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公開番号2021041744
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210318
出願番号2019163351
出願日20190906
発明の名称作業車両
出願人株式会社クボタ
代理人個人
主分類B60W 10/04 20060101AFI20210219BHJP(車両一般)
要約【課題】自動運転においてより効率的に簡単に変速を行うことができるようにする。
【解決手段】作業車両は、走行車体と、前記走行車体に設けられた原動機と、原動機の動力が伝達可能で且つ複数の変速を行う変速装置と、手動運転における変速装置の変速段の手動変速範囲を取得する第1変速取得部と、走行車体の自動運転を制御する自動運転制御部であって、自動運転時に第1変速取得部が取得した手動変速範囲内において変速装置における自動変速を行う自動運転制御部と、を備えている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
走行車体と、
前記走行車体に設けられた原動機と、
前記原動機の動力が伝達可能で且つ複数の変速を行う変速装置と、
手動運転における前記変速装置の変速段の手動変速範囲を取得する第1変速取得部と、
前記走行車体の自動運転を制御する自動運転制御部であって、前記自動運転時に前記第1変速取得部が取得した手動変速範囲内において前記変速装置における自動変速を行う自動運転制御部と、
を備えている作業車両。
続きを表示(約 940 文字)【請求項2】
前記自動運転で作業を行う場合の前記変速装置の変速段である作業変速段を取得する第2変速取得部をさらに備え、
前記自動運転制御部は、前記第2変速取得部が取得した前記作業変速段が前記手動変速範囲内である場合に、前記作業変速段を前記自動変速の上限段として設定する請求項1に記載の作業車両。
【請求項3】
前記自動運転制御部は、前記第2変速取得部が取得した前記作業変速段が前記手動変速範囲内である場合に、前記手動変速範囲の下限を、前記自動運転における下限段として設定する請求項2に記載の作業車両。
【請求項4】
前記自動運転で作業を行う場合の前記変速装置の変速段である作業変速段を取得する第2変速取得部をさらに備え、
前記自動運転制御部は、前記第2変速取得部が取得した前記作業変速段が前記手動変速範囲外である場合に、前記自動運転における前記自動変速を行わない請求項1〜3のいずれかに記載の作業車両。
【請求項5】
前記第2変速取得部は、前記作業変速段の範囲である作業変速範囲を取得し、
前記自動運転制御部は、前記作業変速範囲が前記手動変速範囲外である場合に、前記自動変速を行わない請求項2〜5のいずれかに記載の作業車両。
【請求項6】
前記第2変速取得部は、前記作業変速段の範囲である作業変速範囲を取得し、
前記自動運転制御部は、前記作業変速範囲が前記手動変速範囲内である場合に、前記自動変速を行う請求項2〜5のいずれかに記載の作業車両。
【請求項7】
前記走行車体の操舵角を検出する操舵角検出装置を備え、
前記自動運転制御部は、前記自動運転が行われている場合において、前記操舵角検出装置が検出した前記操舵角が前記走行車体の旋回に対応する操舵角であるときに、前記自動変速を停止する請求項1〜6のいずれかに記載の作業車両。
【請求項8】
前記自動運転に関する設定を行う設定画面を表示する表示装置を備え、
前記表示装置は、前記設定画面に前記作業変速段を入力する変速段入力部を表示する請求項2〜6のいずれかに記載の作業車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、トラクタ等の作業車両に関する。
続きを表示(約 8,800 文字)【背景技術】
【0002】
従来、自動運転が可能で無段変速装置を搭載したトラクタとして、特許文献1に示すものが知られている。特許文献1に開示されたトラクタは、自動運転モードなどの選択を可能にする選択スイッチと、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とを備えている。一方、有段変速装置を搭載したトラクタとして特許文献2に示すものが知られている。特許文献2に開示されたトラクタは、入力された動力を複数段に変速する第1変速機構と、第1変速機構による変速後の動力を第1変速機構よりも少数の複数段に変速する第2変速機構とを有する多段式の変速装置を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2018−114924号公報
