JP6785671B2

JP6785671B2 - 作業車

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Publication number: JP6785671B2
Application number: JP2017008345A
Authority: JP
Inventors: 西　啓四郎; 啓四郎西; 敦新海; 智章福永; 貴裕中務
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2020-11-18
Anticipated expiration: 2037-01-20
Also published as: WO2018135257A1; EP3572302A1; CN109963771B; JP2018114923A; KR102456874B1; CN109963771A; KR20190108555A; EP3572302A4; US20190315393A1; US11186312B2; EP3572302B1

Description

本発明は、左右のサイドメンバを有する車体フレームに支持された車輪支持部材と、前記車輪支持部材に操舵可能に支持された左右の操舵輪と、パワーステアリングユニットを有して前記左右の操舵輪を操舵するステアリング機構とを備えた作業車に関する。

作業車の一例であるトラクタにおいては、例えば、車体前側に配置されたボンネットと車体後側に配置されたキャビンとの間に、ボンネットが形成する原動機室とキャビンが形成する運転室とを仕切る遮音パネル（仕切り部材）を備え、この遮音パネルの支持部材に、全油圧式のパワーステアリングユニットが防振部材を介して取り付けられることにより、パワーステアリングユニットが、原動機室側における運転室に近い箇所に配置されたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−６０１５４号公報（段落番号００１３〜００１４、００１７〜００１８、００３２〜００４２、図１〜５）

上記の構成によると、パワーステアリングユニットが運転室側に配置される場合に比べて、パワーステアリングユニットの油圧脈動音がキャビン内の運転部に及び難くなることから、運転部の静寂性を高めることができる。

しかしながら、パワーステアリングユニットが運転部の近くに配置されていることから、運転部の静寂性を高める上において改善の余地がある。又、重量の大きいパワーステアリングユニットが、車体の上部側に形成された原動機室と運転室との間の比較的高い位置に配置されていることから、車体の安定性を高める上においても改善の余地がある。

つまり、運転部の静寂性及び車体の安定性を高められるようにすることが望まれている。

上記の課題を解決するための手段として、
本発明に係る作業車は、左右のサイドメンバ及び前記左右のサイドメンバに亘って取り付けられたクロスメンバを有する車体フレームと、前記クロスメンバに支持されることにより前記車体フレームに支持された車輪支持部材と、前記車輪支持部材に操舵可能に支持された左右の操舵輪と、パワーステアリングユニットを有して前記左右の操舵輪を操舵するステアリング機構とを備え、
前記パワーステアリングユニットは、前記左右の操舵輪に連係された油圧式のステアリングシリンダと、前記ステアリングシリンダに作用する油圧を制御する油圧制御ユニットとを備え、
前記油圧制御ユニットは、平面視で前記車輪支持部材に対して前側の前記クロスメンバと重複するように前記前側のクロスメンバの上方に配置され、且つ、前記左右のサイドメンバの間に配置された状態で、前記車体フレームに支持されている。

この手段によると、トラクタなどの作業車においては、運転部が車体の上部側に配置され、車輪支持部材が車体の下部側に配置されていることから、パワーステアリングユニットは、運転部から離れた車体の下部側に配置されることになる。

これにより、例えば、パワーステアリングユニットが油圧式である場合は、パワーステアリングユニットの油圧脈動音が運転部に及び難くなる。又、パワーステアリングユニットがアシストモータを備えた電動式である場合は、パワーステアリングユニットのモータ音が運転部に及び難くなる。その結果、運転部の静寂性を高めることができる。

そして、重量の大きいパワーステアリングユニットが、車体の下部側に配置されることにより、車体の重心位置が低くなる。その結果、車体の安定性を高めることができる。

しかも、左右のサイドメンバが、それらの間に位置するパワーステアリングユニットの一部を保護するようになることから、パワーステアリングユニットを車体の下部側に配置しながらも、パワーステアリングユニットに他物が接触する虞を抑制することができる。

この手段によると、パワーステアリングユニットのうち、各種のバルブなどを備える油圧制御ユニットが左右のサイドメンバによって保護されることから、油圧制御ユニットが他物に接触して破損する虞を抑制することができる。

又、油圧制御ユニットは、高い強度を有する車体フレームによって高い支持強度で安定的に支持されることから、油圧制御ユニットが油圧の脈動に起因して振動することを、支持構造の複雑化を招くことなく防止することができる。
本発明をより好適にするための手段の一つとして、
前記ステアリングシリンダが、平面視で前記車輪支持部材に対して前側に配置された状態で、前記前側のクロスメンバの下方に配置されている。

本発明をより好適にするための手段の一つとして、
手動操舵用のステアリングホイールと、車体を自動で運転する自動運転用の電子制御システムとを備え、
前記油圧制御ユニットは、前記ステアリングシリンダに対するオイルの流れを制御するパイロット式のステアリングバルブと、前記ステアリングホイールの回動操作量に応じて前記ステアリングバルブに対するパイロット流量を制御する手動式の第１パイロットバルブと、前記電子制御システムからの制御指令に基づいて前記ステアリングバルブに対するパイロット流量を制御する電動式の第２パイロットバルブとを備えている。

この手段によると、作業車を搭乗者が手動で運転する場合は、搭乗者がステアリングホイールを回動操作することにより、左右の操舵輪を、パワーステアリングユニットを介した軽い操作力で操舵することができる。又、作業車を自動運転用の電子制御システムによって自動で運転させる場合は、電子制御システムからの制御指令に基づいてパワーステアリングユニットが作動することにより、左右の操舵輪が自動的に適正に操舵される。

つまり、自動操舵専用のステアリングユニットを備えることなく、左右の操舵輪を自動で操舵することができる。又、パワーステアリングユニットの電気系に不具合が生じた場合は、搭乗者による手動操舵に簡単に切り換えることができ、作業車の運転を継続することができる。

本発明をより好適にするための手段の一つとして、
前記油圧制御ユニットを上方から覆う位置に配置された仕切板と、前記仕切板の上面との間に冷却風路を形成するボンネットと、前記仕切板における冷却方向下手側の端部に連接されたラジエータとを備え、
前記仕切板には、前記第２パイロットバルブに備えたハーネス接続用のカプラを上方に臨ませる開口が形成され、かつ、前記開口と前記カプラとの間に形成された隙間を塞ぐ遮蔽部材が取り付けられている。

