JP2021004014A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】運転席に着座した作業者の体格に応じて、車体からの振動を適切に設定することができるようにする。【解決手段】作業車両は、横軸６２周りに枢支された運転席１０と、運転席１０の側方に設けられ且つ走行又は作業に関する操作を行う操作具と、運転席１０の下部に設けられたサスペンション６３と、サスペンション６３を運転席１０に対して移動させる移動装置６４と、を備えている。【選択図】図４

Description

本発明は、例えばトラクタ等の作業車両に関する。

従来、特許文献１に開示された作業車両が知られている。
特許文献１に開示の作業車両は、運転席と、運転席の側方に設けられたアームレストと、を備えている。

特開平６−３３６１２９号公報

トラクタ等の作業車両において、振動抑制装置を備えたキャビンや運転席の技術は開発されているが、運転者の体格によってその重心位置が異なるため、単一の支持構造や従来からの振動抑制装置では適切に振動を吸収できない虞がある。また、運転者が操作したときに感じる操作感に個人差があるため、振動抑制装置による振動の設定が難しいという問題がある。

本発明は、上記したような実情に鑑みて、運転席に着座した作業者の体格に応じて、車体からの振動を適切に設定することが可能な運転席を備えた作業車両を提供する。

本発明の一態様に係る作業車両は、横軸周りに枢支された運転席と、前記運転席の側方に設けられ且つ走行又は作業に関する操作を行う操作具と、前記運転席の下部に設けられたサスペンションと、前記サスペンションを前記運転席に対して移動させる移動装置と、を備えている。

上記作業車両の運転席によれば、運転席に着座した作業者の体重や着座位置に応じて、車体からの振動を適切に設定することが可能となる。

運転席及びアームレストの平面図である。 作業車両の平面図である。 作業車両の側面図である。 運転席を側面視した図である。 運転席の振動挙動を解析するためのモデルを示した図である。 運転席の振動挙動の解析結果を示したグラフである（ｍ＝５０ｋｇ）。 運転席の振動挙動の解析結果を示したグラフである（ｍ＝７０ｋｇ）。 運転席の振動挙動の解析結果を示したグラフである（ｍ＝９０ｋｇ）。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図２は作業車両１の平面図であり、図３は作業車両１の側面図である。作業車両１は、農作業を行うための車両であり、本実施形態の場合はトラクタである。以下、作業車両１がトラクタ１であるとして説明する。但し、作業車両１はトラクタには限定されない。
以下の説明において、トラクタ１の運転席１０に着座した運転者の前側（図２、図３の矢印Ａ１方向）を前方、運転者の後側（図２、図３の矢印Ａ２方向）を後方、運転者の左側（図２の矢印Ｂ１方向）を左方、運転者の右側（図２の矢印Ｂ２方向）を右方として説明する。また、図２、図３の矢印Ｋ１で示す方向を前後方向として説明する。また、前後方向に直交する水平方向（図３の矢印Ｋ２方向）を車体幅方向という。また、車体幅方向であって、トラクタ１の中央部から右部又は左部へ向かう方向を車体外方という。また、車体幅方向であって、トラクタ１の右部又は左部からトラクタ１の中央部へ向かう方向を車体内方という。

図２、図３に示すように、トラクタ１は、車体２と、走行装置３と、連結部４と、を備えている。
図３に示すように、車体２は、車体フレーム５と、クラッチハウジング６と、ミッションケース７とを有している。車体フレーム５は、車体２の前後方向に延びている。車体フレーム５には、原動機８が搭載されている。本実施形態の場合、原動機８はエンジン８である。エンジン８の上方は、ボンネット２９により覆われている。クラッチハウジング６は、エンジン８の後部に連設されており、クラッチを収容している。ミッションケース７は、クラッチハウジング６の後部に連結されており、変速装置や後輪差動装置等を収容している。変速装置は、主変速装置と副変速装置とを含む。ミッションケース７の後方にはＰＴＯ軸９が突出している。

走行装置３は、車体２の前部に設けられた前輪３Ｆと、車体２の後部に設けられた後輪３Ｒとを有している。前輪３Ｆは、車体フレーム５に支持されている。後輪３Ｒは、後輪差動装置の出力軸に支持されている。後輪３Ｒは、タイヤであってもよいし、クローラであってもよい。
連結部４は、車体２の後部に設けられている。連結部４は、圃場（農地）等に対して作業を行う作業装置（対地作業機）をトラクタ１の後部に連結するための部分である。作業装置は、例えばＰＴＯ軸９から伝達される駆動力によって駆動する。具体的には、作業装置は、耕耘機、散布機、播種機等であるが、これらに限定はされない。

連結部４は、油圧シリンダ等のアクチュエータにより駆動して作業装置を上昇又は下降させる昇降装置である（以下、「昇降装置４」ともいう）。本実施形態の場合、昇降装置４は、３点リンク機構であって、リフトアーム４ａ、ロアーリンク４ｂ、トップリンク４ｃ、リフトロッド４ｄ、リフトシリンダ４ｅを有している。また、車体２の後部には、作業装置を水平に維持するための水平制御装置（モンロー）が設けられている。

