特開 2024-151892 乗用作業車の操縦装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151892

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】乗用作業車の操縦装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 7/14 20060101AFI20241018BHJP

【ＦＩ】

B62D7/14 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023065685

(22)【出願日】2023-04-13

(71)【出願人】

【識別番号】000000125

【氏名又は名称】井関農機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003834

【氏名又は名称】弁理士法人新大阪国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】今井 征典

(72)【発明者】

【氏名】池内 伸明

(72)【発明者】

【氏名】小山 浩二

【テーマコード（参考）】

3D034

【Ｆターム（参考）】

3D034CB05

3D034CC16

3D034CD03

3D034CD18

3D034CE01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】操舵輪の切換えを可能にした乗用作業車において、操縦者が操舵輪の切換操作を必要とせず走行したい方向に顔を向けるだけで向かった側の前車輪が操舵されるようにして、前後進を繰り返すことの多い乗用作業車を違和感無く操縦できるようにすること。
【解決手段】左右前輪と後輪で走行する走行車体を操縦席の前に設けるステアリングホイールを回動して操舵操作を行う乗用作業車において、前輪を操舵して後輪を中立にするＦＷＳモードと後輪を操舵して前輪を中立にするＲＷＳモードに切り替える走行制御装置４０を設け、操縦者が頭に付ける人方位センサ３６の前方位が走行車体に設ける車方位センサ３７の前方位と一致している場合は走行制御装置がＦＷＳモードとし、人方位センサの前方位が車方位センサの前方位と逆の場合はＲＷＳモードに自動的に切り替えることを特徴とする乗用作業車の操縦装置とする。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

左右前輪（２，２）と後輪（３，３）で走行する走行車体（１）を操縦席（１０）の前に設けるステアリングホイール（１１）を回動して操舵操作を行う乗用作業車において、前輪（２，２）を操舵して後輪（３，３）を中立にするＦＷＳモードと後輪（３，３）を操舵して前輪（２，２）を中立にするＲＷＳモードに切り替える走行制御装置（４０）を設け、操縦者が頭に付ける人方位センサ（３６）の前方位が走行車体（１）に設ける車方位センサ（３７）の前方位と一致している場合は走行制御装置（４０）がＦＷＳモードとなり、人方位センサ（３６）の前方位が車方位センサ（３７）の前方位と逆の場合はＲＷＳモードに自動的に切り替えられることを特徴とする乗用作業車の操縦装置。

【請求項2】

操縦者の視界が走行車体（１）の前後から外れると走行制御装置（４０）が走行を停止することを特徴とする請求項１に記載の乗用作業車の操縦装置。

【請求項3】

人方位センサ（３６）を操縦者が被るヘルメット（３８）に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の乗用作業車の操縦装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業者が乗車して操縦操作を行う乗用作業車の操縦装置に関する。

【背景技術】

【0002】

走行車体に左右一対の前後輪を設けた四輪走行の乗用作業車で、前輪で操舵される状態と、後輪が操舵される状態に変更出来る乗用作業車が特許第３２７１３６１号公報に記載されている。

【0003】

この乗用作業車は操縦者が向った前車輪が操舵されることで後へ振り返って操縦しても旋回操縦が違和感なく行えるが、前側の車輪を操舵するかは、操縦者が操舵輪の切換スイッチを操作するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３２７１３６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前記乗用作業車は、操縦者が走行車体の前方へ向かって操縦していて、振り返って後方を見ながら後退する場合には操舵輪の切換スイッチを操作しなければならないので、操縦中に行う切換操作が面倒で戸惑うことがある。

【0006】

本発明は、操舵輪の切換えを可能にした乗用作業車において、操縦者が操舵輪の切換操作を必要とせず走行したい方向に顔を向けるだけで向かった側の前車輪が操舵されるようにして、前後進を繰り返すことの多い乗用作業車を違和感無く操縦できるようにすることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。

【0008】

請求項１の発明は、左右前輪２，２と後輪３，３で走行する走行車体１を操縦席１０の前に設けるステアリングホイール１１を回動して操舵操作を行う乗用作業車において、前輪２，２を操舵して後輪３，３を中立にするＦＷＳモードと後輪３，３を操舵して前輪２，２を中立にするＲＷＳモードに切り替える走行制御装置４０を設け、操縦者が頭に付ける人方位センサ３６の前方位が走行車体１に設ける車方位センサ３７の前方位と一致している場合は走行制御装置４０がＦＷＳモードとし、人方位センサ３６の前方位が車方位センサ３７の前方位と逆の場合はＲＷＳモードに自動的に切り替えることを特徴とする乗用作業車の操縦装置とする。

