JP2009067176A - 作業車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】前輪を、操向可能かつ左右個別に車両上下方向で揺動可能にするとともに、フロントサスペンションを簡単な構成にし、走行性および作業性を向上させた作業車両を提供する。
【解決手段】前輪駆動軸101は、自在軸継手108,110を介して前輪23に連結するとともに、自在軸継手108,110は、フロントアクスルケース19と、左右前輪23とのそれぞれの間であって、車両の外側近傍および内側近傍に備え、車両の外側近傍に設けた自在軸継手110は、支持部114を内臓した曲折部材110からなるとともに、左右前輪23の支持ケース103から車両内側に延設した上下に備えるステーステー104a,104bのそれぞれに、球面ジョイント106a,106bを着脱自在に設ける。
【選択図】図8

Description

本発明は、車両前部のフロントアクスルケース内から左右に突設した前輪駆動軸と、前輪駆動軸の上方および下方であって、フロントアクスルケースと、左右前輪のステアリングナックルとのそれぞれの間に球面ジョイントを介して取付けた、前輪を車両の上下方向に揺動可能に支持する上下のサスペンションアームと、を備える作業車両に関するものであり、より詳細には、前輪を、操向可能、かつ左右個別に車両上下方向で揺動可能に備えることに関する。
従来の作業車両の一例としてのホイール式トラクタには、例えば、前輪への動力の伝達は、ミッションケース前部より突出した前輪駆動出力軸に伝動軸を介してフロントアクスルケース内の差動装置に伝え、該差動装置より前輪駆動軸を介して前輪が駆動される一方、フロントアクスルケースの左右側面に、枢動可能に取付けられた上下アームの端部に有する球面ジョイントを介して前輪を車両上下方向に回動自在に支持するダブルウイッシュボーン式のフロントサスペンションを備え、前輪を車両の上下方向に揺動可能とするもの(特許文献1)や、前記ダブルウイッシュボーン式のフロントサスペンションを備えるとともに、左右それぞれの前輪駆動軸における中途部に自在軸継手を設け、前輪駆動軸を、ステアリングハンドルの大きな操向角度に対応可能とさせたもの(特許文献2)もある。
特開2002−137613号公報 特開2000−25474号公報
しかし、このような特許文献1に記載のホイール式トラクタのフロントサスペンションでは、例えば、路面に有する凹凸や障害物など走行路面の状況により、前輪が車両上方向に揺動されると、前輪駆動軸の中心部近傍が回動支点となり、一方の前輪が車両上方向に揺動されると、他方の前輪も連動して車両下方に揺動され、車体が傾斜することから、車両転倒の危険性や、安定した走行および高速走行ができず、走行性が悪いという問題があった。また、特許文献2に記載のホイール式トラクタのフロントサスペンションでも、前述同様の問題を生じるほか、左右それぞれの前輪駆動軸に有する自在軸継手間に位置する中間軸を支持する支持部材を、狭いスペースに別途設ける必要があり、複雑な構成にして、メンテナンス性などの作業性を低下させる問題もあった。
そこで、この発明の目的は、前輪を、操向可能かつ左右個別に車両上下方向で揺動可能にするとともに、フロントサスペンションを簡単な構成にし、走行性および作業性を向上させた作業車両を提供することにある。
このため、請求項1に記載の発明は、車両前部のフロントアクスルケース内から左右に突設した前輪駆動軸と、前記前輪駆動軸の上方および下方であって、前記フロントアクスルケースと、左右前輪のステアリングナックルとのそれぞれの間に球面ジョイントを介して取付けた、前記前輪を車両の上下方向に揺動可能に支持する上下のサスペンションアームと、を備える作業車両において、前記前輪を、操向可能、かつ左右個別に車両上下方向で揺動可能に備えることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の作業車両において、前記前輪駆動軸は、自在軸継手を介して前記前輪に連結するとともに、前記自在軸継手は、前記フロントアクスルケースと、前記左右前輪とのそれぞれの間であって、車両の外側近傍および内側近傍に備えることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の作業車両において、前記車両の外側近傍に設けた前記自在軸継手は、支持部を内臓した曲折部材からなることