JP6994956B2 - Work vehicle steering device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a steering device of a work vehicle, and more particularly to a steering device that changes a traveling direction of a work vehicle by rotating a steering shaft by a steering wheel or a drive unit of an automatic steering device.
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。 For example, agricultural work vehicles such as tractors and rice transplanters drive the front wheels together with the rear wheels and rear wheels, and the front wheels, which are the steering wheels, are steered by the steering wheel to change the direction of travel of the vehicle. I do. If it is a tractor, it can be cultivated or ridged in a field (field), soybeans, etc. can be sown, vegetables can be transplanted, etc. by a working machine connected to the rear of the machine as it travels. , Plant rice seedlings in paddy fields and carry out rice planting work.
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。 By the way, when carrying out these work runs, it is desirable to perform straight ridges and transplants at regular intervals in order to efficiently use the field to increase the yield and facilitate subsequent management. For that purpose, it is necessary to make the work vehicle go straight. However, the work vehicle may sway from side to side due to unevenness in the field, partial hardness, etc. At that time, it requires skill to properly steer the steering wheel with the steering wheel and let the vehicle go straight without swaying. In addition, the physical and mental burden is also great.
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。
Therefore, research on an automatic steering device for moving a work vehicle straight is being conducted. For example, in
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。
Further, in
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。 As mentioned above, it is effective to provide an automatic steering device to make the work vehicle run straight or follow the work vehicle in order to reduce the physical and mental burden on the worker and improve the work accuracy. It is a means. However, if it is said that such an automatic steering device is absolutely necessary, it may not be particularly necessary depending on the work content, and the manufacturer will provide an automatic steering device as an option to cope with this.
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。 When the automatic steering device is provided as an option, an automatic steering device as an option is retrofitted based on a work vehicle that is not originally equipped with the automatic steering device. In addition, when retrofitting the automatic steering device, the parts of the existing manual steering device are removed and replaced with new parts of the automatic steering device while performing the recombining work. In this case, unnecessary parts are generated. At the same time, there is a problem that the automatic steering device cannot be provided at a low cost due to the recombining man-hours.
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。
That is, when considering a drive unit that requires a particularly large rearrangement of an automatic steering device, for example, the drive unit described in
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。
Therefore, in
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。
In
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。
However, it is dangerous and manual to arrange the driven sprocket and the driven gear between the upper end of the steering column and the steering wheel in this way so that the transmission device is exposed as in
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。
Further, when the transmission device is covered with a cover as in
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。 In particular, when a gear is used as a transmission device, if dust is caught between the tooth surfaces that mesh with each other, the tooth surface may be damaged due to streaks, or in the worst case, the gear may be locked incapable of rotation. Further, when the gears are locked, not only the automatic steering becomes impossible, but also the steering shaft becomes impossible to rotate, and the manual steering by the steering wheel cannot be performed.
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。 Therefore, in view of the above-mentioned problems, the present invention is based on the premise that when an automatic steering device is retrofitted to a work vehicle, the drive unit thereof is externally attached to form a highly versatile one. It is an object of the present invention to provide a steering device for a work vehicle capable of eliminating as much as possible obstacles due to the intrusion of foreign matter into the transmission device. Similarly, when the automatic steering device is retrofitted, the number of parts to be removed and discarded and the man-hours for recombining can be reduced as much as possible, and the obstacles caused by the intrusion of foreign matter into the transmission device can be eliminated by a simple structure. The challenge is to provide an inexpensive steering device as a whole.
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、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させ、前記従動歯車の上面側に囲いを設け、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。
In order to solve the above problems, the present invention first provides a steering wheel and a drive unit of the automatic steering device above the steering column that supports the steering shaft, and the steering wheel or the drive unit of the automatic steering device steers. In the steering device that rotates the shaft to change the traveling direction of the work vehicle, the drive unit of the automatic steering device is a transmission device that transmits the power of the electric motor to the steering shaft and prevents foreign matter from entering the transmission device. The transmission device is configured by the gear transmission device of the external gear, and the joint to which the driven gear of the transmission device is attached is connected to the upper end of the steering shaft, and is also on the driven gear. A mounting shaft that connects the steering wheel to the upper end thereof is fixed, and an enclosure is provided on the upper surface side of the driven gear, and the enclosure constitutes a catching body that prevents foreign matter from entering the transmission device .