【0009】

請求項２の発明は、操縦者の視界が走行車体１の前後から外れると走行制御装置４０が走行を停止することを特徴とする請求項１に記載の乗用作業車の操縦装置とする。

【0010】

請求項３の発明は、人方位センサ３６を操縦者が被るヘルメット３８に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の乗用作業車の操縦装置とする。

【発明の効果】

【0011】

請求項１の発明で、操縦者が操縦席１０に座って走行車体１の前に向かってステアリングホイール１１を操作する場合は、走行車体１に設ける車方位センサ３７と搭乗者の人方位センサ３６の前方位が一致しているので、走行制御装置４０がＦＷＳモードとして、前輪２，２を操舵して通常の旋回感覚で操縦が行え、操縦者が振り返って後方に向くと、車方位センサ３７の前方位と人方位センサ３６の前方位が逆になって走行制御装置４０がＲＷＳモードに切り換るので、操縦者は後退時にも前向きと同じ旋回感覚でステアリングホイール１１を回して操縦操作を行えるので、操縦操作を戸惑うことがない。

【0012】

請求項２の発明で、操縦席１０に座った作業者が走行車体１の前後から横方向を向いて視線が外れると危険であるので、走行制御装置４０が走行を停止して危険を回避できる。

【0013】

請求項３の発明で、操縦者がヘルメット３８を被ることで、人方位センサ３６として操縦者の顔の向きを走行制御装置４０に認識させて操舵モードを制御出来、操縦席１０に座る作業者の安全も図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態にかかる作業車両の左側面図である。

【図2】同作業車両の平面図である。

【図3】同作業車両の測位ユニットの接続図である。

【図4】同作業車両のコントローラの接続図である。

【図5】同作業車両において操縦者が被るヘルメットの図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本実施例の乗用作業車は、図１，２に示すように、トラクタで、走行車体１の下側の前部に左右一対の前輪２，２が設けられ、後部に左右一対の後輪３，３が設けられて、四輪で走行する。また、走行車体１の上側の前部にエンジンを収納するボンネット４が設けられ、ボンネット４の後側に作業者が搭乗する操縦部５が設けられ、操縦部５の後側に作業者を保護する安全フレーム（ロプス）６が設けられ、操縦部５の下方後側には、エンジンの出力回転を伝動する前後方向に延在するＰＴＯ軸７が設けられ、作業機（図示省略）を装着する。

【0016】

操縦部５の操縦席１０の前側には、ステアリングホイール１１と、ステアリングホイール１１に連結されたステアリングシャフト１２を支持するステアリングコラム１３が設けられて、ステアリングホイール１１の回動方向と回動角度がステアリングセンサ１１Ｓ（図４）で走行制御装置（コントローラ）４０に入力する。また、ステアリングコラム１３の上部には、走行車体１の方位を示す車方位センサ３７が設けられ、フロア１５におけるステアリングコラム１３の左側には、クラッチペダル１６が設けられ、右側にはアクセルペダル１７が設けられている。

【0017】

左右一対の前輪２の内側には、それぞれ略前後方向に延在する操舵アーム２０が設けられ、左右一対の操舵アーム２０の前部は、左右方向に延在するタイロッド２１で連結されている。また、右側の操舵アーム２０には、ステアリングホイール１１の回動に応じて伸縮するロッドを有する前操舵シリンダ２２のロッド先端部が連結されている。なお、前操舵シリンダ２２のチューブ後端部は走行車体１に連結されている。これにより、ステアリングセンサ１１Ｓの回動信号で前操舵シリンダ２２のロッドを伸縮させて左右一対の前輪２，２の操舵を行うことができる。

【0018】

前操舵シリンダ２２として油圧シリンダや電動シリンダを使用することができるが、本実施形態では、油圧シリンダを使用し、前操舵シリンダ２２とオイルタンクを連結する油圧経路の中間部に流量制御弁６２を設けている。これにより、流量制御弁６２を駆動して前後操舵シリンダ２２，２７のロッドの伸縮速度を増減速することができる。

【0019】

左右一対の後輪３の内側には、それぞれ略前後方向に延在する操舵アーム２５が設けられ、左右一対の操舵アーム２５の後部は、左右方向に延在するタイロッド２６で連結されている。また、右側の操舵アーム２５の前部には、ステアリングホイール１１の回動に応じて伸縮するロッドを有する後操舵シリンダ２７のロッド先端部が連結されている。なお、後操舵シリンダ２７のチューブ後端部は走行車体１に連結されている。これにより、ステアリングセンサ１１Ｓの回動信号で後操舵シリンダ２７のロッドを伸縮させて左右一対の後輪３，３の操舵を行うことができる。

