JP5142572B2 - 作業車 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングハンドルを操作することによりステアリング装置の入力軸を操作して操向操作できるように構成された作業車に関する。

従来の技術としては、例えば特許文献１に開示されているように、ステアリングハンドルを操作することにより、操向装置（特許文献１の図２の１６）に連係されたメータリングポンプ（特許文献１の図２の１５）を操作して前輪を操向操作することができ、ステアリングモータ（特許文献１の図２の２３）を駆動操作することにより、ハンドル支軸（特許文献１の図２の４ａ）を操作して前輪を操向操作することができるように構成された農作業車が知られている。

特開２００５−８０５７８号公報（図２及び図３参照）

しかし、特許文献１の操向制御装置においては、ステアリングハンドルのハンドル支軸を、操向装置に連係されたメータリングポンプに直結して、ステアリングハンドルの操作に対応して操向装置を操向操作するように構成されていた。そのため、例えば畦際等で作業車を旋回させる場合のように、ステアリングハンドルの操作が多く必要となる場合においてもステアリングハンドルの操作に対応して操向装置が操向操作されて、ステアリングレシオ（ステアリングハンドルの操作量に対応する操向装置の操作量の比）を変更することができず、運転者は畦際等での作業車の旋回作業においてステアリングハンドルを多く操作する必要があり、ステアリングハンドルの操作が遅れる場合には作業車の速度を遅くして旋回させる必要があった。その結果、畦際等での作業車の旋回作業の作業性を向上させる観点から改善の余地があった。
本発明は、無理なくステアリングレシオを変更することができ、農作業等の作業性を向上させることができる作業車を実現することを目的とする。

［Ｉ］
（構成）
本発明の第１特徴は、作業車を、次のように構成することにある。
ステアリング装置の入力軸とステアリングハンドルのハンドル操作軸との間に配設されたステアリング差動機構を備え、
前記ステアリング差動機構を、前記入力軸に固定された第１ギアと、前記第１ギアと歯数の異なる前記ハンドル操作軸に固定された第２ギアと、前記入力軸又は前記ハンドル操作軸に回動自在に支持されたキャリアと、前記キャリアの自転軸に回動自在に支持された回動部材と、前記回動部材に固定されかつ前記第１ギア及び第２ギアのそれぞれに咬合された第１遊星ギア及び第２遊星ギアと、前記キャリアを回動可能な電動モータと、を備えて構成し、
走行車体の後部に、リフトシリンダと、そのリフトシリンダを操作することで昇降自在な作業装置とを備え、
前記ステアリングハンドルを操作していると判断されると、前記電動モータの回転を制御して、前記ステアリングハンドルの操作量に対応する前記ステアリング装置の入力軸の操作量の比であるステアリングレシオを変更可能な可変レシオモードを行う制御装置を備え、
前記制御装置は、前記可変レシオモードに切り替えられたと判断した場合に、前記可変レシオモードの実行を開始した後、前記リフトシリンダを操作して前記作業装置を上昇させるように構成してある。

（作用）
本発明の第１特徴によると、電動モータを正逆転させると、キャリアの自転軸に回動自在に支持された回動部材が回動し、第１及び第２遊星ギアが回転する。第１及び第２遊星ギアが回転すると、異なる歯数に設定された第１及び第２ギアの伝動比の差によって第１ギアが回転し、電動モータの回転数に応じてステアリング装置の入力軸の回転が変速されて、ステアリングレシオ（ステアリングハンドルの操作量に対応するステアリング装置の入力軸の操作量の比）を変更することができる。その結果、例えば畦際等で作業車を旋回させる場合のように、ステアリングハンドルの操作が多く必要となる場合において、電動モータを正逆転させることで、比較的少ないステアリングハンドルの操作で、作業車を小さな旋回半径で旋回させることができる。

具体的には、例えば運転者がステアリングハンドル（例えば図２の６）を操作した方向と逆方向にキャリア（例えば図２の２３）が回転するように電動モータ（例えば図２の３０）を回転させると、キャリアの自転軸（例えば図２の２３ａ）に回動自在に支持された回動部材が回動し、第１及び第２遊星ギア（例えば図２の２４及び２５）が回転する。第１及び第２遊星ギアが回転すると、異なる歯数に設定された第１及び第２ギア（例えば図２の２１，２２）の伝動比の差によって第１ギアが回転し、電動モータの回転数に応じてステアリング装置の入力軸（例えば図２の１８ａ）の回転が増速されて、ステアリングレシオ（ステアリングハンドルの操作量に対応するステアリング装置の入力軸の操作量の比）を大きく変更することができる。その結果、例えば畦際等で作業車を旋回させる場合に、運転者がステアリングハンドルを操作した方向と逆方向にキャリアが回転するように電動モータを回転させることで、ステアリング装置の入力軸が増速されて、ステアリング装置の入力軸を多く操作するこができ、比較的少ないステアリングハンドルの操作で、作業車を小さな旋回半径で旋回させることができる。

本発明の第１特徴によると、電動モータによってキャリアを回転させると、キャリアの自転軸に回動自在に支持された回動部材が回動して第１遊星ギアが回転し、第１遊星ギアに咬合された第１ギアが回転して、ステアリング装置の入力軸を回転させることができ、電動モータの動力を、キャリア、回動部材、第１遊星ギア及び第１ギアを介してステアリング装置の入力軸に伝達することができる。その結果、電動モータの動力をステアリング装置の入力軸に滑らかに伝達することができ、ステアリングレシオを無段階に滑らかに変更することができる。

（発明の効果）
本発明の第１特徴によると、例えば畦際等での作業車の旋回作業の作業性を向上させることができ、農作業等の作業性を向上させることができる。

本発明の第１特徴によると、無段階に滑らかにステアリングレシオを変更することができるようになり、作業車においてステアリングハンドルの操作性を向上させることができる。

