JP2019123345A

JP2019123345A - 作業車両の操舵装置

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Publication number: JP2019123345A
Application number: JP2018004654A
Authority: JP
Inventors: 勇介佐々木; Yusuke Sasaki
Original assignee: Mitsubishi Mahindra Agricultural Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Mahindra Agricultural Machinery Co Ltd
Priority date: 2018-01-16
Filing date: 2018-01-16
Publication date: 2019-07-25
Anticipated expiration: 2038-01-16
Also published as: JP6994956B2

Abstract

【課題】作業車両１に自動操舵装置を後付けする場合に、その駆動部を外付けして汎用性の高いものに構成することを前提として、その際に生ずる伝動装置への異物の侵入に伴う障害を可及的に無くすことができる作業車両の操舵装置を提供する。【解決手段】自動操舵装置の駆動部は、電動モータ４１の動力をステアリングシャフト４２に伝達する伝動装置と、伝動装置への異物の侵入を阻止してこれを捕らえる捕捉体７０を備え、手動のステアリング操作に伴ってごみが伝動装置上に落下しようとしても、捕捉体７０がこれを捕らえて伝動装置への侵入を阻止するように構成する。【選択図】図６

Description

本発明は、作業車両の操舵装置に係り、詳しくは、ステアリングホイール又は自動操舵装置の駆動部によってステアリングシャフトを回転させて、作業車両の進行方向を変更する操舵装置に関する。

例えば、農業用の作業車両であるトラクタや田植機は、後輪や後輪と共に前輪を駆動し、また、ステアリングホイールによって操舵輪となる前輪を操舵して、車両の進行方向を変更しながら走行を行う。そして、トラクタであれば、その走行に伴って機体の後部に連結する作業機により、圃場（田畑）の耕耘や畝立、或いは大豆等の播種や野菜の移植等を行い、田植機であれば、水田に稲苗を植え付けて田植作業を行う。

ところで、これらの作業走行を行う場合、圃場を効率的に利用して収量をアップしたり、以後の管理を容易にするためには、等間隔で真っすぐな畝立や移植等を行うことが望ましく、そのためには作業車両を直進させる必要がある。しかし、圃場の凹凸や部分的な硬軟等によって作業車両は左右にふらつくことがあり、その際にステアリングホイールによって操舵輪を適切に操舵して、車両をふらつくことなく直進させることは熟練を要する。また、肉体的、精神的な負担も大きい。

そこで、作業車両を直進させるための自動操舵装置に関する研究が行われており、例えば、特許文献１では、カメラによって撮像された遠目標の位置が左右にずれると、直進支援コントローラがこれを修正すべく車両が直進すべき方向を求め、また、これに基づき操舵コントローラが左右修正操舵角を演算し、さらに、前輪操舵部を修正操舵角になるように作動させて、作業車両を直進させるようにしている。

また、特許文献２では、カメラにより撮像された予め設置された遠目標の画像情報に基づいて直進走行を行い、その後、作業車両が旋回された場合は、カメラにより撮像された作業の痕跡の画像情報に基づいて痕跡に対する倣い走行を行うようにしている。さらに、特許文献３では、ジャイロによる走行基準線からの変位量と走行速度に基づいて、作業車両を自動直進制御するようにしている。

特開２０１０−１９５２５２号公報特開２０１２−２３９９７号公報特開平６−１７８６０３号公報

前述のように作業車両を直進走行させたり倣い走行を行わせるために自動操舵装置を設けることは、作業者の肉体的、精神的な負担を軽減すると共に、作業精度を向上させるうえで有効な手段である。しかし、このような自動操舵装置は必ず必要かと云われれば、その作業内容によって格別必要としない場合もあり、メーカーとしてはこれに対応すべく自動操舵装置をオプションとして提供することになる。

そして、係る自動操舵装置をオプションとして提供する場合、自動操舵装置を元々備えない作業車両をベースにオプションとする自動操舵装置を後付けすることになる。また、自動操舵装置を後付けする際には、既存の手動操舵装置の部品を取り外して、新しい自動操舵装置の部品に交換しながら組み換え作業を行うことになり、この場合、不要になる部品が発生すると共に、その組み換え工数も発生し、安価に自動操舵装置を提供することができないという問題がある。

即ち、自動操舵装置の特に大きく組み換えを必要とする駆動部について考察するとき、例えば特許文献１や特許文献２に記載された駆動部は、電動モータによってステアリングシャフトを回転させる際に、電動モータからチェーンを用いた巻掛け伝動装置を使用したり、歯車伝動装置とタイミングベルトを用いた巻掛け伝動装置を併用してステアリングシャフトを回転させている。また、特許文献３では、電動モータから直接歯車を用いてステアリングシャフトを回転させている。

