(57)【要約】【課題】トラクタ等による農作業では、畦際等における旋回時に前輪の切れ角を大くして極力小回り旋回できる構成が有効である。しかしながら、路上での高側走行時にも前輪の切れ角が大きくなると安全性、操作性が悪いという課題が生じる。【解決手段】アクスルハウジング１の両端部に、中間ケース４を回動支持し、この中間ケース４の外側にパワーステアリング２を介して操向される車軸ケース３を回動支持する。また中間ケース４にアクチュエータ７を設ける。そして車両の路上走行状態では前記パワーステアリング２だけで前輪１３を操向し、作業時にはアクチュエータ７と共に前輪１３を操向する。また作業時には、前輪１３の高速駆動と同時或いはその後に、旋回内側の後輪ブレーキの出力と同時或いはその後に、中間ケース４を旋回内側へ駆動する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクスルハウジング（１）の左右両端部に、上下方向の第一軸（２９）を中心に回動可能な中間ケース（４）を設け、前記左右夫れ夫れの中間ケース（４）の外端部に、前輪（１３）を支持し且つ前記第一軸（２９）よりも外側に配設する上下方向の第二軸（３０）を中心に回動可能な車軸ケース（３）を設けた作業車両において、
前記車両の操向操作具（５）との連動部位に車両の旋回操作を検出するセンサ（４０）を設け、前記中間ケース（４）と車軸ケース（３）に夫れ夫れアクチュエータ（７，２）を連動連結すると共に、前記センサ（４０）により車両の旋回操作を検出する迄は前記両アクチュエータ（７，２）の内、車軸ケース（３）に連結したアクチュエータ（２）の駆動で前記前輪（１３）を操向し、前記センサ（４０）により車両の旋回操作を検出した時には、前記両アクチュエータ（７，２）により前記前輪（１３）を旋回内側に操向する制御手段（３９）を備えたことを特徴とする作業車両の操向制御装置。
【請求項２】
前記車両には、車両の旋回操作に連動して前記前輪（１３）の周速を後輪（１４）の周速に比して増速する前輪増速機構（５８）を備え、前記制御手段（３９）は、前記前輪増速機構（５８）を作動させると同時、或いはその作動後に前記両アクチュエータ（７，２）により前記前輪（１３）を旋回内側に操向することを特徴とする請求項１に記載の作業車両の操向制御装置。
【請求項３】
前記車両には、車両の旋回操作に連動して旋回内側の後輪（１４）を制動するブレーキ用油圧シリンダ（５５）を備え、前記制御手段（３９）は、前記ブレーキ用油圧シリンダ（５５）を作動させると同時、或いはその作動後に前記両アクチュエータ（７，２）により前記前輪（１３）を旋回内側に操向することを特徴とする請求項１に記載の作業車両の操向制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トラクタや乗用芝刈機等、作業車両の操向制御装置に関し、例えば枕地などでの旋回時に前輪の切れ角を大きくして、旋回性能を向上させるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開２００１−２７０４５６号公報に示されるように、アクスルハウジングの左右両端部に、上下方向の第一軸を中心に回動可能な中間ケースを設け、前記左右夫れ夫れの中間ケースの外端部に、前輪を支持し且つ前記第一軸よりも外側に配設する上下方向の第二軸を軸に回動させる車軸ケースを設けた作業車の操向装置が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２７０４５６号公報（第１頁、図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報による作業車の操向装置は、畦際等での旋回時に車輪の切り角を大きくして旋回性能を向上させるものであるが、これら中間ケースと車軸ケースをリンク機構により機械的に連動連結する為、非作業時、例えば車両が一般道路で高速で走行している時に、前輪が過剰に切れて急旋回を生じ安全性を損なったり、常に前輪が過剰に切れてタイヤを磨耗し耐久性を損なうという課題が有った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題に鑑みて、この発明は作業車両の操向制御装置を以下のように構成した。