JP4262083B2 - 建設機械用モニタの過熱防止構造 - Google Patents

Description

この発明は、建設機械のキャブ内に設置されたモニタの高温破壊を避けるために、内部温度が上昇した際にモニタの発光体の光量や輝度を低減し明るさを下げて発熱を抑えるモニタの過熱防止構造に関する。

従来、液晶モニタは、内部温度の上昇を緩和するために、容積を大きくしており、また輝度も高くなく発熱量もそれ程大きくなかった。
しかし、建設機械用液晶モニタの場合、液晶モニタはキャブ内に設置されるので、その位置は直接光にさらされやすく、季節や、時間帯によっては外部から液晶モニタが加熱され、内部温度も上昇する。
また、液晶モニタは容積が大きいと前方視界の妨げとなるため小型化が求められているが、液晶モニタの容積に反して内部消費電力が大きくなり、更に、屋外で使用するので、視認性を向上させるために高輝度のバックライトが要求され、内部温度が高くなりやすい。
そのため、液晶モニタの高温破壊を避けるために、内部温度が上昇した際に液晶モニタの輝度を低減させる必要があった。

一方、例えば特表平１０−５０５１９５号のＬＣＤモニタ用光源冷却器では、光源に接触する半透明容器に冷媒液体を内蔵し、光源からの熱を吸収して冷却する構成が知られている。
しかし、このような冷却構造を液晶モニタ内に内蔵したのでは、大型化が避けられないし構造が複雑化するため、建設機械用液晶モニタとしての不具合は解消されなかった。
また、上記のように冷却構造を内蔵した場合の不具合は、液晶モニタに限らず、自発光の有機ＥＬやプラズマ構造のモニタ、ランプ構成のモニタにおいても同様であった。
特表平１０−５０５１９５号 第３図参照

この発明の解決しようとする課題は、建設機械のキャブ内に設置されたモニタの内部温度を検知して、高温破壊の虞れが生じる場合には、モニタの明るさを自動的に落としてモニタの内部発熱を抑えるようにしたモニタの過熱防止構造を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、請求項１の発明では、図１および図２のブロック図に示すように、
建設機械のキャブ内に設置されて発光体を内蔵したモニタの内部温度を検出する温度センサと、該温度センサで検出されたモニタの内部温度が、モニタの内部温度に対応して予め設定された発光体の光量または輝度からなる明るさの上限値を超えたか否か判定する判定手段と、超えたと判定された場合に、発光体の光量または輝度を前記上限値以下に低減させる調光制御手段とからなる建設機械用モニタの過熱防止構造において、
モニタには、オペレータがモニタの輝度を設定可能な輝度調整スイッチを有し、
モニタの内部温度に対応する発光体の光量または輝度の上限値を予め記録しておき、
判定手段は、温度センサで検出されたモニタの内部温度を基に、前記上限値を呼び出し、前記モニタ部の現在の発光体の光量または輝度の設定値と比較し、前記上限値が設定値を超えた場合は前記設定値を目標値として維持し、前記上限値が設定値以下の場合は前記上限値を目標値とし、調光制御手段で前記目標値に基づいてモニタの発光体の光量または輝度を調整することを特徴とする。
また、請求項２の発明では、
モニタが液晶モニタからなって建設機械のキャブ内に設置された表示器に設けられており、前記液晶モニタには監視対象の計測データまたは建設機械に搭載したカメラ部からの画像を表示しうることを特徴とする。

この発明の建設機械用モニタの過熱防止構造では、モニタの発光体の明るさ、即ち、光量または輝度がモニタの内部温度に対応した上限値を超えた場合に、上限値まで落として内部発熱を抑えるため、モニタが高温破壊に至らずにすむ。
また、冷却部材の内蔵を必要とせず光量や輝度の制御だけでよいので、モニタの容量を大きくする必要がなく小型化を維持でき、良好な前方視界を得られる。
そして、モニタの現在の設定値が、モニタの内部温度に対応した上限値以下の場合には、設定値のままの高輝度での発光が可能であり、良好な視認性が得られる。
このように簡単な構造でモニタの内部過熱を防止することができるので、経済性にも優れ、極めて有益である。

