JP2021156043A

JP2021156043A - 作業車両

Info

Publication number: JP2021156043A
Application number: JP2020058284A
Authority: JP
Inventors: 健太郎坂本; Kentaro Sakamoto; 翔太藤吉; Shota Fujiyoshi; 正規吉川; Masanori Yoshikawa
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2021-10-07
Anticipated expiration: 2040-03-27
Also published as: JP7341096B2

Abstract

【課題】荷役装置の大きさや動作姿勢に関わらず、車体の前方を十分に監視することが可能な作業車両を提供する。【解決手段】車体の前部となる前フレーム５に、リフトアーム２、バケット３、リンク装置１３等を有する荷役装置９が取り付けられ、バケット３が、一対の側面部３０と、底面部３１と、底面部３１から曲面を成して立設された曲面部３２と、上面部３３とを有すると共に、曲面部３２に、リフトアーム２が接続される一対の第１ブラケット３４と、これら第１ブラケット２４間の上面部３３側に位置してリンク装置１３が接続される第２ブラケット３５とが設けられているホイールローダ１において、車体の周囲の物体を検知する監視装置１７が、荷役装置９がバケット３を抱え込む姿勢となった場合に、監視対象領域が車体の前方を向くように、少なくとも一方の第１ブラケット３４の側部もしくは一対の第１ブラケット３４の間の曲面部３２に取り付けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、土砂や鉱物といった作業対象物を掘削してダンプトラックなどに積み込む荷役作業を行う作業車両に関する。

ホイールローダなどの作業車両は、荷役作業を行うための荷役装置が車体の前部に取り付けられている。そのため、運転室内のオペレータからは、車体前方の路面状態が見づらい場合がある。そこで、例えば、特許文献１には、前フレーム（前輪側の車軸ケース）上に取り付けられ、バケットの下方を通して、バケットの配設位置よりも前方の路面状態を監視する監視装置を備えたホイールローダが開示されている。

特開２００８−３０３５７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたホイールローダでは、荷役装置の大きさ（形状）や動作姿勢によっては監視装置の監視範囲が狭まるため、車体前方の路面状態を十分な範囲で監視することが難しい。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みなされたもので、その目的は、荷役装置の大きさや動作姿勢に関わらず、車体の前方を十分に監視することが可能な作業車両を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、車体の前部となる前フレームと、前記前フレームに対し車幅方向に屈曲可能に接続され前記車体の後部となる後フレームと、前記前フレームに取り付けられた荷役装置と、を備え、前記荷役装置は、基端部が前記前フレームに取り付けられ前記前フレームに対して上下方向に回動するリフトアームと、前記リフトアームの先端部に取り付けられ前記リフトアームに対して上下方向に回動するバケットと、前記前フレームから前記バケット側に向かって延在し前記バケットを駆動するバケットシリンダと、前記バケットと前記バケットシリンダとの間に介在して前記リフトアームに回動可能に連結されたリンク装置と、を有する作業車両において、前記バケットは、車幅方向に間隔を空けて対向する一対の側面部と、前記車体の接地面側において一対の前記側面部を連結する底面部と、前記底面部から曲面を成して立設された曲面部と、前記底面部に対し前記曲面部を介して連続して形成された上面部と、を有した有底の容器形状を成し、前記曲面部には、前記リフトアームに対し第１ピンを介して接続される一対の第１ブラケットと、一対の前記第１ブラケットの間において、一対の前記第１ブラケットの前記第１ピンの取付位置よりも前記上面部側に、前記リンク装置に対し第２ピンを介して接続される第２ブラケットと、が設けられ、前記バケットシリンダを動作させて前記荷役装置が前記バケットを抱え込む姿勢となった場合に、前記車体の前方を向くように、一対の前記第１ブラケットのうちの少なくとも一方の側部、もしくは一対の前記第１ブラケットの間の前記曲面部に、前記車体の周囲の物体を検知する監視装置が取り付けられることを特徴とする。