即ち、請求項１の発明では、アクスルハウジング（１）の左右両端部に、上下方向の第一軸（２９）を中心に回動可能な中間ケース（４）を設け、前記左右夫れ夫れの中間ケース（４）の外端部に、前輪（１３）を支持し且つ前記第一軸（２９）よりも外側に配設する上下方向の第二軸（３０）を中心に回動可能な車軸ケース（３）を設けた作業車両において、
前記車両の操向操作具（５）との連動部位に車両の旋回操作を検出するセンサ（４０）を設け、前記中間ケース（４）と車軸ケース（３）に夫れ夫れアクチュエータ（７，２）を連動連結すると共に、前記センサ（４０）により車両の旋回操作を検出する迄は前記両アクチュエータ（７，２）の内、車軸ケース（３）に連結したアクチュエータ（２）の駆動で前記前輪（１３）を操向し、前記センサ（４０）により車両の旋回操作を検出した時には、前記両アクチュエータ（７，２）により前記前輪（１３）を旋回内側に操向する制御手段（３９）を備えたことを特徴とする作業車両の操向制御装置とした。
（請求項１の作用）
以上のように構成した請求項１の発明では、車両の旋回操作を検出する迄、即ち一般的な操向操作では前記両アクチュエータ（７，２）の内、車軸ケース（３）に連結したアクチュエータ（２）の駆動で前記前輪（１３）を操向する。また、前記センサ（４０）により車両の旋回操作、即ち作業時と想定される急旋回を検出した時には、前記両アクチュエータ（７，２）により前記前輪（１３）を旋回内側に操向する。
【０００６】
また、請求項２の発明では、前記車両には、車両の旋回操作に連動して前記前輪（１３）の周速を後輪（１４）の周速に比して増速する前輪増速機構（５８）を備え、前記制御手段（３９）は、前記前輪増速機構（５８）を作動させると同時、或いはその作動後に前記両アクチュエータ（７，２）により前記前輪（１３）を旋回内側に操向することを特徴とする請求項１に記載の作業車両の操向制御装置とした。
（請求項２の作用）
以上のように構成した請求項２の発明では、車両の旋回操作、即ち作業時と想定される急旋回を検出した時には、前記前輪増速機構（５８）を作動させると同時、或いはその作動後に前記両アクチュエータ（７，２）により前記前輪（１３）が旋回内側に操向される。
【０００７】
また請求項３の発明では、前記車両には、車両の旋回操作に連動して旋回内側の後輪（１４）を制動するブレーキ用油圧シリンダ（５５）を備え、前記制御手段（３９）は、前記ブレーキ用油圧シリンダ（５５）を作動させると同時、或いはその作動後に前記両アクチュエータ（７，２）により前記前輪（１３）を旋回内側に操向することを特徴とする請求項１に記載の作業車両の操向制御装置とした。
（請求項３の作用）
以上のように構成した請求項３の発明では、車両の旋回操作、即ち作業時と想定される急旋回を検出した時には、前記ブレーキ用油圧シリンダ（５５）を作動させると同時、或いはその作動後に前記両アクチュエータ（７，２）により前記前輪（１３）が旋回内側に操向される。
【０００８】
【発明の効果】
これにより、請求項１の発明では、作業時の非旋回時、例えば車両の走行時に車線変更するべく進路を調整したり、直角的な交差点を曲がる場合、前輪（１３）が大きく切れることが無くなり、安全性、操作性を向上することができる。また、常に前輪を過剰に切ることも無くなりタイヤを磨耗を低減し耐久性を向上することができる。
【０００９】
