JP6584566B2 - 多機能操作具、アームレスト操作装置、及び作業車 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両に装備された走行速度を変更するトランスミッションと作業装置とを制御するための多機能操作具、及びこの多機能操作具を備えたアームレスト操作装置、作業車に関する。

作業車両を制御するためのアームレスト操作装置が特許文献１に開示されている。このアームレスト操作装置には、アームレストに載せた腕の前方に上方に突き出しているトランスミッション制御レバーが配置されており、アームレストに載せた腕の指でトランスミッション制御レバーを掴んで揺動操作することで車両の走行速度が調整可能である。さらに、このトランスミッション制御レバーの側面には、トランスミッションをシフトアップさせるボタンと、トランスミッションをシフトダウンさせるボタンと、トランスミッションをパーキング位置にシフトさせるボタン(スイッチ)が配置されている。したがって、運転者は、トランスミッション制御レバーを掴んだ手の親指で上記のボタン群を操作することができる。しかしながら、このトランスミッション制御レバーは、立設した円柱体のような形状であり、その側面に３つのボタンが縦方向に並んでいるので、運転者はトランスミッション制御レバーを横から挟むように掴むことになり、そのような状態で特定のボタンを選択して操作することを続けると手に負担がかかる。

特許文献２には、特許文献１と同様なアームレスト操作装置が開示されている。このアームレスト操作装置では、アームレストに載せた腕の前方には、コンピュータなどの入力デバイスとして用いられているマウスのような形状のグリップ操作手段が配置されている。このグリップ操作手段は、いくつかの凸状湾曲面の組み合わせによってその表面が形成され、その外面には、手のひらを載せる載せ面を形成している上面や複数のボタン群を配置した操作用側面が含まれている。載せ面に載せた手の親指でボタン操作することで、トランスミッションのシフトアップやシフトダウン、作業装置の昇降操作などを行うことができる。しかしながら、このグリップ操作手段では、載せ面と操作用側面が１つの凸状の湾曲面を形成しているので、手のひらを載せ面に載せると、自然と親指が操作用側面に触れるような姿勢となる。このため、載せ面に手を載せた操作者は、不要なボタンを押さないように心掛けなければならない。このことは、操作者に負担を与えることになり、手を載せ面に載せることで手をリラックスさせようとする効果を減じさせている。

米国特許公開公報２００５／０１３３２９２号 欧州特許公開公報２２７７７３６号

上記実情に鑑み、自然で負担のかからない操作感が得られる多機能操作具、及びこの多機能操作具を備えたアームレスト操作装置、作業車が要望されている。

本発明による多機能操作具は、エンジンと、車輪と、前記エンジンからの動力を前記車輪に伝達するトランスミッションと、を備えた作業車両を制御するための多機能操作具であって、車両前後方向に揺動可能に支持されるとともに、前方向への揺動によって前記トランスミッションを増速制御し、後方向への揺動によって前記トランスミッションを減速制御する揺動体と、前記揺動体の自由端部に設けられたグリップ本体と、前記グリップ本体の車両横断方向で一方側領域に形成された凸状湾曲面を有する握り部と、前記グリップ本体の車両横断方向で他方側領域に形成されるとともに前記握り部の側面である垂直状側面と、前記他方側領域において前記垂直状側面の下端縁から車両横断方向に延びるように形成された操作者対向面と、前記垂直状側面と前記操作者対向面とに配置された操作スイッチ群と、を備え、前記操作スイッチ群は、走行操作スイッチ群に属する少なくとも１つの走行操作スイッチを含み、前記走行操作スイッチ群に、前進と後進とを切り替えるシャトルスイッチが含まれており、前記走行操作スイッチ群に、さらに、前記シャトルスイッチの機能を有効または無効にするシャトル許可スイッチが含まれており、前記シャトルスイッチは、前記シャトル許可スイッチと同時に操作されることにより、前進と後進とを切り替えるように構成されている。
上記構成において、前記シャトルスイッチが前記操作者対向面または前記垂直状側面に配置されており、前記シャトル許可スイッチが前記グリップ本体の前記垂直状側面または裏面とは反対側の側面に配置されていると好適である。
また、上記構成において、前記操作スイッチ群は、前記走行操作スイッチ群と作業装置を制御する作業操作スイッチ群とからなり、前記操作者対向面には、前記走行操作スイッチ群に属する少なくとも１つの走行操作スイッチと、前記作業操作スイッチ群に属する少なくとも１つの作業操作スイッチとが配置されていると好適である。
また、上記構成において、前記シャトルスイッチが、前記操作者対向面の上半分の最も前記垂直状側面に近い位置に配置されていると好適である。
また、上記構成において、前記握り部の下端縁に前記握り部から外方に突き出した小指球載せが形成されていると好適である。

