JP2004010292A

JP2004010292A - 作業用車両の安全装置

Info

Publication number: JP2004010292A
Application number: JP2002168056A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ono; 大野　浩史
Original assignee: Aichi Corp
Current assignee: Aichi Corp
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-10
Also published as: JP3958630B2

Abstract

【課題】前輪、後輪に作用する荷重の変動を作業者に認識させることができる安全装置を提供する。
【解決手段】安全装置６０は、車両前側に配設された一対の前ジャッキ及び車両後側に配設された一対の後ジャッキのそれぞれに取り付けられて接地反力を検出する第１反力検出センサ６１、第２反力検出センサ６２、第３反力検出センサ６３及び第４反力検出センサ６４と、前輪及び後輪を接地させ、且つ前ジャッキ及び後ジャッキの下部に取り付けた回転ローラを接地させた作業走行状態において、４つの反力検出センサにより検出された検出値に応じて接地状態の前輪及び後輪に作用する前輪荷重及び後輪荷重を算出し、これらの算出値の少なくともいずれかが予め設定された車輪荷重値よりも小さいときに警報ブザー７９を鳴らすコントローラ６７とを有して構成される。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は作業用車両の安全装置に関し、更に詳細には、下端部に回転自在な回転ローラを有して車体を支持する車体支持手段を有し、この回転ローラを接地させ、且つ車輪を接地させた作業走行状態で作業を行なう作業用車両の安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような作業用車両は、車体の前後に回転自在に取り付けられて道路走行が可能な前輪及び後輪を有して走行可能なトラック車両をベースに構成され、車体の前後の左右両側部に回転ローラを有して車体を支持する前側車体支持手段及び後側車体支持手段（以下、これらをまとめて「車体支持手段」と記す。）を配設し、車体上に作業装置を搭載し、前輪を操舵可能に構成し、後輪を駆動輪として構成されるのが一般的である。かかる作業用車両は、前輪及び後輪を接地させ、且つ回転ローラを接地させた作業走行状態で走行しながら作業を行なうことができるように構成されている。ここで、この作業用車両が作業走行状態になると、車両重量の一部は車体支持手段により支持されるので、接地状態の前輪及び後輪に作用する前輪荷重及び後輪荷重は回転ローラが非接地状態にあるときよりも減少することになる。
【０００３】
この前輪荷重及び後輪荷重の減少は、車両を走行させるために必要な駆動力、走行車両を停止させるために必要な制動力及び車両の進行方向を変えるための操舵力を低下させる。そこで、作業走行状態において、駆動力、制動力及び操舵力が確保されるように、車体支持手段が伸長動して車両を支持したときの車体支持手段の伸長量は所定値に設定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この車体支持手段の伸長量の設定は、車両の載置場所が水平な堅土上で行なわれるので、車両が実際に作業走行状態にあるときに路面に凹凸があると、前輪及び後輪に作用する荷重が変動してしまう。また、前輪、後輪及び回転ローラが摩耗等によりこれらの直径が変化した場合も、前輪及び後輪に作用する荷重が変動する。さらに、前輪及び後輪が設定時の車輪の径と異なる径の車輪（例えば、スタッドレスタイヤ）に交換された場合も、前輪及び後輪に作用する荷重が変動する。このように前輪及び後輪に作用する荷重が変動し、特にこの荷重が減少方向に変動すると、車両の駆動、制動及び操舵性能が低下することになる。このような場合、従来の車両ではこのような状態を作業者に認識させる安全装置はなかった。このため、かかる安全装置の提供が要望されている。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、前輪及び後輪に作用する荷重の変動を作業者に認識させることができる安全装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の作業用車両の安全装置は、車体と、車体の前後に回転自在に取り付けられて道路走行が可能な前輪及び後輪と、車体の前後の左右両側部に配設され、下端部に回転自在に取り付けられた回転ローラを有して上下に伸縮動可能であり、回転ローラを接地させた状態で車体を支持可能な前側車体支持手段（例えば、実施形態における前ジャッキ２０、２１）及び後側車体支持手段（例えば、実施形態における後ジャッキ２３、２４）とを有し、前輪及び後輪を接地させ、且つ回転ローラを接地させる作業走行状態で作業走行可能な作業用車両（例えば、実施形態における高所作業車１）の安全装置であって、前側車体支持手段及び後側車体支持手段に作用する接地反力を検出する前側反力検出手段（例えば、実施形態における第１反力検出センサ６１，第２反力検出センサ６２）及び後側反力検出手段（例えば、実施形態における第３反力検出センサ６３，第４反力検出センサ６４）と、作業走行状態において、前側反力検出手段及び後側反力検出手段により検出された検出値に応じて接地状態の前輪及び後輪に作用する前輪荷重及び後輪荷重を算出する車輪荷重算出手段（例えば、実施形態における車輪荷重算出回路６９）と、車輪荷重算出手段により算出された前輪荷重値及び後輪荷重値が予め設定された車輪荷重値よりも小さいか否かを判定する車輪荷重判定手段（例えば、実施形態における車輪荷重判定回路７１）と、車輪荷重判定手段により前輪荷重値及び後輪荷重値の少なくともいずれかが車輪荷重値よりも小さいと判定されたときに警報作動する警報手段（例えば、実施形態における警報ブザー７９）とを有して構成される。
【０００７】
上記構成の安全装置によれば、前側車体支持手段及び後側車体支持手段に前側反力検出手段及び後側反力検出手段を設け、これらの反力検出手から検出された検出値に応じて前輪及び後輪に作用する前輪荷重値及び後輪荷重値を算出し、これらの前輪荷重値及び後輪荷重値の少なくともいずれかが予め設定された車輪荷重値よりも小さいと判定されると警報手段が警報作動するので、作業者は警報手段が警報作動することで、前輪及び後輪に作用する荷重が減少していることを確実に認識することができる。なお、本明細書において、警報作動とは、警報ブザー、警報ランプ等を用いて警報を行なう作動や、走行車両を停止させる作動や、車体に搭載される作業装置の作動を規制する作動を含めた作動を意味する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図１から図４に基づいて説明する。本実施の形態は、車体上に旋回且つ起伏動自在に設けられ伸縮動可能に構成されたブームと、ブームの先端に上下に揺動可能に取り付けられた作業台とを有してなる高所作業車の態様を示す。最初に本発明に係わる安全装置を説明する前に、この安全装置を搭載した高所作業車について説明する。
