JP2022036628A

JP2022036628A - 作業車両

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Publication number: JP2022036628A
Application number: JP2020140932A
Authority: JP
Inventors: 聡太山根; Sota Yamane; 周一足立; Shuichi Adachi
Original assignee: Mitsubishi Mahindra Agricultural Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Mahindra Agricultural Machinery Co Ltd
Priority date: 2020-08-24
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2040-08-24
Also published as: JP7440376B2

Abstract

【課題】障害物センサの取付高さを確保しつつ、ボンネットの開閉を阻害することも防止できる作業車両を提供する。【解決手段】走行機体５と、走行機体５の前部に設けられ、エンジンルームを開閉するボンネット７と、走行機体５の前端部に前方突出状に設けられ、フロントウェイト１５を支持するウェイトブラケット１３と、走行機体５の前端部に設けられ、機体前方の障害物を検出するレーザーレンジファインダ５１と、を備えるトラクタ１であって、ウェイトブラケット１３に固定され、かつ上方に延出するセンサブラケット６０をさらに備え、センサブラケット６０は、側面視において、所定の間隔を介してボンネット７の前方に位置し、レーザーレンジファインダ５１は、センサブラケット６０の上部に取付けられる。【選択図】図３

Description

本発明は、トラクタなどの作業車両に関する。

走行機体の前端部に障害物センサを備え、機体前方の障害物を検出可能な作業車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば、ＧＰＳ測位システムを利用して自律走行を行う作業車両では、障害物センサの検出信号に応じて、障害物を回避するように自動操舵したり、走行を自動停止する制御が行われている。

特開２０１７－１７１２５３号公報

特許文献１の作業車両では、機体前端部に設けられるウェイトブラケット（具体的には、ウェイトブラケットに取付けられるウェイト部材の上面）を利用して障害物センサを取付けているため、コスト的に有利であるが、障害物センサの取付高さが制約されるという問題がある。例えば、障害物センサがレーザーレンジファインダである場合、畦などを検出しないように取付高さを設定する必要があるが、特許文献１の作業車両では、取付高さが不足する可能性がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、走行機体と、前記走行機体の前部に設けられ、エンジンルームを開閉するボンネットと、前記走行機体の前端部に前方突出状に設けられ、ウェイト部材を支持するウェイトブラケットと、前記走行機体の前端部に設けられ、機体前方の障害物を検出する障害物センサと、を備える作業車両であって、前記ウェイトブラケットに固定され、かつ上方に延出するセンサブラケットをさらに備え、前記センサブラケットは、側面視において、所定の間隔を介して前記ボンネットの前方に位置し、前記障害物センサは、前記センサブラケットの上部に取付けられることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の作業車両であって、前記走行機体の前端部に設けられ、前記エンジンルーム内に冷却風を導入する吸気部と、前記走行機体の前端部に設けられ、機体前方を照らすヘッドライトと、をさらに備え、前記センサブラケットは、前記ウェイトブラケットに固定され、かつ上方に延出する左右の縦枠部と、左右の前記縦枠部の上端部同士を連結する横枠部と、左右の前記縦枠部及び前記横枠部で囲まれる開口部と、を備える正面視冂字形状であり、前記開口部は、前記吸気部の前方に位置し、前記横枠部は、正面視で前記ヘッドライトよりも下方に位置し、前記障害物センサは、前記横枠部に角度調整可能に取付けられることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の作業車両であって、前記センサブラケットの側部には、機体側方の障害物を検出する側方用障害物センサの取付部が設けられていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ウェイトブラケットに固定され、かつ上方に延出するセンサブラケットをさらに備え、障害物センサは、センサブラケットの上部に取付けられるので、ウェイトブラケットを利用して障害物センサを取付けるものでありながら、障害物センサの取付高さを確保できる。また、センサブラケットは、側面視において、所定の間隔を介してボンネットの前方に位置するので、ボンネットの開閉を阻害することも防止できる。
請求項２の発明によれば、センサブラケットは、吸気部の前方に位置する開口部を備えるので、吸気への影響を抑制できる。また、センサブラケットの横枠部は、正面視でヘッドライトよりも下方に位置するので、ヘッドライトの照射域も確保できる。また、障害物センサは、横枠部に角度調整可能に取付けられるので、障害物センサの検出高さや検出範囲を任意に調整できる。
請求項３の発明によれば、センサブラケットの側部には、機体側方の障害物を検出する側方用障害物センサの取付部が設けられているので、側方用障害物センサのブラケットを不要にしてコストを削減できる。

