(57)【要約】【課題】操舵機構の経年変化に関係なく、運転者がステアリングホイールの開口部からフラットパネルディスプレイユニットの画面を良好に見ることができる作業車の提供。【解決手段】作業車は、運転座席の前でかつディスプレイユニット４０の後に配置されるとともに、複数のスポーク３１とスポーク３１に連結しているリング状部材３２とを有し、スポーク３１とリング状部材３２との間に開口部３３を形成しているステアリングホイール３を備えている。作業車は、さらに、ステアリングホイール３のホイール回転軸周りの回転角であるホイール角に基づいて操舵輪１１の操舵角を変更する操舵機構９と、ホイール角と操舵角との関係を調整する調整部９３とを備えている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転座席と操舵輪を備えた作業車であって、
各種情報を表示するディスプレイユニットと、
前記運転座席の前でかつ前記ディスプレイユニットの後に配置されたステアリングホイールと
前記ステアリングホイールのホイール回転軸周りの回転角であるホイール角を検出するホイール角検出器と、
前記ホイール角に基づいて前記操舵輪の操舵角を変更する操舵機構と、
前記ホイール角と前記操舵角との関係を調整する調整部とを備え、
前記ステアリングホイールは、複数のスポークと前記スポークに連結しているリング状部材とを有し、前記スポークと前記リング状部材との間に開口部を形成している作業車。
【請求項２】
前記調整部は、前記運転座席側から前記開口部を通じての視野範囲に前記ディスプレイユニットが入る前記ホイール角を適正角として設定し、前記調整部は、前記ホイール角が前記適正角において前記操舵角が操舵中立角となるように前記関係を調整する請求項１に記載の作業車。
【請求項３】
前記適正角が前もって記憶され、前記調整部が記憶された前記適正角を読み出し、読み出された前記適正角に基いて前記操舵角が操舵中立角となるように操舵機構を調整する請求項２に記載の作業車。
【請求項４】
前記調整部は、適正角設定用の人為操作具が操作された時点での前記ステアリングホイールの前記回転角を前記適正角とし、当該適正角において前記操舵角が操舵中立角となるように操舵機構を調整する請求項２に記載の作業車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種情報を表示するディスプレイユニットと運転座席との間に、操舵輪を操作するステアリングホイールが配置された作業車に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ステアリングポストにフラットパネルディスプレイユニットが配置され、ステアリングポストから上方に延びたステアリングシャフトにステアリングホイールが装着されている作業車が開示されている。このステアリングホイールは、リングとリングの径方向に延びる複数のスポークとからなり、隣接するリングとスポークとによって開口部が形成されている。運転座席に着座した運転者がこの開口部を通してフラットパネルディスプレイユニットを見ることができるように、開口部の大きさとフラットパネルディスプレイユニットの位置が決定されている。これにより、運転者は、ステアリングホイールの開口部からフラットパネルディスプレイユニットの画面を良好に見ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５２０７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
作業車は主に直進走行することから、特許文献１による作業車では、直進走行時のステアリングホイールの回転位置で、運転者がステアリングホイールの開口部からフラットパネルディスプレイユニットの画面を良好に見ることができるように、ステアリングホイールの装着位置が決定される。しかしながら、ステアリングホイールの回転角であるホイール角を操舵輪の操舵角に変換する操舵機構が経年変化等により、ホイール角と操舵角との間の当初の正しい関係が維持できなくなる。その結果、直進走行時のホイール角が当初より時計方向または反時計方向でずれることになり、スポークに視界を遮られて、運転者がステアリングホイールの開口部からフラットパネルディスプレイユニットの画面全体を見ることができなくなる。
【０００５】