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の作業車両において、前記左右前輪の前記ステアリングナックルから前記車両内側に延設した上下に備えるステーのそれぞれに、前記球面ジョイントを着脱自在に設けることを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、車両前部のフロントアクスルケース内から左右に突設した前輪駆動軸と、前輪駆動軸の上方および下方であって、フロントアクスルケースと、左右前輪のステアリングナックルとのそれぞれの間に球面ジョイントを介して取付けた、前輪を車両の上下方向に揺動可能に支持する上下のサスペンションアームと、を備える作業車両において、前輪を、操向可能、かつ左右個別に車両上下方向で揺動可能に備えるので、路面の状況により前輪が車両上下方向に揺動しても、左右前輪を同方向に揺動させることができ、車体の傾斜を防いで、車体を安定することができる。従って、走行性を向上させた作業車両を提供することができる。
請求項2に記載の発明によれば、前輪駆動軸は、自在軸継手を介して前輪に連結するとともに、自在軸継手は、フロントアクスルケースと、左右前輪と、のそれぞれの間であって、車両の外側近傍および内側近傍に備えるので、簡単な構成で前輪駆動軸の動力伝達方向を、車両の上下方向および左右方向に変更させ、前輪および前輪駆動軸を、操向可能かつ左右個別に車両上下方向で揺動可能にすることができる。従って、走行性を向上させた作業車両を提供することができる。
請求項3に記載の発明によれば、車両の外側近傍に設けた自在軸継手は、支持部を内臓した曲折部材からなるので、車両の外側近傍および内側近傍に備えた自在軸継手間に有する前輪駆動軸を、狭いスペースに別途支持部材を用いて複雑な構成にすることなく、曲折部材内の支持部で支持することができ、フロントサスペンションの構造をコンパクトにできるとともに、その組立やメンテナンスなどの作業を容易に行うことができる。従って、作業性を向上させた作業車両を提供することができる。
請求項4に記載の発明によれば、左右前輪のステアリングナックルから車両内側に延設した上下に備えるステーのそれぞれに、球面ジョイントを着脱自在に設けるので、キングピン角の調整やフロントサスペンションのメンテナンスを容易に行うことができる。従って、メンテナンス性を向上させた作業車両を提供することができる。
以下、図面を参照しつつ、この発明を実施するための最良の形態について詳述する。
図1は、本発明の一例としてのホイール式トラクタの側面図、図2は同トラクタの平面図を示す。この例のトラクタ21は、車体フレーム22の前後に前輪23および後輪24を備え、前輪23の上方にボンネット25を形成し、その内側には原動機部としてのエンジン40およびエンジン40の後部にクラッチハウジング41が配置され、さらにこのクラッチハウジング41の後部にはミッションケース42が配設されており、エンジン40からの動力が前輪23および後輪24に伝達される。そして、ボンネット25の後部に連続してキャビン27(ロプス仕様であってもよい)が設けられる。なお、説明に用いられる前後、左右、上下などの方向は、車両の進行方向を基準として示される。
キャビン27内には、車両操作部としてのエンジンキー、アクセルペダル,クラッチペダル,クラッチペダル28などの操作ペダル、ステアリングハンドル29、運転席30などを設ける。キャビン27の外周はそれぞれフロントガラス31、リアガラス32、ドア33、屋根34などを取付けてもよい。また、キャビン27の下方には、運転者がキャビン27に乗降するための昇降ステップ37を車体フレーム22に固定して取り付けられる。
そして、エンジン40からの動力はミッションケース42後端から突出した不図示のPTO軸に伝達され、このPTO軸から図示しないユニバーサルジョイントや作業機装着装置39などを介して車両後端に装着された不図示の作業機を駆動させる。
次に、動力伝達の構成について説明する。図3には、動力伝達系のスケルトン図、図4はミッションケース内部の断面展開図を示す。この図3〜4に示すように、クラッチハウジング41内には多板式の主クラッチ43が収納され、クラッチペダル28に連係されている。また、エンジン40の出力軸44の回転が、主クラッチ43に入力され、この主クラッチ43の出力軸45は、車両後方に延出され、PTOクラッチ軸46と同一軸心に備えられる。