本発明の一実施形態に係るトラクタの側面図である。機体前部の斜視図である。前方用及び側方用の超音波センサが取付けられた状態を示す機体前部の斜視図である。機体前部の分解斜視図である。センサブラケットの斜視図である。センサブラケットの３面図であり、（ａ）はセンサブラケットの平面図、（ｂ）はセンサブラケットの正面図、（ｃ）はセンサブラケットの側面図である。センサ検出範囲を示す側面図である。センサ検出範囲を示す平面図である。トラクタの制御構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１において、１は作業車両であるトラクタであって、該トラクタ１は、前輪２及び後輪３により支持される走行機体５を備えている。走行機体５の後部には、不図示の昇降リンク機構及び昇降シリンダを介して、ロータリ耕耘装置等の各種の作業機を昇降自在に連結可能であり、トラクタ１は、走行機体５を前進走行させながら、作業機によって耕耘作業等の各種作業を行なう。なお、例えばポテトハーベスタ等の大型の作業機は、走行機体５に対して昇降不能に取り付けられてもよい。

走行機体５は、前後方向に延びる金属製の車台６を備えており、該車台６の前部に取付けられて、不図示のエンジンルームを覆うボンネット７と、ボンネット７の後方に配置されるキャビン９と、を有している。なお、本実施の形態では、キャビン９内で着座する作業者が向く正面側を前方向とし、該前方向を基準に前後左右方向が定義される。

ボンネット７は、エンジンルームの上方側を覆うボンネットフード１０と、左右のサイドカバー１１と、前方を覆うフロントグリル１２と、からなり、ボンネットフード１０は、その後部側を支点にして開閉自在に、かつ閉じた状態で固定自在となっている。また、フロントグリル１２は、エンジンルーム内に冷却風を導入する上下の吸気部４１、４２と、上下の吸気部４１、４２間に設けられ、機体前方を照らす左右のヘッドライト４３と、を備える。

図１～図４に示すように、車台６の前端部６ａには、ウェイトブラケット１３が固定されている。ウェイトブラケット１３は、図４に示すように、機体前端部に固定される固定プレート１３ｃと、固定プレート１３ｃの左右両端部から前方に延びる左右一対のアーム１３ａと、アーム１３ａの先端に固定され、略水平方向に延びるバー１３ｂと、を有している。バー１３ｂには、複数（本実施の形態では４つ）のフロントウェイト１５（ウェイト部材）が選択的に取付けられる。なお、本実施形態のウェイトブラケット１３は、バー１３ｂに複数の取付孔１３ｄを有しており、これらの取付孔１３ｄを利用すれば、フロントウェイト１５に代えて、散布機などのフロント作業機を取付けることができる。

フロントウェイト１５は、バー１３ｂに係止可能な不図示の係止爪を有しており、係止爪をバー１３ｂに上方から係合させることで、トラクタ１の前部の荷重が増加する。フロントウェイト１５は、例えば一つ２０ｋｇあり、適当な重量及び数のフロントウェイトをバー１３ｂに係止可能である。

トラクタ１は、後部に作業機を連結するか否かで前後バランスが大きく異なり、重量の大きい作業機をトラクタ１の後部に取付けた場合には、トラクタ１の前部が浮き気味になって、走行性能や作業性能が低下する虞がある。このため、通常、トラクタ１の後部に作業機を連結した場合には、トラクタ１のバー１３ｂに適当な重量及び数のフロントウェイト１５を取り付けることで、前後の荷重バランスを良好にすることができる。

一方、トラクタ１の後部に作業機を連結しない場合にフロントウェイト１５を付けたままにすると、トラクタ１の前部の荷重が後部に比して過大となって、旋回性能や燃費が低下してしまう。このため、フロントウェイト１５は、作業機の脱着に応じて適宜着け外しする必要がある。

図３などに示すように、ウェイトブラケット１３には、後述するセンサブラケット６０を介して、障害物センサ５０が取付けられている。本実施形態の障害物センサ５０は、３種類の障害物センサを含み、第１の障害物センサは、機体前方の障害物をレーザー光の反射光に基づいて検出するレーザーレンジファインダ５１（障害物センサ）であり、第２の障害物センサは、機体前方の障害物を超音波の反射波に基づいて検出する前方用超音波センサ５２であり、第３の障害物センサは、機体側方の障害物を超音波の反射波に基づいて検出する側方用超音波センサ５３（側方用障害物センサ）である。

