JP7707982B2 - 作業車両 - Google Patents

作業車両

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Description

本発明は、作業車両に関する。
従来、下部フレームと上部フレームとからなり、車体の左右方向をまたぐように下部フレームが車体の後部に取り付けられた安全フレームを備え、上部フレームを起立させた状態変化させるべくヒンジを設け、上部フレームが折り畳まれていることを検知するセンサにより、折り畳み状態を検知している状態で、パーキングロックが解除されていることを検知すると、警告手段によりオペレータや周囲の作業員に警告する転圧機械が公知である(特許文献1)。
特許第6646608号公報
ところで、農業トラクタなどの作業車両においては、たとえば、ビニールハウス内や果樹園など、高さ制限がある作業場で作業することがあり、安全フレームを折り畳み姿勢として作業走行することが必要な場合がある。
しかしながら、上記したような従来技術では、上部フレームを折り畳み姿勢として安全に走行するための機能が搭載されていないため、上部フレームを折り畳み姿勢として作業走行すると、転倒するおそれがあり、安全に作業を行うことができない場合があった。
本発明は、安全フレームが折り畳み姿勢であっても安全に作業を行うことが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、主変速装置302をエンジンEの回転数と走行車体2の車速に応じて自動変速する自動変速モードと、主変速レバー11による手動変速モードを備えた作業車両において、走行車体1の運転者が存在するスペースを確保する安全フレーム14を設け、安全フレーム14を起立姿勢と、折り畳み姿勢とに切替自在に構成し、安全フレーム14が起立姿勢であるか折り畳み姿勢であるかを検出する安全フレームセンサ144を設け、安全フレーム14が折り畳み姿勢であり、かつ前記自動変速モードである場合は警告手段20に警告出力する構成とした。
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、作業モードと非作業モードを切り替える作業切換ダイヤル16を設け、安全フレーム14が折り畳み姿勢であり、かつ作業切換ダイヤル16が非作業モードに設定される場合は警告手段20に警告出力する構成とした。
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、副変速装置304を変速する副変速レバー18を設け、安全フレーム14が折り畳み姿勢であり、かつ副変速レバー18の操作位置が高速位置である場合は警告手段20に警告出力する構成とした。
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一に記載の発明において、安全フレーム14が折り畳み姿勢であり、かつアクセルペダル19が操作される場合は警告手段20に警告出力する構成とした。
請求項5に記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれか一に記載の発明において、安全フレーム14が折り畳み姿勢であり、かつ車速センサ310による検出車速が一定車速以上の場合は警告手段20に警告出力する構成とした。
本発明によれば、路上走行中に安全フレームを折り畳んだ状態で転倒すると危険であるが、この路上走行が想定される場合に警告出力することで作業者に注意を促すことができる。
本発明の実施形態にかかる農業トラクタの概略左側面図である。 同上農業トラクタの動力伝達構成の説明図である。 同上農業トラクタの構成ブロック図である。 同上農業トラクタの動作説明のフローチャートである。 同上農業トラクタの安全フレームの支持構成を示す斜視図である。 同上農業トラクタのセンターロプス形態の安全フレームの支持構成を示す斜視図である。
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
作業車両であるトラクタ1は、自走しながら、圃場の他、ビニールハウス内や果樹園などの作業場で作業(農作業)を行う農業トラクタである。
また、トラクタ1は、運転者が搭乗してトラクタ1を運転することで、圃場を走行しながら所定の作業を行う。