以下に、この発明の建設機械用モニタの過熱防止構造を油圧ショベルの液晶式モニタを有する表示器に適用した場合の好適実施例について図面を参照しながら説明する。

図２に示す液晶モニタの過熱防止構造２０は、油圧ショベル３０のキャブ内に設けられた表示器１に装備されたモニタ部２の輝度を制御する構成からなっている。
このモニタ部２は、液晶パネルの裏面に発光体としての一例を示すバックライト（図示省略）を設けた公知構成の液晶モニタからなっている。
過熱防止構造としては、モニタ部２の内部温度を検出するサーミスタなどの温度センサＳ２と、目標輝度値を演算するＣＰＵ構成の判定処理部２１と、調光制御手段として目標輝度値に基づいて前記発光体への制御信号を出力する調光制御手段２２と、モニタ部を制御する周辺回路２３とを備えている。

［油圧ショベル］
ここで、建設機械の一例としての油圧ショベル３０は、下部走行体に上部旋回体が旋回可能に設けられ、この上部旋回体に、エンジンおよびこのエンジンにより駆動される油圧ポンプなどの動力装置部と、油圧ポンプに接続された油圧回路を制御する図示省略の油圧コントロール部と、オペレータの操縦室となるキャブと、作業アタッチメントとが搭載された公知の概略構成からなっている。

作業アタッチメントは、ブーム用油圧シリンダにより回動されるブームの先端部に、アーム用油圧シリンダにより回動されるアームが軸支され、このアームの先端部にバケット用油圧シリンダによりリンケージを介し回動されるバケットが軸支されている。

［表示器］
次ぎに、表示器１は、キャブ３１の適宜個所、図４に示す一例では、座席３４の前方に設けられた走行用の操作レバー３５の一側に配置されている。
本実施例で表示器１は、筐体１Ａの上部にＬＥＤを内蔵した赤色ランプからなる警報部３が設けられ、中央に液晶のモニタ部２が形成され、下部に操作パネル部８が設けられている。
警報部３は、所定の警告パターンに従ってＬＥＤを点灯ないし点滅させた警報を発する。

［モニタ部］
モニタ部２は、エンジン燃料の残量を表示する燃料計、油圧回路の作動油の油温を表示する油温計、エンジン冷却水の水温を表示する水温計などの監視対象の計測値を表示する計器画像表示部２ａと、数値などの文字表示部と、警告内容や各種機器情報などをアイコンや文字で表示するイベント表示部２ｂとがそれぞれ設けられた液晶画面であり、前記計器画像表示部２ａに表示される燃料計、油温計および水温計は、液晶／ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたフルグラフィック液晶画面からなっている。

また、表示器１の操作パネル部８には、キー入力手段の一例として上下左右の矢印キーや、各種ファンクションキーとして、例えばメニューキー、セットキー、ＯＫキーおよびキャンセルキーなどが設けられている。
また、表示器本体の下端部には、ヒンジ部を介してカバー体９が開閉自在に設けられ、不使用時における操作パネル部８を覆って保護している。
これらの構成は、特願２００３−９９４８５号に示した表示器の構成に準じている。

［温度センサ］
この表示器のモニタ部２には、前述のように過熱防止構造が設けられている。
即ち、モニタ部２の内部温度を測定するために温度センサＳ２が設けられている。
本実施例で温度センサＳ２はサーミスタからなっており、図示省略の液晶パネルの背面側に取り付けられて、上記液晶パネルの温度を測定する。
この測定されたモニタ内部温度は、判定処理部２１に入力される。

［判定処理部］
判定処理部２１は、前記モニタ内部温度と、ユーザ設定輝度とを比較して、目標輝度値を決定する。
ユーザ設定輝度は、油圧ショベルのオペレータが、例えば輝度調整スイッチ（図示例ではダイヤル式）Ｓ３を操作してマニュアル設定したもので、モニタ部２の現在の輝度を示すが、この発明ではモニタ部２の輝度が自動調光される構造の場合は、現在のモニタ部２の輝度がフィードバックされたものもユーザ設定輝度とする。

次ぎに、判定処理部２１の処理手順を図３のフローチャートに示す。
まず、ステップ２０１で、前記温度センサＳ２で検出した液晶モニタの内部温度を入力する。
次ぎに、ステップ２０２では、まず、前記内部温度に対応する上限輝度値を求める。これは、図５に例示するように、内部温度−５０℃〜１００℃に対応する上限輝度値のデータファイルを予めメモリＭに記録しておき、呼び出し自在としておく。
また、前記内部温度に基づく上限輝度値と、最新のユーザが設定した輝度またはモニタ部の現在の輝度（ユーザ設定輝度）をフィードバックする。
そして、前記内部温度に対応する上限輝度値とユーザ設定輝度とを比較する。