上記実情から、操舵機構の経年変化に関係なく、運転者がステアリングホイールの開口部からフラットパネルディスプレイユニットの画面を良好に見ることができる作業車が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による、運転座席と操舵輪を備えた作業車は、各種情報を表示するディスプレイユニットと、前記運転座席の前でかつ前記ディスプレイユニットの後に配置されたステアリングホイールと、前記ステアリングホイールのホイール回転軸周りの回転角であるホイール角を検出するホイール角検出器と、前記ホイール角に基づいて前記操舵輪の操舵角を変更する操舵機構と、前記ホイール角と前記操舵角との関係を調整する調整部とを備え、前記ステアリングホイールは、複数のスポークと前記スポークに連結しているリング状部材とを有し、前記スポークと前記リング状部材との間に開口部を形成している。
【０００７】
操舵機構は、操舵輪が直進走行する操舵角（直進操舵角）を作り出すステアリングホイールのホイール角において、ステアリングホイールの開口部を通じて運転座席側からディスプレイユニットを見ることができる初期状態（ホイール角と操舵角の関係）に設定される。この初期状態が変化すれば、直進操舵角（一般に操舵中立角と呼ばれる）を作り出すステアリングホイールの回転位置において、運転座席側からディスプレイユニットを見る際に、その視界がスポークによって遮られる。そのような場合、本発明の構成によれば、調整部によってホイール角と操舵角との関係を調整することにより、元の初期状態に戻すことができる。
【０００８】
本発明の好適な実施形態の１つでは、前記調整部は、前記運転座席側から前記開口部を通じての視野範囲に前記ディスプレイユニットが入る前記ホイール角を適正角として設定し、前記調整部は、前記ホイール角が前記適正角において前記操舵角が操舵中立角となるように前記関係を調整するように構成されている。この構成では、ステアリングホイールの開口部を通じて運転座席側からディスプレイユニットを見ることができるホイール角を適正角として設定し、この適正角と操舵中立角とが一致するように調整部を通じて操舵機構が調整される。これにより、運転座席に着座した運転者は、いつでも、ステアリングホイールの開口部からフラットパネルディスプレイユニットの画面を良好に見ることができる。
【０００９】
本発明の好適な実施形態の１つでは、前記適正角が前もって記憶され、前記調整部が記憶された前記適正角を読み出し、読み出された前記適正角に基いて前記操舵角が操舵中立角となるように操舵機構を調整する。この構成では、所定のタイミングで、あるいは運転者からの要求に基づいて、直進走行時において、運転座席側から前記開口部を通じての視野範囲にディスプレイユニットが入るように、調整部が自動的に操舵機構を調整することができる。
【００１０】
本発明の好適な実施形態の１つでは、前記調整部は、適正角設定用の人為操作具が操作された時点での前記ステアリングホイールの前記回転角を前記適正角とし、当該適正角において前記操舵角が操舵中立角となるように操舵機構を調整する。この構成では、運転者がディスプレイユニットを見やすいと感じるステアリングホイールのホイール角において、操舵輪が直進走行となる操舵角が作り出される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】トラクタの側面図である。
【図２】トラクタの平面図である。
【図３】操舵機構を示す模式図である。
【図４】運転座席側から見たステアリングホイールとディスプレイユニットを示す図である。
【図５】ディスプレイユニットの正面図である。
【図６】トラクタの制御系の機能ブロック図である。
【図７】操舵機構の操舵調整を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、図面を用いて、本発明による作業車の実施形態の１つを説明する。図１は、そのような作業車の一例であるトラクタの側面図であり、図２はトラクタの平面図である。図１に示されているように、このトラクタは、前輪１１と後輪１２とによって支持された車体１０の前領域にエンジン室を覆うボンネット１３が配置され、車体１０の後領域に、運転座席１５とロプス１６が配置されている。前輪１１は、操舵輪として構成されており、後輪１２は駆動輪として構成されている。四輪駆動モードにおいては、前輪１１は駆動輪として機能する。ボンネット１３の後端に、パネルアッセンブリ４が配置され、パネルアッセンブリ４と運転座席１５との間にステアリングホイール３が配置されている。ステアリングホイール３はパネルアッセンブリ４に連結されているステアリングポスト１７に支持されている。パネルアッセンブリ４には、各種操作具や各種計器が取り付けられている。図２に示されているように、ステアリングホイール３の前下方に各種情報を表示するディスプレイユニット４０が配置されている。このディスプレイユニット４０はパネルアッセンブリ４に装着されている。
【００１３】
