JP2022055202A

JP2022055202A - 作業車両の制動装置

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Publication number: JP2022055202A
Application number: JP2020162657A
Authority: JP
Inventors: 智志山下; Tomoshi Yamashita; 清宏塚本; Kiyohiro Tsukamoto
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2022-04-07
Anticipated expiration: 2040-09-28
Also published as: JP7484626B2

Abstract

【課題】本発明は、油圧ブレーキを使用して自動走行する作業車両において、エンジンが突然停止しても安全に停止できるようにすることを課題とする。【解決手段】エンジン３２１の駆動力で前輪３０１と後輪３０２を駆動し、油圧ブレーキシリンダ３１１でブレーキ装置３１２を作動して走行速度を制御する作業車両において、油圧ブレーキシリンダ３１１を迂回してブレーキ装置３１２を作動する電動シリンダ３を設け、緊急時に電動シリンダ３でブレーキ装置３１２を作動することを特徴とする作業車両とする。【選択図】図５

Description

本発明は、耕耘作業機等の作業機を装着する作業車両の制動装置に関する。

作業車両として、特開２０１９－４１６１９号公報に記載の耕耘作業車両がある。この耕耘作業車両は、予定走行経路を自動操縦で走行させるようにしたもので、走行速度を自動で制御しながら走行し、走行速度が速くならないように油圧で作動する油圧ブレーキで制動している。

特開２０１９－４１６１９号公報

前記の耕耘作業車両は、エンジンが駆動する油圧ポンプで発生する圧油を用いて油圧ブレーキを作動して走行速度を抑制しているために、エンジンが何らかの原因で停止すると油圧ブレーキが作動せず、走行速度を抑制出来ないために、走行中に突然エンジンが停止すると惰性で走行して危険な状態となる。

本発明は、油圧ブレーキを使用して自動走行する作業車両において、エンジンが突然停止しても安全に停止できるようにすることを課題とする。

上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。

請求項１の発明は、エンジン３２１の駆動力で前輪３０１と後輪３０２を駆動し、油圧ブレーキシリンダ３１１でブレーキ装置３１２を作動して走行速度を制御する作業車両において、油圧ブレーキシリンダ３１１を迂回してブレーキ装置３１２を作動する電動シリンダ３を設け、緊急時に電動シリンダ３でブレーキ装置３１２を作動することを特徴とする作業車両とする。

請求項２の発明は、走行車体１０に設けた搭乗フロア５上に電動シリンダ３を設けたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両とする。

請求項３の発明は、搭乗フロア５上に設けるパーキングレバー４をブレーキ装置３１２にメカ連結し、電動シリンダ３はパーキングレバー４に融通連結したことを特徴とする請求項２に記載の作業車両とする。

請求項４の発明は、ブレーキ装置３１２にリンクで連結するリンクアーム１１を設け、このリンクアーム１１とパーキングレバー４をリジッド連結すると共に電動シリンダ３は融通連結してなる請求項１に記載の作業車両とする。

請求項１の発明で、この作業車はエンジン３２１の駆動力で前輪３０１，３０１と後輪３０２，３０２を駆動して走行し、油圧ブレーキシリンダ３１１でブレーキ装置３１２を作動して走行速度を制御しているが、エンジン３２１が停止すると油圧が発生せず油圧ブレーキシリンダ３１１を使った制動が出来なくなる。しかし、その際には油圧ブレーキシリンダ３１１を介さず電動シリンダ３でブレーキ装置３１２を作動させて走行を停止させられるので、突然のエンジントラブルでも安全に走行を停止できる。

請求項２の発明で、請求項１の効果に加えて、電動シリンダ３を搭乗フロア５上に設けることで、搭乗フロア５の下側に生じる泥水に電動シリンダ３が晒されることが無く、故障が生じない。

請求項３の発明で、作業車両に搭乗した操縦者は、パーキングレバー４を操作すると融通連結した電動シリンダ３に作用することなく、メカ連結したブレーキ装置３１２を作動させて走行を停止出来き、自動的に電動シリンダ３が融通部を越えてパーキングレバー４に作用して、ブレーキ装置３１２を制動して走行を停止できる。

