(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右一対の機体フレームが長手方向を前後方向として配置され、該機体フレームの前下部の左右方向にセンターピンにより枢支したフロントアクスルケースを設け、該フロントアクスルケースの左右両側に一対の前輪を支持し、該機体フレームの長手方向と略平行な方向に向けて配置され、ハンドルの操作に応じて移動するラック、および前記ハンドルの下方に配置され、前記ラックを動かすための力を補うモータを備え、前記ハンドルの回転を前輪の操舵運動に変換するラックアンドピニオン式電動パワーステアリング機構を具備するトラクタのステアリング装置において、
前記フロントアクスルケースの両端における、前記前輪を操舵するために設けられたナックルアームよりも機体内側に、ベルクランクを配置し、
前記ラックと前記ベルクランクの一端をラックリンクにより連結し、
前記ベルクランクの他端と前記ナックルアームとを連結ロッドにより連結し、
前記モータと、前記ラックリンクと、前記ベルクランクは、
前記フロントアクスルケースの揺動支点となるセンターピンより上下方向の下側であって、前記フロントアクスルケースを構成するフロントギヤケースの底面よりも上下方向の上側に配置した
ことを特徴とするトラクタのステアリング装置。
【請求項２】
請求項１記載のトラクタのステアリング装置において、前記ラックおよび前記ベルクランクは、前記機体フレームの左右幅内に配置されることを特徴とするトラクタのステアリング装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のトラクタのステアリング装置において、前記モータは、機体外側に向けて着脱可能に構成されることを特徴とするトラクタのステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの駆動力により前輪の操舵力を補助する電動パワーステアリング機構を用いたトラクタのステアリング装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動パワーステアリング機構を用いたトラクタのステアリング装置の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
【０００３】
特許文献１に記載のトラクタのステアリング装置によれば、ハンドルを操作して前輪を操舵する際の操舵力をモータ（電動式アクチュエータ）により補助することができる。これによって、作業者はハンドルを軽い力で操作することができる。また、電動式アクチュエータはエンジンの動力を必要としないため、耕耘装置などの作業機への動力供給にロスが生じることがない。
【０００４】
しかし、上述の如くトラクタのステアリング装置に電動パワーステアリング機構を用いる場合、当該ステアリング装置をコンパクトに構成することが困難であったり、メンテナンス性が悪かったりする場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−８７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、コンパクトに構成することが可能であるとともに、メンテナンス性を向上させることが可能なトラクタのステアリング装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
請求項１においては、左右一対の機体フレームが長手方向を前後方向として配置され、該機体フレームの前下部の左右方向にセンターピンにより枢支したフロントアクスルケースを設け、該フロントアクスルケースの左右両側に一対の前輪を支持し、該機体フレームの長手方向と略平行な方向に向けて配置され、ハンドルの操作に応じて移動するラック、および前記ハンドルの下方に配置され、前記ラックを動かすための力を補うモータを備え、前記ハンドルの回転を前輪の操舵運動に変換するラックアンドピニオン式電動パワーステアリング機構を具備するトラクタのステアリング装置において、前記フロントアクスルケースの両端における、前記前輪を操舵するために設けられたナックルアームよりも機体内側に、ベルクランクを配置し、前記ラックと前記ベルクランクの一端をラックリンクにより連結し、前記ベルクランクの他端と前記ナックルアームとを連結ロッドにより連結し、前記モータと、前記ラックリンクと、前記ベルクランクは、前記フロントアクスルケースの揺動支点となるセンターピンより上下方向の下側であって、前記フロントアクスルケースを構成するフロントギヤケースの底面よりも上下方向の上側に配置したものである。