【０００９】
高所作業車１は、図１に示すように、前後に延びる車体３の前側の左右両側部に回転自在に配設された一対の前輪５と車体後側の左右両側部に配設されて図示しないエンジンの駆動力を受けて回転駆動する一対の後輪７とを有して道路走行可能であり、前部に運転キャビン９を有したトラック車両１１をベースに構成されている。一対の前輪５及び後輪７は、車体３の前後の左右両側部に配設されたサスペンション機構１３に保持されている。車両後側の左右一対のサスペンション機構１３間には、図２に示すように、車両左右方向に延びた車軸管１４が取り付けられ、車軸管１４の左右両端部に後輪７が回転自在に取り付けられている。サスペンション機構１３は車体３の下部に車両前後に延びた状態で上下に弾性変形可能に配設された重ね板ばね１５を有してなり、車軸管１４の両端部には後輪７の車軸８が回転自在に挿着されている。車軸管１４の両端部は重ね板ばね１５の中間上部にＵボルト１６を介して取り付けられている。このため、後輪７はサスペンション機構１３を介して車体３に対して懸架された状態になっている。図１に示す一対の前輪５も後輪７と同様に車体３の前側に配設された一対のサスペンション機構１３を介して車体３に対して懸架されている。
【００１０】
図１に示すように、一対の前輪５よりも車両後方側へ延びる車体前側の左右両側部及び一対の後輪７よりも車両後方側へ延びる車体後部の左右両側部には、上下及び車両左右方向に張出動自在に構成された一対の前ジャッキ２０、２１及び後ジャッキ２３、２４が配設されている。これら前ジャッキ２０、２１及び後ジャッキ２３、２４は下部に回転自在な回転ローラ２２、２５が取り付けられている。このように構成された高所作業車１は、前輪５及び後輪７を接地させ、且つ回転ローラ２２、２５を接地させた状態の作業走行状態で作業走行が可能に構成されている。車体３の後部には前ジャッキ２０、２１及び後ジャッキ２３、２４の駆動を操作するジャッキ操作装置３０が配設され、ジャッキ操作装置３０は前ジャッキ２０、２１及び後ジャッキ２３、２４の駆動を操作する複数の操作レバー３１を有している。ジャッキ操作装置３０は操作レバー３１が操作されると、操作された操作レバー３１に対応する前ジャッキ２０、２１及び後ジャッキ２３、２４のいずれかを伸縮作動させるように構成されている。さらに詳細には、ジャッキ操作装置３０は、操作レバー３１が操作されると、これに対応する前ジャッキ２０、２１及び後ジャッキ２３、２４の伸長量が所定値になるように前ジャッキ２０、２１及び後ジャッキ２３、２４を伸長動させる。このジャッキ伸長量の所定値は後述する。
【００１１】
トラック車両１１の車体後部には旋回モータ（図示せず）により駆動されて水平旋回可能に構成された旋回台３５が取り付けられている。この旋回台３５には基部を枢結したブーム３７が上下に揺動自在に取り付けられ、ブーム３７は基端ブーム３７ａ、中間ブーム３７ｂ及び先端ブーム３７ｃを入れ子式に組み合わせて内蔵された図示しない伸縮シリンダにより伸縮動可能に構成されている。ブーム３７は起伏シリンダ３９により起伏動される。
【００１２】
ブーム３７の先端部には上下に揺動自在に支持部材４１が取り付けられ、この支持部材４１の上に首振り装置４３を介して作業台４５が水平旋回動（首振り動）自在に取り付けられている。なお、先端ブーム３７ｃと支持部材４１との間には図示しないレベリング装置が配設されており、このレベリング装置によりブーム３７の起伏角度に拘わらず作業台４５が常に水平状態に保持されている。作業台４５にはブーム３７の起伏動、旋回動、伸縮動及び作業台４５の首振り動を操作する操作装置４７が配設されている。
【００１３】
このように構成された高所作業車１には、車両が作業走行状態にあるときに、接地状態にある前輪５及び後輪７に作用する荷重が所定値よりも低くなると、警報ブザーを鳴らす安全装置が搭載されている。この安全装置６０は、図３に示すように、図１に示す一対の前ジャッキ２０、２１のうち車両左側に配設された前ジャッキ２０に作用する接地反力を検出する第１反力検出センサ６１、一対の前ジャッキ２０，２１のうち車両右側に配設された前ジャッキ２１に作用する接地反力を検出する第２反力検出センサ６２、図１に示す一対の後ジャッキ２３，２４のうち車両左側に配設された後ジャッキ２３に作用する接地反力を検出する第３反力検出センサ６３、後ジャッキ２３、２４のうち車両右側に配設された後ジャッキ２４に作用する接地反力を検出する第４反力検出センサ６４と、これらのセンサからの検出値に応じて作動するコントローラ６７と、警報ブザー７９とを有して構成されている。
【００１４】
コントローラ６７は、車輪荷重算出回路６９、車輪荷重判定回路７１及び警報駆動回路７３とを有して構成されている。なお、コントローラ６７は、図１に示す操作装置４７が操作されてもブーム３７が駆動しないようにするときに操作される図示しない走行作業スイッチが操作されてブーム３７の駆動が規制状態にされると、図示しない電源から電力供給されて作動可能な状態になる。車輪荷重算出回路６９は、第１反力検出センサ６１、第２反力検出センサ６２、第３反力検出センサ６３及び第４反力検出センサ６４により検出された検出値に応じて車両の重心位置を算出し、算出された重心位置に応じて予め設定された車両重量から一対の前輪５及び一対の後輪７に作用する前輪荷重値及び後輪荷重値を算出する機能を有する。
【００１５】
さらに詳細には、車輪荷重算出回路６９は、下記に示す数１及び数３に基づいて前輪荷重値及び後輪荷重値を算出する。なお、数１は力の釣り合いを示す式であり、数２及び数３は図４に示す車両の前後方向のモーメントの釣り合いを示す式である。
【００１６】
【数１】Ｗｆ＋Ｗｒ＋Ｆｆ＋Ｆｒ＝Ｗ
但し、Ｗｆは、図１に示すように、一対の前輪５に作用する前輪荷重値の反力
を示し、
Ｗｒは一対の後輪７に作用する後輪荷重値の反力を示し、
Ｆｆは図３に示す第１反力検出センサ６１及び第２反力検出センサ６２
により検出された検出値の合算値を示し、
Ｆｒは図３に示す第３反力検出センサ６３及び第４反力検出センサ６４
により検出された検出値の合算値を示し、
Ｗは車両重量を示す。
【００１７】
【数２】