【0020】

後操舵シリンダ２７として油圧シリンダや電動シリンダを使用することができるが、本実施形態では、油圧シリンダを使用し、後操舵シリンダ２７とオイルタンクを連結する油圧経路の中間部に流量制御弁６３を設けている。これにより、流量制御弁６３を駆動して前操舵シリンダ２２，２７のロッドの伸縮速度を増減速することができる。

【0021】

ボンネット４の上部には、移動局３３が設けられ、安全フレーム６の上部には、移動局３４が設けられている。

【0022】

移動局３３は、ボンネット４の上部における前輪２にエンジンの出力回転を伝動するドライブシャフト２３の前方近位部で、且つ、左右一対の前輪２の左右方向の中心に設けられている。これにより、後述する測位衛星３１等から送信されてくる位置情報を効率良く受信することができ、測位衛星３１等から送信されてくる位置情報に基づいて、作業車両の前部、すなわち、ドライブシャフト２３の前方近位部で、且つ、左右一対の前輪２の左右方向の中心の走行位置を正確に算出することができる。

【0023】

移動局３４は、安全フレーム６の上部における後輪３にエンジンの出力回転を伝動するドライブシャフト２８の後方近位部で、且つ、左右一対の前輪２の左右方向の中心に設けられている。これにより、後述する測位衛星３１等から送信されてくる位置情報を効率良く受信することができ、測位衛星３１等から送信されてくる位置情報に基づいて、作業車両の後部部、すなわち、ドライブシャフト２８の後方近位部で、且つ、左右一対の後輪３の左右方向の中心の走行位置を正確に算出することができる。

【0024】

また、本実施形態では、平面視において、移動局３３とドライブシャフト２３の前後方向の離間距離と、移動局３４とドライブシャフト２８の前後方向の離間距離を同一距離に設定している。これにより、測位衛星３１等から送信されてくる位置情報に基づいて作業車両の前部と後部を算出する計算式が簡易になり後述する走行制御装置４０の処理部４１の負担を軽減することができる。

【0025】

作業車両の進行方向の切替えは、自動走行時に作業車両を前進させる自動走行スイッチ６０や自動走行時に作業車両を後進させる自動後進スイッチ６１、エンジンの出力回転を伝えるドライブシャフト２３，２８を連結する伝動経路の上流部に設けられたエンジンの出力回転の回転速度の増減速と回転方向の切替えを行う油圧式無段変速装置（図示省略）で行うことができる。

【0026】

作業車両の走行速度の増減速は、油圧式無段変速装置や、エンジンの出力回転の回転速度を増減速するトランスミッション（図示省略）で行うことができる。本実施形態では、油圧式無段変速装置のトラニオン軸を一側方向に回転させる前進用モータ６４と他側方向に回転させる後進用モータ６５で回動させて行っている。これにより、作業車両の走行速度の増減速や進行方向の切替えをスムーズに行うことができる。

【0027】

作業車両の走行停止は、トランスミッションに内装されたブレーキパッドを左右方向に移動してトランスミッションの出力回転をさせる制動用モータ６６を回動させて行っている。

【0028】

図３に示すように、ＲＴＫ－ＧＰＳ測位方式である測位ユニット３０は、測位衛星３１と、既知の位置に設けられた基地局３２と、作業車両のボンネット４に設けられた移動局３３と、安全フレーム６に設けた移動局３４で構成されている。これにより、測位衛星３１から移動局３３，３４に送信されてくる位置情報と基地局３２から移動局３３，３４に送信されてくる補正用の位置情報から移動局３３，３４の走行位置を正確に算出することができる。

【0029】

基地局３２は、固定用通信機３２Ａと、測位衛星３１からの位置情報を受信する固定用ＧＰＳアンテナ３２Ｂと、移動局３３，３４に補正用の位置情報を送信する固定用データ送信アンテナ３２Ｃから構成されている。

【0030】

移動局３３は、移動用通信機３３Ａと、測位衛星３１からの位置情報を受信する移動用ＧＰＳアンテナ３３Ｂと、基地局３２からの補正用の位置情報を受信する移動用データ送信アンテナ３３Ｃで構成されている。

【0031】

移動局３４は、移動用通信機３４Ａと、測位衛星３１からの位置情報を受信する移動用ＧＰＳアンテナ３４Ｂと、基地局３２からの補正用の位置情報を受信する移動用データ送信アンテナ３４Ｃで構成されている。

【0032】

図４に示すように、走行制御装置（コントローラ）４０は、ＣＰＵ等からなる処理部４１と、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ等からなる記憶部４２と、外部とのデータ通信用の通信部４３から形成されている。

