(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
図1は、本発明のステアリング制御装置を適用したトラクタの側面図であり、
図2は、操縦部を示した要部斜視図であり、
図3は、制御ユニットの着脱態様を示した要部斜視図である。本トラクタは、左右一対の前輪1及び後輪2によって支持される機体フレーム3と、該機体フレーム3の前側に設置されたエンジン(図示しない)の上面側をカバーするボンネット4と、該ボンネット4の後方に設置され、オペレータが乗込んで操縦等を行う操縦部6が設けられたキャビン7とを備えた走行機体8が構成されており、該走行機体8の後方に昇降リンク9を介してロータリ耕運機等の作業機(図示しない)が昇降可能に連結されている。
【0013】
前記操縦部6は、オペレータが着座する座席11と、該座席11の前方側に配置された操向操作具であるステアリングハンドル12と、該ステアリングハンドル12の前方側に配置された表示パネル13と、ステアリングハンドル12の左側方側に配置された前後進切換えレバー14と、ステアリングハンドル12の右側に配置されたスロットルレバー16と、該スロットルレバー16の手前側に配置されて前記作業機の昇降作動を操作する昇降レバー17と、該スロットルレバー16の奥側に配置された方向指示器レバー15と、座席11とステアリングハンドル12の間に設けられた床面であるフロアステップ18とを備えている。
【0014】
該ステアリングハンドル12は、その回転軸側にステアリング操作を制御(アシスト)する制御ユニット20が設けられている。該制御ユニット20は、上下方向に延設されたステアリングシャフト(ステアリング軸)21の上端側に装着されるとともに、該ステアリングシャフト21を覆うステアリングコラム22の上部側とに取付固定されている(
図3参照)。
【0015】
これにより、前記ステアリングシャフト21は、前記ステアリングハンドル12を介して作業者によって軸回転操作(操向操作)されるとともに、前記制御ユニット20によって軸回転駆動されることによって操向操作が制御(アシスト)可能に構成されている。該制御ユニット20については後述する。
【0016】
次に、
図3乃至
図9に基づいて、前記制御ユニットについて説明する。
図4は、制御ユニットを示した斜視図であり、
図5(A)乃至(C)は、制御ユニットを示した平面図、正面図、側面図であり、
図6は、制御ユニットの取付状態を示した要部側断面図であり、
図7は、減速機構の構成を示した制御ユニットの要部斜視図であり、
図8は、ユニットケースの構成を示した分解図であり、
図9は、ユニットケースの開状態を示した斜視図である。
【0017】
前記制御ユニット20は、前記ステアリングシャフト21を軸回転させる駆動モータ(モータ)23と、該駆動モータ23のモータ出力をギヤ減速する減速機構24と、駆動モータ23の駆動を制御する制御部25とが、下部ケース体(下部体)26B及び上部ケース体(上部体)26Aによって上下に分割されたユニットケース26内に収容されることよってユニット化されている。また、該制御ユニット20は、該ユニットケース26の下面側が前記ステアリングシャフト21(ステアリングコラム22)の上端側に着脱可能に装着されるとともに、該ユニットケース26の上面側に前記ステアリングハンドル12が取付けられるように構成されている。
【0018】
前記減速機構24は、前記下部ケース体26B側に支持された複数の減速ギヤから構成されている。具体的には、大径ギヤ部31bと小径ギヤ部31aとが同一軸芯上に配置されるように一体形成されて、大径ギヤ部31bが前記駆動モータ23側の出力軸に設けた出力ギヤ29と噛合する第1減速ギヤ31と、該第1減速ギヤ31の小径ギヤ部31aと噛合して、前記第1減速ギヤ31の大径ギヤ部31bよりも大径に形成された第2減速ギヤ32とを備えている(
図7参照)。
【0019】
これにより、前記駆動モータ23によるモータ出力は、出力ギヤ29→第1減速ギヤ31→第2減速ギヤ32と伝動することによって減速されて、該第2減速ギヤ32と一体回転するように連結された前記ステアリングシャフト21側へと伝動される。
【0020】
具体的に説明すると、該第2減速ギヤ32の下面側には、その軸芯側に第2減速ギヤ32と一体回転するボス部材33が設けられており、該ボス部材33に前記ステアリングシャフト21の上端側が挿通されることにより、第2減速ギヤ32とステアリングシャフト21とが一体回転するように連結される(