本発明の作業車両によれば、荷役装置の大きさや動作姿勢に関わらず、車体の前方を十分に監視することができる。前述した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係るホイールローダの側面図である。ホイールローダの正面図である。バケットの背面斜視図である。監視装置の取付構造を示す要部斜視図である。荷役装置の走行姿勢を示す側面図である。リフトアームを最も高く上昇させた場合の姿勢を示す側面図である。掘削作業時における荷役装置の姿勢を示す側面図である。取付部材の変形例を示す要部斜視図である。本発明の第２実施形態に係るホイールローダの正面図である。ホイールローダの要部を示す側面図である。監視装置の取付構造を示す要部斜視図である。監視装置の取付構造を示す底面図である。

以下、本発明の実施形態に係る作業車両の一態様としてホイールローダを例に挙げ、図１〜１２を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、特に断らない限り、前後左右の方向は、ホイールローダの運転室内に着座する運転者の視点を基準としている。

＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係るホイールローダ１について、図１〜８を参照して説明する。

図１は、第１実施形態に係るホイールローダの側面図、図２は、ホイールローダの正面図、図３は、バケットの背面斜視図である。

図１および図２に示すように、ホイールローダ１は、リフトアーム２、バケット３、及び左右一対の前輪４等を有する前フレーム５と、運転室６、及び左右一対の後輪７等を有する後フレーム８等によって構成されている。

ホイールローダ１は、車体の前部となる前フレーム５と、車体の後部となる後フレーム８とを備えている。そして、これら前フレーム５と後フレーム８とは、上下一対のセンタピン１４によって左右方向に回転可能に連結されている。また、前フレーム５と後フレーム８は、左右一対のステアリングシリンダ１５によって接続されており、これらステアリングシリンダ１５は、前端が前フレーム５に接続され、後端が左右方向に回動可能な状態で後フレーム８に接続されている。

一対のステアリングシリンダ１５のうち一方を伸長、他方を縮退させることにより、センタピン１４を中心として前フレーム５が後フレーム８に対して左右方向に屈曲する。これにより、前フレーム５と後フレーム８との相対的な取付角度が変化し、車体が屈曲して換向する。すなわち、このホイールローダ１は、センタピン１４を中心に前フレーム５と後フレーム８とが屈曲されるアーティキュレート式の作業車両である。

前フレーム５の前部には、荷役作業に用いる荷役装置９が取り付けられている。荷役装置９は、前フレーム５に基端部が取り付けられたリフトアーム２と、リフトアーム２を駆動する２つのアームシリンダ１０と、リフトアーム２の先端部に取り付けられたバケット３と、バケット３を駆動するバケットシリンダ１２と、バケット３とバケットシリンダ１２との間に介在されたリンク装置１３とを有している。

リンク装置１３は、リフトアーム２に回動可能に連結されたベルクランク１３ａと、ベルクランク１３ａとバケット３とを接続する連結ロッド１３ｂとからなり、ベルクランク１３ａの一端部にバケットシリンダ１２が取り付けられている。

リフトアーム２は、２つのアームシリンダ１０に作動油がそれぞれ供給されて各ロッドが伸縮することにより駆動する。具体的には、リフトアーム２は、各ロッドが伸びることにより前フレーム５に対して上方向に回動し、各ロッドが縮むことにより前フレーム５に対して下方向に回動する。

バケット３は、土砂や鉱物などの作業対象物を掬ってダンプトラックやホッパーなどの積込み先に排出するための作業具であり、バケットシリンダ１２に作動油が供給されてロッドが伸縮することにより駆動する。具体的には、バケット３は、ロッドが伸びることによりリフトアーム２に対して上方向に回動（チルト）し、ロッドが縮むことによりリフトアーム２に対して下方向に回動（ダンプ）する。すなわち、バケット３は、チルト動作によって作業対象物を掬い、掬った作業対象物（荷）をダンプ動作によって排出する。

図３に示すように、バケット３は、車幅方向に間隔を空けて対向する一対の側面部３０と、車体の接地面側において一対の側面部３０を連結する底面部３１と、底面部３１から曲面を成して立設された曲面部３２と、底面部３１に対し曲面部３２を介して連続して形成された上面部３３と、を有しており、曲面部３２の前方を開口した有底の容器形状となっている。