また、本発明は、第2に、前記従動歯車に設けた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。
Secondly, the present invention constitutes a catching body in which an enclosure is provided on the upper surface of the flange of the mounting shaft provided on the driven gear, and the enclosure prevents foreign matter from entering the transmission device.
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。 Further, the present invention is characterized in that, thirdly, a cushion is provided in the enclosure provided on the upper surface of the flange of the mounting shaft, and the cushion prevents foreign matter from jumping out of the enclosure. Fourth, in the present invention, a seal is provided on the cover covering the upper part of the transmission device, and the gap between the hole formed in the cover and the outer peripheral portion of the hub of the steering wheel or the mounting shaft is closed by the seal. It is characterized by preventing foreign matter from entering the transmission device.
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。 According to the steering device of the work vehicle of the present invention, a steering wheel and a drive unit of the automatic steering device are provided above the steering column that supports the steering shaft, and the steering wheel or the drive unit of the automatic steering device is used to control the steering shaft. Since it is rotated to change the traveling direction of the work vehicle, when the automatic steering device is retrofitted to the work vehicle, the drive unit of the automatic steering device can be externally attached above the steering column, and the drive of the automatic steering device can be driven. The unit can be configured to be highly versatile.
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。 Further, since the drive unit of the automatic steering device includes a transmission device that transmits the power of the electric motor to the steering shaft and a catching body that blocks and catches foreign matter from entering the transmission device, it accompanies manual steering operation. Even if a piece of stone, sand, or other debris tries to fall onto the transmission device, the catcher can catch it and prevent it from entering the transmission device. Therefore, in the worst case, not only the automatic steering becomes impossible, but also the possibility that the manual steering by the steering wheel becomes impossible can be eliminated, and the transmission failure and the failure of the transmission device can be prevented.
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させ、前記従動歯車の上面側に囲いを設け、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。
Further, the transmission device is configured by the gear transmission device of the external gear, the joint for attaching the driven gear of the transmission device is connected to the upper end portion of the steering shaft, and the steering wheel is connected to the upper end portion on the driven gear. The mounting shaft is fixed , and an enclosure is provided on the upper surface side of the driven gear, and this enclosure constitutes a catching body that prevents foreign matter from entering the transmission device.
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。 With this configuration, the drive unit of the automatic steering device can be mounted between the upper end portion of the steering shaft and the steering wheel, and therefore, the drive unit of the automatic steering device is externally attached above the steering column. At that time, the existing steering shaft can be used as it is and the drive unit can be easily incorporated, and an inexpensive automatic steering device can be provided by reducing the number of parts to be removed and discarded and the number of recombining steps as much as possible.
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。 In addition, when the transmission device is covered with a cover, dust that falls from the gap between the hole in the cover and the hub of the steering wheel or the outer peripheral portion of the mounting shaft falls into the enclosure provided on the upper surface of the flange of the mounting shaft. After that, since the enclosure keeps the falling dust in the enclosure, the dust biting of the gear mechanism of the transmission device can be eliminated, and the dust can be accurately captured by a very simple structure.
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。 Further, if a cushion is provided in the enclosure provided on the upper surface of the flange of the mounting shaft and the cushion prevents foreign matter from splashing out from the enclosure, a gap between the hole of the cover and the hub of the steering wheel or the outer peripheral portion of the mounting shaft is provided. The cushioning effect of the cushion eliminates the risk of dust falling from the steering column tilting toward the driver's seat, so that it bounces off the upper surface of the flange of the mounting shaft, which also tilts, and jumps out over the enclosure. Garbage can be retained in a cushion or an enclosure on its outer periphery.
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。 Then, a seal is provided on the cover that covers the upper part of the transmission device, and the gap between the hole formed in the cover and the outer peripheral portion of the hub of the steering wheel or the mounting shaft is closed by this seal to prevent foreign matter from entering the transmission device. Then, the gap between the hole formed in the cover and the outer peripheral portion of the hub or mounting shaft of the steering wheel is closed by the seal, and the mounting eccentricity between the seal and the hub or mounting shaft, or the axial eccentricity of the hub or mounting shaft On the other hand, the flexibility of the seal allows it to follow this and prevent foreign matter from entering the transmission as much as possible.