図1に示すように、トラクタ1は、走行車体2と、作業機6とを備える。走行車体2は、圃場内の他、ビニールハウス内や果樹園内などを走行可能であり、前輪3と、後輪4とを備える。前輪3は、左右一対で設けられた操舵用の車輪(操舵輪)である。後輪4は、左右一対で設けられた駆動用の車輪(駆動輪)である。なお、走行車体2は、前輪3および後輪4に代えてクローラ装置を備えてもよい。この場合は走行クローラが駆動輪である。
駆動輪である後輪4には、ボンネット5内に収容された駆動源であるエンジンEで発生した回転動力が、動力伝達装置12に組み込まれた変速装置(トランスミッション)で適宜減速されて伝達される。駆動輪である後輪4は、エンジンEから伝達された回転動力によって駆動される。
走行車体2の前部には、上記したように、エンジンEが搭載される。エンジンEからの回転動力は動力伝達装置12を介して前輪3や後輪4に伝達される。また、トラクタ1は、4WDクラッチ301を備え、4WDクラッチ301の切り替えによって、後輪4のみ駆動する2WD方式と前輪3および後輪4が共に駆動する4WD方式とに切り替え可能に構成される。
図2において、後輪4への動力伝達機構としては、エンジンEの後段に、トラクタ1(走行車体2)の前進、後進および停止を前進接続、後進接続および中立で切り替える前後進クラッチ303を介して主変速装置302が配設され、さらに後段に変速装置である副変速装置304が配設され、さらに後段に後輪差動歯車装置305が配設される。また、後輪差動歯車装置305と後輪4とを連結する後車軸41の基部にはそれぞれブレーキ装置306が配設される。後輪4への動力伝達機構には、副変速装置304の後段に設けられたアイドルギヤを介して変速軸307に入力され、4WDクラッチ301、前輪差動歯車装置308を介して前輪3へと動力が伝達される。
変速装置は、主変速装置302と副変速装置304との組み合わせにより、エンジンEから伝達される回転動力を複数の変速段のうちいずれかの変速段に切り替える。主変速装置302は、エンジンEから伝達される回転動力を1速~4速に変速し、副変速装置304は低速段、中速段または高速段のいずれかに切り替える。
走行車体2は、エンジンEで発生し、かつ、主変速装置302などで減速された動力を、4WDクラッチ301を介して前輪3にも伝達可能であり、この場合、4WDクラッチ301が動力を伝達すると、エンジンEから伝達される動力によって前輪3および後輪4の四輪が駆動される。このように、走行車体2は、二輪駆動(2WD)と四輪駆動(4WD)とを切り替え可能に構成されている。
走行車体2の後部には、作業を行う作業機6が連結される。走行車体2の後部には、作業機6を駆動するPTO軸71を有するPTO装置7が設けられる。
また、走行車体2の後部には、作業機6を昇降させる昇降装置13が設けられる。昇降装置13は、作業機6を上昇させることで、作業機6を非作業位置に移動させる。また、昇降装置13は、作業機6を下降させることで、作業機6を作業(対地作業)位置に移動させる。昇降装置13は、ロワリンク134とトップリンク135とからなる三点リンク機構を備え、油圧式の昇降シリンダ131と、リフトアーム132と、リフトロッド133を備え、ロワリンク134とトップリンク135とからなる三点リンク機構を介して連結される作業機6を昇降連動できる。リフトアーム132の回動角度を検出できるリフトアームセンサ136を備える。
リフトアーム132は、昇降シリンダ131に作動油が供給されると、回動軸まわりに作業機6を上昇させるように回動し、昇降シリンダ131から作動油が排出されると、回動軸まわりに作業機6を下降させるように回動する。リフトアームセンサ136は、リフトアーム132の基部(回動軸付近)に設けられ、リフトアーム132の回動角度を検出する。作業機6の高さは、リフトアームセンサ136の検出値に基づいて検出される。すなわち、リフトアームセンサ136は、作業機6の昇降位置(高さ)を検出する。
また、リフトアーム132は、リフトロッド133を介してロワリンク134に連結される。このように、昇降装置13は、ロワリンク134とトップリンク135とで、走行車体2に対して作業機6を昇降可能に連結する。なお、図1には、作業機6がロータリ耕耘機の場合を例示している。ロータリ耕耘機は、PTO装置7のPTO軸71から伝達される動力によって耕耘爪61が回転することで、作業面(土壌)を耕起する。