［ＩＩ］
（構成）
本発明の第２特徴は、前記ステアリング差動機構を、前記入力軸及び前記ハンドル操作軸に一体で着脱可能に構成する。

（作用）
本発明の第２特徴によると、例えば入力軸及びハンドル操作軸を作業車に組み付けた状態で、入力軸及びハンドル操作軸にステアリング差動機構を一体で組み付けることでき、ステアリング差動機構を容易に作業車に組み付けることができる。また、例えば入力軸及びハンドル操作軸を作業車から取り外さなくても、入力軸及びハンドル操作軸からステアリング差動機構を一体で取り外すことができ、ステアリング差動機構を容易に作業車から取り外すことができる。その結果、ステアリング差動機構の組立作業及びメンテナンス作業を容易に行うことができる。

（発明の効果）
本発明の第２特徴によると、ステアリング差動機構の組立作業及びメンテナンス作業の作業性を向上させることができ、作業車の製造コスト及びメンテナンスコストを削減できる。

〔トラクタの全体構成〕
図１に、作業車の一例としてのトラクタの全体左側面図を示す。図１に示すように、走行車体１の前部にエンジン２が配設されており、このエンジン２からの動力によって左右一対の操向自在な前輪３及び左右一対の後輪４を駆動させることで、運転座席５に着座した運転者のステアリング６の操作に従ってトラクタが走行及び旋回するように構成されている。

走行車体１の後部に配設されたミッションケース７の後部に、左右一対のリフトアーム８が連係されており、リフトシリンダ９を操作することによって揺動アーム１０を上下に揺動操作して、揺動アーム１０の後端部に連結した畝立て装置や耕耘装置等の作業装置（図示せず）を昇降できるように構成されている。

ミッションケース７の後部にエンジン２からの動力を取り出す後向きのＰＴО軸１１が設けられており、このＰＴО軸１１に作業装置を連動連結することで、作業装置を駆動できるように構成されている。ＰＴО軸１１は、ステアリングハンドル６の近傍に装備されたＰＴОレバー（図示せず）に連係されており、このＰＴОレバーを操作することにより、ＰＴО軸１１に連動連結された作業装置を駆動及び停止することができる。

図２に示すように、ステアリング装置１２は、パワーシリンダ１３と、操作バルブ１４と、メインポンプ１６と、メータリングポンプ１８とを備えて構成されている。なお、ステアリング装置１２として異なる構成を採用してもよく、メインポンプ１６やパワーシリンダ１３等による油圧式のステアリング装置１２ではなく、パワーシリンダ１３を備えていないステアリング装置１２や、パワーシリンダ１３以外のアクチュエータを備えたステアリング装置１２を採用してもよい。

パワーシリンダ１３は左右の前輪３のナックルアーム３ａに連動連結されており、このパワーシリンダ１３の操作バルブ１４に、油圧回路１５を介して、エンジン２に連動連結されたメインポンプ１６が接続されている。操作バルブ１４には油圧回路１７を介してメータリングポンプ１８が接続されており、このメータリングポンプ１８の入力軸１８ａが後述するステアリング差動機構２０を介してステアリングハンドル６に連動連結されている。

［ステアリング差動機構］
図２に示すように、ステアリング差動機構２０は、遊星歯車機構によって構成されており、メータリングポンプ１８の入力軸１８ａに固定された太陽ギアとしての第１ギア２１と、ステアリングハンドル６のハンドル操作軸６ａに固定された第２ギア２２と、ステアリングハンドル６のハンドル操作軸６ａに相対回転自在に支持されたキャリア２３と、このキャリア２３と第１及び第２ギア２１，２２とに亘って配設された複数の第１及び第２遊星ギア２４，２５とを備えて構成されている。

ステアリング装置１２を構成するメータリングポンプ１８の入力軸１８ａとステアリングハンドル６のハンドル操作軸６ａは、同心状に配設されており、この入力軸１８ａとハンドル操作軸６ａとの間にステアリング差動機構２０が配設されている。

キャリア２３は、ステアリングハンドル６のハンドル操作軸６ａに相対回転自在に支持された第１筒軸２６に固定されており、このキャリア２３の外周部の複数箇所に配設された支軸２３ａ（自転軸に相当）に相対回転自在に第２筒軸２７（回動部材に相当）が支持されている。第２筒軸２７には第１遊星ギア２４が固定されており、この第１遊星ギア２４がメータリングポンプ１８の入力軸１８ａに固定された第１ギア２１に咬合されている。

第２筒軸２７には、第１遊星ギア２４より歯数の少ない第２遊星ギア２５が固定されており、この第２遊星ギア２５が第１ギア２１より歯数の多いハンドル操作軸６ａに固定された第２ギア２２と咬合されている。第１筒軸２６には、入力ギア２８が固定されており、この入力ギア２８が、ステアリングモータ３０（電動モータに相当）の駆動軸３０ａに固定された、入力ギア２８より歯数の少ない出力ギア２９に咬合されている。

以上のように、ステアリング装置１２及びステアリング差動機構２０を構成することにより、ステアリングモータ３０を停止させて駆動軸３０ａが回転していない状態では、駆動軸３０ａに連結された出力ギア２９、第１筒軸２６及びキャリア２３が回動しないため、作業者のステアリングハンドル６の操作によりハンドル操作軸６ａが回動すると、第２ギア２２、第２遊星ギア２５、第２筒軸２７、第１遊星ギア２４及び第１ギア２１を介してメータリングポンプ１８の入力軸１８ａがステアリングハンドル６の操作量に対応して回動するように構成されている。

なお、第１ギア２１、第２ギア２２、第１及び第２遊星ギア２４，２５は異なる歯数に設定されているため、ステアリングハンドル６のハンドル操作軸６ａの回転が、増速されてメータリングポンプ１８の入力軸１８ａに伝達されるように構成されている。

一方、運転者がステアリングハンドル６を保持しハンドル操作軸６ａが略回転していない状態で、ステアリングモータ３０を正逆転させると、ステアリングモータ３０の駆動軸３０ａに連結された出力ギア２９及び入力ギア２８を介して第１筒軸２６が回動し、第１筒軸２６に固定されたキャリア２３がハンドル操作軸６ａに対して相対回転して、キャリア２３の支軸２３ａに対して第２筒軸２７が相対回転し、この第２筒軸２７に固定された第１及び第２遊星ギア２４，２５が回動する。第２遊星ギア２５は回転していない第２ギア２２に咬合されているため、第１及び第２遊星ギア２４，２５が回転すると、第１及び第２ギア２１，２２、並びに、第１及び第２遊星ギア２４，２５の伝動比に応じてメータリングポンプ１８の入力軸１８ａが回動する。

