JP5654967B2 - ステアリング装置 - Google Patents

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Description

本発明は、上部に操向ハンドルを備えた上部操向シャフトと、下部がステアリング機構に接続された下部操向シャフトと、上部操向シャフトと下部操向シャフトとの一体回転及び軸心に沿った相対移動を可能にする伸縮機構と、上部操向シャフトと下部操向シャフトとの軸心に沿った相対移動を規制する規制機構とを有するトラクタのステアリング装置に関する。
この種のステアリング装置に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献1がある。この特許文献1に記されたステアリング装置は、外筒部材と樹脂ブッシュには互いに合致する外長孔が開設され、この外長孔と比べて軸方向長さは僅かに短く、外長孔に対し軸方向と直交する方向の幅が小さい内長孔が内筒部材に開設されている。内筒部材と外筒部材との軸心に沿った相対移動を規制する規制機構は、内筒部材と対向するように外長孔に係入された基端部と内長孔に係入された先端部とを備えた押圧ブロックと、基端部に形成された弧面を内筒部材の外周面に圧接させるべく押圧ブロックを径方向内向きに押圧するための楔ブロックとを有する。
特開2002−67976号公報(0010段落、図1、図3)
しかし、特許文献1に記されたステアリング装置では、押圧ブロックが外筒部材の外周に溶接されたホルダー内に収納されているためもあり、トラクタの製造時に部品どうしを組み付ける作業が煩雑であるという傾向があった。
そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術によるステアリング装置が与える課題に鑑み、トラクタの製造時に部品どうしを組み付ける作業が容易なステアリング装置を提供することにある。
本発明によるステアリング装置の特徴構成は、
上部に操向ハンドルを備えた上部操向シャフトと、
下部がステアリング機構に接続された下部操向シャフトと、
前記上部操向シャフトと前記下部操向シャフトとの一体回転及び軸心に沿った相対移動を可能にする伸縮機構と、
前記上部操向シャフトと前記下部操向シャフトとの前記軸心に沿った相対移動を規制する規制機構とを有し、
前記規制機構が、前記下部操向シャフトを支持しつつ覆う内筒部材と、前記上部操向シャフトを支持しつつ覆う外筒部材と、前記外筒部材の下端側から前記内筒部材と前記外筒部材の間に上向きに圧入操作される楔部材と、前記軸心に直交する揺動軸心周りで揺動可能に構成され、当該揺動軸心周りで揺動することにより、前記楔部材を前記内筒部材と前記外筒部材との間に圧入された作用位置と前記内筒部材と前記外筒部材との間から抜き出された解除位置との間で前記軸心の方向に移動操作する規制操作具と、を備えている点にある。
上記の特徴構成によるステアリング装置では、内筒部材と外筒部材の間に圧入操作された楔部材から作用する摩擦によって内筒部材と外筒部材の間の相対移動が規制され、上部操向シャフトと下部操向シャフトとの軸心に沿った相対移動が規制される。この構成では、規制機構の主な操作部材を構成する楔部材を、規制機構の一部である内筒部材と外筒部材の長手方向の端部に配置すればよいため、トラクタの製造時に部品どうしを組み付ける作業が容易となった。
また、上記の特徴構成によるステアリング装置では、楔部材が外筒部材の下端側から内筒部材と外筒部材の間に上向きに圧入操作される構成とされているので、運転者から操向ハンドルに下向きの力が加えられる場合などにも、上部操向シャフトを軸心に沿って押し下げる向きの応力によって楔部材の圧入操作が促され、楔部材の圧入状態が維持され易いという効果が得られる。
本発明の他の特徴構成は、
前記規制操作具は、前記外筒部材に前記揺動軸心周りで揺動可能に支持される一対の操作プレート部を有し、
前記楔部材に、径方向外側に突出する一対の被操作軸部が設けられ、