出力軸45の後端には伝動歯車47とPTO三速爪47aが配置されており、PTOクラッチ軸46には、PTO一速歯車48と、PTO二速歯車49と、PTO逆転歯車50とがそれぞれ遊嵌される。そして、PTO一速歯車48と、PTO二速歯車49と、伝動歯車47とは、主軸51に設けられた伝達歯車52,53,54にそれぞれ噛合っており、PTO逆転歯車50はカウンタ歯車55を介して伝達歯車56と噛合い、PTOクラッチスライダ57,58の摺動により伝達歯車52,53,56およびPTO三速爪47aからPTOクラッチ軸46および減速歯車59を介してPTO軸60に回転駆動力が伝達され、作業機sを駆動させる。
主軸51に固設された伝達歯車52,53,54,56は、主変速軸61に遊嵌される、主変速一速歯車62、主変速二速歯車63、主変速三速歯車64、主変速四速歯車65にそれぞれ噛合されている。この主変速軸61の軸方向摺動可能にスプライン嵌合される2つの主変速クラッチスライダ66,67は、キャビン27に有する不図示の主変速レバーに連係されている。この主変速レバーの操作により主変速クラッチスライダ66,67と、主変速一速歯車62、主変速二速歯車63、主変速三速歯車64、主変速四速歯車65のそれぞれに形成された爪との咬合を選択し、選択されたいずれか1つの上記主変速歯車62,63,64,65を介して主軸51から主変速軸61へ動力が伝達される。
また、主変速軸61の車両進行方向前方延長部分には、正転側歯車68および逆転側歯車69がそれぞれ同一軸心上に遊嵌される。そして、キャビン27に有する不図示のリバーサレバーを操作することによりリバーサクラッチ70が前進側または後進側のいずれかに選択接続され、主変速軸61の回転は正転側歯車68または逆転側歯車69のいずれかに伝達される。ただし、リバーサレバーがニュートラル位置の場合は、回転は正転側歯車68および逆転側歯車69のいずれにも伝達されない。
正転側歯車68は、伝達軸71に嵌合される歯車72に、逆転側歯車69はカウンタ軸73に嵌合されるカウンタ歯車74にそれぞれ噛合されており、このカウンタ歯車74は伝達軸71に嵌合される歯車75と噛合される。
その結果、リバーサクラッチ70が前進側に接続されたときは、主変速軸61の回転動力が正転側歯車68を介して伝達軸71に伝達され、リバーサクラッチ70が後進側に接続されたときは、主変速軸61の回転動力が逆転側歯車69からカウンタ軸73を介して伝達軸71を逆転方向に回転させることを可能としている。
伝達軸71に嵌合される歯車72は、正転側歯車68と噛合うとともに、副変速軸76の同軸線上であり車両進行方向前方に設けられる歯車77と噛合っている。副変速軸76には副変速シフタ78が嵌合されており、副変速軸76の前部と歯車77の後部との間を自在に摺動可能としている。
この副変速シフタ78はキャビン27に有する不図示の副変速レバーによって操作され、副変速シフタ78の前部に形成された副変速シフタ歯78aが歯車77の後部位置77aに位置する状態の副変速三速(副変速高速段)、副変速シフタ歯78aと歯車77の後端に設けられた歯77bとが噛合う状態の副変速二速、副変速シフタ78の中央上部に形成された歯78bと伝達軸71の中央近傍に設けられた歯車79とが噛合う状態の副変速一速、副変速シフタ78に回転動力が伝達されない(ニュートラル)状態、そして副変速シフタ78後部の歯78cと不図示の超低速用歯車とが噛合う状態の副変速超低速(C速)とのそれぞれに切換可能とした副変速装置が構成される。
これら副変速シフタ78の摺動による歯車噛合わせの選択で、伝達軸71の回転が三段の変速を経て出力され、副変速軸76に入力された回転動力は、副変速軸76に設けられた3つの歯車80,81,82などによって、後輪駆動系と前輪駆動系の二方向に出力される。
ミッションケース42後方には後輪デフ装置83が配置され、副変速軸76の回転が、この副変速軸76の後端に形成された歯車82を介して後輪デフ装置83に入力され、リアアクスルケース17内の車軸18などを介して後輪24が駆動される。なお、符号84はブレーキ装置である。
また、副変速軸76に設けられた歯車80または81などにより、前輪駆動出力軸85に遊嵌される標準駆動入力歯車86または増速駆動入力歯車87から四輪駆動・前輪増速駆動切換機構88を介して前輪駆動出力軸85に入力された回転動力が、この前輪駆動出力軸85の前端に連結される前輪伝達軸89を介して前輪側のデフ装置97に入力され、後述する本願発明の要部であって、デフ装置97を内設する不図示のサイドフレーム上に固設されたフロントアクスルケース19から左右方向に突出される前輪駆動軸101を介して前輪23が駆動される。なお、上述では四輪駆動のトラクタ21について説明したが、前輪駆動の作業車両であってもよい。
