JP2022102535A - 作業車両 - Google Patents

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智志 山下
Tomoshi Yamashita
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【課題】センサにより乗降時の運転者を確実に検知できる作業車両を提供する。【解決手段】運転席を囲うキャビンを備え、このキャビンのフロア17に乗降するためのステップ51aと、キャビンの昇降口を開閉するキャビンドア50を設ける作業車両において、側方障害物センサ24sをキャビンドア50の開閉領域の下方においてフロア17上面とステップ51aとの間の高さに設ける。【選択図】図12

Description

本発明は、農業用トラクタ等の作業車両に関し、特に走行車体側方の障害物を検出する側方障害物センサの配置構成に関する。
走行車体の下部に備える燃料タンクの下面と、乗降のためのステップに、走行車体側方の障害物を検出する側方障害物センサを取り付けるためのセンサステーを設け、センサステーは、パイプ状とし、下部で前方に伸び上方に曲げられた形状となっており、側方障害物センサを、燃料タンクの前方かつ上方で、前輪と後輪の間において、キャビンフロア面や前輪上端よりも下方に設ける構成が公知である(特許文献1)。
特開2020-66411号公報
障害物センサは安全確保の手段としており障害物や運転者の存在を検出することで車体停止などの安全性を確保するために設けられる。ところが、特許文献1に開示のセンサステーによる側方障害物センサの構成では、乗降ステップからやや離れているため、乗降する運転者の検知を逃してしまうことがあり、乗降時に走行車体が動き出すなど安全上の問題があった。
本発明は上記に鑑み、センサにより乗降時の運転者を確実に検知できる作業車両を提供することを目的とする。
この発明は、上記課題を解決すべく次のような技術的手段を講じた。
請求項1に記載の発明は、運転席7を囲うキャビン16を備え、このキャビン16のフロア17に乗降するためのステップ51aと、キャビン16の昇降口を開閉するキャビンドア50を設ける作業車両において、側方障害物センサ24をキャビンドア50の開閉領域の下方において前記フロア17上面とステップ51aとの間の高さに設けた。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、側方障害物センサ24は、キャビンドア50の前部下端よりも後方であって、フェンダ19の前側下部に接近した位置に設けてなる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、側方障害物センサ24は、前記乗降用のステップ51a部の後端よりも後方に位置すべく構成する。
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のうちいずれか一に記載の発明において、ステップ51a部は、燃料タンク51の段差部に形成され、側方障害物センサ24はセンサステー53で燃料タンク51に支持される構成とした。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、燃料タンク給油口51dを燃料タンク51の前部に設け、側方障害物センサ24及びセンサステー53を燃料タンク51の後方に設ける。
本発明によると、側方障害物センサ24によって、ステップ51aで乗降する運転者の存在を確実に検出することができる。
なお、請求項3に記載の発明によると、側方障害物センサ24で運転者の乗降の邪魔にならない。請求項5に記載の発明によると、側方障害物センサ24やセンサステー53が給油の妨げにならない。
トラクタの側面図である。 トラクタの正面図である。 キャビンを前方上方からみた斜視図である。 キャビンを前方下方からみた斜視図である。 ルーフを前方斜め上方からみた斜視図である。 ルーフを後方斜め上方からみた斜視図である。 キャビン前方上方の側面図である。 車体右側の状態表示灯及びその支持構成を示す斜視図である。 車体左側の状態表示灯及びその支持構成を示す斜視図である。 測位ユニット・通信制御ユニット及び支持構成を斜め後方からみた斜視図である。 後方障害物センサの作用を示す側面図である。 トラクタの乗降口周辺の側面図である。 トラクタの平面図である。 トラクタの乗降口周辺を前方斜め上方からみた斜視図である。 燃料タンク周辺を後方斜め下方からみた斜視図である。 側方障害物センサとセンサステーの斜視図である。 センサステーの斜視図である。 前方障害物センサ及びその周辺の斜視図である。 前方障害物センサ一例の斜視図である