なお、出力ギア２９と入力ギア２８は異なる歯数に設定されており、入力ギア２８はステアリング差動機構２０を介してメータリングポンプ１８の入力軸１８ａに連結されているため、ステアリングモータ３０の駆動軸３０ａの回転が、出力ギア２９、入力ギア２８及びステアリング差動機構２０によって減速されてメータリングポンプ１８の入力軸１８ａに伝達されるように構成されている。

ステアリングモータ３０の回転数は任意に変更調節可能に構成されており、後述する制御装置３１からモータ駆動回路３９を介してステアリングモータ３０の回転数を変更することにより、ステアリングモータ３０の回転数に応じてメータリングポンプ１８の入力軸１８ａの回転数を任意に変更調節できるように構成されている。

従って、ステアリングハンドル６を保持しハンドル操作軸６ａが回転していない状態でステアリングモータ３０を正逆転させることで、メータリングポンプ１８の入力軸１８ａを回転させることができ、左右の前輪３を操向操作することができる。

運転者がステアリングハンドル６を回転させた方向と逆方向に第１筒軸２６が回転するようにステアリングモータ３０を正転させると、ステアリングモータ３０の回転数に応じてメータリングポンプ１８の入力軸１８ａの回転が増速されて、ステアリングレシオ（ステアリングハンドル６の操作量に対応するステアリング装置１２の入力軸１８ａの操作量の比）を大きく変更することができる。

逆に、運転者がステアリングハンドル６を回転させた方向と同じ方向に第１筒軸２６が回転するようにステアリングモータ３０を逆転させると、ステアリングモータ３０の回転数に応じてメータリングポンプ１８の入力軸１８ａの回転が減速されて、ステアリングレシオ（ステアリングハンドル６の操作量に対応するステアリング装置１２の入力軸１８ａの操作量の比）を小さく変更することができる。

ステアリングハンドル６を操作し、又はステアリングモータ３０を回転させてメータリングポンプ１８の入力軸１８ａが回転すると、この入力軸１８ａの操作量に応じて操作バルブ１４が操作され、操作バルブ１４からパワーシリンダ１３に圧油が供給されて、パワーシリンダ１３の作動により左右の前輪３をステアリングハンドル６又はステアリングモータ３０の回転方向に応じた操向方向に、かつ、メータリングポンプ１８の入力軸１８ａの操作量に応じた切れ角でナックルアーム３ａを揺動操作する。そして、走行車体１をステアリングハンドル６又はステアリングモータ３０の操作方向に対応する走行方向に、ステアリングハンドル６又はステアリングモータ３０の操作量に応じて走行するように操向操作する。

〔制御装置のブロック図〕
図３に、トラクタの制御装置３１のブロック図を示す。図３に示すように、このトラクタには操舵角センサ３２、駆動軸回転センサ３３、入力軸回転センサ３４、レバー位置検出センサ３６、操作位置検出センサ４５、方位センサ３７、ヨーレートセンサ３８、領域設定ボタン４６、前輪切れ角センサ４７、車速センサ４８等の検出機器類が実装されている。

操舵角センサ３２は、ステアリングハンドル６のハンドル操作軸６ａに装備されており（図２参照）、基準位置からのハンドル操作軸６ａの回転角を測定することにより左右の前輪３の操舵角を算出して、運転者のステアリングハンドル６の操作量（操舵操作量）及びステアリングハンドル６の操作速度（操舵操作速度）を検出できる。

駆動軸回転センサ３３及び入力軸回転センサ３４は、それぞれステアリングモータ３０の駆動軸３０ａ及びメータリングポンプ１８の入力軸１８ａに装備されており（図２参照）、ステアリングモータ３０の駆動軸３０ａ及びメータリングポンプ１８の入力軸１８ａの回転数を検出できる。

前述した操舵角センサ３２、駆動軸回転センサ３３及び入力軸回転センサ３４からの検出結果をフィードバックして、モータ駆動回路３９からステアリングモータ３０へ出力することで、メータリングポンプ１８の入力軸１８ａを、所定の回転数に精度よく回転させることができる。なお、このトラクタでは、操舵角センサ３２、駆動軸回転センサ３３及び入力軸回転センサ３４の３つのセンサを装備してモータ駆動回路３９からステアリングモータ３０へ出力するように構成したが、これら３つのセンサのうちのいずれか２つのセンサをトラクタに装備し、この２つのセンサからの検出結果に基づいて制御装置３１において演算処理することによりモータ駆動回路３９からステアリングモータ３０へ出力するように構成してもよい。

レバー位置検出センサ３６は、ステアリングハンドル６の側部に揺動操作可能に設けられたモード切替レバー３５に装備されており、このレバー位置検出センサ３６によって、モード切替レバー３５の操作位置（可変レシオモード及び直進モード）を検出できる。前後進切替レバー４４は、運転座席５の側部に装備されており、走行車体１の前進及び後進の切り替えを行うことができ、この前後進切替レバー４４の操作位置（前進位置Ｆ，後進位置Ｒ及び中立位置Ｎ）が、操作位置検出センサ４５によって検出できる。

方位センサ３７は、走行車体１の左右中央部に配設されており、走行車体１の走行方向を検出する。ヨーレートセンサ３８は、走行車体１の重心位置近傍に配設されており、トラクタに作用するヨーレートを検出する。領域設定ボタン４６は、運転座席５の側部に配備されており、後述する圃場領域Ｘの設定に用いる。

前輪切れ角センサ４７は、前輪３に連係されたナックルアーム３ａの回転部に装着されており、ステアリング装置１２により操作された前輪３の切れ角を検出できる（図２参照）。車速センサ４８は、走行車体１に装備されており、トラクタの走行する車速を検出できる。