本発明のアームレスト操作装置は、上記の多機能操作具を備えたアームレスト操作装置であって、一体的に構成されるアームレスト支持台が備えられ、前記アームレスト支持台が車体前後方向に沿って前領域と中間領域と後領域とに区分けされており、前記多機能操作具は前記前領域に配置され、アームレスト台が前記後領域に配置され、前記中間領域にエンジン制御用スイッチ群と前記作業車両用の油圧制御スイッチ群が配置されている。

本発明の作業車は、エンジンと、車輪と、前記エンジンからの動力を前記車輪に伝達するトランスミッションと、上記の多機能操作具、または、アームレスト操作装置と、を備えた。

本発明の基本的な構成を説明する模式図である。 本発明による多機能操作具を有するアームレスト操作装置の実施形態の１つを装備した作業車両の一例であるトラクタの側面図である。 トラクタに装備されたアームレスト操作装置の側面図である。 アームレスト操作装置の平面図である。 アームレスト操作装置に設けられた多機能操作具の上方からみた斜視図である。 多機能操作具の側方からみた斜視図である。 多機能操作具の後方からみた斜視図である。 多機能操作具の上方からみた斜視図である。

本発明による多機能操作具の具体的な実施形態を説明する前に、図１を用いて本発明を特徴付けている基本的な構成を説明する。
図１には、アームレスト操作装置４を構成するアームレスト台４０に、揺動軸Ｐ1周りで揺動可能に支持された多機能操作具５が示されている。この多機能操作具５は、走行速度を変更するトランスミッションと作業装置とを備えた、トラクタやフロントローダのような作業車両を制御するために用いられる。多機能操作具５は、実質的には、グリップ本体５Ａと揺動体５Ｂとからなる。揺動体５Ｂは、図1では、揺動軸Ｐ1周りで揺動するアーム部材として形成されている。この実施形態では、揺動体５Ｂがほぼ垂直となる揺動中立位置から、揺動体５Ｂを一方方向に揺動させることで車両を増速させ、他方方向に揺動させることで車両を減速させるように構成されている。

グリップ本体５Ａは、揺動体５Ｂの自由端部側に設けられている。図１に示すように、グリップ本体５Ａは、右側領域、ここではほぼ右側半分領域に形成された握り部５０と、左側領域、ここではほぼ左側半分領域に形成された、操作スイッチ群９のための延長部５１とからなる。グリップ本体５Ａは、凸状湾曲面５２と垂直状側面５３と裏面５４ａ(図７参照)と底面５４ｂ（図７参照）とによって外周面が形成されている。凸状湾曲面５２は、握り部５０を掴む手のひらがスムーズに覆いかぶさるような形状を有する。垂直状側面５３は、凸状湾曲面５２の左端縁に対してほぼ垂直に延びた面である。握り部５０の下端縁、つまり底面５４ｂと凸状湾曲面５２との境界領域の少なくとも一部に、外方に突き出した舌片が小指球載せ５５として形成されている。この小指球載せ５５は、握り部５０に載せた手のひらが下方にずれ落ちないようにその手の小指球を保持する形状を有する。

