(57)【要約】【課題】作業車両のキャビンの振動を的確に抑制する。【解決手段】キャビン制振システム１００は、トラクタ１のフレーム２とキャビン６との間に設けられ、キャビン６の振動を減衰する減衰力を変更自在な緩衝部１０と、少なくともキャビン６の振動方向におけるキャビン６の加速度αを検出する加速度センサ６２と、加速度センサ６２で検出されたキャビン６の加速度α及びキャビン６の共振周波数ｆｍに基づいて、緩衝部１０が生じる減衰力の大きさを制御する制御装置６０と、を備える。【選択図】図３
2019048546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業車両のキャビンの振動を抑制するキャビン制振システムであって、
前記作業車両のフレームと前記キャビンとの間に設けられ、前記振動を減衰する減衰力を変更自在な緩衝部と、
少なくとも前記振動の方向における前記キャビンの加速度を検出する加速度検出部と、
前記加速度検出部で検出された前記キャビンの前記加速度及び前記キャビンの共振周波数に基づいて、前記緩衝部が生じる前記減衰力の大きさを制御する制御部と、を備えることを特徴とする作業車両のキャビン制振システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記加速度検出部によって検出された前記加速度から前記キャビンの共振周波数におけるパワースペクトル密度を算出し、
前記パワースペクトル密度が所定値以上のとき、または、前記パワースペクトル密度が高くなるにつれて、前記緩衝部が生じる前記減衰力の大きさを大きくすることを特徴とする請求項１に記載の作業車両のキャビン制振システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記加速度検出部によって検出された前記加速度に基づいて前記キャビンの共振周波数を中心周波数としたオクターブバンドの実効値を算出し、
前記オクターブバンドの前記実効値が所定値以上のときに、または、前記オクターブバンドの前記実効値が大きくなるにつれて、前記緩衝部が生じる前記減衰力の大きさを大きくすることを特徴とする請求項１に記載の作業車両のキャビン制振システム。
【請求項４】
前記緩衝部は、
一端が前記フレームに連結され内部に作動流体が封入されるシリンダチューブと、前記シリンダチューブ内に摺動自在に配置され前記シリンダチューブ内を第一流体室及び第二流体室に区画するピストンと、前記ピストンに一端が結合され他端が前記キャビンに連結されるピストンロッドと、前記第一流体室と前記第二流体室とを連通する連通路と、を有する流体圧シリンダと、
前記連通路を流れる作動流体に抵抗を付与する減衰力切換弁と、を有し、
前記制御部は、前記減衰力切換弁を制御し作動流体に付与される前記抵抗を変化させることにより前記緩衝部が生じる前記減衰力の大きさを調整することを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の作業車両のキャビン制振システム。
【請求項５】
前記緩衝部は、前記第一流体室に接続されるアキュムレータをさらに有することを特徴とする請求項４に記載の作業車両のキャビン制振システム。
【請求項６】
前記緩衝部は、前記フレームと前記キャビンとの間に圧縮された状態で介装される弾性部材をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の作業車両のキャビン制振システム。
【請求項７】
前記緩衝部は、
一端が前記フレームに連結され内部に作動流体が封入されるシリンダチューブと、前記シリンダチューブ内に摺動自在に配置され前記シリンダチューブ内を第一流体室と第二流体室とに区画するピストンと、前記ピストンに一端が結合され他端が前記キャビンに連結されるピストンロッドと、を有する流体圧シリンダと、
前記流体圧シリンダに接続通路を通じて接続されるアキュムレータと、
前記接続通路を流れる作動流体に抵抗を付与する減衰力切換弁と、を有し、
前記制御部は、前記減衰力切換弁を制御し作動流体に付与される前記抵抗を変化させることにより前記緩衝部が生じる前記減衰力の大きさを調整することを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の作業車両のキャビン制振システム。
【請求項８】
前記フレームと前記キャビンとの相対距離を検出する距離検出部と、
前記第一流体室に対して作動流体を給排することにより前記フレームと前記キャビンとの相対距離を調整可能なキャビン高さ調整部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記距離検出部により検出された前記相対距離が所定の大きさとなるように、前記キャビン高さ調整部を制御し、前記フレームと前記キャビンとの相対距離を調整することを特徴とする請求項４から７の何れか１つに記載の作業車両のキャビン制振システム。
【請求項９】
前記フレームの傾斜を検出する傾斜検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記傾斜検出部により検出された前記傾斜に応じて前記キャビン高さ調整部を制御し、前記フレームと前記キャビンとの相対距離を調整することを特徴とする請求項８に記載の作業車両のキャビン制振システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両のキャビンの振動を抑制するキャビン制振システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、コイルばね及びオイルダンパを介してキャビンがフレーム上に設置された作業車両が開示されている。この作業車両では、コイルばね及びオイルダンパによってキャビンの振動が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６０４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に作業車両が走行する圃場等の不整地は、舗装路面と比較し起伏に富むため、作業者の乗り心地を向上させるには、ダンパの減衰力を小さくし、フレームからキャビンに振動が伝わらないようにすることが好ましい。一方で、段差等に乗り上げたり段差等から降りたりする際の衝撃によって、キャビンが共振周波数で振動し始めると、ダンパの減衰力が小さい場合、キャビンの振動を抑制することができず、結果として乗り心地を悪化させるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、作業車両のキャビンの振動を的確に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、作業車両のキャビンの振動を抑制するキャビン制振システムが、作業車両のフレームとキャビンとの間に設けられ、振動を減衰する減衰力を変更自在な緩衝部と、少なくとも振動の方向におけるキャビンの加速度を検出する加速度検出部と、加速度検出部で検出されたキャビンの加速度及びキャビンの共振周波数に基づいて、緩衝部が生じる減衰力の大きさを制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
第１の発明では、加速度検出部で検出されたキャビンの振動方向の加速度及びキャビンの共振周波数に基づいて、緩衝部が生じる減衰力の大きさが制御される。このように、キャビンの振動状況に応じて、緩衝部が生じる減衰力の大きさを変更することで、キャビンの振動を的確に抑制することができる。
【０００８】
第２の発明は、制御部が、加速度検出部によって検出された加速度からキャビンの共振周波数におけるパワースペクトル密度を算出し、パワースペクトル密度が所定値以上のとき、または、パワースペクトル密度が高くなるにつれて、緩衝部が生じる減衰力の大きさを大きくすることを特徴とする。
【０００９】
第２の発明では、キャビンの共振周波数におけるパワースペクトル密度が大きく、キャビンが共振周波数で振動している場合には、緩衝部が生じる減衰力を大きくすることでキャビンの振動が抑制される。一方、キャビンの共振周波数におけるパワースペクトル密度が小さく、キャビンが共振周波数で振動していない場合には、緩衝部が生じる減衰力を小さくすることでフレームからキャビンに振動が伝達されることが抑制される。この結果、キャビンの振動が的確に抑制され、不整地を走行する作業車両の乗り心地を向上させることができる。
【００１０】