次に、本願発明の特徴である、操向可能、かつ左右個別に車両上下方向で揺動可能な前輪について、その具体的構成を説明する。図5は、左右前輪間のサスペンションを示す正面図、図6は左右前輪間のサスペンションを示す平面図、図7は右前輪のサスペンションを下方から見た拡大斜視図、図8は左前輪のサスペンション周辺を示す正面模式図、図9は、曲折部材を拡大して、その内部構造を示した正面模式図である。
前輪23のダブルウイッシュボーン形式のサスペンション100は、図5〜7に示すように、車両中央近傍に有するフロントアクスルケース19から左右前輪23に対して左右対称に設けられる。そして、この前輪駆動軸101の上方および下方であって、フロントアクスルケース19における左右端部の上端部および下端部に、車両前後方向に軸芯を有し、正面視時計/反時計回りに回動自在に設けられた回動軸102a,102bと、左右前輪23のステアリングナックル104の上端部および下端部から内側方向に突設したステー104a,104bと、のそれぞれの間に、図6に示す平面視略U字(限定されない)のサスペンションアーム105a,105b(ダブルウイッシュボーン)が、車両上下方向に回動可能に取付けられる。なお、サスペンションアーム105a,105bの二股側が、回動軸102a,102bに取付けられる。
また、図7〜8に示すように、サスペンションアーム105a,105bの外側端部と、ステアリングナックル104から突設されたステー104a,104bの内側端部との間は、球面ジョイント106a,106bにより連結されるが、この球面ジョイント106a,106b下部に有するネジなどの固定部107aをステー104a,104bに貫通させ、該固定部107aの端部からステー104a,104bを挟んでナットなどの取付部材107bを締結することにより、球面ジョイント106a,106bがサスペンションアーム105a,105bおよびステー104a,104bに着脱自在に設けられる。なお、図5に示す符号99(図6〜7では省略)は、サスペンション100の弾性体として機能する油圧シリンダである。
次に、フロントアクスルケース19から左右方向に突出される前輪駆動軸101は、図8に示すように、まず、前輪駆動軸101の延長線上であって、車両の内側近傍に設けられた、前輪駆動軸101の動力伝達方向を車両の上下方向に伝達可能に回動自在とする自在軸継手108の内側端部に接続され、この自在軸継手108の外側端部には、中間軸109が接続される。
次いで、中間軸109は、この中間軸109の延長線上であって、車両の外側近傍に設けられた、中間軸109の動力伝達方向を車両の左右方向に伝達可能に回動自在とする自在軸継手110である曲折部材110の内側端部に接続され、この曲折部材110の外側端部には、伝達軸111が接続される。このように、前輪駆動軸101は、自在軸継手108,110を挟装した前輪駆動軸101と、中間軸109と、伝達軸111とから構成される。
この曲折部材110は、図9に示すように、内部の中央近傍であって、中間軸109に連系されるアーム112と、伝達軸111に連系されるアーム113との間に支持部114が設けられる。この支持部114は、アーム112,113に取付けられたゴムや樹脂(限定されず、金属接触を防ぐ材質であればよい)などからなる弾性部材115を介して、軸112,113の外周を覆うように設けられた、内部に円柱状の空洞を有する円筒部114a(内部が円柱状であれば、外形は限定されない)の上下にステー114b,114cの端部を取付け、このステー114b,114cの他端部が、曲折部材110のケースc内中央近傍の上端部および下端部に固設される。
また、左右前輪23の支持ケース103の内側中心部には、図8に示すサンギヤ116が配設されるとともに、このサンギヤ116の外周には、プラネタリギヤ117がサンギヤ116に噛み合うように配設され、さらにプラネタリギヤ117の外周には、リングギヤ118がプラネタリギヤ117に噛み合うように配設される。そして、伝達軸111の外側端部が、サンギヤ116に接続される。なお、左右前輪23の支持ケース103の内側中心部は、上記のような構成のほか、前輪23の内側に備える支持ケースの内側中心部に伝達軸111を直接嵌合させて取付けるなどし、この伝達軸111の回転により支持ケースなどを介して前輪23を駆動させてもよい。