延長部５１の上面はほぼ平坦な面またはわずかに凸に湾曲した面を有している。延長部５１の上面は、実際の適用に当たっては操作者に対向するように配置されるため、以後操作者対向面５６と称する。延長部５１の操作者対向面５６は握り部５０の垂直状側面５３の下端縁から左方向に延びるような形態で、握り部５０と延長部５１とがつながっており、操作者対向面５６と垂直状側面５３とがほぼ直角に交わっている。したがって、操作者対向面５６と垂直状側面５３とによって境界づけられる空間は、握り部５０に載せた手の親指がある程度自由に動かせる広さを持っている。それゆえ、この空間は親指自由空間ＴＳと称している。

垂直状側面５３と操作者対向面５６とには、操作スイッチ群９に属する少なくとも１つの操作スイッチ（ボタンやレバーなどを含む）が配置される。操作スイッチ群９には、トランスミッションの変速段を変更する走行操作スイッチ群と前記作業装置を制御する作業操作スイッチ群とが含まれている。図１の例では、操作者対向面５６には走行操作スイッチ群に属する走行操作スイッチと作業操作スイッチ群に属する作業操作スイッチとが混在配置されている。垂直状側面５３には走行操作スイッチ群に属する操作スイッチが配置されており、これらの操作スイッチは基本的には握り部５０に載せた手の親指で操作し易いように配置されている。握り部５０の裏面５４ａにも、走行操作スイッチ群に属する操作スイッチが、握り部５０に載せた手の中指または人差し指で操作し易いように配置されている。

アームレスト操作装置４は、取付ベースとして機能するアームレスト支持台４Ａを備えている。このアームレスト支持台４Ａは、前領域と中間領域と後領域とに区分けされている。前領域には多機能操作具５が配置され、後領域に操作者の腕を載せるアームレスト台４０が配置されている。多機能操作具５の設置個所以外の前領域及び中間領域にはエンジン制御用スイッチ群や作業車両用の油圧制御スイッチ群などが配置されている。このアームレスト操作装置４は、一体的に、作業車両の運転座席の側方から前方にかけての領域に取り付けられる。

次に、本発明による多機能操作具を有するアームレスト操作装置の具体的な実施形態の１つを説明する。図２は、そのようなアームレスト操作装置を装備した作業車両の一例であるトラクタの側面図である。このトラクタは、図２で示されているように、前輪２ａと後輪２ｂとによって支持されているトラクタの車体１の前部にエンジン２０が搭載され、エンジン２０の後方にトランスミッション２２が搭載されている。車体１の後方には作業装置３としてロータリ耕耘装置がリンク機構３０を介して昇降自在に装備されている。このトラクタは四輪駆動型であり、エンジン２０の動力は、トランスミッション２２に内装された走行用の変速機構を介して前輪２ａ及び後輪２ｂに伝達される。さらに、エンジン２０の動力は、トランスミッション２２から後方に突き出しているＰＴＯ軸３１を介して作業装置３にも伝達される。エンジン２０はボンネット２１によって覆われている。ボンネット２１の後方かつトランスミッション２２の上方でキャビン１０が車体１に支持されている。

キャビン１０の内部は運転空間として機能し、その前部には、前輪２ａの操向操作を行うステアリングハンドル１１が、その後部で、左右一対の後輪フェンダ１５の間には、運転座席１２が配置されている。運転座席１２の側方から前方にかけて、多機能操作具５を有するアームレスト操作装置４が設けられている。アームレスト操作装置４の前側には運転者に種々の情報を視覚的に報知するディスプレイ１３が設けられている。

図３に示されているように、アームレスト操作装置４は、図示されていない支持フレームに固定される取付ブラケット４Ｂに固定されるアームレスト支持台４Ａを備えている。
取付ブラケット４Ｂには前方に延びながら上方に向かって傾斜している支持ロッド４Ｃが固定されており、支持ロッド４Ｃの先端部に液晶パネルなどのディスプレイ１３が取り付けられている。このディスプレイ１３はタッチパネルを通じて入力操作が可能なものであり、運転者による各種操作入力を受け入れることができる。