特開2019−6210号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1及び2に示すように有段変速装置を有するトラクタにおいて、自動運転をしながら変速を行う場合は、変速段によってはエンジンなどの原動機に想定よりも大きな負荷が掛かる虞があり、新たな開発が求められているのが実情である。
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、自動運転においてより効率的に簡単に変速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。
【課題を解決するための手段】
【0005】
この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。
作業車両は、走行車体と、前記走行車体に設けられた原動機と、前記原動機の動力が伝達可能で且つ複数の変速を行う変速装置と、手動運転における前記変速装置の変速段の手動変速範囲を取得する第1変速取得部と、前記走行車体の自動運転を制御する自動運転制御部であって、前記自動運転時に前記第1変速取得部が取得した手動変速範囲内において前記変速装置における自動変速を行う自動運転制御部と、を備えている。
【0006】
作業車両は、前記自動運転で作業を行う場合の前記変速装置の変速段である作業変速段を取得する第2変速取得部をさらに備え、前記自動運転制御部は、前記第2変速取得部が取得した前記作業変速段が前記手動変速範囲内である場合に、前記作業変速段を前記自動変速の上限段として設定する。
前記自動運転制御部は、前記第2変速取得部が取得した前記作業変速段が前記手動変速範囲内である場合に、前記手動変速範囲の下限を、前記自動運転における下限段として設定する。
【0007】
作業車両は、前記自動運転で作業を行う場合の前記変速装置の変速段である作業変速段を取得する第2変速取得部をさらに備え、前記自動運転制御部は、前記第2変速取得部が取得した前記作業変速段が前記手動変速範囲外である場合に、前記自動運転における前記自動変速を行わない。
前記第2変速取得部は、前記作業変速段の範囲である作業変速範囲を取得し、前記自動
運転制御部は、前記作業変速範囲が前記手動変速範囲外である場合に、前記自動変速を行わない。
【0008】
前記第2変速取得部は、前記作業変速段の範囲である作業変速範囲を取得し、前記自動運転制御部は、前記作業変速範囲が前記手動変速範囲内である場合に、前記自動変速を行う。
作業車両は、前記走行車体の操舵角を検出する操舵角検出装置を備え、前記自動運転制御部は、前記自動運転が行われている場合において、前記操舵角検出装置が検出した前記操舵角が前記走行車体の旋回に対応する操舵角であるときに、前記自動変速を停止する。
【0009】
作業車両は、前記自動運転に関する設定を行う設定画面を表示する表示装置を備え、前記表示装置は、前記設定画面に前記作業変速段を入力する変速段入力部を表示する。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、自動運転においてより効率的に簡単に変速を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
変速装置の構成図である。
昇降装置の斜視図である。
作業車両の制御ブロック図を示す図である。
マップ登録画面M1の一例を示す図である。
走行軌跡K1から圃場の輪郭H1(圃場マップMP2)を求める図である。
走行軌跡K1の変曲点から圃場の輪郭H1(圃場マップMP2)を求める図である。
走行時のスイッチ操作から輪郭H1(圃場マップMP2)を求める図である。
ルート設定画面M3の一例を示す図である。
作業エリアA2に単位作業区画A3を作成した図である。
図7Aとは異なる単位作業区画A3を示す図である。
複数の候補ボックスが整列したボックス設定画面M4を示している。
第1候補ボックスが選択された状態を示す図である。
第2候補ボックスが選択された状態を示す図である。
第8候補ボックスが選択された状態を示す図である。
第7候補ボックスが選択された状態を示す図である。
設定画面M4において手動変速範囲を設定した一例を示す図である。
設定画面M4において作業変速範囲を設定した一例を示す図である。
設定画面M4において作業変速段を設定した一例を示す図である。
自動運転を説明する説明図である。
作業変速段が1つ設定されている場合の自動運転における自動変速の動作を示した図である。
トラクタの全体図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図11は、作業車両の一例であるトラクタ1を示している。トラクタ1を例にあげ説明するが、作業車両は、トラクタに限定されず、田植機等の農業機械である。