前輪切れ角センサ４７の検出結果に基づいて、前輪３の切れ角が制御装置３１によって監視されており、例えばパワーシリンダ１３の作動油のリーク等により前輪３の切れ角が変化した場合等に、前輪切れ角センサ４７の検出結果に基づいて制御装置３１で前輪３の切れ角を補正し、正確な前輪３の切れ角が制御装置３１で把握され、この補正された前輪３の切れ角で後述する可変レシオモード及び直進モードが実施されるように構成されている。

制御装置３１には、モータ駆動回路３９、ＧＰＳ受信機４０、ナビゲーションシステム４１、モニター４２及び電磁弁４３が接続されている。モータ駆動回路３９は、ステアリングモータ３０に接続されており、制御装置３１からモータ駆動回路３９に出力することで、制御装置３１からの出力に基づいてステアリングモータ３０の駆動及び停止、並びに、回転方向の変更ができる。

ＧＰＳ受信機４０は、ＳＢＡＳ（静止衛星型衛星航法補強システム）に対応するＳＢＡＳ受信機として構成されており、ＧＰＳ衛星（図示せず）からの位置情報に加え、基準局（図示せず）からの航空用の補正情報を受信できるように構成されている。

ＧＰＳ受信機４０には、ステアリングハンドル６の前部中央部に装備されたＧＰＳアンテナ１９が接続されており（図１参照）、ＧＰＳ受信機４０によって受信したＧＰＳ衛星からの位置情報、及ＧＰＳ受信機４０によって受信した基準局からの補正情報が制御装置３１に入力され、トラクタの現在位置を、例えば数センチ程度の誤差で検出する。

ナビゲーションシステム４１は、地図情報を提供するものであり、ＧＰＳ受信機４０によって検出されたトラクタの位置、操作位置検出センサ４５によって検出された前後進切替レバー４４の操作位置（走行車体１の走行方向）、後述する圃場領域Ｘ、及び後述する直進モードにおける設定位置Ｌが、ナビゲーションシステム４１の地図情報とともに、ステアリングハンドル６の側部に装備されたモニター４２に表示されるように構成されている。

モニター４２は、タッチパネル式に構成されており、後述する圃場領域Ｘを設定するための圃場領域設定画面、及びトラクタの現在位置等を表示するトラクタ位置表示画面を選択して表示できるように構成されている。なお、モニター４２の側部に操作ボタン（図示せず）を設け、モニター４２に表示された表示画面を、この操作ボタンにより選択できるように構成してもよい。

電磁弁４３は、リフトシリンダ９に連係されており、電磁弁４３に制御装置３１から出力を行うことにより、リフトシリンダ９による作業装置の昇降操作を行うことができる。

上述した各検出機器類は制御装置３１に接続されており、各検出機器類からの検出結果に基づいて制御装置３１からモータ駆動回路３９、ＧＰＳ受信機４０、ナビゲーションシステム４１、モニター４２、電磁弁４３に出力を行うことで、後述する可変レシオモード及び直進モードを実現できる。

〔圃場領域の設定方法〕
図４に基づいて、後述する直進モードに用いる圃場領域Ｘの設定方法について説明する。ＧＰＳ受信機４０によってＧＰＳアンテナ１９の平面視での位置（トラクタのステアリングハンドル６の前部中央部の位置）が現在位置として制御装置３１に入力されており、このＧＰＳ受信機４０によって受信した現在位置、及び予め制御装置３１に入力された車体条件（作業装置の幅や走行車体１の全長等）に基づいて、トラクタの後部に装備した作業装置の右後端部の位置が制御装置３１で演算処理されるように構成されている。

図４に示すように、モニター４２に圃場領域設定画面を表示し、作業装置の右後端部の位置を、圃場領域Ｘとして設定する圃場の四隅（Ｐ１〜Ｐ４）に移動させて、それぞれの位置で領域設定ボタン４６を押すことにより、ナビゲーションシステム４１によって提供された地図情報上に、自動的にトラクタによる耕耘作業を行う圃場領域Ｘ（Ｐ１〜Ｐ４で囲まれた領域）が設定されて、この圃場領域Ｘがモニター４２のトラクタ位置表示画面にナビゲーションシステム４１の地図情報とともに表示されるように構成されている。なお、圃場領域ＸのＰ１〜Ｐ４の位置情報を制御装置３１に入力することにより、圃場領域Ｘを設定するように構成してもよい。

圃場領域Ｘの設定作業は、初めて耕耘作業等を行う圃場において、初回に一度設定することにより制御装置３１に記憶され、２回目以降の耕耘作業等においては、トラクタを圃場領域Ｘの近くに移動させて、モニター４２にトラクタ位置表示画面を表示させることにより、自動的に圃場領域Ｘがモニター４２に表示される。

〔可変レシオモード及び直進モード〕
図５〜図９に基づいて、このトラクタで実施されているステアリングレシオを変更可能な可変レシオモード及び直進走行が可能な直進モードについて説明する。図５は、この制御装置３１のメインルーチンを示し、図６及び図７は、可変レシオモード及び直進モードを選択した場合のサブルーチンをそれぞれ示す。図８は、ステアリングモータ３０の回転数Ｎを説明するためのグラフを示し、図９は、可変レシオモード及び直進モードを用いたトラクタによる作業状況を示す圃場の概略平面図（モニター４２のトラクタ位置表示画面の表示）を示す。

図５に示すように、図３に示した検出機器類によって検出されて制御装置３１に入力されたデータが常時監視されている（ステップ＃１１）。レバー位置検出センサ３６の検出結果に基づいて、モード切替レバー３５が可変レシオモードに操作されたと判断される場合には（ステップ＃１２・ＹＥＳ，ステップ＃１３）、制御装置３１から電磁弁４３に出力されて、リフトシリンダ９が操作され、走行車体１の後部に連結された作業装置が上昇する（ステップ＃１４）。

