JP6930344B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両に関する。

特許文献１に記載の作業車両は、運転座席に着座センサを設け、オペレータの離席時にエンジンを停止する制御を備えることにより、運転座席におけるオペレータ操作による機器作動を確保した上で、地上作業等のために離席した場合について、エンジンの切り忘れ等による車両の無人移動を防止して安全を確保することができる。

また、作業車両のＰＴＯ軸から動力を供給して水ポンプや木材破砕機等の定置型作業機械を作動させる場合は、ＰＴＯ軸の近傍に設けた定置作業スイッチを操作すると、走行系の伝動遮断および駐車ブレーキ作動を条件に、ＰＴＯ軸の作動とともに着座信号を送出することにより、オペレータの離席があっても、エンジン作動下における車両の無人移動を防止して安全を確保しつつ、エンジン作動によるＰＴＯ軸の定置作動を含む地上作業等が可能となる。

特許文献２に記載の作業車両はＰＴＯクラッチを作動させる定置ＰＴＯ操作具と、運転席の着座の有無を検出する着座センサを備え、制御装置は定置ＰＴＯ操作具が操作される前に、着座センサによる離席の検出が、所定時間継続した場合は、エンジンを停止し、運転席に設けた前記着座センサによる離席の検出が、所定時間継続する前に前記定置ＰＴＯ操作具が操作された場合は、前記ＰＴＯクラッチを係合させてＰＴＯ軸を作動させることにより、運転席への着座を前提として作動する制御システムによって安全な作業走行を可能とした上で、簡易な操作のみで、離席時の安全確保とＰＴＯ装置の安定した定置作動を可能としている。

特開平１−１５５０３７号公報 特開２０１７−７３７７号公報

しかし、上記の技術では、定置作業中にトラブルが発生し、直ちにＰＴＯの駆動を停止したい場合に有効な方法がなかった。また、車体のどこかに停止スイッチを設けることが考えられるが、緊急時に素早く停止するには作業者が正しくスイッチの位置を把握しているなどの条件が必要であった。

本発明では定置作業において、緊急時でも素早く対処することが可能な作業車両を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決すべく次のような特徴を有する。

第１の特徴は、制御装置（Ｃ）により制御されるＰＴＯクラッチ（３ａ）を介して、エンジン（２）の動力を外部に出力するＰＴＯ軸（３）と、
前記ＰＴＯクラッチ（３ａ）を運転席（５）に着座した状態で作動させるＰＴＯ操作具（３ｅ）と、
前記ＰＴＯクラッチ（３ａ）を前記運転席（５）から離席した状態で作動させる定置ＰＴＯ操作具（３ｂ）と、を備え、
前記制御装置（Ｃ）は定置ＰＴＯ操作具（３ｂ）によりＰＴＯ軸（３）が駆動しているときに他の操作具の操作を検知した場合、ＰＴＯ軸（３）の駆動を停止するものであって、前記操作具とは、作業車両（１）の前後進を切り換える前後進レバー（３ｄ）と、主変速部（４ｅ）の変速を切り換える主変速レバー（３ｇ）と、副変速部（４ｇ）の変速を切り換える副変速レバー（３ｈ）である作業車両。

これにより、定置作業中であれば操作しやすいレバー類の操作具を操作すればＰＴＯの駆動を停止できるため、緊急の場合でも素早く対処することが可能となる。

第２の特徴は、第１の特徴を有する作業車両において、ＰＴＯの回転数を検出するＰＴＯ回転数センサ（２４）を備え、前記ＰＴＯ制御部は定置ＰＴＯ操作具（３ｂ）によりＰＴＯが駆動しているとき、ＰＴＯの回転数の変動が所定の値を超えた時にＰＴＯを停止する安全モードを備えたことを特徴とする。

これにより、ＰＴＯ回転数の変動を監視して異常な負荷により回転数が想定を超えて変動した場合、自動でＰＴＯの駆動を停止できるため、緊急時に素早く対処することが可能となる。

第３の特徴は、第２の特徴を有する作業車両において、前記安全モードのオンオフを切り替える安全モードスイッチ（Ｓ）を前記定置ＰＴＯ操作具（３ｂ）の近傍に設けたことを特徴とする。

これにより、もともと負荷変動が想定される作業を行う場合に定置ＰＴＯ操作具（３ｂ）の操作時に安全モードスイッチ（Ｓ）を操作して安全モードを解除しておくことによってＰＴＯ駆動が逐一停止してしまうことを防止できる。

