(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４輪駆動式の農業用トラクタの前輪を、油圧式パワーステアリング機構を介して操向するように構成してなる農業用トラクタの操向装置において、
前記農業用トラクタの車速、又は前記前輪の操向角度、又は前記前輪の軸荷重に応じて、前輪ふらつき抑制装置のアクチュエータを作動させる制御手段を備え、
前記パワーステアリング機構の出力部のうちパワーシリンダのピストンロッドに前輪ふらつき抑制装置のブレーキを配置し、
前記前輪ふらつき抑制装置のブレーキによって、前記前輪から前記パワーシリンダに前記前輪のふらつき動作が伝達されるのを抑制するように構成したことを特徴とする農業用トラクタの操向装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、農業用トラクタの操向装置の構成に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
従来から、圃場等での農作業時にトラクタの方向変換を頻繁に実行することによる農作業の労力の軽減のため、農業用トラクタの操向装置として、全油圧式パワーステアリング機構を備えたものが知られている。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記パワーステアリング機構を備えた農業用トラクタでは、操向ハンドルによる操作力が軽くなるものの、前輪の向きを機械的に拘束できないから、前輪のふらつき現象が発生するという問題があった。
【０００３】
【０００４】
本発明は、路上走行等において操向性を向上できる農業用トラクタの操向装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明の農業用トラクタの操向装置は、４輪駆動式の農業用トラクタの前輪を、油圧式パワーステアリング機構を介して操向するように構成してなる農業用トラクタの操向装置において、前記農業用トラクタの車速、又は前記前輪の操向角度、又は前記前輪の軸荷重に応じて、前輪ふらつき抑制装置のアクチュエータを作動させる制御手段を備え、前記パワーステアリング機構の出力部のうちパワーシリンダのピストンロッドに前輪ふらつき抑制装置のブレーキを配置し、前記前輪ふらつき抑制装置のブレーキによって、前記前輪から前記パワーシリンダに前記前輪のふらつき動作が伝達されるのを抑制するように構成したものである。
【０００６】
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明の構成によれば、安定した操向を実行することができるという効果を奏する。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を具体化した実施形態について説明する。図１は農業用トラクタの側面図、図２は平面図、図３は正面図、図４は操向装置の部分斜視図である。図１〜図３に示すように、走行機体１の前部上方位置にボンネット７で覆われた箇所にはエンジン２とミッションケース３とが配置され、このミッションケース３から図示しないフロントアクスル４及びリヤアクスル（図示せず）に動力伝達され、フロントアクスル４から図示しない伝動部を介して左右前輪５，５へ動力伝達され、同じくリヤアクスルから図示しない伝動部を介して左右の後輪６，６へ動力伝達される。
【００１６】
次に、操向装置１０について説明すると、図１及び図４に示すように、走行機体１上の操縦部には、操縦座席１１の前方に操向コラム１２が立設され、これに操向ハンドル（ステアリングホイール）１３が取付けられた操縦軸１４が突出している。この操縦軸１４は、図４及び図５に示す油圧式パワーステアリング装置１７におけるオービットロール１８への入力軸１６に、複数の自在継手１５を介して接続されている。油圧式のパワーステアリング機構１７におけるパワーシリンダ１９は、前記フロントアクスル４と略平行状に配置され、パワーシリンダ１９における左右両側に進退動するピストンロッド２０は、左右両側のタイロッド２１Ｌ，２１Ｒを介して左右前輪５、５におけるナックルアーム２２Ｌ，２２Ｒに連結されている。なお、各ナックルアーム２２Ｌ，２２Ｒの基端は、左右前輪５、５のキングピン（図示せず）に固着されている。
【００１７】
図５で示す油圧回路を参照して理解できるように、油圧式のパワーステアリング機構１７のオービットロール１７ａは、ジロータ１８、リリーフ弁２５、チェック弁２６及び、コントロール弁２７等から構成されている。そして、前記ジロータ１８は旋回操作時の操向ハンドル１３の操作力を軽減すると共に、前記油圧ポンプ２４が故障のとき、またはエンジン２が停止中のとき、前記操向ハンドル１３の回動角度に応じて油圧をコントロール弁２７を介してパワーシリンダ１９に送るためのものである。
