JPH0647390B2 - ４自由度型連結構造をもつ連結車両 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は、主に林業用等の多用途車両として使用され、
不整地において優れた走行性を示す連結車両に関するも
のである。

（発明の背景） 従来より不整地の走行性や運搬性を向上させる可能性を
もった車両として、連結車両の研究が種々なされてい
る。

例えば、渡辺氏等は、前後車両をユニバーサルジョイン
トで連結した小型模型車両を用いて、関節部に強制的に
角度を与えて操舵する関節式装軌車両の平面運動につい
ての運動方程式を誘導し、数値解析によって、その応答
性を検討するとともに、水平平坦な堅固路面においての
定常旋回試験や過渡操舵試験を行って旋回半径，スプロ
ケットトルク，関節部の操舵力等を計測し、理論モデル
を用いた数値解析結果と比較検討を行っている（自動車
技術会論文集，Ｎｏ26，1983、Ｎｏ27，1983）。しかし
これらは関節式装軌車両の運動特性を一般的に説明する
数学モデルの確立のために、理論解析を、小型模型実験
によって確認しようとしたものであり、その連結部は実
機形の車両に適用できる一般性を持つものではない。

また伊藤氏等は、前後車両を左右２本の油圧シリンダと
一個のユニバーサルジョイントにより連結し、油圧シリ
ンダの並列動作が車両のピッチ方向、独立動作が車両ヨ
−方向の動作を受け持つ多用途農用車両を試作して種々
実験を行ない、車両の各種姿勢について論じている（三
重大学農学部学術報告，Ｎｏ54，1977）。しかしこの場
合もロール方向ならびに上下方向の２方向の動作を受け
持つ機構をもたない車両であるため、凹凸の大きな不整
地での走行性は十分改良されたものとはなっていない。

以上のように、これまでに提案されている連結構造をも
つ車両は、機構上からみると、凹凸のある不整地を実際
に走行するには多くの問題があり、未だ実用に供しうる
車両はみられていないのが現状である。

（発明の目的） 本発明は以上のような現状に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、凹凸のある不整地の走行に適当するよ
うに連結された連結構造をもつ車両を提供するところに
ある。

（発明の概要） 而してかかる目的を実現するためになされた本発明より
なる４自由度型連結構造をもつ連結車両の特徴は、それ
ぞれ動力装置を備えた、前後一対のスキッドステアリン
グ方式の履帯型車両あるいは多輪車両を、前後，左右お
よび垂直の各方向を夫々ｘ，ｙ，ｚ軸としたときに、ｘ
軸方向の相対移動とｙ軸方向の相対移動を拘束し、かつ
ｚ軸方向の相対移動および各ｘ，ｙ，ｚ軸の軸回り回転
を許容する連結装置により連結し、更に当該連結装置に
は、前後車両を前記ｚ軸回りに相対的に回転駆動させる
駆動手段を連結したところにあり、かつ、前記連結装置
は、互いに軸回り回転可能でかつその軸方向の移動が拘
束された一対の軸体を、その軸方向を前記ｘ軸（ローリ
ング軸）方向に一致させ、その一方である前側軸体の前
端を前車両の後部にｙ軸（ピッチ軸）回り回転可能に連
結し、また他方である後側軸体の後端を後車両の前部に
同じくｙ軸（ピッチ軸）回り回転可能に連結し、更にこ
れらｙ軸回り回転可能ジョイント部分のいずれか一方に
ついては、ｚ軸（ヨーイング軸）回りの回転を可能とさ
せる（すなわちこの連結部は、ｘ，ｙ，ｚ軸の回転を許
容したユニバーサルジョイントを構成することになる）
ことによって構成することができる。

前記ｘ軸方向をなす一対の軸体の軸回り回転許容によ
り、前後車両の間のローリングは許容され、またｙ軸回
りの回転許容により前後車両のピッチングが許容される
ことになる。

更に一対の軸体夫々の両端部における２組のｙ軸回り回
転許容の構造により、前後車両の上下変移すなわちヒー
ビングが許容される。

また前記いずれか一方の連結部がユニバーサルジョイン
トとされていることにより、前後車両の旋回すなわちヨ
ーイングが許容され、以上の各自由度により前記４自由
度が与えられることになる。