本実施例では、ユーザ設定輝度が前記上限輝度値より高いか否か判定する。
高いと判定された場合（ＹＥＳ）には、ステップ２０３で、目標輝度値を前記上限輝度値とする。
等しい、または低いと判定された場合（ＮＯ）には、ステップ２０４で、目標輝度値を前記ユーザ設定輝度のままとする。
そして、ステップ２０５によって、前記目標輝度値を調光制御手段に出力する。

［調光制御手段］
調光制御手段は、本実施例の場合、発光体（本実施例では蛍光管などのバックライト）の駆動回路への通電を制御して輝度を調整する輝度制御信号を出力する手段であり、図示例の場合には、輝度制御信号をモニタ部２の周辺回路２３に出力して、モニタ部２の輝度を調整することができる。
そして、輝度を低下させることにより、モニタ部の内部発熱を低減させることができる。

［表示器制御システム］
次ぎに、前記表示器１の制御システムについて説明する。
この制御システムは、図６に例示するように、キャブ内に設けられた表示器１と、油圧ショベル３０の所定のコンポーネントに設けられて計測データを得るためのセンサ群Ｓ、Ｓ、Ｓ・・と、油圧ショベル３０の所定個所に装着された監視用のカメラＣと、これらのデータを基に前記表示器１のモニタ部２に画像を表示させ、警報部３の作動を制御するコントローラ１０とからなっている。

コントローラ１０は、本実施例の場合、上記センサ群Ｓ、Ｓ、Ｓ・・からの計測データを予め設定された警告基準に該当するか否か（換言すれば正常領域に含まれないか否か）を判定する警報判定手段１１と、上記計測データを計器画像に変換する画像処理手段１２と、警報部３への警報のパターン制御を決定する警報制御手段１３と、モニタ部２への画像入力を決定する（と共に決定した画面モードを警報制御手段に出力する）入力切替手段１４とからなっている。

［カメラ部］
監視用のカメラ部Ｃは、例えばＣＣＤカメラからなっており、図示例では取付台６１上に角度調整可能にカメラ本体（筐体）６２を設けた構造からなっており、撮影方向やカメラ姿勢、焦点距離などが固定された構成であっても、あるいはそれらが調整可能な構成であってもよい。
そして、このカメラ部Ｃは、油圧ショベル３０の作業内容に応じて適宜個所に１または複数台を取り付けることができる。
このカメラ部Ｃで撮影された画像データは、有線または無線により入力切替手段１４を介して表示器１の画像入力部に入力される。
このようにしてオペレータの死角位置や、作業アタッチメントの作業状態をカメラ部で捉えることができ、また必要に応じて撮影エリアを調整しうる。
なお、このカメラ部Ｃは、常時スイッチ投入状態となっているものでもよいし、マニュアルあるいはオペレータによる所定の機器操作で自動的にスイッチが投入されるように制御されたものでもよい。

［警報判定手段］
警告判定手段１１は、センサ群Ｓ、Ｓ、Ｓ・・からの検知データを基に計測値に換算し、あるいはセンサから直接に計測値が得られる場合にはそのまま入力して予め設定してある警告基準データと比較し、警告の要否を判定する。
そして、上記判定が行われた計測値は、画像処理手段１２で、モニタ部２に表示される前記計器画像や、警告画像に変換され、あるいはイベント部２ｂに表示される後述のイベント表示が呼び出されて画像データとして出力される。

［警報制御手段］
警報制御手段１３は、警報判定手段１１の結果と、後述の入力切替手段１４の現在の入力中の画面モードを入力して、警報部３の作動の有無と作動する場合の警報パターンを決定する。

［入力切替手段］
モニタ部２への入力切替手段１４は、画像処理手段から入力される計測値画面モードと、カメラ部から入力されるカメラ画面モードとの入力の切替えを択一的に行い、決定された一方の画面モードをモニタ部に表示するものである。
そのスイッチング機構としてはオペレータがマニュアル操作して入力を切替えるマニュアル切替方式と、所定の機器の動作に連動して自動的に入力が切り替わる自動切替方式とがある。
本実施例では、上記切替方式は、いずれか一方の方式のみを用いる構成、または、双方の方式を用いる構成でもよい。
また、双方の方式を用いる構成の場合でも、双方同時に使用するもの、またはいずれか一方を選択して使用するものでもよい。

