JP2009184542A - 作業車両の表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】公道走行時と現場走行時とでモニタに適切な画像を表示する作業車両の表示装置を提供する。
【解決手段】車体３に取り付けられ、車体後方を撮像する撮像手段８と、運転室５に設けられた表示モニタ１０と、走行時の車両状態を表す計器画像を生成する画像生成手段と、車両が現場走行と公道走行のいずれを行う状態にあるかを判定する判定手段と、判定手段により現場走行を行う状態にあると判定されると、表示モニタ１０に撮像手段８で撮像したカメラ画像１０Ａを表示させ、公道走行を行う状態にあると判定されると、表示モニタ１０に画像生成手段で生成した計器画像１０Ｂを表示させる表示制御手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラ画像を運転室のモニタに表示する作業車両の表示装置に関する。

従来より、乗用車等においては、車両後部に取り付けた車載カメラの画像をモニタに表示するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、シフトレバーの操作を判定し、シフトレバーがリバース位置に操作されると、モニタ画像を車載カメラの画像に自動的に切り換える。

特開２００４−１５５３９５号公報

しかしながら、公道だけでなく作業現場を走行する作業車両においては、公道走行時に表示すべきモニタ画像と、現場走行時に表示すべきモニタ画像とが異なる。このため、単にシフトレバーの操作に応じて画像を切り換えたのでは、作業車両に適した表示とはならない。

本発明による作業車両の表示装置は、車体に取り付けられ、車体後方を撮像する撮像手段と、運転室に設けられた表示モニタと、走行時の車両状態を表す計器画像を生成する画像生成手段と、車両が現場走行と公道走行のいずれを行う状態にあるかを判定する判定手段と、判定手段により現場走行を行う状態にあると判定されると、表示モニタに撮像手段で撮像したカメラ画像を表示させ、公道走行を行う状態にあると判定されると、表示モニタに画像生成手段で生成した計器画像を表示させる表示制御手段とを備えることを特徴とする。
車両の前後進および中立操作を検出する前後進検出手段をさらに備え、前後進検出手段により車両の中立操作が検出されると、判定手段により現場作業を行う状態にあると判定されても、表示モニタに画像生成手段で生成した計器画像を表示させ、前後進検出手段により車両の前進または後進操作が検出され、かつ、判定手段により現場作業を行う状態にあると判定されると、表示モニタに撮像手段で撮像したカメラ画像を表示させることもできる。
作業用アクチュエータの操作を許可または禁止する作業許可手段を有し、作業許可手段により作業用アクチュエータの操作が許可されると、現場走行を行う状態にあると判定し、作業用アクチュエータの操作が禁止されると、公道走行を行う状態にあると判定することもできる。
走行速度段を切り換える変速手段を有し、変速手段により低速高トルクの速度段に切り換えられると、現場走行を行う状態にあると判定し、高速低トルクの速度段に切り換えられると、公道走行を行う状態にあると判定することもできる。
車速を検出する車速検出手段を有し、車速検出手段により所定値以下の車速が検出されると、現場走行を行う状態にあると判定し、所定値を超えた車速が検出されると、公道走行を行う状態にあると判定することもできる。

本発明によれば、現場走行時にカメラ画像を表示させ、公道走行時に計器画像を表示させるので、作業車両に適したモニタ画像の表示が得られる。

以下、図１〜図７を参照して本発明による作業車両の表示装置の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係る表示装置が適用される作業車両の一例であるホイールショベル（ホイール式油圧ショベル）の外観側面図（一部断面図）である。このホイールショベルは、下部走行体１と、旋回装置２を介して下部走行体１の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体３とを有する。

上部旋回体３の前部にはブームＢＭ、アームＡＭ、バケットＢＫからなる作業用フロント４と運転室５とが設けられている。運転室５の入口には、乗降経路に突出した解除位置（Ａ位置）と、乗降経路から後退したロック位置（Ｂ位置）との間で操作可能なゲートロックレバー６が設けられている。ブームＢＭ、アームＡＭ、バケットＢＫはそれぞれ油圧シリンダ４ａ〜４ｃにより駆動される。下部走行体１には走行用の油圧モータ２３が設けられ、油圧モータ２３の駆動によりタイヤ９が回転する。なお、本実施の形態では、旋回体３の前後を基準にして車両の前後進を定義する。