一方、レバー位置検出センサ３６の検出結果に基づいて、モード切替レバー３５が直進モードに操作されたと判断される場合には（ステップ＃１２・ＮＯ，ステップ＃１５）、制御装置３１から電磁弁４３に出力されて、リフトシリンダ９が操作され、走行車体１の後部に連結された作業装置が下降する（ステップ＃１６）。

図６に示すように、モード切替レバー３５が可変レシオモードに操作されると（ステップ＃１３）、車速センサ４８の検出結果に基づいて、トラクタの車速が予め設定された設定速度より遅いか否か判断され（ステップ＃２１）、トラクタの車速が設定速度より遅いと判断される場合には（ステップ＃２１・ＹＥＳ）、操舵角センサ３２の検出結果に基づいて、運転者がステアリングハンドル６を操作しているか否か判断される（ステップ＃２２）。

運転者がステアリングハンドル６を操作していると判断されると（ステップ＃２２・ＹＥＳ）、制御装置３１からモータ駆動回路３９に出力を行って、運転者がステアリングハンドル６を回転させた方向と逆方向に第１筒軸２６が回転するようにステアリングモータ３０を回転させて、メータリングポンプ１８の入力軸１８ａの回転を増速して、ステアリングレシオ（ステアリングハンドル６の操作量に対応するステアリング装置１２の入力軸１８ａの操作量の比）を大きく変更する（ステップ＃２３）。

図８に示すように、駆動軸回転センサ３３によって検出した駆動軸３０ａの回転数をフィードバックして、ステアリングモータ３０が予め設定された所定の回転数Ｎ１で回転するように、モータ駆動回路３９からステアリングモータ３０に出力されるように構成されている。

次に、車速センサ４８の検出結果に基づいて、トラクタの車速が予め設定された設定速度より速いか否か判断され（ステップ＃２３）、ステアリングハンドル６が操作されている状態で車速が設定速度より遅い間は、ステアリングモータ３０の回転を継続させる（ステップ＃２４・ＹＥＳ，ステップ＃２５・ＮＯ）。逆に、運転者がステアリングハンドル６の操作していないと判断される場合や（ステップ＃２４・ＮＯ）、車速が設定速度より速くなったと判断される場合には（ステップ＃２５・ＹＥＳ）、制御装置３１からのモータ駆動回路３９への出力を断って、ステアリングモータ３０を停止させる（ステップ＃２６）。

このように、可変レシオモードに切り替えて、運転者がステアリングハンドル６を操作するとステアリングレシオを大きく変更するように構成することにより、例えばトラクタが車速を遅くして旋回する状態になった場合に、運転者のステアリングハンドル６の操作を自動的に補助することができ、トラクタの旋回作業の作業性を向上できる。

図７に示すように、モード切替レバー３５が直進モードに操作されると（ステップ＃１５）、操舵角センサ３２の検出結果に基づいて、運転者がステアリングハンドル６を操作しているか否か判断され（ステップ＃３１）、運転者がステアリングハンドル６を保持し右及び左方向のいずれの方向にも操向操作していないと判断される場合には（ステップ＃３１・ＮＯ）、自走車体１が予め設定された設定位置Ｌに沿って走行するように、ステアリング装置１２が自動操作される（ステップ＃３２〜＃３５）。

図９に示すように、ナビゲーションシステム４１の地図情報上に予め設定した圃場領域Ｘ（Ｐ１〜Ｐ４）がモニター４２に表示されており、この地図情報上に、更に、ＧＰＳ受信機４０によって受信したトラクタの現在位置、及び操作位置検出センサ４５によって検出した走行車体１の走行方向がモニター４２に常時表示されている。

例えば図９のＡ地点にトラクタを移動させて、モード切替レバー３５を直進モードに操作すると、圃場領域Ｘ（Ｐ１〜Ｐ４）、ＧＰＳ受信機４０によって受信したトラクタの現在位置、及び、操作位置検出センサ４５によって検出した走行車体１の走行方向に基づいて、トラクタが直進するＰ１とＰ２を結ぶ直線と平行な設定位置Ｌ１（図９中のＡとＢを結ぶ実線）が設定される。

図７に示すように、運転者がステアリングハンドル６を保持し右及び左方向のいずれの方向にもステアリングハンドル６を操向操作していないと判断され（ステップ＃３１・ＮＯ）、例えばトラクタを図９のＡ地点から紙面右方に走行させて、ＧＰＳ受信機４０によって受信した現在位置が図９のＡ地点で設定した設定位置Ｌ１から外れたと判断される場合には（ステップ＃３２・ＹＥＳ）、設定位置Ｌ１から外れた方向（右又は左方向（図９の紙面下方又は上方））とは逆方向に前輪３が操向操作されるように、制御装置３１からモータ駆動回路３９に出力を行って、ステアリングモータ３０を駆動させて、トラクタが設定位置Ｌ１に沿って移動するように自動操向する（ステップ＃３３）。

図８に示すように、駆動軸回転センサ３３によって検出した駆動軸３０ａの回転数をフィードバックして、ステアリングモータ３０が予め設定された所定の回転数Ｎ２で回転するように、モータ駆動回路３９からステアリングモータ３０に出力されるように構成されている。なお、回転数Ｎ２は回転数Ｎ１より小さい回転数に設定されている。

図７に示すように、更に、トラクタを走行させてＧＰＳ受信機４０によって受信した現在位置が設定位置Ｌ１に修正された場合には（ステップ＃３４・ＹＥＳ）、制御装置３１からのモータ駆動回路３９への出力を断って、ステアリングモータ３０を停止させる（ステップ＃３５）。運転者がステアリングハンドル６を保持し右及び左方向のいずれの方向にもステアリングハンドル６を操向操作していないと判断される状態が継続されると、上述したステアリングモータ３０の正逆転及び停止を繰り返しながら（ステップ＃３２〜＃３５）、トラクタの位置を修正して、トラクタを図９のＡ地点で設定した設定位置Ｌ１に沿って走行させる。

なお、直進モードで運転者がステアリングハンドル６を右又は左方向に操向操作したと判断される場合には、運転者のステアリングハンドル６の操作意思が優先され、ステアリングモータ３０は正逆転されずに、運転者のステアリングハンドル６の操作に従って前輪３が操向操作される（ステップ＃３１・ＹＥＳ）。