図6参照)。
【0021】
該ボス部材33は、その内周面側が下端側から上方に向かって幅狭となるように形成されており、該ボス部材33に挿通されたステアリングシャフト21は、その上端側が第2減速ギヤ32の軸芯側を貫通した所定位置で保持されるように構成されている(
図6参照)。また、該ボス部材33の内周面側には、ステアリングシャフトの上端側に軸方向に沿って形成されたリブ状の突起部が嵌合される溝部が形成されているため、前記第2減速ギヤ32と、ボス部材33に挿通されたステアリングシャフト21とか一体回転されるように構成されている。
【0022】
該構成によれば、前記制御ユニット20は、操縦部6側のステアリングシャフト21上端側を前記ボス部材33に挿通することによって、ステアリングシャフト21の延設方向に沿って着脱可能に取付けることができるとともに、前記駆動モータ23のモータ出力により、ステアリングシャフト21を軸回転させることによってステアリング操作を制御することができる(
図6参照)。
【0023】
また、該第2減速ギヤ32の上面側には、該第2減速ギヤ32と一体回転するようにボルト35で固定された連結板34と、該連結板34と一体的に軸回転するとともに前記ボス部材33に挿通されるステアリングシャフト21の延設方向に沿って延設されたステアリング取付軸36とが設けられている(
図4乃至
図7参照)。
【0024】
該ステアリング取付軸36は、ステアリングシャフト21の上端側と略同様の形状となるように形成されており、前記ボス部材33と同様の構成で既存のステアリングハンドル12が着脱可能に取付けることができるように構成されている。なお、該ステアリング取付軸36は、既存のステアリングハンドル12の着脱がスムーズにできるように、ステアリング取付軸36側に嵌合させたステアリングハンドルをネジ止めする構成としても良い。
【0025】
該構成によれば、ステアリング取付軸36に装着されたステアリングハンドル12を回転操作することにより、ステアリング取付軸36→連結板34→第2減速ギヤ32→ボス部材33を介して、ボス部材33に挿通されたステアリングシャフト21が軸回転操作されるため、通常のステアリングハンドル12と同様にステアリング操作を行うことができる。
【0026】
なお、該ステアリング取付軸36に装着されるステアリングハンドル12として、ステアリング軸方向の厚さを薄く形成した専用品を用いても良い。これにより、前記制御ユニット20を装着したことによって、ステアリングシャフト12の軸方向に沿って減速機構24の分上方にずれたステアリングハンドル12の位置を元の設置位置に近づけることができるため、よりステアリング操作時の違和感が少なくなる。
【0027】
前記駆動モータ23は、ステッピングモータが用いられている。これにより、該駆動モータ23を小型且つ高出力なものにできるため、駆動モータ23が収容されるユニットケース26内のスペースを効率的に利用できるとともに、ユニットケース26をよりコンパクトにすることができる。さらに、駆動モータ23によって軸回転されるステアリングシャフト21(ステアリングハンドル12)の操作位置を細かく制御することが容易になる。
【0028】
前記ユニットケース26は、前記下部ケース体26Bと、該下部ケース体26Bの上方側を覆う前記上部ケース体26Aとによって上下に分割形成された箱状に形成されており、前記駆動モータ23と、前記減速機構24と、前記制御部25とが収容されている。また、前記下部ケース体26Bは、前記減速機構24及び駆動モータが支持される支持部26B1と、該支持部26B1の下面側をカバーする下面カバー部26B2と、該支持部26Bの後部(手前)側を覆う化粧カバー部26B3とから構成されている(
図8参照)。これにより、前記ユニットケース26がステアリングシャフト21側から取外された際の見た目も良好に保たれるように構成されている。
【0029】
前記上部ケース体26Aは、全体が前記下部ケース体26Bの上面及び外周を覆う皿状に形成されて、ステアリングハンドル12が取付けられる前記ステアリング取付軸36が挿通される挿通孔38と、該挿通孔38の手前側(後部側)に配置された操作パネル39とが設けられている。
【0030】