この手段によると、第２パイロットバルブのカプラに接続されるワイヤハーネスを仕切板の上側に通すことができる。これにより、例えば、ワイヤハーネスを仕切板の下側に通す場合に比較して、操舵輪によって跳ね上げられた小石などの他物がワイヤハーネスに接触して、ワイヤハーネスが傷付く虞を回避することができる。

そして、ワイヤハーネスを仕切板の上側に通すようにしながらも、操舵輪などによって舞い上げられた塵埃が、外気とともに仕切板の開口とカプラとの隙間から冷却風路内に流入することを、遮蔽部材によって阻止することができる。これにより、塵埃が、仕切板の開口とカプラとの隙間から冷却風路内に流入することに起因して、ラジエータが目詰まりするなどの不都合の発生を防止することができる。

本発明をより好適にするための手段の一つとして、
前記油圧制御ユニットに備えられた複数の接続ポートにねじ込み接続されるＬ字型の複数の管継手を備え、
複数の前記管継手のうち、近接する前記接続ポートに接続される管継手は、前記接続ポートに接続されたときに、隣接する一方の管継手が他方の管継手の内側に位置するように、前記油圧制御ユニットからの延出長さが異なる長さに設定されている。

この手段によると、油圧制御ユニットの各接続ポートにＬ字型の管継手をねじ込み接続するときは、油圧制御ユニットからの延出長さが短くなる管継手から順に、接続ポートにねじ込み接続することにより、油圧制御ユニットからの延出長さが長くなる管継手を接続ポートにねじ込み接続するときに、先に接続した管継手が邪魔になることを回避することができる。

その結果、油圧制御ユニットが左右のサイドメンバの間の狭い空間に配置されていても、油圧制御ユニットの各接続ポートに対する管継手のねじ込み接続を効率良く行うことができる。

トラクタの左側面図である。トラクタの平面図である。トラクタの斜視図である。パワーステアリングユニットの構成及び配置を示すトラクタ前端部の縦断左側面図である。トラクタ前端部の防塵構造を示す斜視図である。パワーステアリングユニットの構成及び配置を示す要部の平面図である。パワーステアリングユニットの構成及び配置を示す要部の縦断正面図である。油圧制御ユニットの配置などを示す要部の斜視図である。運転部の構成を示す要部の横断平面図である。制御系の概略構成を示すブロック図である。アンテナユニット及び監視カメラなどの配置を示すキャビン上部の正面図である。アンテナユニット及び監視カメラなどの配置を示すキャビン上部の背面図である。アンテナユニット及び監視カメラなどの配置を示すキャビン上部の左側面図である。

以下、本発明を実施するための形態の一例として、本発明が、作業車の一例であるトラクタに適用された実施形態を図面に基づいて説明する。
尚、図１に記載された符号Ｆの矢印が指し示す方向がトラクタの前側であり、符号Ｕの矢印が指し示す方向がトラクタの上側である。
又、図２に記載された符号Ｆの矢印が指し示す方向がトラクタの前側であり、符号Ｒの矢印が指し示す方向がトラクタの右側である。

図１〜３に示すように、本実施形態に例示されたトラクタは、車体の前後両端にわたる車体フレーム１、車体フレーム１の左右に配置された左右の走行装置２、車体フレーム１の前部側に配置された原動部３、車体フレーム１の後部側に配置されたキャビン４、及び、車体フレーム１の後端部に昇降揺動可能に取り付けられた作業装置連結用の３点リンク機構５、などを備えている。

図１〜７に示すように、車体フレーム１は、原動部３に配置されたエンジン６の下部から車体前側に延出する前部フレーム７、及び、エンジン６の後端下部から車体後側に延出する後部フレーム兼用のケースユニット８、などを備えている。図示は省略するが、ケースユニット８の内部には、エンジン６からの動力を断続するペダル操作式の主クラッチ、主クラッチを経由した動力を走行用と作業用とに分岐して変速する変速伝動ユニット、及び、左右の走行装置２に作用する左右のサイドブレーキ、などが備えられている。

左右の走行装置２は、駆動可能な操舵輪として機能する左右の前輪９と、駆動輪として機能する左右の後輪１０とを備えている。左右の前輪９は、前部フレーム７にローリング可能に支持された車輪支持部材１１の左右両端部に操舵可能な状態で駆動可能に支持されている。車輪支持部材１１は、前輪駆動用の伝動軸１１Ａなどを内部に備えた前車軸ケースである。左右の後輪１０は、ケースユニット８に駆動可能に支持されるとともに、各後輪１０の上部側が、車体の後部側に配置された左右のリアフェンダ１２によって覆われている。

原動部３は、原動部３の冷却方向下手側となる原動部３の車体後部側に配置された水冷式のエンジン６、エンジン６よりも冷却方向上手側となる車体前側に配置された冷却ファン１３、冷却ファン１３よりも車体前側に配置されたラジエータ１４、ラジエータ１４よりも車体前側に配置されたバッテリ１５、エンジン６の後部上方に配置された排気処理装置（図示せず）、エンジン６の前部上方に配置されたエアクリーナ（図示せず）、及び、エンジン６やラジエータ１４などを上方から覆う揺動開閉式のボンネット１６、などを備えている。エンジン６には、コモンレールシステムを備えた電子制御式のディーゼルエンジンが採用されている。排気処理装置は、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）とＤＰＦ（Diesel particulate filter）とを内部に備えている。

図１〜４、図６〜９に示すように、キャビン４は、車体の後部側に運転部１７と搭乗空間とを形成している。運転部１７には、主クラッチの操作を可能にするクラッチペダル１８、左右のサイドブレーキの操作を可能にする左右のブレーキペダル４９、左右の前輪９の手動操舵を可能にする手動操舵用のステアリングホイール１９、前後進切り換え用のシャトルレバー２０、右腕用のアームレスト２１を有する運転座席２２、及び、タッチ操作可能な液晶パネル２３Ａなどを有する表示ユニット２３、などが備えられている。ステアリングホイール１９は、全油圧式のパワーステアリングユニット（以下、ＰＳユニットと称する）２４を有するステアリング機構２５を介して左右の前輪９に連係されている。アームレスト２１には、主変速レバー２６、作業装置の高さ位置を設定する昇降レバー２７、及び、作業装置の昇降を指令する昇降スイッチ２８が備えられている。

