JP2001001911A - 作業車両の振動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラクタなどの作業車両において、ステアリ
ングハンドルを、ゴム式のマウントにより支持するもの
は、構成部材（ステアリングシャフト）自体の状態や他
の可動部材の状態が変化すると、共振が発生し、常時振
動を防止することができなかった。 【解決手段】 エンジン７後方にステアリングハンドル
４を配置し、前記ステアリングハンドル４とエンジン７
前方のパワーステアリング機構１８とをシャフト部材１
９ａ…を介して連結する。そしてシャフト部材１９ｂの
一部にボール２３部材を設け、ポストフレーム１１に支
持する。前記ボ−ル２３の球面周囲に圧電振動子を介在
させ、車体の振動を打ち消すように振動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、農業機械や建設
機械、或いは運搬車といった作業車両の振動制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、農業用トラクタには、車体前部の
剛性フレームにエンジンを取付け、前記エンジン後方に
ステアリングハンドルを配置し、前記ステアリングハン
ドルとエンジン前方の前輪操舵機構とをシャフト部材を
介して連結する構成のものがあった。そしてこれら農業
用トラクタは、エンジンをゴム素材のマウント部材を用
いて車体フレームに搭載し、走行車輪にはゴムタイヤを
使用し、操縦座席には、振動吸収マット等からなる座席
シートを使用して、車体の振動伝達を軽減し、車両の居
住性、操作性を向上していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来装置にあっては、いずれも発生した振動を如何に吸収
して操縦者や搭載機器への伝播を少なくすることを目的
とするものであるが、これらの振動は、部材自体の状態
や他の可動部材、可動装置の状態が変化すると共振する
ため常時車両の振動、例えばステアリングハンドル等の
操作部の振動伝達を防止することはできなかった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述した課
題を解決するために、次の如き技術手段を講ずるもので
ある。即ち、請求項１の発明は、車体前部の剛性フレー
ム２にエンジン７を取付け、前記エンジン７後方にステ
アリングハンドル４を配置し、前記ステアリングハンド
ル４とエンジン７前方の前輪操舵機構とをシャフト部材
１９ｂを介して連結する作業車両において、前記シャフ
ト部材１９ｂの一部を車体の適宜箇所に支持するにあた
り、前記シャフト部材１９ｂに球面を有する膨出部２３
を設け、前記膨出部２３をこの球面に振動アクチュエー
タ２６を沿わせた状態で支持したことを特徴とする作業
車両の振動制御装置とした。

【０００５】また、請求項２の発明では、請求項１の車
体に、作業状態検出手段Ｓ１を設けると共に、前記シャ
フト部材１９ｂの近傍に振動検出手段Ｓ３を設け、前記
作業状態検出手段Ｓ１の検出情報に応じて前記振動アク
チュエータ２６へ制御作動信号を変更して出力する制御
手段を装備していることを特徴とする作業車両の振動制
御装置とした。

【０００６】

【発明の効果】この発明は、請求項１のように、ステア
リングハンドル４と連動するシャフト部材１９ｂに球面
を有する膨出部２３を設け、前記膨出部２３をこの球面
に振動アクチュエータ２６を沿わせた状態で支持したの
で、同シャフト１９ｂを例えば回転して状態を変更した
場合でも、常に車体側との接触面が確保されアクチュエ
ータ２６を振動させることで、前記振動を打ち消すこと
ができる。

【０００７】また、詳しくは請求項２のように、作業状
態検出手段Ｓ１を設けると共に、前記シャフト部材１９
ｂの近傍に振動検出手段Ｓ３を設け、前記作業状態検出
手段Ｓ１の検出情報に応じて前記振動アクチュエータ２
６へ制御作動信号を変更して出力することで、車体の振
動を低減することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明を農業用トラクタ
に搭載した形態について説明する。トラクタ１は、図１
に示すように、剛性のエンジン取付フレーム２の前部
に、ステアリングハンドル４によって操作される左・右
前輪５，５を設け、車体フレーム２の後部に左・右後輪
６，６を設けている。エンジン７は、ディーゼル式エン
ジンであって、ステアリングハンドル４の前側にあるボ
ンネットカバー８によって覆われたエンジンルームに内
装されおり、この回転動力をミッションケース９内の各
種変速装置へ伝達する構成となっている。

【０００９】前記変速装置は、図示は省略しているが、
複数段に変速できる主変速装置と、高低速の切替機構か
らなる副変速装置と、前後進の切替装置とを設けてい
る。そして、前記エンジン７から出力された回転動力
を、高低の切替による複数段の作業速度、路上速度及び
前後進の切替に基づく前後進の推進力として、前記左・
右後輪６，６に伝動する構成となっている。

