JP2012240504A

JP2012240504A - 作業車両

Info

Publication number: JP2012240504A
Application number: JP2011111059A
Authority: JP
Inventors: Masatsugu Tsuchie; 昌嗣土江
Original assignee: Mitsubishi Agricultural Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Agricultural Machinery Co Ltd
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-12-10
Anticipated expiration: 2031-05-18
Also published as: JP5751928B2

Abstract

【課題】操向位置を検出する検出センサをシンプルな構成で容易に走行機体側へ設置できるとともに、設置した検出センサが圃場から飛散した泥水等の付着によって故障することを防止できる作業車両を提供することを課題としている。
【解決手段】操向位置を検出する検出センサ４８を備えた作業車両であって、ステアリングシャフト３３の回転を減速して前記検出センサ４８に伝える減速機構４７を、該ステアリングシャフト３３に設け、検出センサ４８からのステアリングシャフト３３の回転によって、操向位置を検出する。
【選択図】図４

Description

操向位置を検出する検出センサを備えた作業車両に関する。

操向位置を検出する検出センサを、ミッションケース下面側に支持されたピットマンアームに連結して設け、ステアリングハンドルの操向操作に連動して作動するピットマンアームの作動位置を、検出センサによって検知することにより、走行機体の操向位置を検出する特許文献１に示す作業車両が公知になっている。

特開２０１０−８３７号公報

しかし、上記文献では、ミッションケース下面側のピットマンアームから離した位置に検出センサを配置し、該検出センサとピットマンアームとを連係機構によって連結しているため、構造が複雑で、組付けにも手間がかかる。また、仮に、ピットマンアームに直接的に検出センサを設けた場合には、検出センサが圃場面と近接して対向するミッションケースの下面側に配置されることになるため、該検出センサに飛散した泥水等が付着して故障する虞がある。

本発明は、操向位置を検出する検出センサをシンプルな構成で容易に走行機体側へ設置できるとともに、設置した検出センサが圃場から飛散した泥水等の付着によって故障することを防止できる作業車両を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため本発明は、第１に、操向位置を検出する検出センサ４８を備えた作業車両であって、ステアリングシャフト３３の回転を減速して前記検出センサ４８に伝える減速機構４７を、該ステアリングシャフト３３に設け、検出センサ４８からのステアリングシャフト３３の回転によって、操向位置を検出することを特徴としている。

第２に、矩形状の支持枠４６の内側に前記減速機構４７及び検出センサ４８を支持して設けたことを特徴としている。

第３に、前記支持枠４６を、前後両側が開放される姿勢で設け、該支持枠４６の左右側部側にレバー操作具２７，２８，２９を支持したことを特徴としている。

第４に、前記支持枠４６の左右側部の間に架設された支持プレート５２に前記減速機構４７を支持し、検出センサ４８の検出範囲内に減速機構４７の作動範囲を規制する規制部５８を一体的に支持プレート５２に形成したことを特徴としている。

前記減速機構をステアリングシャフトに設けることにより、検出センサをステアリングシャフト近傍に配置することができるため、圃場から飛散した泥水等が検出センサに付着することが抑制され、検出センサ等の故障を防止できるとともに、その構成をシンプルにすることができる。

また、矩形状の支持枠の内側に前記減速機構及び検出センサを支持して設ければ、支持枠の開放側から減速機構及び検出センサのメンテナンスを容易に行うことができるとともに、減速機構及び検出センサをコンパクトに収めることができる。

また、前記支持枠を、前後両側が開放される姿勢で設け、該支持枠の側部側にレバー操作具を支持すれば、前記支持枠が減速機構及び検出センサを支持する部材と、ステアリングシャフト側方のレバー操作具を支持する部材とを兼用するため、部品点数が削減されて低コスト化できる他、前後両側が開放されたことにより、ブラケット内側の検出センサや減速機構のメンテナンス性がより向上する。

なお、前記支持枠の両側部の間に架設された支持プレートに前記減速機構を支持し、検出センサの検出範囲内に減速機構の作動範囲を規制する規制部を一体的に支持プレートに形成すれば、ステアリングの組付前においても、減速機構の作動範囲が検出センサの検出範囲内に収まるため、検出センサの故障が防止される他、前記規制部を形成する部材と、支持枠の補強部材とを兼用するため、部品点数が削減してコストが低減される。

