(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪（７）のみの操舵、逆位相操舵、同位相操舵の操舵方式を切換自在とした走行車両のステアリング装置において、前輪（７）と後輪（８）との間にシフタケース（１８）を略水平に配置して、該シフタケース（１８）の左右中央に設けた回動支点軸（３６）を中心に、回動可能に車体フレーム（１６）に支持し、該シフタケース（１８）をステアリング操作具（１）と前輪（７）の前ステアリング機構（２０）と連係する前リレーロッド（２３）に連結すると共に、該シフタケース（１８）内に位置変更可能な移動体（１３）を嵌入し、該移動体（１３）を後輪（８）の後ステアリング機構（２１）と連係する後リレーロッド（２４）と連結し、前記移動体（１３）にアクチュエーター（６）を連結して移動可能とし、該移動体（１３）の位置を任意に変更可能とし、前記シフタケース（１８）と移動体（１３）を、ステアリング操作具（１）が直進位置で、前記後リレーロッド（２４）の後枢支軸（２４ａ）を中心とした円弧形状とし、前記ステアリング装置を、前輪操舵・逆位相操舵・同位相操舵に変更する場合には、該シフタケース（１８）を一度、中立位置、即ち、ステアリング操作具（１）を直進方向に向けた状態とした後に、該シフタケース（１８）内で移動体（１３）を摺動させて変更するように構成したことを特徴とする走行車両のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行車両のステアリング装置に係わり、詳しくは、前輪のみの操舵、逆位相操舵、同位相操舵の操舵方式を切換自在なステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、農用等に用いられる走行車両では、圃場等における作業性と一般道路における走行性能の両者を向上させる目的で、前輪のみの操舵、逆位相操舵、同位相操舵の操舵方式の切換えが行われている。たとえば、果樹園などでは、旋回半径を小さくするためには逆位相操舵が好ましく、崖際や溝際などからの脱出時には、同位相操舵が好ましく、また、一般道路の走行においては、高速時の安定走行の面から、前２輪操舵が適している。
【０００３】
例えば、特開平７−９６８５３号公報には、操舵方式を切り換える技術の一例が示されており、この技術においては、ステアリング操作に応じて前後に傾動可能な傾動部材を設け、該傾動部材と前ステアリング機構及び後ステアリング機構との連結位置を、傾動部材の傾動軸に対する上下関係において調整することにより、前記の逆位相操舵、同位相操舵、前２輪操舵との間の切り換えを図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この場合の各連結位置は、傾動軸上に直径を有する円板状の傾動部材の外周上にあり、各連結位置は傾動軸方向において、ずれた位置関係にあるため、ステアリング操作によって傾動部材を傾動させる場合には、傾動軸には大きなねじりが発生し、過大な操作力が必要となるばかりか、操作精度や部品寿命が劣化する、という問題があった。また、傾動部材を前後に傾動させるための余分の空間が必要なために、車両が大型化し、圃場などでの機動力が低下する、という問題もあった。本発明は、前記の点に鑑み、軽い操作力で確実に動き、しかも車体の小型化が可能な走行車両のステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上のような課題を解決するために、次のような手段を用いる。
【０００６】
前輪（７）のみの操舵、逆位相操舵、同位相操舵の操舵方式を切換自在とした走行車両のステアリング装置において、前輪（７）と後輪（８）との間にシフタケース（１８）を略水平に配置して、該シフタケース（１８）の左右中央に設けた回動支点軸（３６）を中心に、回動可能に車体フレーム（１６）に支持し、該シフタケース（１８）をステアリング操作具（１）と前輪（７）の前ステアリング機構（２０）と連係する前リレーロッド（２３）に連結すると共に、該シフタケース（１８）内に位置変更可能な移動体（１３）を嵌入し、該移動体（１３）を後輪（８）の後ステアリング機構（２１）と連係する後リレーロッド（２４）と連結し、前記移動体（１３）にアクチュエーター（６）を連結して移動可能とし、該移動体（１３）の位置を任意に変更可能とし、前記シフタケース（１８）と移動体（１３）を、ステアリング操作具（１）が直進位置で、前記後リレーロッド（２４）の後枢支軸（２４ａ）を中心とした円弧形状とし、前記ステアリング装置を、前輪操舵・逆位相操舵・同位相操舵に変更する場合には、該シフタケース（１８）を一度、中立位置、即ち、ステアリング操作具（１）を直進方向に向けた状態とした後に、該シフタケース（１８）内で移動体（１３）を摺動させて変更するように構成したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を、添付の図面を基に詳述する。