第３の発明は、制御部が、加速度検出部によって検出された加速度に基づいてキャビンの共振周波数を中心周波数としたオクターブバンドの実効値を算出し、オクターブバンドの実効値が所定値以上のときに、または、オクターブバンドの実効値が大きくなるにつれて、緩衝部が生じる減衰力の大きさを大きくすることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明では、キャビンの共振周波数を中心周波数としたオクターブバンドの実効値が大きく、キャビンが共振周波数で振動している場合には、緩衝部が生じる減衰力を大きくすることでキャビンの振動が抑制される。一方、キャビンの共振周波数を中心周波数としたオクターブバンドの実効値が小さく、キャビンが共振周波数で振動していない場合には、緩衝部が生じる減衰力を小さくすることでフレームからキャビンに振動が伝達されることが抑制される。この結果、キャビンの振動が的確に抑制され、不整地を走行する作業車両の乗り心地を向上させることができる。
【００１２】
第４の発明は、緩衝部が、一端がフレームに連結され内部に作動流体が封入されるシリンダチューブと、シリンダチューブ内に摺動自在に配置されシリンダチューブ内を第一流体室及び第二流体室に区画するピストンと、ピストンに一端が結合され他端がキャビンに連結されるピストンロッドと、第一流体室と第二流体室とを連通する連通路と、を有する流体圧シリンダと、連通路を流れる作動流体に抵抗を付与する減衰力切換弁と、を有し、制御部が、減衰力切換弁を制御し作動流体に付与される抵抗を変化させることにより緩衝部が生じる減衰力の大きさを調整することを特徴とする。
【００１３】
第４の発明では、緩衝部が生じる減衰力の大きさは、第一流体室と第二流体室とを連通する連通路を流れる作動流体に付与される抵抗を変化させることで変更される。このように、流体圧シリンダの伸縮に伴って第一流体室と第二流体室との間を行き来する作動流体の流れを制御することで緩衝部が生じる減衰力の大きさを容易に変更することができる。
【００１４】
第５の発明は、緩衝部が、第一流体室に接続されるアキュムレータをさらに有することを特徴とする。
【００１５】
第５の発明では、第一流体室にアキュムレータが接続されることで、第一流体室は、アキュムレータとともに流体ばねとして機能する。このため、流体圧シリンダをフレームとキャビンとの間に設けるだけで、フレーム及びキャビンの振動を流体圧シリンダにより減衰ないし吸収することが可能となる。この結果、キャビン制振システムをコンパクト化することができる。
【００１６】
第６の発明は、緩衝部が、フレームとキャビンとの間に圧縮された状態で介装される弾性部材をさらに有することを特徴とする。
【００１７】
第６の発明では、フレームとキャビンとの間に設けられる流体圧シリンダと弾性部材とによりフレーム及びキャビンの振動が減衰ないし吸収される。このように、従来から緩衝装置として用いられている流体圧シリンダや弾性部材がキャビンの制振に用いられているため、キャビン制振システムの製造コストを低減させることができる。
【００１８】
第７の発明は、緩衝部が、一端がフレームに連結され内部に作動流体が封入されるシリンダチューブと、シリンダチューブ内に摺動自在に配置されシリンダチューブ内を第一流体室と第二流体室とに区画するピストンと、ピストンに一端が結合され他端がキャビンに連結されるピストンロッドと、を有する流体圧シリンダと、流体圧シリンダに接続通路を通じて接続されるアキュムレータと、接続通路を流れる作動流体に抵抗を付与する減衰力切換弁と、を有し、制御部が、減衰力切換弁を制御し作動流体に付与される抵抗を変化させることにより緩衝部が生じる減衰力の大きさを調整することを特徴とする。
【００１９】
第７の発明では、緩衝部が生じる減衰力の大きさは、流体圧シリンダとアキュムレータとを連通する接続通路を流れる作動流体に付与される抵抗を変化させることで変更される。このように、流体圧シリンダの伸縮に伴って接続通路を行き来する作動流体の流れを制御することで緩衝部が生じる減衰力の大きさを容易に変更することができる。
【００２０】
第８の発明は、キャビン制振システムが、フレームとキャビンとの相対距離を検出する距離検出部と、第一流体室に対して作動流体を給排することによりフレームとキャビンとの相対距離を調整可能なキャビン高さ調整部と、をさらに備え、制御部が、距離検出部により検出された相対距離が所定の大きさとなるように、キャビン高さ調整部を制御し、フレームとキャビンとの相対距離を調整することを特徴とする。
【００２１】
第８の発明では、第一流体室に対して作動流体を給排することによりフレームとキャビンとの相対距離を調整し、キャビンの高さを所望の高さとすることが可能である。このため、キャビンにおける視界の確保が容易になり作業車両の作業性を向上させることができる。
【００２２】
第９の発明は、キャビン制振システムが、フレームの傾斜を検出する傾斜検出部をさらに備え、制御部が、傾斜検出部により検出された傾斜に応じてキャビン高さ調整部を制御し、フレームとキャビンとの相対距離を調整することを特徴とする。
【００２３】
第９の発明では、フレームの傾斜に応じてフレームとキャビンとの相対距離が調整される。このため、走行路面の傾斜に関わらず、キャビンを水平な状態に維持することが可能となり作業車両の作業性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、作業車両のキャビンの振動を的確に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るキャビン制振システムが適用されるトラクタの側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るキャビン制振システムが適用されるトラクタを後方から見た背面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るキャビン制振システムの油圧回路図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るキャビン制振システムの緩衝部を拡大して示した拡大図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るキャビン制振システムの制御部が実行する処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係るキャビン制振システムの油圧回路図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るキャビン制振システムの油圧回路図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るキャビン制振システムの緩衝部を拡大して示した拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００２７】
＜第１実施形態＞
図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態に係るキャビン制振システム１００が適用されるトラクタ１について説明する。図１には、トラクタ１の側面図が示されており、図２には、トラクタ１を後方から見た背面図が示される。
【００２８】
図１及び図２に示されるトラクタ１は、圃場等の不整地を走行する作業車両である。トラクタ１は、車両の前後方向に延びるフレーム２と、フレーム２に支持される前輪３及び後輪４と、後述の油圧シリンダ２０等を介してフレーム２に設置されるキャビン６と、を備える。フレーム２の前方には図示しないエンジンが搭載され、エンジンを覆うようにしてボンネット５がフレーム２に取り付けられる。トラクタ１は、図示しないギアケースを介してエンジンの動力が前輪３及び後輪４に伝達されることで走行する。
【００２９】
キャビン６は、車両の前方側において、車両の幅方向両端部に設けられる一対の円筒状のゴムブッシュマウント７を介してフレーム２に連結される。ゴムブッシュマウント７は、その支持軸が車両の幅方向に延びるように配置される。つまり、キャビン６は、図１の矢印Ａで示されるように、ゴムブッシュマウント７を中心として車両のピッチ方向に揺動可能に支持される。
【００３０】
キャビン６とフレーム２とは、車両の幅方向に一対設けられた油圧シリンダ２０を介して連結されるとともに、車両の幅方向に延びるように配置されたラテラルロッド８を介して連結される。このため、キャビン６はフレーム２に対して、車両の上下方向に変位することは許容されるが、車両の幅方向に変位することが制限される。
【００３１】
次に、図３及び図４を参照し、キャビン制振システム１００について説明する。
【００３２】
キャビン制振システム１００は、キャビン６の振動を減衰する減衰力を変更自在な緩衝部１０と、緩衝部１０に対して作動流体としての作動油を給排するキャビン高さ調整部５０と、緩衝部１０が生じる減衰力の大きさを制御する制御部としての制御装置６０と、を備える。
【００３３】