走行車体2の中央部には、運転者がトラクタ1を運転する場合に着座する運転席8が設けられる。運転席8の前方には、操舵輪である前輪3を操舵するためのステアリングホイール9が設けられる。ステアリングホイール9付近には、前記前後進クラッチ303を切り換えて機体を前進、後進および停止(停車)させる場合に操作される前後進操作具(以下、前後進レバーという)10や、作業機6を昇降させる場合に操作される昇降操作具(以下、昇降レバーという)15(図3参照)が設けられる。
また、ステアリングホイール9付近には、機体の後述する作業走行モードと非作業走行モードとを切り替える場合に操作されるモード切り替えスイッチ16(図3参照)などが設けられる。
また、ステアリングホイール9の下方、運転席8に運転者が着座した場合における運転者の足元付近には、各種操作ペダル(アクセルペダル、ブレーキペダル、クラッチペダルなど)が設けられる。また、運転席8右側には、主変速装置302を低速段または高速段に切り替える場合に操作される主変速レバー11が設けられる。また運転席8左側には、低速、中速、高速の3段階に切り換えられる副変速レバー18が設けられる。さらに運転席8付近には各種操作レバーや操作スイッチが設けられる。
トラクタ1は、運転席8まわりが開放されており、運転席8の後方に安全フレーム14を備える。安全フレーム14は、転倒時における運転者の安全を確保するための構造体である。安全フレーム14は、安全フレーム14を機能させるための起立姿勢と、収納姿勢である折り畳み姿勢とに切り替え可能である。
安全フレーム14は、下部フレーム141と、上部フレーム142と、ヒンジ部143と、安全フレームセンサ144とを有する。安全フレーム14は、走行車体2を左右方向に跨ぐように設けられ、全体として、正面視において下方側が開放しているコ字状である。下部フレーム141は、安全フレーム14の基部を構成する。下部フレーム141は、左右一対であり、上下方向に沿って設けられる。上部フレーム142は、左右一対の下部フレーム141に対して左右方向に架設させるように設けられる。
上部フレーム142は、ヒンジ部143を介して下部フレーム141に取り付けられる。ヒンジ部143は、上部フレーム142を回動可能に支持する。上部フレーム142は、ヒンジ部143によって、後方側へ傾倒する。安全フレーム14では、上部フレーム142が起立している状態を起立姿勢とし、上部フレーム142が傾倒している(折り畳まれている)状態を折り畳み姿勢としている。
安全フレームセンサ144は、安全フレーム14が起立姿勢および折り畳み姿勢のいずれの姿勢であるかを検出する。安全フレームセンサ144は、たとえば、ヒンジ部143に設けられ、たとえば、上部フレーム142が起立された場合にONとなることで、安全フレーム14が起立姿勢であるか折り畳み姿勢であるかを検出する。
このように、折り畳み式の安全フレーム14を備えるトラクタ1は、たとえば、ビニールハウス内のような天井の高さが低い場所や、果樹園のような人の背丈ほどの低い位置に果樹の枝がある場所において作業する場合に折り畳み姿勢とすることで、高さ制限がある場所での作業が可能なものである。
また、トラクタ1は、制御部100(図2および図3参照)を備える。制御部100は、エンジンEを制御するとともに、走行車体2の走行速度を制御する。また、制御部100は、作業機6を制御する。
制御部100には、操舵輪である前輪3の操舵角(以下、切れ角という)を検出する操舵輪切れ角センサ(以下、前輪切れ角センサという)309が接続される。
後輪4に設けられたブレーキ装置306は、走行車体2に設けられた左右のブレーキペダル311L,311Rを操縦者が踏み込み操作することで、ブレーキシリンダ317が油圧により作用して機能する。すなわち、左後車軸41Lの基部に設けられた左ブレーキ装置306Lが左ブレーキシリンダ317Lに接続され、右後車軸41Rの基部に設けられた右ブレーキ装置306Rが右ブレーキシリンダ317Rに接続される。