図４から明らかなように、アームレスト操作装置４は、平面視において、前領域４ａ、中間領域４ｂ、後領域４ｃに区分けすることができる。後領域４ｃには腕を載せる、クッション性のあるアームレスト台４０が設けられている。前領域４ａのほぼ左半分に、後で詳しく説明する、多機能操作具５が設けられている。前領域４ａのほぼ右半分には、操作スイッチ群９として、第１操作スイッチ群９ａと第２操作スイッチ群９ｂとが配置されている。中間領域４ｂにも、操作スイッチ群９として、左から、第３操作スイッチ群９ｃ、第４操作スイッチ群９ｄ、第５操作スイッチ群９ｅが配置されている。各操作スイッチ群９には、ボタン、スイッチ、ダイヤル、レバー、ジョイスティックなどの各種の型式で形成される操作スイッチが設けられている。

図５から図８には、種々の方向からみた多機能操作具５が示されている。なお、この多機能操作具５は右手操作用である。多機能操作具５のグリップ本体５Ａは、図６と図７で模式的に示されているように、車体１のほぼ横断方向に延びている揺動軸Ｐ１周りで搖動する揺動体５Ｂに取り付けられている。その際、揺動体５Ｂはグリップ本体５Ａの底面５４ｂに形成されたブッシュ部５９に嵌入されている。ブッシュ部５９の下端周囲にはスカート５９ａが形成されている。このスカート５９ａはアームレスト支持台４Ａに形成されている揺動用孔に対する案内部材及び防塵部材として機能する。

グリップ本体５Ａは、握り部５０と、握り部５０の左側から延びた延長部５１とからなるが、一体的に成形されている。もちろん、分割成形された後に接合される構成であってもよい。握り部５０は、平面視で（図８参照）、やや変形した１／８円の形状であり、上面は凸状湾曲面５２であり、底面５４ｂはほぼ平坦面である。また、裏面５４ａは、延長部５１と共通のほぼ平坦な面となっている（図７参照）。凸状湾曲面５２は、指を少し内側に曲げた際に手の平が作り出す窪みに適応するような湾曲形状である。手のひらを凸状湾曲面５２に載せ、親指を除く指を裏面５４ａに当てて、握り部５０を挟み込みことで手は安定した状態となり、握り部５０の左側に位置する親指は自由な状態となる。

握り部５０の左側面は、ほぼ平坦な垂直状側面５３として形成されており、延長部５１の上面に形成された略平坦な操作者対向面５６との間に親指の自由な動きを許す親指自由空間ＴＳが作り出されている。垂直状側面５３と操作者対向面５６とのなす角度は、１１０度程度である。また、操作者対向面５６が運転座席１２に着座した運転者の視線と対向するように、操作者対向面５６の握り部５０に対する捩じり角が設定されている。

握り部５０の右の下端縁から垂直状側面５３と操作者対向面５６との境界縁にかけて舌片状に突き出た小指球載せ５５が形成されている。その突出幅は、ほぼ小指が載る程度である。

なお、このトランスミッション２２は、６つの副変速ユニットと４つの主変速ユニットを備えており、この主変速ユニットは油圧の適正制御によって変速切り替え衝撃が抑制された変速ユニットである。副変速ユニットと主変速ユニットとの変速段を組み合わせることで２４段の変速が実現する。この変速段の切り替え、つまりシフトアップまたはシフトダウンは、握り部５０の搖動軸Ｐ１周りの揺動、結果的には揺動体５Ｂの揺動によって実行される。つまり、握り部５０に手のひらを載せながら、握り部５０を前方に変位させるとシフトアップが実行され、握り部５０を後方に変位させるとシフトダウンが実行される。

図５に示されているように、この実施形態では、操作者対向面５６には、走行に関する操作スイッチ群９に属するシャトルボタン９１と変速比固定ボタン９３、作業に関する操作スイッチ群９に属するアップダウンボタン９２、２つの油圧制御スイッチ９４ａ、９４ｂが設けられている。シャトルボタン９１は、操作者対向面５６のほぼ上半分（前半分）の最も垂直状側面５３に近い位置に配置されている。アップダウンボタン９２は、シャトルボタン９１の左隣りに配置されており、変速比固定ボタン９３はさらにシャトルボタン９１の左隣りに配置されている。油圧制御スイッチ９４ａ、９４ｂは操作者対向面５６のほぼ下半分（前半分）に横並び配置されている。また、垂直状側面５３には、変速補助ボタン９５が配置されている。さらに、図７に示されているように、握り部５０の裏面５４ａには、シャトル補助ボタン９６が配置されている。このシャトル補助ボタン９６は、握り部５０の凸状湾曲面２に手のひらを載せた手の人差し指または中指で簡単に操作可能である。