そのため、特許文献１乃至特許文献３では、ステアリングシャフトの上端部にステアリングホイール（ステアリングハンドル）を連結すると共に、その下方に従動スプロケットや従動歯車を一体に設ける必要がある。しかし、手動操舵装置であればステアリングシャフトに従動スプロケットや従動歯車を一体に設ける必要がないから、手動操舵から自動操舵に組み換える際には、ステアリングコラム（ステアリングポスト）に軸支するステアリングシャフトを取外して、従動スプロケット等を備えるステアリングシャフトに交換する必要がある。

なお、特許文献１乃至特許文献３では、ステアリングコラムの上端部とステアリングホイールの間に従動スプロケットや従動歯車を配置すると共に、電動モータ他の伝動装置はステアリングコラム等（既存のステアリングハンドル部）に外付け可能な構造であるため、汎用性の高い自動操舵装置を実現出来る（特許文献２参照）という利点がある。

しかし、このようにステアリングコラムの上端部とステアリングホイールの間に従動スプロケットや従動歯車を配置して、特許文献１或いは特許文献３のように伝動装置を剥き出しにして設けると危険であると共に、手動のステアリング操作に伴って衣服（袖）や手に付いていた石の欠片や砂等のごみ（異物）が下方に落下した際に伝動装置上に降りかかり、ごみ噛み等の伝動障害や伝動装置の故障の原因となる。

また、特許文献２のように伝動装置をカバーによって覆った場合には、作業者への安全性は確保できる。しかし、カバーにはステアリングホイールをステアリングシャフトに取付けるためにステアリングシャフトの上端部寄りを通す穴を設ける必要があるから、このカバーの穴とステアリングシャフトの外周部との間に相対回転を許容する隙間を少なからず設けることになり、この隙間からごみが内部に侵入する可能性を否定することができず、前述と同様な伝動障害等を引き起こす虞がある。

そして、特に伝動装置として歯車を用いた場合、互いに噛み合う歯面間にごみが挟まると歯面に筋がついて損傷したり、最悪の場合には歯車の回転が不能にロックする虞がある。また、歯車がロックすると自動操舵が不能になるばかりか、ステアリングシャフトが回転不能になって、ステアリングホイールによる手動操舵も行うことができなくなる。

そこで、本発明は、前述のような問題点に鑑み、作業車両に自動操舵装置を後付けする場合に、その駆動部を外付けして汎用性の高いものに構成することを前提として、その際に生ずる伝動装置への異物の侵入に伴う障害を可及的に無くすことができる作業車両の操舵装置を提供することを課題とする。また、同様に自動操舵装置を後付けする場合に、取り外して廃棄する部品や組み換え工数を可能な限り少なくすることができると共に、伝動装置への異物の侵入に伴う障害を簡単な構造によって無くすことができ、総じて安価な操舵装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するため第１に、ステアリングシャフトを軸支するステアリングコラムの上方に、ステアリングホイールと自動操舵装置の駆動部を設け、このステアリングホイール又は自動操舵装置の駆動部によってステアリングシャフトを回転させて、作業車両の進行方向を変更する操舵装置において、前記自動操舵装置の駆動部は、電動モータの動力をステアリングシャフトに伝達する伝動装置と、伝動装置への異物の侵入を阻止してこれを捕らえる捕捉体を備えることを特徴とする。

また、本発明は、第２に、前記伝動装置を外歯車の歯車伝動装置によって構成すると共に、この伝動装置の従動歯車を取り付ける継手をステアリングシャフトの上端部に連結し、また、上記従動歯車上にステアリングホイールをその上端部に連結する取付シャフトを固着する一方、係る取付シャフトのフランジ上面に囲いを設け、この囲いによって伝動装置への異物の侵入を阻止する捕捉体を構成することを特徴とする。

さらに、本発明は、第３に、前記取付シャフトのフランジ上面に設ける囲いの中にクッションを設け、係るクッションによって囲いからの異物の跳ね出しを防止することを特徴とする。そして、本発明は、第４に、前記伝動装置の上方を覆うカバーにシールを設け、このシールによってカバーに形成した穴とステアリングホイールのハブ又は取付シャフトの外周部との間の隙間を塞ぎ、伝動装置への異物の侵入を阻止することを特徴とする。

本発明の作業車両の操舵装置によれば、ステアリングシャフトを軸支するステアリングコラムの上方に、ステアリングホイールと自動操舵装置の駆動部を設け、このステアリングホイール又は自動操舵装置の駆動部によってステアリングシャフトを回転させて、作業車両の進行方向を変更するから、作業車両に自動操舵装置を後付けする場合に、ステアリングコラムの上方に自動操舵装置の駆動部を外付けすることができ、自動操舵装置の駆動部を汎用性に高いものに構成することができる。

