JP2018172083A - 水田作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性を確保しつつ、水田から巻き上げられる泥水の影響を受けない位置に電動パワーステアリングのモータ部を配置する。
【解決手段】エンジンと、前記エンジンの後方に配置され、当該エンジンから伝達ベルトを介して動力が伝達されるトランスミッションと、前記トランスミッションの上方に配置される電動のパワーステアリングと、前記エンジンの左右一側の出力軸に配置される冷却ファンと、前記エンジン、パワーステアリング、及び冷却ファンを被覆するボンネットと、を備える水田作業機であって、前記パワーステアリングの電装部品であるモータ部を、前記冷却ファンの上下方向中央位置に配置した。
【選択図】図２

Description

本発明は、水田作業機の電動パワーステアリングのレイアウトに関する。

特許文献１には、エンジンとミッションケースとステアリングシャフトをボンネット内に収納し、ステアリングシャフトに連結される油圧式のパワーステアリングをミッションケース前部上部に設けた作業機の構成が開示されている。

特開２００１−１９９２５１号公報

水田作業機のパワーステアリングとして、電動式のものを採用する場合、油圧式のパワーステアリングの場合とは異なり、電装品であるモータ部の冷却性の向上や水田から巻き上げられる泥水からの保護という課題が新たに生じる。つまり、電動パワーステアリングを採用する場合には、アクチュエータとなるモータ部の冷却性を確保でき、かつ、水田からの泥水の影響を受けない配置を考慮する必要がある。本発明は、これらの課題を解決すべく提案されたものである。

エンジンと、前記エンジンの後方に配置され、当該エンジンから伝達ベルトを介して動力が伝達されるトランスミッションと、前記トランスミッションの上方に配置される電動のパワーステアリングと、前記エンジンの左右一側の出力軸に配置される冷却ファンと、前記エンジン、パワーステアリング、及び冷却ファンを被覆するボンネットと、を備える水田作業機であって、前記パワーステアリングの電装部品であるモータ部を、前記冷却ファンの上下方向中央位置に配置した。

前記パワーステアリングのモータ部を、前記エンジンの左右他側に配置される出力プーリと、前記出力プーリから伝達ベルトを介して動力が伝達される前記トランスミッションの入力プーリと、の前後方向中間位置に配置した。

ステアリングホイールと前記パワーステアリングを連結するステアリングシャフトを前記ボンネット内に設けるとともに、前記パワーステアリングのモータ部を、前記ステアリングシャフトよりも前方に配置した。

本発明によれば、冷却性を確保しつつ、水田から巻き上げられる泥水の影響を受けない電動パワーステアリングのモータ部の配置を実現できる。

田植機の側面図 ボンネット内及びトランスミッション周辺の構造を示す図 ラジエータの冷却ファンからの風の流れを示す図

図１を参照して、水田作業機の一例である田植機１の全体構成について説明する。田植機１は、走行機体２と、その後部に装着される植付作業機３とを備え、走行機体２によって走行しつつ植付作業機３によって植付作業を行う。水田作業機としては、田植機１と同様に、走行機体と特定の作業を行う作業機を備えているものであれば良く、播種機、移植機、水田管理作業機等が挙げられる。

走行機体２は、エンジン４、エンジン４からの動力を変速するトランスミッション５、エンジン４及びトランスミッション５を支持する機体フレーム６、エンジン４及びトランスミッション５から伝達される動力によって駆動される前輪７及び後輪８等を備える。エンジン４の後方にトランスミッション５が配置されている。

エンジン４及びトランスミッション５からの動力は、それぞれフロントアクスルケース９、リアアクスルケース１０に伝達される。フロントアクスルケース１０は、機体フレーム６の前部に支持されるとともに、その左右両端部に前輪７が支承される。同様に、リアアクスルケース１０は、機体フレーム６の後部に支持されるとともに、その左右両端部に後輪８が支承される。機体フレーム６の上部は、ステップ１１によって被覆されており、オペレータは、ステップ１１上を移動可能である。

