JP2015217741A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングシャフトの回転量を検出することにより前輪の操舵量を検出する検出センサを備えた作業車両であって、検出センサをよりコンパクトに配置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】ステアリングシャフト３３の回転量を検出することにより前輪の操舵量を検出する検出センサ５２を備えた作業車両であって、ステアリングシャフト３３の外周には、螺旋状の係合溝５３を形成し、該係合溝に係合してステアリングシャフト３３の回転に伴って上下に移動する作動体５４を設け、前記検出センサ５２によって、前記作動体５４の上下方向の移動量を検知することにより、ステアリングシャフト３３の回転量を検出する。【選択図】図６

Description

操舵量を検出する検出センサを備えた作業車両に関する。

前輪の操舵量を検出する検出センサとして、ステアリングシャフトの回転量を検出する検出センサを設け、検出センサによって検出されたステアリングシャフトの回転量により、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２０１２−２４０５０４号公報

しかし、上記文献では、走行機体の操向位置を検出するステアリングシャフトの回転量を検出センサによって検出するにあたり、ステアリングシャフトの回転を減速ギヤにより減速させる必要があるため、検出センサが大きくなるとともに、検出センサの組付け作業に手間がかかるという課題があった。

本発明は、ステアリングシャフトの回転量を検出することにより前輪の操舵量を検出する検出センサを備えた作業車両であって、検出センサをよりコンパクトに配置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、ステアリングシャフト３３の回転量を検出することにより前輪の操舵量を検出する検出センサ５２を備えた作業車両であって、ステアリングシャフト３３の外周には、螺旋状の係合溝５３を形成し、該係合溝に係合してステアリングシャフト３３の回転に伴って上下に移動する作動体５４を設け、前記検出センサ５２によって、前記作動体５４の上下方向の移動量を検知することにより、ステアリングシャフト３３の回転量を検出することを特徴としている。

第２に、前記作動体５４をセンサアーム５８の揺動端側に接続し、当該センサアーム５８の揺動量を前記検出センサ５２で検出することによりステアリングシャフト３３の回転量を検出することを特徴としている。

ステアリングシャフトの軸回りに形成された係合溝に係合してステアリングシャフトの回転に伴って上下に移動する作動体を設け、検出センサによって、前記作動体の上下方向の移動量を検知することにより、ステアリングシャフトに沿った上下方向のスペースに検出機構を収めることが出来るので、ステアリングシャフトの回転量を軸周りのギヤの減速を用いて検出するものと比較して、全体をよりコンパクトにすることができる。

また、前記作動体をセンサアームの揺動端側に接続し、当該センサアームの揺動量を前記検出センサで検出することによりステアリングシャフトの回転量を検出するものによれば、作動体の上下方向の移動をセンサアームの回動量を容易に変更でき、低コストでポテンショメータ等によって前輪の操舵域の全域を容易に検出できる。

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。 本発明の作業車両を適用した乗用田植機の全体平面図である。 操向機構を示す要部側面図である。 操向機構を示す要部背面図である。 オート植付制御の構成を概念的に示す説明図である。 操向検出機構を示す要部拡大側面図である。 操向検出機構を示す要部拡大背面図である。

図１及び図２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及び全体平面図である。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の側方に配置され後方に下降傾斜して走行機体の前方の予備苗を植付作業機６側に後方搬送する前後方向の予備苗台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とが配置されている。上記操向機構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。また、該植付作業機６は、昇降シリンダにより昇降作動されるとともに、エンジンからの動力が図示しない植付クラッチによって断続伝動されている。

これにより、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３及び図４に基づいて、前記操向機構について説明する。
図３及び図４は、操向機構を示す要部側面図及び要部背面図である。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（図示しない）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のトルクを増幅することにより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。

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。

該パワーステアリング装置３６の上部側には、ステアリングコラム３４の左右一方側（図示する例では左側）から上方に向かって延設されたＬ字状又はコ字状に形成された支持ブラケット４６が設けられており、該支持ブラケット４６の左方側に前記主変速レバー２７の前後揺動操作と連動した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（ＨＳＴ）４１を操作するＨＳＴ操作機構４２が支持されている。