図１０に示すように、３点リンク機構５は、車体に備えられた電子油圧制御式の昇降駆動ユニット２９の作動によって上下方向に揺動駆動される。図示は省略するが、３点リンク機構５には、ロータリ耕耘装置、プラウ、ディスクハロー、カルチベータ、サブソイラ、播種装置、及び、散布装置、などの作業装置を連結することができる。そして、３点リンク機構５に連結される作業装置が、車体からの動力によって駆動されるロータリ耕耘装置などである場合は、変速ユニットから取り出された作業用の動力が外部伝動軸を介して伝達される。

車体には、車体の走行に関する制御を行う走行制御部３０Ａ、及び、作業装置に関する制御を行う作業制御部３０Ｂ、などを備えたメインの電子制御ユニット（以下、メインＥＣＵと称する）３０が搭載されている。メインＥＣＵ３０は、前述した電子油圧制御式の昇降駆動ユニット２９、エンジン用の電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵと称する）３１、変速伝動ユニットに備えられた電子制御式の主変速装置３２と前後進切換装置３３とＰＴＯクラッチ３４、左右のサイドブレーキの自動操作を可能にする電子油圧式のブレーキ操作ユニット３５、及び、車速を含む車内情報を取得する車内情報取得ユニット３６、などに、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車内ＬＡＮ又は通信線を介して通信可能に接続されている。メインＥＣＵ３０及びエンジンＥＣＵ３１は、ＣＰＵ及びＥＥＰＲＯＭなどを有するマイクロプロセッサを備えている。走行制御部３０Ａは、車体の走行に関する制御を可能にする各種の制御プログラムなどを有している。作業制御部３０Ｂは、作業装置に関する制御を可能にする各種の制御プログラムなどを有している。

主変速装置３２には、走行用の動力を無段階で変速する静油圧式の無段変速装置が採用されている。前後進切換装置３３は、走行用の動力を断続する走行クラッチを兼ねている。図示は省略するが、変速伝動ユニットには、主変速装置３２などとともに、走行用の動力を有段階で変速する副変速装置、及び、作業用の動力を有段階で変速するＰＴＯ変速装置、などが備えられている。

車内情報取得ユニット３６には、エンジン６の出力回転数を検出する回転センサ３７、副変速装置の出力回転数を車速として検出する車速センサ３８、主変速レバー２６の操作位置を検出する第１レバーセンサ３９、運転部１７に備えられた副変速レバー４０の操作位置を検出する第２レバーセンサ４１、シャトルレバー２０の操作位置を検出する第３レバーセンサ４２、昇降レバー２７の操作位置を検出する第４レバーセンサ４３、前述した昇降スイッチ２８、運転部１７に備えられた旋回上昇スイッチ４４と後進上昇スイッチ４５とＰＴＯスイッチ４６、昇降駆動ユニット２９における左右のリフトアーム（図示せず）の上下揺動角度を作業装置の高さ位置として検出する高さセンサ４７、及び、前輪９の舵角を検出する舵角センサ４８、などの各種センサ及びスイッチ類が含まれている。

走行制御部３０Ａは、回転センサ３７の出力と車速センサ３８の出力と第１レバーセンサ３９の出力と第２レバーセンサ４１の出力とに基づいて、車速が、エンジン回転数と主変速レバー２６の操作位置と副変速レバー４０の操作位置とから求めた制御目標車速に達するように、主変速装置３２のトラニオン軸（図示せず）を操作する車速制御を行う。これにより、運転者は、主変速レバー２６を任意の操作位置に操作することにより、車速を任意の速度に変更することができる。

走行制御部３０Ａは、第３レバーセンサ４２の出力に基づいて、シャトルレバー２０の操作位置に応じた伝動状態に前後進切換装置３３を切り換える前後進切り換え制御を行う。これにより、運転者は、シャトルレバー２０を前進位置に操作することにより、車体の進行方向を前進方向に設定することができる。運転者は、シャトルレバー２０を後進位置に操作することにより、車体の進行方向を後進方向に設定することができる。

作業制御部３０Ｂは、第４レバーセンサ４３の出力と高さセンサ４７の出力とに基づいて、昇降レバー２７の操作位置に応じた高さ位置に作業装置が位置するように昇降駆動ユニット２９の作動を制御するポジション制御を行う。これにより、運転者は、昇降レバー２７を任意の操作位置に操作することにより、作業装置の高さ位置を任意の高さ位置に変更することができる。

作業制御部３０Ｂは、昇降スイッチ２８の手動操作によって昇降スイッチ２８が上昇指令状態に切り換えられると、昇降スイッチ２８からの上昇指令と高さセンサ４７の出力とに基づいて、作業装置が予め設定された上限位置まで上昇するように昇降駆動ユニット２９の作動を制御する上昇制御を行う。これにより、運転者は、昇降スイッチ２８を上昇指令状態に切り換えることにより、作業装置を上限位置まで自動的に上昇させることができる。

作業制御部３０Ｂは、昇降スイッチ２８の手動操作によって昇降スイッチ２８が下降指令状態に切り換えられると、昇降スイッチ２８からの下降指令と第４レバーセンサ４３の出力と高さセンサ４７の出力とに基づいて、作業装置が昇降レバー２７によって設定された作業高さ位置まで下降するように昇降駆動ユニット２９の作動を制御する下降制御を行う。これにより、運転者は、昇降スイッチ２８を下降指令状態に切り換えることにより、作業装置を作業高さ位置まで自動的に下降させることができる。

作業制御部３０Ｂは、旋回上昇スイッチ４４の手動操作によって旋回連動上昇制御の実行が選択された場合は、前輪９の舵角を検出する舵角センサ４８の出力に基づいて、前輪９の舵角が畦際旋回用の設定角度に達したことを検知したときに、前述した上昇制御を自動的に行う。これにより、運転者は、旋回連動上昇制御の実行を選択しておくことにより、畦際旋回の開始に連動して、作業装置を上限位置まで自動的に上昇させることができる。