図２は、ホイールショベルの走行用油圧回路図である。この油圧回路は、エンジン２１により駆動される油圧ポンプ２２と、油圧ポンプ２２からの圧油により駆動する油圧モータ２３と、油圧ポンプ２２から油圧モータ２３への圧油の流れを制御する走行用制御弁２４と、制御弁２４を操作するパイロット油圧回路２５とを備える。パイロット油圧回路２５は、パイロット油圧源２６と、走行ペダル２７の操作量に応じたパイロット圧を発生させるパイロット弁２８と、前後進切換スイッチ１２（図５）の操作により前進位置、後進位置、中立位置に切り換られる前後進切換弁２９とを有する。

図示のように前後進切換弁２９が中立位置に切り換わった状態では制御弁２４は中立位置に切り換わり、走行ペダル２７の操作に拘わらず油圧ポンプ２２から油圧モータ２３への圧油の流れが阻止される。一方、前後進切換弁２９を前進位置Ｆまたは後進位置Ｒに切り換わった状態で走行ペダル２７が踏み込み操作されると、その操作量に応じた走行パイロット圧が制御弁２４に作用し、制御弁２４が図の中立位置からｆ位置またはｒ位置に切り換わる。

これにより油圧ポンプ２２から油圧モータ２３に圧油が供給され、油圧モータ２３が駆動する。油圧モータ２３の回転はトランスミッション３０によって変速され、変速後の回転はプロペラシャフト３１，アクスル３２を介してタイヤ９に伝達され、車両が走行する。トランスミッション３０の速度段は、現場走行スイッチ１４（図５）の操作によりローとハイの２段階に切換可能である。

図１において、上部旋回体３の後端部にはカウンタウエイト７が搭載され、カウンタウエイト７の車幅方向中央かつ上端部には、斜め下方に向けて後方監視用のカメラ８が取り付けられている。カメラ８は、例えばＣＣＤなどの撮像素子を有するビデオカメラであり、キースイッチのオンによりホイールショベル後方部の動画の撮像を開始する。運転席５の前方には表示モニタ１０が設けられている。表示モニタ１０には、カメラ画像１０Ａまたはメータ画像１０Ｂのいずれかが表示される。

カメラ画像１０Ａは、カメラ８が撮像した画像である。図３は、カメラ画像１０Ａの一例を示す図である。ここでは、車両後方に位置する作業機械１０１、車両１０２、作業員１０３等が表示されている。なお、カメラ画像１０Ａには、旋回体３の後端部からの距離を表す枠線を併せて表示することができる。

メータ画像１０Ｂは、各種計器類を表示する画像である。図４は、メータ画像１０Ｂの一例を示す図である。ここでは、速度計１０４、水温計１０５、燃料計１０６等、走行時の車両状態を表す各種情報が計器画像として表示されている。メータ画像１０Ｂは、背景画像と、背景画像上に指針や数値で表示される可変画像とを有する。コントローラ１１は、予め画像メモリに記憶された背景画像を読み込むとともに、車両状態を表す各種センサ（車速センサや温度センサなど）からの信号に基づき可変画像を生成し、背景画像に可変画像を重ねてメータ画像１０Ｂを生成する。

図５は、本実施の形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。コントローラ１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭ、その他の周辺回路などを有する演算装置を含んで構成される。コントローラ１１には、前後進切換スイッチ１２と、作業動作スイッチ１３と、現場走行スイッチ１４と、モード切換スイッチ１５と、車速センサ１６が接続されている。

前後進切換スイッチ１２は、車両の前進、後進、中立を指令するスイッチであり、このスイッチ操作に応じて前後進切換弁２９が切り換えられる。例えば、前後進切換スイッチ１２が前進位置に切り換えられると、前後進切換弁２９が図２のＦ位置に切り換わる。この状態で走行ペダル２７を踏み込み操作すると、油圧モータ２３が正転し、車両が走行する。このとき、旋回体３の旋回角が０度であれば車両は前進し、旋回角が１８０度であれば車両は後進（走行体１は前進）する。

作業動作スイッチ１３は、ゲートロックレバー６の操作に応じて切り換わるスイッチであり、ゲートロックレバー６がロック位置に操作されるとオンし、解除位置に操作されるとオフする。作業動作スイッチ１３がオンすると、図示しないロック弁が作動して油圧ポンプ２２から作業用油圧アクチュエータ（油圧シリンダ４ａ〜４ｃなど）への圧油の流れが阻止され、油圧シリンダ４ａ〜４ｃの駆動が禁止される。作業動作スイッチ１３がオフすると、ロック弁が解除されて油圧ポンプ２２から油圧シリンダ４ａ〜４ｃへの圧油の流れが許可され、操作レバーの操作による油圧シリンダ４ａ〜４ｃの駆動が可能となる。