但し、Ｗｆ１は、図４に示すように、車両左側の前輪５に作用する荷重の反力
を示し、
Ｗｆ２は車両右側の前輪５に作用する荷重の反力を示し、
Ｗｒ１は車両左側の後輪７に作用する荷重の反力を示し、
Ｗｒ２は車両右側の後輪７に作用する荷重の反力を示し、
Ｘｗｆ１は任意の基準位置とＷｆ１の作用位置との車両前後方向の距離を示し、
Ｘｗｆ２は任意の基準位置とＷｆ２の作用位置との車両前後方向の距離
を示し、
Ｘｗｒ１は任意の基準位置とＷｒ１の作用位置との車両前後方向の距離
を示し、
Ｘｗｒ２は任意の基準位置とＷｒ２の作用位置との車両前後方向の距離
を示し、
Ｘｆ１は任意の基準位置とＦｆ１の作用位置との車両前後方向の距離を
示し、
Ｘｆ２は任意の基準位置とＦｆ２の作用位置との車両前後方向の距離を
示し、
Ｘｒ１は任意の基準位置とＦｒ１の作用位置との車両前後方向の距離を
示し、
Ｘｒ２は任意の基準位置とＦｒ２の作用位置との車両前後方向の距離を
示す。
【００１８】
ここで、数２において、Ｘｗｆ１＝Ｘｗｆ２とし、Ｗｆ１＋Ｗｆ２＝Ｗｆとし、Ｘｗｒ１＝Ｘｗｒ２とし、Ｗｒ１＋Ｗｒ２＝Ｗｒとし、Ｘｆ１＝Ｘｆ２とし、Ｆｆ１＋Ｆｆ２＝Ｆｆとし、Ｘｒ１＝Ｘｒ２とし、Ｆｒ１＋Ｆｒ２＝Ｆｒとすれば、数２は数３に変換される。
【００１９】
【数３】

