JP6646610B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、車体に作業機を取り付けた作業機械に関し、特に車体の周囲を監視するためのカメラを備えた作業機械に係る。

現場で稼働する油圧ショベル等の作業機械の周囲には、機材や解体物、作業道具等があったり作業者が居たりする場合があり、オペレータは作業機械を例えば後進させたり旋回させたりする際に作業機械の周囲の状況を把握する必要がある。それに対し、旋回体の後端のカウンタウェイトの上部にカメラを設置し、カメラの映像を運転室内のモニタで見て後方確認できる作業機械がある（特許文献１等参照）。

国際公開第２０１４／０６５２１１号

例えば油圧ショベルは土砂の掘削作業や建築物の解体作業に使用されるため、その稼働環境には多くの塵埃が舞っていることが多い。周囲を舞う塵埃がカメラの対物面（例えば対物レンズ又はそのカバー）に付着したりカメラの視界を遮ったりするとカメラの鮮明な映像が確認できなくなる。上述したようにカメラは見渡しの良いカウンタウェイトの上部に設置されてかなり高位置にあり、地上からアクセスして清掃するにも労力を要する。

本発明の目的は、車体の周囲を監視するカメラの対物面の汚れを抑制し運転室内でカメラの鮮明な映像を確認することができる作業機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、運転室及び前記運転室の後側に配置された動力室を有する車体、前記車体の前部に設けられた作業機、及び前記車体に設置した周囲監視カメラを備え、前記動力室の内部に、原動機、前記原動機で駆動される油圧ポンプ、前記原動機の冷却水を冷却する熱交換器、前記熱交換器を冷却する冷却風を発生させるファンを収容した作業機械において、前記動力室における前記ファンの下流側の空間に入口が、前記周囲監視カメラの対物面に出口が臨み、前記ファンの働きによって前記動力室の内部における前記熱交換器の下流側である陽圧領域から空気が流れ込んで前記周囲監視カメラの対物面に噴射されるように形成した空気流路と、前記陽圧領域である前記ファンの下流部と前記空気流路とを接続するダクトとを備え、前記ダクトは、前記ファンの外殻であるファンケースに固定されたフードと、前記空気流路に固定されたフランジと、前記フード及び前記フランジを接続するダクト本体とを含んで構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、陽圧となる動力室の内部から空気流路に空気が流れ込み、周囲監視カメラの対物面の前面に噴出してエアカーテンが形成される。これにより周囲監視カメラの対物面の汚れを抑制することができ、運転室内でカメラの鮮明な映像を確認することができる。

本発明に係る作業機械の代表例であるクローラ式の油圧ショベルの外観構成を表す側面図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械の動力室及びその付近の要素を左後方から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械の動力室及びその付近の要素を表した平面図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械のエンジンカバーを取り外して動力室内部を右前方から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械の旋回体の後部の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る作業機械の動力室及びその付近の要素を表した平面図である。 本発明の第３実施形態に係る作業機械の動力室及びその付近の要素を表した平面図である。

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

（第１実施形態）
・作業機械
図１は本発明に係る作業機械の代表例であるクローラ式の油圧ショベルの外観構成を表す側面図である。以下の説明において断り書きのない場合は運転席の前方（同図中では左方向）を機体の前方とする。但し、クローラ式の油圧ショベルの例示は本発明の適用対象を限定するものではなく、車体に作業機を取り付けた作業機械であれば、クレーンやホイールローダ、ホイール式の油圧ショベル等の他種の作業機械にも本発明は適用され得る。

図１に示した油圧ショベル１は、走行体２及び旋回体３を有する車体と、作業機（フロント作業機）４を備えている。走行体２は作業機械を自走させるための下部構造体であり、左右の履帯を有するクローラ式のものである。旋回体３は支持構造体をなす旋回フレーム５、運転室６、動力室（建屋カバー）７、カウンタウェイト９等を備えている。旋回フレーム５は旋回輪を介して走行体２の上部に旋回可能に設けられている。運転室６は旋回フレーム５の前部左側の上部に配置されている。図示していないが、運転室６内には、オペレータが座る運転席、オペレータが操作する各種操作装置、モニタ装置等が配置されている。カウンタウェイト９は作業機４との重量バランスをとる錘であり、旋回フレーム５の上部の後端に設けられている。カウンタウェイト９と運転室６の間には動力室７が配置されている。また作業機４は土砂の掘削作業等を行うための多関節型の作業腕であり、旋回フレーム５の前部（運転室６の右側）に取り付けられている。この作業機４は、旋回フレーム５に連結したブーム、ブームの先端に連結したアーム、アームの先端に連結したバケットを備えている。ブーム、アーム及びバケットは左右に延びる軸を介して回動し、作業機４は前後に延びる鉛直面に沿って動作する。