【０００９】
請求項２においては、前記ラックおよび前記ベルクランクは、前記機体フレームの左右幅内に配置されるものである。
【００１０】
請求項３においては、前記モータは、機体外側に向けて着脱可能に構成されるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トラクタのステアリング装置をコンパクトに構成しつつ、地上からの高さを確保して、地上との接触による故障や破損等を防止することができる。
また、当該ステアリング装置のメンテナンス性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】トラクタの全体的な構成を示した側面図。
【図２】ステアリング装置を示した後方斜視図。
【図３】ステアリング装置を示した平面図。
【図４】ステアリング装置を示した底面図。
【図５】ステアリング装置を示した側面図。
【図６】ステアリング装置を示した模式図。（ａ）側面模式図。（ｂ）平面模式図。
【図７】ステアリング装置の他の構成を示した平面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、図中の矢印Ｆの方向を前方向、矢印Ｌの方向を左方向、矢印Ｕの方向を上方向とそれぞれ定義して説明を行う。
【００１４】
まず、図１を用いて、ステアリング装置１４を具備するトラクタ１の全体構成について説明する。
【００１５】
トラクタ１においては、左右一対の機体フレーム２・２が長手方向を前後方向として配置される。機体フレーム２・２の前下部にはフロントアクスルケース３が設けられ、フロントアクスルケース３の左右両端に設けられるフロントアクスル４・４には左右一対の前輪５・５がそれぞれ固定される。機体フレーム２・２の後部にはミッションケース６が設けられ、ミッションケース６の左右両端に設けられるリアアクスル７・７には左右一対の後輪８・８がそれぞれ固定される。
【００１６】
機体フレーム２・２の前部にはボンネット９で覆われたエンジン１０が設けられ、ボンネット９の後方にはハンドル１１、座席１２、および種々の操作具等が配置された運転操作部１３が設けられる。また、運転操作部１３から機体フレーム２・２の前端部に亘ってステアリング装置１４（図２参照）が設けられる。
【００１７】
以下では、図２から図５までを用いて、フロントアクスルケース３について説明する。なお、図５においては、説明の便宜上、機体左側の機体フレーム２は図示を省略している。
【００１８】
フロントアクスルケース３は、フロントギヤケース３ａ、フロントギヤボックス３ｂ・３ｂ、左ナックルアーム３ｃ、右ナックルアーム３ｄ、および伝達ロッド３ｅ等を具備する。
【００１９】
フロントギヤケース３ａは、長手方向を左右方向に向けて配置される箱状の部材である。フロントギヤケース３ａの上部には、前後方向にセンターピン１５が挿通され、当該センターピン１５の前後両端部は、左右の機体フレーム２・２に横架される前後一対のフロントアクスルブラケット１６・１６に回動可能に支持される。このようにして、フロントギヤケース３ａは、センターピン１５を中心として揺動可能とされる。
【００２０】
フロントギヤケース３ａの左右両端部には、フロントギヤボックス３ｂ・３ｂが設けられる。フロントギヤボックス３ｂ・３ｂは、軸線方向を概ね上下方向にむけて配置されるキングピン（不図示）を介して、フロントギヤケース３ａに回動可能に支持される。
【００２１】
機体左側のフロントギヤボックス３ｂの上部には左ナックルアーム３ｃが、機体右側のフロントギヤボックス３ｂの上部には右ナックルアーム３ｄが、それぞれ固定される。左ナックルアーム３ｃの前端部と右ナックルアーム３ｄの前端部とは、伝達ロッド３ｅにより連結される。
【００２２】
左右のフロントギヤボックス３ｂ・３ｂからは、それぞれ機体外側に向けて前述のフロントアクスル４・４が突設される。
【００２３】