【0033】

処理部４１は、測位衛星３１から送信されてくる位置情報等に基づいて移動局３３，３４の走行位置の算出、移動局３３，３４の走行位置と設定経路４５とされた等高線の偏移量の算出、偏移量が所定の偏移量よりも大きい場合に前後操舵シリンダ２２．２７を駆動させてロッドの伸長等を行う。

【0034】

記憶部４２は、傾斜地の位置、作業車両を自動走行させる等高線である設定経路４５等を保存する。

【0035】

通信部４３は、移動用通信機３３Ａ，３４Ａを介して測位衛星３１から送信されてくる位置情報等の受信と、作業車両から作業車両の走行位置情報等の送信を行う。

【0036】

走行制御装置４０の入力側には、測位衛星３１からの位置情報を受信する移動用ＧＰＳアンテナ３３Ｂと、基地局３２からの補正用の位置情報を受信する移動用データ送信アンテナ３３Ｃと、測位衛星３１からの位置情報を受信する移動用ＧＰＳアンテナ３４Ｂと、基地局３２からの補正用の位置情報を受信する移動用データ送信アンテナ３４Ｃと、作業者の操舵から走行制御装置４０の自動操舵に切替える切替スイッチ５０と、傾斜地の等高線を自動走行させる設定経路４５に設定する設定経路スイッチ５１と、作業車両の進行方向に直交する左右方向の傾斜角度を測定する傾斜センサ５２が所定の入力インターフェース回路を介して接続され、さらに、車方位センサ３７から走行車体１の前向き方位が入力し、人方位センサ３６から操縦者の顔の向いている方位が入力し、ステアリングホイール１１の回動方向と回動角度がステアリングセンサ１１Ｓから入力する。

【0037】

コントローラ４０の出力側には、コントローラ４０が操舵して作業車両を自動走行させる自動走行スイッチ６０と、コントローラ４０が操舵して作業車両を自動後進させる自動後進スイッチ６１と、左右一対の前輪２を操舵する前操舵シリンダ２２に供給するオイルの流量を制御する前流量制御弁６２と、左右一対の後輪３を操舵する後操舵シリンダ２７に供給するオイルの流量を制御する後流量制御弁６３と、油圧式無段変速装置のトラニオン軸を回転させて作業車両を前進させる前進用モータ６４と、油圧式無段変速装置のトラニオン軸を回転させて作業車両を後進させる後進用モータ６５と、トランスミッションのブレーキパッドを移動させて作業車両の走行を停止させる制動用モータ６６が所定の出力インターフェース回路を介して接続されている。

【0038】

図５は、トラクタの操縦者が被るヘルメット３８を示し、この後外側に顔方向信号発信器としての人方位センサ３６を付けていて、これを被って顎紐３８Ａを絞めることで操縦者の顔の方位を知ることが出来て、その方位信号が走行制御装置４０に入力する。顎紐３８Ａは人方位センサ３６のとして装着信号発信器として機能し、外すと走行制御装置４０に信号が入力してエンジンを停止させて走行できないようにする。

【0039】

走行制御装置４０では、ステアリングセンサ１１Ｓの信号で前流量制御弁６２を制御して前操舵シリンダ２２を作動して前輪２，２が操舵され、後流量制御弁６３を制御して後操舵シリンダ２７を作動して後輪３，３が操舵されるが、車方位センサ３７の前方位と人方位センサ３６の前方位が左右６０度の範囲で一致していると前輪２，２が操舵され後輪３，３が中立前後に向かうＦＷＳモードとなり、人方位センサ３６の前方位が車方位センサ３７と逆で左右６０度の範囲内では後輪３，３が操舵され前輪２，２が中立前後に向かうＲＷＳモードとなり、左右６０度の範囲を超えると制動用モータ６６を作動して走行を停止させる。

【0040】

このことで、ヘルメット３８を被った操縦者が前を向いて操縦する場合はＦＷＳモードで操舵され、後ろを振り向いて後退する場合はＲＷＳモードで操舵され、前後左右６０度以上顔を横に向けて視界が前後から外れると制動用モータ６６が作動して減速停止する。

【0041】

なお、前進走行中に操縦者が後方へ向いたり、後進中に前方へ向いたりすると、減速して停止するようにするのも良い。

【0042】

本実施例のトラクタは、傾斜した山間地の圃場を等高線に沿って作業を行えるようにしているが、傾斜センサ５２が走行車体１の左右傾きを検出すると左右前輪２，２と後輪３，３を山側に向けて傾けることで直進走行を可能にしている。その傾ける角度は傾斜度合いや耕耘や整地などの作業種類によって変更する。

【符号の説明】

【0043】

１ 走行車体
２ 前輪
３ 後輪
１０ 操縦席
１１ ステアリングホイール
３６ 人方位センサ
３７ 車方位センサ
３８ ヘルメット
４０ 走行制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】