・動力室
図２は旋回体の動力室及びその付近の要素を左後方から見た斜視図、図３はその平面図、図４はエンジンカバー（後述）を取り外して動力室内部を右前方から見た斜視図である。図４ではエンジン１３や油圧ポンプ、ファン１７等を取り外した状態を表している。

動力室７の内部には、エンジン１３、油圧ポンプ、熱交換器１４−１６、ファン１７等の機器が収容されている。エンジン１３は原動機であり、回転軸を左右に延ばした姿勢で動力室７の中央に配置されている。エンジン１３の代わりに電動モータを原動機として用いる場合もある。油圧ポンプはエンジン１３で駆動されて油圧アクチュエータを駆動する圧油を吐出するものであり、本実施形態ではエンジン１３の右側でエンジン１３のマフラー１８の下側に配置されている。熱交換器１４は作動油を冷却するオイルクーラ、熱交換器１５はエンジン冷却水を冷却するラジエータ、熱交換器１６は排ガスの燃焼温度を下げて窒素酸化物を低減するインタークーラである。本実施形態では熱交換器１４−１７はそれぞれ広い面を左右に向けた姿勢で前後に並べて配置してあり、動力室７内の冷却風の流れに対して並列に配置されている。ファン１７はエンジン１３で駆動されて熱交換器１４−１６を冷却する冷却風を発生させるものであり、本実施形態ではエンジン１３の左側でエンジン１３と熱交換器１４−１６の間に配置されている。ファン１７と熱交換器１４−１６との間はダクト１７ａで接続されている。ファン１７が発生させる冷却風は、動力室７の内部を図３中の左側から右側に流れる。熱交換器１４−１６の上流側（図３中の左側）にはフィルタ１９が配置され、動力室７に吸い込まれる空気に同伴する塵埃等がフィルタ１９で捕集されるようになっている。

動力室７は、左右の側面板７ａと上面板７ｂを備えている。側面板７ａは前後に延びる鉛直面に沿って起立しており、上面板７ｂは左右の側面板７ａの上部の間を渡っている。図３等に示したように左の側面板７ａには動力室７の内部に外気を取り込むための吸気口（本例ではスリット）が複数設けられている。上面板７ｂは中央部が大きく開口しており、この開口部にはエンジンカバー８が開閉可能に設けられている。エンジンカバー８を取り外すと、上面板７ｂの開口部からエンジン１３や熱交換器１４−１６等の定期的なメンテナンスを必要とする機器にアクセスできるようになっている。また動力室７の前側にはコントロールバルブ等を収容したバルブ室が配置され、バルブ室との間はカバー７ｃで仕切られている。動力室７の後側は、カウンタウェイト９の前面９ａによって閉塞されている。

・カメラ
図５は旋回中心を通って前後に延びる鉛直面で切断した旋回体の後部の断面図である。同図を図１−図４と共に参照して分かる通り、車体（本実施形態では車体の後端であるカウンタウェイト９の上部）にはカメラ装置２０が設置されている。カメラ装置２０は車体の周囲を撮影する周囲監視カメラである。本実施形態のカメラ装置２０は特に後方監視カメラであり、旋回体３の後方を撮影し運転室６の内部のモニタ装置に映像出力する。

ここで図５等に示すように、カウンタウェイト９には上部における左右方向の中央位置に凹部９ｂが形成されている。この凹部９ｂは前後方向に延び、上側と前側が開口している。凹部９ｂの前部開口はカウンタウェイト９の前面９ａに開口し、動力室７の内部空間に臨んでいる。左右に延びる鉛直面で切断した凹部９ｂの断面は矩形状である。凹部９ｂの上部開口は、カウンタウェイト９の上面に取り付けられたカメラブラケット１０で塞がれている。

上記カメラ装置２０は、ベースフレーム２１、カメラハウジング２２、カメラ本体２３を含んで構成されており、凹部９ｂに対応する位置、つまりカウンタウェイト９の上面における左右方向の中央位置に設置されている。

