド（Ａ）をオ
ン、ソレノイド（Ｂ）をオフ、ソレノイド（Ｃ）をオフ
とし、操舵モード４に切替えられている場合はソレノイ
ド（Ａ）をオフ、ソレノイド（Ｂ）をオン、ソレノイド
（Ｃ）をオフとする。そして、ステツプでモード切替
えが完了し作業が終了する。

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、操舵モー
ドを切替える際に前輪と後輪の何れか一方の車輪が先に
中立位置に回向した場合であつても、他方の車輪が中立
位置に回向するまで前記一方の車輪を暫時中立位置に固
定する。従って、油圧バルブのリーク等により前輪と後
輪の操舵角にずれが生じている場合でも、前後双方の車
輪が一旦正確に中立位置となる。このため、同位相四輪
操舵モード又は逆位相四輪操舵モードに切替えるに当
り、作業者は前輪が中立位置に回向するようにステアリ
ングを操舵すれば、前後輪の操舵角のずれに拘らず、所
望の操舵モードに確実に切替えることができ、操作性及
び信頼性の向上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図は前輪操舵
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図は単位時間毎に検出したステアリング
のポテンシヨメータのA/D変換値を示した解説図、第９
図は前輪及び後輪の操舵角を説明する解説図、第10図及
び第11図はモード４へ切替える場合のパルスのタイミン
グチヤート、第12図及び第13図はモード３へ切替える場
合のパルスのタイミングチヤート、第14図はフローチヤ
ートである。 （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）（22）……ポテンシヨメータ （14）……後輪、（25）（26）……方向切替バルブ θ_Ｆ……前輪操舵角、θ_Ｒ……後輪操舵角 D_R……ステアリング操舵方向 （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すると
   共に、前輪及び後輪の操舵角を検出する手段を設けた動
   力車両に於て、同位相四輪操舵モード又は逆位相四輪操
   舵モードに切替えたときには、その時の前輪操舵角を検
   出すると共に前後何れか一方の車輪が中立位置に回向し
   たときの後輪の操舵角を検出し、双方の検出値に基づき
   前記一方の車輪を暫時中立位置に固定し、他方の車輪が
   中立位置に回向したときに前記一方の車輪の固定を解除
   し、且つ、切替えられた操舵モードに対応するように前
   後の操舵用シリンダの方向切替バルブを作動させる制御
   部をCPUに設けたことを特徴とする四輪操舵制御装置。