第４の特徴は、第２または第３の特徴を有する作業車両において、前記ＰＴＯ制御部は定置ＰＴＯ操作具（３ｂ）によりＰＴＯが駆動を開始した後、所定の時間が経過したら、前記安全モードを自動的にオンにすることを特徴とする。

これにより、定置作業開始後に安全モードの入れ忘れを防止することができる。

以上の特徴を有する作業車両によれば、定置作業において、緊急時でも素早く対処することが可能となる。

ＰＴＯ制御のフローチャート トラクタの伝動系統展開図 変速伝動制御システムの入出力ブロック図 トラクタの側面図 ＰＴＯ安全制御のフローチャート

本発明の作業車両についての実施例を図面に基づき説明する。

作業車両１の動力出力機構ＰＴＯ（Ｐｏｗｅｒ Ｔａｋｅ Ｏｆｆ）はＰＴＯ軸３から動力を出力し、接続した作業機械を動かす仕組みである。トラクタの伝動系統展開図を図２に示すように、エンジン２の回転駆動力がミッションケースＴ内部のＰＴＯクラッチ３ａを介してＰＴＯ変速装置３ｆに伝達し、変速装置３ｆの各ギアの組み合わせに応じて適宜減速された回転駆動力が車両後部のＰＴＯ軸３から外部に出力される。

ミッションケースＴは、エンジン動力を受ける入力軸２ａから走行車輪４ａ，４ｂの走行系とＰＴＯ軸３の作業系とに分けて伝動する。一方の走行系は、前後進切換部４ｃに加えて、主変速部４ｅ、高低切換部４ｆ、副変速部４ｇを経て後輪差動部４ｈと前輪差動部４ｊに伝動する。後輪差動部４ｈには、左右ブレーキ４ｄ，４ｄを設ける。他方の作業系は、ＰＴＯクラッチ３ａからＰＴＯ軸３に伝動する。

伝動調節用の前後進切換部４ｃ、主変速部４ｅ、高低切換部４ｆおよび、走行車輪制動用の左右ブレーキ４ｄ，４ｄ、ＰＴＯクラッチ３ａは、それぞれ前後進切換ソレノイドバルブｖ１、主変速第１ソレノイドバルブｖ２、主変速第２ソレノイドバルブｖ３、高低切換ソレノイドバルブｖ４、右ブレーキソレノイドバルブｖ５、左ブレーキソレノイドバルブｖ５、ＰＴＯクラッチソレノイドバルブｖ６を介して制御装置Ｃによって油圧制御可能に構成する。

前後進切換部４ｃは、マイコンなどで構成される制御装置Ｃに接続された前後進レバー位置センサ２１が、前後進レバー３ｄの操作位置を検知して、その操作位置に応じて制御装置Ｃから前後進ソレノイドバルブｖ１に電流が流されることにより、油路が切り替わって前後進クラッチ１１が操作されることで、駆動輪の正転と逆転を切り替える。

主変速部４ｅと高低切換部４ｆは主変速レバー位置センサ２２が、主変速レバー３ｇの操作位置を検知して、その操作位置に応じて制御装置Ｃから主変速第１ソレノイドバルブｖ２および主変速第２ソレノイドバルブｖ３と高低切換ソレノイドバルブｖ４に電流が流されることにより、第１主変速クラッチ１２および第２主変速クラッチ１３をそれぞれ操作する第一主変速シリンダ１８および第２主変速シリンダ１９と、高低切換クラッチ１４が操作されることで、主変速部４ｅで４段、高低切換部４ｆで２段の４×２＝８段の変速を行う。

副変速部４ｇは副変速レバー３ｈを操作すると、リンク機構で接続している第１副変速クラッチ１５および第２副変速クラッチ１６が操作されて４段の変速が行われる。また、副変速レバー３ｈの操作位置は副変速レバー位置センサ２３により検知されて、制御装置Ｃに入力される。

左右ブレーキ４ｄ，４ｄはブレーキペダル３iにより直接操作されて後輪を制動する操作系統のほかに、制御装置Ｃから左右ブレーキソレノイドバルブｖ５，ｖ５に電流が流されることにより左右ブレーキシリンダ１７，１７が操作されて後輪を制動する、電気的な操作系統を有する。

ＰＴＯクラッチ３ａは、後述するＰＴＯスイッチ３ｅまたは定置ＰＴＯ操作具の一例としての定置ＰＴＯスイッチ３ｂの入力などを認識した制御装置Ｃから、ＰＴＯクラッチソレノイドバルブｖ６に電流が流されることにより、ＰＴＯ軸３への動力の伝達・遮断が操作される。