車体２には、運転席１０と、運転席１０を囲うキャビン１１が搭載されている。図１に示すように、運転席１０の前方には、ステアリングホイールが設けられている。ステアリングホイールは、操縦台の上部に設けられたコラムカバーの上部に支持されている。
運転席１０の前方であって、ステアリングホイールの下方には、アクセルペダル、左側のブレーキペダル、右側のブレーキペダル、クラッチペダル、ブレーキペダルの連結を解除する連結解除ペダルが設けられている。

トラクタ１は、走行系や作業系の制御を行う制御装置（図示略）を備えている。制御装置は、演算部（ＣＰＵ等）や記憶部（メモリ）等を備えており、記憶部に記憶されたプログラムに基づいて所定の制御を実行する。より具体的には、制御装置は、運転席１０の周囲に設置された操作具（レバー、スイッチ、ダイヤル等）を操作したときの操作信号や、車体２に搭載された様々なセンサの検出信号等に基づいてトラクタ１の走行系や作業系の制御を行う。例えば、制御装置は、操作具からの操作信号に基づく昇降装置４の昇降に関する制御や、アクセルペダルセンサからの検出信号に基づくエンジン８の回転数の制御等を実行する。

図１に示すように、運転席１０の一側方（右方）には、アームレスト２０が設けられている。アームレスト２０は、長手方向が前後方向を向き、短手方向が車体幅方向を向いて配置されている。以下、アームレスト２０の短手方向をアームレスト２０の幅方向という。アームレスト２０の幅方向は、アームレスト２０の長手方向と直交する方向であって、車体幅方向と同じ方向である。

アームレスト２０は、第１部分２１と第２部分２２とを有している。第１部分２１は、アームレスト２０の長手方向一方側（前側）に設けられている。第２部分２２は、アームレスト２０の長手方向他方側（後側）に設けられている。つまり、第１部分２１は、第２部分２２の前方に設けられている。
先ず、アームレスト２０の第１部分２１について説明する。

図１に示すように、第１部分２１は、前後方向において、運転席１０の背もたれ部１０ａの前方に配置されている。第１部分２１は、前後方向において、運転席１０の座部１０ｂとオーバーラップしている。第１部分２１の前端部（アームレスト２０の前端部）は、
運転席１０の座部１０ｂよりも前方に位置している。
図１に示すように、第１部分２１の表面（以下、「第１表面部２１」という）には、走行及び／又は作業に関する操作を行うための操作具３０が設けられている。図３〜図６に示すように、第１表面部２１は、第１上面２１Ｕ、第１下面、第１左側面２１Ｌ、第１右側面、第１前面を有している。

図２、図３に示すように、キャビン１１の側方且つ下方には乗降ステップ１４０が設けられている。乗降ステップ１４０は、キャビン１１の左方と右方とにそれぞれ設けられている。乗降ステップ１４０は、前輪３Ｆと後輪３Ｒとの間に設けられている。乗降ステップ１４０は、上段ステップ１４１と下段ステップ１４２とを含む。上段ステップ１４１は、キャビン１１の乗降口８８の下方に設けられている。下段ステップ１４２は、上段ステップ１４１の下方に設けられている。

さて、本実施形態の作業車両１に備えられた運転席１０には、特徴的な構成が設けられている。
図４は、運転席１０を模式的に示した側面図である。
運転席１０は、座部６０と、座部６０の後端側から上方へ立ち上がるように設けられている背部６１とを有している。この背部６１は前後にリクライニング可能となっている。

背部６１の下部はキャビン１１の床に設置されている。特に、図４に示すように、運転席１０の後部端は、水平方向を向く横軸６２により、床に対して左右軸心回りに揺動可能となっており、運転席１０の座部６０の前端が上下方向に揺動可能となっている。
運転席１０の座部６０の下面には、バネ６５を含む防振部材で構成されたサスペンション６３が配備されている。このサスペンション６３は、運転席１０に対して当該サスペンション６３を移動させる移動装置６４とにより座部６０の下面を前後方向へ移動可能となっている。サスペンション６３を構成するバネ６５などが外部へ露見しないよう、ゴム製の蛇腹状とされた覆い体で、サスペンション６３の周囲を囲うように覆われている。

具体的には、移動装置６４は、座部６０の下面には前後方向を向く１または複数の座部レール部材６６が形成されており、この座部レール部材６６に対向して配置されるように、車体１０（キャビン１１の床部の上）にも前後方向を向く１または複数の床レール部材６７が設けられている。
座部レール部材６６と床レール部材６７と間にサスペンション６３が設けられており、座部６０をキャビン１１の床上で支えている。サスペンション６３は両レール部材６６、６７に沿って、サスペンション６３に備えられた車輪６８などの移動体が座部レール部材６６及び床レール部材６７に沿って移動することにより、サスペンション６３は座部６０に対して移動自在となっている。サスペンション６３は、座部６０の前側から座部６０の後側の横軸６２との間の前後距離を移動することができる。移動体は、車輪６８に限定されず、座部レール部材６６及び床レール部材６７に沿ってスライドするスライダであってもよい。