【０００８】
図１は本発明に係わる走行車両の側面一部断面図、図２は同じく平面一部断面図、図３は本発明の切換機構の拡大平面断面図、図４は同じく拡大側面断面図、図５は直線走行時の各ステアリング要素の位置関係の説明図、図６は前２輪操舵時の各ステアリング要素の位置関係の説明図、図７は逆位相操舵時の各ステアリング要素の位置関係の説明図、図８は同位相操舵時の各ステアリング要素の位置関係の説明図、図９はシフタケース回動角及びラック位置の制御ブロック図を示す。
【０００９】
まず、本発明に係わる走行車両の全体構成について、図１、図２により説明する。運転席シート２６及びミッションケース３５を搭載した車体フレーム１６の、前部と後部にはそれぞれ前差動装置２７、後差動装置２８を配設し、該前差動装置２７と後差動装置２８からそれぞれ左右に突出した前アクスルケース２９、後アクスルケース３０にそれぞれ支持した車軸には、左右一対の前輪７及び左右一対の後輪８を取り付け、前差動装置２７、後差動装置２８と、前記ミッションケース３５とはユニバーサルジョイント３１で連結し、前後輪７、８を駆動する構成としている。
【００１０】
前記運転席シート２６の前方の車体フレーム１６には、ステアリングホイール１が回動可能に装着され、該ステアリングホイール１のハンドル軸の基部には、パワーステアリング装置を構成する制御バルブが配置され、該制御バルブは車体中央下部に配置した油圧シリンダ９が連結されており、ステアリングホイール１の回動操作で該油圧シリンダ９のシリンダロッド１０が伸縮するようにしている。該シリンダロッド１０の前端は、シリンダロッド１０の伸縮により回動可能なシフタケース１８の後部に連結され、該シフタケース１８の前部は、前リレーロッド２３を介して前輪の前ステアリング機構２０に連係されている。また、前記シフタケース１８内に摺動可能に装入された移動体となるラック１３から後方には、後リレーロッド２４が突出され、該後リレーロッド２４は後輪８の後ステアリング機構２１に連係されている。これら前後ステアリング機構２１、２２により、シフタケース１８の回動をそれぞれ左右の前輪７及び左右の後輪８へ伝達して、前輪７及び前輪８の向きを制御する構成としている。
【００１１】
すなわち、前記前ステアリング機構２０は、前リレーロッド２３の前端部に連結して前リレーロッド２３の前後方向変位に伴って支持軸３７の回りを揺動する前ベルクランク２と、該前ベルクランク２から左右に延出する左右のタイロッド４と、それぞれ左右の前輪７に連結し各タイロッド４の左右方向変位に伴って回動軸３９の回りを揺動して左右の前輪７の向きを変える前ナックルアーム３３とを有しており、シフタケース１８が回動すると、前リレーロッド２３が前後方向に変位して左右の前輪７の向きが変わる。また、前記後ステアリング機構２１は、前ステアリング機構２０と同様に、後リレーロッド２４の後端部に連結して後リレーロッド２４の前後方向変位に伴って支持軸３８の回りを揺動する後ベルクランク３と、該後ベルクランク３から左右に延出する左右のタイロッド５と、それぞれ左右の後輪８に連結し各タイロッド５の左右方向変位に伴って回動軸４０の回りを揺動して左右の後輪８の向きを変える後ナックルアーム３４とを有しているため、シフタケース１８が回動すると、後リレーロッド２４が前後方向に変位し、左右の後輪の向きが変わる。
【００１２】
次に、前記シフタケース１８を含んだ操舵方式の切換機構２２の構造について、図３、図４、図９により説明する。シフタケース１８は、平面視にて半円形状のシフタケース前部１８ａと、左右が後方に湾曲した弓形形状のシフタケース後部１８ｂとからなり、該シフタケース後部１８ｂはステアリング操作具であるステアリングホィール１を直進とした状態で、後リレーロッド２４の後枢支軸２４ａを中心とした円弧形状としている。そして、該シフタケース後部１８ｂの略左右中央の上面及び下面には、上回動支点軸３６ａ、下回動支点軸３６ｂがそれぞれ固設され、該上下回動支点軸３６ａ、３６ｂからなる回動支点軸３６は、車体フレーム１６に対し回動自在に軸支されている。
【００１３】