図１に示すように、キャビン９は、フロントガラス１６と、ドア１７と、リアガラス１９と、これらフロントガラス１６、ドア１７、リアガラス１９で覆われた空間の上部を覆う天板２０と、を有している。天板２０には、不図示のアンテナを有するリモコン受信部２１及びＧＰＳ２２（図９参照）が取付けられている。なお、キャビン９の外部には、ホーン２５Ｌ及び表示灯２６（図９参照）が取り付けられている。表示灯２６は、複数の色（本実施の形態では３色）及び表示方法（例えば常時点灯及び点滅）によって異なる状態を表示可能となっている。

図９に示すように、トラクタ１は、制御部２７を備える。制御部２７の入力側には、リモコン受信部２１と、ＧＰＳ２２と、レーザーレンジファインダ５１と、前方用超音波センサ５２と、側方用超音波センサ５３と、車速センサ２９と、自動操作入切スイッチ３０と、が接続されている。リモコン受信部２１は、トラクタ１を遠隔操作可能なリモコン３１からの遠隔操作信号を受信する。車速センサ２９は、トラクタ１の車速を検知する。自動操作入切スイッチ３０は、キャビン９に設けられており、キャビン９内の作業者に操作されることで、トラクタ１の自動走行モード及び手動走行モードを択一的に選択する。

制御部２７の出力側には、クラッチバルブ３２と、ＰＴＯクラッチバルブ３３と、ホーン２５Ｌと、表示灯２６と、変速油圧バルブ３５と、インジェクションポンプ３６と、エンジン停止リレー３７と、が接続されている。クラッチバルブ３２は、エンジンから前輪２及び後輪３等への駆動を断接するマスタークラッチを駆動する。ＰＴＯクラッチバルブ３３は、不図示のドライブシャフトからＰＴＯシャフトへの駆動を断接するＰＴＯクラッチを駆動する。

変速油圧バルブ３５は、ミッションケース内の主変速経路を切り換えて、走行機体５を変速させる。インジェクションポンプ３６は、エンジンのピストン内に噴射される燃料の噴射量を変化させて、エンジン回転数を調整する。例えば、本実施の形態では、リモコン３１からの信号により、エンジン回転数を２パターンに変化させることができる。エンジン停止リレー３７は、インジェクションポンプ３６への燃料の供給を遮断するストップソレノイドを駆動して、エンジンを停止させることができる。

トラクタ１は、ＧＰＳ２２が受信するＧＰＳ衛星からの信号及び予め入力された圃場の情報に基づいて、制御部２７がクラッチバルブ３２、ＰＴＯクラッチバルブ３３、変速油圧バルブ３５及びインジェクションポンプ３６を制御することで、自動走行することができる。

制御部２７は、自動操作入切スイッチ３０がＯＮとなって自動走行している際に、レーザーレンジファインダ５１、前方用超音波センサ５２及び側方用超音波センサ５３のいずれかが障害物を検知すると、ホーン２５Ｌによって警告音を発すると共に、表示灯２６によって作業者に障害物が検知されたことを報知する。そして、トラクタ１と障害物との距離が所定距離以内になると、制御部２７は、エンジン停止リレー３７によってエンジンを停止させて障害物とトラクタ１との衝突を回避する。

図７及び図８は、レーザーレンジファインダ５１、前方用超音波センサ５２及び側方用超音波センサ５３の検出範囲を示す説明図である。図７及び図８に示すように、レーザーレンジファインダ５１は、機体前方にレーザー光を平面状に照射するとともに、障害物に反射した反射光に基づいて障害物との距離を検出するレーザー式距離測定装置であり、その検出範囲Ｅ１の前後長は、自動運転時に走行機体５が作業速度で安全に止まることのできる距離（例えば、６０００ｍｍ）に基づいて設定され、検出範囲Ｅ１の左右幅は、車幅ではなく、装着された作業機幅（例えば、３２００ｍｍ）に基づいて設定される。レーザーレンジファインダ５１は、圃場の畦などを検出することなく、機体前方に存在する障害物を検出するために、ある程度の取付高さを確保し、遠方ほど照射高さが低くなるように前低後高状の傾斜姿勢で取付ける必要がある。