請求項４の発明で、ブレーキ装置３１２にリンクで連結するリンクアーム１１をパーキングレバー４で直接操作してブレーキ装置３１２を制動作用させることが出来、電動シリンダ３はパーキングレバー４の操作位置に関係なく、融通範囲を越えて動作してブレーキ装置３１２を制動させることが出来る。

本実施形態に係るトラクタの概略側面図である。同トラクタの走行車体の説明図である。同トラクタの走行車体の動力伝達経路を示す図である。同トラクタの制御系を示すブロック図である。同トラクタのパーキングレバーとブレーキ装置との連結機構の側面図である。同トラクタの別実施例のパーキングレバー拡大側面図である。

以下に、本発明に係る作業車両の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態に係る作業車両であるトラクタ１の構成について図１を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るトラクタ１の概略側面図である。

トラクタ１は、走行車体１０と、車両制御部１００と、通信ユニット１１０とを備える。トラクタ１は、作業者が有する端末装置２、例えば、リモコンや、携帯通信端末から通信ユニット１１０によって信号を受信し、自動走行し、作業可能なトラクタである。すなわち、トラクタ１は、遠隔操作可能なトラクタである。

走行車体１０は、図示しないステアリングハンドルや操作ペダルおよび各種計器類が設けられた操縦部を備えるとともに、図示しない耕耘作業機を後部に連結可能に構成される。走行車体１０の天井部には、複数の航法衛星６０から送信される電波を受信するＤＧＰＳ（Differential Global Positioning System）アンテナ６が設けられる。なお、走行車体１０には、耕耘作業機以外の作業装置を連結することができる。

走行車体１０について図２および図３を参照して説明する。図２は、走行車体１０の説明図である。図３は、走行車体１０の動力伝達経路を示す図である。

走行車体１０は、図２および図３に示すような動力伝達機構をはじめとする各種機構を備える。すなわち、図２に示すように、走行車体１０は、左右側それぞれに、左右の前車軸４０６Ｌ，４０６Ｒに取付けられた前輪３０１Ｌ，３０１Ｒと、左右の後車軸４０５Ｌ，４０５Ｒに取付られた左右の後輪３０２Ｌ，３０２Ｒとを備える。なお、以下では、符号にＬを付して左側を、Ｒを付して右側を示すことにするが、左右を区別する必要が無い場合は、例えば、前輪３０１、後輪３０２などのように記す場合がある。

走行車体１０の前部には、動力源となるエンジン３２１が搭載されており、エンジン３２１から動力伝達機構を介して前輪３０１や後輪３０２へ動力が伝達される。なお、本実施形態に係るトラクタ１は、４ＷＤクラッチ３２４を備えており、この４ＷＤクラッチ３２４の切換えによって、後輪３０２のみ駆動する２ＷＤ方式と、前輪３０１および後輪３０２が共に駆動する４ＷＤ方式とに切換え自在に構成されている。

後輪３０２への動力伝達機構は、エンジン３２１の後段に、前後進クラッチ３２２を介して主変速部３２３が配設され、さらにその後段に副変速部３２５が配設され、その後段には後輪差動歯車装置３２６が配設される。そして、この後輪差動歯車装置３２６と後輪３０２とを連結する後車軸４０５の基部には、それぞれブレーキ装置３１２を設けている。

また、副変速部３２５の後段に設けられたアイドルギヤを介して変速軸４０４へ入力され、４ＷＤクラッチ３２４、前輪差動歯車装置３２０を介して前輪３０１への動力伝達がなされる。

本実施形態に係るトラクタ１は、自動走行ができるように、車両制御部１００により制御される自動走行ユニット１６０（図４参照）を備えている。そして、車両制御部１００には、前輪３０１の操舵角を検出する操舵角検出センサ３０４が接続されており、自動走行時は、検出された実際の前輪３０１の操舵角をフィードバックしながら車両制御部１００がステアリングシリンダ３０３を制御して操舵するようにしている。

後輪３０２に設けたブレーキ装置３１２は、機体に設けたブレーキペダル３１０を操縦者が踏み込むことで、ブレーキシリンダ３１１が油圧により作用して機能する。すなわち、左後車軸４０５Ｌの基部に設けた左ブレーキ装置３１２Ｌを左ブレーキシリンダ３１１Ｌに接続するとともに、右後車軸４０５Ｒの基部に設けた右ブレーキ装置３１２Ｒを右ブレーキシリンダ３１１Ｒに接続する。