バケット３の曲面部３２には、リフトアーム２の左右の側板が接続される一対の第１ブラケット３４が設けられており、これら第１ブラケット３４とリフトアーム２の先端部とが第１ピンとしての第１バケットピン１１を介して回動可能に連結されている。

図２に示すように、バケット３の底面部３１と曲面部３２が連続する部分には、第１バケットピン１１を包囲するように一対のウェアプレート１８が固定されており、これらウェアプレート１８によって第１バケットピン１１の損傷が防止されている。

また、一対の第１ブラケット３４の間における曲面部３２の車幅方向中央部には、リンク装置１３が接続される第２ブラケット３５が設けられている。この第２ブラケット３５は、一対の第１ブラケット３４の第１バケットピン１１の取付位置よりも上面部３３側に配置されており、第２ブラケット３５とリンク装置１３の連結ロッド１３ｂとが第２ピンとしての第２バケットピン３６を介して回動可能に連結されている。

すなわち、バケット３とリフトアーム２の回動中心（ヒンジ軸）となる第１バケットピン１１に対して、バケット３とリンク装置１３の回動中心となる第２バケットピン３６が上面部３３側にオフセットした位置関係になっている。なお、詳細については後述するが、一対の第１ブラケット３４の側部に、車体の周囲の物体を検知する監視装置１７が取り付けられるようになっている。

図１に示すように、後フレーム８には運転室６が設けられており、この運転室６には、ホイールローダ１を操作する運転者が搭乗する内部空間が形成されている。運転室６の内部には、運転者が着座するシート（図示せず）や、シートに着席した運転者が操作する操作装置（ステアリング、ペダル、レバー、スイッチなど）の他に、バケット３に取り付けられた監視装置１７の検出結果を表示する表示装置１６が配置されている。

次に、監視装置１７の取付構造について、図４〜８を参照して詳細に説明する。

図４は、監視装置１７の取付構造を示す要部斜視図である。図５は、荷役装置９の走行姿勢を示す側面図である。図６は、リフトアーム２を最も高く上昇させた場合の姿勢を示す側面図である。図７は、掘削作業時における荷役装置９の姿勢を示す側面図である。図８は、取付部材の変形例を示す要部斜視図である。

図４に示すように、バケット３に設けられた左側の第１バケットピン１１の近傍に２面を開放した直方体形状の取付部材２０が配置されている。この取付部材２０はネジ止め等の手段を用いて左側の第１ブラケット３４に固定されている。

取付部材２０は、第１ブラケット３４から曲面部３２の幅方向（車幅方向）外側に沿って延在する長方形状の取付板２０ａを有しており、この取付板２０ａの前面先端側に監視装置１７が取り付けられている。なお、同様に、右側の第１バケットピン１１の近傍にも、右側の第１ブラケット３４に取付部材２０を介して監視装置１７が取り付けられている。

これにより、図２に示すように、一対の監視装置１７がウェアプレート１８から外側に突出した姿勢でバケット３に取り付けられ、これら一対の監視装置１７によって左右の前輪４の前方を監視可能としている。

監視装置１７は、投光器から出射された光の反射光を検出する反射型の光電センサであり、本実施形態では、レーザ光を所定の放射角で一方向へ放射する１次元方式のレーザ距離センサが用いられている。

この監視装置１７は、バケット３よりも前方の路面上にレーザ光を照射し、路面からの反射光を検出して、レーザ放射時刻と反射波検出時刻の時間差からレーザ照射位置までの距離を測定する。監視装置１７によって測定された距離は、不図示の表示コントローラによって適宜の表示パターンに変換され、運転室６内に配置された表示装置１６に表示される。

前述したように、監視装置１７は、バケット３の曲面部３２に設けられた第１ブラケット３４の側部に取り付けられて、第１ブラケット３４とリフトアーム２を連結する第１バケットピン１１の取付位置の周囲に配置されているため、図５〜図７に示すように、バケット３の上下動や回動に追従して高さや放射角度が変化する。

その際、図５に示すように、荷役装置９がバケット３を抱え込む姿勢（フルチルト状態）となった場合に、監視装置１７の監視対象領域が車体の前方を向くように設定されている。