ここで、まず、車両走行時に、圃場や道路などに有する凹凸や障害物など走行路面の状況により、前輪23に上方向あるいは下方向の力が加わった場合、前輪23に上方向あるいは下方向の力が加わった場合、左右各前輪駆動軸101aの外側部および左右前輪駆動軸101bの内側部は、左右それぞれの自在軸継手108の部分で、上方向あるいは下方向に曲折するように駆動力の伝達方向を変え、前輪駆動軸101から中間軸109へ周知の方法で動力が伝達される。
その結果、サスペンションアーム105a,105bが、回動軸102a,102bの回動により、上方向あるいは下方向に揺動され、サスペンションアーム105a,105bの外側端部の球面ジョイント106a,106bを介して、左右前輪23が個別であって、同方向(上方向あるいは下方向)に揺動することで、車体が傾斜することなく、常時水平を維持できるため、安定走行および安全性の向上に加え、安定した高速走行を可能とすることができる。
次に、車両を旋回させる場合には、図6〜7に示すステアリングハンドル29に連係されるロッドなどのリンク部材119が、左右前輪23のステアリングナックル104に連結され、ステアリングハンドル29の操向によりリンク部材119を摺動(詳細な説明は周知のため省略する)させて、左右前輪23が左右方向に回動される。その際、中間軸109と、伝達軸111との間に備える左右それぞれの曲折部材110によって、左右各中間軸109の外側部および伝達軸111の内側部は、右方向あるいは左方向に中間軸109から伝達軸111へ周知の方法で動力を伝達しながら、その伝達方向が変えられる。なお、ステアリングハンドル29による左右前輪23の最大切れ角55度に追従して、中間軸109と、伝達軸111との曲がり角は、曲折部材110により55度まで可能とされる。
このとき、前輪駆動軸101は、前輪伝達軸89やデフ装置97などに、伝達軸111は、サンギヤ116や支持ケース103などにそれぞれ支持されるとともに、中間軸109は、その外側端部に連係されるアーム112を、伝達軸111に連係されるアーム113との間で、曲折部材110に内臓される支持部114で挟持することにより、中間軸109が支持部114に支持される。このため、別途中間軸109を支持するための支持部材を、このようなサスペンション100の狭いスペースに設ける必要がなく、サスペンション100を簡単な構成にして、組立性やメンテナンス性を向上することができる。
次に、上述同様にサスペンションアーム105a,105bや前輪駆動軸101など入り組んだ構成のサスペンション100内をメンテナンスなどする場合には、サスペンションアーム105a,105bの外側端部と、右前輪23の支持ケース103から突設したステー104a,104bの内側端部とを上下方向に揺動可能に連結する球面ジョイント106a,106bは、車両のメンテナンス中などに固定部107の取付部材108を外すことにより、サスペンションアーム105a,105bと、ステー104a,104bとが分離できるため、メンテナンス性や作業性を向上することができる。
さらには、固定部107aにおける取付部材107bの締め具合を変えることにより、ステー104a,104bにおける支持ケース103の固設部103a近傍の、鉛直方向に対する傾斜角度(キングピン角)が変更されるため、ステアリング操作の安定性、直進状態への復元力、および路面からの衝撃を和らげる度合いを調整し得る、このキングピン角の変更を容易に行うことができ、作業性を向上することができる。
以上のような構成により、左右前輪駆動軸101のそれぞれに設けられた自在軸継手108によって、左右前輪駆動軸101が左右個別に動力の伝達方向を変えることができることから、走行路面の状況により、左右前輪23が個別であって、同方向(上方向あるいは下方向)に揺動できるため、車体が傾斜することなく、常時水平を維持でき、安定走行および安全性の向上に加え、安定した高速走行を可能とすることができる。また、前輪23の最大切れ角に対応可能な曲折部材110に支持部114が設けられるため、中間軸109を、この支持部114に支持させることで、別途中間軸109を支持するための支持部材を、このようなサスペンション100の狭いスペースに設ける必要がなく、サスペンション100を簡単な構成にして、組立性やメンテナンス性を向上することができる。さらには、球面ジョイント106a,106bに備える固定部107aの取付部材107bにより、サスペンションアーム105a,105bと、ステー104a,104bとが分離できるため、メンテナンス性や作業性を向上することができるとともに、取付部材108の締め具合を変えることにより、キングピン角の変更を容易に行うことができ、作業性を向上することができる。
