(57)【要約】【課題】自動操向時に身体の安定を容易に確保することができ、かつコンパクトな作業車輌の操向装置を提供する。【解決手段】ステアリングシャフト２２と、両軸型の電動モータ５０の上部出力軸５１ａとの間にはクラッチ３０及びブレーキ４０が介在しており、これらクラッチ３０及びブレーキ４０は操作レバー２５によって回動するシフタプレート２６から突出したシフタピン２６ａ，２６ｂと連結している。操作レバー２５を切操作すると自動モードになると共に、シフタピン２６ａ，２６ｂは回動軸２５ａからの水平距離を異にして配設されているため、クラッチ３０が先に切断され、その後ブレーキ４０が係合してステアリングホイールが固定される。【選択図】図３
2009113681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールと、電動モータと、操向車輪を操向する操向機構と、を備え、
前記ステアリングホイールの手動操作に応じて前記操向車輪を操向する手動モードと、自動操向用信号に基づき前記電動モータを駆動して前記操向車輪を操向する自動モードと、に切換えてなる、作業車輌の操向装置において、
前記ステアリングホイールに連動するステアリングシャフトと前記電動モータの出力軸との間にクラッチを介在すると共に、前記ステアリングシャフトに、前記クラッチの切断時に作動するブレーキを設けた、
ことを特徴とする作業車輌の操向装置。
【請求項２】
前記操向機構はトルクジェネレータを有し、
前記電動モータは、モータ本体の両端から軸が突出する両軸モータであり、
前記電動モータの一端から突出する軸を、前記クラッチを介して前記ステアリングシャフトに連繋すると共に、他端から突出する軸を前記トルクジェネレータの入力軸に連繋してなる、
請求項１記載の作業車輌の操向装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗用田植え機等の作業車輌の操向装置に関し、詳しくは自動操向可能な作業車輌の操向装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動操向用の信号に基づいて電動モータ（アクチュエータ）を制御して操向可能な作業車輌（農作業機）において、ステアリングシャフトと電動モータの出力軸との間に、その連繋を断接するクラッチを介在した作業車輌が案出されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２８４８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
作業者は、植付作業中に苗載台の苗が少なくなると、自動モードに切換え、機体を自走操向状態にして苗の補充作業などを行うが、その際、駆動中の作業車輌上においてステアリングホイールなどの機体各部を掴んで身体の安定を確保する。
【０００５】
しかし、上述の特許文献１記載の作業車輌は、自動操向時にはステアリングシャフトと電動モータとを連繋するクラッチを切断するため、ステアリングホイールが自由に回転し、該ステアリングホイールを掴んで身体の安定を確保したり、ステアリングホイールに身体の一部を預けたりすることができなかった。
【０００６】
そこで本発明は、自動操向時にステアリングシャフトと電動モータとの連繋を切断すると、ステアリングシャフトにブレーキが働き、ステアリングホイールを固定することで上記課題を解決した作業車輌を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、ステアリングホイール（２１）と、電動モータ（５０）と、操向車輪（３）を操向する操向機構（８０）と、を備え、
前記ステアリングホイール（２１）の手動操作に応じて前記操向車輪（３）を操向する手動モードと、自動操向用信号に基づき前記電動モータ（５０）を駆動して前記操向車輪（３）を操向する自動モードと、に切換えてなる、作業車輌（１）の操向装置（２０）において、
前記ステアリングホイール（２１）に連動するステアリングシャフト（２２）と前記電動モータ（５０）の出力軸（５１ａ）との間にクラッチ（３０）を介在すると共に、前記ステアリングシャフト（２２）に、前記クラッチ（３０）の切断時に作動するブレーキ（４０）を設けた、
ことを特徴とする作業車輌（１）の操向装置（２０）にある。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記操向機構（８０）はトルクジェネレータ（６０）を有し、
前記電動モータ（５０）は、モータ本体の両端から軸（５１ａ，５１ｂ）が突出する両軸モータであり、
前記電動モータ（５０）の一端から突出する軸（５１ａ）を、前記クラッチ（３０）を介して前記ステアリングシャフト（２２）に連繋すると共に、他端から突出する軸（５１ｂ）を前記トルクジェネレータ（６０）の入力軸（６１）に連繋してなる、
請求項１記載の作業車輌の操向装置にある。
【０００９】