このように、サスペンション６３の位置と横軸６２との位置（前後方向の距離）とが可変となることにより、運転席１０の振動の状態が異なるものとなる。
図５は、サスペンション６３の位置と横軸６２との位置（前後方向の距離）とを可変とした際の、運転席１０の振動の様子をシミュレーションする実験を行った時の様子を示したものである。

運転席１０には座部６０の前後方向中央（０．５×ｌ、ｌは座部６０の前後長さ）に、質量ｍの運転者が座っていることを想定している。サスペンション６３は、横軸６２の位置を原点として前方側へａ×ｌの位置に存在するものとする。
すると、以下の示す運動方程式が成立することになる。なお、座部６０の質量（シート重量）は無視したものとしている。

上記方程式を解くと、数２の解を得る。

この解を基に、上記したａを可変とし（言い換えれば、サスペンション６３の位置を変更し）シミュレーションを行った結果を図６Ａ〜図６Ｃに示す。このとき、ｍ＝５０ｋｇ、７０ｋｇ、９０ｋｇとしている。図６Ａ〜図６Ｃでは、作業車両の振動として、１８Ｈｚと２５Ｈｚに対する振動伝達倍率をラインで示している。また、ａ＝１．００は、サスペンション６３の位置が最も背部６１から離れている座部６０の前端に対応し、ａ＝０．２５は、サスペンション６３の位置が背部６１に近い側を示している。

図６Ａ〜図６Ｃに示すように、運転者の体重が５０ｋｇの場合、ａ＝１．００のときが運転者へ振動が伝わりにくいことが明らかとなった。運転者の体重が７０ｋｇの場合、１８Ｈｚの振動が気になる場合はａ＝１．００とし、２５Ｈｚの振動が気になる場合は、ａ＝０．２５とすると良いことがわかった。運転者の体重が９０ｋｇの場合、ａ＝０．２５のときに最も車体２からの振動が運転者へ伝わりにくいことが明らかとなった。一方、０〜５０Ｈｚにおいて、ａ＝０．２５，０．５０，０．７５では振動が大きくなるピークが存在し、位置によって振動の大きさが異なる。したがって、作業車両１において、作業車両１の全体の振動と運転席１０の振動との互いの揺れ方を、サスペンション６３の位置を変更することにより調整することができ、作業車両１の全体の振動と運転席１０の振動とを同調させることができる。

上記作業車両によれば、以下の効果を奏する。
作業車両１は、運転席１０と、前記運転席１０の側方に設けられ且つ、走行又は作業に関する操作を行う操作具と、を有し、この運転席１０は、後部側で横軸６２に枢支されており、運転席１０を構成する座部６０の下部には、サスペンション６３が設けられているといった構成を有している。この構成を有することで、サスペンション６３を前後方向の適切な位置へ移動させることで、運転者に対する車体２からの振動の伝達を確実に抑制できる。

逆に、サスペンション６３を別の適切な位置へ移動させることで、車体２の振動を運転席１０へ効果的に伝えて、車体２と運転席１０とが同周期・同位相で振動するようにすることもできる。すると運転者から見て、操作具（レバー、スイッチ、ダイヤル等）が相対的に常に同位置となるため、車体２の振動に邪魔されることなく、操作具が非常に操作されやすいものとなる。

また、本発明の運転席１０に備えられたサスペンション６３により、運転席１０の支持構造のピッチ方向への剛性を可変にすることができ、運転者の体格に合わせた振動伝達の低減構造を実現することが可能となる。運転席１０の支持構造のピッチ方向への剛性を可変にすることで運転者ごとに最適なシート剛性を実現可能となる。言い換えれば、運転席１０の支持構造のピッチ方向への剛性を可変にすることで、振動伝達特性を可変にし、運転席１０を個別に開発することなく運転者ごとに最適なシート剛性を実現することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 作業車両
１０ 運転席
２０ アームレスト
６２ 横軸
６３ サスペンション
６４ 移動装置

Claims (4)

1. 横軸周りに枢支された運転席と、
   前記運転席の側方に設けられ且つ走行又は作業に関する操作を行う操作具と、
   前記運転席の下部に設けられたサスペンションと、
   前記サスペンションを前記運転席に対して移動させる移動装置と、
   を備えている作業車両。
2. 前記運転席は、座部と、前記座部の後部に設けられた背もたれ部とを有し、
   前記移動装置は、前記座部に沿って前記サスペンションを移動させる請求項１に記載の作業車両。
3. 前記運転席を支持する機体を備え、
   前記移動装置は、
   前記座部の下部に沿って延設された座部レール部材と、
   前記機体に取付けられ且つ、前記座部レール部材に対向して配置された床レール部材と、
   を有し、
   前記サスペンションは、前記座部レール部材と前記床レール部材との間に配備され、前記座部レール部材及び床レール部材に沿って移動に移動可能とされている請求項２に記載の作業車両。
4. 前記サスペンションは、バネを含む請求項１〜３のいずれかに記載の作業車両。

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