また、自動操舵装置の駆動部は、電動モータの動力をステアリングシャフトに伝達する伝動装置と、伝動装置への異物の侵入を阻止してこれを捕らえる捕捉体を備えるから、手動のステアリング操作に伴って石の欠片や砂等のごみが伝動装置上に落下しようとしても、捕捉体がこれを捕らえて伝動装置への侵入を阻止することができる。そのため、最悪の場合に自動操舵が不能になるばかりか、ステアリングホイールによる手動操舵も不能になるといった虞を無くすと共に、伝動障害や伝動装置の故障を防止することができる。

また、伝動装置を外歯車の歯車伝動装置によって構成すると共に、この伝動装置の従動歯車を取り付ける継手をステアリングシャフトの上端部に連結し、また、上記従動歯車上にステアリングホイールをその上端部に連結する取付シャフトを固着する一方、係る取付シャフトのフランジ上面に囲いを設け、この囲いによって伝動装置への異物の侵入を阻止する捕捉体を構成する。

そして、このように構成すると、ステアリングシャフトの上端部とステアリングホイールとの間に自動操舵装置の駆動部を装着することができ、そのため、ステアリングコラムの上方に自動操舵装置の駆動部を外付けする際に、既存のステアリングシャフトはそのまま使用して駆動部を簡単に組み込むことができ、取り外して廃棄する部品や組み換え工数を可能な限り少なくして安価な自動操舵装置を提供することができる。

また、伝動装置をカバーによって覆った場合に、カバーの穴とステアリングホイールのハブ又は取付シャフトの外周部との間の隙間から落下するごみは、取付シャフトのフランジ上面に設ける囲いの中に落下し、その後、囲いは落下するごみを囲いの中に留め置くから、伝動装置の歯車機構のごみ噛みを無くして、至って簡単な構造によってごみを適確に捕捉することができる。

さらに、取付シャフトのフランジ上面に設ける囲いの中にクッションを設け、係るクッションによって囲いからの異物の跳ね出しを防止すると、カバーの穴とステアリングホイールのハブ又は取付シャフトの外周部との間の隙間から落下するごみが、ステアリングコラムが運転席側に向けて傾いており、そのため同様に傾斜する取付シャフトのフランジ上面で跳ねて囲いを越えて飛び出す虞をクッションの緩衝効果によって無くし、また、その後、ごみをクッション又はその外周側の囲いの中に留め置くことができる。

そして、伝動装置の上方を覆うカバーにシールを設け、このシールによってカバーに形成した穴とステアリングホイールのハブ又は取付シャフトの外周部との間の隙間を塞ぎ、伝動装置への異物の侵入を阻止すると、カバーに形成した穴とステアリングホイールのハブ又は取付シャフトの外周部との間の隙間をシールによって塞ぎ、また、シールとハブ又は取付シャフトとの取付偏心、或いはハブ又は取付シャフトの軸偏心に対して、シールはその柔軟性によってこれに追従して可能な限り伝動装置への異物の侵入を阻止することができる。

本発明を適用したトラクタの側面図である。操縦部の斜視図である。自動操舵装置のブロック図である。自動操舵装置の駆動部の取付状態を示す要部側断面図である。自動操舵装置の駆動部の側断面図である。自動操舵装置の駆動部の正面側から見た分解図である。自動操舵装置の駆動部の背面側から見た分解図である。クッションとシールの取付を示す分解図である。駆動部のカバーを裏面側から見た斜視図である。駆動部の取外しを示す要部側断面図である。第２の大径従動歯車の斜視図である。取外しジグの斜視図である。第２の大径従動歯車を回り止めする状態を示す斜視図である。取付シャフトの斜視図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すように作業車両としての農業用のトラクタ１は、前方からエンジン２、クラッチハウジング３、トランスミッション４等を一体的に連結して車体を構成する。また、車体の前部寄りには、エンジン２とエンジン２の補器類を覆うボンネット５とアンダーカバー６を設け、ボンネット５は後部に設けるヒンジを介して前部側を開閉自在に構成する。

さらに、エンジン２に固定して前方に延びるフロントブラケット７は、フロントアクスルケースを左右揺動自在に軸支する。このフロントアクスルケースの左右端には、前車軸ケース（キングピンケース及びファイナルケース）を取付ける。また、前車軸ケースは前輪８を取付ける前車軸９を軸支し、操縦部に設けるステアリングホイール１０は左右の前輪８を操舵する。

一方、車体の後部寄りにはトランスミッションケース４の左右に連結するリアアクスルケースを設け、リアアクスルケースに軸支する後車軸１１に左右の後輪１２を取付ける。また、車体の後部には、トップリンク１３と左右のロワリンク１４からなる周知の三点リンク機構やドローバ等の連結装置を設け、これらの連結装置にはロータリ耕耘装置、畝立機、或いは播種機や移植機等の作業機を連結し、トランスミッションケース４の後部に軸支するＰＴＯ軸（動力取出軸）から作業機にエンジン動力を伝達する。