なお、括弧内の符号等は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲に何等影響を及ぼすものではない。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によると、ステアリングシャフトと電動モータとの間に介在するクラッチを切断すると、ステアリングシャフトにブレーキが掛かりステアリングホイールが固定されるため、自動モードにおいて作業者は安心してステアリングホイールに身体を預けて休んだり、ステアリングホイールを掴んで身体の安定を確保して作業をしたりすることができる。
【００１１】
請求項２に係る発明によると、電動モータを両端から出力軸が突出する両軸モータとし、その一端にステアリングシャフト、他端にトルクジェネレータを連繋することによって、シンプルな構成となり、コンパクト化及び部品点数の削減をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明に係る作業車両としての乗用田植え機１について図面に沿って説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１に示すように本発明に係る移植機としての乗用田植え機１は、前輪３及び後輪４によって支持された走行機体２を有し、該走行機体２の前方にはボンネット５に覆われたエンジンが配設されている。また、上記エンジンの後方には、操向装置２０及び運転座席８からなる操作部７が設けられ、その側方には、予備苗を載置する予備苗載台６が設けられている。
【００１４】
一方、走行機体２の後方には、昇降リンク１６を介して植付作業機１０が昇降自在に連結されている。該植付作業機１０は、マット苗を載置し、前高後低に設けられた苗載台１１、プランタケース１３の後端部に回転自在に取付けられた植付機構１２及び上記プランタケース１３の下方に付設された接地フロート１４等からなり、苗載台１１から苗を掻き取って圃場に苗を植付けている。また、上記接地フロート１４の前方には圃場面を均平する整地ロータ１５が設けられている。
【００１５】
図２に示すように上記操向装置２０は、ステアリングホイール２１の操向操作を伝達するステアリングシャフト２２と、その上端部と下端部に出力軸５１が突出した両軸型の直流電動モータ５０と、前輪３，３を操向する操向機構８０とからなり、該操向機構８０はトルクジェネレータ６０、トランスミッション内に設けられたステアリングギヤボックス７０及びタイロッド（不図示）などの連繋装置から構成されている。また、ステアリングシャフト２２と電動モータ５０との間にはクラッチ３０及びブレーキ４０が介在しており、該クラッチ３０が切断されるとブレーキ４０が作動してステアリングホイール２１は固定される。
【００１６】
上記ステアリングホイール２１は、ステアリングシャフト２２の上端部にボルト２１ａによって固設されており、ステアリングシャフト２２の周囲はステアリングコラム２３によって覆われている。またステアリングシャフト２２の下端部には、スリーブ２４がスプライン嵌合しており、該スリーブ２４には上記クラッチ３０を構成する第１のクラッチ体３１及び上記ブレーキ４０を構成する第２のブレーキ体４２が嵌挿されている。
【００１７】
図３に示すように、上記クラッチ３０は、第２のブレーキ体４２の下方においてスリーブ２４と噛合する第１のクラッチ体３１と、電動モータ５０の上部出力軸５１ａに固設された第２のクラッチ体３２とからなり、これら第１のクラッチ体３１及び第２のクラッチ体３２は対向して配設され、その対向面には互いにクラッチ爪３１ａ，３２ａが形成されている。
【００１８】
また、ブレーキ４０は、ステアリングコラム２３の下端部に固設された第１ブレーキ体４１と、上記第１のクラッチ体３１の上方に位置し、その内歯４２ｃがスリーブ２４の外歯２４ａと噛合する第２のブレーキ体４２とから構成されており、第２のブレーキ体４２の対向面と、固定部材である第１のブレーキ体４１の対向面には図４に示すように、その周方向３箇所に爪部４１ａ，４２ａが円周不等分に配置されている。そのため、ブレーキ４０は、中央爪４２ａ1がステアリングセンター位置のときのみ係合するように構成されている。
【００１９】
更に、図５に示すように、上記第２のブレーキ体４２の内歯４２ｃとスリーブ２４の外歯２４ａとの減速比を調整して、ステアリングシャフト２１（スリーブ２４）が一回転する際にブレーキ４０の係合箇所が一箇所になるように第２のブレーキ体４２の回転角度Ｃが設定されている。
【００２０】
上記第１のブレーキ体４１にはリテーナ４４が溶接されており、第２のブレーキ体４２の周囲を取り囲んで、該第２のブレーキ体４２の中心がブレーキ４０の中心位置Ｂ（図４参照）からずれないように、その位置を保持している。また、リテーナ４４はクラッチ３０およびブレーキ４０の周囲を覆うカバー２８の上端部とボルト４０ａによって連結されており、該カバー２８は、その下端部においてプレート５２を介して電気モータ５０の上端部と連結している。
【００２１】