前記操作プレート部に、前記被操作軸部が挿通される長孔が形成され、
前記長孔に、前記被操作軸部を前記軸心の方向に移動操作するカム面が形成され、
一対の前記操作プレート部が前記揺動軸心周りで揺動するのに伴って、前記楔部材が前記軸心の方向に移動するように構成されている点にある。
本発明の他の特徴構成は、前記内筒部材と前記外筒部材との間の環状間隙に筒状のブッシュが介装されており、前記楔部材は、前記内筒部材の外周面に作用する円筒状内周面の軸心が、前記外筒部材の内周面に作用するテーパ状外周面の軸心に対して偏心した楔状筒体である点にある。
本構成であれば、楔部材の圧入操作に基づいて、外筒部材が内筒部材に対して両部材の軸心どうしが傾斜するように操作されるため、内筒部材と外筒部材との間の環状間隙に介装されている筒状のブッシュの少なくとも一部が内筒部材と外筒部材との間で挟着されることで、内筒部材と外筒部材との間の軸心方向の相対移動が効果的に規制される。その結果、内筒部材と外筒部材の間に圧入操作された楔部材から内筒部材及び外筒部材に直接作用する摩擦によるロック作用に加えて、内筒部材と外筒部材との間に介装されているブッシュから内筒部材及び外筒部材に作用するロック作用が働くため、上部操向シャフトと下部操向シャフトとの軸心に沿った相対移動がより効果的に規制される。
また、本構成であれば、内筒部材と外筒部材との間の環状間隙に楔状筒体を圧入する操作によってブッシュの少なくとも一部が内筒部材と外筒部材との間で挟着されて前記相対移動の規制が実現される構成であるため、上述の従来技術による構成などに比べて、内筒部材や外筒部材に対して高い寸法精度を要求されないという利点も生じる。
本発明の他の特徴構成は、前記外筒部材の下端付近を縮径操作する調整機構として、前記外筒部材の下端から上方に延出したスリットと、このスリットを挟んで位置する前記外筒部材の外周箇所どうしを近接操作する締め付け手段とが設けられている点にある。
本構成であれば、外筒部材と内筒部材の間隙寸法を楔部材の外周面に適した値に調整するための、言い換えれば、楔部材の圧入によって外筒部材と内筒部材に作用する摩擦力、または、楔部材の圧入によって筒状のブッシュが内筒部材と外筒部材の間で圧着される効果がより確実に発揮されるように調整するための構成を、比較的簡単な部品構成で実現できる。
トラクタの全体を示す側面図である。 ステアリング装置等を示す側面図である。 ステアリング装置の伸縮機構及びチルト機構を示す一部破断側面図である。 図3のIV−IV矢視を示す一部破断正面図である。 伸縮機構の作用を示す側面図である。 伸縮機構の作用を示す正面図である。 伸縮機構を示す分解斜視図である。 伸縮機構の楔状筒体を示す平面図および破断側面図である。
以下に本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
(トラクタの概略構成)
図1に示すトラクタは、操向操作(操舵)自在な左右一対の前車輪1、1と、左右一対の後車輪2、2とを備え、車体前部にエンジン3を有した原動部Aが形成され、車体後部の左右の後輪フェンダー4、4の間に運転座席5を有した運転室Bが形成され、この運転室Bを取り囲むキャビンCを備えている。
エンジン3は車体前部のボンネット6が形成する原動機室Dに収容されており、エンジン3からの駆動力を後車輪2、2に伝えるミッションケース8が車体の前後方向に沿う姿勢で備えられている。
このトラクタは、車体後端にロータリ耕耘装置を連結することで耕耘作業を行え、車体後端にプラウを連結することで鋤起こし作業を行えるように構成されたものである。
キャビンCは、左右一対の柱状の前部縦フレーム14と、左右一対の柱状の後部縦フレーム15と、前部縦フレーム14及び後部縦フレーム15の上端どうしを連結し、上面視で矩形となる上部連結フレーム16とを備える。
また、上部連結フレーム16を覆う位置には板状のルーフ18が設けられ、左右一対の前部縦フレーム14と前側の上部連結フレーム16とで取り囲まれる位置にフロントガラス19が備えられ、左右一対の後部縦フレーム15と後側の上部連結フレーム16とで取り囲まれる位置にリアガラス20が備えられ、側部位置に開閉自在なガラス製のドア21が備えられている。