さらに、エンジン２より後方の車体には、防振ゴムを介して操縦部を覆うキャビン１５を搭載する。ここで、キャビン１５は、左右一対の前側の支柱であるフロントピラー１６と、左右一対の後側の支柱であるリアピラー１７と、この上下方向に延びる４本の各支柱１６、１７の上端部間を連結固定する方形枠状のルーフフレーム1８と、各支柱１６、１７の下端部間を連結固定する下部フレーム１９等によってキャビンフレームを構成する。

そして、キャビンフレームには、左右のドアガラス２０を後部側に設けるヒンジ２１を介して開閉自在に装着すると共に、前面側にフロントガラス２２を、また、後面側にリヤガラス２３を設ける。また、左右のリアピラー１７の下端部から、前方斜め下方のフロア２４側に向けて後輪１２の前側上方を覆うフェンダ２５を延設する。さらに、前記ルーフフレーム１８にはインナールーフとアウタールーフ２６を取付ける。

また、前記下部フレーム１９には、左右のフェンダ２５間に位置させて、車体側から設ける操作レバー等を通すサイドコンソール２７や運転席２８を取り付けるシートアンダーカバーを設ける。さらに、フロア２４の前部寄り中央には、車体から立設して運転席２８側に向けて傾斜させて設けるステアリングコラム２９の周囲を覆うパネルカバー３０とリヤパネルカバー３１を設ける。

そして、パネルカバー３０にはメーターバネル３２を設ける他、エンジンのスタータスイッチや、トラクタの自動制御を行う操作スイッチユニット３３等を設ける。なお、３４は前後進レバー、３５はエンジンコントロールレバー、３６はコンビネーションスイッチレバー、３７は作業機昇降レバー、３８は主クラッチペダル、３９は左右のブレーキペダルである。

次に、トラクタ１でオプションとして提供する自動操舵装置の概要について説明する。図３に示すように自動操舵装置は、画像処理装置Ａ、操舵制御装置Ｂ、操作部Ｃ、駆動部Ｄ、及び前輪舵角センサーＳから構成する。そして、この内、画像処理装置Ａは、例えば、ＣＭＯＳカメラモジュールとＣＰＵボードを一体化して構成し、この画像処理装置Ａをキャビン１５内においてフロントガラス２２の上部寄り中央内側に臨ませて取付け、車体前方の景色（遠景）を撮像する。

そして、画像処理装置Ａは、得られた撮影画像から読み取れる情報をリアルタイムに解析・抽出し、車両の直進或いは追従に対する横ずれ検出して操舵制御装置Ｂに対して操舵指示を行う。また、操舵制御装置Ｂは、画像処理装置Ａの操舵指示と操作部Ｃの指示と前輪舵角センサーＳから得れる前輪８の操舵角に基づいて駆動部Ｄを作動させる。

さらに、前記操作部Ｃは、直進制御・追従制御のモード切替、感度切替、認識リセットの指示を、各ボタン操作によって操舵制御装置Ｂに出すと共に、画像処理装置Ａの検出状態等をＬＥＤランプやブザーを用いて報知する。なお、直進制御・追従制御には、「遠景直進制御」「前行程跡（作業跡）追従」「あぜ追従」「Ｖマーカー追従」の４種類を備える。

また、前記前輪舵角センサーＳは、ポテンショメーターによって前輪８の操舵角を検出するものであって、前輪８の差動装置を内装するフロントアクスルケース上に取り付け、そのポテンショメーターのアクチュエータは、左右の前輪８を操舵する複動油圧シリンダ４０の片側のタイロッド４０ｒ端部に連係する。

一方、前記駆動部Ｄは、電動モータ４１と電動モータ４１の動力をステアリングシャフト４２に伝達する伝動装置Ｇによって構成し、これらの操舵制御装置Ｂ、操作部Ｃ、及び駆動部Ｄは、１つの制御ユニットＵとして纏め、この制御ユニットＵをステアリングシャフト４２を軸支するステアリングコラム２９の上部寄りに取付けて設ける。

一方、前輪８の操舵装置は、全油圧式のパワーステアリング装置によって構成し、このパワーステアリング装置は、前述のステアリングホイール１０と自動操舵装置の駆動部Ｄによって回転するステアリングシャフト４２、ステアリングシャフト４２の回転によって作動する方向切換バルブとサーボフィードバック付のメータリング機構を一体に備えたステアリングユニット４３、油圧ホース４４、及び複動油圧シリンダ４０、或いはステアリングユニット４３に圧油を供給する油圧ポンプ等からなり、操舵力を油圧によって軽減して前輪８を操舵可能になす。