現場走行スイッチ１４は、現場走行時にオン操作され、公道走行時にオフ操作される。現場走行スイッチ１４がオンされると、トランスミッション３０がローに切り換わり、掘削作業に適した低速高トルクの走行が可能になる。現場走行スイッチ１４がオフされると、トランスミッション３０がハイに切り換わり、高速低トルクの走行が可能になる。

モード切換スイッチ１５は、オペレータの操作により切り換えられるダイヤル式スイッチであり、このスイッチ装置により表示モードが自動モード、カメラモード、メータモードのいずれかに切り換えられる。自動モードは、モニタ画像をカメラ画像１０Ａとメータ画像１０Ｂに自動的に切り換えるモードであり、カメラモードは、カメラ画像１０Ａを表示するモードであり、メータモードは、メータ画像１０Ｂを表示するモードである。

コントローラ１１では、これらからの信号に基づき以下のような処理を実行し、表示モニタ１０に制御信号を出力する。これにより表示モニタ１０に表示されるモニタ画像がカメラ画像１０Ａまたはメータ画像１０Ｂに切り換えられる。

図６は、コントローラ１１のＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、例えばキースイッチのオンによりスタートする。ステップＳ１では、モード切換スイッチ１５の操作を判定する。カメラモードと判定されるとステップＳ７に進み、図２のカメラ画像１０Ａをモニタ１０に表示させる。メータモードと判定されるとステップＳ６に進み、図３のメータ画像１０Ｂをモニタ１０に表示させる。自動モードと判定されると、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、作業動作スイッチ１３がオフか否か、すなわち油圧シリンダ４ａ〜４ｃへの圧油の流れが許可されているか否かを判定する。ステップＳ２が肯定されるとステップＳ５に進み、否定されるとステップＳ３に進む。ステップＳ３では、現場走行スイッチ１４がオンか否か、すなわちトランスミッション３０がローか否かを判定する。ステップＳ３が肯定されるとステップＳ５に進み、否定されるとステップＳ４に進む。ステップＳ４では、車速センサ１６により検出された車速ｖが予め定めた所定値ｖａ以下か否かを判定する。所定値ｖａは、掘削作業が行われる場合の車速（例えば２ｋｍ／ｈ程度）に設定されている。ステップＳ４が肯定されるとステップＳ５に進み、否定されるとステップＳ６に進む。

ここで、ステップＳ２〜ステップＳ４は、それぞれ車両が作業を行うために必要な条件（車両作業条件）であり、ステップＳ２〜ステップＳ４のいずれか１つでも肯定されると、車両作業条件が成立と判定してステップＳ５に進む。一方、ステップＳ２〜ステップＳ４が全て否定されると、車両作業条件が不成立と判定してステップＳ６に進む。ステップＳ５では、前後進切換スイッチ１２が前後進位置または中立位置のいずれに操作されたかを判定する。前進または後進位置と判定されるとステップＳ７に進み、中立位置と判定されるとステップＳ６に進む。

本実施の形態の動作、とくにモード切換スイッチ１５で自動モードを選択した場合の動作について説明する。掘削作業時には、油圧シリンダ４ａ〜４ｃを駆動するため、ゲートロックレバー６が解除位置に操作され、作業動作スイッチ１３がオフされる。あるいは、掘削作業時には低速高トルクで車両を駆動するため、現場走行スイッチ１４がオンされ、トランスミッション３０がローに切り換えられる。あるいは、掘削作業時の車速ｖは所定値ｖａ以下である。このように作業動作スイッチ１３がオフ、現場走行スイッチ１４がオン、車速ｖが所定値ｖａ以下のいずれか１つでも成り立つと、コントローラ１１は車両作業条件が成立と判定する。このとき、前後進切換スイッチ１２が中立位置にあると、表示モニタ１０にメータ画像１０Ｂが表示される。