緩衝部１０は、キャビン６とフレーム２との間において、車両の右側と左側とにそれぞれ設けられる一対の流体圧シリンダとしての油圧シリンダ２０を有する。一対の油圧シリンダ２０は、同じ構成を有するため、以下では、一方の構成についてのみ説明する。
【００３４】
油圧シリンダ２０は、一端がフレーム２に連結され内部に作動油が封入されるシリンダチューブ２１と、シリンダチューブ２１内に摺動自在に配置されシリンダチューブ２１内を第一流体室としてのピストン側室２４及び第二流体室としてのロッド側室２５に区画するピストン２２と、ピストン２２に一端が結合され他端がキャビン６に連結されるピストンロッド２３と、を有する
【００３５】
油圧シリンダ２０は、ピストン側室２４に作動油が供給されることによって伸長し、ピストン側室２４から作動油が排出されることによって収縮するいわゆる単動形流体圧シリンダである。油圧シリンダ２０は、シリンダチューブ２１の基端部が連結部２６を介してフレーム２に連結され、ピストンロッド２３の先端部が連結部２７を介してキャビン６に連結される。
【００３６】
また、油圧シリンダ２０のピストン２２の内部には、伸側減衰バルブ２９ａ及び圧側減衰バルブ２９ｂが設けられる。
【００３７】
伸側減衰バルブ２９ａは、ピストン側室２４とロッド側室２５とを連通する連通路２２ａに設けられ、油圧シリンダ２０が伸長する際に開弁して連通路２２ａを開放するとともに、連通路２２ａを通過してロッド側室２５からピストン側室２４へ移動する作動油の流れに抵抗を与えるものである。
【００３８】
圧側減衰バルブ２９ｂは、ピストン側室２４とロッド側室２５とを連通する連通路２２ｂに設けられ、油圧シリンダ２０が収縮する際に開弁して連通路２２ｂを開放するとともに、連通路２２ｂを通過してピストン側室２４からロッド側室２５へ移動する作動油の流れに抵抗を与えるものである。
【００３９】
緩衝部１０は、図４に示すように、ピストンロッド２３の内部に設けられる減衰力切換弁３０をさらに有する。
【００４０】
減衰力切換弁３０は、ピストン側室２４とロッド側室２５とを連通するピストンロッド２３に形成された連通路２８上に設けられる電磁式２位置切換弁である。減衰力切換弁３０は、制御装置６０から供給される電流により駆動するソレノイド３３と、伝達部材３４を介してソレノイド３３の付勢力が付与される弁体３１と、ソレノイド３３の付勢力に対向する付勢力を弁体３１に付与するばね３２と、を有する。
【００４１】
弁体３１は、流路面積が大きく連通路２８を流れる作動油にほとんど抵抗を付与しない第１位置３１ａと、流路面積が小さく連通路２８を流れる作動油に比較的大きい抵抗を付与する第２位置３１ｂと、を有する。
【００４２】
弁体３１の位置は、ばね３２の付勢力とソレノイド３３の付勢力とによって切り換えられる。具体的には、ソレノイド３３に電流が印加されない状態では、ばね３２の付勢力によって、第１位置３１ａに保持され、ソレノイド３３に電流が印加され伝達部材３４を介して弁体３１に付与されるソレノイド３３の付勢力がばね３２の付勢力を上回ると第２位置３１ｂに切り換えられる。なお、減衰力切換弁３０は、弁体３１の位置を、ソレノイド３３に電流が印加されていないときに第２位置３１ｂとし、ソレノイド３３に電流が印加されたときに第１位置３１ａとする構成のものであってもよい。
【００４３】
減衰力切換弁３０の位置が第１位置３１ａにあると、油圧シリンダ２０が伸縮する際、作動油はピストン側室２４とロッド側室２５との間を比較的抵抗なく行き来できるため、緩衝部１０が生じる減衰力は最小となる。一方、減衰力切換弁３０の位置が第２位置３１ｂにあると、油圧シリンダ２０が伸縮する際、ピストン側室２４とロッド側室２５との間の作動油の行き来が制限されるため、緩衝部１０が生じる減衰力は最大となる。
【００４４】
このように、緩衝部１０は、減衰力を生じることによって振動を減衰させる振動減衰機能を有する。
【００４５】
緩衝部１０は、接続通路４２を通じて油圧シリンダ２０に接続されるアキュムレータ４０をさらに有する。
【００４６】
アキュムレータ４０は、図３に示すように、接続通路４２を通じてピストン側室２４に接続される油室４１ａと、油室４１ａに圧力を付与するバネ室４１ｂと、を内部に有する。
【００４７】
バネ室４１ｂは、加圧された窒素等のガスが封入されたガス室であり、油室４１ａとの境界面である液面にガス圧を付与している。なお、油室４１ａとバネ室４１ｂとを区画するフリーピストンをアキュムレータ４０内に収装するようにしてもよい。また、油室４１ａとバネ室４１ｂとを区画するフリーピストンをアキュムレータ４０内に収装すると共に、バネ室４１ｂ内に金属製のバネを収装するようにしてもよい。つまり、加圧されたガスに代わり、バネを用いて油室４１ａに圧力を付与するようにしてもよい。
【００４８】
アキュムレータ４０の特性は、バネ室４１ｂ内のガス圧、アキュムレータ４０の容積等を調整することによって設定される。
【００４９】
油室４１ａとピストン側室２４とは、接続通路４２を通じて常時連通しているため、ピストン側室２４は、油室４１ａの圧力によって常時加圧された状態となっている。
【００５０】
ここで、アキュムレータ４０の油室４１ａに接続されるピストン側室２４は、油圧シリンダ２０を収縮させる方向に作用する荷重が大きいほど圧縮される。ピストン側室２４が圧縮されることでシリンダチューブ２１から排出される作動油は、接続通路４２を通じて油室４１ａへ移動し、バネ室４１ｂ内の圧力を高める。このようにバネ室４１ｂ内に蓄えられたエネルギーは、ピストン側室２４を拡張させる復元力となる。つまり、アキュムレータ４０が接続されることによって、ピストン側室２４は、圧縮される際に蓄えられたエネルギーを拡張する際に解放する流体ばねとして機能することになる。
【００５１】
このように、緩衝部１０は、振動減衰機能を有するとともに、衝撃をエネルギーとして蓄積する衝撃吸収機能も有している。
【００５２】
キャビン高さ調整部５０は、油圧シリンダ２０のピストン側室２４に対して作動油を給排することによりフレーム２とキャビン６との相対距離を変化させ、走行路面に対するキャビン６の高さを調整するものである。
【００５３】
キャビン高さ調整部５０は、作動油を供給する油圧ポンプ５１と、油圧ポンプ５１と油圧シリンダ２０との間に設けられ、油圧シリンダ２０の伸縮方向を切り換える方向切換弁５２と、油圧シリンダ２０から排出される作動油が導かれるタンクＴと、油圧シリンダ２０と方向切換弁５２とを接続する給排通路５６と、を有する。なお、キャビン高さ調整部５０では、作動流体として作動油が用いられているが、作動油に代えて、例えば水溶性代替液等の作動液が作動流体として用いられてもよいし、ガスが作動流体として用いられてもよい。
【００５４】
油圧ポンプ５１は、エンジンもしくは図示しない電動モータによって駆動され、タンクＴ内に貯留された作動油を油圧シリンダ２０のピストン側室２４へと供給する。
【００５５】
方向切換弁５２は、制御装置６０によって位置が切り換えられる電磁切換弁であり、油圧シリンダ２０に作動油を供給し油圧シリンダ２０を伸長させる伸長位置５２ａと、油圧シリンダ２０から作動油を排出させ油圧シリンダ２０を収縮させる収縮位置５２ｂと、油圧シリンダ２０に対する作動油の給排を停止させる停止位置５２ｃと、の３つの位置を有する。
【００５６】
給排通路５６は、一端が方向切換弁５２に接続され、他端側は分岐されて、ピストン側室２４と油室４１ａとを接続する接続通路４２にそれぞれ接続される。給排通路５６の分岐点よりも方向切換弁５２側には、オペレートチェック弁５３が介装される。
【００５７】
方向切換弁５２には、給排通路５６が接続されるとともに、油圧ポンプ５１から吐出される作動油を導く供給通路５５と、タンクＴに作動油を戻す排出通路５７と、オペレートチェック弁５３のパイロット圧室に連通するオペレート通路５９と、が接続される。供給通路５５と排出通路５７とは、リリーフ通路５８により接続されており、リリーフ通路５８には、供給通路５５の油圧が設定圧を超えた場合に開弁するリリーフ弁５４が設けられる。
【００５８】
方向切換弁５２が伸長位置５２ａに切り換えられると、排出通路５７とオペレート通路５９とが連通するとともに、給排通路５６と供給通路５５とが連通する。油圧ポンプ５１から吐出される作動油は、供給通路５５と給排通路５６とを通じて一対の油圧シリンダ２０のピストン側室２４に流入する。これにより、一対の油圧シリンダ２０が同期して伸長し、フレーム２とキャビン６との間の距離が大きくなり、走行路面に対するキャビン６の高さが高くなる。
【００５９】