図３には、ステアリングホイール３のホイール回転軸３０周りの回転角であるホイール角に基づいて操舵輪である前輪１１の操舵角を変更する操舵機構９が模式的に示されている。操舵機構９には、左右の前輪１１と連結しているパワーステアリングユニット９０を有する。ホイール回転軸３０の周辺には、ホイール角を検出するホイール角検出器９１が設けられ、パワーステアリングユニット９０の周辺には、前輪１１の操舵角を検出する操舵角検出器９２が設けられている。この操舵機構９では、ホイール角と操舵角との比であるステアリング比が固定ではなく、そのステアリング比は調整部９３によって調整可能である。この調整部９３は、回転角の動きを変倍して操舵角とする機械的な変速ユニットによって構成することができる。操舵機構９がステアリングバイワイヤで構成されている場合には、ホイール角に応じた操舵角を作り出すための操舵信号をパワーステアリングユニット９０に出力する操舵用電子制御ユニットに、調整部９３は組み込まれる。
【００１４】
このトラクタは自動走行可能に構成されている。このため、自動操舵のための操舵アクチュエータ９４が備えられている。この操舵アクチュエータ９４は、自動走行時に送られてくる操舵制御信号に基づいて動作し、ステアリングホイール３に代わって、ホイール回転軸３０を回転させて、前輪１１を操舵する。
【００１５】
図２と図４とに示すように、ステアリングホイール３は、ホイール回転軸３０の径方向に延びている３本のスポーク３１と、このスポーク３１の端部と接続しているリング状部材３２とからなる。３本のスポーク３１は中心角１２０°の間隔で配置されているので、スポーク３１とリング状部材３２との間に、中心角１２０°の略扇形状の開口部３３が形成されている。なお、リング状部材３２は完全にリング形状でなくて、部分的に欠損部があってもよい。また、スポーク３１の数も、２本または４本以上でもよく、その間隔も不均等であってもよい。
【００１６】
図４は、運転座席１５に着座した運転者から見たステアリングホイール３を示している。ステアリングホイール３の回転位置は、１つの開口部３３がディスプレイユニット４０の上方にくる位置となっている。この回転位置でのステアリングホイール３において、運転座席１５に着座した運転者の視野範囲内に開口部３３が入るとともに、この開口部３３を通じて運転者がディスプレイユニット４０のほぼ全面を見ることができる。ここでは、このような回転位置でのステアリングホイール３のホイール角は適正角と定義される。
【００１７】
図５に、ディスプレイユニット４０の一例が示されている。この実施形態でのディスプレイユニット４０は、メータ群４１とＬＥＤランプ群４２と液晶パネル４３とを有する。メータ群４１は左端領域に配置されたタコメータと、右領域に配置された液温メータ及び燃料メータとを含む。ＬＥＤランプ群４２は中央の上下の領域に配置された複数のＬＥＤランプを含む。これらのＬＥＤランプには、各種の警告灯や確認灯の役割が与えられている。なお、ディスプレイユニット４０の表示面の全体または大部分が液晶パネルで構成されてもよい。
【００１８】
工場出荷時、またはメンテナンス時に、ステアリングホイール３のホイール角が適正角となっている状態で前輪１１の操舵角が操舵中立角（車体１０が直進する操舵角で、０°である）となるように、調整部９３によって操舵機構９が調整される。これにより、トラクタの直進時には、運転者は、ディスプレイユニット４０に表示されている、トラクタの走行にとって重要な情報を良好に視認することができる。
【００１９】
次に、図６を用いて、トラクタの制御系における主な機能部を説明する。このトラクタは、目標走行経路に沿って自動走行する機能を備えているので、自車位置を算出する必要がある。このため、測位ユニット８として、衛星測位モジュール８ａと、慣性計測モジュール８ｂとが備えられている。衛星測位モジュール８ａは図１に示すように、ロプス１６の上部に設けられており、衛星からの電波を受信して車体１０の位置を検出する衛星測位用システム（ＧＮＳＳ）の原理を採用する。慣性計測モジュール８ｂはジャイロセンサや加速度センサを有し、車体方位の角度変位を求めることができる。慣性計測モジュール８ｂは衛星測位モジュール８ａと同じ位置ではなく、別な位置に配置してもよい。もちろん、慣性計測モジュール８ｂは他の場所、例えば、衛星測位モジュール８ａと同じ位置に配置してもよい。
【００２０】
制御装置５は、入出力インタフェースとして、入出力処理部５０を備えている。入出力処理部５０は、上述したホイール角検出器９１、操舵角検出器９２、調整部９３、操舵アクチュエータ９４と接続している。さらに、入出力処理部５０は、状態検出器群７や種々の人為操作具群７１などと接続している。上述した測位ユニット８は、車載ＬＡＮを介して制御装置５と接続している。ディスプレイユニット４０は、報知制御部７２からの報知信号に基づいて、種々の情報を表示する。