この状態で、前後進切換スイッチ１２が例えば前進位置に操作されると、表示モニタ１０にカメラ画像１０Ａが表示され（ステップＳ７）、さらに走行ペダル２７を操作すると、車両が走行を開始する。この場合、旋回角が０度であれば車両は前進し、旋回角が１８０度であれば車両は後進する。前進、後進いずれの場合であっても、車両後方の障害物の有無がカメラ画像１０Ａとして表示されるため、オペレータは車両周囲の状況を把握して作業を行うことができる。この場合、モニタ１０にメータ画像１０Ｂは表示されないが、作業現場内では走行速度が低いため、走行状態を表すメータ画像１０Ｂを表示しなくても実質問題はない。メータ画像１０Ｂを表示させたい場合には、モード切換スイッチ１５をメータモードに切り換えればよい。

車両が公道走行する場合、旋回体３の旋回角は０度とされる。この場合、油圧シリンダ４ａ〜４ｃを駆動する必要がないため、ゲートロックレバー６がロック位置に操作され、作業動作スイッチ１３がオンされる。また、高速低トルクで車両を駆動するため、現場走行スイッチ１４がオフされ、トランスミッション３０がハイに切り換えられる。このとき、車速ｖが所定値ｖａより速くなると、車両作業条件が不成立と判定され、表示モニタ１０にメータ画像１０Ｂが表示される（ステップＳ６）。これによりオペレータは走行速度を認識しながら公道走行することができる。

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）表示モニタ１０にカメラ画像１０Ａとメータ画像１０Ｂを切り換えて表示するようにしたので、作業車両に適したモニタ画像の表示が得られる。また、表示モニタ１０を大型化しなくても現場作業時および公道走行時にモニタ１０に必要十分な情報を表示でき、表示スペースを節約できる。
（２）現場走行時には前進、後進に拘わらず、メータ画像１０Ｂに優先してカメラ画像１０Ａを表示するようにしたので、旋回体３が１８０度旋回した状態で前進操作した場合に、モニタ１０にはカメラ画像１０Ａが表示される。このため、車両が後進走行する場合に、常に車両後方の画像をモニタ１０に表示できる。
（３）公道走行時にはモニタ１０にメータ画像１０Ｂを表示するようにしたので、オペレータは走行中の速度を認識できる。

（４）自動モードにおいて、作業動作スイッチ１３のオフにより油圧シリンダ４ａ〜４ｃの操作が許可されると、あるいは現場走行スイッチ１４のオンによりトランスミッション３０がローに切り換えられると、あるいは車速ｖが所定値ｖａ以下になると、車両作業条件が成立としてカメラ画像１０Ａを表示するようにしたので、オペレータは車両後方を監視しながら作業を行うことができる。
（５）作業動作スイッチ１３のオフ、現場走行スイッチ１４のオン、車速ｖ≦ｖａのいずれか１つでも成立すると、車両作業条件が成立と判断するので、現場走行を確実に判断して現場走行に適した表示を行うことができる。
（６）前後進切換スイッチ１２が中立のときは、車両作業条件が成立してもメータ画像１０Ｂが表示されるので、モニタ画像が頻繁に切り換わることを防止でき、表示の切換をオペレータが煩わしく感じることを回避できる。
（７）モード切換スイッチ１５によりカメラモードまたはメータモードが選択されると、モニタ１０にカメラ画像１０Ａまたはメータ画像１０Ｂが表示されるので、オペレータにとって必要な画像の表示が可能である。

なお、上記実施の形態では、公道走行時にモニタ１０にメータ画像１０Ｂを表示するようにしたが、図７に示すように公道走行時に前後進切換スイッチ１２の操作を判定し（ステップＳ１１）、前進操作時または中立操作時にメータ画像１０ｂを表示し（ステップＳ６）、後進操作時にカメラ画像１０Ａを表示するようにしてもよい（ステップＳ７）。これにより、公道を後進走行する場合に、オペレータは車両後方の障害物の有無を認識できる。

上記実施の形態では、車両作業条件の成否により車両が現場走行と公道走行のいずれを行う状態にあるかを判定するようにしたが、判定手段としてのコントローラ１１の処理は上述したものに限らない。作業動作スイッチ１３がオフ、現場走行スイッチ１４がオン、車速ｖ≦ｖａのいずれか１つでも成立すると車両作業条件が成立としたが、例えば作業動作スイッチ１３がオフ、かつ現場走行スイッチ１４がオン、かつ車速ｖ≦ｖａの条件が全て成立したときに、車両作業条件が成立としてもよい。