以上のように、ステアリング差動機構２０を構成するステアリングモータ３０を正逆転させることにより、ステアリング装置１２を自動的に操作して、走行車体１が予め設定された設定位置Ｌに沿って自動操向するように構成されている。

図９に示すように、例えばＱ１〜Ｑ４で囲まれた範囲の耕耘作業を行う場合には、モード切替レバー３５を可変レシオモードに操作し作業装置を上昇させた状態で、Ａ地点までトラクタを移動し、ＰＴＯレバーにより作業装置を駆動させてから、Ａ地点でモード切替レバー３５を直進モードに操作すると、作業装置が下降する。そして、ステアリングハンドル６を保持しトラクタを走行させると、ステアリング差動機構２０のステアリングモータ３０が自動的に正逆転及び停止を繰り返して、ステアリング装置１２が操作されて、図９のＡ地点で設定した設定位置Ｌ１に沿ってトラクタを走行させることができる。

トラクタを走行させてＢ地点に達すると、モード切替レバー３５を可変レシオモードに操作し作業装置を上昇させた状態で、図９の２点鎖線で示すように、トラクタをＣ地点まで旋回させて走行車体１及び作業装置の位置を既に耕耘作業した圃場の位置に合わせて位置決めする。なお、Ｂ地点からトラクタを旋回させる際に、運転者がトラクタの車速を遅くすると、ステアリングモータ３０の回転により、運転者のステアリングハンドル６の操作が補助されて、ステアリングハンドル６を慌てて操作しなくても、トラクタを容易に旋回させることができる。

Ｃ地点で再びモード切替レバー３５を直進モードに操作して、ステアリングハンドル６を保持しトラクタを走行させると、ステアリング差動機構２０のステアリングモータ３０が自動的に正逆転及び停止を繰り返して、ステアリング装置１２が操作されて、Ｃ地点で設定した設定位置Ｌ２（図９中の実線）に沿って走行させることができる。以降は、上記のモード切替レバー３５を操作しながら走行及び旋回を繰り返すことにより、図９に示す圃場領域ＸのＱ１〜Ｑ４で囲まれた範囲を耕耘することができる。

［発明の実施の第１別形態］
前述の［発明を実施するための最良の形態］においては、ステアリング差動機構２０を図２のように構成した例を示したが、例えばステアリング差動機構２０を図１０及び図１１に示すように構成してもよい。なお、後述する以外の他の構成は、前述の［発明を実施するための最良の形態］と同様である。

図１０（イ）に示すように、キャリア２３を固定した第１筒軸２６をメータリングポンプ１８の入力軸１８ａに回動自在に支持し、このメータリングポンプ１８側に配設した第１筒軸２６に入力ギア２８を固定して、入力ギア２８にステアリングモータ３０の駆動軸３０ａに固定された出力ギア２９を咬合させるように、ステアリング差動機構２０を構成してもよい。

また、キャリア２３をステアリングモータ３０で回動させる構造として異なる構造を採用してもよく、例えば図１０（ロ）に示すように、キャリア２３から入力ギア２８を延出し、この入力ギア２８にステアリングモータ３０の駆動軸３０ａに固定された出力ギア２９を咬合させるように、ステアリング差動機構２０を構成してもよい。

図１１（イ）に示すように、メータリングポンプ１８の入力軸１８ａと同心状の第１操作軸５１が設けられており、この第１操作軸５１に第１ギア２１が固定されている。一方、ハンドル操作軸６ａと同心状の第２操作軸５２が設けられており、この第２操作軸５２に第２ギア２２が固定され、第１筒軸２６が第２操作軸５２に相対回転自在に支持されている。ステアリングモータ３０以外のステアリング差動機構２０を構成する機器は、伝動ケース５５内に収容されており、ステアリングモータ３０は、伝動ケース５５に固定されている。伝動ケース５５から第１及び第２操作軸５１，５２が延出されて、この第１及び第２操作軸５１，５２がそれぞれメータリングポンプ１８の入力軸１８ａ及びハンドル操作軸６ａに、第１及び第２連結部材５３，５４を介して着脱可能に連結されている。

このように、ステアリング差動機構２０を構成することにより、第１及び第２連結部材５３，５４の位置で、ステアリング差動機構２０を一体で容易に着脱することができ、ステアリング差動機構２０の組立作業及びメンテナンス作業の作業性を向上させることができる。

また、図１１（ロ）に示すように、メータリングポンプ１８の入力軸１８ａ及び第１操作軸５１に第１連結部材５３，５３をそれぞれ固定し、この第１連結部材５３，５３を締め付け固定すると共に、ハンドル操作軸６ａ及び第２操作軸５２に第２連結部材５４，５４をそれぞれ固定し、この第２連結部材５４，５４を締め付け固定する構成を採用することにより、第１及び第２連結部材５３，５４の位置で、ステアリング差動機構２０を一体で着脱することができるように構成してもよい。

前述の［発明を実施するための最良の形態］においては、第１遊星ギア２４の歯数を第２遊星ギア２５の歯数より多く設定し、第１ギア２１の歯数を第２ギア２２より少なく設定して、ステアリング差動機構２０を構成した例を示したが、第１遊星ギア２４の歯数を第２遊星ギア２５の歯数より少なく設定し、第１ギア２１の歯数を第２ギア２２より多く設定して、ステアリング差動機構２０を構成してもよい。

このようにステアリング差動機構２０を構成すると、ステアリングハンドル６のハンドル操作軸６ａの回転が、減速されてメータリングポンプ１８の入力軸１８ａに伝達され、運転者がステアリングハンドル６を回転させた方向と同じ方向に第１筒軸２６が回転するようにステアリングモータ３０を正転させると、ステアリングモータ３０の回転数に応じてメータリングポンプ１８の入力軸１８ａの回転が増速されて伝達されて、運転者がステアリングハンドル６を回転させた方向と逆方向に第１筒軸２６が回転するようにステアリングモータ３０を正転させると、ステアリングモータ３０の回転数に応じてメータリングポンプ１８の入力軸１８ａの回転が減速されて伝達される。