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、符号L,Rについて、左右一対の構成部材を示すときに、車体1の左側をL,右側をRを付して表記することとし、場合によってL,Rを省略して表記し説明する。
図1は、トラクタを示すものであり、この走行車体1前部のボンネット2内部にディーゼルエンジンEを搭載し、このエンジンEの回転動力をミッションケース3内の変速装置に伝え、この変速装置で減速された回転動力を前輪4及び後輪5に伝えるようにしている。エンジンEの後方に前輪4を操舵するステアリングハンドル6が装備され、更に、その後方には運転席7が設置されている。ミッションケース3の後上部には油圧シリンダケース8を備え、このシリンダケース8の左右両側には、油圧昇降機構の一部を構成するリフトアーム9が回動自在に取り付けられている。リフトアーム9は昇降用油圧シリンダ10の伸縮作動により上下動する。車体後部には、トップリンク11と左右のロアーリンク12からなる3点リンク機構を設け、同リンク機構にロータリ作業機Rを装着し、リフトロッド13を介してロアーリンク12をリフトアーム9に連結することにより、作業機Rを昇降可能に構成している。
前記ハンドル6や運転席7等は、キャビン16によって覆われている。キャビン16は、例えば防振ゴム等の弾性部材を介して車体に固定されてあり、車体の振動がキャビン16に伝達されにくくしている。
尚キャビン16は、フロア17と、フロア17左右前部に立設した前支柱18と、運転席7の後部左右に立設した後部支柱20と、左右フェンダ19中間部に立設する中間支柱62と、これら支柱上端同士を接続する上フレーム21とによって一体化した枠組み構成とし、ルーフ22で覆われている。
前記キャビン16のルーフ22には、監視カメラ、障害物センサ、測位コントローラ、カメラコントローラ置等の運転支援に関する機器を備えている。以下これらの装着構成について詳述する。監視カメラ23はトラクタ車体の前方、後方及び側方を撮像し撮像データを取得し、また測位ユニットとしての測位コントローラ25は車体の位置を演算するための情報を、一方通信端末と通信を行う通信制御ユニットとしてのカメラコントローラ27を介して撮像情報を車体1に装備した制御部Cに送信出力するよう構成している。障害物センサ24は、例えば超音波センサあるいは赤外線センサとされ、車体1前後・左右の障害物を検出しうる。通信制御ユニットとして本実施例ではカメラコントローラ27を一例として挙げるが、車体1各部のセンサ情報を演算制御するコントローラに代替してもよい。
測位コントローラ25は、測位アンテナ(図示せず)、基地局(図示せず)情報受信アンテナ26、演算部(図示せず)、出力部(図示せず)を備えており、測位アンテナでGPS衛星等からの衛星信号を取得し、該衛星信号とアンテナ26で受信した基地局からの補正信号を演算部で処理することにより車体の位置情報や走行方位等を演算する。これら位置情報等は出力部にて制御部Cに送信されるものである。
また、カメラコントローラ27は、監視カメラ23の撮像データを演算処理する演算部、その演算結果を送信する送信回路(図示せず)、複数(図例では2本)の通信アンテナ28を備えた構成である。撮像データの演算結果は、車体1に搭載した制御部Cに送信される。
なお、前記制御部Cに送信される位置情報や撮像データ等は、図外管理サーバーに送信できる構成とし、この管理サーバーと通信可能に通信端末(例えば、携帯端末器)を設けることによって、この通信端末で車体1の情報を入手して車体状態を確認したり、あるいは車体1を遠隔操作できる構成とすることもできる。