左右のブレーキシリンダ317L,317Rは、制御部100に接続された左右のブレーキソレノイド312L,312Rと接続される。このため、制御部100に所定のブレーキ信号が入力されると、制御部100は、ブレーキソレノイド312を駆動して、左右のブレーキ装置306L,306R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312L,312Rは、たとえば、比例調圧弁313を介して、油圧ポンプ314、リリーフバルブ315などと共に油圧回路を形成する。
また、トラクタ1は、PTOクラッチ316を備える。PTOクラッチ316は、電子制御クラッチであり、作業機6(図1参照)に連結されるPTO軸71への動力を接続または非接続する。PTO軸71には、エンジンEからの回転動力が、PTOクラッチ316によって継断可能に伝達される。
また、PTO軸71は、前段側にPTO変速第1シフタおよびPTO変速第2シフタが設けられ、これら各シフタが操作されることにより、低速から高速でPTO軸71を順回転させることができるとともに、逆転させることもできる。
次に、図3を参照して作業車両(トラクタ)1の制御系について説明する。図3に示すように、制御部100は、エンジンECU101と、走行系ECU102と、作業機昇降系ECU103とを備える。
エンジンECU101は、エンジンEの回転数を制御する。走行系ECU102は、駆動輪(後輪4)の回転を制御することで、走行車体2(図1参照)の走行速度を制御する。作業機昇降系ECU103は、昇降装置13を制御して作業機6を昇降駆動する。
なお、制御部100は、CPUなどの処理装置や、ROM、RAM、HDDなどの記憶装置、さらには、入出力装置が設けられたコンピュータなどである。
制御部100には、エンジンEの回転数を検出するエンジン回転数センサ17、前輪3(図2参照)の切れ角を検出する前輪切れ角センサ309、作業機6の高さを検出するリフトアームセンサ136、昇降装置13による作業機6の昇降位置を変更する場合に操作される昇降レバー15、作業走行モードおよび非作業走行モードを切り替える作業切換ダイヤル16、前後進クラッチ303を前進接続、後進接続および中立とする場合に操作される前後進レバー10、安全フレーム14の姿勢を検出する安全フレームセンサ144が電気的に接続される。
制御部100には、エンジン回転数センサ17、前輪切れ角センサ309、リフトアームセンサ136、安全フレームセンサ144からそれぞれ検出信号(エンジンEの回転数、前輪3の切れ角の角度、作業機6の高さ、安全フレーム14が起立姿勢か折り畳み姿勢かの判定信号など)が入力され、昇降レバー15、前後進レバー10からそれぞれ操作信号が入力され、作業切換ダイヤル16から切り替え信号(作業走行モードか非作業走行モードかの判定信号)が入力される。
更に制御部100には、車速センサ310、主変速レバー11の変速位置をそれぞれ検知する主変速レバーセンサ311a,311b,311c,311d、副変速レバー18の変速位置を検知する副変速レバーセンサ312a,312b,312cの変速操作による検出信号が入力される。このうち、主変速レバーセンサ311a~311dの各検出によって、主変速装置302の第1速クラッチ302a~第4速クラッチ302dのいずれかに信号出力され変速切り替えされる構成としている。
前記主変速レバー11の案内ガイド部には、第1速~第4速までの変速段数の位置に加えて、自動変速モード位置Dを設けている。主変速レバー11がこの自動変速モード位置Dにあるとき変速レバーセンサ311dはこれを検出して制御部100に出力する。そして、制御部100は自動変速モードによる変速を実行する。すなわち走行系ECU102は、エンジン回転数センサ17と車速センサ310の検出信号を入力し、適正な変速位置を演算し、この演算結果に基づいて第1速クラッチ302a~第4速クラッチ302dのいずれかに信号出力するもので、アクセルペダル19の操作によるエンジン回転数変更に応じた適正な変速位置を自動的に設定できるよう構成している。
また、制御部100は、4WDクラッチ301を作動させて前輪3への回転動力伝達の減速比を切り替えることで前輪3の回転数を増加(たとえば、倍増)させる前輪増速モードを実行可能である。制御部100は、前輪増速モードにおいて、前輪切れ角センサ309が所定の角度以上の前輪3の切れ角を検出すると、4WDクラッチ301を作動させて旋回速度を上昇させる。