このように構成されたフロントアクスルケース３において、左ナックルアーム３ｃが回動されると、機体左側のフロントギヤボックス３ｂが回動されるとともに、伝達ロッド3 ｅを介して機体右側のフロントギヤボックス３ｂが回動される。これによって、前輪５・５（図１参照）を左右に操舵することができる。
【００２４】
以下では、図２から図６までを用いて、ステアリング装置１４について説明する。
【００２５】
ステアリング装置１４は、フロントアクスルケース３の左ナックルアーム３ｃを回動させることで前輪５・５を操舵するものである。ステアリング装置１４は、ハンドル１１、ハンドル支軸２０、連結シャフト３０、ラックアンドピニオン式電動パワーステアリング機構４０、ラックリンク５０、ベルクランク６０、および連結ロッド７０等を具備する。
【００２６】
まず、図６を用いて、ステアリング装置１４の概要について説明する。
【００２７】
ハンドル１１の下部にはハンドル支軸２０の上端が固定される。ハンドル支軸２０の下端は、ユニバーサルジョイントを介して連結シャフト３０の上端と連結される。連結シャフト３０の下端は、ラックアンドピニオン式電動パワーステアリング機構４０と連結される。
【００２８】
ラックアンドピニオン式電動パワーステアリング機構４０は、ハンドル１１の回転を、前輪５・５を操舵するための運動（具体的には、後述するラック４３の前後方向への移動）に変換するものである。ラックアンドピニオン式電動パワーステアリング機構４０は、ステアリングシャフト４１、ピニオンギヤ４２、ラック４３、補助ギヤ４４、モータ４５、およびトルクセンサ４６等を具備する。
【００２９】
ステアリングシャフト４１の上端は、ユニバーサルジョイントを介して連結シャフト３０の下端と連結される。
【００３０】
ステアリングシャフト４１の下端近傍には、ピニオンギヤ４２が形成される。ピニオンギヤ４２には、長手方向を概ね前後方向に向けて配置されたラック４３が歯合される。
【００３１】
ステアリングシャフト４１の下端には補助ギヤ４４が固設される。補助ギヤ４４にはモータ４５の出力ギヤ４５ａが歯合される。
【００３２】
ステアリングシャフト４１の中途部には、トルクセンサ４６が設けられる。トルクセンサ４６は、ステアリングシャフト４１に加わるトルクを検出することができる。
【００３３】
トルクセンサ４６およびモータ４５は、図示せぬ制御装置に接続される。当該制御装置は、トルクセンサ４６により検出されたステアリングシャフト４１に加わるトルクに基づいて、モータ４５を駆動させることができる。
【００３４】
また、ラック４３の前端は、ボールジョイントを介してラックリンク５０の後端と連結される。
【００３５】
ベルクランク６０は、フロントギヤケース３ａの後部に配置され、軸線方向を概ね上下方向に向けて配置された回動軸６１を中心に回動可能に支持される。ベルクランク６０は、平面視（図６（ｂ））において、回動軸６１から概ね左方に向かって突出する一端部と、回動軸６１から概ね前方に突出する他端部と、を有する略Ｌ字状に形成される。
【００３６】
ベルクランク６０の一端部は、ラックリンク５０の前端と連結される。ベルクランク６０の他端部は、連結ロッド７０の一端（右端）と連結される。連結ロッド７０の他端（左端）は、左ナックルアーム３ｃの後端部に連結される。
【００３７】
このように構成されたステアリング装置１４において、ハンドル１１が回動操作されると、ハンドル支軸２０、連結シャフト３０、およびステアリングシャフト４１を介してピニオンギヤ４２が回動される。
【００３８】
この際、前記制御装置は、ステアリングシャフト４１に加わるトルクに応じて前記ピニオンギヤ４２の回動を補助するようにモータ４５を駆動する。これによって、オペレータはハンドル１１を軽い力で回動操作することができる。
【００３９】
ピニオンギヤ４２が回動すると、当該ピニオンギヤ４２と歯合したラック４３が前後方向に移動する。当該ラック４３の移動は、ラックリンク５０、ベルクランク６０、および連結ロッド７０を介して左ナックルアーム３ｃに伝達され、当該左ナックルアーム３ｃが回動する。
【００４０】
このようにして左ナックルアーム３ｃが回動されることにより、前輪５・５が操舵され、トラクタ１を操向操作することができる。
【００４１】
次に、図２から図５までを用いて、ステアリング装置１４の具体的な配置について説明する。
【００４２】