また請求項２の発明では、前輪増速機構（５８）を作動させると同時、或いはその作動後に前記両アクチュエータ（７，２）により前記前輪（１３）を旋回内側に操向するので、タイヤにより走行面の土や草を前方へ押し出し作業地が荒れることを極力防止し、円滑に旋回することができる。
【００１０】
また請求項３の発明も同様に、旋回内側のブレーキ用油圧シリンダ（５５）を作動させると同時、或いはその作動後に前記両アクチュエータ（７，２）により前記前輪（１３）を旋回内側に操向するので、タイヤにより走行面の土や草を前方へ押し出し作業地が荒れることを極力防止し、円滑に旋回することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を農業用トラクタに搭載した場合について説明する。
先ずトラクタ全体の概要に付いて説明する。
トラクタは、図４に示すように、前輪１３と後輪１４を有して、ボンネット１５内に搭載のエンジン１６の駆動によって前記前後輪１３，１４を駆動して走行すると共に、操向操作具となるステアリングハンドル５で前記前輪１３を左右操向する構成となっている。また車体後部には運転席１７を搭載し、その周囲をキャビンによって取り囲む構成となっている。また前記エンジン１６後部には、クラッチハウジング１８やフロントミッションケース１９、更にはリヤミッションケース２０と順に連結し車体枠を構成している。
【００１２】
前記前輪１３は、前記フロントミッションケース１９の前面下部から突設した伝動軸５７からフロントアクスルハウジング１の入力軸へ動力を伝達し、後述するようにセンタピボット２２で揺動自在に支架されたフロントアクスルハウジング１、中間ケース４、車軸ケース３内の各種伝動軸で駆動される。
【００１３】
また前記後輪１４は、リヤミッションケース２０の左右側部に連結したリヤアクスルハウジング２４に、後車軸２５で軸装される。
尚、図４中の符号２７はＰＴＯ軸、符号２８車体後部に連結した作業機６６を昇降するためのリフトアームである。
【００１４】
また前記リヤミッションケース２０の後端には、左右のロアリンク８とトップリンク９が上下動自在に連結されて、このロアリンク８が前記リフトアーム２８にリフトロッド１０で連結されて、リヤミッションケース２０上部の作業機昇降用油圧シリンダ１２ａを駆動することにより作業機６６を昇降する。また前記左右のロアリンク８の回動軸１１には、同軸１１を共用して前記リフトアーム２８に接続する補助シリンダ１２ｂを支持する構成となっている。
【００１５】
これにより、前記ステアリングハンドル５下方のレバー操作式の作業機昇降スイッチ６を上下操作することで、操縦席側方の上げ位置設定器７７で設定された高さまで前記作業機６６を上昇する構成となっている。尚、ここでは通常作業時と、後進及び旋回時の作業機の上げ位置を別々の設定器７７ａ、７７ｂで設定する構成となっている。
【００１６】
次に、図１乃至図２に基いて、前記トラクタの前輪１３及びフロントアクスルハウジング１の構成に付いて詳細に説明する。
先ず、前記フロントアクスルハウジング１の左右両側部に中間ケース４を、上下方向に沿う中間ケース軸２９（第一軸）周りに操向回動自在に設ける。また左右の各中間ケース４の外側端には車軸ケース３を、同じく上下方向に沿う車軸ケース軸３０（第二軸）周りに操向回動自在に設ける。そして前記前輪１３を、この車軸ケース３の外側の前車軸２３に取り付け、これらフロントアクスルハウジング１、中間ケース４、及び車軸ケース３内の各伝動軸やベベルギヤ等を経て伝動回動する。
【００１７】
また前記ハンドル５のステアリング軸３１を、全油圧式パワステアリング２を介して第一アクチュエータとなるピットマンアーム３２を連動連結し、更に同アーム３２をロッド３３を介して前記車軸ケース３に構成した操向アーム３４へ連結し、左右車軸ケース３の操向アーム３４間をタイロッド３５で連結して、前記ハンドル５の回転操作で左右車軸ケース３、即ち前輪１３を車軸ケース軸３０の周りに操向旋回する構成となっている。