また、制御部100は、トラクタ1の制御設定を作業時の走行に適した設定とする作業走行モードを実行可能である。また、制御部100は、トラクタ1の制御設定を非作業時の走行(たとえば、路上走行)に適した設定とする非作業走行モードを実行可能である。なお、モード切り替えスイッチ16の操作によって、作業走行モードと非作業走行モードとの切り替えを行うことができる。
ここで、トラクタ1は、上記したように、圃場の他、ビニールハウス内や果樹園などの高さ制限がある作業場で作業する場合がある。この場合、安全フレーム14を起立姿勢として走行すると、機体から上方へ突出している安全フレーム14がビニールハウスの天井や果樹の枝に引っ掛かってしまい、作業効率が低下するとともに、ビニールハウスや果樹、あるいはトラクタ1が損傷するおそれがある。このため、ビニールハウス内や果樹園などの高さ制限がある作業場では安全フレーム14を折り畳み姿勢として作業走行することが好ましいが、転倒した場合の安全性を確保できないおそれがある。
本実施形態では、安全フレーム14が折り畳み姿勢の場合の転倒防止制御を実行することで、安全フレーム14を折り畳み姿勢として作業走行しても、安全性を確保することができる。なお、安全フレーム14が折り畳み姿勢の場合の転倒防止制御は、運転席8付近のスイッチ類によって行うように構成されてもよい。
次に、図4を参照して安全フレーム14折り畳み姿勢における転倒防止制御の処理手順について説明する。図4において、ビニールハウス内や果樹園などの高さ制限がある作業場でトラクタ1が作業走行する場合、図4に示すように、制御部100は、安全フレーム14が折り畳み姿勢であるか否かを判定する(ステップS101,S102)。そして、安全フレームセンサ144によって安全フレーム14が折り畳み姿勢であることが検出されると、主変速レバー11位置が自動変速モード位置Dにあるか否か検出される(S103,S104)。
安全フレーム14が折り畳み姿勢で自動変速モード位置Dにあるときは、警告手段20に警告出力する(S105)。ここで警告出力は、ブザーやホーン吹鳴出力であったり、音声警告出力等種々がある。警告手段20は、これらの他、パトランプなど灯火手段を採用してもよい。
このように構成すると、路上走行が想定される自動変速モードが選択されていると、警告出力によって注意を促すことができる。
前記S104で、主変速レバー11が自動変速モード位置D以外であって、主変速レバーセンサ311a~311dのいずれかを検出する手動変速モードの場合、作業切換ダイヤル16の操作位置が検出され、非作業モードであるか否か判定される(S106,S107)。非作業モードであると判定されると、S105に移行し警告出力される。なお、作業切換ダイヤル16の具体例としては、ダイヤル切換位置に少なくとも「耕うん」と「走行」を備え、作業モード操作位置としての「耕うん」位置では耕耘ロータリ作業に必要な制御機能、例えば、旋回時前輪増速制御、旋回時自動作業機上げ及び下降制御、後進変速時自動作業機上げ制御、片ブレーキ作動設定、…に設定し、非作業モード操作位置に対応する「走行」位置ではこれら機能をリセットして高速の路上走行中の危険を回避するように構成するものである。
したがって、路上走行が想定される非作業モードが選択されている場合には、警告出力によって注意を促すことができる。
前記S107で、作業切換ダイヤル16が非作業モードを判定しない場合は、副変速レバー18の操作位置が検出され、高速位置であるか否か判定される(S108,S109)。すなわち、副変速レバーセンサ312cが検出出力され高速位置であると判定されると、S105に移行し警告出力される。このように構成すると、路上走行が想定される高速位置に副変速が選択されている場合には、警告出力によって注意を促すことができる。なお、副変速レバーセンサ312の低速位置、及び中速位置では作業走行が想定されるが、中速位置でもS105に移行して注意を促す構成としてもよい。
前記S109で、副変速レバーセンサ312が高速位置を判定しない場合は、アクセルペダル19が操作中であるか否か判定される(S110,S112)。ここでアクセルペダル19操作中であるとの検出はアクセルペダル回動軸に設けるポテンショメータやペダルの所定量踏込み位置に配置されたリミットスイッチ等のアクセルペダルセンサ319で検出できる。アクセルペダル19操作中の場合はS105に移行し警告出力される。路上走行が想定されるアクセルペダル19の操作がされている場合には、警告出力によって注意を促すことができる。