走行機体２の前後中途部に運転席１２が配置され、その前方にステアリングホイール１３、操作ペダル１４、及び、ダッシュボード１５等が設けられる。ステアリングホイール１３及びダッシュボード１５は、エンジン４を被覆するボンネット１６に設けられている。ダッシュボード１５には、ステアリングホイール１３に加えて主変速レバー、条止めスイッチ等の各種操作用の操作具や作業情報を表示するモニタパネルが配置されている。ステップ１１の前方両側部には、予備苗載台１７が設けられる。予備苗載台１７は、ボンネット１６を挟んだ左右対向位置に配置される。

植付作業機３は、走行機体２に対して、昇降リンク機構２０を介して連結されている。昇降リンク機構２０は、左右一対の上リンク２１及び下リンク２２、昇降シリンダ等を備える。昇降シリンダによって下リンク２２、上リンク２１を回動させて植付作業機３を昇降させる。

植付作業機３は、植付アーム３１、植付爪３２、苗載台３３、フロート３４等を備える。植付爪３２は、植付アーム３１に取り付けられている。植付作業機３は、トランスミッション５から後方に向けて延出されるＰＴＯ軸によって駆動される。より詳細には、ＰＴＯ軸から植付センターケース３５を介して植付作業機３に設けられる植付伝動ケース３６に動力が伝達されて、植付伝動ケース３６から植付アーム３１、植付爪３２に動力が分配される。

植付アーム３１は、植付伝動ケース３６から伝達される動力によって回転する。植付爪３２には、苗載台３３から苗が供給される。植付アーム３１の回転運動に伴って、植付爪３２が圃場内に挿入され、所定の植え付け深さとなるように苗が植え付けられる。なお、本実施形態では、ロータリ式の植付爪を採用しているが、クランク式のものを用いても良い。

苗載台３３は、板状の部材によって構成され、機体側面視において前高後低状に傾斜するように配設される。苗載台３３の後面には、苗マットを載置する載置面が植付アームの数（田植機の条数）に応じて形成される。本実施形態の田植機１は、６条植えの田植機であるため、載置面が６つ形成されている。

次に、図２及び図３を参照して、パワーステアリング４０について説明する。パワーステアリング４０は、電動のパワーステアリングである。パワーステアリング４０は、ステアリングホイール１３の操作を補助するものであり、ステアリングホイール１３の回動を前輪７・７に伝達する。パワーステアリング４０は、トランスミッション５の前部上方に配置され、ボンネット１６によって覆われている。

ステアリングホイール１３は、ステアリングシャフト５０、ユニバーサルジョイント５１を介してパワーステアリング４０に連結される。ステアリングシャフト５０は、ステアリングコラム５２に被覆され、ボンネット１６上に突出し、ステアリングホイール１３と連結されている。このように、ステアリングシャフト５０とユニバーサルジョイント５１を介して、ステアリングハンドル１３の回動がパワーステアリング４０に入力される。

パワーステアリング４０は、ステアリングハンドル１３の回動が入力される入力軸、減速ギア等を収納する本体部４１、駆動部となるモータ部４２、本体部４１を支持するためのブラケット４３、モータ部４２からトランスミッション５への出力軸となる中間シャフト４４等を備える。

モータ部４２は、本体部４１の一側側面から側方に向けて突出するように固定される。また、モータ部４２は、本体部４１に対して前斜め上方に向けて傾斜した状態で固定されている。本体部４１から上方に向けて入力軸４５が設けられ、本体部４１から下方に向けて、中間シャフト４４が設けられている。入力軸４５は、ユニバーサルジョイント５１と連結される。中間シャフト４４は、モータ部４２の出力軸と連結されて、トランスミッション５内に延出される。

ブラケット４３は、本体部４１を下方から支持する。ブラケット４３の後部は、ステー４３ａを介してステップ１１の下面側に固定され、前部はエンジン４側の機体フレーム６に固定される。ブラケット４３は、ステップ１１の下方側から上方側に突出するように固定されている。つまり、ブラケット４３に支持される本体部４１及びモータ部４２は、ステップ１１よりも上方に位置することとなる。