カメラコントローラ27を内装する筐体27a及び測位コントローラ25の演算部等を内装する筐体25aは、前記ルーフ22の前部側上方に配置される。すなわち、前記前部支柱18又は上フレーム21に固定したブラケット部材30L,30R間に架け渡すよう水平姿勢に支持された帯板状前部フレーム31を設け、該前部フレーム31の左右中間部に、カメラコントローラの筐体27aを前位置とし測位コントローラ25の筐体25aを後位置として前後に配置し固定支持してなる。なお、前部フレーム31は車体1の側面視において、フロントガラス51上端よりもやや前方に位置すべく架設状とされている。
詳細には、前部フレーム31の左右中央部前壁に平面視コ字状の前方突出枠32fを、後壁に同じくコ字状でやや長尺の後方突出枠32rをそれぞれ固着し、前後の突出体32f,32rの上面に平板32aを固定することにより、前部フレーム31を前後に跨いで制御ユニット用ブラケット32を構成する。そして、この制御ユニット用ブラケット32の上面に、カメラコントローラ27の筐体27aを前位置に及び測位コントローラ25の筐体25aを後位置に前後配置して固着する。例えば筐体側に形成したフランジ部を制御ユニット用ブラケット32に重合して該重合箇所をボルト止めする。 そして、制御ユニット用ブラケット32の左右に、保護フレームとしての、アンテナガード33L,33Rを備える。すなわち、丸棒をコ型に成形し、前側脚部33Lf,33Rfのそれぞれ下端は、前記前部フレーム31の上端部から前方に突出状態に固定される小型受部34L,34Rに挿通してナット等によって固定される。一方アンテナガード33L,33Rの後側脚部33Lr,33Rrはキャビンルーフ22の上面に接近して接触しうるように設けられ、その下端部には緩衝用ゴム35を設ける。具体的には筒状ゴム35L,35Rを前記後側脚部33Lr,33Rr下端から穿かせる構成とし、このように構成すると、アンテナガード33L,33Rが車体振動や外力によって押圧されてキャビンルーフ22に接触してもこの上面を損傷しない。アンテナガード33L,33Rは測位コントローラ25のアンテナ26高さ、及びカメラコントローラ27の通信アンテナ28,28高さと同等かそれ以上の高さに設定される。測位コントローラ25の筐体25a及びカメラコントローラ27の筐体27aの左右幅よりもやや広く、かつアンテナ26,28,28よりもやや高く位置される状態となって筐体25a,27a及びアンテナ26,28,28をガードできる。
側面視において、アンテナガード33L,33Rは測位コントローラ25のアンテナ26、及びカメラコントローラ27の通信アンテナ28,28位置と重複する位置関係となっており、車体を風雨から護るよう覆う幌部材を被せるときや取り外しのときにアンテナ26をガードでき、不測に干渉して破損する恐れが少ない。
前記測位コントローラ25及びカメラコントローラ27は前後に接近して配置されるものであるから、ハーネス類36を束ねて前部フレーム31の後壁面に沿わせるなどしてまとめることができ、配策作業の容易化や仕上げのまとまり度を向上できる。
前記前部フレーム31の前側には車体1の前方を撮像できる前方カメラ23fを配置している。すなわち、前部フレーム31の前側で左右中央部には一対からなるカメラブラケット37を設け、カメラ本体を上下に撮像角度調整可能に設けている。したがって、前方カメラ23fは、上方にある制御ユニット用ブラケット32及びカメラコントローラ27にて保護できる。なお測位ユニットとしての測位コントローラ25と通信制御ユニットとしてのカメラコントローラ27とは前後入れ替えて配置することも可能であるが、測位コントローラ25を前位置に配置する場合は、制御ユニット用ブラケット32及び測位コントローラ25にて保護できる。
前記制御ユニット用ブラケット32の後端側において、キャビンルーフ22との間隙を一定に保つように、前後の突出体32f,32rの上面に平板32aを固定するものであるが、該ブラケット32の前部フレーム31との接点付近を中心に前後揺動する恐れがあるためルーフ22への接触に伴う損傷防止処理を施している。すなわち、制御ユニット用ブラケット32の後端側下方に緩衝材38を設けてなる。このように構成すると、キャビン16のルーフ22から伝達される振動を抑制でき、ルーフ22との接触による損傷を防止する。
前記ルーフ22の後端側には車体1の後方に赤外線を斜め下方に向けて照射可能に後方障害物センサ24Rを配置している。後方障害物センサ24Rは、本実施例では赤外線レーザーセンサ又は超音波センサとしている。この後方障害物センサ24Rは、ルーフ22の後端下部に後方センサブラケット39を介して上下角度調整自在に設けている。そして、後方障害物センサ24Rの上下角度を検出できる角度検知センサ(図示せず)を設け、制御部Cは後方障害物センサ24R角度を入力できる構成である。