本発明の作業車両を適用した乗用田植機の全体側面図である。操向機構を示す要部側面図である。図２の操向検出機構の内部側を示す側面図である。操向検出機構を示す要部正面図である。操向検出機構を示す要部背面図である。（Ａ）は、減速機構の示す斜視図であり、（Ｂ）は、減速機構の規制部を示す平面図である。制御部のブロック図である。植付作業機自動制御の態様を示す概略図である。

以下、図示する例に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の作業車両を適用した乗用田植機の全体側面図である。本乗用田植機は、左右一対の前輪１及び後輪２よって支持される走行機体３と、走行機体３の後方に昇降リンク４を介して昇降自在に連結された植付作業機６と、植付作業機６と後輪２との間に配置された左右方向の整地作業機７と、走行機体３の側方に配置されて植付作業機６に載置する予備苗をストックする予備苗台８とから構成されている。

前記走行機体３を支持する機体フレーム１６は、前方側にボンネット１７で囲繞されたエンジン（図示しない）が搭載されており、該エンジンの後方側には、作業者が乗込んで操向操作等を行う操縦部１８が設けられている。また、上記ボンネット１７の中央前部には、センタポール１９が立設されている。

上記操縦部１８は、作業者が着座する座席２１と、操向機構２２を介して前記前輪１を操向操作する操向操作具であるステアリングハンドル２３と、該ステアリングハンドル２３の前方側に配置される操作パネル２４と、ステアリングハンドル２３の下側のフロアステップ２６と、主変速機構による変速を操作する主変速レバー２７と、副変速機構を切換操作する副変速レバー２８と、エンジンの回転数を調節するためのスロットルレバー２９（図２乃至５参照）と、走行機体３のブレーキ作動を操作するブレーキペダル３１とが配置されている。操向機構２２については後述する。

前記植付作業機６は、予備苗台８等にストックされた苗が載置される苗載台９と、該苗載台９に載置された苗の圃場への植付作業を行う植付部１１と、該植付作業機６を駆動させる動力が伝動される植付駆動軸とを備え、前記整地作業機７は、角柱状の整地ロータ１３と、該整地作業機７を駆動させる動力が伝動される整地駆動軸１４とを備えて構成されている。したがって、本乗用田植機は、植付作業時の機体旋回等により荒れた圃場を、前記整地作業機７によって整地し、植付作業機６を用いて整地後の圃場に苗を植付けるように構成されている。

次に、図２に基づいて、前記操向機構について説明する。
図２は、操向機構を示す要部側面図である。図より、前記操向機構２２は、前記ステアリングハンドル２３が上端部に取付けられてステアリングハンドル２３と一体で自身の軸回りに回転されるように前方に向かって下方に急傾斜したステアリングシャフト３３と、エンジン動力を各部に変速伝動する変速機構が内装されて左右の前輪１，１の間に配されたミッションケース３９の下面側に左右揺動自在に支持されたピットマンアーム３７と、ピットマンアーム３７の左右揺動を左右の前輪１，１に伝えて操舵角を調整する（操向作動させる）左右のロッド３８と、ステアリングシャフト３３の下方側延長線上且つミッションケース３９の上面側に配置されるとともにステアリングハンドル２３の操向操作力によって回転されるステアリングシャフト３３のトルクを増幅してピットマンアーム３７に伝動することにより該ピットマンアームを左右揺動作動させる油圧式又は電動式（図示する例では油圧式）のパワーステアリング装置３６と、ステアリングシャフト３３が挿通された筒状のステアリングコラム３４とを備えている。

この操向機構２２のピットマンアーム３７側を除く大部分は、四方を囲繞され、後方側は、操縦部１８内に設置されたリヤカバー３２によって開閉自在に覆われている。ちなみに、ステアリングシャフト２３は、ステアリングハンドルの操作範囲に対応させて３６０度以上回転するが、この回転範囲を３６０度未満に設定してもよい。

前記パワーステアリング装置３６は、ステアリングシャフト３３の下端側に接続して設けられ、ステアリングシャフト３３下端側に配置された入力軸（図示しない）から入力された回転力を、回転速度を同一に保持した状態でトルクを増大させ、ピットマンアーム３７を左右揺動させる出力軸（図示しない）に出力している。ちなみに、パワーステアリング装置３６が油圧式の場合には、エンジン動力によって圧送されてくる作動油によって、トルクが増幅される一方で、電動式の場合には電動モータ等によってトルクの増幅が行われる。また、該出力軸は、ミッションケース３９内のセクタギヤ（図示しない）を介してミッションケース３９下方側のピットマンアーム３７を回動させ、ピットマンアーム３７に連結されたロッド３８を介して左右の前輪１，１を操向作動させている。これにより、作業者はステアリングハンドル２３を少ない操作トルクで操向操作できる。