図示するように、左右のブレーキシリンダ３１１Ｌ，３１１Ｒは、車両制御部１００に接続した左右のブレーキソレノイド３３０Ｌ，３３０Ｒと接続している。そのため、車両制御部１００に所定のブレーキ信号が入力されると、車両制御部１００は、ブレーキソレノイド３３０を駆動して、左右のブレーキ装置３１２Ｌ，３１２Ｒのいずれか一方または両方を作動させることができる。なお、ブレーキソレノイド３３０は、例えば、油圧ポンプ３４１、リリーフバルブ３４０などとともに油圧回路を構成する。

図５は、トラクタ１の操縦者が搭乗する搭乗フロア５に設けるパーキングレバー４とブレーキ装置３１２の連動機構を示す側面図で、搭乗フロア５に取り付けるレバーブロック（登録商標）１４にラチェット機構で取り付けたパーキングレバー４のレバーアーム４ａと走行車体１０の中継ブラケット１７に枢支したリンクアーム１１を第一リンク１２で枢支連結し、搭乗フロア５の下に設けるシリンダブラケット１３に枢支連結した電動シリンダ３のロッド側をリンクアーム１１のピン１５ａに連結具１５の長孔で連結している。

さらに、リンクアーム１１は第二リンク１８でブレーキ装置３１２のブレーキアーム軸１９に連結している。

従って、パーキングレバー４を引き上げると、第一リンク１２からリンクアーム１１と第二リンク１８を介してブレーキアーム軸１９が引かれ、ブレーキ装置３１２が制動されて後輪３０２が制動される。この時、電動シリンダ３はリンクアーム１１に連結具１５の長孔で融通連結されているために、伸ばされることが無く抵抗にならない。

しかし、パーキングレバー４が下げられた状態で電動シリンダ３が伸びると連結具１５の長孔がピン１６に係合してリンクアーム１１が回動されて第二リンク１８でブレーキ装置３１２のブレーキアーム軸１９を押してブレーキ装置３１２が制動されて後輪３０２が制動される。

図６は、電動シリンダ３の別取付実施例で、レバーブロック１４の後部で搭乗フロア５の傾斜取付面５ａに電動シリンダ３を取り付け、レバーブロック１４のレバーアーム４ａの取付ピン２０に電動シリンダ３のロッド側の連結具１５を長孔で融通連結した構成で、レバーブロック１４のレバーアーム４ａを前実施例と同様に第一リンク１２とリンクアーム１１と第二リンク１８でブレーキ装置３１２のブレーキアーム軸１９に連結している。

従って、パーキングレバー４での手動ブレーキ操作時には電動シリンダ３が邪魔になることなく、電動シリンダ３が伸びてブレーキ作動する場合は、パーキングレバー４を押し上げてブレーキ作用位置に回動するようになる。

電動シリンダ３は、エンジン３２１の停止と同時或いは停止ボタンを押すことで作動して走行を停止するようにする。

なお、ブレーキ装置３１２の手動操作や電動シリンダ３での操作時には、右ブレーキシリンダ３１１Ｒと左ブレーキシリンダ３１１Ｌでの連動が断たれる機構としている。

次に、図３を参照しながら、トラクタ１のエンジン３２１から前輪３０１、後輪３０２までの動力の伝達経路について説明する。図示するように、エンジン３２１の出力軸は、前・後進を切り換える前後進クラッチ３２２を介して動力伝達軸４０１と連結している。したがって、トラクタ１は、前後進クラッチ３２２を切換えることによって、動力伝達軸４０１を選択的に正逆転することができる。

また、動力伝達軸４０１は、主変速部３２３、副変速部３２５に連結されている。すなわち、主変速部３２３および副変速部３２５は、エンジン３２１から後輪３０２（前輪３０１および後輪３０２）へ動力を伝達する動力伝達経路上に配置される。

主変速部３２３には、第１クラッチギヤ３６１と第３クラッチギヤ３６３とを有する一速／三速切換用クラッチ４０２と、第２クラッチギヤ３６２と第４クラッチギヤ３６４とを有する二速／四速切換用クラッチ４０３とが装着され、エンジン３２１からの動力を１速～４速に変速して出力可能としている。