ところで、ルーフ22上の障害物センサとしての赤外線レーザーセンサについて補足すると、赤外線レーザーセンサは2次元平面を走査して障害物までの距離を把握可能に構成され、赤外線照射点を中心に走査角度を任意に設定可能に構成するのが良く、赤外線センサはルーフ22上部後端から走査範囲を車体1後方側に向けるが、走査面が作業機Rと干渉しない角度とするのがのぞましい。図11において、作業機Rの後方にある障害物Xのうち、後方障害物センサ24Rの走査面が急な走査面T1の場合は作業機Rに干渉するので、やや緩い走査面T2となるように、上記後方障害物センサ24R角度を設定するとよい。
すなわち、角度を変更することによって、レーザーの照射角度が変更可能になり、その照射角度を角度検知センサにて検出し、その角度に応じて、後方障害物センサ24Rの検知距離を変更することができる。したがって、後方に装着する作業機Rの大きさなどに応じて、作業機Rを検知しないてその後方範囲を検出対象範囲とすることができる。
次いで、走行車体1を自律走行できるよう構成した場合に、この自律走行中の状況を表示する状態表示灯40の設置構成について説明する。状態表示灯40は、積層状で異なる警告色を点灯できる構成となっており、自律走行中の車体1状況を各種点灯方法によって、例えば通常作業走行を緑色点灯、異常有りを赤色点灯、障害物検出を黄色点灯、機体停止で点滅することで区別表示できる構成であり、キャビン16の前部左右に配置している。すなわち、キャビン16の前部支柱18に表示灯ブラケット41に支持座ブラケット42を固着し、この支持座ブラケット42に、上記状態表示灯40は、起立状態に固定して設けられる。そして、支持座プレート42に固定された状態表示灯40は、運転席7に着座するオペレータの頭部位置に対して前部支柱18を挟んで反対側に位置すべく配置されるもので、オペレータの各種操作による通常走行において、表示灯40はオペレータの視野の妨げになることなく前部支柱18に隠れることができる。
表示灯ブラケット41は前部支柱16に溶接等によって固定されるが、この表示灯ブラケット41に対して支持座ブラケット42は角度変更調整自在に設けている。すなわち、表示灯ブラケット41に対して着脱自在に2か所でボルト43・ナット44の組み合わせで締結するが、2か所のうち一方43a,44aは、他方43b,44bを中心に、表示灯ブラケット41に形成する円弧状ガイド孔41aに沿って任意に位置変更して締結できる構成としている。したがって、支持座プレート42及び状態表示灯40とは一体的に後方に倒伏すべく角度変更可能であり、起立した作業中姿勢と倒伏した収納姿勢に切換えできる(図7)。そして、起立した作業中姿勢ではキャビンルーフ22よりも上方に突出し、倒伏する収納姿勢ではキャビンルーフ22よりも上方に突出しないよう支持座ブラケット42の高さおよび状態表示灯40の回動角度を設定(設計)している。これによって納屋収納等の非走行時には収納姿勢としておくことにより、収納納屋の省スペース化が図れ、さらに車体全体にカバーを掛ける場合に状態表示灯40が起立状態であると負荷が掛かって破損し易いが倒伏する収納姿勢では負荷を軽減できて破損を防止できる。
収納姿勢の状態表示灯40は、キャビンドア50の上端よりも上方に、かつキャビンルーフ22よりも下位に位置すべく設定している(図7)。したがって、状態表示灯40を収納姿勢としてもキャビンドア50を開閉でき、昇降に支障がない。
なお、前記のように、支持座ブラケット42は、表示灯ブラケット41に対して着脱自在にボルト43・ナット44で締結する2か所のうち一方43a,44aは、他方43b,44bを中心に、表示灯ブラケット41に形成する円弧状ガイド孔41aに沿って任意に位置変更して締結できる構成とするから、1本のボルト43bを緩めることで簡単に姿勢変更できる。
前記支持座ブラケットは左右に配置され、左右支持座ブラケット42L,42Rの各下部外面に、カメラブラケット45L,45Rを介して監視カメラ23の一である側方カメラ23s,23sを配置している。カメラブラケット45L,45Rに対して側方カメラ23s,23sを上下角度調整自在に設けている。