ベースフレーム２１は、カウンタウェイト９（厳密にはカメラブラケット１０）に固定するための固定板である。このベースフレーム２１の前部にはエンジンカバー８が被さり、動力室７の上面板７ｂとエンジンカバー８の間にベースフレーム２１が挟み込まれる。エンジンカバー８を取り外さないとベースフレーム２１を取り外したり傾けたりできない構造である。またベースフレーム２１には通気口２１ａ（図５）が設けられている。カメラブラケット１０の通気口２１ａに対応する位置にも通気口１０ａ（図５）が設けられている。その他、ベースフレーム２１にはカメラ本体２３から延びるハーネス２３ａ（図５）を通すための通し穴（不図示）が設けられている。ハーネス２３ａはこの通し穴等や凹部９ｂを通って運転室６のモニタ装置（不図示）又はモニタ装置の表示出力を制御する制御装置に接続される。カメラ本体２３は例えばＣＣＤカメラである。

カメラハウジング２２は下部ハウジング２２ａと上部ハウジング２２ｂとで中空の箱型に形成されている。下部ハウジング２２ａはベースフレーム２１にボルト等で固定され、カメラ本体２３を支持している。下部ハウジング２２ａの後部には図示しない窓が開口しており、この窓にカメラ本体２３の対物面（対物レンズ又はそのカバー）が臨む。カメラ本体２３は窓から旋回体３の後方を俯瞰して撮影するように配置されている。カメラ本体２３の対物面と窓の間はシールされている。上部ハウジング２２ｂは下部ハウジング２２ａの上部に装着され、カメラ本体２３の上部を覆っている。

また下部ハウジング２２ａの前部には、上記通気口２１ａ，１０ａに対応する位置に通気口２２ｃが設けられている。更に下部ハウジング２２ａと上部ハウジング２２ｂの合わせ面には、微小開口２２ｄが設けられている。この微小開口２２ｄを除き、上部ハウジング２２ｂと下部ハウジング２２ａの間はシールされている。本実施形態では微小開口２２ｄはカメラ本体２３の対物面の上側に位置し、対物面に向かう方向又は沿う方向を向いて開口している。但し対物面に向かう方向又は沿う方向を向いて開口していれば、微小開口２２ｄはカメラ本体２３の対物面の左側、右側又は下側にあっても良い。また微小開口２２ｄは左右に延びるスリット状の開口でも良いし、複数の開口を左右に複数並べたものでも良い。このように下部ハウジング２２ａと上部ハウジング２２ｂで画定されるカメラハウジング２２の内部空間は通気口２２ｃ，２１ａ，１０ａ及び凹部９ｂを介して動力室７の内部空間に繋がり、微小開口２２ｄを介して車体外部の空間に繋がっている。凹部９ｂ、通気口１０ａ，２１ａ，２２ｃ、カメラハウジング２２の内部空間、微小開口２２ｄが、動力室７におけるファン１７の下流側の空間に入口が、カメラ装置２０の対物面に出口がそれぞれ臨む空気流路を形成する。後述するように、動力装置７の内部においてファン１７及び熱交換器１４−１６の下流側は陽圧領域となり、空気流路には動力室７の内部におけるこの陽圧領域から空気が流れ込んでカメラ装置２０の対物面に噴射される。

（動作）
油圧ショベル１を操作する際、オペレータは運転室６に搭乗して運転席に座る。この状態で走行用操作装置のレバーを操作することにより、走行体２が駆動されて油圧ショベル１が前進したり後進したりする。また作業機４の動作や旋回体３の旋回動作に対応する操作装置のレバーを操作することにより、作業機４や旋回体３が駆動して土砂の掘削作業等を行うことができる。

走行動作や旋回動作等の最中には、運転室６内のオペレータの死角となる旋回体３の後方がカメラ装置２０によって撮影される。カメラ装置２０で撮影された映像は運転室６に配置されたモニタ装置にリアルタイムに表示される。オペレータは、このモニタ装置に表示される映像によって旋回体３の後方を適宜確認しながら油圧ショベル１を操作することができる。