【００２１】
種々のセンサやスイッチなどからなる状態検出器群７には、走行機器状態検出器７４と作業機器状態検出器７５とが含まれている。走行機器状態検出器７４には、図示されていないが、車速センサ、エンジン回転数センサ、ブレーキペダル検出センサ、駐車ブレーキ検出センサ、などの走行状態を検出するセンサが含まれている。作業機器状態検出器７５には、トタクタに装備される作業装置の状態を検出するセンサが含まれている。
【００２２】
人為操作具群７１は、図２で一部が図示されているだけであるが、運転者によって操作されるレバー、スイッチ、ボタン、ボリュームなどの総称であり、その操作によって制御指令が制御装置５に与えられる。
【００２３】
制御装置５には、走行制御部５１、作業制御部５２、経路設定部５３、操舵管理部５４、自車位置算出部８０、走行ずれ算出部８１などが備えられている。
【００２４】
自車位置算出部８０は、測位ユニット８から逐次送られてくる衛星測位データに基づいて、車体１０の地図座標（自車位置）を算出する。その際、自車位置算出部８０は、衛星測位データから直接算出される位置を、車体１０の基準点（例えば車体中心や作業中心）に変換する。自車位置算出部８０は、算出された自車位置を経時的に処理して、車体１０の前後方向での向きである走行方位を算出する機能も有する。
【００２５】
走行ずれ算出部８１は、自車位置算出部８０によって算出された自車位置と走行方位とから、自動走行のために設定された目標走行経路からの走行ずれを算出する。走行ずれには、目標走行経路から横方向のずれである横偏差と、目標走行経路と走行方位とのなす角度で表される方位偏差とが含まれている。
【００２６】
走行制御部５１は、操舵制御信号を操舵アクチュエータ９４に送り、変速制御信号や制動制御信号をトランスミッションやブレーキなどの走行機器に送る。このトラクタは、自動走行と手動走行とが可能であるので、走行制御部５１には、自動走行制御部５１１と手動走行制御部５１２と走行モード管理部５１３とが含まれている。
【００２７】
自動運転を行うために、自動走行モードが設定され、手動運転を行うためには手動走行モードが設定される。このような走行モードは、走行モード管理部５１３によって管理される。自動走行モードが設定されている場合、自動走行制御部５１１は、走行ずれ算出部８１によって算出された横偏差と方位偏差とが縮小されるように操舵アクチュエータ９４に操舵制御信号を与える。
【００２８】
作業制御部５２は、車体１０に搭載された非図示の作業装置の動作を制御する。
【００２９】
経路設定部５３は、作業対象領域を網羅する走行経路をプログラムを用いて算出し、決定された走行パターンに準じて目標走行経路として設定する。なお、走行経路は、トラクタに搭載されたこの経路設定部５３ではなく、他のコンピュータ等で算出され、この経路設定部５３に送り込まれてもよい。
【００３０】
操舵管理部５４は、ホイール角検出器９１によって検出されたホイール角が適正角となっている状態で、操舵角検出器９２によって検出された操舵角が操舵中立角となるための調整制御信号を、調整部９３に与える。調整部９３は、この調整制御信号に基づいて、操舵機構９におけるホイール角と操舵角との関係を調整する。これにより、直進走行時のステアリングホイール３の回転位置において、運転座席側から見て、ディスプレイユニット４０のほぼ全体、または少なくともディスプレイユニット４０の重要表示領域が開口部３３内に入ることなる。
【００３１】
図７の中央には調整前の操舵機構９の２つの状態が模式的に示されている。このような状態では、運転者がステアリングホイール３を操作して、車体１０が直進走行するように、操舵角：βを操舵中立にした際、ホイール角：αが、適正角（＝０°）ではなく、ステアリングホイール３は適正角からずれて、反時計方向にずれている。このため、ステアリングホイール３のスポーク３１がディスプレイユニット４０に重なってしまい、運転座席１５に着座した運転者から、開口部３３を通じて、ディスプレイユニット４０の重要表示領域の一部が見えなくなる。
【００３２】
言い換えると、開口部３３を通じて、ディスプレイユニット４０の重要表示領域がよく見えるように、ホイール角：αを適正角にすると、操舵角は操舵中立角からずれてしまい、直進走行ができなくなる（図７の左側参照）。この問題を解決するために、操舵管理部５４と調整部９３とによる操舵調整が行われる。
【００３３】