方向切換弁５２が収縮位置５２ｂに切り換えられると、供給通路５５とオペレート通路５９とが連通するとともに、給排通路５６と排出通路５７とが連通する。油圧ポンプ５１から吐出される作動油は、オペレート通路５９を介してオペレートチェック弁５３にパイロット圧として導かれるので、オペレートチェック弁５３が開弁し、ピストン側室２４の作動油が給排通路５６、排出通路５７を通じてタンクＴに戻される。これにより、一対の油圧シリンダ２０が同期して収縮し、フレーム２とキャビン６との間の距離が小さくなり、走行路面に対するキャビン６の高さが低くなる。
【００６０】
方向切換弁５２が停止位置５２ｃに切り換えられると、供給通路５５、排出通路５７、オペレート通路５９、及び給排通路５６のすべてが連通する。これにより、油圧ポンプ５１から供給通路５５を通じて供給される作動油は、全てタンクＴに戻される。このとき、オペレート通路５９の圧力は、タンクＴと等しくなるため、オペレートチェック弁５３は、ばねの付勢力によって閉弁する。これにより、一対の油圧シリンダ２０の伸縮作動が停止し、フレーム２に対するキャビン６の高さが保持される。
【００６１】
このように、フレーム２に対するキャビン６の高さ、すなわち、走行路面に対するキャビン６の高さは、油圧シリンダ２０を伸縮させることによって調節することができる。
【００６２】
キャビン制振システム１００は、キャビン６の加速度αを検出する加速度検出部としての加速度センサ６２と、フレーム２とキャビン６との相対距離を検出する距離検出部としてのストロークセンサ６４と、フレーム２の傾斜度を検出する傾斜検出部としての傾斜センサ６６と、をさらに備える。
【００６３】
加速度センサ６２は、キャビン６に取り付けられ、キャビンの振動方向、すなわち、キャビン６の上下方向または油圧シリンダ２０が伸縮する方向におけるキャビン６の加速度αを検出する。加速度センサ６２で検出された加速度αは、制御装置６０に入力される。なお、キャビン６は、ピッチ方向に揺動することから、加速度センサ６２により検出される加速度αの方向は、ピッチ方向であってもよい。
【００６４】
ストロークセンサ６４は、油圧シリンダ２０に取り付けられ、油圧シリンダ２０のピストンロッド２３のストローク量を検出する。ストロークセンサ６４で検出されたストローク量は、制御装置６０に入力される。なお、フレーム２とキャビン６との相対距離を検出する距離検出部としては、ストロークセンサ６４に限定されず、フレーム２とキャビン６との相対的な距離を検出することができればどのような形式の距離検出センサであってもよく、例えば、光や磁界、音波などを用いた変位センサや近接センサであってもよい。また、フレーム２に対するキャビン６の位置が、中立的な位置から上下方向にどの程度変位しているかを検出するものであってもよい。
【００６５】
傾斜センサ６６は、フレーム２に取り付けられ、フレーム２の傾斜度、すなわち、走行路面の傾斜度を検出する。傾斜センサ６６で検出された傾斜度は、制御装置６０に入力される。
【００６６】
制御装置６０は、上述の各種センサ６２，６４，６６で検出された値に基づいて、緩衝部１０及びキャビン高さ調整部５０を制御する。制御装置６０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。なお、制御装置６０は、エンジンや車両を制御する制御装置内に組み込まれていてもよい。以降に制御装置６０により行われる制御について具体的に説明する。
【００６７】
まず、図５を参照し、制御装置６０により行われる減衰力調整制御について説明する。図５は、制御装置６０により行われる減衰力調整制御の制御手順を示すフローチャートである。
【００６８】
最初のステップＳ１０では、加速度センサ６２によってキャビン６の振動方向における加速度αを検出する。検出された加速度αは制御装置６０に送信される。
【００６９】
次に、ステップＳ１１では、制御装置６０が受信した加速度αにＦＦＴ処理を施し、各周波数におけるパワースペクトル密度を算出する。パワースペクトル密度とは、波形の各周波数成分をパワーの大きさとして表したものである。
【００７０】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で算出されたパワースペクトル密度の中から、キャビン６の共振周波数ｆｍにおけるパワースペクトル密度Ｐｘを算出する。
【００７１】
続いて、ステップＳ１３では、ステップＳ１２で算出されたキャビン６の共振周波数ｆｍにおけるパワースペクトル密度Ｐｘが、所定値としての閾値Ｐｃ以上であるか否かを判定する。パワースペクトル密度Ｐｘが閾値Ｐｃ以上である場合には、ステップＳ１４に進み、パワースペクトル密度Ｐｘが閾値Ｐｃ未満である場合には、ステップＳ１５に進む。
【００７２】
ステップＳ１４では、制御装置６０は減衰力切換弁３０のソレノイド３３に電流を印加する。ソレノイド３３に電流を印加されると、減衰力切換弁３０の位置は、流路面積が小さい第２位置３１ｂに切り換えられる。このように連通路２８の流路面積が絞られることにより、連通路２８を流れる作動油に付与される抵抗が大きくなる。この結果、緩衝部１０が生じる減衰力が大きくなり、キャビン６のピッチ方向の振動は緩衝部１０により抑制される。
【００７３】
一方、ステップＳ１５では、制御装置６０は減衰力切換弁３０のソレノイド３３に電流を印加しない。ソレノイド３３に電流が印加されないため、減衰力切換弁３０の位置は、ばね３２の付勢力によって流路面積が大きい第１位置３１ａに保持される。この場合、連通路２８の流路面積は絞られないため、連通路２８を流れる作動油にはほとんど抵抗が付与されない。この結果、緩衝部１０が生じる減衰力は小さくなる。しかし、キャビン６では抑制が必要なほどの振動が生じていないため、緩衝部１０が生じる減衰力を小さくしても影響はなく、むしろ緩衝部１０が生じる減衰力を小さくすることで、走行路面からフレーム２に伝わる上下動や振動がそのままキャビン６に伝達されることを抑制することができる。
【００７４】
このように、キャビン制振システム１００では、キャビン６の共振周波数ｆｍにおけるパワースペクトル密度Ｐｘが大きいとき、つまり、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動しているときには、緩衝部１０が生じる減衰力を大きくし、キャビン６の共振周波数ｆｍにおけるパワースペクトル密度Ｐｘが小さいとき、つまり、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動していないときには、緩衝部１０が生じる減衰力を小さくする。以下に、このように減衰力を切り換える理由について具体的な例を挙げて説明する。
【００７５】
まず、トラクタ１が圃場のように比較的緩やかな凹凸が繰り返される路面を走行する場合を例に説明する。トラクタ１が圃場を走行すると、圃場の凹凸によってフレーム２は上下方向に連続的に変位する。一方で、キャビン６は慣性により上下方向における高さを維持しようとする。このとき、緩衝部１０が生じる減衰力が大きく油圧シリンダ２０が伸縮しにくいと、フレーム２の変位がキャビン６に伝わりやすくなる。このため、キャビン６もフレーム２と同様に圃場の凹凸に合せて上下方向に変位してしまうおそれがある。
【００７６】
このため、キャビン制振システム１００では、トラクタ１が比較的緩やかな凹凸路面を走行するような場合には、減衰力切換弁３０のソレノイド３３に電流を印加せず、連通路２８を流れる作動油に付与される抵抗を小さくして、緩衝部１０が生じる減衰力を小さくしている。これにより、連通路２８を通じてピストン側室２４とロッド側室２５との間を作動油が比較的スムーズに行き来し易くなり、油圧シリンダ２０が伸縮し易くなることでフレーム２の変位がキャビン６へと伝わりにくくなる。
【００７７】
このように、キャビン制振システム１００では、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動していないと判定される場合には、連通路２８を流れる作動油に付与される抵抗を小さくして緩衝部１０が生じる減衰力を小さくし、フレーム２の変位を油圧シリンダ２０によって往なすことにより、フレーム２の振動がキャビン６に伝わることを抑制している。
【００７８】
次に、トラクタ１が比較的大きな段差に乗り上げる場合を例に説明する。トラクタ１が段差に乗り上げると、フレーム２は急激に上方へと移動する。一方で、キャビン６は慣性によりその位置にとどまろうとする。このため、キャビン６の慣性力によって油圧シリンダ２０のピストンロッド２３が急速に押し込まれ、油圧シリンダ２０は収縮する。このように油圧シリンダ２０が急速に収縮すると、圧縮されたピストン側室２４の圧力が急激に高まり、高まったピストン側室２４の圧力は、ピストンロッド２３をキャビン６に向けて押し返す力、いわゆる復元力となる。このとき、連通路２８を流れる作動油に付与される抵抗が小さいと、連通路２８を通じてロッド側室２５からピストン側室２４へと作動油が流入しやすい状態となるため、ピストン側室２４の復元力はほとんど減衰されることなくピストンロッド２３を介してキャビン６に伝達される。このため、キャビン６は、ピストン側室２４の圧力によって、上方、すなわちフレーム２から離れる方向へと押し上げられることになる。