該支持ブラケット４６は、上下端側が屈曲形成等されることで、パワーステアリング装置３６と当接する下端部４６ｂと、ステアリングコラム３４の中途部と当接する上端部４６ａとが形成されている。該支持ブラケット４６の下端部４６ｂ側は、パワーステアリング装置３６に支持されるとともに、ステアリングシャフト３３が挿通されている。また、支持ブラケット４６の上端部４６ａ側は、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の中途部が嵌合されて、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側に取付けられている。

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の左側面側から左右外側へ向けて突設した主変速レバー２７の前後方向操作する際の回動軸となる回動支持部４７と、該回動支持部４７を軸に回動自在に支持されて延設部２７ａ下端側と連結されるブラケット４８と、該ブラケット４８を左右方向内側に付勢する引張スプリング４９と、該回動支持部４７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５１とから構成されている。

また、主変速レバー２７は、その中途部がガイド部材２５に形成されたクランク状の案内孔２５ａに挿通されている。該主変速レバー２７は、前後方向略真ん中の中立位置において左右内側に付勢されており、前方側（前進側）に揺動操作することができる。その一方で、主変速レバー２７は、中立位置から前記引張スプリング４９の付勢力に抗して左右外側に操作した状態にすることで、中立位置から後方側（後進側）に揺動操作することができる。

該構成により、主変速レバー２７が前後揺動操作されると、ＨＳＴ操作機構４２を介してＨＳＴ４１側の斜板が操作されて増減速される。具体的には、主変速レバー２７が中立位置から前進側に操作されることにより、操作量に応じて前進側に増速操作され、中立位置から後進側に操作されることにより、操作量に応じて後進側に増速操作される。

上記構成の本乗用田植機は、植付部１１の駆動と植付作業機６の昇降を、ステアリングハンドル２３の操向操作による機体の旋回に連動させるオート植付制御を行うことができるように構成されている。

図５は、オート植付制御の構成を概念的に示す説明図である。本乗用田植機では、まず、植付作業機を植付位置まで下降駆動し、且つ植付クラッチを接続作動させて植付部１１を駆動した状態で、圃場の一方の畦際から他方の畦際まで機体を条列方向に直進走行させることにより、該条列への苗の植付作業を行う。

そして機体が畦際まで到達すると（Ｌ０）、ステアリングハンドル２３による旋回操作を行い、次の条列に向けて機体のＵターンを開始する。このとき、植付クラッチを切断作動させることにより植付部１１を駆動停止し且つ植付作業機の非作業位置までの上昇駆動を開始する。

旋回操作を開始した地点（Ｌ０）から所定距離を走行したことを検出し、機体のＵターンが完了する直前（Ｌ１）となるタイミングで、植付作業機６の植付位置までの下降駆動を開始する。その後、機体のＵターン旋回が完了すると（Ｌ２）、植付クラッチを接続作動させて植付部１１を駆動させ、次の条列での植付作業を上述の場合と同様に行い、この工程を順次繰返すことにより、圃場全体への苗の植付を行う。

本乗用移植機では、上記工程によって植付終わり位置と次の工程の植付開始位置とを合致させており、このようなＵターン旋回に連動した植付作業機の昇降及び植付クラッチの断続を制御部によるオート植付制御によって行う。

以上のようなオート植付制御を行うため、本乗用田植機には、マイコン等からなる制御部と、畦際（Ｌ０）でのステアリングハンドル２３の旋回操作を検出する操舵角検出機構４０が設けられている。以下、前記操舵角検出機構４０について説明する。

次に、図４乃至７に基づいて、前記支持ブラケットに設けた操舵角検出機構について説明する。
図６及び図７は、操舵角検出機構を示す要部拡大側面図及び要部拡大背面図である。前記操舵角検出機構４０は、前記支持ブラケット４６側に取付けられ、ステアリングシャフト３３の回転位置を検出することによってステアリング２３の操向位置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）５２と、ステアリングシャフト３３の外周に螺旋状に形成された係合溝５３と、該係合溝５３と当接してステアリングシャフト３３に沿って上下動する係合ピン（作動体）５４とから構成されている。