前記ステアリングコラム３４の中途部の周囲には、走行機体３の操向位置を検出する操向検出機構４０が設けられており、該操向検出機構４０の左側面側に前記主変速レバー２７の前後揺動操作と連動してパワーステアリング装置３６の側方に配置された静油圧式無段階変速装置４１（ＨＳＴ）を操作するＨＳＴ操作機構４２が支持されている。以下、説明する。

次に、図３乃至６に基づいて、ステアリングコラムに配置された操向検出機構について説明する。
図３は、図２の操向検出機構の内部側を示す側面図であり、図４及び図５は、操向検出機構を示す要部正面図、要部背面図であり、図６（Ａ）は、減速機構の示す斜視図であり、（Ｂ）は、減速機構の規制部を示す平面図である。前記操向検出機構４０は、ステアリングコラム３４を支持し、前記ステアリングシャフト３３が挿通される矩形状の支持ブラケット４６（支持枠）と、ステアリングシャフト３３の回転をギヤ変速によって減速して伝える減速部４７と、該減速部４７により減速された回転量（回動量）を検出することによってステアリングの操向操作を検出するステアリングセンサであるポテンショメータ（検出センサ）４８とから構成されている。

前記支持ブラケット４６は、前後方向が開放された枠状に形成されており、下端面側はステアリングシャフト３３が挿通されるとともに、前記パワーステアリング装置３６の上端面に支持されている。また、該支持ブラケット４６の左側面側において前記ＨＳＴ操作機構４２の中途部を支持し、右側面側において前記副変速レバー２８及びスロットルレバー２９の操作を連動させる連動機構５０を支持している。

詳しくは、上記ＨＳＴ操作機構４２は、主変速レバー２７から支持ブラケット４６の左側面側まで延設される棒状の延設部２７ａと、支持ブラケット４６の左側面から外側へ向って設けた軸であって主変速レバーの前後揺動操作する際の回動軸となる回動支持部４４と、該回動支持部と一体的に揺動可能に取付けられるとともにＨＳＴ側と連結される連結ロッド４５とから構成されている。また、上記連動機構５０として、支持ブラケット４６の右側面側から外（右）方向に向けて回動自在に支持軸５５が突設されており、副変速レバー２８の延設部２８ａが支持されている。また、前記スロットルレバー２９は、支持ブラケット４６の右側面側に回動自在に取付けられるとともに、支持ブラケット４６内に設けた検出センサ６０によってスロットルレバー２９の揺動角が検出されている（図５参照）。

さらに、支持ブラケット４６の左右側面の上端側を架渡す上端面は、左右側面を連結するとともに、円弧状の凹部が凹設されており、該凹部にステアリングコラム３４が嵌合されて、支持ブラケット４６がより安定してステアリングコラム３４側へ取付けられている。なお、該支持ブラケット４６は、ステアリングコラム３４に対して右側に寄せた状態で取付けられている（図４及び図５参照）。

また、支持ブラケット４６内部の中途部には、左右方向に沿った補強プレート５１が架設されており、該補強プレート５１の上面側は、前記ポテンショメータ４８が設置され、補強プレート５１の下面側は、前記減速部４７が設置されている。以下、減速部４７及びポテンショメータ４８を用いて、ステアリングシャフト３３の回転を検出することにより、走行機体３の操向位置を検出する構成について説明する。

前記減速部４７は、支持ブラケット４６内側の前記補強プレート５１の下側であって、該補強プレート５１同様に左右方向に架設される支持プレート５２と、ステアリングシャフト３３に設けられた入力ギヤ５３と、支持プレート５２に取付けられて該入力ギヤ５３より径の大きい大径ギヤ部５４ａと小径ギヤ部５４ｂとが一体的に形成される減速ギヤ５４と、該支持プレートに回転自在に取付けられて上記小径ギヤ部５４ｂよりも径が大きく形成された出力ギヤ５６とを備えている。なお、前記ステアリングコラム３４は、ステアリングシャフト３３の上部側から前記補強プレート５１の上面側まで延設されており、該補強プレート５１の下面側からはステアリングシャフト３３が露出する構成となっている。