シャトルボタン９１は、シャトル補助ボタン９６を押すとともに上向き矢印の箇所を押すことでトランスミッション２２を前進に切り替え、また、シャトル補助ボタン９６を押すとともに下向き矢印の箇所を押すことでトランスミッション２２を後進に切り替える機能を有する。つまり、シャトル補助ボタン９６を中指か人差し指（もちろん薬指でや小指でも可能である）で押した状態で、親指でシャトルボタン９１を押すことで、トラクタの前進と後進を選択することができる。

上述したように、この実施形態で採用されているトランスミッション２２は、油圧の適正制御によって変速切り替え衝撃が抑制された変速ユニットと、通常のシンクロメッシュタイプの副変速ユニットとを有している。したがって、副変速ユニットの切り替えを伴わない主変速ユニットだけの４つの変速段の変更操作と、副変速ユニットの切り替えを伴う変速段の変更操作とは、その違いを意識して操作することが望ましい。このことから、握り部５０の搖動軸Ｐ１周りの揺動操作による変速切り替え（シフトアップ、シフトダウン）において、副変速ユニットの切り替えを伴わない、主変速ユニットだけの変速段の変更操作は、変速補助ボタン９５を押さなくとも有効であるが、副変速ユニットの切り替えを伴う変速段の変更操作は、変速補助ボタン９５を押さなければ無効となるように構成されている。副変速ユニットの切り替えを伴う変速段の変更操作は、変速補助ボタン９５を押しながら行う必要がある。その際には、親指で変速補助ボタン９５を押しながら、手のひらで握り部５０を前方または後方に変位させることになる。

また、このトランスミッション２２を制御するトランスミッション制御コントローラには、車速に応じて適切な変速比を設定する機能が備えられている。しかしながら、作業時等では、一時的に車速が変動しても変速比はそのままに維持することが好ましい場合がある。この問題を解決するため、変速比固定ボタン９３は、変速比を強制的に固定するボタンで、ブレーキ操作などの車速が低下しても、トランスミッション２２の変速比を変更させない指令をトランスミッション制御コントローラに与えることができる。

アップダウンボタン９２は、上下２つのボタン部に分かれており、上ボタン部を押すことで作業装置３を上昇させ、下ボタン部を押すことで作業装置３を下降させる。油圧制御スイッチ９４ａ、９４ｂは、作業装置３に接続される油圧配管の弁を制御するものである。

〔別実施形態〕
（１）上述した実施形態では、トランスミッション２２として多段ギヤ変速機構を備えたものが搭載されており、握り部５０の搖動軸Ｐ１周りの揺動操作により、段階的な変速段の切り替えが実現されていた。これとは異なり、トランスミッション２２として無段変速機構を備えたものが作用された場合には、握り部５０の搖動軸Ｐ１周りの揺動操作により、無段階の変速が実現するように構成することができる。つまり、握り部５０を搖動軸Ｐ１周りで中立位置から前方に揺動すれば、増速側に連続的に変速され、握り部５０を搖動軸Ｐ１周りで中立位置から後方に揺動すれば、減速側に連続的に変速される。
（２）上述した実施形態で提示された、グリップ本体５Ａに配置された操作スイッチ群９の種類と配置は一例であり、必要に応じて、操作スイッチ群９から選ばれた操作スイッチを任意に配置することができる。
（３）握り部５０や延長部５１の形状も、図示された形状に限定されるものではない。握り部５０の上面形状は、少なくともその外形輪郭が手のひらを自然な状態で受け入れるような凸湾曲状であればよい。延長部５１の形状も、握り部５０との間で、親指自由空間ＴＳが形成されるとともに、複数の操作スイッチが握り部５０に載せた手の親指で操作可能に配置できるものであればよい。またその面は粗面であってもよいし、光沢面であってもよい。
（４）上述した実施形態では、グリップ本体５Ａ及び揺動体５Ｂは、揺動軸Ｐ１周りにだけ揺動変位するものであったが、上位スティックのように、他の軸心周りの変位や、球状継手を用いた全方位変位可能なものであってもよい。