［発明の実施の第２別形態］
前述の［発明を実施するための最良の形態］及び［発明の実施の第１別形態］においては、車速センサ４８により検出したトラクタの車速が予め設定された設定速度より遅いと判断される場合には、ステアリングモータ３０を回転させて、メータリングポンプ１８の入力軸１８ａの回転を増速して、ステアリングレシオ（ステアリングハンドル６の操作量に対応するステアリング装置１２の入力軸１８ａの操作量の比）を大きく変更するように構成した例を示したが、ステアリングレシオ（ステアリングハンドル６の操作量に対応するステアリング装置１２の入力軸１８ａの操作量の比）を変更するための条件としては、異なる条件であってもよく、また、ステアリングレシオ（ステアリングハンドル６の操作量に対応するステアリング装置１２の入力軸１８ａの操作量の比）を小さく変更するように構成してもよい。

前述の［発明を実施するための最良の形態］及び［発明の実施の第１別形態］においては、トラクタの旋回作業時を想定してステアリングモータ３０を回転させて、ステアリングレシオ（ステアリングハンドル６の操作量に対応するステアリング装置１２の入力軸１８ａの操作量の比）を大きく変更した例を示したが、トラクタの旋回作業時に限らず、異なる作業を想定してステアリングレシオ（ステアリングハンドル６の操作量に対応するステアリング装置１２の入力軸１８ａの操作量の比）を大きく又は小さく変更するように構成してもよい。

前述の［発明を実施するための最良の形態］及び［発明の実施の第１別形態］においては、ＧＰＳ受信機４０によって受信したトラクタの現在位置、及び操作位置検出センサ４５によって検出した走行車体１の走行方向に基づいて、ステアリング差動機構２０を介してステアリング装置１２を自動的に操作して、走行車体１が予め設定された設定位置Ｌに沿って自動操向するように構成した例を示したが、方位センサ３７によって検出した走行車体１の走行方向、及びヨーレートセンサ３８によって検出したトラクタに作用するヨーレートに基づいて、走行車体１が予め設定された設定方向へ自動操向するように構成してもよい。

具体的には、方位センサ３７によって検出した走行車体１の走行方向を設定方向とし、この設定方向に対して、ヨーレートセンサ３８によって検出したヨーレートが変化した場合には、このヨーレートが変化した方向とは逆方向に、ステアリング差動機構２０を介してステアリング装置１２を自動的に操作して、走行車体１が予め設定された設定方向へ自動操向するように構成してもよい。

また、位置又は方向検出手段として異なる構成を採用してもよく、例えば、ＧＰＳ受信機４０、ヨーレートセンサ３８、方位センサ３７のうちのいずれか２つの組み合わせ、又は、３つの全てを採用して走行車体１を自動操向するように構成してもよく、これらのセンサと異なるセンサ（図示せず）によって走行車体１を自動操向するように構成してもよい。具体的には、例えばＧＰＳ受信機４０によって受信したトラクタの現在位置とヨーレートセンサ３８によって検出したヨーレートとに基づいて、走行車体１を自動操向することにより、設定位置又は設定方向に走行車体１を迅速に追従させることができ、直進走行の応答性を向上させることができる。

前述の［発明を実施するための最良の形態］及び［発明の実施の第１別形態］においては、ステアリングモータ３０の回転数が、図８に示した予め設定された回転数Ｎ１又はＮ２になるようにモータ駆動回路３９から出力した例を示したが、図１２に示すように、モータ駆動回路３９から予め設定された回転数Ｎ１又はＮ２に向って徐々に大きくなるように構成してもよい。

また、ステアリングモータ３０を回転させる回転数Ｎ１及びＮ２を異なる回転数に設定してもよく、例えば図１３（イ）に示すように、トラクタの車速Ｖに比例して、ステアリングモータ３０の回転数Ｎ１（又はＮ２）が増加するように構成してもよく、図１３（ロ）に示すように、トラクタの車速Ｖに対して徐々にステアリングモータ３０回転数Ｎ１（又はＮ２）が増加するように構成してもよい。

前述の［発明を実施するための最良の形態］及び［発明の実施の第１別形態］においては、モード切替レバー３５によって、可変レシオモード又は直進モードを切り替えて、作業装置を上昇又は下降させるように構成した例を示したが、発明の参考形態としては、作業装置を人為的に昇降する人為操作手段による昇降動作に基づいて作業装置が下降位置に下降しているか否かを判断して、可変レシオモード又は直進モードを切り替えるように構成してもよい。

具体的には、図１４に示すように、制御装置３１に入力されたデータが常時監視されており（ステップ＃４１）、運転座席５に装備された作業スイッチ（図示せず）が入りに操作されている場合には（ステップ＃４２・ＹＥＳ）、人為操作手段（例えばポジションレバーやポンパレバー等（図示せず））による作業装置の昇降動作に基づいて、作業装置が下降しているか否か判断される（ステップ＃４３）。作業装置が下降位置に下降している場合には（ステップ＃４３・ＹＥＳ）、直進モードに移行する（ステップ＃４４）。一方、作業装置が上昇している場合には（ステップ＃４３・ＮＯ）、可変レシオモードに移行する（ステップ＃４５）。

このように、作業スイッチを設けることにより、可変レシオモード又は直進モードに移行可能な状態と、可変レシオモード及び直進モードに移行できない状態とに切り替えることができる。また、作業スイッチを入り操作した状態で作業装置が下降位置に下降すると、自動的に直進モードに移行し、作業装置を入り操作した状態で作業装置が上昇すると自動的に可変レシオモードに移行するため、作業スイッチを入り操作すると、作業装置の昇降動作に連動して直進モード及び可変レシオモードが作動する。

前述の［発明を実施するための最良の形態］及び［発明の実施の第１別形態］においては、車速センサ４８により検出したトラクタの車速が予め設定された設定速度より遅いと判断される場合に、ステアリングモータ３０を回転させるように構成した例を示したが、例えば操舵角センサ３２により検出した操舵速度（操舵操作速度）又は操作量（操舵操作量）に基づいて、ステアリングモータ３０を回転するように構成してもよい。