前記S111でアクセルペダル19操作中でないと判定されると、車速センサ310の検出を判定し(S112,S113)、一定車速以上の場合はS105に移行し警告出力される。このように構成すると、転倒し易い車速で走行している場合に、警告出力によって注意を促すことができる。
図5は、安全フレーム14の下部支柱141の支持構成を示す。走行車体2を構成するミッションケース401の後部左右に後車軸402を支持するリヤアクスルケース403を設け、このリヤアクスルケース403に、安全フレーム14の下部支柱141下端を支持構成するものである。詳細には、リヤアクスルケース403の外側端部にベース部材404を着脱自在に固定し、このベース部材404には上向きのフランジ部405を設け、下部支柱141の下端側フランジ部141aを上記フランジ部405と上下に対向させるとともに、両者間には弾性材を介在して固定している。そして、上記のベース部材404側のフランジ部405には平面視L型に折曲した補強材406を連結している。なお、補強材406の後端側はミッションケース401の後端角部を迂回して後面に強固に連結している。このように構成すると、安全フレーム14の基部を強固に構成できる。
なお、ベース部材404、フランジ部405及び補強材406の連結構成は、キャビンの支持構成にそのまま応用できる。
図6は、所謂センターロプスとしての安全フレーム14Aの支持構成を示すものである。下部支柱141Aは、走行車体1を構成するエンジンブラケット408の側面に重合状態に装着する第1フランジ部材409に溶接等の手段で装着されている。そして第1フランジ部材409の後部側は、ミッションケース401の側面に突出状態に設ける支持ブラケット410の基部側でミッションケース401に装着する第2フランジ部材411を兼用している。したがって、第1フランジ部材409を強固な剛体構成となし得て、安全フレーム14Aを安定して支持できる。なお、上記支持ブラケット410には、図外弾性材の支持孔410aを形成してなり、キャビンの前部支持構成に応用できる。
2 走行車体
11 主変速レバー
14 安全フレーム
144 安全フレームセンサ
16 作業切換ダイヤル
18 副変速レバー
19 アクセルペダル
20 警告手段
302 主変速装置
304 副変速装置
310 車速センサ
E エンジン

Claims (5)

  1. 主変速装置(302)をエンジン(E)の回転数と走行車体(2)の車速に応じて自動変速する自動変速モードと、主変速レバー(11)による手動変速モードを備えた作業車両において、走行車体(2)の運転者が存在するスペースを確保する安全フレーム(14)を設け、安全フレーム(14)を起立姿勢と折り畳み姿勢とに切替自在に構成し、安全フレーム(14)が起立姿勢であるか折り畳み姿勢であるかを検出する安全フレームセンサ(144)を設け、安全フレーム(14)が折り畳み姿勢であり、かつ前記自動変速モードである場合は警告手段(20)に警告出力する構成としたことを特徴とする作業車両。
  2. 作業モードと非作業モードを切り替える作業切換ダイヤル(16)を設け、安全フレーム(14)が折り畳み姿勢であり、かつ作業切換ダイヤル(16)が非作業モードに設定される場合は警告手段(20)に警告出力する構成とした請求項1に記載の作業車両。
  3. 副変速装置(304)を変速する副変速レバー(18)を設け、安全フレーム(14)が折り畳み姿勢であり、かつ副変速レバー(18)の操作位置が高速位置である場合は警告手段(20)に警告出力する構成とした請求項1又は請求項2に記載の作業車両。
  4. 安全フレーム(14)が折り畳み姿勢であり、かつアクセルペダル(19)が操作される場合は警告手段(20)に警告出力する構成とした請求項1から請求項3のいずれか一に記載の作業車両。
  5. 安全フレーム(14)が折り畳み姿勢であり、かつ車速センサ(310)による検出車速が一定車速以上の場合は警告手段(20)に警告出力する構成とした請求項1から請求項4のいずれか一に記載の作業車両。
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