このように、キャビンCは、ルーフ18で天井壁が構成され、フロントガラス19、リアガラス20、ドア21等により運転座席5を取り囲む壁部が構成され、これらにより運転空間を外界と隔絶する構造を有している。このトラクタでは、キャビンCに冷房と暖房とを行う空調システム22を備えており、ボンネット6の後部位置に遮音パネル24A,24Bを配置することで、ボンネット内部のエンジン3で発生したエンジン音等の騒音や、ボンネット内に流入した塵埃等が運転室Bへ進入する不都合を阻止して運転室Bに快適な作業環境を作り出している。
(ステアリング装置の構成)
図2に示すように、運転室Bには操向ハンドル10が配置され、操向ハンドル10の前部位置から下方に向けてメータ用のパネル板11が配置され、運転室Bの下側にはフロアー12が形成されている。
このトラクタでは、ステアリング駆動系に全油圧式のパワーステアリングユニットPS(ステアリング機構の一例)を採用している。操向ハンドル10の操作に対応して、前車輪1を操向作動させるためのアクチュエータ(図示せず)に対して、パワーステアリングユニットPSから油圧ホースPHを介して作動油が供給される。
前述したように、運転室Bは遮音パネル24A,24B(仕切り部材の一例)によって原動機室Dと分離されているが、キャビンC内の静寂性を高める目的でパワーステアリングユニットPSは原動機室D側に配置されている。
図3及び図4に示すように、操向ハンドル10に対する回動操作をパワーステアリングユニットPSに伝えるためのステアリング装置STは、操向ハンドル10から下方に延出された上部操向シャフト30A,30Bと、下端部がパワーステアリングユニットPSに接続された第1下部操向シャフト33及び第2下部操向シャフト34と、上部操向シャフト30A,30Bと第1下部操向シャフト33との一体回転及び軸心に沿った相対移動を可能にする伸縮機構100とを有する。
(伸縮機構の構成)
伸縮機構100は、上部操向シャフト30A,30Bの下半分を構成する筒状の上部操向シャフト30Bと、上部操向シャフト30Bの内部に支持された第2下部操向シャフト34とを備える。上部操向シャフト30Bの内周面と第2下部操向シャフト34の外周面とには、両部材どうしの軸心に沿った滑らかな摺動を許しつつ相対回転を止めるスプライン溝が形成されている。第2下部操向シャフト34の下端はユニバーサルジョイントUJを介して第1下部操向シャフト33の上端に連結されている。
伸縮機構100に基づく上部操向シャフト30A,30Bの第1下部操向シャフト33に対する軸心に沿った相対移動を規制する規制機構40として、第2下部操向シャフト34(下部操向シャフトの一例)を支持しつつ覆う内筒部材41と、上部操向シャフト30A,30Bを支持しつつ内筒部材41に外嵌される外筒部材42と、内筒部材41と外筒部材42との間の環状間隙に介装された筒状のブッシュ43と、外筒部材42の下端付近の位置で内筒部材41に外嵌配置された楔状筒体44(楔部材の一例)とを備えている。
内筒部材41の下端付近は、後述する第2ハンドル支持フレーム46Bに内嵌された状態で固定されており、外筒部材42は上部操向シャフト30Aの一部を回転自在に支持する円板状のカバー部材47によって閉じられている。
また、内筒部材41の下端付近の内部には、第2下部操向シャフト34の一部を回転自在に支持するベアリング41Aが設けられており、外筒部材42の下端付近からは一対の円筒部材42Pが軸心を挟んで互いに対峙するように径方向外側に延出している。
図7及び図8に示すように、楔状筒体44は、軸心に沿って一定の厚さを備えた基端部44Aと、基端部44Aの上端から上方に延びた先端部44Bとを有し、先端部44Bの外周面は下方に向かって次第に厚さを増すテーパ状外周面44Cとされている。
また、楔状筒体44の基端部44Aからは、一対の概して円柱状の被操作軸部44Pが軸心を挟んで互いに対峙するように径方向外側に延出している。