【００１８】
直進時では、オイルタンク２３からの油を油圧ポンプ２４を介してオービットロール１７ａのＰポートに入るが、コントロール弁２７が中立のため、油はＴポートからオイルタンク２３に戻す。他方、例えば、操向ハンドル１３を右に切ると、ジロータ１８によりコントロール弁２７のスプールが移動し、油圧ポンプ２４からの圧油はコントロール弁２７を通り、ジロータ１８に送り込まれ、操向ハンドル１３の操作力を軽減して、パワーシリンダ１９のＬポートに入り、ピストンロッド２０が図４及び図５において右方向に突出移動し、前輪５、５を右に切る。パワーシリンダ１９のＲポートからの油はコントロール弁２７を通りオイルタンク２３に戻るというように作動するものである。
【００１９】
次に、本発明に係る前輪５、５のふらつき防止のための前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）と、その制御手段について説明する。前記前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）は、図４に示すように、操向装置１０における操向ハンドル１３の操舵力の入力部としての入力軸１６、または、前記パワーステアリング機構１７の出力部としてのパワーシリンダ１９のピストンロッド２０のいずれか一方もしくは双方に対して配置し、以下の各実施形態において、前記２つの前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）のいずれか一方もしくは双方を作動制御するものである。
【００２０】
図６に示す実施形態の前輪ふらつき抑制装置３０ａでは、操向ハンドル１３の操舵力に応じて回転する入力軸１６の中途部にブレーキディスク３１を固定し、該ブレーキディスク３１に対してブレーキパッド（図示せず）を押圧するよう構成する。
【００２１】
図７に示す実施形態の前輪ふらつき抑制装置３０ｂは、はさみ状の一対のリンク４０と、その両先端内周面に張設したブレーキパッド４１と、前記一対のリンク４０の他端側の間隔を狭めるアクチュエータ４２と、反力用バネ４３とからなり、前記ブレーキパッド４１にて前記回転する入力軸１６もしくはパワーステアリング機構１７の出力部としての進退動するピストンロッド２０の外周面をはさみ付けるように構成するものである。前輪ふらつき抑制装置のその他の実施形態としてバンドブレーキとしても良い。
【００２２】
操向ハンドル１３の操舵力としてのトルクは、出力部側（ピストンロッド２０側）のトルクよりもはるかに小さいから、前輪ふらつき抑制装置３０ａ．３０ｂを入力部としての入力軸１６側に設ける方が、小さいブレーキ力で、前輪５、５のふらつきを抑制でき、また、前輪ふらつき抑制装置やそれに対するアクチュエータ３３、４２を小型にでき、且つコストを低減できるという効果を奏する。
【００２３】
次に、本発明の操向制御装置について説明する。図６、図７及び図８は、電子式制御装置の機能ブロック図を示し、前記前輪ふらつき抑制装置３０ａ、３０ｂにおけるアクチュエータ３３、４２を駆動するための駆動回路３４、３５をマイクロコンピュータ等からなるコントローラ３５、４５にて制御するものであり、コントローラ３５（４５）には、図示しないが、制御プログラムを記憶させたＲＯＭ（読み出し専用メモリ）や、後述するセンサの検出値等のデータを一時的に記憶するＲＡＭ（随時読み書き可能メモリ）や、制御を実行したり、演算を実行するＣＰＵ等を備える。該コントローラ３５（４５）の入力側インターフェイスには、車速センサ３６、副変速レバー５０の操作位置を検出するための副変速レバー位置センサ５０ａ、前輪５、５の操向角度を検出するための切れ角センサ３７、もしくは前輪５、５への軸荷重を検出するための前輪負荷センサ３８を接続し、これらの検出値に応じて前記前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）を作動させる。車速センサ３６は、図示しないがミッションケース３からの車軸への出力軸等に設け、切れ角センサ３７は前記フロントアクスル４におけるキングピンの回動角を検出すべくするロータリエンコーダ等のセンサとする。また、増速スイッチ５１をコントローラ３５（４５）の入力側インターフェイスに接続する。この場合、図９に示すように操向コラム１２の上面等の操縦者が操向ハンドル１３を操作しながら手の届く位置に配置した増速スイッチ５１を押すと、トラクタの前輪の周速度が後輪のそれよりも速くなるという「増速動作」可能となるようにしておく。ここで、増速動作とは、農作業時のような車速が低速時に圃場旋回するとき、つまり、操向ハンドル１３を切ると自動的に前輪５、５の回転数を、通常の直進時の倍等に増速させるように前記ミッションケース３内でのギヤの組み合わせを切り換えるものであり、このとき、同時に自動的に旋回内側の前後車輪５、６に制動を掛ける「オートブレーキ」動作も実行される。