またこの４自由度型連結装置に付設連結するｚ軸（ヨー
イング軸）回りの回転駆動手段は、前記ユニバーサルジ
ョイントに対しｙ軸方向に離間した位置で対向し、かつ
前記軸体から延出された延出端部の先端に設けられた第
２のユニバーサルジョイントと、車両側との間でｚ軸回
りの回転を許容するように連結されるピンジョイントと
の間に、両端が連結された複動油圧シリンダ装置を設け
ることで構成される。

（発明の実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基ずいて説明する。

図面に示す本実施例は、操舵方法と運動が装軌車両と類
似している８輪駆動の農作業車を２台連結した連結車両
を例として示したものである。

これらの図において、１は前車両、２は後車両、３は４
自由度型の連結装置、４は前後車両をヨーイング駆動さ
せる駆動装置としての複動油圧シリンダ装置をそれぞれ
示している。

第２図および第３図は、前記連結装置と複動油圧シリン
ダ装置の詳細を拡大して示した図であり、本例における
連結装置は次のように構成されている。

すなわち、当該連結装置は、車両の前後，左右および上
下の方向を夫々ｘ，ｙ，ｚの軸方向としたときに、ｘ軸
回り（すなわちローリング）についてはその回転が許容
され、かつ同ｘ軸方向の移動については拘束された関係
で互いに嵌合した一対の軸体21，22（以下一方の軸体を
前側軸体、他方の軸体を後側軸体と称するものとし、そ
の嵌合部をＡとする）を有し、当該一方の軸体21は、そ
の前端部が、前車両の後部固定突起部1aに対し、ｘ軸お
よびｚ軸夫々に回転自在のユニバーサルジョイントＢに
より連結されている。また他方の軸体22は、その中間部
から水平な面内で二股状に後方に延設された左右の腕部
22a,22aの後端で、後車両に対し、ｙ軸回りの回転を自
在とするピンジョイントＣにより連結されている。

以上の各Ａ，Ｂ，Ｃのジョイントにより、本例の連結装
置は、前後車両の間の相対的なローリングはジョイント
Ａにより許容され、相対的なピッチングはジョイントＢ
またはＣにより許容され、また相対的なヨーイングはジ
ョイントＢによりそれぞれ許容されるものとなり、更に
前後車両の上下変移すなわち上下の平行移動であるヒー
ビングは、ジョイントＢおよびＣの協働によって許容さ
れることとなって、前記した４自由度が保証されること
になる。また引っ張り，押圧の力の伝達、および左右方
向のズレ力は前記各ジョイントによって拘束される。

また前記前側軸体21には、水平面内でｙ軸方向に延設さ
れた延設腕部 21aが設けられ、この延設腕部の先端と前
車両の間に、水平な面内で両端がユニバーサルジョイン
トＤ，およびピンジョイントＥにて連結された複動油圧
シリンダ装置４をもつようになっている。

第４図は、かかる複動油圧シリンダ装置に接続された油
圧回路の構成概要を示し、図中41は油圧ポンプ、42は当
該ポンプ駆動源としてのエンジン、43は油槽、44はフィ
ルタ、45は３モードの切換ポジションをもつ流路切換弁
であり、前記油圧ポンプ41からの圧油を複動油圧シリン
ダ装置４に伝えて、この複動油圧シリンダ装置４を伸張
させるａポジション、短縮させるｃポジション、軸方向
の長さをそのままに保つｂポジションの間を操作レバー
46によって切換できるようになっている。なお47および
48はリリーフ弁である。

前記において、複動油圧シリンダ装置の伸張は連結車両
の左旋回を意味し、また短縮は連結車両の右旋回を意味
する。

以上のように構成された連結車両により、実際の林地に
おける走行試験を行なって、その効果を確認した。試験
は、茨城県多賀郡十王町の林業試験場高萩試験地の混林
施業試験地（面積約 6.3ｈａ）において行なった。