マニュアル切替方式の場合は、例えば、表示器１に設けた画面切替スイッチ（図示せず）からなる。
この画面切替スイッチは、専用のスイッチないしキーであってもよいが、既設の入力キーに切替スイッチ機能を持たせ、これを押すことで、切替信号を送ってスイッチング機構が作動し、前記モニタ部２の入力画面の切替えを行うようにしてもよい。

自動切替方式の場合は、予め設定した操作レバーが所定の動作を行うと、図示しないセンサの検知信号を基に前記切替信号を送り、スイッチング機構が作動して前記入力画面の切替えを行う。
上記スイッチング機構を作動させるための操作レバーの所定の動きは、予めユーザ（またはオペレータ）が自らの好みや、作業時の使い方に応じて自由に設定（メモリに登録）するティーチィング方式でもよいし、予め設定された所定の機器の動作パターンの中から選択して同様に設定するものでもよい。

本実施例では、例えば、カメラ部Ｃが建設機械の後方監視用に配置された場合（例えばＣ４、Ｃ５など）は、図４で例示するように、走行用の操作レバー３５の後進操作によって、モニタ部２への入力画面モードがカメラ画面モードに切替わり、前進操作によって計測値画面モードに切り替わる。

カメラ部Ｃが建設機械の側方監視用に配置された場合は、操作レバー３５の旋回用の操作（走行用の一対のレバーの前後進の同時操作）によってモニタ部への入力画面モードがカメラ画面モードに切り替わり、前進または後進の直進操作によって計測値画面モードに切り替わる。

カメラ部Ｃが建設機械の前方監視用に配置された場合は、ブーム、アームまたはバケット用の作業機操作レバー３６の操作によってモニタ部２への入力画面モードがカメラ画面モードに切り替わり、作業終了の操作によってし走行する用の操作によって計測値画面モードに切り替わる。
なお、入力切替手段１４で選択された画面モードの種類は、警報制御手段１３にフィードバックされる。

これら操作部材は、上記操作レバー３５や３６の操作に限らず、走行用のフートペダル３７の操作や、ロックレバー３８の操作を検出して切り替えるようにしてもよい。
また、入力の切替は、前記操作部材の単一の操作に限らず、複数の操作が組合された場合、複数の操作部材による操作の組合せが行われた場合に切り替わるように設定してもよい。

［イベント表示と警報パターン］
本実施例では、表示器１の画面モードが、計測値画面モードの場合と、カメラ画面モードとの場合で、異なる警報パターン（例えば、警告灯の点灯、点滅（点滅間隔の長短）など）が発せられるようになっている。
また、イベント表示には、警告される内容がアイコンや文字などで表示され、また背景が赤やオレンジ、グリーンとなって、オペレータの注意を惹きつけるようになっている。
このように、機器の状況に応じて、計測値画面モードとカメラ画面モードとで、警報部３の警報パターンを変えて表示するので、オペレータはモニタ部２がカメラ画面モードであっても、警報に気付き、余裕を持って計測値画面モードに切替えて異常を知るなどの対応をすることができる。
上記実施例では、同じ警報基準を基に、警報パターンを計測値画面モードとカメラ画面モードとで変更した場合を示したが、警報基準そのものを計測値画面モードとカメラ画面モードとで別々に設定してもよい。

また、カメラ部Ｃのデータを基に警報の要否を判定する構成としてもよい。
例えば、作業中はカメラ部Ｃは常時あるいは所定作業中に作動させておき、モニタ部２の画面モードがいずれであっても、該カメラ部Ｃに映し出された所定の監視エリア内に障害物が検出された場合にカメラ警告判定手段１１’で警告の要否を判定するを設けておき、同様に警報を発する構成としてもよい。

図７に示すモニタの過熱防止構造２０は、前記画面モードの切替によって自動的に輝度が変更する場合の異なる実施例を示す。
判定処理部２１では、入力切替手段１４で選択された計測値画面モードまたはカメラ画面モードに対応する画面モード設定輝度と、オペレータのマニュアル操作によるユーザ設定輝度と、温度センサＳ２からのモニタ内部温度とが入力される。
そして、前述のとおり、温度センサＳ２からの内部温度に基づいて上限輝度値が求められる。

本実施例では、判定処理部２１では、画面モード設定輝度とユーザ設定輝度とが競合する場合にユーザ設定輝度を優先し、このユーザ設定輝度と前記上限輝度値とを比較する。
画面モード設定輝度だけの場合には、画面モード設定輝度と前記上限輝度値とを比較する。
そして、いずれの場合も、上下輝度が低い場合には上限輝度値を目標輝度値として輝度を制御する回路に出力する。