また、該操作パネル39の裏面側には、操作パネル39に設けた各種操作スイッチの操作に基づいて、前記駆動モータ23の駆動を制御する前記制御部25を支持する支持部42が形成されている(
図6参照)。該支持部42により、パネル状の制御部25を樹脂で覆うことにより、振動等によって故障することを防止することができる。ちなみに、該操作パネル39の左方側には、制御ユニット20の電源のON・OFFを操作する電源スイッチ43が設けられている。
【0031】
該操作パネル39は、前記制御ユニット20によってステアリング操作を制御する複数の制御モードへの切換える切換スイッチ41や、制御ユニット20によるステアリング操作の感度を調整する調整スイッチ44等からなる複数の操作スイッチ41,44と、各操作スイッチ41,44が操作されたことによって、制御ユニット20の制御状態等を表示するランプ等からなる表示部46とが設けられている(
図4及び
図5等参照)。
【0032】
ちなみに、該制御ユニット20は、例えば、遠くの目標地点に向けて直進走行させる遠景直進制御や、走行機体の側方側の畦や、作業跡・走行跡に沿って走行する追従走行制御を行うことができるように構成されており、前記操作パネル39によって、各制御状態へと切換えることができる。
【0033】
また、前記操作パネル39及び電源スイッチ43は、前記ステアリング取付軸36の手前(後)側に配置されたことにより、該操作パネル39及び電源スイッチ43は、ステアリングシャフト21の軸方向視で、ステアリングハンドル12の回転軸と、ステアリングハンドル12の持ち手との間に配置されるように構成されている。
【0034】
該構成によれば、作業者は、前記操作パネル39を目視し易い位置、具体的には、ステアリングハンドル12の持ち手と回転軸との間に形成される隙間から視認することができる。これにより、作業者は、手元の表示部46により制御ユニット20の制御状態を常に視認することができるとともに、操作パネル39側の各操作スイッチ41,44や、前記電源スイッチ43の位置も見やすい位置に配置されるため、制御ユニット20の操作もし易くなる。
【0035】
また、前記上部ケース体26Aは、左側面側の一箇所と、右側面の手前側と奥側の2箇所の計3箇所に、ステアリングハンドル12の周辺に配置されることの多い各種操作レバーの揺動操作を許容するための切欠状の凹部47,48,49が形成されている。
【0036】
具体的に説明すると、前記上部ケース体26Aは、右側面側の奥(前)側に、前記スロットルレバー16の揺動操作を許容するための第1凹部47が形成され、右側面の手前(後)側に、前記昇降レバー17の揺動操作を許容するための第2凹部48が形成され、左側面の中央側に、前記前後進切換えレバー14の揺動操作を許容するための第3凹部49が形成されている。
【0037】
図示する例の作業車両のように、前後進切換えレバー14がステアリングハンドル12下側に装着された制御ユニット20に干渉しないタイプの機種であって(
図1乃至
図3参照)、第3凹部49を用いる必要がない場合には、該第3凹部49に板状のカバー体49Aを取付けることによって該第3凹部49を閉じることができる。前記第1凹部47及び第2凹部48についても使用されない場合には、それぞれにカバー体47A,48Aを取付けることができる。
【0038】
前記下部ケース体26Bは、その中央奥側に最も大径である前記第2減速ギヤ32を回転自在に軸支し、該第2減速ギヤ32に設けた前記ステアリング取付軸36が上部ケース体26A側の前記挿通孔38からユニットケース26の上方側に突出するように構成されている。また、該第2減速ギヤ32に連結されるステアリングシャフト21を軸回転させる前記駆動モータ23は、下部ケース体26Bの手前(後)側の左右一方(図示する例では左)側に寄せた位置に配置されており、該駆動モータ23と第2減速ギヤ32との間に、前記第1減速ギヤ31がそれぞれに噛合うように配置されている。
【0039】
このとき、該第1減速ギヤ31は、その大径部31bがステアリングシャフト21の軸方向視で、前記駆動モータ23とラップするように配置されている(
図7乃至
図9参照)。該構成によれば、下部ケース体26Bの手前側への突出量が抑えられるため、ユニットケース26の前記ステアリング取付軸36から手前方向をよりコンパクトに構成することができる。
【0040】