ハンドル１１の下方において、機体フレーム２・２の前後方向中途部かつ当該機体フレーム２・２間にはステアリング支持ブロック２１が固定される（図２、図４、及び図５参照）。ステアリング支持ブロック２１の上部にはフレーム支持ブラケット２２、ステアリングフレーム２３、およびステアリング支持ブラケット２４等を介して支持パイプ２５が概ね上下方向に向けて配置される。なお、フレーム支持ブラケット２２、ステアリングフレーム２３、ステアリング支持ブラケット２４、支持パイプ２５は、ダッシュボード１７（図１参照）により覆われる。
【００４３】
ハンドル支軸２０は支持パイプ２５に回動可能に支持され、長手方向が概ね上下方向を向くように案内される。
【００４４】
ステアリング支持ブロック２１の下部には、ステアリングギヤケース４７が固定される。ステアリングギヤケース４７は、機体フレーム２・２の左右幅内に配置される。ステアリングギヤケース４７の内部にはステアリングシャフト４１の下部、ピニオンギヤ４２、ラック４３、補助ギヤ４４、およびモータ４５の出力ギヤ４５ａ等が収納される。
【００４５】
ステアリングギヤケース４７は、機体フレーム２・２の間に配置されるため、左右方向外側から障害物等に当たり損傷することを防止できる。また、ステアリングギヤケース４７は前輪５・５よりも後方に配置することができるため、ぬかるみ等でハンドル１１を大きく切って旋回したときに泥等がかからない構成とすることができる。また、ステアリングケース４７は機体の前輪５・５と後輪８・８の間で、左右の機体フレーム２・２の間に配置されるため、トラクタ１の重量バランスも向上することができる。
【００４６】
ステアリングギヤケース４７は、機体フレーム２・２の長手方向（前後方向）と略平行となるように配置される円筒部を有し、当該円筒部の長手方向に沿ってラック４３が収納される。すなわち、ラック４３は機体フレーム２・２の長手方向（前後方向）と略平行な方向に向けて配置される。
【００４７】
ステアリングギヤケース４７の円筒部の前端部には、前後方向に伸縮可能な蛇腹管４７ａが設けられる。ラック４３の前後方向の移動に伴って蛇腹管４７ａが伸縮するため、ラック４３が移動しても当該ラック４３を常時収納することができる。
【００４８】
ステアリングギヤケース４７の左側面には、モータ４５がボルト等によって適宜着脱可能に固定される。モータ４５の長手方向（モータ４５の軸線方向）は概ね左右方向を向くように配置され、ステアリングギヤケース４７からモータ４５を取り外す場合は、機体左側（外側）へ当該モータ４５を抜き取ることが可能である。
【００４９】
ステアリング支持ブロック２１とフロントアクスルケース３との間であって、フロントアクスルケース３の近傍においては、機体フレーム２・２の下部にクランク支持フレーム６２が固定される。当該クランク支持フレーム６２には、回動軸６１が下方に突出するように支持される。当該回動軸６１にベルクランク６０が回動可能に支持される。このようにして、ベルクランク６０は、機体フレーム２・２の左右幅内であって、左ナックルアーム３ｃの機体内側に配置される。
【００５０】
このように構成されたステアリング装置１４において、モータ４５、ラックリンク５０、およびベルクランク６０等は、フロントアクスルケース３の揺動支点となるセンターピン１５より上下方向下側であって、フロントアクスルケース３（より詳細には、フロントギヤケース３ａ）の底面よりも上下方向上側に配置されている（図５の一点鎖線参照）。これによって、ステアリング装置１４をできるだけコンパクトに構成しつつ、地上からの高さを確保して、地上との接触による故障や破損等を防止している。
【００５１】
また、モータ４５、ラックリンク５０、およびベルクランク６０等は、フロントアクスルケース３（より詳細には、フロントギヤケース３ａ）の後方に配置されている。これによって、正面からの障害物がモータ４５等に接触しないように、フロントアクスルケース３で保護している。
【００５２】