上述のクラッチ３０及びブレーキ４０は操作レバー２５によって断接され、該操作レバー２５は回動軸２５ａを中心として回動すると共に、該回動軸２５ａにはシフタプレート２６が設けられている。シフタプレート２６にはシフタピン２６ａ，２６ｂが回動軸２５ａから水平方向距離をずらして上下に突設されており、シフタピン２６ａ，２６ｂは、上記第２のブレーキ体４２と第１のクラッチ体３１に設けられた溝部４２ｂ，３１ｂに嵌合している。
【００２２】
これらシフタピン２６ａ，２６ｂの回動軸２５ａから水平方向距離の差によって、操作レバー２５を操作してシフタプレート２６上方に回動させると、先にクラッチ３０が切断され、その後ブレーキ４０が係合される構成となっている。
【００２３】
また、操作レバー２５は、作業者のステアリング操作によって操向する手動モードと、自動操向用信号に基づいて電動モータ５０を駆動させて自動的に走行機体２を操向する自動モードとの切換えスイッチとしても構成されており、操作レバー２５の切操作によって乗用田植え機１は自動モードとなり、入操作によって手動モードとなる。なお、操向モードの切換えスイッチは、操作レバー２５とは別に設けても良い。
【００２４】
一方、マイコンユニット（図６参照）からの操向用信号に基づいて駆動する電動モータ５０は、その下方からも出力軸５１ｂが突出しており、該下部出力軸５１ｂは、トルクジェネレータ６０の入力軸６１と連結している。電動モータ５０の下部にはボルト５０ｃによってプレート５３が固設されており、該プレート５３はトルクジェネレータ６０の上端部にボルト６０ｂによって固設された上板６５とボルト６０ａによって連結している。
【００２５】
上記トルクジェネレータ６０は、プレッシャホース６３を介して専用の油圧ポンプ６２と繋がっており、入力軸６１と出力軸６４との回転数を同じに保ちながらトルクを増大させている。また、該出力軸６４は、ステアリングギヤボックス７０内のセクタギヤ（不図示）と噛合し、ピットマンアーム（不図示）を回動させ、タイロッド（不図示）を介して前輪３を操向している。
【００２６】
次に上記乗用田植え機１の操向装置２０の作用について説明をする。
【００２７】
作業者は乗用田植え機１に乗り込むと、ステアリングホイール２１を操作して圃場面を走行する（手動モード）と共に、植付作業機１０によって苗を移植していく。植付作業途中において苗載台１１に載置された苗が少なくなると、作業者はクラッチ３０の操作レバー２５を切操作して自動モードにし、乗用田植え機１をマイコンユニット１００（図６参照）からの信号に基づいて電動モータ５０が駆動して操向する自動操向状態とする。
【００２８】
操作レバー２５が切操作されると、回動軸２５ａを中心としてシフタプレート２６が上方に回動し、シフタプレート２６から突出したシフタピン２６ａ，２６ｂが連結している第１のクラッチ体３１及び第２のブレーキ体４２が上方に向って移動して、クラッチ３０を切断すると共に、ブレーキ４０が係合する。このとき、回動軸２５ａからのシフタピン２６ａ，２６ｂの水平方向距離が相違することによってクラッチ３０が切断された後、ブレーキ４０が係合される。
【００２９】
ステアリングシャフト２２にブレーキが掛かるとステアリングホイール２１は固定され、作業者は固定されたステアリングホイール２１を掴んで身体の安定を確保しながら、予備苗載台６から植付作業機１０の苗載台１１に苗を補給する。
【００３０】
上記のように乗用田植え機１の操向装置２０を構成したことによって、自動モードにおいて、作業者はステアリングホイール２１を掴んで身体の安定を確保することができ、安心して苗載台１１への苗の補給などの作業をすることができる。また、ステアリングホイール２１に身体を預けて休息することもできる。
【００３１】
更に、電動モータ５０の両端から突出した出力軸５１ａ，５１ｂの一方にステアリングシャフト２２を連結し、他方にトルクジェネレータ６０を連結したことによってシンプルな構成とすることができ、出力軸が単軸の電動モータを使用する場合と比して、自動モードと手動モードを切換えるためにステアリング機構と電動モータとの連繋を操作する機構を省略することができる。
【００３２】
また、電動モータ５０に直流モータを使用したため、回転速度の制御が容易であり、手動モードにおいてのステアリングホイール２１の操向操作は比較的ゆっくりであるため、電動モータ５０を介しても軽い操作力でステアリングホイール２１を操作することができる。
【実施例２】
【００３３】
図６は、本発明の実施例２に係る乗用田植機１の操向装置２０を示すものである。この実施例は、実施例１における操作レバー２５を操作スイッチ９１に変更したものであり、以下に実施例１の構成と相違する部分について説明する。
【００３４】
図６（ａ）に示すように、回動してクラッチ３０及びブレーキ４０の断接をするシフタプレート２６には電磁ソレノイド９０が連結しており、該電磁ソレノイド９０はスイッチ９１を介して制御回路９２及び電動モータ５０と結線されている。
【００３５】