【００１８】
また、前記左右の中間ケース４は、後部に操向アーム３６を有して、同アーム３６を、前記フロントアクスルブラケット２１の側面に取り付けた複動式の中間ケース操向用油圧シリンダ７（第二アクチュエータ）とタイロッド３７で連結し、前記中間ケース操向用油圧シリンダ７の伸縮によって左右の中間ケース４が中間ケース軸２９周りに操向回動される。
【００１９】
また、これらハンドル操作による前輪１３の操向制御は、図３に示すように、制御手段となるコントローラ３９の入力側に、作業／走行モード切替スイッチ４１、ステアリングハンドル５の切れ角を検出するステアリング切角センサ４０、旋回制御入切スイッチ６７、車速センサ４２、作業機昇降スイッチ６、上げ位置設定器７７ａ，７７ｂ等を接続し、出力側には、前記左右の中間ケース操向用油圧シリンダ７を作動する切替制御弁のソレノイド４３Ｌ，４３Ｒ、そして後述する前輪増速機構を作動させて前輪を増速する切替制御弁のソレノイド６８、左右後輪を夫れ夫れ制動するブレーキ用切替制御弁のソレノイド６９Ｌ，６９Ｒ、作業機上昇用及び下降用の切替制御弁のソレノイド７８，７９を接続する。
【００２０】
そして前記コントローラ３９では、ハンドル５の切れ角が一定値以下、詳しくは作業時の旋回操作と想定される角度Ｃに満たないときは、通常の操向状態と想定し出力を行わず、前記ピットマンアーム３２だけを回動させて、車軸ケース３、即ち前輪１３を車軸ケース軸３０の周りに操向回動させる。
【００２１】
またハンドル５が前記角度Ｃを超えて回動操作されるときは、作業時の旋回操作と想定し、前記切替制御弁のソレノイド４３へ出力を行い、前記ピットマンアーム３２の回動と共に、中間ケース操向用油圧シリンダ７を作動し、中間ケース４、即ち前輪１３を旋回内側へ回動させる。
【００２２】
また、前記モード切替スイッチ４１が走行モードに切替えられたときや、車速センサ４２が一定以上の高速走行状態を検出したときは、切替制御弁ソレノイドバルブ４３へ出力を常時キャンセルして、この操向制御は行わせないようにしている。
【００２３】
尚、前記作業時の車両の旋回操作を検出する手段としては、ハンドル５の操作速度にて検出する構成としても良いし、ハンドル５との連動部位であれば他の個所、例えば前輪３１側の操向角や操向角速度を検出する構成としても良い。
次に、図５に基いて前記トラクタの伝動機構について説明する。
【００２４】
前記エンジン１６の回転動力は、主クラッチ４４を介して出力軸４５に取り出され、順に前後進切替装置４６、四段変速の主変速装置４７、三段変速の副変速装置４８等を経て出力軸４９へ伝達される。またこの出力軸４９からリヤデフ機構５０を介して前記左右のリヤアクスルハウジング２４の後輪伝動軸５１、後車軸２５へ伝達される。また前記出力軸４９には車速センサ４２を設けている。また前記リヤデフ機構５０から延設した左右夫れ夫れの後輪伝動軸５１上には、操向ブレーキ５２を設け、前記キャビン内のフロア５３の右足側に配置される左右各ブレーキペタル５４の踏み込み操作、またはブレーキ用油圧シリンダ５５の駆動を介して制動する構成としている。また、前記前輪１３を伝動する前輪取出軸５６，５７が該出力軸４９上からギヤ伝動される。この前輪取出軸５６、５７の間に前記前輪増速機構５８を設け、内部クラッチの切替操作によって前輪１３の駆動回転を後輪１４に対して略等速から二倍の回転速度に切り替えて増速する。また前記前輪取出軸５７はフロントアクスルハウジング１の中央部のフロントデフ機構５９へ伝動して、前輪伝動軸６０を伝動して、前記前輪１３を伝動できる。
【００２５】
尚、図中符号２７は、前記トラクタ後部に突設したＰＴＯ軸を示し、同軸２７も前記エンジン１６の回転動力をクラッチ６１、正逆転切替クラッチ６２、及び変速ギヤ６３等を介して駆動される。