【００７９】
キャビン６がフレーム２から離れる方向へと変位するにつれて油圧シリンダ２０も伸長する。油圧シリンダ２０が伸長するとピストン側室２４の圧力が徐々に低下するため、やがてキャビン６は重力によって、下方、すなわちフレーム２に近づく方向へと変位し始める。油圧シリンダ２０のピストンロッド２３がキャビン６の重量によって押し込まれることで、ピストン側室２４は再び圧縮される。
【００８０】
圧縮されたピストン側室２４の圧力が再び上昇することで、ピストン側室２４ではキャビン６を押し上げる復元力が再び生じる。この繰り返しによって、キャビン６は上下方向に所定の周期で振動することになる。このようにして生じる振動は、ピストン側室２４及びアキュムレータ４０を流体ばねとみなした場合のばね定数とキャビン６の質量とから決まる共振周波数ｆｍで振動する持続的な振動となるため、抑制することが困難である。
【００８１】
このため、キャビン制振システム１００では、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動していると判定されると、連通路２８を流れる作動油に付与される抵抗を大きくして緩衝部１０が生じる減衰力を大きくし、キャビン６がピストンロッド２３を押し込む力とピストン側室２４において生じる復元力との両方の力を減衰させることでキャビン６の振動を抑制している。
【００８２】
次に、図３を参照し、制御装置６０により行われるキャビン高さ調整制御について説明する。
【００８３】
制御装置６０は、ストロークセンサ６４で検出された油圧シリンダ２０のピストンロッド２３のストローク量からフレーム２とキャビン６との相対距離を算出し、算出された実際の相対距離が予め定められた目標相対距離となるように、キャビン高さ調整部５０を制御する。
【００８４】
実際の相対距離が目標相対距離よりも小さい場合、制御装置６０は、キャビン高さ調整部５０の方向切換弁５２の位置を伸長位置５２ａに切り換える。方向切換弁５２が伸長位置５２ａに切り換えられると、油圧ポンプ５１から吐出される作動油は、供給通路５５と給排通路５６とを通じて一対の油圧シリンダ２０のピストン側室２４に流入する。これにより、一対の油圧シリンダ２０が同期して伸長し、実際の相対距離は目標相対距離に近づく。
【００８５】
実際の相対距離が目標相対距離よりも大きい場合、制御装置６０は、キャビン高さ調整部５０の方向切換弁５２の位置を収縮位置５２ｂに切り換える。方向切換弁５２が収縮位置５２ｂに切り換えられると、ピストン側室２４の作動油が給排通路５６、排出通路５７を通じてタンクＴに戻される。これにより、一対の油圧シリンダ２０が同期して収縮し、実際の相対距離は目標相対距離に近づく。
【００８６】
そして、実際の相対距離と目標相対距離とが一致した場合、制御装置６０は、キャビン高さ調整部５０の方向切換弁５２の位置を停止位置５２ｃに切り換える。方向切換弁５２が停止位置５２ｃに切り換えられると、ピストン側室２４への作動油の供給が遮断されるとともにピストン側室２４からの作動油の排出が停止される。これにより、一対の油圧シリンダ２０の伸縮作動が停止される。
【００８７】
このように制御装置６０は、キャビン高さ調整部５０を制御し、実際の相対距離と目標相対距離との値が一致するように一対の油圧シリンダ２０の伸縮量を調整する。なお、目標相対距離は、フレーム２とキャビン６との相対距離が目標相対距離となったときに、シリンダチューブ２１内においてピストン２２の位置がシリンダチューブ２１の上端または下端の近傍とならないように設定される。このように目標相対距離を設定することで、振動によってフレーム２とキャビン６との相対距離が変化した場合であってもピストン２２がシリンダチューブ２１の上端または下端に当たりにくくなるため、油圧シリンダ２０により振動を減衰または振動の伝達を抑制することができる。また、目標相対距離は、作業者がダイヤル等を操作することにより変更可能なものであってもよい。この場合、キャビン６からの視界が確保されるようにキャビン６の高さを適宜調整することでトラクタ１の作業性を向上させることができる。
【００８８】
また、制御装置６０は、傾斜センサ６６により検出されるフレーム２の傾斜度、すなわち、走行路面の傾斜度に応じて目標相対距離を変更する。具体的には、制御装置６０は、上り坂を登坂中である場合には、目標相対距離を大きくし、下り坂を降坂中である場合には、目標相対距離を小さくすることによって、キャビン６が水平な状態となるようにキャビン高さ調整部５０を制御する。なお、傾斜センサ６６は、キャビン６に設けられていてもよく、この場合は、傾斜センサ６６の検出値が水平状態を示すように、制御装置６０は、キャビン高さ調整部５０を制御する。
【００８９】
このように、走行路面の傾斜度に関わらず、キャビン６を水平な状態に維持することが可能となることでトラクタ１の作業性を向上させることができる。なお、キャビン６の高さを調整するキャビン高さ調整部５０は、キャビン制振システム１００に対して必要に応じて付加可能な機能であり、必ずしも組み込まれる必要はない。また、キャビン高さ調整制御は、ストロークセンサ６４等を用いることなく、フレーム２に対するキャビン６の位置が、上下方向において常に中立的な位置となるように制御するものであってもよい。また、キャビン高さ調整制御は、ストロークセンサ６４の検出値に応じてフレーム２に対するキャビン６の高さを調整する自動調整モードの他に、図示しないキャビン高さ調整レバーが作業者により操作されることによってフレーム２に対するキャビン６の高さが調整される手動調整モードを備えていてもよい。
【００９０】
以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００９１】
キャビン制振システム１００では、加速度センサ６２で検出されたキャビン６の振動方向の加速度α及びキャビン６の共振周波数ｆｍに基づいて、減衰力切換弁３０が連通路２８を流れる作動油に付与する抵抗を制御する。このように、キャビン６の振動状況に応じて、緩衝部１０が生じる減衰力を切り換えることで、キャビン６の振動を的確に抑制することができる。
【００９２】
また、キャビン制振システム１００では、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動しているときには、緩衝部１０が生じる減衰力を大きくしてキャビン６の振動を抑制し、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動していないときには、緩衝部１０が生じる減衰力を小さくしてフレーム２からキャビン６に振動が伝達されることを抑制している。この結果、不整地を走行するトラクタ１のような作業車両の乗り心地を向上させることができる。
【００９３】
また、キャビン制振システム１００では、油圧シリンダ２０をフレーム２とキャビン６との間に配置するだけで、フレーム２及びキャビン６の振動を油圧シリンダ２０により減衰ないし吸収させることが可能である。このため、フレーム２とキャビン６との間にあまりスペースがないトラクタ１へもキャビン制振システム１００を搭載することが可能である。
【００９４】
次に上記第１実施形態の変形例について説明する。なお、後述の変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、後述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明される構成同士を組み合わせることも可能である。
【００９５】
上記第１実施形態では、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動しているか否かを共振周波数ｆｍにおけるパワースペクトル密度Ｐｘの値の大きさで判定している。これに代えて、オクターブバンドの実効値Ｘｒの大きさでキャビン６が共振周波数ｆｍで振動しているか否かを判定してもよい。以下にオクターブバンドの実効値Ｘｒについて具体的に説明する。
【００９６】
オクターブバンドは、キャビン６の共振周波数ｆｍを中心周波数としたとき、１／１オクターブの周波数領域である。具体的には、上限周波数をｆｕ１、下限周波数をｆｄ１とすると、１／１オクターブの上限周波数ｆｕ１及び下限周波数ｆｄ１は、以下の式（１），（２）により求まる。
【００９７】
ｆｕ１ = √2 ×ｆｍ ≒ 1.4142 × ｆｍ  ・・・式（１）
ｆｄ１ = ｆｍ／√2  ≒ｆｍ÷ 1.4142  ・・・式（２）
【００９８】