スイッチ９１が入となると電源９３からの入力電圧により電磁ソレノイド９０が作動し、シフタプレート２６が上方に回動してクラッチ３０が切断されると共に、ブレーキ４０が係合してステアリングホイール２１が固定される。それと同時に電動モータ５０にも制御回路９２を介して入力電圧が印加され、制御回路９２がマイコンユニット１００からの自動操向用信号に基づいて該電動モータ５０を駆動をさせ、自動操向状態となる（自動モード）。
【００３６】
これにより、作業者は機械的なレバー操作ではなく電気的なスイッチ９１によって、自動モードと手動モードとの切換え及びステアリングホイール２１を固定することができる。
【実施例３】
【００３７】
図７は、本発明の実施例３に係る乗用田植機１の操向装置２０を示すものである。この実施例は、実施例１におけるクラッチ３０およびブレーキ４０を差動歯車機構１１０に変更したものであり、以下に実施例１の構成と相違する部分について説明する。
【００３８】
図７に示すように、ステアリングホイール２１がその上端部にボルト２１ａによって取付けられたステアリングシャフト２２と、電動モータ５０の上部出力軸５１ａとの間には遊星歯車からなる差動歯車機構１１０が介在している。
【００３９】
上記ステアリングシャフト２２の下端部にはサンギヤ１１１が設けられていると共に、その周囲を覆うステアリングコラム２３からはステアリングシャフト２２にブレーキを掛けるステアリングホイールロックレバー１２０が延設されている。
【００４０】
サンギヤ１１１は、キャリヤ１１２に設けられたピニオンシャフト１１３に回転自在に嵌挿しているピニオンギヤ１１７と噛合しており、該ピニオンギヤ１１７は電動モータ５０の上部出力軸５１ａに固設されたリングギヤ１１６とも噛合している。
【００４１】
また、上記キャリヤ１１２を構成する下部キャリヤ体１１２ｂにはボルト１１４ａによってギヤ１１４が設けられており、該ギヤ１１４は調整モータ１１５の出力軸１１５ｂに固設されたモータピニオンギヤ１１５ａと噛合している。
【００４２】
作業者は手動モードにおいて、ステアリングホイール２１を操作すると、ステアリングホイール２１の回転に合わせてステアリングシャフト２２及びサンギヤ１１１が回転する。このときキャリヤ１１２は調整モータ１１５によって固定されており、サンギヤ１１１からの回転はピニオンギヤ１１７を介して大幅に減速されてリングギヤ１１６へと出力される。
【００４３】
リングギヤ１１６は電動モータ５０の出力軸５１に固設されており、該出力軸５１を介してトルクジェネレータ６０へと回転は伝動され、ステアリングギヤボックス内のピットマンアーム（不図示）を回動させ、タイロッド（不図示）を介して前輪３を操向する。
【００４４】
一方、ステアリングホイールロックレバー１２０を操作してステアリングシャフト２２にブレーキを掛けてステアリングホイール２１を固定すると、マイコンユニット１００（図６参照）から自動操向用信号が出力され、電動モータ５０が自動操向用信号に基づいて駆動する自動モードとなる。
【００４５】
自動モードにおいて電動モータ５０が駆動すると、リングギヤ１１６の回転に応じてキャリヤ１１２が回転し、モータピニオンギヤ１１５ａ及び調整モータ１１５の出力軸１１５ｂが自由に回転する。
【００４６】
これにより、作業者は自動モードにおいて固定されたステアリングホイール２１を掴んで安心して身体の安定を確保することができ、また、ステアリングホイール２１に身体を預けて休息することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る作業車輌の側面図。
【図２】本発明の第１の実施例に係る作業車輌の操向装置を示す要部断面図。
【図３】図２のクラッチ及びブレーキを示す要部拡大断面図。
【図４】（ａ）図２及び図３に示すブレーキを構成する第１のブレーキ体を示す平面図、（ｂ）図２及び図３に示すブレーキを構成する第２のブレーキ体を示す平面図。
【図５】（ａ）図４の第２のブレーキ体とステアリングシャフトの回転との関係を示す模式図（回転前）、（ｂ）回転後の図４の第２のブレーキ体とステアリングシャフトの回転との関係を示す模式図（回転後）。
【図６】（ａ）本発明の第２の実施例に係るスイッチの回路図、（ｂ）本発明の第２の実施例に係る作業車輌の操向装置を示す要部断面図。
【図７】本発明の第３の実施例に係る作業車輌の操向装置を示す要部断面図。
【符号の説明】
【００４８】
１    乗用田植え機（作業車輌）
３    前輪（操向車輪）
２０  操向装置
２１  ステアリングホイール
２２  ステアリングシャフト
３０  クラッチ
４０  ブレーキ
５０  電動モータ
５１  出力軸
５１ａ  上部出力軸
５１ｂ  下部出力軸
６０  トルクジェネレータ
６１  入力軸
８０  操向機構
【図１】
2009113681.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009113681.tif 000008
【図７】
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