【００１０】ミッションケース９の後上部に設けたシリ
ンダケース１０に、作業機昇降用アクチュエータである
油圧シリンダを内装して設け、シリンダケース１０には
左・右リフトアーム１２，１２の基部を枢着し、その先
端側を後方に突出させている。機体後部には、上部リン
ク１３、左・右下部リンク１４，１４の３Ｐ方式により
対地作業機１７（図例ではロータリ作業機）を連結して
いる。

【００１１】そして、左・右リフトアーム１２，１２に
は、車両の作業状態を検出する手段として、この回動基
部にポジションセンサＳ１を設け、先端側にはリフトロ
ッド１６，１６を介して、対地作業機１７を吊持して連
結し、前記油圧シリンダのピストンの伸縮に基づいて昇
降回動する構成である。次に、図２に基づきステアリン
グ装置について説明する。

【００１２】ステアリング装置は、ステアリングハンド
ル４、パワーステアリング装置１８、これらを接続する
第一シャフト１９ａ、第二シャフト１９ｂ、第三シャフ
ト１９ｃ、そして前輪操舵機構を構成するナックルアー
ムやタイロッド等から構成されている。そして、ハンド
ルポスト２０内のポストフレーム１１に回動自在に第一
シャフト１９ａを取り付け、この第一シャフト１９ａの
上端にステアリングハンドル４の基部をスライド嵌合し
て伸縮自在に取り付けている。操縦座席３の前方に位置
するフロアパネル２１には、マウント部材２２を介して
膨出部となるボール部材２３を取り付け、このボール部
材２３に第二シャフト１９ｂを支持して、第一シャフト
１９ａの前端と第二シャフト１９ｂの後端を自在継手を
介して連結し、第二シャフト１９ｂの前端と第三シャフ
ト１９ｃの後端とを自在継手を介して連結し、第三シャ
フト１９ｃの前端を前記エンジン取付フレーム２の外側
に取り付けたパワーステアリング装置１８の入力軸２４
に接続している。また前記フロアパネル２１は、この前
下端部を前記エンジン取付フレーム２に接続する構成と
なっている。

【００１３】しかして、ステアリングハンドル４を回転
操作すると、パワーステアリング装置１８内の操舵弁を
切り替えて圧油量を調整し、操舵用の油圧シリンダを作
動し、前記前輪操舵機構を介して左・右前輪５，５を操
舵する。前記第二シャフト１９ｂを支架構成について、
更に具体的に説明する。操縦座席３の前方に位置する前
記フロアパネル２１に、ゴム製のマウント部材２２を介
して半球状のボール部材２３を取り付け、このボール部
材２３の内周面に第二シャフト１９ｂを嵌合支持し、ボ
ール部材２３の全外周面に沿って振動アクチュエータ２
６の内周面を嵌合し、振動アクチュエータ２６は支持部
材２７を介してボルト・ナットによりマウント部材２２
に支持されている。

【００１４】この振動アクチュエータ２６は、圧電振動
子を利用しコントローラの通電により高速振動して、厚
さを変更する構成となっている。そして、エンジン振動
と同期した振動をマウント部材２２またはボール部材２
３等に与えることによって、ステアリングハンドル４側
への振動伝播を阻止する構成である。尚、第一シャフト
１９ａの中間部を、マウント部材２２，ボール部材２
３，振動アクチュエータ２６により支持する構成として
もよい。

【００１５】次に、図４に基づきステアリングハンドル
４の調節装置について説明する。前記ハンドルポスト２
０は、図４のように、上部ハンドルポスト部２０ａと下
部ハンドルポスト部２０ｂとに分割構成され、上部ハン
ドルポスト部２０ａにステアリングハンドル４を回動操
作可能に支持すると共に、メータ類を設けたメータパネ
ル３６を一体的に取り付ける構成となっている。そし
て、上部ハンドルポスト部２０ａの下部と、下部ハンド
ルポスト部２０ｂの上部との間を、ジャバラ４０により
移動自在に連結している。

【００１６】これにより、操縦者の姿勢に応じて前記ス
テアリングハンドル４全体及びメータパネル３６を左
右、或るいは後方へ移動させることができ、車両の操作
性を向上することができる。前記左・右前輪５，５の回
転軸には、この回転を検出できる位置に車軸センサＳ２
を設け、前記操縦座席３の近傍位置の例えばフロアパネ
ル２１には、車体の振動を検出する振動センサＳ３を設
けている。