前記係合溝５３は、前記支持ブラケット４６内の下部側でステアリングコラム３４から露出されたステアリングシャフト３３の外周面側に形成されている。具体的には、前記支持ブラケット４６内部の上下方向の中途部には、左右方向に沿った補強プレート５６が設けられ、該補強プレート５６の上面側にはステアリングコラム３４の下端側が連結され、上記補強プレート５６と、支持ブラケット４６の下端側との間において、上記ステアリングシャフト３３が露出するように構成されている。このステアリングシャフト３３が露出した箇所に前記係合溝５３が形成されている。

また、支持ブラケット４６内で露出しているステアリングシャフト３３は、係合溝５３の下方側においては外装部５５によって外周側が覆われており、ステアリングシャフト３３の下端側がパワーステアリング装置３６側の連結部（図示しない）とスプライン嵌合されている。

前記ポテンショメータ５２は、補強プレート５６と支持ブラケット下端部４６ｂ側との間に取付けられた支持プレート５７に設けられている。該支持プレート５７は、上下端側を垂直方向に屈曲させた屈曲部５９，６０を形成することによりコ字状に構成されており、該屈曲部５９，６０がそれぞれ補強プレート５６の下面側と、支持ブラケット下端部４６ｂの上面側とにそれぞれ溶着等によって取付けられることにより、支持プレート５７がステアリングシャフト３３に沿って設けられている。

また、該ポテンショメータ５２は、所定範囲を揺動し、その揺動位置が検出可能に構成された検出アーム（センサアーム）５８を備え、該検出アーム５８の先端側には前記係合ピン５４が取付けられている。

該検出アーム５８は、ポテンショメータ５２を支点にステアリングシャフト３３の軸方向に沿って上下方向に揺動可能に構成されており、ポテンショメータ５２によって検出アーム５８の上下揺動位置が検出される。

前記係合ピン５４は、検出アーム５８と支持フレーム５７とに挿通された状態で支持されている。具体的には、検出アーム５８の端部側に、検出アーム５８の長手方向に沿って融通孔５８ａが穿設されるとともに、支持プレート５７に、側面視でステアリングシャフト３３の軸方向に沿って形成されたガイド孔５７ａが穿設されており、前記係合ピン５４が、ガイド孔５７ａと，融通孔５８ａとを挿通された状態で支持されている（図７参照）。

これにより、係合ピン５４は、支持プレート５７側のガイド孔５７ａによって係合ピン５４の前後方向の位置ずれを防止できるとともに、融通孔５８ａによって、検出アーム５８に取付けられた係合ピン５４のガイド孔５８ａに沿った上下揺動が許容される。すなわち、前記係合ピン５４が、前記係合溝５３に嵌合した状態で、常にステアリングシャフト３３の軸心の略中心に沿って上下方向に移動するように構成されている。

また、該係合ピン５４は、常に一方側（図示する例ではステアリングシャフト３３の左側）から係合溝５３に嵌まるように端部側がステアリングシャフト３３に対して垂直に当接しており、ステアリングシャフト３３と当接する係合ピン５４の端部側は、ステアリングシャフト３３の形状に沿って円弧状に形成されている（図示しない）。このため、ステアリングシャフト３３が回転した際に、係合ピン５４は係合溝５３内をスムーズに摺動する。

上記より、ステアリングハンドル２３によって操向操作されることにより、ステアリングシャフト３３が回転すると、係合溝５３に嵌合した係合ピン５４がステアリングシャフト３３の軸方向に沿って上下方向に移動する。この係合ピン５４の移動量を検出アーム５８の揺動量としてポテンショメータ５２で読取ることによって、ステアリングシャフト３３の回転量を検出する。これにより、前輪の操舵角を検出できる。