制御装置Ｃは、図３の制御ブロック図に示すように、作業車両１の外部からＰＴＯ軸３の回転を入切操作する定置ＰＴＯスイッチ３ｂからの入切信号、運転席５（図３参照）に着座した運転手がＰＴＯ軸３の回転を入切操作するＰＴＯスイッチ３ｅからの入切信号、前後進レバー操作位置センサ２１からの前後進レバー３ｄの操作位置信号、主変速レバー操作位置センサ２１からの主変速レバー３ｇの操作位置信号、副変速レバー操作位置センサ２１からの副変速レバー３ｈの操作位置信号、運転者の着座を検出するシートスイッチ５ａからの着座有無信号、定置ＰＴＯ作業の安全モードを入切操作する安全モードスイッチＳからの安全モード入切信号などが入力される。

また、制御装置Ｃは、作業車両１の前後進を切り換える前後進クラッチ１１を電気的に操作する前後進切換ソレノイドバルブｖ１への電流、作業車両１の走行速度を変速する第１主変速シリンダを電気的に操作する主変速第１ソレノイドバルブｖ２への電流、第１主変速シリンダと共に作業車両１の走行速度を変速する第２主変速シリンダを電気的に操作する主変速第２ソレノイドバルブｖ３への電流、主変速部４ｅで変速された回転動力を、さらに２段階に変速する高低切換部４ｆの高低切換クラッチ１４を、電気的に切り替え操作する高低切換ソレノイドバルブｖ４への電流、左右ブレーキ４ｄ，４ｄを作動させる左右ブレーキシリンダ１７，１７を電気的に操作する左右ブレーキソレノイドバルブｖ５，ｖ５への電流、ＰＴＯ軸３の回転を入切する油圧ＰＴＯクラッチ３ａを電気的に操作するＰＴＯクラッチソレノイドバルブｖ６への電流が出力制御される。

さらに、制御装置Ｃは、エンジン制御装置２ｃと信号を送受信し、エンジン制御装置２ｃはエンジン２への燃料供給バルブｖ７を制御する。

ＰＴＯ軸３の作動については、連結した作業機を走行駆動するためのＰＴＯスイッチ３ｅに加えて、定置型作業機４０を定置駆動するための定置ＰＴＯ操作具として定置ＰＴＯスイッチ３ｂを別設する。この定置ＰＴＯスイッチ３ｂは、トラクタの側面図を図４に示すように、後輪フェンダＦ等のＰＴＯ軸３の近傍に配置する。また、定置ＰＴＯスイッチ３ｂの近傍にはＰＴＯ軸３の回転数をＰＴＯ回転数センサ２４により検出、監視して所定以上の回転数の変動（例えば、１０％）があればＰＴＯ軸３の駆動を停止する安全モードを入切する安全モードスイッチＳを備える。

また、定置型作業機４０とは木材破砕機やＰＴＯ入力式の発電機またはポンプなどであり、作業車両１に接続して作業車両１を走行させることなくＰＴＯ軸３から駆動力だけを取り出して、作業を行うタイプの作業機である。このような作業機を用いて作業を行う場合、運転者は作業車両１から降車して作業を行う場合が多い。

その他シートスイッチ５ａは運転席５の下部に設置され、運転席５近傍には主変速レバー３ｇ、副変速レバー３ｈが設置され、運転席５前方のステアリングホイール６の下方近傍に前後進レバー３ｄ、走行時にＰＴＯ軸３を駆動するＰＴＯスイッチ３ｅが設置されている。

ＰＴＯ軸３の作動制御について、制御装置Ｃ内の処理を説明すると、そのフローチャートを図１に示すように、定置ＰＴＯスイッチ３ｂの操作を判定する第１の制御処理ステップ（以下において、「Ｓ１」の如く略記する。）により、定置ＰＴＯスイッチ３ｂがオンであれば、左右の両ブレーキ４ｄを作動させ（Ｓ２）、同時にＰＴＯクラッチ３ａを接続させて（Ｓ３）ＰＴＯ軸３を駆動する。