以上詳述したように、この例のトラクタ1は、車両前部のフロントアクスルケース19内から左右に突設した前輪駆動軸101と、前輪駆動軸101の上方および下方であって、フロントアクスルケース19と、左右前輪23の支持ケース103とのそれぞれの間に球面ジョイント106a,106bを介して取付けた、前輪23を車両の上下方向に揺動可能に支持する上下のサスペンションアーム105a,105bとを備え、前輪23を、操向可能、かつ左右個別に車両上下方向で揺動可能に備えるものである。加えて、前輪駆動軸101は、自在軸継手108,110を介して前輪23に連結するとともに、自在軸継手108,110は、フロントアクスルケース19と、左右前輪23とのそれぞれの間であって、車両の外側近傍および内側近傍に備え、車両の外側近傍に設けた自在軸継手110は、支持部114を内臓した曲折部材110からなるとともに、左右前輪23の支持ケース103から車両内側に延設した上下に備えるステーステー104a,104bのそれぞれに、球面ジョイント106a,106bを着脱自在に設ける。
また、上述の例では、作業車両の一例としてホイール式トラクタ(農作業車両)について説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、左右前輪を備えるセミクローラ式トラクタや、農作業車両として田植機、管理機など、また、建設作業車両として、トラクターショベル、モーターグレーダ、スクレーパ、トレンチャなど左右前輪にサスペンションを備えたあらゆる作業車両に適用することができる。
本発明の一例としての、ホイール式トラクタを示す左側面図である。 ホイール式トラクタの平面図である。 動力伝達系のスケルトン図である。 ミッションケース内部の断面展開図である。 左右前輪間のサスペンションを示す正面図である。 左右前輪間のサスペンションを示す平面図である。 右前輪のサスペンションを下方から見た拡大斜視図である。 左前輪のサスペンション周辺を示す正面模式図である。 曲折部材を拡大して、その内部構造を示した正面模式図である。
符号の説明
19 フロントアクスルケース
23 前輪
100 サスペンション
101 前輪駆動軸
102a,102b 回動軸
103 支持ケース
104 ステアリングナックル
104a,104b,114b,114c ステー
105a,105b サスペンションアーム
106a,106b 球面ジョイント
107a 固定部
107b 取付部材
108,110 自在軸継手
109 中間軸
111 伝達軸
112,113 アーム
114 支持部
115 弾性部材

Claims (4)

  1. 車両前部のフロントアクスルケース内から左右に突設した前輪駆動軸と、
    前記前輪駆動軸の上方および下方であって、前記フロントアクスルケースと、左右前輪のステアリングナックルと、のそれぞれの間に球面ジョイントを介して取付けた、前記前輪を車両の上下方向に揺動可能に支持する上下のサスペンションアームと、
    を備える作業車両において、
    前記前輪を、操向可能、かつ左右個別に車両上下方向で揺動可能に備えることを特徴とする作業車両。
  2. 前記前輪駆動軸は、自在軸継手を介して前記前輪に連結するとともに、前記自在軸継手は、前記フロントアクスルケースと、前記左右前輪とのそれぞれの間であって、車両の外側近傍および内側近傍に備えることを特徴とする、請求項1に記載の作業車両。
  3. 前記車両の外側近傍に設けた前記自在軸継手は、支持部を内臓した曲折部材からなることを特徴とする、請求項1に記載の作業車両。
  4. 前記左右前輪の前記ステアリングナックルから前記車両内側に延設した上下に備えるステーのそれぞれに、前記球面ジョイントを着脱自在に設けることを特徴とする、請求項1に記載の作業車両。
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