さらに、主変速部３２３は、高低クラッチ３６５を装着しており、１速～４速を、それぞれさらに高速あるいは低速に切換え可能としている。

主変速部３２３の動力が入力される副変速部３２５には、図示しない副変速レバーで操作される二連の副変速クラッチの第１のシフター３８１と第２のシフター３８２と複数の伝達ギヤとを備える。第１のシフター３８１と第２のシフター３８２とがいずれの伝達ギヤと係合するかにより、超低速、低速、中速および高速とに変速することができる。そして、副変速部３２５の出力軸の回転が、後輪差動歯車装置３２６から車軸および後輪遊星歯車機構３９１を介して後輪３０２へ伝動される。

また、主変速部３２３から副変速部３２５へ入力される動力が、アイドルギヤを介して４ＷＤクラッチ３２４を装備した変速軸４０４へ入力されることにより、前輪３０１への駆動力伝動がなされる。４ＷＤクラッチ３２４の作用により、通常の前輪駆動から加速された前輪駆動への切り換えも可能となっている。なお、４ＷＤクラッチ３２４を中立にすると、前輪３０１の駆動が断たれて後輪３０２のみの駆動、すなわち２ＷＤとなる。

こうして、４ＷＤクラッチ３２４の後段部に伝達された動力は、前輪差動歯車装置３２０と前輪遊星歯車機構３９０とを介して前輪３０１へと伝達される。

また、走行車体１０は、主変速部３２３や副変速部３２５などの変速機構を介さずに、エンジン３２１から耕耘作業機に動力を伝達する作業用動力伝達機構３６０を備える。具体的には、走行車体１０は、ＰＴＯクラッチ３６６を備えており、ＰＴＯクラッチ３６６を繋ぐことで、主変速部３２３などを介さずに、エンジン３２１からＰＴＯ軸３９２へ動力を伝達することができる。

ＰＴＯ軸３９２は、前段側にＰＴＯ変速第１シフター３７１およびＰＴＯ変速第２シフター３７２が設けられており、これらが操作されることにより、低速から高速でＰＴＯ軸３９２を順回転させることができるとともに、逆転させることも可能となっている。

次に、本実施形態に係るトラクタ１の制御系について図４を参照し説明する。図４は、トラクタの制御系を示すブロック図である。

本実施形態に係るトラクタ１は、電子制御によって各部を制御することが可能であり、制御系の中核をなす車両制御部１００を備える。車両制御部１００は、端末装置２からの指令信号を通信ユニット１１０を介して受信することにより、自動走行ユニット１６０を制御して自動走行することができる。

トラクタ１が備える車両制御部１００は、各種プログラムや各種の必要データ類が格納された、ハードディスクやＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成される記憶装置１４０と、ＣＰＵ等を有する処理部をはじめＲＯＭ，ＲＡＭなどで構成される複数のコントローラ１２０，１３０，１５０を備える。

コントローラ１２０，１３０，１５０としては、例えば、走行系を制御する走行系コントローラ１２０、エンジン３２１を制御するエンジンコントローラ１３０、機体後部に連結する耕耘作業機を制御する作業機系コントローラ１５０などがある。

走行系コントローラ１２０、エンジンコントローラ１３０、および作業機系コントローラ１５０は、これらについても、いずれもＣＰＵなどを有する処理部や、制御プログラムが格納されるＲＯＭ、作業領域用のＲＡＭなどのストレージ部、さらには入出力部が設けられており、互いに接続されて互いに信号の受け渡しが可能となっている。なお、ストレージ部のＲＯＭには、各コントローラ１２０，１３０，１５０の制御対象に応じた制御プログラムなどがそれぞれ格納される。

また、車両制御部１００には、非常停止スイッチ２１０、ステアリング駆動用モータ（不図示）や図２および図３に示した伝動機構を含む走行駆動装置２２０と、例えば第１障害物検出センサ２３１ａや第２障害物検出センサ２３１ｂや、操舵角検出センサ３０４などを含む走行系各種センサ２３０が接続される。さらに、車両制御部１００には、ＤＧＰＳアンテナ６（図１参照）を含むナビシステム２９０や方位センサ２９５、車速センサ２９６などが接続される。