作業制御部３０Ｂは、後進上昇スイッチ４５の手動操作によって後進連動上昇制御の実行が選択された場合は、第３レバーセンサ４２の出力に基づいて、シャトルレバー２０の後進位置への手動操作を検知したときに、前述した上昇制御を自動的に行う。これにより、運転者は、後進連動上昇制御の実行を選択しておくことにより、後進走行への切り換えに連動して、作業装置を上限位置まで自動的に上昇させることができる。

作業制御部３０Ｂは、ＰＴＯスイッチ４６の手動操作によってＰＴＯスイッチ４６の操作位置が入り位置に切り換えられると、入り位置への切り換えに基づいて、作業用の動力が作業装置に伝達されるようにＰＴＯクラッチ３４を入り状態に切り換えるクラッチ入り制御を行う。これにより、運転者は、ＰＴＯスイッチ４６を入り位置に操作することによって作業装置を作動させることができる。

作業制御部３０Ｂは、ＰＴＯスイッチ４６の手動操作によってＰＴＯスイッチ４６の操作位置が切り位置に切り換えられると、切り位置への切り換えに基づいて、作業用の動力が作業装置に伝達されないようにＰＴＯクラッチ３４を切り状態に切り換えるクラッチ切り制御を行う。これにより、運転者は、ＰＴＯスイッチ４６を切り位置に操作することによって作業装置を停止させることができる。

作業制御部３０Ｂは、ＰＴＯスイッチ４６の手動操作によってＰＴＯスイッチ４６の操作位置が自動位置に切り換えられると、前述した上昇制御の実行に連動して前述したクラッチ切り制御を自動的に行い、又、前述した下降制御の実行に連動して前述したクラッチ入り制御を自動的に行う。これにより、運転者は、ＰＴＯスイッチ４６を自動位置に操作しておくことにより、作業装置の上限位置への自動上昇に連動して作業装置を停止させることができ、又、作業装置の作業高さ位置への自動下降に連動して作業装置を作動させることができる。

図１〜８、図１０に示すように、このトラクタは、運転モードの手動運転モード及び自動運転モードなどの選択を可能にする選択イッチ５０と、自動運転モードが選択された場合に車体を自動で運転する自動運転用の電子制御システム５１とを備えている。電子制御システム５１は、前述したメインＥＣＵ３０、左右の前輪９の自動操舵を可能にする自動操舵ユニット５２、車体の位置及び方位を測定する測位ユニット５３、及び、車体の周囲を監視する監視ユニット５４、などを備えている。

図２〜４、図６〜８、図１０に示すように、自動操舵ユニット５２は、前述したＰＳユニット２４によって構成されている。ＰＳユニット２４は、左右の前輪９に連係された油圧式で複動型のステアリングシリンダ５５と、ステアリングシリンダ５５に作用する油圧を制御する油圧制御ユニット５６とを備えている。油圧制御ユニット５６は、ステアリングシリンダ５５に対するオイルの流れを制御するパイロット式のステアリングバルブ５７、ステアリングホイール１９の回動操作量に応じてステアリングバルブ５７に対するパイロット流量を制御する手動式の第１パイロットバルブ５８、及び、メインＥＣＵ３０からの制御指令に基づいてステアリングバルブ５７に対するパイロット流量を制御する電動式の第２パイロットバルブ５９を備えている。

上記の構成により、手動運転モードが選択された場合は、搭乗者がステアリングホイール１９を回動操作することにより、左右の前輪９を、ＰＳユニット２４を介した軽い操作力で操舵することができる。又、自動運転モードが選択された場合は、メインＥＣＵ３０からの制御指令に基づいてＰＳユニット２４が作動することにより、左右の前輪９が自動的に適正に操舵される。

つまり、自動操舵専用のステアリングユニットを備えることなく、左右の前輪９を自動で操舵することができる。又、ＰＳユニット２４の電気系に不具合が生じた場合は、搭乗者による手動操舵に簡単に切り換えることができ、車体の運転を継続することができる。

図１〜３、図１０〜１３に示すように、測位ユニット５３は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）の一例である周知のＧＰＳ（lobal Positioning System）を利用して車体の位置及び方位を測定する衛星航法装置６０を備えている。ＧＰＳを利用した測位方法には、ＤＧＰＳ（Differential GPS）やＲＴＫ−ＧＰＳ（Real Time Kinematic GPS）などがあるが、本実施形態においては、移動体の測位に適したＲＴＫ−ＧＰＳが採用されている。

衛星航法装置６０は、ＧＰＳ衛星（図示せず）から送信された電波と、既知位置に設置された基準局（図示せず）から送信された測位データとを受信する衛星航法用のアンテナユニット６１を備えている。基準局は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して得た測位データを衛星航法装置６０に送信する。衛星航法装置６０は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して得た測位データと、基準局からの測位データとに基づいて、車体の位置及び方位を求める。

アンテナユニット６１は、ＧＰＳ衛星からの電波の受信感度が高くなるように、車体の最上部に位置するキャビン４のルーフ６２に取り付けられている。そのため、ＧＰＳを利用して測定した車体の位置及び方位には、車体のヨーイング、ピッチング、又は、ローリングに伴うアンテナユニット６１の位置ズレに起因した測位誤差が含まれている。

そこで、車体には、上記の測位誤差を取り除く補正を可能にするために、３軸のジャイロスコープ（図示せず）と３方向の加速度センサ（図示せず）とを有して車体のヨー角、ピッチ角、ロール角、などを計測する慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）６３が備えられている。慣性計測装置６３は、前述したアンテナユニット６１の位置ズレ量を求め易くするために、アンテナユニット６１の内部に備えられている。アンテナユニット６１は、平面視において車体におけるトレッドＴの中央部でホイールベースＬの中央部に位置するように、キャビン４のルーフ６２における前部上面の左右中央箇所に取り付けられている（図２参照）。

上記の構成により、少なくとも、平面視においては慣性計測装置６３の取り付け位置が車体の重心位置に近くなる。これにより、慣性計測装置６３が計測したヨー角などを、車体の重心位置からの慣性計測装置６３の位置ズレ量に基づいて補正するための演算が簡単になり、よって、慣性計測装置６３の計測結果を迅速に正しく補正することができる。つまり、慣性計測装置６３による車体のヨー角などの計測を迅速に精度良く行うことができる。