【００２４】
従って、コントローラ３５（４５）の出力側インターフェイスには、図８に示すように、前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）の駆動回路３４（４４）、前記増速動作のためのミッション切替えアクチュエータ５２を駆動するための駆動回路５３、前記オートブレーキ動作のための旋回内側のみの前輪走行ブレーキアクチュエータ５４の駆動回路５５、同じく旋回内側のみの後輪走行ブレーキアクチュエータ５６の駆動回路５７が各々接続されている。
【００２５】
次に、本発明にかかる操向ブレーキ制御の態様について説明する。第１の実施形態は、車速センサ３６の検出値に応じて前記前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）を作動させるものであり、例えば、路上走行時のような高速（時速３〜５Ｋｍ程度以上）時には、前記前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）を作動させて、操向ハンドル１３の操舵力に抵抗力を付与すべくする、コントローラ３５（４５）からアクチュエータ３３に作動信号を出すが、それ以下の車速のときには、アクチュエータ３３を作動させないように制御する。または、前記車速センサ３６の検出値が所定値以上でアクチュエータ３３が作動を開始するが、その車速が大きくなるのに比例してアクチュエータ３３の作動力が大なる（操向ハンドル１３の操作力への抵抗力が増大する）比例制御を実行するといういわゆる車速感応型としても良い。
【００２６】
このように構成すると、車速が大きい状態で操向ハンドル１３の操作を実行するときのレスポンス（応答）が良すぎて、前輪がふらつき、自励振動を起こすのを、前記前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）を作動させることにより抑制することができるから、安定した操向を実行することができる。そして、農作業時のように車速が低速のときには自動的に前記前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）の作動を解除するから、作業者は一々前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）の作動のＯＮ・ＯＦＦの切替え操作をする必要がなく、所定の作業（農作業及び路上走行）に専念できるのである。
【００２７】
また、第１実施形態の変形例として、車速センサ３６に代えて、操縦座席１１の側方近傍の走行機体１上に配置した副変速レバー５０と前記アクチュエータ３３（または４２）とをワイヤにて連結するか、副変速レバー５０の操作位置（低速から高速までを４段〜９段のように複数段に切替え可能）を検出する副変速レバー位置センサ５０ａ（図８参照）を設けることにより、当該副変速レバー５０の操作位置が高速側（中速位置も含む）にあるときには、前記前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）を作動させる。この場合、高速側に位置するほどブレーキ力を強めるようにしても良い。副変速レバー５０が低速位置のときには、前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）を作動させないように制御するものであっても良い。
【００２８】
このように、変速レバーの操作位置に応じて前記前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）の作動を可変とすれば、前記実施形態と同様に高速走行ときの前輪のふらつきを防止できると共に、作業者は一々前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）の作動のＯＮ・ＯＦＦの切替え操作をする必要がなく、所定の作業（農作業及び路上走行）に専念できるのである。
【００２９】