したがって、バケット３をフルチルト状態にした走行姿勢にあるとき、監視装置１７から図中の二点鎖線で囲まれた領域Ｓにレーザ光が放射される。そして、バケット３の前方の路面状況が表示装置１６に表示され、運転室６に搭乗している運転者は、この表示装置１６の表示を監視することにより、バケット３が死角になることなく前方の路面状態を適切に把握することができる。

なお、監視装置１７は前輪４の前方に配置されて路面状態を監視しているため、走行時に小石などが監視装置１７に衝突する可能性がある。しかしながら、図５に示すホイールローダ１の前進走行時においては、前転する前輪４から跳ね飛ばされる小石などの飛散物は後方に向かうため、前輪４からの飛散物によって監視装置１７が損傷するおそれはない。また、後進走行時においては、後転する前輪４から小石などの飛散物が前方に跳ね飛ばされたとしても、監視装置１７は取付部材２０の取付板２０ａの前面に取り付けられているため、取付部材２０によって監視装置１７の損傷が防止される。

また、図６に示すように、ダンプアプローチ時など、バケット３をフルチルト状態のままリフトアーム２を最も高く上昇させた姿勢にあるとき、上昇させたリフトアーム２先端側の高い位置で監視装置１７から領域Ｓにレーザ光が放射される。したがって、運転者は、リフトアーム２やバケット３が死角になることなく前方の路面状態を把握できるだけでなく、ダンプトラックの積み荷位置を上方から確認することができる。

また、図７に示すように、掘削時など、バケット３の底面部３１を路面に対して水平にした姿勢にあるとき、監視装置１７からバケット３の真下の領域Ｓにレーザ光が放射される。そのため、運転者は、路面が途切れていないか否かを把握することができる。この場合、監視装置１７によってバケット３の前方を監視することはできないが、走行方向の前方に障害物があったとしても、その障害物はバケット３によって取り除かれるため、路面が途切れていないか否かを把握できれば良い。

なお、取付部材２０の形状は上記した直方体形状に限定されず、監視装置１７を保持する取付板２０ａを有していれば良い。例えば、図８に示す変形例のように、横断面形状をコ字状にした取付部材２０を用いても良く、このような形状の取付部材２０は、監視装置１７の外形に対して十分に大きな取付板２０ａを有するため、監視装置１７を小石などの飛散物からより確実に保護することができる。

また、上記した第１の実施形態においては、監視装置１７として、１次元方式のレーザ距離センサを用いた場合について説明したが、これに代えて、レーザ光を車幅方向にスキャンさせる２次元方式の測域センサや、レーザ光を車幅方向と上下方向にスキャンさせる３次元方式の測域センサを用いることも可能である。それ以外にも、超音波の放射と検出を行う超音波距離センサや、電波の放射と検出を行う電波距離センサ等を監視装置１７として用いることも可能である。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るホイールローダ１Ａについて、図９〜１２を参照して説明する。

図９は、第２実施形態に係るホイールローダ１Ａの正面図、図１０は、ホイールローダ１Ａの要部を示す側面図、図１１は、ホイールローダ１Ａに備えられる監視装置２２の取付構造を示す要部斜視図、図１２は、監視装置２２の取付構造を示す底面図であり、図１〜図７に対応する部分には同一符号を付してある。

図９〜図１２に示すように、第２実施形態に係るホイールローダ１Ａにおいては、バケット３の曲面部３２における一対の第１ブラケット３４の間に断面Ｌ字状の取付部材２１が固定され、この取付部材２１に監視装置２２が取り付けられている。

取付部材２１は、曲面部３２と第２ブラケット３５の接続箇所に固定されており、一対の第１バケットピン１１を結ぶ直線Ｌ（図１２参照）の近傍に位置している。監視装置２２には、レーザ光を車幅方向と上下方向にスキャンさせる３次元方式の測域センサが用いられており、第１実施形態と同様に、荷役装置９がバケット３を抱え込む姿勢となった場合に、監視装置２２の監視対象領域が前フレーム５に対して前方に向けられる関係に設定されている。

このように構成された第２実施形態に係るホイールローダ１Ａにおいては、バケット３の曲面部３２における一対の第１ブラケット３４の間に監視装置２２が取り付けられているため、バケット３の上下動や回動に追従して監視装置２２の高さや放射角度が変化する。