前記キャビン16の前部支柱18において、前記表示灯40を支持する表示灯ブラケット41よりも下位にサイドミラー用ブラケット46を設け、このブラケット45の前端部に縦軸回りに回動調節自在にサイドミラー47を有するステー48を装着している。
前記状態表示灯40は、起立姿勢の該状態表示灯40上端が前記アンテナガード33高さよりも下位にあり、起立姿勢の該状態表示灯40全体がサイドミラー47よりも機体内側に位置する関係に設定している。このように構成すると、車体にカバーを掛けるとき、アンテナガード33とサイドミラー47とで分散して受けることができ、状態表示灯40が作業中姿勢の起立姿勢であっても該状態表示灯40に掛かる負荷を低減できる。
また、前記側方カメラ23sはキャビン16の前部支柱18に固定されるサイドミラー47よりも車体1内側でかつ状態表示灯40よりも下方に設けられることとなり、側方カメラ23sを状態表示灯40とサイドミラー47で保護できる。
次いで、車体1側方の障害物等を検出する側方障害物センサ24Sについて説明する。図12~図15に示すように、側方障害物検出用の側方障害物センサ24SL,24SRは左右に配置される。主として左側の側方障害物センサ24SLについて説明するが、右側の側方障害物センサ24SRも同様の構成であり、以下、側方障害物センサ24Sと総称して説明する。側方障害物センサ24Sは、車体1を構成するミッションケース3の左右に設ける燃料タンク51を利用して設けられたセンサステー53に支持される。燃料タンク51は樹脂製にして、キャビンドア50により開閉される昇降口の下方空間部に位置して設けられるもので、途中段差部に成形して昇降用のステップ51a部とし、タンク底部51bを適宜車体1側に固定した支持枠54に載置している。この支持枠54は車体1側から延出する複数のタンクステー55に連結した補強連結枠56に支持される。すなわち、補強連結枠56は、タンクステー55に直接接続する上方連結枠部56aと、この上方連結枠部56aに連結し下端を支持枠54に接続する前方連結枠部56bと、傾斜面に形成したタンク後部側51cを傾斜面に形成し、該傾斜に沿って上記支持枠54に至る後方連結枠部56cを備え、補強連結枠56と支持枠54によって、燃料タンク51を囲うようにして補強しつつ支持できる構成である。
そして、燃料タンク51の後部側にセンサステー53を固定し、センサステー53の上部側に側方障害物センサ24Sを支持している。すなわち、図16,図17に示すように、センサステー53は、燃料タンク51のタンク後部側51cの傾斜面に沿わせた長尺の第1ステー53aと短寸の第2ステー53からなりタンク後部に着脱自在に固定するタンク固定部53c、このタンク固定部53cに着脱自在に設けるセンサ台座部53dによって構成され、そしてこのセンサ台座部53dの上面に側方障害物センサ24Sの筐体24aを固定するものである。筐体24aは、上面と側面を一体成形した筐体主体部24b、センサステー53の台座部53dに重合して締結固定する筐体底部24c、及び筐体主体部24bのブラケット部24d,24dにセンサ発信部24eを装着した支持プレート24fを備える。また、上記筐体主体部24bと筐体底部24cとを仕切り状に補強板24gで連結している。
なお障害物センサは、制御部Cからの電気信号をトランスデューサで超音波に変換して発信し、発信された超音波が障害物に反射して還ってくる時間によって障害物の有無と距離を判定する超音波センサとしている。センサ発信部24eを組み込む発信部支持プレート24fは、筐体主体部24bに対して上下角度調整自在に設けてなる。
一対のブラケット部24dに前記発信部支持プレート24fを締結具54止めするものである。そして、この締結具54止めは左右に各1本とし横軸芯の同軸にあって弛緩時には発信部支持プレート24fを発信部24eとともに上下角度変更可能とし、再度締結によって任意の上下角度に設定できる上下角調整部を構成している。
上記のように構成された側方障害物センサ24Sのセンサ発信部24eは、燃料タンク51の後端側上方に位置している。ところで、前記キャビンドア50は後部側に構成する縦方向支軸を開閉支点として前部側が外方に開く構成とし、フロア17への乗降口を開閉できるもので、キャビンドア50の開閉軌跡をもって開閉領域が形成される。そして、前記側方障害物センサ24Sは、キャビンドア50の開閉領域の下方において前記フロア17上面とステップ51aとの間の高さに設けられている。したがって、車体側方に向けて超音波発信できる側方障害物センサ24Sによって、乗降する運転者の存在を確実に検出することができる。