車両作業条件が成立し、かつ、前後進切換スイッチ１２が前後進位置に切り換えられると、カメラ画像１０Ａを表示させるようにしたが、表示制御手段としてのコントローラ１１における処理はこれに限らない。例えば車両作業条件の成否のみを判断して画像表示を切り換えるようにしてもよい。カウンタウエイト７の上部にカメラ８を取り付けて車体後方を撮像するようにしたが、撮像手段としてのカメラ８の取付位置はこれに限らない。画像生成手段としてのコントローラ１１で生成されるメータ画像１０Ｂ（計器画像）の構成は、図４に示したものに限らない。カメラ画像１０Ａの構成も図３に示したものに限らない。

前後進切換スイッチ１２により車両の前後進と中立を検出するようにしたが、前後進検出手段の構成はこれに限らない。ゲートロックレバー６の操作により作業動作スイッチ１３を切り換え、油圧シリンダ４ａ〜４ｃの操作を許可または禁止するようにしたが、作業許可手段の構成はこれに限らない。現場走行スイッチ１４の操作によりトランスミッション３０の速度段をローまたはハイに切り換えるようにしたが、変速手段の構成はこれに限らない。車速センサ１６により車速を検出するようにしたが、車速検出手段の構成はいかなるものでもよい。

上記実施の形態は、走行体１上に旋回可能に搭載された旋回体３（車体）を有するホイールショベルに適用したが、旋回体を有しない他の作業車両（例えばホイールローダ）にも本発明は同様に適用可能である。すなわち本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の作業車両の表示装置に限定されない。

本発明の実施の形態に係る作業車両の一例であるホイールショベルの外観側面図。 図１のホイールショベルの走行用油圧回路図。 カメラ画像の一例を示す図。 メータ画像の一例を示す図。 本発明の実施の形態に係る表示装置の構成を示すブロック図。 図５のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 図６の変形例を示すフローチャート。

符号の説明

１ 走行体
３ 旋回体
８ カメラ
１０ 表示モニタ
１０Ａ カメラ画像
１０Ｂ メータ画像
１１ コントローラ
１２ 前後進切換スイッチ
１３ 作業動作スイッチ
１４ 現場走行スイッチ
１６ 車速センサ

Claims (5)

1. 車体に取り付けられ、車体後方を撮像する撮像手段と、
   運転室に設けられた表示モニタと、
   走行時の車両状態を表す計器画像を生成する画像生成手段と、
   車両が現場走行と公道走行のいずれを行う状態にあるかを判定する判定手段と、
   前記判定手段により現場走行を行う状態にあると判定されると、前記表示モニタに前記撮像手段で撮像したカメラ画像を表示させ、公道走行を行う状態にあると判定されると、前記表示モニタに前記画像生成手段で生成した計器画像を表示させる表示制御手段とを備えることを特徴とする作業車両の表示装置。
2. 請求項１に記載の作業車両の表示装置において、
   車両の前後進および中立操作を検出する前後進検出手段をさらに備え、
   前記表示制御手段は、
   前記前後進検出手段により車両の中立操作が検出されると、前記判定手段により現場作業を行う状態にあると判定されても、前記表示モニタに前記画像生成手段で生成した計器画像を表示させ、
   前記前後進検出手段により車両の前進または後進操作が検出され、かつ、前記判定手段により現場作業を行う状態にあると判定されると、前記表示モニタに前記撮像手段で撮像したカメラ画像を表示させることを特徴とする作業車両の表示装置。
3. 請求項１または２に記載の作業車両の表示装置において、
   作業用アクチュエータの操作を許可または禁止する作業許可手段を有し、
   前記判定手段は、前記作業許可手段により作業用アクチュエータの操作が許可されると、現場走行を行う状態にあると判定し、作業用アクチュエータの操作が禁止されると、公道走行を行う状態にあると判定することを特徴とする作業車両の表示装置。
4. 請求項１または２に記載の作業車両の表示装置において、
   走行速度段を切り換える変速手段を有し、
   前記判定手段は、前記変速手段により低速高トルクの速度段に切り換えられると、現場走行を行う状態にあると判定し、高速低トルクの速度段に切り換えられると、公道走行を行う状態にあると判定することを特徴とする作業車両の表示装置。
5. 請求項１または２に記載の作業車両の表示装置において、
   車速を検出する車速検出手段を有し、
   前記判定手段は、前記車速検出手段により所定値以下の車速が検出されると、現場走行を行う状態にあると判定し、前記所定値を超えた車速が検出されると、公道走行を行う状態にあると判定することを特徴とする作業車両の表示装置。

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