したがって、この監視装置２２は、荷役装置９がバケット３を抱え込む姿勢となった場合に、監視対象領域が前フレーム５に対して前方に向けられる関係に設定され、前述した第１実施形態と同様に、荷役装置９の大きさや作動姿勢（走行姿勢、最揚高姿勢、地上水平姿勢など）に関わらず、運転室６に搭乗している運転者は、リフトアーム２やバケット３が死角になることなく前方の路面状態などを適切に把握することができる。

さらに、監視装置２２として３次元方式の測域センサを用いているため、左右一対の前輪４の間に１つの監視装置２２を配置することにより、運転室６の前方を広範囲に亘って監視することができる。ただし、監視装置２２として、３次元測域センサ以外の他の距離センサ等を用いることも可能である。

なお、監視装置１７，２２の設置個所は上記した各実施形態に限らず、例えば、左右いずれか一方の前輪４に対応するバケット３の側方１箇所に監視装置を設置したり、バケット３の車幅方向中央部と左右両側の計３箇所に監視装置を設置するようにしても良い。

また、上記した各実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

１，１Ａホイールローダ（作業車両）
２リフトアーム
３バケット
４前輪
５前フレーム
６運転室
７後輪
８後フレーム
９荷役装置
１０アームシリンダ
１１第１バケットピン（第１ピン）
１２バケットシリンダ
１３リンク装置
１３ａベルクランク
１３ｂ連結ロッド
１４センタピン
１５ステアリングシリンダ
１６表示装置
１７，２２監視装置
１８ウェアプレート
２０，２１取付部材
２０ａ取付板
３０側面部
３１底面部
３２曲面部
３３上面部
３４第１ブラケット
３５第２ブラケット
３６第２バケットピン（第２ピン）

Claims

車体の前部となる前フレームと、前記前フレームに対し車幅方向に屈曲可能に接続され前記車体の後部となる後フレームと、前記前フレームに取り付けられた荷役装置と、を備え、前記荷役装置は、基端部が前記前フレームに取り付けられ前記前フレームに対して上下方向に回動するリフトアームと、前記リフトアームの先端部に取り付けられ前記リフトアームに対して上下方向に回動するバケットと、前記前フレームから前記バケット側に向かって延在し前記バケットを駆動するバケットシリンダと、前記バケットと前記バケットシリンダとの間に介在して前記リフトアームに回動可能に連結されたリンク装置と、を有する作業車両において、
前記バケットは、
車幅方向に間隔を空けて対向する一対の側面部と、
前記車体の接地面側において一対の前記側面部を連結する底面部と、
前記底面部から曲面を成して立設された曲面部と、
前記底面部に対し前記曲面部を介して連続して形成された上面部と、を有した有底の容器形状を成し、
前記曲面部には、
前記リフトアームに対し第１ピンを介して接続される一対の第１ブラケットと、
一対の前記第１ブラケットの間において、一対の前記第１ブラケットの前記第１ピンの取付位置よりも前記上面部側に、前記リンク装置に対し第２ピンを介して接続される第２ブラケットと、が設けられ、
前記バケットシリンダを動作させて前記荷役装置が前記バケットを抱え込む姿勢となった場合に、前記車体の前方を向くように、一対の前記第１ブラケットのうちの少なくとも一方の側部、もしくは一対の前記第１ブラケットの間の前記曲面部に、前記車体の周囲の物体を検知する監視装置が取り付けられる
ことを特徴とする作業車両。
請求項１に記載の作業車両において、
前記監視装置は、前記第１ブラケットの前記側部における前記第１ピンの取付位置の周囲に取り付けられている
ことを特徴とする作業車両。
請求項２に記載の作業車両において、
前記第１ブラケットの前記側部には、車幅方向の外側に向かって延出する取付部材が設けられており、
前記監視装置は、前記取付部材の先端部側に取り付けられている
ことを特徴とする作業車両。
請求項３に記載の作業車両において、
前記取付部材は、前記監視装置を覆う大きさに形成されている
ことを特徴とする作業車両。
請求項１に記載の作業車両において、
前記監視装置は３次元測域センサである
ことを特徴とする作業車両。