また、定置ＰＴＯスイッチ３ｂがオンでなければ、左右の両ブレーキ４ｄの作動を解除し（Ｓ４）、ＰＴＯスイッチ３ｅの操作を判定する（Ｓ５）。ＰＴＯスイッチ３ｅがオンであれば、左右の両ブレーキ４ｄは作動させずにＰＴＯクラッチ３ａのみ接続して、ＰＴＯ軸３を駆動する（Ｓ６）。ＰＴＯスイッチ３ｅがオフであれば、ＰＴＯクラッチ３ａの遮断信号を送信して処理を終了する（Ｓ７）。

また、定置ＰＴＯ作動に際してパーキングブレーキの操作を条件として定置ＰＴＯ作動を可能とする制御システムでは、パーキングブレーキのレバー位置センサの付設およびレバー位置判定の制御処理が必要となるが、走行系ブレーキ４ｄの作動によって機体固定を確保することにより、制御構成の簡易化が可能となり、さらに、操作の程度によってブレーキ力が変動するパーキングブレーキより、確実な制動作用を得ることができる。

図５は作業車１の実施形態の一例としてのＰＴＯ安全制御フローチャートである。制御装置Ｃは運転席５の下部に設けられたシートスイッチ５ａから離席状態を検出すると、制御装置Ｃ内部のタイマで離席状態継続時間の計測を開始する。離席状態が所定時間（例えば、１０秒）継続したかどうかを判定する（Ｓ８）。離席状態が所定時間継続した場合はエンジン２を停止する（Ｓ９）ことにより、エンジン２の切忘れや、運転者不在のまま作業車１が走行することを防止する。

離席状態が所定時間継続するまでの間は定置ＰＴＯスイッチ３ｂがオン操作されたかどうかを判定する（Ｓ１０）。定置ＰＴＯスイッチ３ｂがオン操作されていない場合は、オン操作が行われるか、離席状態が所定時間継続するまで判定を繰り返す。

離席状態が所定時間継続するまでに定置ＰＴＯスイッチ３ｂがオン操作された場合はＰＴＯクラッチ３ａを接続し、ＰＴＯ軸３の駆動を開始する（Ｓ１１）。このとき、制御装置Ｃは内部のタイマでＰＴＯ軸３の駆動開始からの時間を計測開始する。

定置ＰＴＯスイッチ３ｂによりＰＴＯ軸３が駆動されているときには、定置ＰＴＯスイッチ３ｂ以外のあらゆる他の操作具の操作を検知したかどうかを判定する（Ｓ５）。他の操作具の操作を検出した場合は直ちにＰＴＯクラッチ３ａを遮断してＰＴＯ軸３の駆動を停止する（Ｓ６）。ここでいう他の操作具とは制御装置Ｃにより操作されたことを電気的に検出できるものであれば何でもよい。例えば、前後進レバー位置センサ２１の入力値の変化で検出する前後進レバー３ｄの操作や、主変速レバー位置センサ２２の入力値の変化で検出する主変速レバー３ｇの操作、副変速レバー位置センサ２３の入力値の変化で検出する副変速レバー３ｈの操作などが該当する。

そのほか、図示しない灯火装置の操作具やクラクション、ステアリングホイール６の操作検出によりＰＴＯ軸３の駆動を停止しても良いし、シートスイッチ５ａが変化した場合にＰＴＯ軸３の駆動を停止しても良い。このように、あらゆる操作具の操作により定置作業中のＰＴＯ軸３の駆動を停止させることで、定置作業機４０の異常振動や不具合等、緊急を要する事態が発生した場合に作業者が停止スイッチの場所や停止操作方法を把握していなくても、近くにあるいずれかの操作具を動かすことにより素早く対処することが可能となる。

定置ＰＴＯスイッチ３ｂによりＰＴＯ軸３が駆動されているときには、他の操作具は緊急ＰＴＯ停止操作具としての役割を持つため、この条件下での操作時では通常の機能は作動しないほうが良い。例えば、定置作業中に前後進レバー３ｄが前進方向に操作されても、前後進クラッチ１１は接続されずに中立状態を保つほうが安全上好ましい。

他の操作具の操作を特に検出しない場合、制御装置ＣはＰＴＯ軸３の駆動開始後に安全モードスイッチＳがＯＦＦ操作されているかどうかを判定する。ＯＦＦ操作されている場合には、そのままＰＴＯ軸３の駆動を継続しつつ、他の操作具の操作が有るか否かの監視（Ｓ５）を継続する。