前輪５、５の切れ角を検出する切れ角センサ３７の検出値に応じて、前記前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）の作動を可変とする場合（第２実施形態）は、例えば、前輪５、５の切れ角度が４０度までは前記前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）を作動させるが、切れ角度が４０度以上で前記前輪ふらつき抑制装置３０を作動させないように制御することもできる。別の実施形態としては、前輪５、５の切れ角度が４０度までは前記前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）の作動（抑制）を強とし、切れ角度が４０度以上で前記前輪ふらつき抑制装置３０の作動（抑制）を弱とするように制御しても良い。これの場合、前述の増速スイッチ５１及び四輪駆動スイッチ５８（これも操向コラム１２上面等に設けてある）を予めＯＮしておく。この状態で、高速走行で直進状態から旋回操作を開始したとき、前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）が作動しているから、操縦者が操向ハンドル１３をゆっくりした速度でしか旋回操作できず、前輪５、５が大きい切れ角度になるまでの所要時間が長くなる。その間に操縦者は旋回のために車速を落とすので、操向ハンドル１３が所定以上の前輪切れ角度まで旋回操作した時点（切れ角センサ３７の検出値が所定置（例えば４０度）以上になったとき）で、前記増速動作（オートブレーキ動作）が開始されることになり、小半径の旋回に円滑に移行できるという効果を奏する。
【００３０】
第３実施形態では、前輪負荷センサ３８の検出値に応じて、前記前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）の作動を可変とするものであって、例えば、前記前輪負荷センサ３８の検出値により、走行機体１の前部にフロントローダ等の作業機を装着して前輪５、５の軸荷重が比較的大きいことを検知すれば、前輪の接地圧が大きくてり、操向ときに当該前輪５、５のふらつき現象は発生し難いので、前記前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）を作動させない。他方、走行機体１の後部に３点ヒッチリンク４６等を介してスクレーパやレーキ、耕耘機等を装着しているとき等、前輪５、５の軸荷重が低い場合には、操向時に当該前輪５、５がふらつき易くなるから、前記前輪負荷センサ３８の検出値により、前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）を作動させるように制御するのである。これにより、農作業時ばかりでなく路上走行時においても、操向ハンドル１３や前輪５がふらついて不安定な操縦になることを未然に防止できるのである。
【００３１】
前記アクチュエータ３３、４２は油圧シリンダ等の油圧によるものの他、電動モータや電磁ソレノイド等の電気的なものであっても良い。
【００３２】
なお、以上のようなセンサの検出値や副変速レバーの操作に関連させる制御を実行することなく、作動（指令）スイッチ（図示せず）を作業者が押すことにより、前記前輪ふらつき抑制装置３０ａ（３０ｂ）を作動させて、前記前輪５、５や操向ハンドル１３のふらつきを任意に防止するように構成しても良いのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  農業用トラクタの側面図である。
【図２】  農業用トラクタの平面図である。
【図３】  農業用トラクタの正面図である。
【図４】  前輪の全油圧式のパワーステアリング機構の斜視図である。
【図５】  全油圧式のパワーステアリング機構の油圧回路を示す図である。
【図６】  前輪ふらつき抑制装置の第１実施形態の図である。
【図７】  前輪ふらつき抑制装置の第２実施形態の図である。
【図８】  制御装置の機能ブロック図である。
【図９】  操向ハンドル部の一部切欠き平面図である。
【符号の説明】
１      走行機体
５      前輪
１０      操向装置
１７      パワーステアリング機構
１９      油圧パワーシリンダ
２０      ピストンロッド
３０      前輪ふらつき抑制装置
４２      アクチュエータ
３５（４５）      コントローラ（制御装置）
３６      車速センサ
３７      切れ角センサ
３８      前輪負荷センサ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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