なお、オクターブバンドの周波数領域を１／３オクターブとしてもよい。１／３オクターブの上限周波数ｆｕ２及び下限周波数ｆｄ２は、以下の式（３），（４）により求まる。
【００９９】
ｆｕ２ =  6√2  × ｆｍ  ≒ 1.1225 × ｆｍ  ・・・式（３）
ｆｄ２ = ｆｍ／6√2  ≒ ｆｍ ÷ 1.1225  ・・・式（４）
【０１００】
オクターブバンドの実効値Ｘｒは、パワースペクトル密度Ｐｘを上限周波数ｆｕ及び下限周波数ｆｄの範囲で積分することにより求められる。制御装置６０は、このようにして求められたオクターブバンドの実効値Ｘｒが所定の閾値Ｘｃ以上となったときに、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動していると判定し、減衰力切換弁３０を第２位置３１ｂに切り換えて連通路２８を流れる作動油に付与される抵抗を大きくする。これにより、上記第１実施形態による効果と同様の効果を奏する。
【０１０１】
また、上記第１実施形態では、減衰力切換弁３０は、２位置切換弁であり、連通路２８の流路面積を２段階で切り換えている。これに代えて、減衰力切換弁３０は、連通路２８の流路面積を多段階または連続的に変化させるものであってもよい。この場合、弁体３１は、軸方向に変位することで連通開度を変更可能なスプール弁であってもよいし、周方向に変位することで連通開度を変更可能なロータリ弁であってもよい。また、ソレノイド３３としては比例ソレノイドが用いられてもよいしステッピングモータが用いられてもよい。
【０１０２】
また、このように、連通路２８の流路面積を多段階または連続的に変化させることが可能である場合には、パワースペクトル密度Ｐｘの値の大きさやオクターブバンドの実効値Ｘｒの大きさに応じて、連通路２８の流路面積を比例的に変化させることで、より細かく緩衝部１０が生じる減衰力の大きさを制御することが可能となる。また、連通路２８の流路面積を二段階で切り換える場合と比較し、減衰力を変化させた際に生じる油圧シリンダ２０の伸縮速度の変化等を緩やかにすることもできる。
【０１０３】
＜第２実施形態＞
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係るキャビン制振システム２００について説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態のキャビン制振システム１００と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０４】
キャビン制振システム２００の基本的な構成は、第１実施形態に係るキャビン制振システム１００と同様である。第１実施形態に係るキャビン制振システム１００では、ピストン側室２４とロッド側室２５とを連通する連通路２８の流路面積を減衰力切換弁３０で変えることにより緩衝部１０が生じる減衰力の大きさを変更しているのに対して、キャビン制振システム２００では、ピストン側室１２４とアキュムレータ４０の油室４１ａとを接続する接続通路４２の流路面積を減衰力切換弁１３０で変えることにより緩衝部１１０が生じる減衰力の大きさを変更している点で相違する。
【０１０５】
図６に示されるように、キャビン制振システム２００は、第１実施形態のキャビン制振システム１００と同様に、キャビン６の振動を減衰する減衰力を変更自在な緩衝部１１０と、緩衝部１１０に対して作動油を給排するキャビン高さ調整部５０と、緩衝部１１０が生じる減衰力を制御する制御装置６０と、を備える。
【０１０６】
緩衝部１１０は、第１実施形態の緩衝部１０と同様に、一対の油圧シリンダ１２０を有する。
【０１０７】
油圧シリンダ１２０は、一端がフレーム２に連結され内部に作動油が封入されるシリンダチューブ１２１と、シリンダチューブ１２１内に摺動自在に配置されシリンダチューブ１２１内を第一流体室としてのピストン側室１２４及び第二流体室としてのロッド側室１２５に区画するピストン１２２と、ピストン１２２に一端が結合され他端がキャビン６に連結されるピストンロッド１２３と、を有する。ピストン１２２には、ピストン側室１２４とロッド側室１２５との間で作動油の行き来を許容する流路１２２ｃが形成される。油圧シリンダ１２０は、シリンダチューブ１２１の基端部が連結部１２６を介してフレーム２に連結され、ピストンロッド１２３の先端部が連結部１２７を介してキャビン６に連結される。
【０１０８】
また、緩衝部１１０は、ピストン側室１２４とアキュムレータ４０の油室４１ａとを接続する接続通路４２に設けられる減衰力切換弁１３０をさらに有する。
【０１０９】
減衰力切換弁１３０は、電磁式２位置切換弁であり、弁体１３１と、制御装置６０から供給される電流により駆動し弁体１３１に付勢力を付与するソレノイド１３３と、ソレノイド１３３の付勢力に対向する付勢力を弁体１３１に付与するばね１３２と、を有する。
【０１１０】
弁体１３１は、流路面積が大きく接続通路４２を流れる作動油にほとんど抵抗を付与しない第１位置１３１ａと、流路面積が小さく接続通路４２を流れる作動油に比較的大きい抵抗を付与する第２位置１３１ｂと、を有する。
【０１１１】
弁体１３１の位置は、ばね１３２の付勢力とソレノイド１３３の付勢力とによって切り換えられる。具体的には、ソレノイド１３３に電流が印加されない状態では、ばね１３２の付勢力によって、第１位置１３１ａに保持され、ソレノイド１３３に電流が印加され弁体３１に付与されるソレノイド１３３の付勢力がばね１３２の付勢力を上回ると第２位置１３１ｂに切り換えられる。なお、減衰力切換弁１３０は、弁体１３１の位置を、ソレノイド１３３に電流が印加されていないときに第２位置１３１ｂとし、ソレノイド１３３に電流が印加されたときに第１位置１３１ａとする構成のものであってもよい。
【０１１２】
減衰力切換弁１３０の位置が第１位置１３１ａにあると、油圧シリンダ１２０が伸縮する際、作動油はピストン側室１２４と油室４１ａとの間を比較的抵抗なく行き来できるため、緩衝部１１０が生じる減衰力は最小となる。一方、減衰力切換弁１３０の位置が第２位置１３１ｂにあると、油圧シリンダ１２０が伸縮する際、ピストン側室１２４と油室４１ａとの間の作動油の行き来が制限されるため、緩衝部１１０が生じる減衰力は最大となる。
【０１１３】
ソレノイド１３３への電流の供給は、制御装置６０によって行われ、緩衝部１１０が生じる減衰力の大きさは、上記第１実施形態と同様に、制御装置６０によって制御される。
【０１１４】
キャビン高さ調整部５０及び制御装置６０の構成は、上記第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【０１１５】
上記構成のキャビン制振システム２００では、上記第１実施形態のキャビン制振システム１００と同様に、図５に示されるフローに沿って、制御装置６０によって減衰力調整制御が行われる。
【０１１６】
減衰力調整制御において制御装置６０により制御されるのは、上述の減衰力切換弁１３０である。このため、キャビン制振システム２００では、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動していると判定されると、接続通路４２を流れる作動油に付与される抵抗を大きくして緩衝部１１０が生じる減衰力を大きくし、キャビン６がピストンロッド１２３を押し込む力とピストン側室１２４において生じる復元力との両方の力を減衰させることでキャビン６の振動を抑制している。
【０１１７】
一方、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動していないと判定されると、接続通路４２を流れる作動油に付与される抵抗を小さくして緩衝部１１０が生じる減衰力を小さくし、フレーム２の変位を油圧シリンダ１２０によって往なすことにより、フレーム２の振動がキャビン６に伝わることを抑制している。
【０１１８】
このように、キャビン制振システム２００では、上記第１実施形態のキャビン制振システム１００と同様に、キャビン６の振動状況に応じて緩衝部１１０が生じる減衰力を変更することでキャビン６の振動が抑制される。
【０１１９】
キャビン制振システム２００の制御装置６０により行われるキャビン高さ調整制御については、上記第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【０１２０】
以上の第２実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【０１２１】
キャビン制振システム２００では、加速度センサ６２で検出されたキャビン６の振動方向の加速度α及びキャビン６の共振周波数ｆｍに基づいて、減衰力切換弁１３０が接続通路４２を流れる作動油に付与する抵抗を制御する。このように、キャビン６の振動状況に応じて、緩衝部１１０が生じる減衰力を切り換えることで、キャビン６の振動を的確に抑制することができる。