さらに、該第1減速ギヤ31の大径部31b側は、前記駆動モータ23及び第2減速ギヤ32の上方側に配置されているため、駆動モータの出力ギヤと第1減速ギヤ31と第2減速ギヤ32とを上下方向に並べて配置する場合と比較して、前記駆動モータ23及び減速機構24の上下方向がよりコンパクトに配置される。該構成により、制御ユニット20の厚さ方向をよりコンパクトに構成することができる。
【0041】
また、
図8及び
図9に示されるように、前記下部ケース体26Bの後端側には、左右一対の下部取付片51,51が形成され、前記上部ケース体26Aの後端側に、左右一対の上部取付片52,52が形成されており、該下部取付片51と上部取付片52とが固定ボルト53により共締めされることによって、下部ケース体26Bと上部ケース体26Aとが後端側の2カ所で着脱可能に連結されている。
【0042】
このとき、下部ケース体26Bと上部ケース体26Aとを後端側で連結する左右一対の前記固定ボルト53,53は、その軸芯方向が左右方向に向けられるとともに、各固定ボルト53の軸芯が同一軸芯上に配置されるように構成されている。
【0043】
これにより、前記ユニットケース26は、前記固定ボルト53による下部取付片51と上部取付片52との締付けを緩めることによって、前記固定ボルト53の軸芯を軸として、前記上部ケース体26Aの前端側を、下部ケース体26Bに対して上下方向に開閉させることができるようになる(
図9参照)。ちなみに、ユニットケース26の前端側には、上部ケース体26Aと下部ケース体26Bとを連結固定する固定ボルト54と、該固定ボルト54が締付固定される固定部55とが設けられており、前記ユニットケース26を閉状態で固定することができるように構成されている。
【0044】
該構成によれば、前記制御ユニット20は、上部ケース体26Aを上方回動させて開状態とすることによって、ユニットケースを分解することなく、制御ユニット内を視認することができる。
【0045】
また、上述の構成によって、前記制御ユニット20は、上部ケース体26A側に制御部25及び操作パネル39等の制御系が支持され、下部ケース体26B側に前記駆動モータ23及び減速機構24等の駆動系が支持されているため、ユニットケース26の組付作業をスムーズ且つ容易にすることができるとともに、メンテナンスもし易い。
【0046】
次に、
図10及び
図11に基づいて、制御ユニットのステアリングコラム側への取付態様について説明する。
図10は、制御ユニットの取付状態を示した要部側面図であり、
図11は、取付部の構成を示した要部斜視図である。
【0047】
前記下部ケース体26Bは、その前端側に下方に向かって延設された板状の取付部56が設けられており、該取付部56は、その下端側に上方に向かって凹設された左右一対の凹部56a,56aが形成されている(
図11参照)。また、該取付部56が取付けられる前記ステアリングコラム22側には、予め左右一対の取付ボルト57,57が固定されている。
【0048】
このとき、ステアリングコラム22側に固定された前記取付ボルト57は、ネジ部がステアリングコラム側にねじ込まれた状態で固定されており、ステアリングコラム22から前方に向かって取付ボルト57の円筒部及び頭部が突出するように固定されている。また、該状態の取付ボルト57には、一対のグロメットやワッシャ等からなる嵌合部材58,58が挿通されており、一対の嵌合部材58,58の間に前記取付部側の凹部56aが差込まれるように構成されている(
図10参照)。
【0049】
これにより、前記制御ユニット20は、前記ステアリングシャフト21の上端側を、前記第2減速ギヤ32側のボス部材33を嵌合・連結するとともに、制御ユニット20の前端側に設けられた前記取付部56の凹部56aを、予めステアリングコラム22の上端側に固定した取付ボルト57側に、上方側から差込むことによって、前記制御ユニット20が所定位置で装着された状態となる。
【0050】
該構成によれば、前記取付部56によって制御ユニット20の前端側をステアリングコラム22側に係止したことにより、駆動モータ23がモータ出力された際に、制御ユニット20全体がステアリングシャフト21の軸回りに連れ周りする事態を防止することができるとともに、制御ユニット20の振動やガタツキを抑制することができる。また、前記制御ユニット20のステアリングシャフト21側への装脱作業もスムーズに行うことができる。