図11に示すように、トラクタ1は、走行装置7を有する走行車体3と、原動機4と、変速装置5と、操舵装置29とを備えている。走行装置7は、前輪7F及び後輪7Rを有する装置である。前輪7Fは、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。また、後
輪7Rも、タイヤ型であってもクローラ型であってもよい。原動機4は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関、電動モータ等である。この実施形態では、原動機4は、ディーゼルエンジンである。
【0013】
変速装置5は、変速によって走行装置7の推進力を切換可能であると共に、走行装置7の前進、後進の切換が可能である。走行車体3にはキャビン9が設けられ、当該キャビン9内には運転席10が設けられている。
また、走行車体3の後部には、昇降装置8が設けられている。昇降装置8には、作業装置2が着脱可能である。また、昇降装置8は、装着された作業装置2を昇降可能である。作業装置2は、耕耘する耕耘装置、肥料を散布する肥料散布装置、農薬を散布する農薬散布装置、収穫を行う収穫装置、牧草等の刈取を行う刈取装置、牧草等の拡散を行う拡散装置、牧草等の集草を行う集草装置、牧草等の成形を行う成形装置等である。
【0014】
図1に示すように、変速装置5は、主軸(推進軸)5aと、主変速部5bと、副変速部5cと、前後進切換部5dと、PTO動力伝達部5eとを備えている。推進軸5aは、変速装置5のハウジングケースに回転自在に支持され、当該推進軸5aには、原動機4のクランク軸からの動力が伝達される。
主変速部5bは、第1伝達軸11aと、第2伝達軸11bと、第1変速部12aと、第
2変速部12bと、第3変速部12c、第4変速部12dとを有している。第1伝達軸1
1aには、第1変速部12a及び第3変速部12cが設けられている。第1伝達軸11a
において、第1変速部12aと第3変速部12cとの間には油圧クラッチ13が設けられている。第2伝達軸11bには、第2変速部12bと第4変速部12dとが設けられている。第2伝達軸11bにおいて、第2変速部12bと第4変速部12dとの間には油圧クラッチ14が設けられている。
【0015】
第1変速部12aは、第1ギア15aと、第3ギア15cと、シフタ16aとを含んでいる。第1ギア15a及び第3ギア15cは、第1伝達軸11aと一体回転自在である。
シフタ16aは、シフトフォーク(切換部材)18aによって移動自在であり、第1ギア15a及び第3ギア15cのいずれかに接続可能である。第1ギア15aは、推進軸5aに設けられた入力軸19aに噛みあっていて、入力軸19aの動力が当該第1ギア15aに伝達される。第3ギア15cは、推進軸5aに設けられた入力軸19cに噛みあっていて、入力軸19cの動力が当該第3ギア15cに伝達される。
【0016】
第2変速部12bは、第2ギア15bと、第4ギア15dと、シフタ16bとを含んでいる。第2ギア15b及び第4ギア15dは、第2伝達軸11bと一体回転自在である。シフタ16bは、シフトフォーク(切換部材)18bによって移動自在であり、第2ギア15b及び第4ギア15dのいずれかに接続可能である。第2ギア15bは、推進軸5aに設けられた入力軸19bに噛みあっていて、入力軸19bの動力が当該第2ギア15bに伝達される。第4ギア15dは、推進軸5aに設けられた入力軸19dに噛みあっていて、入力軸19dの動力が当該第4ギア15dに伝達される。
【0017】
第3変速部12cは、低速ギア17aと、高速ギア17bと、シフタ16cとを含んでいる。低速ギア17a及び高速ギア17bは、第1伝達軸11aと一体回転自在である。
シフタ16cは、シフトフォーク(切換部材)18cによって移動自在であり、低速ギア17a及び高速ギア17bのいずれかに接続可能である。低速ギア17aは、推進軸5aと同一軸芯に設けられた出力軸20aに設けられた出力ギア21aに噛みあっていて、低速ギア17aの動力を、出力ギア21aを介して出力軸20aに伝達する。高速ギア17bは、出力軸20aに設けられた出力ギア21bに噛みあっていて、高速ギア17bの動力を、出力ギア21bを介して出力軸20aに伝達する。
【0018】
第4変速部12dは、低速ギア17cと、高速ギア17dと、シフタ16dとを含んでいる。低速ギア17c及び高速ギア17dは、第2伝達軸11bと一体回転自在である。シフタ16dは、シフトフォーク(切換部材)18dによって移動自在であり、低速ギア17c及び高速ギア17dのいずれかに接続可能である。低速ギア17cは、出力ギア21aに噛みあっていて、低速ギア17cの動力を、出力ギア21aを介して出力軸20aに伝達する。高速ギア17dは、出力ギア21bに噛みあっていて、高速ギア17dの動力を、出力ギア21bを介して出力軸20aに伝達する。出力軸20aの動力は、出力ギア21a等を介して副変速部5cに伝達される。