次に、制御ユニットＵのステアリングコラム２９への取付けと共に、電動モータ４１の動力をステアリングシャフト４２に伝達する伝動装置Ｇについて説明する。図４に示すようにステアリングシャフト４２の上部寄りは、ステアリングコラム２９の上端部おいてブッシュ４５を介して回動自在に軸支し、ライナ４６を介してＣリング４７によって位置決めする。

また、ステアリングコラム２９の上部寄りにコンビネーションスイッチアッセンブリ４８とそのカバー４９を、ステアリングコラム２９の取付座２９ａを介して取付ける。なお、コンビネーションスイッチアッセンブリ４８は、コンビネーションスイッチレバー３６によって操作するターン＆ライトスイッチと、作業機昇降レバー３７によって操作する昇降スイッチを備える。

一方、制御ユニットＵは、駆動部Ｄを構成する電動モータ４１や伝動装置Ｇ、或いはブザー５０を取り付けるブラケット５１と、操舵制御装置Ｂと操作部Ｃを装着する電子基板５２、５３を内側に取り付け、駆動部Ｄの上面側を蓋する樹脂製のカバー５４と、駆動部Ｄの下方側を閉鎖する底板５５と、運転席２８側に設ける樹脂製の前下カバー５６を備え、これらのカバー５４と底板５５は直接的に、また、前下カバー５６は底板５５を介してブラケット５１に着脱自在に取付ける。

そして、係る制御ユニットＵは、コンビネーションスイッチアッセンブリ４８のカバー４９の上面に底板５５の下面が接してこれに載置する状態で、ブラケット５１の前部が取付板５７を介してボルト５８によってカバー４９の前部と共にコンビネーションスイッチアッセンブリ４８のベースに共締めして取付け、これにより制御ユニットＵは取付座２９ａを介してステアリングコラム２９に取付けることになる。

また、駆動部Ｄについて詳しく説明すると図５及び図８に示すように、前記電動モータ４１はステッピングモータによって構成し、ブラケット５１の後部寄りの運転席２８から見て左側に、その出力軸が上下方向になるように取付ける。また、ステッピングモータ４１の出力軸の上端部に第１の小径駆動歯車５９を取付ける。さらに、この小径駆動歯車５９に噛み合う第１の大径従動歯車６０と、大径従動歯車６０の下方に一体に設ける第２の小径駆動歯車６１をブラケット５１に回動自在に軸支する。

そして、第２の小径駆動歯車６１に噛み合う第２の大径従動歯車６２は、ブラケット５１の中央部にベアリングＢｒを介して回転自在に位置決め支持する継手６３の上部に溶接して一体に設ける。従って、ステッピングモータ４１が正逆回転すると第１の小径駆動歯車５９、第１の大径従動歯車６０、第２の小径駆動歯車６１、及び第２の大径従動歯車６２によって構成する外歯車の２段歯車機構によって継手６３が回転駆動される。

一方、前記継手６３は図４に示すように、制御ユニットＵをステアリングコラム２９に取付けた際に、上方側からステアリングシャフト４２の上端部に嵌り、また、互いのテーパ４２ａ、６３ａとセレーション４２ｂ、６３ｂによって結合して両者は一体回転する。なお、６４と６５はスプリングワッシャとナットであって、これらを用いて継手６３をステアリングシャフト４２の上端部に確実に締結する。

従って、前記電動モータ４１の動力をステアリングシャフト４２に伝達する伝動装置Ｇは、前述の外歯車の２段歯車機構によって構成する減速歯車伝動装置（歯車伝動装置）５９、６０、６１、６２と、この減速歯車伝動装置の第２の大径従動歯車（従動歯車）６２を設ける継手６３によって構成することになる。

次に、制御ユニットＵの上方に設けるステアリングホイール１０の取付構造について説明すると、先ず、前記第２の大径従動歯車６２の上面にステアリングホイール１０の取付シャフト６６を、そのフランジ６６ａを介してボルト６７で取付ける。

そして、フランジ６６ａから上方に立ち上がる取付シャフト６６の上端部に、ステアリングシャフト４２の上端部と同様のテーパ６６ｂとセレーション６６ｃと螺子部６６ｄを設け、この上端部にステアリングホイール１０のハブ１０ａを継手６３と同様に嵌めて、スプリングワッシャ６４とナット６５によって締着して取付ける。

なお、６６ｅは取付シャフト６６の下部に設ける凹部であって、この凹部６６ｅにステアリングシャフト４２の上端部を収容することでステアリングホイール１０の取付け高さを低くすることができる。また、１０ｂはキャップであって、このキャップ１０ｂは取付シャフト６６にステアリングホイール１０のハブ１０ａを取付けた後に装着する。

従って、以上のようにステアリングホイール１０を取付シャフト６６を介して第２の大径従動歯車６２に取付けると、ステアリングホイール１０は第２の大径従動歯車６２と継手６３を介してステアリングシャフト４２に結合し、これによって、自動操舵装置の駆動部Ｄの一部を利用して、従来と同様にステアリングホイール１０を手動で回して前輪８の操舵を行うことができる。