【００１７】そして、前記操縦座席３の側方に設けた油
圧操作レバー２８には、その回動基部に操作位置を検出
するポジション設定器２９を設け、制御手段であるコン
トローラ３１は、ポジション設定器２９から入力された
設定値と、ポジションセンサＳ１から入力された検出値
とを比較演算して、前記対地作業機１７上昇用制御弁の
ソレノイド３０ａ又は対地作業機１７下降用制御弁のソ
レノイド３０ｂに、制御信号を出力して励磁し、図示省
略の油路を切替えて、対地作業機１７を昇降する構成で
ある。

【００１８】前記コントローラ３１は、操縦座席３の下
方に設けられていて、その内部には、図３に示すよう
に、予め設定した制御プログラム，基準とする各種のデ
ータをＥＥＰＲＯＭに記憶させており、これらの予め設
定している基準情報と前記各センサから入力される検出
情報とに基づいて比較演算しながら制御信号を出力する
構成としている。

【００１９】更に、コントローラ３１には、ソレノイド
バルブ（図示省略）に出力された制御信号と、そのとき
の基礎データとなった振動センサＳ３，回転センサＳ４
からの検出情報等を一時記憶するＲＡＭを持つ構成とし
ている。そして、コントローラ３１の入力側には、、油
圧操作レバー２８の位置を検出するポジション設定器２
９、リフトアーム１２，１２のポジションセンサＳ１、
車軸センサＳ２、振動センサＳ３、エンジン７の温度を
検出する温度センサＳ５、操縦席３後部に設けられてい
てオペレータの存在を赤外線で検出する操縦者感知セン
サＳ６を、夫れ夫れ接続している。

【００２０】また、コントローラ３１の出力側には、作
業機上昇用の制御弁のソレノイド３０、作業機下降用の
制御弁のソレノイド３０、振動アクチュエータ２６、ボ
ンネット後部に配置したモニタ装置３４、エンジン７の
異常過熱を点滅あるい点燈しながら報知する異常報知装
置３５を、それぞれ接続している。尚、前記モニタ装置
３４は、車体振動情報やエンジンの回転速度をどのよう
に変速するか等の各種情報をオペレータに知らせるため
に設けたものである。

【００２１】次に、トラクタ１の停止状態で作動する振
動制御について説明する。エンジン７はゴム等の弾性材
からなるマウント部材２２で支持されているところ、エ
ンジン７が回転駆動されるのに伴って発生する振動は、
マウント部材２２によって吸収されながら走行車体１側
に伝播され、第三シャフト１９ｃ、第二シャフト１９
ｂ、第一シャフト１９ａを経由して、ステアリングハン
ドル４に伝播されることになる。

【００２２】このような作動中に、振動センサＳ３は、
エンジン７側から伝播してきた振動を検出してコントロ
ーラ３１に入力する。すると、コントローラ３１は、入
力された検出情報に基づいて制御処理を行って、振動ア
クチュエータ２６に制御信号を出力する。このとき、振
動アクチュエータ２６は、上記制御信号を受けると、エ
ンジン振動と同期且つ逆位相の振動をマウント部材２２
に与える。このように、振動アクチュエータ２６は、制
御信号に基づいて振動層厚が微妙に変動することによ
り、マウント部材２２の防振効果に加え、振動吸収を大
幅に増大する。

【００２３】また、トラクタ１が作業状態である時、即
ち前記リフトアーム１２の角度が作業機１７の着地状態
と想定される一定角度以下であり、且つ前記車軸センサ
Ｓ２により車両の進行を検出したときに所定の通電を行
い、その後前記振動センサＳ３の検出値が最低値となる
よう前記通電量を変更する。以上のように、ステアリン
グハンドル４と連動するシャフト部材１９ｂに球面を有
するボール部材２３を設け、前記ボール部材２３の球面
に振動アクチュエータ２６を沿わせた状態で支持したの
で、常に車体側との接触面が確保され、同シャフト１９
ｂを例えば回転したり、前記ステアリングハンドル４の
位置を前後左右に変更して角度、長さを変更した場合
に、共振が生じても、前記アクチュエータ２６を適宜振
動させることで、前記振動を打ち消すことができる。

【００２４】また、リフトアーム１２のポジションセン
サＳ１または車軸センサＳ２の検出情報に基づき前記振
動アクチュエータ２６へ制御作動信号を変更して出力す
ることで、前記停止時のエンジン振動の低減に加えて、
作業時においても振動を低減することができる。次に、
前記振動アクチュエータ２６を利用した異常報知制御に
ついて説明する。