これにより、衛星航法装置６０が車体の位置及び方位を測定する場合において、車体のヨーイング、ピッチング、又は、ローリングに起因して、アンテナユニット６１に位置ズレが生じたときは、このときのアンテナユニット６１の位置ズレ量を、慣性計測装置６３が計測する車体のヨー角、ピッチ角、ロール角、などから迅速に精度良く求めることができる。そして、衛星航法装置６０が計測した車体の位置及び方位に含まれるアンテナユニット６１の位置ズレに起因した測位誤差を、慣性計測装置６３の計測結果から求められるアンテナユニット６１の位置ズレ量に基づいて迅速に精度良く求めることができ、この測位誤差を衛星航法装置６０の測定結果から取り除く補正を迅速かつ適正に行える。

その結果、全地球航法衛星システムを利用した車体の位置及び方位の測定を、より簡単かつ迅速に精度良く行うことができる。

図１０に示すように、メインＥＣＵ３０は、車体の自動運転を可能にする各種の制御プログラムなどを有する自動運転制御部３０Ｃを備えている。自動運転制御部３０Ｃは、車体が予め設定された圃場の目標走行経路を設定速度で適正に作業を行いながら自動走行するように、目標走行経路及び測位ユニット５３の測位結果などに基づいて、走行制御部３０Ａ及び作業制御部３０Ｂなどに各種の制御指令を適切なタイミングで送信する。走行制御部３０Ａは、自動運転制御部３０Ｃからの各種の制御指令及び車内情報取得ユニット３６の各種取得情報などに基づいて、主変速装置３２及び前後進切換装置３３などに各種の制御指令を適切なタイミングで送信して主変速装置３２及び前後進切換装置３３などの作動を制御する。作業制御部３０Ｂは、自動運転制御部３０Ｃからの各種の制御指令及び車内情報取得ユニット３６の各種取得情報などに基づいて、昇降駆動ユニット２９及びＰＴＯクラッチ３４などに各種の制御指令を適切なタイミングで送信して昇降駆動ユニット２９及びＰＴＯクラッチ３４などの作動を制御する。

目標走行経路は、圃場での手動運転による作業走行時に走行した走行経路、及び、畦際旋回開始地点などが、測位ユニット５３の測位結果などに基づいてデータ化されたものであってよい。又、目標走行経路は、圃場での手動運転によるティーチング走行時に走行した走行経路、及び、畦際旋回開始地点などが、測位ユニット５３の測位結果などに基づいてデータ化されたものであってよい。

図１〜５、図１０〜１３に示すように、監視ユニット５４は、車体に対する至近距離内（例えば１ｍ以内）での障害物の有無を検出する障害物検出モジュール６４、車体に対する近距離（例えば１０ｍ以内）での障害物の接近を検出する前後の障害物探知器６５、障害物との接触を回避する接触回避制御を行う接触回避制御部３０Ｄ、車体の周囲を撮影する６台の監視カメラ６６、監視カメラ６６が撮影した画像を処理する画像処理装置６７、などを備えている。

障害物検出モジュール６４は、車体に対する至近距離内において障害物を探査する８個の障害物探査器６８と、各障害物探査器６８からの探査情報に基づいて車体に対する至近距離内に障害物が接近したか否かの判別処理を行う２台の探査情報処理装置６９とを備えている。

各障害物探査器６８には、測距センサの一例として測距に超音波を使用するソナー６８が採用されている。８個のソナー６８は、車体の前方と左右両側方とが探査対象領域になるように、車体の前端部と左右両端部とに分散して配置されている。各ソナー６８は、それらの探査で得た探査情報を対応する探査情報処理装置６９に送信する。

各探査情報処理装置６９は、対応する各ソナー６８における超音波の発信から受信までの時間に基づいて、車体に対する至近距離内に障害物が接近したか否かの判別処理を行い、この判別結果を接触回避制御部３０Ｄに出力する。

これにより、自動運転中の車体の前方又は左右の横側方において障害物が車体に対する至近距離内に異常接近した場合は、この障害物の接近が障害物検出モジュール６４によって検出される。又、車体の後端部にはソナー６８が備えられていないことにより、障害物検出モジュール６４が、車体の後部に昇降可能に取り付けられた作業装置を障害物として誤検出することが回避されている。

ちなみに、障害物検出モジュール６４は、例えば、車体が自動運転によって畦に向かって走行しているとき、又は、車体が自動運転によって畦際で畦に沿って走行しているときに、畦が車体に対する至近距離内に異常接近した場合は、この畦を障害物として検出する。又、移動体が車体に対する至近距離内に異常接近した場合は、この移動体を障害物として検出する。

各障害物探知器６５には、約２７０度程度の検出角度を有するレーザスキャナ６５が採用されている。各レーザスキャナ６５は、障害物の探知を行う探知部６５Ａと、探知部６５Ａからの探知情報を処理する処理部６５Ｂとを備えている。探知部６５Ａは、探知対象領域にレーザ光線を照射して反射光を受け取る。処理部６５Ｂは、レーザ光線の照射から受光までの時間に基づいて、車体に対する近距離において障害物が接近しているか否かなどを判別し、判別結果を接触回避制御部３０Ｄに出力する。前側のレーザスキャナ６５は、車体前側の領域が探知対象領域に設定されている。後側のレーザスキャナ６５は、車体後側の領域が探知対象領域に設定されている。

接触回避制御部３０Ｄは、接触回避制御の実行を可能にする制御プログラムなどを有してメインＥＣＵ３０に備えられている。接触回避制御部３０Ｄは、各レーザスキャナ６５の判別結果に基づいて、車体に対する近距離での障害物の接近を確認したときに、自動運転制御部３０Ｃの制御作動に基づく自動運転に優先して接触回避制御を開始する。そして、接触回避制御部３０Ｄは、各レーザスキャナ６５及び各探査情報処理装置６９の判別結果に基づいて接触回避制御を行う。