【００２０】
ここで、数１及び数３において、Ｗ、Ｘｗは既知の値であり、Ｆｆ、Ｆｒは検出値であり、Ｘｗｆ、Ｘｗｒ、ＸＦｆ及びＸＦｒは既知の値である。このため、図３に示す車輪荷重算出回路６９は、数１及び数３の２つの連立方程式を解くことで、Ｗｆ及びＷｒを算出することができる。
【００２１】
さて、このように算出される前輪荷重値及び後輪荷重値は、図３に示すように、車輪荷重判定回路７１に送られる。車輪荷重判定回路７１は算出された前輪荷重値及び後輪荷重値が予め設定された車輪荷重値よりも小さいか否かを判定する。ここで、車輪荷重値は前輪荷重に対応した前輪側荷重値と後輪荷重値に対応した後輪側荷重値の２種類あり、前輪側荷重値は図１に示す前輪５により走行車両を停止状態にするために必要な制動力や車両の進行方向を変えることができる操舵力を考慮した値に設定され、後輪側荷重値は車両が走行に必要な駆動力や走行車両を停止状態にするために必要な制動力を考慮した値に設定されている。なお、これら前輪側荷重値及び後輪側荷重値は制動力、操舵力及び駆動力を確保するに必要な一つの値に設定してもよい。
【００２２】
ここで、図１に示す前ジャッキ２０，２１及び後ジャッキ２３、２４により車体３が支持されているときの前ジャッキ２０，２１及び後ジャッキ２３、２４の伸長量について考慮する。前述したように前ジャッキ２０，２１及び後ジャッキ２３、２４は伸長量が所定値になった状態で車体３を支持するが、これらにより車体３が支持されると、接地状態にある一対の前輪５に作用する荷重は前輪側荷重値と略同じ大きさとなり、接地状態にある一対の後輪７に作用する荷重は後輪側荷重値と略同じ大きさとなるように前ジャッキ２０，２１及び後ジャッキ２３、２４の伸長量が設定されている。
【００２３】
図３に示すように、警報駆動回路７３は警報ブザー７９に電気的に接続され、車輪荷重判定回路７１により前輪荷重値及び後輪荷重値の少なくともいずれかが車輪荷重値よりも小さいと判定されると、警報作ブザー７９を鳴らすように構成されている。警報ブザー７９はスピーカであり、図１に示す運転キャビン９内に設置されている。
【００２４】
次に、このように構成された安全装置６０の作動について説明する。先ず、図１に示すように、前ジャッキ２０、２１及び後ジャッキ２３、２４が車両に格納された状態で後輪７を回転駆動させて車両を作業現場に移動させた後に、ジャッキ操作装置３０の操作レバー３１が操作されて前輪５及び後輪７が接地した状態で前ジャッキ２０、２１及び後ジャッキ２３、２４を接地させる。続いて、作業台４５に搭乗した図示しない作業者が操作装置４７を操作してブーム３７を駆動させ、作業台４５を所望の作業位置に移動させる。続いて、前述した走行作業スイッチが操作されてブーム３７の駆動を規制状態にする。このため、作業台４５に搭乗している作業者が誤って操作装置４７を操作してもブーム３７及び作業台４５が駆動（旋回、伸縮、起伏、首振り動）することはない。
【００２５】
走行作業スイッチがブーム駆動を規制するように操作されると、図３に示すコントローラ６７に図示しない電源から電力が供給されて作動する。即ち、コントローラ６７は、図３に示すように、第１反力検出センサ６１、第２反力検出センサ６２、第３反力検出センサ６３及び第４反力検出センサ６４からの検出値に基づいて、車輪荷重算出回路６９が前述した数１及び数３を用いて一対の前輪５に作用する前輪荷重値及び一対の後輪７に作用する後輪荷重値を算出する。続いて、これら前輪荷重値及び後輪荷重値に基づいて、車輪荷重判定回路７１は前輪荷重値が前輪側荷重値よりも小さいか否か、及び後輪荷重値が後輪側荷重値よりも小さいか否かの判定を行なう。
【００２６】
ここで、前輪荷重値及び後輪荷重値の少なくともいずれかが小さいと判定されたときには、警報駆動回路７３が警報ブザー７９を鳴らす。その結果、図１に示す運転キャビン９に搭乗している運転手は前輪５及び後輪７に作用する荷重が小さいことを認識することができ、車両が走行する前に前輪５、後輪７及び回転ローラ２２、２５の点検を確実に行なうことができる。
【００２７】
また、車両が作業走行状態で走行しているときに警報ブザー７９がなれば、前輪５及び後輪７に作用する荷重が小さくなっていることを運転手は認識することができる。このため、運転手は、車両走行中における車両の駆動、制動及び操舵性能が低下した状態にあることを認識することができる。
【００２８】
なお、前述した実施の形態では、安全装置６０は警報ブザー７９により警報作動を行なう例を示したが、走行している車両を停止させるように構成されてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における安全装置によれば、前側車体支持手段及び後側車体支持手段に前側反力検出手段及び後側反力検出手段を設け、これらの反力検出手から検出された検出値に応じて前輪及び後輪に作用する前輪荷重値及び後輪荷重値を算出し、これらの前輪荷重値及び後輪荷重値の少なくともいずれかが予め設定された車輪荷重値よりも小さいと判定されると警報手段が警報作動するので、作業者は警報手段が警報作動することで、前輪及び後輪に作用する荷重が減少していることを確実に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における安全装置を搭載した高所作業車の左側側面図を示す。
【図２】本発明の一実施の形態における後輪を保持するサスペンション機構の正面図を示す。
【図３】本発明の一実施の形態における安全装置のブロック図を示す。
【図４】本発明の一実施の形態における安全装置の作動を説明するための高所作業車の概略平面図を示す。
【符号の説明】
１　高所作業車（作業用車両）
３　車体
５　前輪
７　後輪
２０、２１　前ジャッキ（前側車体支持手段）
２２、２５　回転ローラ
２３、２４　後ジャッキ（後側車体支持手段）
６０　安全装置
６１　第１反力検出センサ（前側反力検出手段）
６２　第２反力検出センサ（前側反力検出手段）
６３　第３反力検出センサ（後側反力検出手段）
６４　第４反力検出センサ（後側反力検出手段）
６９　車輪荷重算出回路（車輪荷重算出手段）
７１　車輪荷重判定回路（車輪荷重判定手段）
７９　警報ブザー（警報手段）