パワーステアリング４０の上方側はボンネット１６に被覆されているが、ステップ１１を上下方向に貫通して、ステアリングホイール１３とトランスミッション５を連結していることから、下方側は被覆されていない状態となる。ここで、本実施形態の支持構造によれば、パワーステアリング４０に含まれる電装部品であるモータ部４２を水田からの泥水の跳ねの影響を受けにくい上方位置に配置することができる。

パワーステアリング４０は、本体部４１から下方に向けて中間シャフト４４が突出される構成である。そのため、本体部４１及び本体部４１に固定されるモータ部４２をより上方に配置することが可能である。また、トランスミッション５に直接組み付けるものではなく、中間シャフト４４を介して連結されるものであるため、中間シャフト４４を先にトランスミッション５に組み付けた後に、本体部４１を中間シャフト４４に組み付けることができる。従って、パワーステアリング４０の組立性を向上することができる。

パワーステアリング４０のモータ部４２は、エンジン４のラジエータ６０の冷却ファン６１の上下方向中央位置に配置される。本実施形態の田植機１では、エンジン４は、出力軸が左右方向に突出するように設置されており、ラジエータ６０はエンジン４の右側方に設けられている。冷却ファン６１は、ラジエータ６０の内方側に設けられており、ボンネット１６の外部から取り入れた空気をボンネット１６内に冷却風として供給するものである。モータ部４２を冷却ファン６１の上下方向略中央位置に配置することにより、冷却ファン６１からの風をモータ部４２に当てやすくなり、使用に伴って高温となるモータ部４２を効率的に冷却することが可能となる。

また、ラジエータ６０の冷却ファン６１は、エンジン４の側方に配置されているため、ステアリングホイール１３（ステアリングシャフト５０）と比較すると、前側に配置されることとなる。本実施形態では、モータ部４２を本体部４１に対して前斜め上方に向けて傾斜した状態（特に、前方に向けて傾斜させた状態）で設けていることによって、モータ部４２を冷却ファン６１からの冷却風通路（冷却ファン６１からの風が直接当たる箇所）に近づけることが可能となり、モータ部４２の冷却効率を向上することができる。

さらに、ボンネット１６にはエンジン４が収納されていることから、内側の上部領域が高温となりやすいが、モータ部４２を冷却ファン６１の上下方向中央位置に配置することで、エンジン熱の影響を受けにくくすることができる。

以上のように、パワーステアリング４０に含まれる電装部品であるモータ部４２のレイアウトを、ラジエータ６０の冷却ファン６１の後部側の上下中央位置とすることで、モータ部４２の冷却効率を向上することができるとともに、ボンネット１６内の上方に溜まるエンジン熱の影響を受けにくくすることができ、モータ部４２のヒートバランスを悪化させることがない。さらに、モータ部４２の高さを稼ぐことで、泥水の付着を抑えることができる。

エンジン４のラジエータ６０が配置される側と反対側（左側方）には、エンジン４の出力プーリ６２が設けられる。出力プーリ６２は、伝動ベルト６３を介してトランスミッション５に設けられる入力プーリ６４に動力を伝達する。伝動ベルト６３は、出力プーリ６２と入力プーリ６３に巻回される。出力プーリ６２と入力プーリ６４は、上下方向において略同じ高さに配置されている。伝動ベルト６３の中途部には、テンションプーリ６５が配置されている。

ここで、パワーステアリング４０のモータ部４２は、ステアリングシャフト５０よりも前方位置に配置されている。ステアリングシャフト５０は、ボンネット１６の後端に設けられたステアリングホイール１３から前方に向けて延出されている。モータ部４２をそのステアリングシャフト５０よりも前方位置に配置することで、ボンネット１６の外形を後方に突出させることなく、パワーステアリング４０をボンネット１６内に収納することができる。さらに、モータ部４２をステアリングシャフト５０よりも前方に配置することで、ステアリングシャフト５０の前方に配置されたエンジン４の冷却ファン６１の冷却風通路により近い位置にモータ部４２を配置することが可能となり、モータ部４２の冷却効率を向上することができる。