接触回避制御において、接触回避制御部３０Ｄは、接触回避制御の開始とともに走行制御部３０Ａに減速指令を出力する。これにより、接触回避制御部３０Ｄは、走行制御部３０Ａの制御作動によって主変速装置３２を減速作動させて、車速を通常走行用の設定速度から接触回避用の設定速度まで低下させる。接触回避制御部３０Ｄは、この低速走行状態において、いずれかの探査情報処理装置６９の判別結果に基づいて、車体に対する至近距離内への障害物の接近を確認したときに、走行制御部３０Ａ及び作業制御部３０Ｂに緊急停止指令を出力する。これにより、接触回避制御部３０Ｄは、走行制御部３０Ａの制御作動によって前後進切換装置３３を中立状態に切り換えるとともに、ブレーキ操作ユニット３５の作動によって左右のブレーキを作動させて左右の前輪９と左右の後輪１０とを制動させる。又、接触回避制御部３０Ｄは、作業制御部３０Ｂの作動によってＰＴＯクラッチ３４を切り状態に切り換えて作業装置の作動を停止させる。その結果、車体に対する至近距離内への障害物の接近に基づいて、車体の走行停止と作業装置の作動停止とを迅速に行うことができ、車体が障害物に接触する虞を回避することができる。接触回避制御部３０Ｄは、この低速走行状態において、各レーザスキャナ６５の判別結果に基づいて、車体に対する近距離内において障害物が存在しないことを確認したときに、走行制御部３０Ａに増速指令を出力し、その後、接触回避制御を終了する。これにより、接触回避制御部３０Ｄは、走行制御部３０Ａの制御作動によって主変速装置３２を増速作動させて、車速を接触回避用の設定速度から通常走行用の設定速度まで上昇させた後、自動運転制御部３０Ｃの制御作動に基づく自動運転を再開させる。

図１〜３、図１０〜１３に示すように、各監視カメラ６６には、広角の可視光用ＣＣＤカメラが採用されている。６台の監視カメラ６６のうちの１台は、車体の前方撮影用であり、この監視カメラ６６は、撮影方向が前下方向きになる傾斜姿勢で、キャビン４の上端部における前端の左右中央箇所に設置されている。６台の監視カメラ６６のうちの２台は、車体の右方撮影用であり、これらの監視カメラ６６は、撮影方向が右下方向きになる傾斜姿勢で、キャビン４の上端部における右端箇所に前後に所定間隔をあけて設置されている。６台の監視カメラ６６のうちの２台は、車体の左方撮影用であり、これらの監視カメラ６６は、撮影方向が左下方向きになる傾斜姿勢で、キャビン４の上端部における左端箇所に前後に所定間隔をあけて設置されている。６台の監視カメラ６６のうちの１台は、車体の後方撮影用であり、この監視カメラ６６は、撮影方向が後下方向きになる傾斜姿勢で、キャビン４の上端部における後端の左右中央箇所に設置されている。これにより、車体の周囲を漏れなく撮影することができる。

尚、右監視カメラ６６と左監視カメラ６６とを１台ずつにして、キャビン４の上端部における左右両端の適正箇所に設置するようにしてもよい。

画像処理装置６７は、各監視カメラ６６からの映像信号を処理して、車体前方画像、車体右側方画像、車体左側方画像、車体後方画像、及び、車体の真上から見下ろしたような俯瞰画像、などを生成して表示ユニット２３などに送信する。表示ユニット２３は、液晶パネル２３Ａに表示される各種の操作スイッチ（図示せず）の人為操作などに基づいて、液晶パネル２３Ａに表示される画像を切り換える制御部２３Ｂ、などを有している。

上記の構成により、手動運転時においては、運転者は、画像処理装置６７からの画像を液晶パネル２３Ａに表示させることにより、運転中の車体の周辺状況や作業状況を容易に視認することができる。これにより、運転者は、作業の種類などに応じた良好な車体の運転を容易に行うことができる。又、自動運転時に管理者が車体に搭乗する場合においては、管理者は、画像処理装置６７からの画像を液晶パネル２３Ａに表示させることにより、自動運転中の車体の周辺状況や作業状況を容易に視認することができる。そして、管理者は、自動運転中の車体周辺又は作業状況などにおける異常を視認した場合は、その異常の種類や程度などに応じた適切な処置を速やかに行うことができる。

図１０に示すように、電子制御システム５１は、選択イッチ５０の人為操作によって協調運転モードが選択された場合に、車体を同じ仕様の他車と協調して自動走行させる協調制御ユニット７０を備えている。協調制御ユニット７０は、車体の位置情報を含む他車との協調走行に関する情報を他車との間で無線通信する通信モジュール７１と、他車からの情報に基づいて協調運転制御を行う協調運転制御部３０Ｅとを備えている。協調運転制御部３０Ｅは、協調運転制御の実行を可能にする制御プログラムなどを有してメインＥＣＵ３０に備えられている。

協調運転モードにおいて、自動運転制御部３０Ｃは、車体が予め設定された併走用の目標走行経路を設定速度で適正に作業を行いながら自動走行するように、併走用の目標走行経路及び測位ユニット５３の測位結果などに基づいて、走行制御部３０Ａ及び作業制御部３０Ｂなどに各種の制御指令を適切なタイミングで送信する。協調運転制御部３０Ｅは、自車の併走用の目標走行経路、測位ユニット５３の測位結果、他車の併走用の目標走行経路、及び、他車の位置情報、などに基づいて、先行する他車と自車との進行方向での車間距離、及び、先行する他車と自車との併走方向での車間距離、などが適正であるか否かを判別する。そして、いずれかの車間距離が適正でない場合は、その車間距離が適正になるように、自動運転制御部３０Ｃの制御作動に基づく自動運転に優先して協調運転制御を開始する。