さらに、図8(a)に示すように、内筒部材41の外周面に作用する円筒状内周面44Dの軸心X2は、外筒部材42の内周面に作用するテーパ状外周面44Cの軸心X1に対して僅かに前方または後方に偏心した特殊な筒状とされている。軸心X1と軸心X2の間の偏心量Lは例えば0.5mmとすることができる。
楔状筒体44は、図5(a)及び図6(a)に示すように、楔状筒体44の先端部44Bが内筒部材41と外筒部材42との間に圧入された作用位置と、図5(b)及び図6(b)に示すように、先端部44Bが内筒部材41と外筒部材42との間から抜き出された解除位置との間で移動可能に支持されており、規制機構40は、楔状筒体44を外筒部材42の下端側から内筒部材41と外筒部材42の間に上向きに圧入操作する規制操作具50を含む。
規制操作具50は、外筒部材42の外周下端付近に枢支された一対の操作プレート部51と、操作プレート部51の一端から径方向外側に延出された操作ハンドル部52とを有する。
各操作プレート部51の上端付近には、外筒部材42の円筒部材42Pを受け入れる挿通孔51Dが形成されており、挿通孔51Dの下方には円弧状のカム面を備えた長孔51Hが形成されている。
図7に示すように、規制操作具50は、各挿通孔51Dに一対の円筒部材42Pが挿通され、且つ、各長孔51Hに楔状筒体44の一対の被操作軸部44Pが挿通されるように取り付けられる。
操作プレート部51の抜け止め手段として、一方の円筒部材42Pの内面に形成された雌ネジに、挿通孔51Dの内径を十分に超える直径を備えた座付きボルト51Fが螺合されている。
長孔51Hは、長孔51Hの後端が長孔51Hの前端に比べて、挿通孔51Dが規定する規制操作具50の枢支点から離間するように傾斜配置されることで、規制操作具50の揺動操作に基づいて楔状筒体44の被操作軸部44Pを操向ハンドル10の軸心に沿って移動操作するカム面を形成している。
すなわち、長孔51Hの下面は、規制操作具50を図3に二点鎖線で示すロック解除位置から図3に実線で示すロック位置へと上向きに揺動させる操作に基づいて、楔状筒体44の被操作軸部44Pを上方に移動操作する第1カム面51Pを構成している。同様に、長孔51Hの上面は、規制操作具50をロック位置からロック解除位置へと下向きに揺動させる操作に基づいて、楔状筒体44の被操作軸部44Pを下方に移動操作する第2カム面51Qを構成している。
図5(a)及び図6(a)に示すように、操作ハンドル部52で規制操作具50を上方のロック位置に移動させた状態では、楔状筒体44の被操作軸部44Pは長孔51Hの前端に当接した状態となり、楔状筒体44の先端部44Bが内筒部材41と外筒部材42との間に上向きに圧入された作用位置となる。
前述したように、楔状筒体44の円筒状内周面44Dの軸心X2はテーパ状外周面44Cの軸心X1に対して偏心しているので、この作用位置では、外筒部材42の軸心を内筒部材41の軸心に対して前後方向に傾斜させる作用が生じ、筒状のブッシュ43が内筒部材41の外面と外筒部材42の内面との間で強く圧着される結果、内筒部材41と外筒部材42の間の相対移動、及び、操向ハンドル10の伸縮操作が不能となる。
また、図7に示すように、第1カム面51Pの少なくとも前方寄りの領域には、ロック位置における被操作軸部44Pとの摩擦係数を高めるための凹凸状の制動面が形成されている。
他方、図5(b)及び図6(b)に示すように、規制操作具50を下方のロック解除位置に揺動操作すると、楔状筒体44の被操作軸部44Pは長孔51Hの後端に当接した状態となり、楔状筒体44は先端部44Bが内筒部材41と外筒部材42との間から抜き出された解除位置となるので、内筒部材41と外筒部材42の間の自由な相対移動がブッシュ43によって規制されない。したがって、操向ハンドル10を引き上げたり、押し下げたりすることで、操向ハンドル10の伸縮操作を行うことが可能となる。