【０１２２】
また、キャビン制振システム２００では、油圧シリンダ１２０をフレーム２とキャビン６との間に配置するだけで、フレーム２及びキャビン６の振動を油圧シリンダ１２０により減衰ないし吸収させることが可能である。このため、フレーム２とキャビン６との間にあまりスペースがないトラクタ１へもキャビン制振システム２００を搭載することが可能である。
【０１２３】
＜第３実施形態＞
次に、図７及び図８を参照して、本発明の第３実施形態に係るキャビン制振システム３００について説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態のキャビン制振システム１００と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１２４】
第１実施形態に係るキャビン制振システム１００では、緩衝部１０が油圧シリンダ２０とアキュムレータ４０と有しているのに対して、キャビン制振システム３００では、緩衝部２１０が油圧ダンパ２２０とコイルスプリング２４０とを有している点で相違する。
【０１２５】
図７に示されるように、キャビン制振システム３００は、キャビン６の振動を減衰する減衰力を変更自在な緩衝部２１０と、緩衝部２１０が生じる減衰力を制御する制御装置６０と、を備える。
【０１２６】
緩衝部２１０は、キャビン６とフレーム２との間において、車両の右側と左側とにそれぞれ設けられる一対の流体圧シリンダとしての油圧ダンパ２２０を有する。一対の油圧ダンパ２２０は、同じ構成を有するため、以下では、一方の構成についてのみ説明する。
【０１２７】
油圧ダンパ２２０は、一端がフレーム２に連結され内部に作動油が封入されるシリンダチューブ２２１と、シリンダチューブ２２１内に摺動自在に配置されシリンダチューブ２２１内を第一流体室としてのピストン側室２２４及び第二流体室としてのロッド側室２２５に区画するピストン２２２と、ピストン２２２に一端が結合され他端がキャビン６に連結されるピストンロッド２２３と、を有する。
【０１２８】
また、図８に示すように、ピストン２２２は、ピストン側室２２４とロッド側室２２５とを連通する通路２２２ａ，２２２ｂを有する。通路２２２ａには、油圧ダンパ２２０が伸長する際に開弁して通路２２２ａを開放するとともに、通路２２２ａを通過してロッド側室２２５からピストン側室２２４に移動する作動油の流れに抵抗を与える伸側減衰弁２２９ａが設けられる。通路２２２ｂには、油圧ダンパ２２０が収縮する際に開弁して通路２２２ｂを開放するチェック弁２２９ｂが設けられる。
【０１２９】
また、油圧ダンパ２２０は、シリンダチューブ２２１の外周側に設けられ、作動油を貯留するリザーバ２７１と、リザーバ２７１とピストン側室２２４とを連通する通路２７３，２７４が形成されるベースバルブ２７２と、をさらに有する。通路２７３には、油圧ダンパ２２０が伸長する際に開弁して通路２７３を開放するチェック弁２７５が設けられる。通路２７４には、油圧ダンパ２２０が収縮する際に開弁して通路２７４を開放するとともに、通路２７４を通過してピストン側室２２４からリザーバ２７１に移動する作動油の流れに抵抗を与える圧側減衰弁２７６が設けられる。
【０１３０】
このように、油圧ダンパ２２０は、伸長する際にはピストン２２２に設けられた伸側減衰弁２２９ａにより減衰力を発生させ、収縮する際にはベースバルブ２７２に設けられた圧側減衰弁２７６により減衰力を発生させる、いわゆる複筒式ダンパである。油圧ダンパ２２０は、シリンダチューブ２２１の基端部が連結部２２６を介してフレーム２に連結され、ピストンロッド２２３の先端部が連結部２２７を介してキャビン６に連結される。
【０１３１】
また、緩衝部２１０は、図８に示すように、ピストンロッド２３の内部に設けられる減衰力切換弁３０をさらに有する。減衰力切換弁３０は、ピストン側室２２４とロッド側室２２５とを連通するピストンロッド２２３に形成された連通路２２８上に設けられる電磁式２位置切換弁である。減衰力切換弁３０の構成は、上記第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。なお、ソレノイド３３への電流の供給は、制御装置６０によって行われ、緩衝部２１０が生じる減衰力の大きさは、上記第１実施形態と同様に、制御装置６０によって制御される。
【０１３２】
緩衝部２１０は、フレーム２とキャビン６との間に圧縮された状態で介装される弾性部材としてのコイルスプリング２４０をさらに有する。減衰力切換弁３０によって連通路２２８を流れる作動油に抵抗が付与されず、緩衝部２１０が生じる減衰力が小さい場合、フレーム２に対してキャビン６は、コイルスプリング２４０によって弾性支持され、緩衝部２１０が受ける衝撃は弾性エネルギーとしてコイルスプリング２４０に蓄積される。
【０１３３】
このように緩衝部２１０は、上記第１実施形態における緩衝部１０と同様に、振動減衰機能を有するとともに、衝撃吸収機能も有している。
【０１３４】
制御装置６０の構成は、上記第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【０１３５】
上記構成のキャビン制振システム３００では、上記第１実施形態のキャビン制振システム１００と同様に、図５に示されるフローに沿って、制御装置６０によって減衰力調整制御が行われる。
【０１３６】
減衰力調整制御において制御装置６０により制御されるのは、上述の減衰力切換弁３０である。このため、キャビン制振システム３００では、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動していると判定されると、連通路２２８を流れる作動油に付与される抵抗を大きくして油圧ダンパ２２０が生じる減衰力を大きくし、キャビン６がピストンロッド２２３を押し込む力とコイルスプリング２４０が生じる復元力との両方の力を減衰させることでキャビン６の振動を抑制している。
【０１３７】
一方、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動していないと判定されると、連通路２２８を流れる作動油に付与される抵抗を小さくして油圧ダンパ２２０が生じる減衰力を小さくし、フレーム２の変位をコイルスプリング２４０によって往なすことにより、フレーム２の振動がキャビン６に伝わることを抑制している。
【０１３８】
このように、キャビン制振システム３００では、上記第１実施形態のキャビン制振システム１００と同様に、キャビン６の振動状況に応じて緩衝部２１０が生じる減衰力を変更することでキャビン６の振動が抑制される。
【０１３９】
以上の第３実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【０１４０】
キャビン制振システム３００では、加速度センサ６２で検出されたキャビン６の振動方向の加速度α及びキャビン６の共振周波数ｆｍに基づいて、減衰力切換弁３０が連通路２２８を流れる作動油に付与する抵抗を制御する。このように、キャビン６の振動状況に応じて、緩衝部２１０が生じる減衰力を切り換えることで、キャビン６の振動を的確に抑制することができる。
【０１４１】
また、キャビン制振システム３００では、フレーム２とキャビン６との間に設けられる油圧ダンパ２２０とコイルスプリング２４０とによってフレーム２及びキャビン６の振動が減衰ないし吸収される。このように、キャビン制振システム３００では、従来から緩衝装置として用いられているダンパやスプリングがキャビン６の制振に用いられているため、キャビン制振システム３００の製造コストを低減させることができる。
【０１４２】
以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
【０１４３】
キャビン制振システム１００，２００，３００は、トラクタ１のフレーム２とキャビン６との間に設けられ、キャビン６の振動を減衰する減衰力を変更自在な緩衝部１０，１１０，２１０と、少なくともキャビン６の振動方向におけるキャビン６の加速度αを検出する加速度センサ６２と、加速度センサ６２で検出されたキャビン６の加速度α及びキャビン６の共振周波数ｆｍに基づいて、緩衝部１０，１１０，２１０が生じる減衰力の大きさを制御する制御装置６０と、を備える。
【０１４４】
この構成では、加速度センサ６２で検出されたキャビン６の振動方向の加速度α及びキャビン６の共振周波数ｆｍに基づいて、緩衝部１０，１１０，２１０が生じる減衰力の大きさが制御される。このように、キャビン６の振動状況に応じて、緩衝部１０，１１０，２１０が生じる減衰力の大きさを制御することで、キャビン６の振動を的確に抑制することができる。
【０１４５】