上記において、ステアリングハンドル２３の操向操作に伴うステアリングシャフト３３の回転と連動して、前記入力ギヤ５３が一体回転する。該入力ギヤ５３は、前記支持プレート５２の下面側に配置される減速ギヤ５４の大径ギヤ部５４ａと噛合するように構成されており、これに伴って、支持プレート５２の上面側に配置される小径ギヤ部５４ｂが一体回転する。該小径ギヤ部５４ｂは、支持プレート５２の上面中央側に配置された前記出力ギヤ５６と噛合する。

すなわち、ステアリングシャフト３３の回転は、前記入力ギヤ５３→減速ギヤ５４の大径ギヤ部５４ａに伝わる際と、減速ギヤ５４の小径ギヤ部５４ｂ→出力ギヤ５６に伝わる際に、小さい径のギヤから大きい径のギヤに伝達されるため、ステアリングシャフト３３の回転は、２段階で減速されて出力ギヤ５６が回転するように構成されている。

上記出力ギヤ５６は、ギヤ平面のおよそ３分の１程が支持プレート５２の前後幅よりも後方に突出するように支持されるとともに、出力ギヤ５６のギヤ平面上に、上下方向に貫通して固定される出力ピン５７が、支持プレート５２の後方側で出力ギヤ５６と一体的に回動するように設けられている。

該出力ギヤ５６の上方側に突出した出力ピン５７の上端側は、補強プレート５１に設置した前記ポンテンショメータ４８と連結されており、ポテンショメータ４８によって出力ピンの回転量（回動量）を検出することによって、ステアリングシャフト３３の回転量を検出し、これによって走行機体３の操向操作位置を検出するものである。

このとき、ポテンショメータ４８の揺動アームは、出力ピン５７を一方側から付勢するように配置し、ステアリングハンドルの操作に連動して変動する揺動アームの付勢位置を検出する構成（図６（Ａ）参照）であっても、ポテンショメータ４８の揺動アームが出力ピン５７に直接取付けられてステアリングの左右回転に合わせて左右揺動する構成であっても良い。

また、出力ギヤ５６の下方側に突出した出力ピン５７の下端側は、支持プレート５２の後方側に突出されており、支持プレート５２の後部側に延設して形成された一対の規制部５８，５８の範囲内でのみ出力ピン５７が回動するように構成されており、上記範囲外への出力ピン５７の回動は、出力ピン５７の下端側と規制部５８，５８との当接によって規制される（図６（Ｂ）参照）。

なお、該出力ピン５７は、上記構成で減速されることにより、ステアリングハンドル２３を最大限に操向操作した場合であっても、出力ピン５７の下端側が規制部５８，５８と当接しないように構成されているため、出力ギヤ５６に取付けられた出力ピン５７が左右回動するに際して、出力ピン５７が支持プレート５２に接触した状態で過負荷がかかって破損することはない。しかし、特に、操向検出機構４０の組付け作業時や、そのメンテナンス時に過剰にステアリングシャフト３３が回転した場合であっても前記規制部５８，５８によって出力ピン５７が所定の範囲外に回動することを規制することができるため、出力ピン５７の上端側に取付けたポテンショメータ４８の故障を防止することができる。

当該構成の操向検出機構４０によれば、ポテンショメータ４８をステアリングコラム３４下端側に設置することができるため、圃場での植付作業等を行う場合であっても、圃場の泥水等することによる故障を防止することができる。また、該操向検出機構４０を支持する支持ブラケット４６は、前後方向が開放された枠状であって、減速部４７及びポテンショメータ４８が該支持ブラケット４６の枠内に収められるため、シンプルな構成で且つコンパクトに取付けることができるとともに、操縦部１８側のリヤカバー３２を取りはずことによって、操縦部１８側から容易に操向検出機構４０のメンテナンスを行うことができる。

ちなみに、前記支持プレート５２は、右端側が下方に屈曲されて支持ブラケット４６の右側面とボルト固定され、左端側が上方に向う鉤型に屈曲されて補強プレート５１の下端側にボルト固定される構成となっているため、前記減速部４７を支持ブラケット４６内部側から容易に着脱することができるため、よりメンテナンス性に優れている。