以上のように構成した前記操向制御装置と、他の旋回制御（作業機上昇制御、前輪増速制御、ブレーキ制御）の関係に付いて説明する。
【００２６】
前記旋回制御は、前記旋回制御入切スイッチ６７がＯＮのときに夫れ夫れ作動するものであって、前記ハンドル５の操作角によって各制御が作動する。図３に示すように、前記ハンドル５の切れ角には、中立位置Ｎから切れ角が大きくなる順にＡ，Ｂ，Ｃと設定角が設定されている。そして、前記中立位置Ｎから一定の切れ角位置Ａでリフトアーム２８により作業機６６が前記後進・旋回用上げ位置設定器７７ｂの設定位置へ自動上昇され、一定の切れ角位置Ｂに回動されることによって旋回内側の後輪１４が制動され、更に、一定の切れ角位置Ｃに回動されることによって前輪増速機構５８が倍速の増速位置に切替えられる。
【００２７】
このような旋回制御において、中間ケース操向用油圧シリンダ７を作動させて、中間ケース４を中間ケース軸２９の周りに回動させて、前輪１３の操向角を大きくするときには、前記前輪増速機構５８が作動する角、即ち設定角Ｃ、若しくはそれより大きな角Ｃ＋αで作動させる。
【００２８】
これにより、前記中間ケース４を操向する以前に、前輪増速或いは旋回内側の後輪ブレーキを作動させてトラクタを急旋回する状態に移行させるため、前輪１３により走行面の土を前方へ押し出し圃場が荒れるといった不具合を極力防止し、円滑に旋回することができる。
【００２９】
また前記旋回制御及び操向制御は、旋回制御入切スイッチ６７のＯＮ／ＯＦＦ操作により適宜作動を入切できるので、一般道などで車線変更するべく進路を調整したり、直角的な交差点を曲がるときには、前輪が過剰に切れることも無くなり、タイヤを磨耗を低減し耐久性を向上すると共に、操作性、安全性も向上することができる。
【００３０】
尚、前記旋回制御及び操向制御は、車体の後進状態や左右ブレーキペダルの連結状態を検出して牽制する構成としても良い。
また、前記各旋回制御を各々入切する構成としても良い。例えば、ブレーキ制御だけを作動するときには、これと同時或いはその後に前記中間ケース４を旋回内側へ回動させる。また前輪増速制御だけを作動させるときも、この作動と同時或いはその後に前輪１３を増速させる。また前記中間ケース４を旋回内側へ向かって回動させるタイミングは、前記のようにハンドル切れ角に基く形態の他、先に出力した旋回制御から時間差で作動する構成としても良い。
【００３１】
次に、前記操向制御の別形態に付いて説明する。
図６に示す形態では、前記中間ケース操向用油圧シリンダ７Ｌ，７Ｒをアクスルハウジング１の左右端部の背面に夫れ夫れ一体に構成したものであって、且つ左右独立して前記中間ケース４を回動させるものである。これにより、例えば前記のようにトラクタの路上走行時を検出した状態では、前輪１３を平面視でハの字状形態にトーイン角を制御（鎖線Ｔの位置に回動）してトラクタの高速路上走行時の直進安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フロントアクスルハウジングの平面図。
【図２】フロントアクスルハウジングの正面図。
【図３】操向制御のブロック図とステアリングハンドルの操作角説明図。
【図４】トラクタの側面図。
【図５】その伝動機構線図。
【図６】一部別形態を示すフロントアクスルハウジング部の平面図。
【符号の説明】
１  アクスルハウジング
２  全油圧式パワーステアリング装置
３  車軸ケース
４  中間ケース
７  中間ケース操向用油圧シリンダ
１３  前輪
１４  後輪
３２  ピットマンアーム
４０  ステアリング切角センサ
４１  作業／走行モード切替スイッチ
４２  車速センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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