【0019】
副変速部5cは、入力軸22と、入力軸22と一体回転するギア23を含む複数のギア群及び回転軸から構成される動力伝達機構24と、出力軸20bとを有している。動力伝達機構24は、選択的にギアに噛み込むシフタ28を含んでいて、シフタ28とギアとの接続等を介して入力軸22bに入力された動力を変速して出力軸20bに伝達する。
前後進切換部5dは、出力軸20bの動力が伝達される前後切換部25aと、複数のギア25b、25cと、伝達軸25dとを含んでいる。例えば、前後切換部25aは、油圧クラッチであり、前進側に接続された場合は、正転(前進)の動力を出力軸20cに伝達し、後進側に接続された場合は、複数のギア25b、25c及び伝達軸25dを介して、逆転(後進)の動力を出力軸20cに伝達する。
【0020】
出力軸20cに伝達された動力は、後輪デフ装置25Rに伝達される。後輪デフ装置25Rは、後輪7Rが取り付けられた後車軸26Rを回転自在に支持している。なお、出力軸20cは、伝達軸等を介して前輪7Fにも伝達することができる。
PTO動力伝達部5eは、PTOクラッチ5e1と、PTO推進軸5e2と、PTO変速部5e3とを有している。PTOクラッチ5e1は、例えば、油圧クラッチ等で構成され、油圧クラッチの入切によって、推進軸5aの動力をPTO推進軸5e2に伝達する状態と、推進軸5aの動力をPTO推進軸5e2に伝達しない状態とに切り換わる。PTO変速部5e3は、変速クラッチと複数のギア等を含んでいて、PTO推進軸5e2からPTO変速部5e3へ入力された動力(回転数)を変更して出力する。
PTO変速部5e3の動力は、ギア等を介してPTO軸27に伝達される。
【0021】
図1及び図3に示すように、シフトフォーク(切換部材)18aは、変速アクチュエータ71aのロッド部に連結されている。変速アクチュエータ71aのロッド部が移動自在であって、ロッド部の移動によって、シフトフォーク18aを介して、シフタ16aを中立位置(ニュートラル)と、第1ギア15aに接続させる第1位置と、第3ギア15cに接続させる第2位置と移動させる。
【0022】
シフトフォーク18bは、変速アクチュエータ71bのロッド部に連結されている。変速アクチュエータ71bのロッド部は移動自在であって、ロッド部の移動によって、シフトフォーク18bを介して、シフタ16bを中立位置(ニュートラル)と、第2ギア15bに接続させる第1位置と、第4ギア15dに接続させる第2位置と移動させる。
シフトフォーク18cは、変速アクチュエータ71cのロッド部に連結されている。変速アクチュエータ71cのロッド部は移動自在であって、ロッド部の移動によって、シフトフォーク18cを介して、シフタ16cを中立位置(ニュートラル)と、低速ギア17aに接続させる第1位置と、高速ギア17bに接続させる第2位置と移動させる。
【0023】
シフトフォーク18dは、変速アクチュエータ71dのロッド部に連結されている。変速アクチュエータ71dのロッド部は移動自在であって、ロッド部の移動によって、シフトフォーク18dを介して、シフタ16dを中立位置(ニュートラル)と、低速ギア17cに接続させる第1位置と、高速ギア17dに接続させる第2位置と移動させる。
変速アクチュエータ71a、71b、71c、71dのそれぞれは、所定の位置に切り
換え可能な変速弁72a、72b、72c、72dに油路を介して接続されている。変速弁72a、72b、72c、72dは、スプール等の位置が切り換わることにより、作動油を流す方向が切り換え可能な電磁切換弁である。スプールの位置によって、変速アクチュエータ71a、71b、71c、71dに供給する作動油の方向及び流量等が変更することができ、変速アクチュエータ71a、71b、71c、71dのロッド部を所定の位置に移動させることができる。つまり、変速弁72a、72b、72c、72dの切換によって、変速装置5の変速段を変更することができる。
【0024】
また、油圧クラッチ13、14は、それぞれ油圧で作動する切換弁73、74に接続されていて、切換弁73、74の切換によって、第1伝達軸11a及び第2伝達軸11bの
それぞれの軸の左側の軸と、右側の軸とを切断状態にしたり、接続状態にすることができる。例えば、第1変速部12aのシフタ16aが接続状態である場合は、切換弁74によって第2伝達軸11bが切断状態になり、第2変速部12bのシフタ16bが接続状態である場合は、切換弁73によって第1伝達軸11aが切断状態になる。つまり、一方側である第1変速部12aが変速状態である場合は、他方側の第2変速部12bに対応する油圧クラッチ14が切断状態になり、他方側である第2変速部12bが変速状態である場合は、一方側の第1変速部12aに対応する油圧クラッチ13が切断状態になる。