図7に示すように、内筒部材41の一部には操向ハンドル10の軸心と平行に直線状に延びた長孔41Hが形成されている。操作プレート部51の抜け止め手段として、一方の円筒部材42Pの内面に螺合された座付きボルト51Fのネジのない先端が長孔41Hに挿通されていることで、外筒部材42の内筒部材41に対する回り止め手段を構成すると同時に、操向ハンドル10の伸長操作時における、上部操向シャフト30Bの第2下部操向シャフト34に対する抜け落ち防止手段をも構成している。
(内径調整機構の構成)
外筒部材42と内筒部材41の間隙寸法を楔状筒体44のテーパ状外周面44Cに適した値に調整するために、言い換えれば、楔状筒体44の圧入によって外筒部材42と内筒部材41に作用する摩擦力、または、楔状筒体44の圧入によって筒状のブッシュ43が内筒部材41と外筒部材42の間で圧着される効果が十分に発揮されるように、外筒部材42の下端部内径を縮径操作可能な内径調整機構(調整機構の一例)が設けられている。
図7に示すように、この内径調整機構は、外筒部材42の下端から上方に延出したスリット42Sと、このスリット42Sの幅を狭める締め付け手段とを備える。締め付け手段は、スリット42S付近の位置で外筒部材42の外周に巻回された帯状部材48と、帯状部材48の実質的な内径を縮径操作するボルト49A及びナット49Bとを備える。
帯状部材48は概して環状の帯本体48Aと、帯本体48Aの両端から径方向外向きに延出された一対の突設片48B,48Cとを有する。一方の突設片48Bは平坦な矩形板状を呈しているが、他方の突設片48Cの先端には、突設片48Bの一部に向かって延びる屈曲部48Dが形成されている。
帯本体48Aの一部、例えば操向ハンドル10の軸心を挟んで突設片48B,48Cと対峙する帯本体48Aの部位は、外筒部材42の外周面に溶接などで固定されている。
一対の突設片48B,48Cの互いに対向する位置には貫通孔が形成されており、これらの貫通孔に挿通したボルト49Aの雄ネジ部をナット49Bに対して螺進させていくと、先ず突設片48Cの先端の屈曲部48Dが他方の突設片48Bに当接するため(または最初から当接しているため)、さらにボルト49Aを締め付けると、突設片48B,48Cの先端どうしが近接されることなく、一対の突設片48B,48Cの基端部どうしが効率的に近接され、スリット42Sの幅が縮まって、外筒部材42の下端部が縮径操作される。
或いは、外筒部材42の外周に巻回された帯状部材48の代わりに、外筒部材42の外周のスリット42Sを挟む2箇所に一対の基端部材を溶接などで取り付け、これらの基端部材の内側の端部から一対の突設片48B,48Cが径方向外向きに延出されている形態で実施してもよい。
図4に示すように、内筒部材41の下端付近を支持している第2ハンドル支持フレーム46Bは、パワーステアリングユニットPSの上端と対向配置された第1ハンドル支持フレーム46Aの上端付近に、ユニバーサルジョイントUJの回動軸心と一致する横軸X3回りで回転自在に支持されている。
(チルト機構の構成)
図3に示すように、第1ハンドル支持フレーム46Aと第2ハンドル支持フレーム46Bの間には、上部操向シャフト30A,30Bの第1下部操向シャフト33に対する角度を調整するためのチルト機構200が設けられている。
チルト機構200は、下方の第1ハンドル支持フレーム46Aから後下向きに延出されたチルトステー部45に下端を枢支させたオイルシリンダ25を有し、オイルシリンダ25の上端から延出された伸縮操作筒26の先端は、第2ハンドル支持フレーム46Bの後面に枢支されたチルト制御体27に固定されている。
伸縮操作筒26の先端開口部からは、オイルシリンダ25の内部に配置された制御ピストンのオイルポート(不図示)を開閉操作する制御ロッド28が延出されており、チルト制御体27に枢支されたチルト制御ハンドル29によって制御ロッド28を押し下げると、オイルポートが開放されて、上部操向シャフト30A,30Bの第1下部操向シャフト33に対する角度、すなわち操向ハンドル10の軸心の角度を変更することが可能となる。