そして、パワーステアリング４０のモータ部４２は、機体前後方向においてエンジン４からの出力プーリ６２とトランスミッション５への入力プーリ６４との中間位置に配置されている。言い換えれば、モータ部４２を頂点とし、出力プーリ６２の回転軸心と入力プーリ６４の回転軸心との三点で、側面視略二等辺三角形を形成し、モータ部４２を出力プーリ６２及び入力プーリ６４のそれぞれから最も遠くなる位置に配置している。すなわち、水田からの泥水を巻き上げやすい回転体であるプーリ６２・６４から離れた箇所にモータ部４２をレイアウトすることで、プーリ６２・６４から跳ね上げられる泥水の影響を受けにくくしている。

また、モータ部４２を本体部４１に対して前斜め上方に向けて傾斜した状態で設け、モータ部４２を出来る限りプーリ６２・６４から逃がすようにレイアウトしている。これによって、モータ部４２への泥水の付着をより少なくすることが可能である。

なお、本実施形態では、上述のように、冷却ファン６１からの冷却風通路により近づけることで冷却効率を向上し、かつ、プーリ６２・６４からの距離をより大きくすることで泥水の付着を抑制するべく、モータ部４２を上方に向けて傾倒させて設置している。これに限定されず、モータ部４２を配置する際の取り付け作業性等を考慮して、モータ部４２を本体部４１に対して水平に設置することも可能である。

なお、モータ部４２は、機体幅方向の中央位置に設けられるステアリングホイール１３から左側方に向けて突出するように設けられる。一方、出力プーリ６２及び入力プーリ６４は、エンジン４及びトランスミッション５の左側方に設けられるものであるため、モータ部４２とプーリ６２・６４とは、機体幅方向において離れた位置にレイアウトされている。

以上のように、パワーステアリング４０に含まれる電装部品であるモータ部４２のレイアウトを、エンジン４の出力プーリ６２とトランスミッション５の入力プーリ６４から遠い位置とすることで、モータ部４２への泥水の付着を抑えることが可能であり、水濡れによるモータ部４２の故障の可能性を低くすることができる。また、モータ部４２をステップ１１よりも上方に配置することで、モータ部４２が水没する可能性を可能な限り低くすることができる。

例えば、ボンネット１６内の後部右側であって、ステアリングシャフト５０の右側方にスペース的な余裕がある機体であれば、上述の位置関係を保ちつつ、モータ部４２の突出方向を右側にすることで、ラジエータ６０の冷却ファン６１の風を強く受けさせることが可能となり、より冷却効率を上げることができるとともに、プーリ６２・６４からの距離も大きくすることができ、モータ部４２に泥水が付着する可能性をより小さくすることができる。

１：田植機（水田作業機）、４：エンジン、５：トランスミッション、１１：ステップ、１３：ステアリングホイール、１６：ボンネット、４０：パワーステアリング、４１：本体部、４２：モータ部、４３：ブラケット、４４：中間シャフト、６０：ラジエータ、６１：冷却ファン、６２：出力プーリ、６３：伝動ベルト、６４：入力プーリ

Claims (3)

1. エンジンと、
   前記エンジンの後方に配置され、当該エンジンから伝達ベルトを介して動力が伝達されるトランスミッションと、
   前記トランスミッションの上方に配置される電動のパワーステアリングと、
   前記エンジンの左右一側の出力軸に配置される冷却ファンと、
   前記エンジン、パワーステアリング、及び冷却ファンを被覆するボンネットと、を備える水田作業機であって、
   前記パワーステアリングの電装部品であるモータ部を、前記冷却ファンの上下方向中央位置に配置したことを特徴とする水田作業機。
2. 前記パワーステアリングのモータ部を、前記エンジンの左右他側に配置される出力プーリと、前記出力プーリから伝達ベルトを介して動力が伝達される前記トランスミッションの入力プーリと、の前後方向中間位置に配置したことを特徴とする請求項１に記載の水田作業機。
3. ステアリングホイールと前記パワーステアリングを連結するステアリングシャフトを前記ボンネット内に設けるとともに、前記パワーステアリングのモータ部を、前記ステアリングシャフトよりも前方に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の水田作業機。

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