協調運転制御において、協調運転制御部３０Ｅは、進行方向での車間距離が適正距離よりも短い場合は、走行制御部３０Ａに減速指令を出力する。これにより、協調運転制御部３０Ｅは、走行制御部３０Ａの制御作動によって主変速装置３２を減速作動させて、進行方向での車間距離を適正距離に復帰させる。そして、協調運転制御部３０Ｅは、進行方向での車間距離が適正距離に復帰するのに伴って、自動運転制御部３０Ｃの制御作動に基づく自動運転を再開させることにより、車速を通常走行用の設定速度まで上昇させて進行方向での車間距離を適正距離に維持する。
協調運転制御部３０Ｅは、進行方向での車間距離が適正距離よりも長い場合は、走行制御部３０Ａに増速指令を出力する。これにより、協調運転制御部３０Ｅは、走行制御部３０Ａの制御作動によって主変速装置３２を増速作動させて、進行方向での車間距離を適正距離に復帰させる。そして、協調運転制御部３０Ｅは、進行方向での車間距離が適正距離に復帰するのに伴って、自動運転制御部３０Ｃの制御作動に基づく自動運転を再開させることにより、車速を通常走行用の設定速度まで低下させて進行方向での車間距離を適正距離に維持する。
協調運転制御部３０Ｅは、併走方向での車間距離が適正距離よりも長い場合は、走行制御部３０Ａに他車側への操舵指令を出力する。これにより、協調運転制御部３０Ｅは、走行制御部３０Ａの制御作動によって左右の前輪９を他車側に操舵させて、併走方向での車間距離を適正距離に復帰させる。そして、協調運転制御部３０Ｅは、併走方向での車間距離が適正距離に復帰するのに伴って、自動運転制御部３０Ｃの制御作動に基づく自動運転を再開させることにより、車体の進行方向を通常走行用の進行方向に戻して併走方向での車間距離を適正距離に維持する。
協調運転制御部３０Ｅは、併走方向での車間距離が適正距離よりも短い場合は、走行制御部３０Ａに他車から離れる側への操舵指令を出力する。これにより、協調運転制御部３０Ｅは、走行制御部３０Ａの制御作動によって左右の前輪９を他車から離れる側に操舵させて、併走方向での車間距離を適正距離に復帰させる。そして、協調運転制御部３０Ｅは、併走方向での車間距離が適正距離に復帰するのに伴って、自動運転制御部３０Ｃの制御作動に基づく自動運転を再開させることにより、車体の進行方向を通常走行用の進行方向に戻して併走方向での車間距離を適正距離に維持する。
これにより、自車を、先行する他車に対して、進行方向での車間距離と併走方向での車間距離とを訂正に維持しながら自動で適正に併走させることができる。

図４〜８に示すように、前部フレーム７は、前後に長い鋼板製の左右のサイドメンバ８０、及び、左右のサイドメンバ８０にわたる鋼板製のフロントエンドメンバ８１と前後のクロスメンバ８２、などを有している。前後のクロスメンバ８２には、車輪支持部材１１をローリング可能に支持するブラケット８３が取り付けられている。

ステアリング機構２５は、ステアリングホイール１９の回動操作量をＰＳユニット２４の第１パイロットバルブ５８に伝える連動ユニット８４、及び、ステアリングシリンダ５５におけるピストンロッド５５Ａの左右方向へのスライド運動を左右方向の揺動に変換して左右の前輪９に伝える左右のステアリングナックル８５、などを有している。

ＰＳユニット２４は、その一部である油圧制御ユニット５６が、左右のサイドメンバ８０の間に位置する状態で車輪支持部材１１の近くに配置されている。そして、油圧制御ユニット５６は、その連結部５６Ａが右側のサイドメンバ８０にボルト連結されることにより、前部フレーム７に支持されている。

上記の構成により、ＰＳユニット２４は、運転部１７から離れた車体の下部側に配置されることになる。これにより、ＰＳユニット２４の油圧脈動音が運転部１７に及び難くなることから、運転部１７の静寂性を高めることができる。

そして、重量の大きいＰＳユニット２４が、車体前側の下部側に配置されることにより、車体の重心位置が低くなるとともに、後部に作業装置が取り付けられた状態での車体の前後バランスを向上させることができる。その結果、車体の安定性を高めることができる。

又、前部フレーム７における左右のサイドメンバ８０及びクロスメンバ８２などが、複数のバルブ５７〜５９などを備える油圧制御ユニット５６を保護するようになることから、ＰＳユニット２４を車体の下部側に配置しながらも、油圧制御ユニット５６が他物に接触して破損する虞を抑制することができる。

その上、油圧制御ユニット５６は、高い強度を有する前部フレーム７によって高い支持強度で安定的に支持されることから、油圧制御ユニット５６が油圧の脈動に起因して振動することを、支持構造の複雑化を招くことなく防止することができる。

図４〜８に示すように、前部フレーム７は、油圧制御ユニット５６を上方から覆う位置に、左右のサイドメンバ８０にわたるように配置された鋼板製の仕切板８６を有している。そして、仕切板８６の上面とボンネット１６との間に形成された冷却風路に、バッテリ１５などが配置されている。又、仕切板８６における冷却方向下手側の端部に、ラジエータ１４が連接されている。

仕切板８６には、ＰＳユニット２４の第２パイロットバルブ５９に備えたハーネス接続用のカプラ５９Ａを上方に臨ませる開口８６Ａが形成され、かつ、開口８６Ａとカプラ５９Ａとの間に形成された隙間を塞ぐゴムシート製の遮蔽部材８７が取り付けられている。

上記の構成により、第２パイロットバルブ５９のカプラ５９Ａに接続されるワイヤハーネス８８を仕切板８６の上側に通すことができる。これにより、例えば、ワイヤハーネス８８を仕切板８６の下側に通す場合に比較して、左右の前輪９によって跳ね上げられた小石などの他物がワイヤハーネス８８に接触して、ワイヤハーネス８８が傷付く虞を回避することができる。

そして、ワイヤハーネス８８を仕切板８６の上側に通すようにしながらも、左右の前輪９などによって舞い上げられた塵埃が、外気とともに仕切板８６の開口８６Ａとカプラ５９Ａとの隙間から冷却風路内に流入することを、遮蔽部材８７によって阻止することができる。これにより、塵埃が、仕切板８６の開口８６Ａとカプラ５９Ａとの隙間から冷却風路内に流入することに起因して、ラジエータ１４が目詰まりするなどの不都合の発生を防止することができる。