上限輝度値とユーザ設定輝度（前者の場合）または画面モード設定輝度（後者の場合）が等しいが高い場合には、目標輝度値をユーザ設定輝度または画面モード設定輝度としてバックライト制御回路に出力する。
これにより、画面モードの切替により輝度が連動して変更される場合にも、同様に、上限輝度値に基づいて輝度調整することができるので、モニタ部２の内部発熱を防止することができる。

上記実施例で、温度センサは、液晶パネルに設けたが、液晶モニタの内部に設ける構成でもよい。
内部温度と上限輝度値との関係は、モニタ部に応じて、適宜実験的に定めることができる。
輝度スイッチの構造は実施例に限定されるものではなく、全自動で輝度を調整する構造であってもよい。

［発光体］
次ぎに、この発明でモニタおよびその発光体は、前記実施例の液晶モニタに限定されるものではない。
前記各実施例ではバックライトを発光体とする液晶モニタを例示したが、発光体の位置は液晶面の前方や側方に配置して液晶面の裏面に反射板を置いた構造であってもよい。
また、この発明でモニタは、これら液晶モニタに限定されず、例えばゲージ類は針などの機械式とし、警告表示だけを発光体としてのランプで行うような液晶を用いないモニタであってもよい。
この場合の調光制御手段は、ランプの光量を制御（通常は電圧を制御）することで、明かりを下げてモニタの過熱を防止することができる（図１参照）。

更に、この発明のモニタおよび発光体は、有機ＥＬやプラズマを用いたモニタのように、自発光による構造であってもよい。
これらの場合においても、モニタ内部の温度をセンサで検知し、温度が基準値を超えた場合には、調光制御手段によって輝度を低下させて、温度を低下するように制御すればよい。
その他、要するにこの発明の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。

上記実施例では、建設機械の一例として油圧ショベルを例示したが、ホイールローダやブルドーザーその他の作業アタッチメントを有する建設機械に適用しうる。

本件発明の建設機械用モニタの機能ブロック図である。 建設機械用モニタの過熱防止構造のブロック図である（実施例１）。 判定処理部のフローチャートである。 表示器の配置を示すキャブ内の斜視図である。 内部温度と上限輝度値の関係を示すグラフである。 表示器制御システムのブロック図である。 建設機械用モニタの過熱防止構造のブロック図である（実施例２）。

符号の説明

１ 表示器
２ モニタ部
２ａ 計器画像表示部
２ｂ イベント表示部
３ 警報部
８ 操作パネル部
１０ コントローラ
１１ 警報判定手段
１２ 画像処理手段
１３ 警報制御手段
１４ 入力切替手段
２０ モニタの過熱防止構造
２１ 判定処理部
２２ 調光制御手段
２３ 周辺回路
３０ 油圧ショベル
Ｃ カメラ部
Ｓ２ 温度センサ
Ｓ３ 輝度調整スイッチ

Claims (2)

1. 建設機械のキャブ内に設置されて発光体を内蔵したモニタの内部温度を検出する温度センサと、該温度センサで検出されたモニタの内部温度が、モニタの内部温度に対応して予め設定された発光体の光量または輝度からなる明るさの上限値を超えたか否か判定する判定手段と、超えたと判定された場合に、発光体の光量または輝度を前記上限値以下に低減させる調光制御手段とからなる建設機械用モニタの過熱防止構造において、
   モニタには、オペレータがモニタの輝度を設定可能な輝度調整スイッチを有し、 モニタの内部温度に対応する発光体の光量または輝度の上限値を予め記録しておき、
   判定手段は、温度センサで検出されたモニタの内部温度を基に、前記上限値を呼び出し、前記モニタ部の現在の発光体の光量または輝度の設定値と比較し、前記上限値が設定値を超えた場合は前記設定値を目標値として維持し、前記上限値が設定値以下の場合は前記上限値を目標値とし、調光制御手段で前記目標値に基づいてモニタの発光体の光量または輝度を調整することを特徴とする建設機械用モニタの過熱防止構造。
2. モニタが液晶モニタからなって建設機械のキャブ内に設置された表示器に設けられており、前記液晶モニタには監視対象の計測データまたは建設機械に搭載したカメラ部からの画像を表示しうることを特徴とする請求項１に記載の建設機械用モニタの過熱防止構造。

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