(ステアリング装置とパワーステアリングユニットの取り付け構造)
図2及び図4に示すように、操向ハンドル10の前方に配置された遮音パネル24Aと操向ハンドル10の下方に配置された遮音パネル24Bとの間には、遮音パネル24Aの下方に位置するパワーステアリングユニットPSへの入力手段としての第1下部操向シャフト33を挿通させるための開口部が形成されている。
図4に示すように、ステアリング装置STの第1ハンドル支持フレーム46Aは、同開口部を閉じるように配置されたベースプレート23の上面にボルトで連結されており、パワーステアリングユニットPSは、ベースプレート23の下面に防振ゴムなどを介してボルトで連結されている。
上部に操向ハンドルを備えた上部操向シャフトと、下部がステアリング機構に接続された下部操向シャフトと、上部操向シャフトと下部操向シャフトとの一体回転及び軸心に沿った相対移動を可能にする伸縮機構と、前記相対移動を規制する規制機構とを有するトラクタに従来見られた課題を解決するための技術として利用可能な発明である。
PS パワーステアリングユニット(ステアリング機構)
ST ステアリング装置
X1 軸心(テーパ状外周面44C)
X2 軸心(円筒状内周面44D)
10 操向ハンドル
30A 上部操向シャフト
30B 上部操向シャフト
33 第1下部操向シャフト
34 第2下部操向シャフト(下部操向シャフト)
40 規制機構
41 内筒部材
42 外筒部材
42S スリット
43 ブッシュ
44 楔状筒体(楔部材)
44C テーパ状外周面
44D 円筒状内周面
48 帯状部材(締め付け手段)
49A ボルト(締め付け手段)
49B ナット(締め付け手段)
100 伸縮機構

Claims (4)

  1. 上部に操向ハンドルを備えた上部操向シャフトと、
    下部がステアリング機構に接続された下部操向シャフトと、
    前記上部操向シャフトと前記下部操向シャフトとの一体回転及び軸心に沿った相対移動を可能にする伸縮機構と、
    前記上部操向シャフトと前記下部操向シャフトとの前記軸心に沿った相対移動を規制する規制機構とを有し、
    前記規制機構が、前記下部操向シャフトを支持しつつ覆う内筒部材と、前記上部操向シャフトを支持しつつ覆う外筒部材と、前記外筒部材の下端側から前記内筒部材と前記外筒部材の間に上向きに圧入操作される楔部材と、前記軸心に直交する揺動軸心周りで揺動可能に構成され、当該揺動軸心周りで揺動することにより、前記楔部材を前記内筒部材と前記外筒部材との間に圧入された作用位置と前記内筒部材と前記外筒部材との間から抜き出された解除位置との間で前記軸心の方向に移動操作する規制操作具と、を備えているトラクタのステアリング装置。
  2. 前記規制操作具は、前記外筒部材に前記揺動軸心周りで揺動可能に支持される一対の操作プレート部を有し、
    前記楔部材に、径方向外側に突出する一対の被操作軸部が設けられ、
    前記操作プレート部に、前記被操作軸部が挿通される長孔が形成され、
    前記長孔に、前記被操作軸部を前記軸心の方向に移動操作するカム面が形成され、
    一対の前記操作プレート部が前記揺動軸心周りで揺動するのに伴って、前記楔部材が前記軸心の方向に移動するように構成されている請求項1に記載のステアリング装置。
  3. 前記内筒部材と前記外筒部材との間の環状間隙に筒状のブッシュが介装されており、前記楔部材は、前記内筒部材の外周面に作用する円筒状内周面の軸心が、前記外筒部材の内周面に作用するテーパ状外周面の軸心に対して偏心した楔状筒体である請求項1または2に記載のステアリング装置。
  4. 前記外筒部材の下端付近を縮径操作する調整機構として、前記外筒部材の下端から上方に延出したスリットと、このスリットを挟んで位置する前記外筒部材の外周箇所どうしを近接操作する締め付け手段とが設けられている請求項1から3のいずれか一項に記載のステアリング装置。
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