以上の如く、本実施形態に係るトラクタ１のステアリング装置１４は、機体フレーム２・２の長手方向と略平行な方向に向けて配置され、ハンドル１１の操作に応じて移動するラック４３、およびハンドル１１の下方に配置され、ラック４３を動かすための力を補うモータ４５を備え、ハンドル１１の回転を前輪５・５の操舵運動に変換するラックアンドピニオン式電動パワーステアリング機構４０と、前輪５・５を操舵するための左ナックルアーム３ｃ（ナックルアーム）の機体内側に配置され、その一端をラック４３に連結されるベルクランク６０と、ベルクランク６０の他端と左ナックルアーム３ｃとを連結する連結ロッド７０と、を具備するものである。このように構成することにより、簡易な機構で、コンパクトなステアリング装置１４を構成することができる。また、ラック４３を機体フレーム２・２の長手方向に向けることで、小型のトラクタに適用する場合であってもラック４３のストロークのためのスペースを確保することができる。さらに、モータ４５をハンドル１１の下方、すなわち運転操作部１３のステップ下方に配置することで、前輪５・５および後輪８・８が邪魔になることがなく、機体側方からのメンテナンスを容易に行うことができる。
【００５３】
また、ラック４３およびベルクランク６０は、機体フレーム２・２の左右幅内に配置されるものである。このように構成することにより、コンパクトなステアリング装置１４を構成することができる。
【００５４】
また、モータ４５は、機体左側（外側）に向けて着脱可能に構成されるものである。このように構成することにより、機体側方からのモータ４５のメンテナンスを容易に行うことができる。特に、通常は機体左側からトラクタ１の乗り降りを行うため、本実施形態の如くモータ４５を機体左側から着脱可能とするとメンテナンス性をさらに向上させることができる。
【００５５】
なお、モータ４５をステアリングギヤケース４７の右側面に着脱可能に固定し、機体右側へモータ４５を抜き取ることができるように構成することもできる。また、本実施形態においては、ラックリンク５０は、ベルクランク６０および連結ロッドを介して左ナックルアーム３ｃと連結されるものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、右ナックルアーム３ｄと連結する構成であってもよい。
【００５６】
なお、トラクタのステアリング装置は、以下の如く構成することも可能である。
【００５７】
図７に示すステアリング装置１１４においては、フロントアクスルケース３（より詳細には、フロントギヤケース３ａ）の左右略中央後部と左ナックルアーム３ｃの後端部とに亘ってラック１４３が設けられる。ラック１４３にはピニオンギヤ１４２が歯合され、当該ピニオンギヤ１４２はハンドル１１と連結される。
【００５８】
また、ピニオンギヤ１４２の下方においては、補助ギヤ１４４が当該ピニオンギヤ１４２と連結される。補助ギヤ１４４にはモータ１４５の出力ギヤ１４５ａが歯合される。
【００５９】
上述のピニオンギヤ１４２、ラック１４３、補助ギヤ１４４、およびモータ１４５等は、フロントアクスルケース３に適宜支持される。すなわち、フロントアクスルケース３が揺動すると、これに伴ってモータ１４５等も揺動することになる。
【００６０】
ハンドル１１とピニオンギヤ１４２とを連結するステアリングシャフト（不図示）に加わるトルクはトルクセンサ（不図示）により検出される。モータ１４５および前記トルクセンサは図示せぬ制御装置に接続される。当該制御装置は、前記トルクセンサにより検出されたトルクに基づいて、モータ１４５を駆動させることができる。これによって、オペレータはハンドル１１を軽い力で回動操作することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１    トラクタ
２    機体フレーム
３    フロントアクスルケース
３ｃ  左ナックルアーム（ナックルアーム）
５    前輪
１１  ハンドル
１４  ステアリング装置
２０  ハンドル支軸
３０  連結シャフト
４０  ラックアンドピニオン式電動パワーステアリング機構
４３  ラック
４５  モータ
５０  ラックリンク
６０  ベルクランク
７０  連結ロッド
【図１】
0005639460.tif 000002
【図２】
0005639460.tif 000003
【図３】
0005639460.tif 000004
【図４】
0005639460.tif 000005
【図５】
0005639460.tif 000006
【図６】
0005639460.tif 000007
【図７】
0005639460.tif 000008