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。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the
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。
Further, the front bracket 7 fixed to the
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。
On the other hand, rear axle cases connected to the left and right of the transmission case 4 are provided near the rear of the vehicle body, and the left and right
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。
Further, a
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。
The left and
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。
Further, the
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。
The panel cover 30 is provided with a
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。
Next, an outline of the automatic steering device provided as an option in the
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。
Then, the image processing device A analyzes and extracts information that can be read from the obtained captured image in real time, detects lateral displacement with respect to the straight running or following of the vehicle, and gives a steering instruction to the steering control device B. Further, the steering control device B operates the drive unit D based on the steering instruction of the image processing device A, the instruction of the operation unit C, and the steering angle of the
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。 Further, the operation unit C issues instructions for mode switching, sensitivity switching, and recognition reset for straight-ahead control / follow-up control to the steering control device B by operating each button, and also displays the detection state of the image processing device A with an LED lamp. Notify using a buzzer. The straight-ahead control / follow-up control includes four types: "distant view straight-ahead control", "previous stroke trace (work trace) follow-up", "aze follow-up", and "V marker follow-up".
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。
Further, the front wheel steering angle sensor S detects the steering angle of the
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。
On the other hand, the drive unit D is composed of an
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。
On the other hand, the steering device of the
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。
Next, the transmission device G for transmitting the power of the
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。
Further, the
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。
On the other hand, the control unit U has a
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。
Then, in the control unit U, the lower surface of the
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。
Further, when the drive unit D is described in detail, as shown in FIGS. 5 and 8, the
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。
Then, the second large-diameter driven
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。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the joint 63 fits into the upper end portion of the steering
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。
Therefore, the transmission device G for transmitting the power of the
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。
Next, the mounting structure of the
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。
Then, a
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。
The 66e is a recess provided in the lower part of the mounting
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。
Therefore, when the
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。
The torque for driving the
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。
Further, when the automatic control is turned on by the
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。
Further, if a manual operation is performed by the
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。
The
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。
Further, if the upper surface of the
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。
Next, measures against dust biting of the transmission device G configured by the above-mentioned gear transmission device will be described. As shown in FIG. 6, in the dish-shaped
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。
The
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。
Therefore, it is necessary to take measures to prevent foreign matter from entering the transmission device G. Therefore, a vinyl chloride or
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。
Further, even if the mounting eccentricity between the
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。
Therefore, in order to completely prevent foreign matter from entering the transmission device G, a catching
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。
The
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。
Therefore, a
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。
Further, the catching
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。
It is conceivable that dust may be caught in the meshing portion of the first small-
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。
Further, as described above, the
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。
However, simply pouring the resin liquid L between the two
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。
Since a button switch or the like is provided on the surface side of the
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。
Therefore, if the front
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。
Further, when the control unit U is removed for maintenance or when returning to the manual steering device, it may be difficult to pull out the joint 63 which is connected to the steering
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。
Therefore, as shown in FIGS. 10 to 12, two tap holes T1 and T2 are provided in the
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。
Further, when the joint 63 is fastened to the steering
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。
Further, when the mounting
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。
In the above-described embodiment, the
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。
Further, when the driven gear of the drive unit is provided on the steering shaft as in the prior art document, the capturing
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。 Then, the automatic steering device detects the lateral deviation of the vehicle from the captured image to the straight movement or the follow-up of the vehicle by the image processing device A, and gives a steering instruction to the steering control device B. The present invention is not limited to the above-described embodiment because it can be mounted or can be independently controlled to go straight based on the current position of the vehicle.
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
1 Tractor (working vehicle)
10
42
63
71 Cushion
Claims (4)
A seal is provided on the cover that covers the upper part of the transmission device, and the gap between the hole formed in the cover and the outer peripheral portion of the hub of the steering wheel or the mounting shaft is closed by this seal to prevent foreign matter from entering the transmission device. The steering device for a work vehicle according to claim 2 or 3, characterized in that.
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