このとき、エンジン１３により駆動されるファン１７によって、左側の側面板７ａの吸気口を介して動力室７の内部に冷却風として外気が吸い込まれる。冷却風はフィルタ１９を通って塵埃等を除去された後、動力室７の内部を右方向に流れ熱交換器１４−１６やエンジン１３、油圧ポンプ、マフラー１８等を冷却した後、動力室７の排気口から排出される。またエンジン１３の稼働中はファン１７の働きによって動力室７の内部が陽圧になり、前述した空気流路に気流が発生し動力室７の内部の一部の空気が凹部９ｂやカメラハウジング２２の内部空間を通って微小開口２２ｄから噴出する。微小開口２２ｄから噴出した圧縮空気はカメラ本体２３の対物面に向かって或いは対物面に沿って流れる。

（効果）
油圧ショベルを始めとする作業機械は自走機能を持つものも多いが、走行が主目的ではないため、自動車のように走行によってエンジンルームに冷却風を取り込むことはできない。また作業機械のエンジンは定格回転数付近で駆動されるため自動車のエンジンよりも発熱量が大きい。そのためファンによって動力室内に大量の冷却風を取り込まなければならない。結果として動力室内は外気圧に比べてかなり高圧（陽圧）となる。本実施形態ではこのことを利用して空気流路に気流を生じさせ、カメラ本体２３の対物面に沿って圧縮空気の流れ、即ちエアカーテンを形成することができる。エアカーテンを形成するためのコンプレッサは不要である。これによりカメラ装置２０の対物面の汚れを抑制することができ、ひいては運転室６内でカメラ装置２０の鮮明な映像を確認することができる。

また動力室７に取り込まれる空気はフィルタ１９を通過するため、エアカーテンを形成する空気は外気に比べて清浄である。従って動力室７の内部の空気を噴射することでカメラ装置２０の対物面が却って汚れるようなこともなく、カメラ装置２０の対物面の汚れ抑制の効果は高い。

また本実施形態では、カメラ装置２０のハーネスを通す空間である凹部９ｂ等を利用してカメラハウジング２２の内部空間に空気を取り込み、カメラハウジング２２に設けた微小開口２２ｄから空気を噴出させてエアカーテンを形成している。単にエアカーテンを形成するだけならエアホースやノズル等を別途配管してカメラ装置２０の対物面に空気を吹き付ける構成とすることもできるが、そのような場合に比べて本実施形態の場合は外観がシンプルで美観性に優れる。部品点数の増加も抑えられる。

（第２実施形態）
図６は本発明の第２実施形態に係る作業機械の動力室及びその付近の要素を表した平面図である。同図において第１実施形態と同様の要素には既出図面と同符号を付してある。本実施形態が第１実施形態と相違する点は、動力室７の内部における陽圧領域であるファン１７及び熱交換器１４−１６の下流部と空気流路とを接続するダクト２５を備えている点である。

ダクト２５は、フード２５ａ、ダクト本体２５ｂ及びフランジ２５ｃを備えている。フード２５ａはダクト２５の入口部であってファン１７に向かってダクト本体２５ｂよりも広く開口しており、ファン１７の外殻であるファンケースの風の出口部に接触又は近接し、例えばファンケースに固定されている。このフード２５ａによって冷却風が効率良く捕集されてダクト２５に導かれる。フランジ２５ｃはダクト２５の出口部であり、空気流路の入口（凹部９ｂ）に対して一定の気密性が保たれるようにカメラ装置２０のベースフレーム２１等に固定されている。ダクト本体２５ｂはフード２５ａとフランジ２５ｃとを接続している。ダクト本体２５ｂとフード２５ａとの接続部、ダクト本体２５ｂとフランジ２５ｃとの接続部はそれぞれ気密性が保たれている。フード２５ａ、ダクト本体２５ｂ及びフランジ２５ｃそのものにも勿論それぞれ気密性がある。ダクト２５を追加した点を除き、その他の構成について本実施形態に係る作業機械は第１実施形態に係る作業機械と同様である。

本実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られるが、特にダクト２５を設けたことで空気流路の吸気口がファン１７の直ぐ下流側の最も高圧な領域に来ることから、エアカーテンの風勢が増しカメラ装置２０の汚れ抑制効果の更なる向上が期待できる。

（第３実施形態）
図７は本発明の第３実施形態に係る作業機械の動力室及びその付近の要素を表した平面図である。同図において第１実施形態と同様の要素には既出図面と同符号を付してある。本実施形態が第１実施形態と相違する点は、車体の側部に設けた周囲監視カメラ（側方監視カメラ）であるカメラ装置２６に本発明を適用した点である。本実施形態においては後方のカメラ装置２０も併存するが、不要であればカメラ装置２０への発明の適用若しくはカメラ装置２０そのものを省略しても良い。