なお、ステッピングモータ４１によってステアリングシャフト４２を駆動するトルクは、ステアリングホイール１０を手動で回してステアリングシャフト４２を駆動するトルクより小さくなるように設定し、手動操作が自動より優先するように構成する。

また、操作部Ｃに設ける自動制御のオンオフを指示する自動スイッチの押しボタン６８によって自動制御がオンになっている時に、ステッピングモータ４１は、その停止している間は、自己保持するホールディングトルクによって回転の停止を保持し、また、このトルクはステアリングユニット４３側からの操舵トルクより大きいから、ステッピングモータ４１が停止している状態でも前輪８の操舵角はそのまま保持することができる。

さらに、押しボタン６８によって自動制御がオンになっている時に、ステアリングホイール１０によって手動操作が行われると、操舵制御装置Ｂは強制的に自動スイッチをオフにする。そのため、自動スイッチのオフに合わせてステッピングモータ４１への通電を停止すると、ホールディングトルクが消失して、ステアリングホイール１０を軽く回すことができる。

なお、押しボタン６８は、カバー５４の運転席２８から見て左寄りの運転席２８に近い後部寄りの上面に設け、また、押しボタン６８前方のカバー５４には、押しボタン６８より少し高い前後方向となる凸部５４ａを一体成型しているので、この凸部５４ａによって押しボタン６８の不測な押圧を防ぎ、自動操舵制御の誤操作を防止することができる。

また、左手でカバー５４の左寄り上面をなぞると凸部５４ａの感触を辿って押しボタン６８の存在位置が分かるから、右手でステアリングホイール１０を手動操作して目標とする方向にトラクタ１を向けた状態で、押しボタン６８を目視することなく押しボタン６８を速やかに押して、自動操舵制御に切り替えることができる。また、緊急時において押しボタン６８を速やかに押して自動操舵制御をオフにする場合も、同様に押しボタン６８の存在を目視して確認する必要がない。

次に、前述の歯車伝動装置で構成する伝動装置Ｇのごみ噛み対策について説明する。図６に示すように制御ユニットＵの駆動部Ｄの上面側を蓋するカバー５４の中央部に設ける皿状の窪み５４ｂには、ステアリングホイール１０のハブ１０ａの外周部を受け入れる円形の穴５４ｃを設ける。或いは、ステアリングホイール１０のハブ１０ａをより高い位置に設ける場合は、カバー５４の穴５４ｃをより小径にして取付シャフト６６の外周部を受け入れるようにする。

そして、前記カバー５４はステアリングコラム２９側に固定する一方、ステアリングホイール１０のハブ１０ａは手動操舵又は自動操舵に伴って回転し、カバー５４の穴５４ｃ周縁とハブ１０ａの外周部は相対回転することになるから、互いの間に隙間を設けて相対回転を許容したり損傷を防止する必要がある。そのため、例えば、手動のステアリング操作に伴って衣服（袖）や手に付いていた石の欠片や砂等のごみ（異物）が下方に落下した際に、この隙間を通って伝動装置Ｇ上に降りかかり、ごみ噛み等の伝動障害や伝動装置の故障の原因となる虞がある。

そのため、伝動装置Ｇへの異物の侵入を阻止する対策を講ずる必要がある。そこで、カバー５４の穴５４ｃの裏面側の周縁にドーナツ状に形成するポリ塩化ビニル或いは軟質プラスチック製のシール６９を貼り付ける。そして、この場合、シール６９の穴６９ａの径をステアリングホイール１０のハブ１０ａの外径より小さくしておけば、ステアリングホイール１０を取付シャフト６６に装着した際に、シール６９の穴６９ａの周縁がステアリングホイール１０の先細りするハブ１０ａの外周縁に押されて撓み、これによりシール６９の穴６９ａの周縁がハブ１０ａの外周縁に密着して隙間を無くす。

また、シール６９とハブ１０ａとの取付偏心、或いはハブ１０ａの軸偏心が生じても、シール６９の柔軟性によって隙間を無くすようにシール６９は追従するから、可能な限り伝動装置Ｇへの異物の侵入を阻止することができ、また、シール６９によって伝動装置Ｇの発生する噛合音等を消音又は遮音することも期待することができる。しかし、係る柔軟性を備えるシール６９は、逆にその柔軟性によってごみが強引に分け入って伝動装置Ｇ上に落下する可能性を否定することができない。