前記シフタケース後部１８ｂ内にはラック１３を配設し、該ラック１３は前記シフタケース後部１８ｂの円弧形状に一致した形状とし、該ラック１３には支軸２５ａ、４１ａ、４２ａを上下方向に固設し、該支軸２５ａ、４１ａ、４２ａの上下端にはベアリングからなるローラ２５、４１、４２を設け、該ローラ２５、４１、４２をシフタケース後部１８ｂ内に形成した上下にレール溝１９に摺動自在に嵌合している。なお、シフタケース１８全体は上下に２分割できるようにし、各部材の組み込みや微調整が容易かつ迅速に行えるようにしている。
【００１４】
前記シフタケース前部１８ａの側部にはアクチュエーターとしてモータ６が固設され、該モータ６の出力軸６ａはシフタケース前部１８ａ内部まで延出され、該出力軸６ａの先部にウォーム１４が外嵌固定されている。該ウォーム１４後方には中間軸４３が上下方向に軸支されており、該中間軸４３の下部にウォームホイール１５を固設して前記ウォーム１４と噛合し、また、同じ中間軸４３の上下略中央部にはピニオン１２が固設され、該ピニオン１２は前記ラック１３と噛合している。
【００１５】
前記上回動支点軸３６ａ上方にはポテンショメータからなる角度検出センサー１７が配置され、上回動支点軸３６ａの回転よりシフタケース１８の回動角を検出するようにしている。また、シフタケース前部１８ａの下部にはポテンショメータよりなるラック位置検出センサー１１が配設され、該ラック位置検出センサー１１はその上方のシフタケース前部１８ａ内部に支持された軸４６の角度を検出するようにしており、該軸４６上にはギア４５が固設され、該ギア４５は前記中間軸４３の上部に固設されたギア４４と噛合されており、モータ６による中間軸４３の回転数からラック１３がシフタケース１８内のどの位置に移動したかを前記ラック位置検出センサー１１によって検出することができる。
【００１６】
従って、運転席からの操作によってモータ６が駆動されると、ピニオン１２が回動されて、ラック１３がシフタケース１８内を左右に摺動し、後リレーロッド２４との連結位置（支軸２５ａの位置）を変更することができる。このときの位置は前記ラック位置検出用センサー１１によって検知され、制御回路４７にフィードバックされる。
【００１７】
この支軸２５ａの位置を決定した後に、ステアリングホイール１を回動操作すると、油圧シリンダ９のシリンダロッド１０が伸縮され、シフタケース１８が回動され、支軸２５ａの位置に応じた操舵方式により、前後輪７、８の向きが変化される。なお、この油圧シリンダ９によるシフタケース１８の回動角は前記角度検出センサー１７によって検知され、制御回路４７にフィードバックされる。なお、油圧シリンダ９は電磁バルブを切り換えることによって伸縮され、該電磁バルブのソレノイドは制御回路４７と接続され、また、ステアリングホィール１の回動もセンサーによって検知され、このセンサーも制御回路４７と接続されている。
【００１８】
次に、切換機構２２の作用について、図５乃至図９により説明する。図５、図９に示すように、車両が一般道路を走行する場合等では、前輪のみの操舵とする。この場合には、運転席に設けた切換スイッチ４８を前輪操舵に切り替える。このとき角度検出センサー１７の値によってステアリングホィール１が直進方向を向いていない場合には、油圧シリンダ９を駆動して直進方向に向ける。そして、モータ６を駆動して、ラック１３を摺動させ、後リレーロッド２４との連結部である支軸２５ａを、シフタケース１８の回動支点軸３６と同軸上に位置するように駆動する。
【００１９】
すると、図６に示すように、ステアリングホイール１の回動操作に伴いシフタケース１８が左右回転する。このとき、前リレーロッド２３は前後方向へ変位して前輪７は左右方向に回動される。これに対し、後リレーロッド２４の前端は回転するだけで前後方向に偏位しないので後輪８は真っ直ぐの状態を保つ。なお図６は左旋回した状態を示す。
【００２０】
次に、車両が防除作業等のために果樹園等を小回りを確保しながら走行する場合に、切換スイッチ４８を逆位相操舵に切り替え、偏位量を設定器４９によって設定すると、モータ６が駆動されて、ラック１３が摺動され、後リレーロッド２４との連結部の支軸２５ａの位置はラック位置検出センサー１１によって検知され、設定位置まで摺動されるとモータ６の駆動を停止する。このとき、支軸２５ａはシフタケース１８の回動支点軸３６よりも右方に位置している。
【００２１】
この状態でステアリングホィール１を例えば左に回動すると、図７に示すように、油圧シリンダ９が伸長されて、シフタケース１８は回動支点軸３６を中心に右回転され、この回動によって前リレーロッド２３は後ろ方向へ引っ張られて前ベルクランク２、左右のタイロッド４・４、前ナックルアーム３３・３３を介して前輪７が左向きに回動される。これに対し、後リレーロッド２４は後方に押されて、後ベルクランク３、左右のタイロッド５・５、後ナックルアーム３４・３４を介して後輪８は右向きに回転される。この結果、走行車両は逆位相操舵となり、旋回半径を小さくできるのである。ステアリングホィール１を右に回動した場合も同様に逆位相操舵となる。なお、シフタケース１８の同一回動角における後輪８の操舵角は、支軸２５ａの回動支点軸３６からの距離が大きいほど増大するため、この距離（偏位量）を設定することにより、小回りの程度を微調整することができる。