Claims

車体と、
前記車体の前後に回転自在に取り付けられて道路走行が可能な前輪及び後輪と、
前記車体の前後の左右両側部に配設され、下端部に回転自在に取り付けられた回転ローラを有して上下に伸縮動可能であり、前記回転ローラを接地させた状態で前記車体を支持可能な前側車体支持手段及び後側車体支持手段とを有し、
前記前輪及び前記後輪を接地させ、且つ前記回転ローラを接地させる作業走行状態で作業走行可能な作業用車両の安全装置であって、
前記前側車体支持手段及び前記後側車体支持手段に作用する接地反力を検出する前側反力検出手段及び後側反力検出手段と、
前記作業走行状態において、前記前側反力検出手段及び前記後側反力検出手段により検出された検出値に応じて接地状態の前記前輪及び前記後輪に作用する前輪荷重及び後輪荷重を算出する車輪荷重算出手段と、
前記車輪荷重算出手段により算出された前輪荷重値及び後輪荷重値が予め設定された車輪荷重値よりも小さいか否かを判定する車輪荷重判定手段と、
前記車輪荷重判定手段により前記前輪荷重値及び前記後輪荷重値の少なくともいずれかが前記車輪荷重値よりも小さいと判定されたときに警報作動する警報手段と
を有して構成されていることを特徴とする作業用車両の安全装置。