本発明は、トラクタ以外のコンバインや田植機などの農作業車両、フロントローダやバックホウなどの建設機械など、種々の作業車両に適用可能である。

１ ：車体
３ ：作業装置
４ ：アームレスト操作装置
４Ａ ：アームレスト支持台
４０ ：アームレスト台
５ ：多機能操作具
５Ａ ：グリップ本体
５Ｂ ：揺動体
５０ ：握り部
５１ ：延長部
５２ ：凸状湾曲面
５３ ：垂直状側面
５４ａ ：裏面
５４ｂ ：底面
５５ ：小指球載せ
５６ ：操作者対向面
２２ ：トランスミッション
９ ：操作スイッチ群
ＴＳ ：親指自由空間
Ｐ１ ：揺動軸

Claims (7)

1. エンジンと、車輪と、前記エンジンからの動力を前記車輪に伝達するトランスミッションと、を備えた作業車両を制御するための多機能操作具であって、
   車両前後方向に揺動可能に支持されるとともに、前方向への揺動によって前記トランスミッションを増速制御し、後方向への揺動によって前記トランスミッションを減速制御する揺動体と、
   前記揺動体の自由端部に設けられたグリップ本体と、
   前記グリップ本体の車両横断方向で一方側領域に形成された凸状湾曲面を有する握り部と、
   前記グリップ本体の車両横断方向で他方側領域に形成されるとともに前記握り部の側面である垂直状側面と、
   前記他方側領域において前記垂直状側面の下端縁から車両横断方向に延びるように形成された操作者対向面と、
   前記垂直状側面と前記操作者対向面とに配置された操作スイッチ群と、を備え、
   前記操作スイッチ群は、走行操作スイッチ群に属する少なくとも１つの走行操作スイッチを含み、前記走行操作スイッチ群に、前進と後進とを切り替えるシャトルスイッチが含まれており、前記走行操作スイッチ群に、さらに、前記シャトルスイッチの機能を有効または無効にするシャトル許可スイッチが含まれており、
   前記シャトルスイッチは、前記シャトル許可スイッチと同時に操作されることにより、前進と後進とを切り替えるように構成されている多機能操作具。
2. 前記シャトルスイッチが前記操作者対向面または前記垂直状側面に配置されており、前記シャトル許可スイッチが前記グリップ本体の前記垂直状側面または裏面とは反対側の側面に配置されている請求項１に記載の多機能操作具。
3. 前記操作スイッチ群は、前記走行操作スイッチ群と作業装置を制御する作業操作スイッチ群とからなり、前記操作者対向面には、前記走行操作スイッチ群に属する少なくとも１つの走行操作スイッチと、前記作業操作スイッチ群に属する少なくとも１つの作業操作スイッチとが配置されている請求項１又は２に記載の多機能操作具。
4. 前記シャトルスイッチが、前記操作者対向面の上半分の最も前記垂直状側面に近い位置に配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載の多機能操作具。
5. 前記握り部の下端縁に前記握り部から外方に突き出した小指球載せが形成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の多機能操作具。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の多機能操作具を備えたアームレスト操作装置であって、
   一体的に構成されるアームレスト支持台が備えられ、前記アームレスト支持台が車体前後方向に沿って前領域と中間領域と後領域とに区分けされており、前記多機能操作具は前記前領域に配置され、アームレスト台が前記後領域に配置され、前記中間領域にエンジン制御用スイッチ群と前記作業車両用の油圧制御スイッチ群が配置されているアームレスト操作装置。
7. エンジンと、車輪と、前記エンジンからの動力を前記車輪に伝達するトランスミッションと、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の多機能操作具、または、請求項６に記載のアームレスト操作装置と、
   を備えた作業車。

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