具体的には、例えば、図１５に示すように、操舵角センサ３２の検出結果に基づいて、ステアリングハンドル６の操作速度（操舵操作速度）が予め設定された設定操作速度より速く、運転者がステアリングハンドル６を速く操作したと判断される場合（具体的には、例えば直進走行から旋回作業に移行する際にステアリングハンドル６を操作したような場合）には（ステップ＃５１・ＹＥＳ）、制御装置３１からモータ駆動回路３９に出力を行ってステアリングモータ３０を回転させ、メータリングポンプ１８の入力軸１８ａの回転を増速して、ステアリングレシオ（ステアリングハンドル６の操作量に対応するステアリング装置１２の入力軸１８ａの操作量の比）を大きく変更する（ステップ＃５２）。そして、ステアリングハンドル６の操作速度（操舵操作速度）が予め設定された設定操作速度より遅くなると（ステップ＃５３・ＹＥＳ）、制御装置３１からのモータ駆動回路３９への出力を遮断してステアリングモータ３０を停止させる（ステップ＃５４）。

前述の［発明を実施するための最良の形態］及び［発明の実施の第１別形態］においては、操舵角センサ３２の検出結果に基づいて、運転者がステアリングハンドル６を操作しているか否か判断するように構成した例を示したが、操舵角センサ３２に代えてトルクセンサー（図示せず）をハンドル操作軸６ａに装備して、トルクセンサーにより検出したハンドル操作軸６ａの回転トルクに基づいて、運転者がステアリングハンドル６を操作しているか否か判断するように構成してもよい。トルクセンサーを採用することにより、運転者の微妙なステアリングハンドル６の操作を検出することができ、精度のよく自動操向することができる。

［発明の実施の第３別形態］
前述の［発明を実施するための最良の形態］、［発明の実施の第１別形態］及び［発明の実施の第２別形態］においては、トラクタを自動操向して設定位置又は設定方向に沿って直進走行させるように構成した例を示したが、例えばトラクタを自動操向して旋回させるように構成してもよい。

具体的には、方位センサ３７によって検出した走行車体１の走行方向、ヨーレートセンサ３８によって検出したヨーレート、又はＧＰＳ受信機４０によって受信したトラクタの現在位置に基づいて、ステアリング差動機構２０を構成するステアリングモータ３０を正逆転させることにより、ステアリング装置１２を自動的に操作して、走行車体１が予め設定された旋回位置又は旋回方向に自動操向するように構成してもよい。

このように構成することにより、運転者がステアリングハンドル６を保持し右又は左方向のいずれの方向にもステアリングハンドル６を操向操作していない状態で、自動的に走行車体１を旋回させることができ、畦際等でのステアリングハンドル６の操向操作が必要なくなって、畦際等でのトラクタの旋回作業の作業性を向上させることができる。

［発明の実施の第４別形態］
前述の［発明を実施するための最良の形態］、［発明の実施の第１別形態］、［発明の実施の第２別形態］及び［発明の実施の第３別形態］においては、トラクタに、ステアリング差動機構２０等を備えた例を示したが、異なる作業車にも同様に適用でき、例えば田植機等の他の農作業車に適用してもよく、また、農作業車に限らず建設作業車等においても同様に適用できる。

トラクタの全体左側面図 ステアリング装置及びステアリング差動機構の構造を示す概略図 制御装置のブロック図 圃場領域の設定方法を説明する概略図 制御装置のメインルーチンのフローチャート 可変レシオモードのフローチャート 直進モードのフローチャート ステアリングモータの回転数を説明するグラフ トラクタによる作業状況を示す圃場の概略平面図 発明の実施の第１別形態でのステアリング差動機構の構造を示す概略図 発明の実施の第１別形態でのステアリング差動機構の構造を示す概略図 発明の実施の第２別形態でのステアリングモータの回転数を説明するグラフ 発明の実施の第２別形態でのステアリングモータの回転数を説明するグラフ 発明の実施の第２別形態での制御装置のメインルーチンのフローチャート 発明の実施の第２別形態での可変レシオモードのフローチャート

符号の説明

６ ステアリングハンドル
６ａ ハンドル操作軸
１２ ステアリング装置
１８ａ 入力軸
２０ ステアリング差動機構
２１ 第１ギア
２２ 第２ギア
２３ キャリア
２３ａ 支軸（自転軸）
２４ 第１遊星ギア
２５ 第２遊星ギア
２７ 第２筒軸（回動部材）
３０ ステアリングモータ（電動モータ）

Claims (2)

1. ステアリング装置の入力軸とステアリングハンドルのハンドル操作軸との間に配設されたステアリング差動機構を備え、
   前記ステアリング差動機構を、前記入力軸に固定された第１ギアと、前記第１ギアと歯数の異なる前記ハンドル操作軸に固定された第２ギアと、前記入力軸又は前記ハンドル操作軸に回動自在に支持されたキャリアと、前記キャリアの自転軸に回動自在に支持された回動部材と、前記回動部材に固定されかつ前記第１ギア及び第２ギアのそれぞれに咬合された第１遊星ギア及び第２遊星ギアと、前記キャリアを回動可能な電動モータと、を備えて構成し、
   走行車体の後部に、リフトシリンダと、そのリフトシリンダを操作することで昇降自在な作業装置とを備え、
   前記ステアリングハンドルを操作していると判断されると、前記電動モータの回転を制御して、前記ステアリングハンドルの操作量に対応する前記ステアリング装置の入力軸の操作量の比であるステアリングレシオを変更可能な可変レシオモードを行う制御装置を備え、
   前記制御装置は、前記可変レシオモードに切り替えられたと判断した場合に、前記可変レシオモードの実行を開始した後、前記リフトシリンダを操作して前記作業装置を上昇させるように構成してある作業車。
2. 前記ステアリング差動機構を、前記入力軸及び前記ハンドル操作軸に一体で着脱可能に構成してある請求項１に記載の作業車。

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