安全モードスイッチＳのＯＦＦ操作がない場合には、ＰＴＯ軸３の駆動開始から所定時間（例えば、１０秒）が経過したか否かを判定する（Ｓ８）。所定時間経過した場合は自動で安全モードをオンにすることにより（Ｓ９）、安全モードの入れ忘れを防止する。また、所定時間が経過する前であっても、安全モードスイッチＳ１０がオン操作されたか否かを判定し（Ｓ１０）、オン操作された場合は直ちに安全モードをオンにする（Ｓ９）。

ＰＴＯ軸３の駆動開始から所定時間が経過するか、安全モードスイッチＳがオン操作されるまでは、そのままＰＴＯ軸３の駆動を継続しつつ、他の操作具の操作が有るか否かの監視（Ｓ５）を継続する。

安全モードがオンになると（Ｓ９）、制御装置ＣはＰＴＯ回転センサ２４の検出値からＰＴＯ軸３の回転数の変化量を監視し（Ｓ１１）、変化量が所定の値（例えば、定格回転数から１０％以上の変動）があった場合には、直ちにＰＴＯクラッチ３ａを遮断してＰＴＯ軸３の駆動を停止する（Ｓ６）。変化量が所定の値を超えない範囲であれば、そのままＰＴＯ軸３の駆動を継続しつつ、他の操作具の操作が有るか否かの監視（Ｓ５）を継続する。

この安全モードがオンになると、定置作業機４０に異常な負荷がかかった場合などに自動でＰＴＯ軸３の駆動が停止するため、安全に定置作業を行うことができる。具体的には木材破砕機などの定置作業機４０への投入物に金属などが混入した場合や、定置作業機４０が破損した場合などに素早く対処できる。

初めから後負荷がかかる作業が想定される場合は、予め安全モードスイッチＳをオフ操作しておくことで（Ｓ７）、ＰＴＯ軸３の回転数変動により逐一作業が停止してしまうような事態の発生を防止できる。

また本実施例においては、定置ＰＴＯ作業における負荷の監視をＰＴＯ軸３の回転数検出により行う例を示したが、エンジン回転数を監視しても良い。そのほか、傾斜センサなどで異常振動を検出してＰＴＯ軸３の駆動を制御しても良い。

Ｃ 制御装置
Ｓ 安全モードスイッチ
１ 作業車両
２ エンジン
３ ＰＴＯ軸
３ａ ＰＴＯクラッチ
３ｂ 定置ＰＴＯスイッチ（定置ＰＴＯ操作具）
３ｄ 前後進レバー（他の操作具）
３ｇ 主変速レバー（他の操作具）
３ｈ 副変速レバー（他の操作具）
５ 運転席
５ａ 着座センサ
２４ ＰＴＯ回転数センサ

Claims (4)

1. 制御装置（Ｃ）により制御されるＰＴＯクラッチ（３ａ）を介して、エンジン（２）の動力を外部に出力するＰＴＯ軸（３）と、
   前記ＰＴＯクラッチ（３ａ）を運転席（５）に着座した状態で作動させるＰＴＯ操作具（３ｅ）と、
   前記ＰＴＯクラッチ（３ａ）を前記運転席（５）から離席した状態で作動させる定置ＰＴＯ操作具（３ｂ）と、を備え、
   前記制御装置（Ｃ）は定置ＰＴＯ操作具（３ｂ）によりＰＴＯ軸（３）が駆動しているときに他の操作具の操作を検知した場合、ＰＴＯ軸（３）の駆動を停止するものであって、前記操作具とは、作業車両（１）の前後進を切り換える前後進レバー（３ｄ）と、主変速部（４ｅ）の変速を切り換える主変速レバー（３ｇ）と、副変速部（４ｇ）の変速を切り換える副変速レバー（３ｈ）である作業車両。
2. ＰＴＯの回転数を検出するＰＴＯ回転数センサ（２４）を備え、
   前記ＰＴＯ制御部は定置ＰＴＯ操作具（３ｂ）によりＰＴＯが駆動しているとき、ＰＴＯ軸（３）の回転数の変動が所定の値を超えた時にＰＴＯを停止する安全モードを備えた、
   請求項１に記載の作業車両。
3. 前記安全モードのオンオフを切り替える安全モードスイッチ（Ｓ）を前記定置ＰＴＯ操作具（３ｂ）の近傍に設けた、
   請求項２に記載の作業車両。
4. 前記ＰＴＯ制御部は定置ＰＴＯ操作具（３ｂ）によりＰＴＯが駆動を開始した後、所定の時間が経過したら、前記安全モードを自動的にオンにする、
   請求項２または３に記載の作業車両。

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