【0025】
以上によれば、第1変速部12a及び第2変速部12bにおいて、第1ギア15a及び低速ギア17aが接続状態である場合は、変速段が1段、第2ギア15b及び低速ギア17cが接続状態である場合は、変速段が2段、第3ギア15c及び低速ギア17aが接続状態である場合は、変速段が3段、第2ギア15b及び低速ギア17cが接続状態である場合は、変速段が4段となる。
【0026】
また、第1ギア15a及び高速ギア17bが接続状態である場合は、変速段が5段、第2ギア15b及び高速ギア17dが接続状態である場合は、変速段が6段、第3ギア15c及び高速ギア17bが接続状態である場合は、変速段が7段、第4ギア15d及び高速ギア17dが接続状態である場合は、変速段が8段となる。この実施形態では、主変速部5bは、原動機4の動力を1段〜8段に切り換えて伝達することができる。
【0027】
図2に示すように、昇降装置8は、リフトアーム8a、ロアリンク8b、トップリンク8c、リフトロッド8d、リフトシリンダ8eを有している。リフトアーム8aの前端部は、変速装置5を収容するケース(ミッションケース)の後上部に上方又は下方に揺動可能に支持されている。リフトアーム8aは、リフトシリンダ8eの駆動によって揺動(昇降)する。リフトシリンダ8eは、油圧シリンダから構成されている。リフトシリンダ8eは、制御弁36を介して油圧ポンプと接続されている。制御弁36は、電磁弁等であって、リフトシリンダ8eを伸縮させる。
【0028】
ロアリンク8bの前端部は、変速装置5の後下部に上方又は下方に揺動可能に支持されている。トップリンク8cの前端部は、ロアリンク8bよりも上方において、変速装置5の後部に上方又は下方に揺動可能に支持されている。リフトロッド8dは、リフトアーム8aとロアリンク8bとを連結している。ロアリンク8bの後部及びトップリンク8cの後部には、作業装置2が連結される。リフトシリンダ8eが駆動(伸縮)すると、リフトアーム8aが昇降するとともに、リフトロッド8dを介してリフトアーム8aと連結されたロアリンク8bが昇降する。これにより、作業装置2がロアリンク8bの前部を支点として、上方又は下方に揺動(昇降)する。
【0029】
図3に示すように、トラクタ1は、操舵装置29を備えている。操舵装置29は、ハンドル(ステアリングホイール)30と、ハンドル30の回転に伴って回転する回転軸(操舵軸)31と、ハンドル30の操舵を補助する補助機構(パワーステアリング機構)32
と、を有している。補助機構32は、油圧ポンプ33と、油圧ポンプ33から吐出した作動油が供給される制御弁34と、制御弁34により作動するステアリングシリンダ35とを含んでいる。制御弁34は、制御信号に基づいて作動する電磁弁である。制御弁34は、例えば、スプール等の移動によって切り換え可能な3位置切換弁である。また、制御弁34は、操舵軸31の操舵によっても切換可能である。ステアリングシリンダ35は、前輪7Fの向きを変えるアーム(ナックルアーム)に接続されている。
【0030】
したがって、ハンドル30を操作すれば、当該ハンドル30に応じて制御弁34の切換位置及び開度が切り換わり、当該制御弁34の切換位置及び開度に応じてステアリングシリンダ35が左又は右に伸縮することによって、前輪7Fの操舵方向を変更することができる。なお、上述した操舵装置29は一例であり、上述した構成に限定されない。
トラクタ1は、測位装置40を備えている。測位装置40は、D−GPS、GPS、GLONASS、北斗、ガリレオ、みちびき等の衛星測位システム(測位衛星)により、自己の位置(緯度、経度を含む測位情報)を検出可能である。即ち、測位装置40は、測位衛星から送信された衛星信号(測位衛星の位置、送信時刻、補正情報等)を受信し、衛星信号に基づいて、トラクタ1の位置(例えば、緯度、経度)、即ち、車体位置を検出する。測位装置40は、受信装置41と、慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)42とを有している。受信装置41は、アンテナ等を有していて測位衛星から送信さ
れた衛星信号を受信する装置であり、慣性計測装置42とは別に走行車体3に取付けられている。この実施形態では、受信装置41は、走行車体3、即ち、キャビン9に取付けられている。なお、受信装置41の取付箇所は、実施形態に限定されない。
(【0031】以降は省略されています)

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