図４、図６、図８に示すように、油圧制御ユニット５６は、油圧配管用の５つの接続ポート（図示せず）有している。各接続ポートには、Ｌ字型の管継手８９がねじ込み接続されている。そして、各管継手８９のうち、前後方向で近接する接続ポートに接続される第１管継手８９Ａと第２管継手８９Ｂ及び第３管継手８９Ｃと第４管継手８９Ｄは、対応する接続ポートに接続されたときに、隣接する後側の第２管継手８９Ｂ及び第４管継手８９Ｄが前側の第１管継手８９Ａ又は第３管継手８９Ｃの内側に位置するように、油圧制御ユニット５６からの延出長さが異なる長さに設定されている。又、上下方向で近接する接続ポートに接続される第２管継手８９Ｂと第４管継手８９Ｄと第５管継手８９Ｅのうち、第５管継手８９Ｅは、対応する接続ポートに接続されたときの油圧制御ユニット５６からの延出長さが、第５管継手８９Ｅの上下に隣接する第２管継手８９Ｂ及び第４管継手８９Ｄの油圧制御ユニット５６からの延出長さよりも長くなり、かつ、第１管継手８９Ａ及び第３管継手８９Ｃの油圧制御ユニット５６からの延出長さよりも短くなるように設定されている。

上記の構成により、油圧制御ユニット５６の各接続ポートに各管継手８９Ａ〜８９Ｅをねじ込み接続するときは、油圧制御ユニット５６からの延出長さが最も短くなる管継手８９から順に、つまり、先ず、油圧制御ユニット５６からの延出長さが最も短くなる第２管継手８９Ｂ及び第４管継手８９Ｄを対応する接続ポートにねじ込み接続し、次に、第５管継手８９Ｅを対応する接続ポートにねじ込み接続し、最後に、油圧制御ユニット５６からの延出長さが最も長くなる第１管継手８９Ａ又は第３管継手８９Ｃを対応する接続ポートにねじ込み接続することにより、油圧制御ユニット５６からの延出長さが長い管継手８９を接続ポートにねじ込み接続するときに、先に接続した管継手８９が邪魔になることを回避することができる。

その結果、油圧制御ユニット５６が左右のサイドメンバ８０の間の狭い空間に配置されていても、油圧制御ユニット５６の各接続ポートに対する管継手８９のねじ込み接続を効率良く行うことができる。

〔別実施形態〕
本発明は、上記の実施形態で例示した構成に限定されるものではなく、以下、本発明に関する代表的な別実施形態を例示する。

〔１〕作業車は、以下に例示する構成が採用されていてもよい。
例えば、作業車は、左右の後輪１０に代えて左右のクローラを備えるセミクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車は、左右の後輪１０が操舵輪であってもよく、又、左右の前輪９と左右の後輪１０との双方が操舵輪であってもよい。
例えば、作業車は、左右の前輪９と左右の後輪１０とのいずれか一方が駆動される二輪駆動式であってもよい。
例えば、作業車は、エンジン６の代わりに電動モータを備える電動仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車は、エンジン６と電動モータとを備えるハイブリッド仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車は、キャビン４に代えて保護フレームを備えていてもよい。

〔２〕車体フレーム１は、車体に前後両端部にわたる長尺の左右のサイドメンバ８０を有していてもよい。

〔３〕車輪支持部材１１は、内部に伝動軸１１Ａを備えていなくてもよい。

〔４〕パワーステアリングユニット２４は、アシストモータを備えた電動式であってもよい。この場合、アシストモータを左右のサイドメンバ８０の間に配置するようにしてもよい。

本発明は、左右のサイドメンバを有する車体フレームを備えたトラクタ、乗用草刈機、及び、乗用田植機などの作業車に適用することができる。

９操舵輪
１車体フレーム
１１車輪支持部材
１４ラジエータ
１６ボンネット
１９ステアリングホイール
２４パワーステアリングユニット
２５ステアリング機構
５１電子制御システム
５５ステアリングシリンダ
５６油圧制御ユニット
５７ステアリングバルブ
５８第１パイロットバルブ
５９第２パイロットバルブ
５９Ａカプラ
８０サイドメンバ
８２クロスメンバ
８６仕切板
８６Ａ開口
８７遮蔽部材
８９Ａ管継手
８９Ｂ管継手
８９Ｃ管継手
８９Ｄ管継手
８９Ｅ管継手

Claims

左右のサイドメンバ及び前記左右のサイドメンバに亘って取り付けられたクロスメンバを有する車体フレームと、前記クロスメンバに支持されることにより前記車体フレームに支持された車輪支持部材と、前記車輪支持部材に操舵可能に支持された左右の操舵輪と、パワーステアリングユニットを有して前記左右の操舵輪を操舵するステアリング機構とを備え、
前記パワーステアリングユニットは、前記左右の操舵輪に連係された油圧式のステアリングシリンダと、前記ステアリングシリンダに作用する油圧を制御する油圧制御ユニットとを備え、
前記油圧制御ユニットは、平面視で前記車輪支持部材に対して前側の前記クロスメンバと重複するように前記前側のクロスメンバの上方に配置され、且つ、前記左右のサイドメンバの間に配置された状態で、前記車体フレームに支持されている作業車。
前記ステアリングシリンダが、平面視で前記車輪支持部材に対して前側に配置された状態で、前記前側のクロスメンバの下方に配置されている請求項１に記載の作業車。
手動操舵用のステアリングホイールと、車体を自動で運転する自動運転用の電子制御システムとを備え、
前記油圧制御ユニットは、前記ステアリングシリンダに対するオイルの流れを制御するパイロット式のステアリングバルブと、前記ステアリングホイールの回動操作量に応じて前記ステアリングバルブに対するパイロット流量を制御する手動式の第１パイロットバルブと、前記電子制御システムからの制御指令に基づいて前記ステアリングバルブに対するパイロット流量を制御する電動式の第２パイロットバルブとを備えている請求項１又は２に記載の作業車。
前記油圧制御ユニットを上方から覆う位置に配置された仕切板と、前記仕切板の上面との間に冷却風路を形成するボンネットと、前記仕切板における冷却方向下手側の端部に連接されたラジエータとを備え、
前記仕切板には、前記第２パイロットバルブに備えたハーネス接続用のカプラを上方に臨ませる開口が形成され、かつ、前記開口と前記カプラとの間に形成された隙間を塞ぐ遮蔽部材が取り付けられている請求項３に記載の作業車。
前記油圧制御ユニットに備えられた複数の接続ポートにねじ込み接続されるＬ字型の複数の管継手を備え、
複数の前記管継手のうち、近接する前記接続ポートに接続される管継手は、前記接続ポートに接続されたときに、隣接する一方の管継手が他方の管継手の内側に位置するように、前記油圧制御ユニットからの延出長さが異なる長さに設定されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の作業車。