そこで、伝動装置Ｇへの異物の侵入阻止を完璧に行えるように、上記隙間及びシール６９を通って伝動装置Ｇ上に降りかかるごみを捕らえて留め置く捕捉体７０を設ける。そして、具体的に捕捉体７０は、取付シャフト６６のフランジ６６ａ上面にプレートを用いて８角形状に立ち上がる囲いを溶接して構成する。また、この囲い（捕捉体）７０は、その上端がカバー５４に設ける穴５４ｃに近接するように、また、穴５４ｃの径より囲い７０の内接円が大きくなるようして、囲い７０の中にごみを相当量しっかりと留め置くことができるようにする。

なお、ステアリングコラム２９は、ステアリングホイール１０の操作性を向上させるため、或いは運転席２８に座った作業者の膝等が当たらないように傾かせて設けており、取付シャフト６６のフランジ６６ａ上面も同様に傾いて回転する。そのため、上方の隙間から落下するごみがフランジ６６ａ上面で跳ねて囲い７０を越えて外に飛び出す可能性を否定することができない。

そこで、伝動装置Ｇへの異物の侵入阻止をより一層完璧に行えるように、取付シャフト６６のフランジ６６ａ上面に設ける囲い７０の中にドーナツ状に形成するスポンジで構成するクッション７１を貼り付けて設ける。そのため、上方の隙間から落下するごみの勢いをクッション７１により受け止めて消失させるから、その後、ごみをクッション７１又はその外周側の囲い７０内に留め置くことができる。

また、捕捉体７０は取付シャフト６６のフランジ６６ａ上面に囲いを設けて構成し、捕捉体７０の底面をフランジ６６ａ上面を利用することによって簡単に、また、安価に設けることができる共に、クッション７１にしてもスポンジを型抜きして簡単・安価に製作することができる。

なお、第１の小径駆動歯車５９と第１の大径従動歯車６０の噛み合い部にごみを噛み込むことも考えられるが、この噛み合い部の上方はカバー５４で遮蔽されているので、ごみの噛み込みは発生しない。また、長年の使用によって捕捉体７０にごみが溜まった場合や定期的な点検の際に、ステアリングホイール１０を取付シャフト６６から取り外してカバー５４を開けば、捕捉体７０に溜まったごみを掻き出すことができる。

さらに、前述の通り樹脂製のカバー５４の裏面側に操舵制御装置Ｂと操作部Ｃを装着する電子基板５２、５３を取付けるが、これら電子基板５２、５３の防水性や防振性を向上させるためにウレタン樹脂等を注入して保護する。そして、その場合、図９に示すようにカバー５４の裏面側にボックス状になすリブ５４ｄを一体成型し、このリブ５４ｄで囲まれる中に２枚の電子基板５２、５３を所定の間隔をおいて上下に重ねて取付け、また、リブ５４ｄで囲んだ基板５２、５３に樹脂液Ｌを注入する。

しかし、樹脂液Ｌをリブ５４ｄと基板５２の間の隙間から２枚の基板５２、５３の間に流し込むだけでは時間がかかり作業性に劣る。そこで、ボックス状になすリブ５４ｄの一箇所にカバー５４の側壁に向かう拡張部を設け、ここに注ぎ口７２を形成する。そして、この注ぎ口７２から樹脂液Ｌを２枚の基板５２、５３の間に流し込むようにすると、樹脂液Ｌの流し込む作業時間を短縮することができ、また、注ぎ口が全体に広くなるので樹脂埋め作業を行い易くすることができる。

なお、操作部Ｃを装着する電子基板５３の表面側には、ボタンスイッチ等を設けているために、このスイッチ等に樹脂液が流れ込まないように電子基板５３とカバー５４との間にスポンジを装着してブロックしている。また、カバー５４の運転席２８側に向かう下方に設ける前下カバー５６は、硬質樹脂製とすると作業者の膝等が当たった際に痛みを与えたり、制御ユニットＵの電子基板５２、５３を振動させてこれにダメージを与える虞がある。

そこで、前下カバー５６を軟質樹脂製とすると、膝等を痛めたり電子基板５２、５３にダメージを与えることを緩和することができる。また、前下カバー５６の柔軟性を生かして、前下カバー５６の外周縁に凹部を一体成型し、この凹部をブラケット５１と底板５５の縁に差し込むことで、前下カバー５６をこれらにボルト止めすることなく装着することもでき、それにより前下カバー５６７の脱着を容易に行うことができる。

また、メンテナンスや、或いは手動操舵装置に戻す場合に制御ユニットＵを取外す際に、ステアリングシャフト４２にテーパとセレーションによって結合する継手６３の引き抜きが難しい場合があり、この場合には、継手６３と一体の第２の大径従動歯車６２をギヤプーラーを用いて引き上げればよい。しかし、歯車６２と下方のブラケット５１の間の隙間が少ない場合には、ギヤプーラーの爪を掛けにくいことがある。