また、側方障害物センサ24Sは、キャビンドア50の前部下端よりも後方であって、前記フェンダ19の前側下部に接近した位置に設けられており、このように、配置することで乗降する運転者の近傍に側方障害物センサ24Sを配置でき、運転者の存在を確実に検知できる。
さらに、側方障害物センサ24Sは、前記乗降用のステップ51a部の後端よりも後方に位置する。このため乗降する運転者の邪魔にならない。
そして、ステップ51a部は、燃料タンク51の段差部に形成され、側方障害物センサ24はセンサステー53で燃料タンク51に支持される構成であるから、燃料タンク51をベースに各構成部を合理的に配置できる。
燃料タンク給油口51dは左側の燃料タンク51の前部に設けられ、側方障害物センサ24S及びセンサステー53を燃料タンク51の後方に設けることにより、側方障害物センサ24Sやセンサステー53が給油の妨げにならない。
次いで車体1前方の障害物を検出するための前方障害物センサ24Fについて説明する。前方障害物センサ24Fは、超音波発信型と赤外線レーザー照射型のいずれか、又は両方を採用している。図18において、超音波型障害物センサ(以下、第1前方障害物センサ)24F1及び赤外線レーザー照射型障害物センサ(以下、第2前方障害物センサ)24F2を設置する構成について説明する。
フロントアクスルブラケット60の前方に、フロントウェイト61を装着できると共に前方障害物センサを装着できるウェイトブラケット62を設ける。第1前方障害物センサ24F1は、このウェイトブラケット62の前面上部に設けるボックス状の支持枠63によって支持されるもので、左右一対として配設される。一対の第1前方障害物センサ24F1は、照射方向が八字状となるよう指向させて設ける。
一方第2前方障害物センサ24F2は、ウェイトブラケット62の前面下部に形成する空間部に配置される。第2前方障害物センサ24F2の本体部は、図19に示すように、台座64に3本のボルト65及び各ボルト65に巻回するコイルスプリング66を介して前後左右に角度調整自在に設けている。
第1前方障害物センサ24F1による検知範囲と第2前方障害物センサ24F2による検知範囲が一部重複する状態に設けている。このように、前方の障害物は2基の障害物センサによって超音波と赤外線レーザーで検知するものであるから、確実に検知できる。上記実施例では、第1前方障害物センサ24F1と第2前方障害物センサ24F2とを設けたがいずれか一方でもよく、共通の検知手段を備えて上下一対に設けてもよい。
7 運転席
16 キャビン
17 フロア
19 フェンダ
24 側方障害物センサ
50 キャビンドア
51 燃料タンク
51a ステップ
51d 燃料タンク給油口
53 センサステー

Claims (5)

  1. 運転席(7)を囲うキャビン(16)を備え、このキャビン(16)のフロア(17)に乗降するためのステップ(51a)と、キャビン(16)の昇降口を開閉するキャビンドア(50)を設ける作業車両において、側方障害物センサ(24S)をキャビンドア(50)の開閉領域の下方において前記フロア(17)上面とステップ(51a)との間の高さに設けたことを特徴とする作業車両。
  2. 側方障害物センサ(24S)は、キャビンドア(50)の前部下端よりも後方であって、フェンダ(19)の前側下部に接近した位置に設けた請求項1に記載の作業車両。
  3. 側方障害物センサ(24S)は、前記乗降用のステップ(51a)部の後端よりも後方に位置すべく構成する請求項1又は請求項2に記載の作業車両。
  4. ステップ(51a)部は、燃料タンク(51)の段差部に形成され、側方障害物センサ(24S)はセンサステー(53)で燃料タンク(51)に支持される構成とした請求項1から請求項3のうちいずれか一に記載の作業車両。
  5. 燃料タンク給油口(51d)を燃料タンク(51)の前部に設け、側方障害物センサ(24S)及びセンサステー(53)を燃料タンク(51)の後方に設けてなる請求項4に記載の作業車両。
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