レーザーレンジファインダ５１は、直近（例えば、５０ｍｍ以内）の障害物、検出範囲Ｅ１よりも下方の障害物、さらに、機体側方の障害物を検知できないため、前方用超音波センサ５２及び側方用超音波センサ５３が設けられる。前方用超音波センサ５２の検出範囲Ｅ２は、直近の障害物や、検出範囲Ｅ１よりも下方の障害物を含むように設定され、側方用超音波センサ５３の検出範囲Ｅ３は、直近の障害物や、機体側方の障害物を含むように設定される。

つぎに、本発明の要部であるセンサブラケット６０について、図１～図６を参照して説明する。

センサブラケット６０は、ウェイトブラケット１３に固定され、かつウェイトブラケット１３から上方に延出しており、図１に示すように、側面視において、所定の間隔を介してボンネットフード１０の前方に位置する。また、レーザーレンジファインダ５１は、センサブラケット６０の上部に設けられる第１センサ取付部６１に取付けられる。

このようなセンサブラケット６０によれば、レーザーレンジファインダ５１は、センサブラケット６０の上部に取付けられるので、ウェイトブラケット１３を利用してレーザーレンジファインダ５１を取付けるものでありながら、レーザーレンジファインダ５１の取付高さを確保できる。また、レーザーレンジファインダ５１の取付高さを確保することにより、ウェイトブラケット１３に取付けられるフロントウェイト１５やフロント作業機の上方を介して機体前方の障害物を検出することが可能になる。また、センサブラケット６０は、側面視において、所定の間隔を介してボンネットフード１０の前方に位置するので、ボンネットフード１０の開閉を阻害することも防止できる。

具体的に説明すると、本実施形態のセンサブラケット６０は、ウェイトブラケット１３の左右のアーム１３ａに固定され、かつ上方に延出する左右の縦枠部６２と、左右の縦枠部６２の上端部同士を連結する横枠部６３と、左右の縦枠部６２及び横枠部６３で囲まれる開口部６４と、を備える正面視冂字形状である。

開口部６４は、下側吸気部４２の前方に位置し、横枠部６３は、正面視でヘッドライト４３よりも下方に位置し、第１センサ取付部６１は、レーザーレンジファインダ５１を横枠部６３に対して上下角度調整可能に取付けられる。例えば、第１センサ取付部６１は、横枠部６３の下面に固定される正面視冂字状の固定ブラケット６１ａと、固定ブラケット６１ａにボルト６１ｂを介して前後回動可能に連結される正面視凵字状の回動ブラケット６１ｃと、を備えており、回動ブラケット６１ｃの下面部にレーザーレンジファインダ５１が取付けられる。

このようなセンサブラケット６０によれば、下側吸気部４２の前方に位置する開口部６４を備えるので、吸気への影響を抑制できる。また、センサブラケット６０の横枠部６３は、正面視でヘッドライト４３よりも下方に位置するので、ヘッドライト４３の照射域も確保できる。また、レーザーレンジファインダ５１は、横枠部６３に上下角度調整可能に取付けられるので、レーザーレンジファインダ５１の検出高さや検出範囲を任意に調整できる。なお、開口部６４は、フロントウェイト１５の上方に位置しており、フロントウェイト１５を着脱する際、フロントウェイト１５とセンサブラケット６０との干渉を回避するスペースとしても機能している。

図５及び図６に示すように、センサブラケット６０の縦枠部６２は、機体前方を向く前面部６２ａと、機体外側方を向く側面部６２ｂと、を備える。前面部６２ａには、前方用超音波センサ５２を取付け可能な取付孔６２ｃが上下方向に所定間隔を存して複数形成され、側面部６２ｂには、側方用超音波センサ５３を取付け可能な取付孔６２ｄ（取付部）が前後方向に所定間隔を存して複数形成されている。例えば、本実施形態のトラクタ１では、図３に示すように、最上位置の取付孔６２ｃに前方用超音波センサ５２を取付け、最前位置の取付孔６２ｄに側方用超音波センサ５３を取付けている。

このようなセンサブラケット６０によれば、その縦枠部６２に前方用超音波センサ５２及び側方用超音波センサ５３の取付孔６２ｃ、６２ｄが設けられているので、前方用超音波センサ５２及び側方用超音波センサ５３の専用ブラケットを不要にしてコストを削減できる。