【００２２】
崖際や溝際などからの脱出するため、崖への車体の衝突や溝への脱輪を回避する場合には、切換スイッチ４８を同位相操舵に切り替え、偏位量も設定器４９で設定すると、モータ６は前記と逆方向に駆動されて、ラック１３を摺動させ、後リレーロッド２４との連結部の支軸２５ａの位置はラック位置検出用センサー１１によって検知され、設定位置まで摺動されるとモータ６の駆動を停止する。このとき、支軸２５ａはシフタケース１８の回動支点軸３６よりも左方に位置している。
【００２３】
この状態でステアリングホィール１を例えば左に回動すると、図８に示すように、油圧シリンダ９が伸長されて、シフタケース１８は回動支点軸３６を中心に右回転され、この回動によって前リレーロッド２３は後ろ方向へ引っ張られて前ベルクランク２、左右のタイロッド４・４、前ナックルアーム３３・３３を介して前輪７が左向きに回動される。そして、後リレーロッド２４は前方に引っ張られて、後ベルクランク３、左右のタイロッド５・５、後ナックルアーム３４・３４を介して後輪８は左向きに回転される。この結果、走行車両は同位相操舵となり、平行に移動が可能となるのである。ステアリングホィール１を右に回動した場合も同様に同位相操舵となる。なお、この場合も逆位相操舵と同様に、シフタケース１８の同一回動角における後輪８の操舵角は、支軸２５ａの回動支点軸３６からの距離が大きいほど増大する。
【００２４】
そして、上記のような前輪操舵や逆位相操舵や同位相操舵に変更する場合には、まず、シフタケース１８を一度中立位置、すなわち図５に示すように、ステアリングホィール１を直進方向に向けた状態として、シフタケース１８内でラック１３を摺動させて変更するようにしている。
【００２５】
つまり、直進位置以外の位置でラック１３を摺動させた場合には、後リレーロッド２４を押し引きしてしまうので、後輪８も同時に回動することになり、重い車体を支える後輪８を回動するには、ピニオン１２を駆動するモータ６は大きなパワーが必要となり、重量や外径寸法も大きなモーターとなってしまうのである。ところが、直進位置（中立位置）では、図５に示すように、シフタケース１８は後リレーロッド２４の後枢支軸２４ａを中心とした円弧と一致しするので、ラック１３は小さな負荷で、出力の小さなモータでも迅速かつ確実に操舵方式を変更することができ、さらに、シフタケース１８には過大な力が作用しないため、走行中の変換機構２２関連のトラブル発生を防止することができるのである。そして、シフタケース１８の位置をセンサー１７によって検知し、中立以外の位置にあるときは、油圧シリンダー９を駆動して中立位置に戻し、その後、切替スイッチ４８、設定器４９の値に従ってモータ６を駆動するように制御回路４７で制御している。
【００２６】
このように、シフタケース１８の位置と移動体であるラック１３の位置を検知するセンサー１１、１７を設け、ラック１３をアクチュエーターであるモータ６により駆動可能とし、前記センサー１１、１７及びモータ６を制御回路４７と連結し、シフタケース１８が直進位置でのみラック１３を移動するように制御したので、いかなる操舵状態からも迅速にシフタケース１８を中立位置に復帰させ、操舵方式の切換を行うことができ、誤って中立以外の位置で操舵方法を切り替えて、モーターや歯車等を破損することを防止できるのである。
【００２７】
以上のような構成とすることにより、簡単な操作のみで、逆位相操舵、同位相操舵、前２輪操舵との間の切り換えが可能であり、しかも、切換機構２２と前後ステアリンク機構２０、２１との各連結部である支軸２３ａと支軸２５ａは、略水平に設けたシフタケース１８とほぼ同じ高さに位置するため、各軸でのねじりはほとんど発生せず、軽い操作で確実に操舵方式の切換ができて、操作精度や部品寿命も向上させることが可能となる。さらには、シフタケース１８の動作には通常の車輪間の幅さえあれば十分であり、車高を高くして車体の大型化を招く恐れもない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、次のような効果を奏する。