上述の操向検出機構４０のポテンショメータ４８によって検出された走行機体３の操向位置（ステアリングシャフトの回転）は、後述する制御部６１によって次のような制御に利用される。
植付作業を行っている走行機体３が畦際に達した際に、前輪１の操向操作が検出されると、植付作業機６が駆動停止するとともに上昇駆動され、走行機体３が植付作業を開始する位置まで旋回されると、植付作業機６が自動的に下降駆動させ、植付作業を開始する植付作業機自動制御に利用される。詳細は後述する。

なお、操向位置の検出を行うにあたり、操向検出機構４０によってパワーステアリング装置３６の上流側に位置するステアリングシャフト３３の回転数を検出するため、検出されたステアリングシャフト３３の回転数を、パワーステアリング装置３６を介したパワーステアリング制御に利用することもできる。

次に、図７及び図８に基づき、制御部の構成について説明する。
図７は、制御部のブロック図である。該制御部６１の入力側には、植付作業が可能な状態に制御部を切換える作業機準備スイッチ６２と、前記主変速レバー２７や副変速レバー２８やスロットルレバー２９等からなる作業機操作レバー２７，２８，２９と、上述の植付作業機自動制御のＯＮ・ＯＦＦを切換える旋回時自動スイッチ６３と、植付作業機自動制御において植付クラッチ６８の入切のタイミングを調整する調整ダイヤル６４と、前記操向検出機構４０のポテンショメータ４８であるステアリングセンサ４８と、後輪２，２の回転数によって走行距離を計測する後輪回転センサ６６とが設けられている。一方、制御部６１の出力側には、植付作業機６の昇降作動を行う油圧バルブ６７と、植付作業機６の駆動の入切を行う植付クラッチ６８とが設けられている。

図８は、植付作業機自動制御の態様を示す概略図である。図より、前記旋回自動スイッチ６３がＯＮ操作されている状態で、植付クラッチ６８を入操作し、圃場への苗の植付作業を行っている際に、圃場の一端側まで植付作業を行い、旋回するためにステアリングハンドル２３が所定以上に操向操作されたことを前記ステアリングセンサ４８が検出した場合（Ａ）は、制御部６１を介して、植付クラッチ６８が切操作されるとともに、油圧バルブ６７により植付作業機６が上昇駆動される。次に、ステアリングハンドル２３が所定以上に操向操作を検出した位置から、前記後輪回転センサ６６によって計測される走行距離が所定距離に達したことが検出された場合（Ｂ）は、油圧バルブ６７により植付作業機６を下降駆動し、ステアリングハンドル２３が所定以上に操向操作された後に、植付開始用の所定の走行距離を走行し、且つ植付作業機６の下降が完了した場合（Ｃ），植付クラッチ６８を入操作して、植付作業を再開する。

このとき、植付クラッチ６８の入切が行われるタイミング（図８記載の距離（Ａ）〜（Ｃ））は、前記調節ダイヤル６４によって調整できるように構成されているため、圃場での旋回作業時における植付作業の入切を適切なタイミングに調整することができる。

２７主変速レバー（レバー操作具）
２８副変速レバー（レバー操作具）
２９スロットルレバー（レバー操作具）
３３ステアリングシャフト
４６支持ブラケット（支持枠）
４７減速部（減速機構）
４８ポテンショメータ（検出センサ）
５２支持プレート
５８規制部

Claims

操向位置を検出する検出センサ（４８）を備えた作業車両であって、ステアリングシャフト（３３）の回転を減速して前記検出センサ（４８）に伝える減速機構（４７）を、該ステアリングシャフト（３３）に設け、検出センサ（４８）からのステアリングシャフト（３３）の回転によって、操向位置を検出する作業車両。
矩形状の支持枠（４６）の内側に前記減速機構（４７）及び検出センサ（４８）を支持して設けた請求項１記載の作業車両。
前記支持枠（４６）を、前後両側が開放される姿勢で設け、該支持枠（４６）の左右側部側にレバー操作具（２７，２８，２９）を支持した請求項２記載の作業車両。
前記支持枠（４６）の左右側部の間に架設された支持プレート（５２）に前記減速機構（４７）を支持し、検出センサ（４８）の検出範囲内に減速機構（４７）の作動範囲を規制する規制部（５８）を一体的に支持プレート（５２）に形成した請求項２又は３何れか記載の作業車両。