叙述の如く構成された本実施形態によれば、走行機体５と、走行機体５の前部に設けられ、エンジンルームを開閉するボンネット７と、走行機体５の前端部に前方突出状に設けられ、フロントウェイト１５を支持するウェイトブラケット１３と、走行機体５の前端部に設けられ、機体前方の障害物を検出するレーザーレンジファインダ５１と、を備えるトラクタ１であって、ウェイトブラケット１３に固定され、かつ上方に延出するセンサブラケット６０をさらに備え、センサブラケット６０は、側面視において、所定の間隔を介してボンネット７の前方に位置し、レーザーレンジファインダ５１は、センサブラケット６０の上部に取付けられるので、ウェイトブラケット１３を利用してレーザーレンジファインダ５１を取付けるものでありながら、レーザーレンジファインダ５１の取付高さを確保できる。また、センサブラケット６０は、側面視において、所定の間隔を介してボンネット７の前方に位置するので、ボンネット７の開閉を阻害することも防止できる。

また、トラクタ１は、走行機体５の前端部に設けられ、エンジンルーム内に冷却風を導入する下側吸気部４２と、走行機体５の前端部に設けられ、機体前方を照らすヘッドライト４３と、をさらに備え、センサブラケット６０は、ウェイトブラケット１３に固定され、かつ上方に延出する左右の縦枠部６２と、左右の縦枠部６２の上端部同士を連結する横枠部６３と、左右の縦枠部６２及び横枠部６３で囲まれる開口部６４と、を備える正面視冂字形状であり、開口部６４は、下側吸気部４２の前方に位置し、横枠部６３は、正面視でヘッドライト４３よりも下方に位置し、レーザーレンジファインダ５１は、横枠部６３に角度調整可能に取付けられるので、センサブラケット６０の吸気への影響を抑制できるだけでなく、ヘッドライト４３の照射域も確保できる。また、レーザーレンジファインダ５１は、横枠部６３に角度調整可能に取付けられることで、その検出高さや検出範囲を任意に調整できる。

また、センサブラケット６０の側部には、機体側方の障害物を検出する側方用超音波センサ５３の取付孔６２ｄが設けられているので、側方用超音波センサ５３の専用ブラケットを不要にしてコストを削減できる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で適宜変更可能である。例えば、障害物センサの検出方式は、レーザーレンジファインダや超音波センサに限定されず、それ以外の検出方式を用いる障害物センサも適用することができる。

１トラクタ
５走行機体
７ボンネット
１５フロントウェイト
４２下側吸気部
４３ヘッドライト
５０障害物センサ
５１レーザーレンジファインダ
５２前方用超音波センサ
５３側方用超音波センサ
６０センサブラケット
６１第１センサ取付部
６２縦枠部
６２ｄ取付孔
６３横枠部
６４開口部

Claims

走行機体と、
前記走行機体の前部に設けられ、エンジンルームを開閉するボンネットと、
前記走行機体の前端部に前方突出状に設けられ、ウェイト部材を支持するウェイトブラケットと、
前記走行機体の前端部に設けられ、機体前方の障害物を検出する障害物センサと、を備える作業車両であって、
前記ウェイトブラケットに固定され、かつ上方に延出するセンサブラケットをさらに備え、
前記センサブラケットは、側面視において、所定の間隔を介して前記ボンネットの前方に位置し、
前記障害物センサは、前記センサブラケットの上部に取付けられることを特徴とする作業車両。
前記走行機体の前端部に設けられ、前記エンジンルーム内に冷却風を導入する吸気部と、
前記走行機体の前端部に設けられ、機体前方を照らすヘッドライトと、をさらに備え、
前記センサブラケットは、
前記ウェイトブラケットに固定され、かつ上方に延出する左右の縦枠部と、
左右の前記縦枠部の上端部同士を連結する横枠部と、
左右の前記縦枠部及び前記横枠部で囲まれる開口部と、を備える正面視冂字形状であり、
前記開口部は、前記吸気部の前方に位置し、
前記横枠部は、正面視で前記ヘッドライトよりも下方に位置し、
前記障害物センサは、前記横枠部に角度調整可能に取付けられることを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
前記センサブラケットの側部には、機体側方の障害物を検出する側方用障害物センサの取付部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の作業車両。