【００２５】温度センサＳ５によりエンジン７の温度を
検出し、コントローラ３１に入力すると、検出温度情報
と基準過熱情報と比較し、異常過熱か否かを判定する。
異常過熱と判定すると、異常報知装置３５に異常信号を
出力し、異常報知をする。前記異常過熱判定に関連し
て、加振信号を出力して、振動アクチュエータ２６を振
動される。すると、第二シャフト１９ｂ，第一シャフト
１９ａを介して、ステアリングハンドル４に増加振動が
伝えられ、オペレータに異常注意を喚起する。

【００２６】従って、オペレータが後ろ向き姿勢で運転
していいて、異常報知装置３５を見れない場合にも、ト
ラクタ１の異常を早期に認識することができて、エンジ
ン停止等の適切な異常回避措置をとることができる。ト
ラクタ１での作業では、周囲に気配りをすることが多
く、また、後方を見ながらの作業もある。そのため、モ
ニタの警報ランプを見逃すこともあり、燃料切れ等のト
ラブルが発生することがある。

【００２７】しかし、前記のように異常報知装置３５が
点滅した異常時には、振動アクチュエータ２６を振動さ
せて、ステアリングハンドル４の振動を増加させること
により、オペレータに異常を知らせ、早期に異常を発見
することができる。なお、他の異常時、他の操作部にも
同様に知らせる構成としてもよい。次に、トラクタ１の
作業機昇降に関するセーフティ制御について説明する。

【００２８】このトラクタ１の操縦席３後部には、赤外
線で検出する乗り操縦者感知センサＳ６を設けて、操縦
席から操縦者が離れると、ステップ３３から降りた状態
と想定し対地作業機１７の昇降を一時停止するセーフテ
ィ制御が働くものである。即ち、ステップ３３から操縦
者が降りる毎に、コントローラ３１は前記作業機昇降用
の比例圧力制御弁のソレノイド３０ａ，３０ｂへの通電
を牽制してその後の前記リフトアーム１２の作動を一旦
牽制する。そして、この牽制を解除すべく予め設定した
解除操作、例えば前記油圧操作レバー２８を作業機最上
昇位置および最下降位置へ操作すると、次の操作から対
地作業機１７を実際に昇降移動することができる構成で
ある。

【００２９】これにより、作業を中断して作業機の点検
等をする場合に、他の点検者の確認を促し、点検時の安
全を向上することができる。尚、前記操縦者感知センサ
Ｓ６に替えてキャビンのドアに開閉センサＳ７を設け
て、開閉センサＳ７がドアの開閉を検出したときに、前
記と同様にしてセーフティ制御を作動する構成としても
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタの全体側面図。

【図２】要部の側面図。

【図３】コントローラの接続状態を示すブロック図。

【図４】（Ａ）ステアリングハンドルを上方へ移動した
場合の斜視図。 （Ｂ）ステアリングハンドルを左方へ移動した場合の斜
視図。

【符号の説明】

１ トラクタ ２ エンジン取付フレーム ３ 操縦席 ４ ステアリングハンドル ５ 前輪 ６ 後輪 ７ エンジン １９ａ 第一シャフト １９ｂ 第二シャフト １９ｃ 第三シャフト ２３ ボール部材 ２６ 振動アクチュエータ ３１ コントローラ Ｓ１ リフトアームのポジションセンサ Ｓ２ 車軸センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野本 勲 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農機 株式会社技術部内 (72)発明者 永野 良太 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農機 株式会社技術部内 Ｆターム(参考） 3D030 DC22 DC39 3J048 AB11 AB13 AD02 BA14 DA06 EA21

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車体前部の剛性フレーム２にエンジン７
   を取付け、前記エンジン７後方にステアリングハンドル
   ４を配置し、前記ステアリングハンドル４とエンジン７
   前方の前輪操舵機構とをシャフト部材１９ｂを介して連
   結する作業車両において、前記シャフト部材１９ｂの一
   部を車体の適宜箇所に支持するにあたり、前記シャフト
   部材１９ｂに球面を有する膨出部２３を設け、前記膨出
   部２３をこの球面に振動アクチュエータ２６を沿わせた
   状態で支持したことを特徴とする作業車両の振動制御装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車体には、作業状態検
   出手段Ｓ１を設けると共に、前記シャフト部材１９ｂの
   近傍に振動検出手段Ｓ３を設け、前記作業状態検出手段
   Ｓ１の検出情報に応じて前記振動アクチュエータ２６へ
   制御作動信号を変更して出力する制御手段３１を装備し
   ていることを特徴とする作業車両の振動制御装置。