具体的に説明すると、図６及び図７に示す例では、前記係合溝５３がＺ巻き方向に形成されているため、係合溝５３に嵌合している係合ピン５４は、ステアリングハンドル２３が左方向に操向操作されると、係合ピン５４が上下方向下側に移動する一方で、ステアリングハンドル２３が右方向に操向操作されると、係合ピン５４が上下方向上側に移動する。係合溝５３がＳ巻き方向の場合には係合ピン５４の移動方向が逆となる。

該構成の操舵量検出装置４０によれば、ステアリングシャフト３３が左右に数回転するものであっても、検出アーム５８の長さ（ポテンショメータ５２の設置箇所）と係合溝５３のピッチを調整することによって、係合ピン５４が上下方向に移動する範囲をポテンショメータ５２で検出可能な揺動範囲に収めることができる。また、検出アーム５８の揺動範囲が螺旋溝５３によって規制されるため、検出アーム５８が可動範囲を超えて操作されてポテンショメータ５２が破損する事態を効率的に防止できる。

ちなみに、前記係合溝５３は、図示するようなＳ巻き又はＺ巻きの何れか一方の係合溝５３だけでなく、Ｓ巻きとＺ巻きの係合溝５３を同時に形成した二重螺旋状にした構成としても良い（図示しない）。このとき、Ｓ巻きとＺ巻きの係合溝５３の端部はそれぞれ溝が連続するように連結されている。

該構成によれば、係合溝５３に係合された係合ピン５４がステアリングシャフト３３に沿って上下方向に移動する際に、該係合ピン５４が係合溝５３の上下端側に到達すると、嵌合する係合溝５３が他方側に切換ることにより、係合ピン５４が上下逆方向に移動するようになる。言い換えると、係合ピン５４が係合溝５３に係合した状態でステアリングシャフト３３に沿って上下方向に往復移動するようになる。

これにより、係合溝５３を形成するステアリングシャフト３３の露出箇所を短くすることができるとともに、検出アーム５８の揺動範囲を小さくできるため、操舵角検出機構４０全体をコンパクトにできる。

次に、前記操舵量検出機構４０の他例について、上述の例と異なる点について説明する。
前記操舵角検出機構４０は、ステアリングシャフト３３の回転位置を検出することによってステアリング２３の操向位置を検出するポテンショメータ５２と、ステアリングシャフト３３の外周に形成された螺旋状の係合溝５３と、該係合溝５３と当接してステアリングシャフト３３に沿って上下動するスライド片とから構成されている。

前記スライド片は、前記係合ピン５４と比較して溝に沿って細長く形成されており、係合溝５３に係合するようにして前記係合ピン５４の端部側に取付けられている。該スライド片が係合溝５３に嵌合することによって、ステアリングシャフト３３の回転時に検出アーム５８がより安定した状態で上下揺動する。

さらに、スライド片が係合溝５３に当接する端部側は、ステアリングシャフト３３の軸回りの形状に沿って円弧状に形成されており、円弧状のスライド片の端部と係合溝５３内にフィットする。これにより、スライド片をよりスムーズに係合溝５３内で摺動させることができる。

３３ ステアリングシャフト
５２ ポテンショメータ（検出センサ）
５３ 係合溝
５４ 係合ピン（作動体）
５８ 検出アーム（センサアーム）

Claims (2)

1. ステアリングシャフト（３３）の回転量を検出することにより前輪の操舵量を検出する検出センサ（５２）を備えた作業車両であって、ステアリングシャフト（３３）の外周には、螺旋状の係合溝（５３）を形成し、該係合溝に係合してステアリングシャフト（３３）の回転に伴って上下に移動する作動体（５４）を設け、前記検出センサ（５２）によって、前記作動体（５４）の上下方向の移動量を検知することにより、ステアリングシャフト（３３）の回転量を検出する作業車両。
2. 前記作動体（５４）をセンサアーム（５８）の揺動端側に接続し、当該センサアーム（５８）の揺動量を前記検出センサ（５２）で検出することによりステアリングシャフト（３３）の回転量を検出する請求項１に記載の作業車両。

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