また、制御装置６０は、加速度センサ６２によって検出された加速度αからキャビン６の共振周波数ｆｍにおけるパワースペクトル密度Ｐｘを算出し、パワースペクトル密度Ｐｘが閾値Ｐｃ以上のとき、または、パワースペクトル密度Ｐｘが高くなるにつれて、緩衝部１０，１１０，２１０が生じる減衰力の大きさを大きくする。
【０１４６】
この構成では、キャビン６の共振周波数ｆｍにおけるパワースペクトル密度Ｐｘが大きく、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動していると判定される場合には、緩衝部１０，１１０，２１０が生じる減衰力を大きくすることでキャビン６の振動が抑制される。一方、キャビン６の共振周波数ｆｍにおけるパワースペクトル密度Ｐｘが小さく、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動していないと判定される場合には、緩衝部１０，１１０，２１０が生じる減衰力を小さくすることでフレーム２からキャビン６に振動が伝達されることが抑制される。この結果、キャビン６の振動が的確に抑制され、不整地を走行するトラクタ１の乗り心地を向上させることができる。
【０１４７】
また、制御装置６０は、加速度センサ６２によって検出された加速度αに基づいてキャビン６の共振周波数ｆｍを中心周波数としたオクターブバンドの実効値Ｘｒを算出し、オクターブバンドの実効値Ｘｒが閾値Ｘｃ以上のときに、または、オクターブバンドの実効値Ｘｒが大きくなるにつれて、緩衝部１０，１１０，２１０が生じる減衰力の大きさを大きくする。
【０１４８】
この構成では、キャビン６の共振周波数ｆｍを中心周波数としたオクターブバンドの実効値Ｘｒが大きく、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動していると判定される場合には、緩衝部１０，１１０，２１０が生じる減衰力を大きくすることでキャビン６の振動が抑制される。一方、キャビン６の共振周波数ｆｍを中心周波数としたオクターブバンドの実効値Ｘｒが小さく、キャビン６が共振周波数ｆｍで振動していないと判定される場合には、緩衝部１０，１１０，２１０が生じる減衰力を小さくすることでフレーム２からキャビン６に振動が伝達されることが抑制される。この結果、キャビン６の振動が的確に抑制され、不整地を走行するトラクタ１の乗り心地を向上させることができる。
【０１４９】
また、緩衝部１０，２１０は、一端がフレーム２に連結され内部に作動油が封入されるシリンダチューブ２１，２２１と、シリンダチューブ２１，２２１内に摺動自在に配置されシリンダチューブ２１，２２１内をピストン側室２４，２２４及びロッド側室２５，２２５に区画するピストン２２，２２２と、ピストン２２，２２２に一端が結合され他端がキャビン６に連結されるピストンロッド２３，２２３と、ピストン側室２４，２２４とロッド側室２５，２２５とを連通する連通路２８，２２８と、を有する流体圧シリンダ（油圧シリンダ２０，油圧ダンパ２２０）と、連通路２８，２２８を流れる作動油に抵抗を付与する減衰力切換弁３０と、を有し、制御装置６０は、減衰力切換弁３０を制御し作動油に付与される抵抗を変化させることにより緩衝部１０，２１０が生じる減衰力の大きさを調整する。
【０１５０】
この構成では、緩衝部１０，２１０が生じる減衰力の大きさは、ピストン側室２４，２２４とロッド側室２５，２２５とを連通する連通路２８，２２８を流れる作動油に付与される抵抗を変化させることで変更される。このように、流体圧シリンダ（油圧シリンダ２０，油圧ダンパ２２０）の伸縮に伴ってピストン側室２４，２２４とロッド側室２５，２２５との間を行き来する作動油の流れを制御することで緩衝部１０，２１０が生じる減衰力の大きさを容易に変更することができる。
【０１５１】
また、緩衝部１０は、ピストン側室２４に接続されるアキュムレータ４０をさらに有する。
【０１５２】
この構成では、ピストン側室２４にアキュムレータ４０が接続されることで、ピストン側室２４は、アキュムレータ４０とともに流体ばねとして機能する。このため、油圧シリンダ２０をフレーム２とキャビン６との間に設けるだけで、フレーム２及びキャビン６の振動を油圧シリンダ２０により減衰ないし吸収することが可能となる。この結果、キャビン制振システム１００をコンパクト化することができる。
【０１５３】
また、緩衝部２１０は、フレーム２とキャビン６との間に圧縮された状態で介装されるコイルスプリング２４０をさらに有する。
【０１５４】
この構成では、フレーム２とキャビン６との間に設けられる油圧ダンパ２２０とコイルスプリング２４０とによってフレーム２及びキャビン６の振動が減衰ないし吸収される。このように、キャビン制振システム３００では、従来から緩衝装置として用いられているダンパやスプリングがキャビン６の制振に用いられているため、キャビン制振システム３００の製造コストを低減させることができる。
【０１５５】
また、緩衝部１１０は、一端がフレーム２に連結され内部に作動油が封入されるシリンダチューブ１２１と、シリンダチューブ１２１内に摺動自在に配置されシリンダチューブ１２１内をピストン側室１２４及びロッド側室１２５とに区画するピストン２２と、ピストン２２に一端が結合され他端がキャビン６に連結されるピストンロッド１２３と、を有する油圧シリンダ１２０と、油圧シリンダ１２０に接続通路４２を通じて接続されるアキュムレータ４０と、接続通路４２を流れる作動油に抵抗を付与する減衰力切換弁１３０と、を有し、制御装置６０は、減衰力切換弁１３０を制御し作動油に付与される抵抗を変化させることにより緩衝部１１０が生じる減衰力の大きさを調整する。
【０１５６】
この構成では、緩衝部１１０が生じる減衰力の大きさは、油圧シリンダ１２０とアキュムレータ４０とを連通する接続通路４２を流れる作動油に付与される抵抗を変化させることで変更される。このように、油圧シリンダ１２０の伸縮に伴って接続通路４２を行き来する作動油の流れを制御することで緩衝部１１０が生じる減衰力の大きさを容易に変更させることができる。
【０１５７】
また、キャビン制振システム１００，２００は、フレーム２とキャビン６との相対距離を検出するストロークセンサ６４と、ピストン側室２４，１２４に対して作動油を給排することによりフレーム２とキャビン６との相対距離を調整可能なキャビン高さ調整部５０と、をさらに備え、制御装置６０は、ストロークセンサ６４により検出された相対距離が所定の大きさとなるように、キャビン高さ調整部５０を制御し、フレーム２とキャビン６との相対距離を調整する。
【０１５８】
この構成では、ピストン側室２４，１２４に対して作動油を給排することによりフレーム２とキャビン６との相対距離を調整し、キャビン６の高さを所望の高さとすることが可能である。このため、キャビン６における視界の確保が容易になりトラクタ１の作業性を向上させることができる。
【０１５９】
また、キャビン制振システム１００，２００は、フレーム２の傾斜を検出する傾斜センサ６６をさらに備え、制御装置６０は、傾斜センサ６６により検出された傾斜に応じてキャビン高さ調整部５０を制御し、フレーム２とキャビン６との相対距離を調整する。
【０１６０】
この構成では、フレーム２の傾斜に応じてフレーム２とキャビン６との相対距離が調整される。このため、走行路面の傾斜に関わらず、キャビン６を水平な状態に維持することが可能となりトラクタ１の作業性を向上させることができる。
【０１６１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【０１６２】
１００，２００，３００・・・キャビン制振システム、１・・・トラクタ（作業車両）、２・・・フレーム、１０，１１０，２１０・・・緩衝部、２０，１２０・・・油圧シリンダ（流体圧シリンダ）、２２０・・・油圧ダンパ（流体圧シリンダ）、２１，１２１，２２１・・・シリンダチューブ、２２，１２２，２２２・・・ピストン、２３，１２３，２２３・・・ピストンロッド、２４，１２４，２２４・・・ピストン側室（第１流体室）、２５，１２５，２２５・・・ロッド側室（第２流体室）、２８，２２８・・・連通路、３０，１３０・・・減衰力切換弁、４０・・・アキュムレータ、４２・・・接続通路、５０・・・キャビン高さ調整部、６０・・・制御装置（制御部）、６２・・・加速度センサ（加速度検出部）、６４・・・ストロークセンサ（距離検出部）、６６・・・傾斜センサ（傾斜検出部）、２４０・・・コイルスプリング（弾性部材）
【図１】
2019048546.tif 000003
【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】
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【図８】
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