第１障害物検出センサ２３１ａは、例えば、超音波センサであり、走行車体１０の進行方向、例えば、走行車体１０の前方または側方の第１所定範囲内にある障害物を検出するセンサである。第２障害物検出センサ２３１ｂは、例えば、赤外線センサであり、走行車体１０の進行方向、例えば、走行車体１０の前方または側方の第２所定範囲内にある障害物を検出するセンサである。第１所定範囲および第２所定範囲は、予め設定された範囲であり、第２所定範囲は、第１所定範囲よりも狭い範囲である。なお、第１障害物検出センサ２３１ａおよび第２障害物検出センサ２３１ｂは、障害物検出のための画像処理判定プログラム用の映像を撮影するカメラやその他のセンサであってもよい。

方位センサ２９５は、走行車体１０の進行方向の方位を検出する。車速センサ２９６は、走行車体１０の速度を検出する。

また車両制御部１００には、作業機昇降装置（不図示）などを含む作業機昇降駆動装置２４０、ＰＴＯクラッチ３６６を入り切り操作するＰＴＯ入・切操作スイッチ２５０、耕耘作業機を制御するために必要な作業機系・ＰＴＯ駆動用各種センサ２６０、また、エンジン駆動装置２７０やエンジン駆動用各種センサ２８０などが接続される。

こうして、トラクタ１は、作業者が機体に搭乗して走行しながら所定の作業を実行するほか、端末装置２を操作して自動走行ユニット１６０の駆動を車両制御部１００により制御することで、自動走行させながら所定の作業を実行させることができる。

トラクタ１を自動走行させる場合、例えば、作業内容に応じた走行予定経路を予め圃場毎に定めておき、これをデータ化して記憶装置１４０に格納しておく。走行予定経路は、圃場の形状、大きさ、圃場内に形成された畝の幅、長さおよび本数、そして作物の種類などに応じて設定される。

車両制御部１００は、ナビシステム２９０からの信号に基づいて走行状態である走行車体１０の現在位置を検出し、検出した現在位置に基づいて実際の走行経路を算出する。そして、車両制御部１００は、実際の走行経路が走行予定経路に一致するようにステアリングシリンダ３０３およびエンジン３２１を制御する。

なお、トラクタ１の自動走行については、本実施形態のように端末装置２を介して車両制御部１００により実行させる他、適宜設定することができる。

次に、トラクタ１を遠隔操作可能な端末装置２の構成について説明する。図４に示すように、端末装置２は、トラクタ１の通信ユニット１１０と無線通信が可能である。また、端末装置２は、操作部として、トラクタ１を走行させるための前進「入・切」スイッチ２１および後進「入・切」スイッチ２２と、エンジン３２１の回転数を切換えるＥＮＧ回転数スイッチ２４と、トラクタ１を緊急停止させることが可能な車両停止スイッチ２６とを備える。

また、端末装置２は、耕耘作業機を操作するためのＰＴＯ「入・切」スイッチ２３と、作業機「上・下」スイッチ２５とを備える。

作業者は、端末装置２を操作することにより、トラクタ１を所定の速度で前進・後進させるとともに、停止させたりすることができるほか、耕耘作業機を上昇、下降させて所定の動力で作業させることができる。

３電動シリンダ
４パーキングレバー
５搭乗フロア
１０走行車体
１１リンクアーム
３０１前輪
３０２後輪
３１１油圧ブレーキシリンダ
３１２ブレーキ装置
３２１エンジン

Claims

エンジン（３２１）の駆動力で前輪（３０１）と後輪（３０２）を駆動し、油圧ブレーキシリンダ（３１１）でブレーキ装置（３１２）を作動して走行速度を制御する作業車両において、油圧ブレーキシリンダ（３１１）を迂回してブレーキ装置（３１２）を作動する電動シリンダ（３）を設け、緊急時に電動シリンダ（３）でブレーキ装置（３１２）を作動することを特徴とする作業車両。
走行車体（１０）に設けた搭乗フロア（５）上に電動シリンダ（３）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
搭乗フロア（５）上に設けるパーキングレバー（４）をブレーキ装置（３１２）にメカ連結し、電動シリンダ（３）はパーキングレバー（４）に融通連結したことを特徴とする請求項２に記載の作業車両。
ブレーキ装置（３１２）にリンクで連結するリンクアーム（１１）を設け、このリンクアーム（１１）とパーキングレバー（４）をリジッド連結すると共に電動シリンダ（３）は融通連結してなる請求項１に記載の作業車両。