第５図は、走行路での単一車両と前記連結車両のピッチ
方向の傾斜角の出現頻度を比較したものであり、図から
明らかなように、単一車両では−16度〜＋17度の範囲に
出現傾斜角が分布しているのに対し、前記連結車両では
−12度〜＋11度にそれが分布して、現われる傾斜角すな
わちピッチ角が小さいことが理解される。つまり連結車
両では、凹凸のある不整地でも上下動が少なく、車両の
姿勢安定性が高く得られることが確認された。

また第６図は車両の振動を比較して示したものであり、
この図から明らかなように前記連結車両においては、ど
の周波数域においても振動加速度レベルが低くなってい
ることが解り、乗心地性も優れていることが解る。

さらに本例の連結車両においては、単一車両では乗り越
え不能な凹凸路面も、連結装置を介した前車両または後
車両からの推進力の伝達によって好適に乗り越えできる
という利点があることが、登坂試験，障害物乗り越し試
験，けん引試験等々の各種試験によって確認されてい
る。

（発明の効果） 本発明によれば、４自由度型の連結装置によって林地等
の大きな凹凸のある不整地においても、従来にない走行
性，姿勢安定性，更には前後車両の連結による相互のピ
ッチ運動の打消しあいによる乗り心地性の向上等が得ら
れるという効果があり、また、かかる効果を奏するため
の前後車両間の連結装置は、相互に軸回り回転可能に嵌
合した一対の軸体と、これを前後の車両に連結するピン
ジョイント及びユニバーサルジョイントの各一つという
少ない構成要素によって構成でき、またかかる連結装置
の動きに支障を生ずることなく前後車両をｚ軸回りに回
転駆動させるための回転駆動手段も、複動シリンダの端
部をユニバーサルジョイントとピンジョイントで車両及
び軸体に連結することで構成できるため、全体の装置を
簡易な構成とできるという効果が得られ、その有用性は
極めて大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を説明するためのものであり、
第１図は連結車両の概要を示す側面図、第２図は連結装
置の拡大平面図、第３図は同側面図、第４図は複動油圧
シリンダ装置に接続された油圧回路の概要説明図、第５
図はピッチ方向傾斜角の出現頻度を単一車両と比較した
試験の結果を示した図、第６図は同じく車両の振動を比
較して示した図である。 １：前車両、２：後車両 ３：連結装置 ４：複動油圧シリンダ装置 21：前側軸体、21a：延設腕部 22：後側軸体、22a：腕部 41：油圧ポンプ、42：エンジン 43：油槽、44：フィルタ 45：流路切換弁、46：操作レバー 47，48：リリーフ弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ動力装置を備えた、前後一対のス
   キッドステアリング式の履帯型車両あるいは多輪車両
   を、前後，左右および垂直の各方向を夫々ｘ，ｙ，ｚ軸
   としたときに、ｘ軸方向の相対移動とｙ軸方向の相対移
   動を拘束し、かつｚ軸方向の相対移動および各ｘ，ｙ，
   ｚ軸の軸回り回転を許容する連結装置により連結し、更
   に当該連結装置には、前後車両を前記ｚ軸回りに相対的
   に回転駆動させる回転駆動手段を連結した連結車両であ
   って、 前記連結装置は、ｘ軸方向の相対移動が拘束されると共
   にｘ軸回りの回転が許容されて相互に嵌合された前側軸
   体と後側軸体からなる一対の嵌合軸体を有し、当該前側
   軸体の前端は前車両に対しｙ軸回りの回転を許容してピ
   ンジョイントされ、後側軸体の後端は後車両に対しｙ軸
   回りの回転を許容してピンジョイントされ、更にこれら
   ピンジョイントのいずれか一方は、ｚ軸回りの回転も許
   容するユニバーサルジョイントとして構成され、 前記回転駆動手段は、ｚ軸回りの相対回転を許す前記ユ
   ニバーサルジョイントにより直接連結した関係に設けら
   れている前記いずれか一方の軸体と車両との間に、該軸
   体に対しては、前記ユニバーサルジョイントとｙ軸を一
   致して設けられたｙ，ｚ軸回転許容の第２のユニバーサ
   ルジョイントを介して連結され、かつ該車両に対して
   は、ｚ軸回転許容のピンジョイントを介して連結された
   複動油圧シリンダ装置により構成されていることを特徴
   とする４自由度型連結構造をもつ連結車両。