図７の右側には、調整部９３によって調整された操舵機構９の状態が模式的に示されている。この調整処理を以下に説明する。まず、ホイール角をα、操舵角をβとし、操舵機構９におけるステアリング比を決定する操舵機能をＧ（）（関数またはテーブルに相当する）で表せば、任意のホイール角によって作り出される操舵角は、β＝Ｇ（α）で求められる。工場出荷時、またはメンテナンス時には、基本的に、０°＝Ｇ（０°）となっている。これが、ステアリングホイール３や操舵機構９における経時的なダメージなどにより、操舵機構９における操舵機能が当初の操舵機能：Ｇ（）から、変化した操舵機能：Ｇ１（）になれば、ステアリング比が変化し、０°＝Ｇ１（０°）が成立しなくなる。つまり、ホイール角が適正角（α＝０°）であるときに、操舵角が操舵中立（β＝０°）ではなくなり、例えば、操舵角は１０°となってしまう。あるいは、操舵角が操舵中立（β＝０°）であるときに、ホイール角が適正角（α＝０°）ではなくなり、例えば、ホイール角は１０°となってしまう。
【００３４】
調整部９３と操舵管理部５４との役割は、変化した操舵機能：Ｇ１（）においても、０°＝Ｇ１（０°）が成立するように、操舵機構９を調整することである。つまり、操舵管理部５４は、０°＝Ｇ１（０°）＋θとなる、θを求め、このθに相当する調整データを調整部９３に与える。調整部９３はこの調整データに基づいて操舵機構９を調整する。これにより変化した操舵機能：Ｇ１（）においても、ホイール角が適正角（α＝０°）のときに、操舵角が操舵中立（β＝０°）となる。
【００３５】
調整前の操舵機構９の状態において、運転者が、人為操作具群７１から予め操舵調整のためのトリガースイッチとして割り当てられている特定の操作具を操作する。これにより操舵機構９に対する調整処理が実行される。この調整処理では、ステアリングホイール３のホイール角が適正角において、操舵角が操舵中立角となるように操舵機構９のステアリング比を変更すべく、操舵機構９が調整部９３と操舵管理部５４とによって調整される。
【００３６】
なお、適正角がメモリに記憶されていると、調整部９３が記憶された適正角をメモリから読み出し、読み出された適正角において操舵角が操舵中立角となるように操舵機構９が調整される。これにより、所定のタイミングで、あるいは運転者からの要求に基づいて、直進走行時において、運転者が開口部３３を通じてディスプレイユニット４０を良好に見ることができるように、自動的に操舵機構９を調整することができる。
【００３７】
運転者によって、ステアリングホイール３の適正角が異なる場合がある。そのような問題を解決するため、運転者によって適正角が決定される構成を採用することができる。この構成では、人為操作具群７１から予め適正角決定のためのトリガースイッチとして特定の操作具を適正角設定用の操作具として割り当てられている。当該操作具が操作された時点でのホイール角が適正角として設定され、当該ホイール角において前記操舵角が操舵中立角となるように操舵機構９が調整される。これにより、運転者がディスプレイユニット４０を見やすいと感じるステアリングホイール３のホイール角において、操舵輪が直進走行となる操舵角が作り出される。
【００３８】
〔別実施の形態〕
（１）上述の実施形態では、調整部９３と操舵管理部５４とによる操舵調整のトリガーとして、人為操作具に対する操作が用いられた。これに代えて、自車位置算出部８０によって算出される車体方位の経時的な変化から車体１０が直進していると判定され、かつ検出されたホイール角と操舵角とから操舵調整が必要とみなされた場合、自動的に、操舵調整が実行される構成を採用してもよい。
（２）上述の実施形態では、調整部９３が操舵機構９に組み込まれ、操舵管理部５４が制御系に組み込まれていた。これに代えて、操舵管理部５４も操舵機構９に組み込んでもよい。
（３）上述した実施形態では、自動走行可能なトラクタが取り上げられたが、手動走行のみの作業車においても、本発明は有効である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、運転座席に着座した運転者が、ステアリングホイール越しにディスプレイユニットを見る作業車に、特に有利に適用される。
【符号の説明】
【００４０】
１０    ：車体
１１    ：前輪
１２    ：後輪
３      ：ステアリングホイール
３０    ：ホイール回転軸
３１    ：スポーク
３２    ：リング状部材
３３    ：開口部
４０    ：ディスプレイユニット
５      ：制御装置
５０    ：入出力処理部
５４    ：操舵管理部
７１    ：人為操作具群
９      ：操舵機構
９０    ：パワーステアリングユニット
９１    ：ホイール角検出器
９２    ：操舵角検出器
９３    ：調整部
９４    ：操舵アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020100236.tif 000009