前輪（７）のみの操舵、逆位相操舵、同位相操舵の操舵方式を切換自在とした走行車両のステアリング装置において、前輪（７）と後輪（８）との間にシフタケース（１８）を略水平に配置して、該シフタケース（１８）の左右中央に設けた回動支点軸（３６）を中心に、回動可能に車体フレーム（１６）に支持し、該シフタケース（１８）をステアリング操作具（１）と前輪（７）の前ステアリング機構（２０）と連係する前リレーロッド（２３）に連結すると共に、該シフタケース（１８）内に位置変更可能な移動体（１３）を嵌入し、該移動体（１３）を後輪（８）の後ステアリング機構（２１）と連係する後リレーロッド（２４）と連結し、前記移動体（１３）にアクチュエーター（６）を連結して移動可能とし、該移動体（１３）の位置を任意に変更可能とし、前記シフタケース（１８）と移動体（１３）を、ステアリング操作具（１）が直進位置で、前記後リレーロッド（２４）の後枢支軸（２４ａ）を中心とした円弧形状とし、前記ステアリング装置を、前輪操舵・逆位相操舵・同位相操舵に変更する場合には、該シフタケース（１８）を一度、中立位置、即ち、ステアリング操作具（１）を直進方向に向けた状態とした後に、該シフタケース（１８）内で移動体（１３）を摺動させて変更するように構成したので、シフタケースの回動に対する前リレーロッド及び後リレーロッドの前後方向への変位関係を適宜選択することにより、軽い操作力により、しかも確実に、前輪のみの操舵、同位相４輪操舵、逆位相４輪操舵への切換を実現することができ、作業や走行現場に合わせて操舵方法を選択して、最も効率良く安定した走行が可能となる。また、シフタケースは水平方向に長く構成され、地上高が低くならず、重心を低くした走行車両とすることができる。
【００２９】
また、前記シフタケースと移動体を、ステアリング操作具が直進位置で、前記後リレーロッドの後枢支軸を中心とした円弧形状としたので、該直進位置においては移動体の位置を小さな力で変更することができるため、小出力のモータでも操舵方式の迅速な切り換えが可能である。
また、直進位置以外の位置でラック１３を摺動させた場合には、後リレーロッド２４を押し引きしてしまうので、後輪８も同時に回動することになり、重い車体を支える後輪８を回動するには、ピニオン１２を駆動するモータ６は大きなパワーが必要となり、重量や外径寸法も大きなモーターとなってしまうのである。
本発明のように、直進位置（中立位置）では、図５に示すように、シフタケース１８は後リレーロッド２４の後枢支軸２４ａを中心とした円弧と一致しするので、ラック１３は小さな負荷で、出力の小さなモータでも迅速かつ確実に操舵方式を変更することができ、さらに、シフタケース１８には過大な力が作用しないため、走行中の変換機構２２関連のトラブル発生を防止することができるのである。
【００３０】
また、前記移動体にアクチュエーターを連結して移動可能とし、該移動体の位置を任意に変更可能としたので、同位相操舵、逆位相操舵時の前輪操舵角に対する後輪の操舵角の変化割合を変更することができ、小回りの程度を状況に応じて微調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる走行車両の側面一部断面図である。
【図２】  同じく平面一部断面図である。
【図３】  本発明の切換機構の拡大平面断面図である。
【図４】  同じく拡大側面断面図である。
【図５】  直線走行時の各ステアリング要素の位置関係の説明図である。
【図６】  前２輪操舵時の各ステアリング要素の位置関係の説明図である。
【図７】  逆位相操舵時の各ステアリング要素の位置関係の説明図である。
【図８】  同位相操舵時の各ステアリング要素の位置関係の説明図である。
【図９】  シフタケース回動角及びラック位置の制御ブロック図である。
【符号の説明】
１  ステアリング操作具
６  アクチュエーター
７  前輪
８  後輪
１１、１７  センサー
１３  移動体
１６  車体フレーム
１８  シフタケース
２０  前ステアリング機構
２１  後ステアリング機構
２３  前リレーロッド
２４  後リレーロッド
２４ａ  後枢支軸
３６  回動支点
４７  制御回路
【図１】
0004109361.tif 000002
【図２】
0004109361.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004109361.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004109361.tif 000007
【図７】
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【図８】
0004109361.tif 000009
【図９】
0004109361.tif 000010