そこで、図１０乃至図１２に示すように歯車６２に２箇所のタップ穴Ｔ１、Ｔ２を設けておき、一方、その中央部にタップ穴Ｊ１を設け、また、その長手方向の両端部に間座となるパイプＪ２を固着した簡単な取外しジグＪを用意すれば、取外しジグＪのパイプＪ２にボルトを通して歯車６２のタップ穴Ｔ１、Ｔ２に螺子込み、また、中央部のタップ穴Ｊ１に螺子込んだボルトの先端をステアリングシャフト４２の先端に当接させて回せば、歯車６２と共に継手６３及びをブラケット５１等をステアリングシャフト４２から簡単に抜き出すことができる。

また、ステアリングシャフト４２に歯車６２と共に継手６３をナット６５で締結して制御ユニットＵを取付ける際に、ステアリングシャフト４２が回ってしまいトルクを掛けられず確実に両者を締結することができない。そこで、図１３（図１１）に示すように歯車６２とブラケット５１にそれぞれ穴をＧ１、Ｇ２を設けておくことによって、例えば、ドライバー等の丸棒Ｄｒをそれぞれの穴Ｇ１、Ｇ２に通すことで、歯車６２及び継手６３をブラケット５１を介してステアリングコラム２９に回り止めし、ステアリングシャフト４２に歯車６２及び継手６３をナット６５で確実に締結することができる。

さらに、歯車６２に取付シャフト６６をボルト６７で締結して取付ける際にも、同様に歯車６２が回ってしまいトルクを掛けられない。そこで、図１４に示すように取付シャフト６６のフランジ６６ａに穴Ｇ３を設けておくことによって、この穴Ｇ３と歯車６２の穴Ｇ１、及びブラケット５１の穴Ｇ２に丸棒Ｄｒを通して回り止めし、これにより歯車６２に取付シャフト６６をボルト６７で確実に締結することができる。

なお、前述の実施形態において、捕捉体７０は取付シャフト６６のフランジ６６ａ上面に設ける囲いで構成するが、要は第２の大径従動歯車６２の歯面に異物が達しなければよいから、この第２の大径従動歯車６２上面に同様の囲いを設けて構成したり、取付シャフト６６にコップ状の受け皿を取付けて構成することもできる。

また、先行技術文献のようにステアリングシャフトに駆動部の従動歯車を設ける場合は、ステアリングシャフトに捕捉体７０を設けたり、従動歯車上に捕捉体７０を設けてもよい。さらに、操舵制御装置Ｂ、操作部Ｃ、及び駆動部Ｄを１つの制御ユニットＵとして纏め、この制御ユニットＵをステアリングシャフト４２を軸支するステアリングコラム２９の上部寄りに取付けて設けるが、操舵制御装置Ｂや操作部Ｃを駆動部Ｄとは切り離して別の場所に設けてもよい。

そして、自動操舵装置は、画像処理装置Ａによって撮影画像から車両の直進或いは追従に対する横ずれ検出して操舵制御装置Ｂに対して操舵指示を行うようにしたが、画像処理装置Ａと共にＧＰＳ受信機を搭載したり、単独で車両の現在位置に基づいて直進制御等を行わせることもでき、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。

１トラクタ（作業車両）
１０ステアリングホイール
２９ステアリングコラム
４１電動モータ（ステッピングモータ）
４２ステアリングシャフト
５４カバー
６２第２の大径従動歯車（従動歯車）
６３継手
６６取付シャフト
６９シール
７０捕捉体（囲い）
７１クッション

Claims

ステアリングシャフトを軸支するステアリングコラムの上方に、ステアリングホイールと自動操舵装置の駆動部を設け、このステアリングホイール又は自動操舵装置の駆動部によってステアリングシャフトを回転させて、作業車両の進行方向を変更する操舵装置において、前記自動操舵装置の駆動部は、電動モータの動力をステアリングシャフトに伝達する伝動装置と、伝動装置への異物の侵入を阻止してこれを捕らえる捕捉体を備えることを特徴とする作業車両の操舵装置。
前記伝動装置を外歯車の歯車伝動装置によって構成すると共に、この伝動装置の従動歯車を取り付ける継手をステアリングシャフトの上端部に連結し、また、上記従動歯車上にステアリングホイールをその上端部に連結する取付シャフトを固着する一方、係る取付シャフトのフランジ上面に囲いを設け、この囲いによって伝動装置への異物の侵入を阻止する捕捉体を構成することを特徴とする請求項１に記載の作業車両の操舵装置。
前記取付シャフトのフランジ上面に設ける囲いの中にクッションを設け、係るクッションによって囲いからの異物の跳ね出しを防止することを特徴とする請求項２に記載の作業車両の操舵装置。
前記伝動装置の上方を覆うカバーにシールを設け、このシールによってカバーに形成した穴とステアリングホイールのハブ又は取付シャフトの外周部との間の隙間を塞ぎ、伝動装置への異物の侵入を阻止することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の作業車両の操舵装置。