カメラ装置２６の構造はカメラ装置２０と同様であり、ハーネス（不図示）を介して運転室６のモニタ装置又はモニタ装置の表示制御をする制御装置に接続されている。本実施形態においては旋回体３の右側（運転室６の反対側）の部分であって動力室７の前側に位置している。本例の場合この位置にはタンク類（燃料タンクやオイルタンク等）が配置されており、タンク類の上部に一定の気密性を有する中空のケース２７が設置してある。カメラ装置２６はケース２７の上部にベースフレーム２１を固定し、旋回体３の右方を俯瞰するように配置してある。そしてカメラ装置２６のカメラハウジング２２の通気口２２ｃ（図５）は、本実施形態における空気流路であるダクト２８を介して動力室７の内部空間に接続している。ダクト２８は前の実施形態のダクト２５と同じような構造をしており、フード２８ａ、ダクト本体２８ｂ及びフランジ（不図示）を備えている。フード２８ａは動力室７の内部空間におけるファン１７の下流側の領域に開口しており、例えば動力室７とその前側のバルブ室２９とを仕切るカバー７ｃに固定されている。フランジはケース２７の内部に配置され、例えばケース２７に固定されている。ダクト本体２８ｂはフード２８ａから延びて動力室７の前側にあるバルブ室２９を通った後、バルブ室２９の上側に出てケース２７に挿し込まれてフランジに接続している。その他の構成については、本実施形態に係る作業機械と第１実施形態に係る作業機械は同様である。

本実施形態においてはファン１７が駆動されて動力室７の中が陽圧になるとダクト２８に気流が発生し、通気口２２ｃからカメラハウジング２２に空気が流れ込み微小開口２２ｄから空気が噴出してカメラ装置２６の対物面に沿ってエアカーテンが形成される。言うまでもないが、カメラ装置２０においても第１実施形態で説明した通りエアカーテンが形成される。このように側方監視カメラであるカメラ装置２６にも本発明は適用可能であり、同様の効果を得ることができる。

１…油圧ショベル（作業機械）、４…作業機、６…運転室、７…動力室、９ｂ…凹部（空気流路）、１０ａ…通気口（空気流路）、１３…エンジン（原動機）、１４−１６…熱交換器、１７…ファン、２０…カメラ装置（周囲監視カメラ、後方監視カメラ）、２１ａ…通気口（空気流路）、２２…カメラハウジング（空気流路）、２２ｃ…通気口（空気流路）、２２ｄ…微小開口（空気流路）、２３…カメラ本体、２３ａ…ハーネス、２５…ダクト、２６…カメラ装置（周囲監視カメラ、側方監視カメラ）、２８…ダクト（空気流路）

Claims (4)

1. 運転室及び前記運転室の後側に配置された動力室を有する車体、前記車体の前部に設けられた作業機、及び前記車体に設置した周囲監視カメラを備え、前記動力室の内部に、原動機、前記原動機で駆動される油圧ポンプ、前記原動機の冷却水を冷却する熱交換器、前記熱交換器を冷却する冷却風を発生させるファンを収容した作業機械において、
   前記動力室における前記ファンの下流側の空間に入口が、前記周囲監視カメラの対物面に出口が臨み、前記ファンの働きによって前記動力室の内部における前記熱交換器の下流側である陽圧領域から空気が流れ込んで前記周囲監視カメラの対物面に噴射されるように形成した空気流路と、
   前記陽圧領域である前記ファンの下流部と前記空気流路とを接続するダクトとを備え、
   前記ダクトは、前記ファンの外殻であるファンケースに固定されたフードと、前記空気流路に固定されたフランジと、前記フード及び前記フランジを接続するダクト本体とを含んで構成されている
   ことを特徴とする作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記周囲監視カメラはカメラ本体とこれを覆うカメラハウジングを備えており、
   前記動力室の内部の陽圧領域に臨み前記周囲監視カメラのハーネスを通す空間と前記カメラハウジングの内部空間が前記空気流路を形成し、前記カメラハウジングに形成した微小開口から前記対物面に向かって又は沿って空気が噴射されるように構成したことを特徴とする作業機械。
3. 請求項１に記載の作業機械において、前記周囲監視カメラが前記車体の後端に設けた後方監視カメラであることを特徴とする作業機械。
4. 請求項１に記載の作業機械において、前記周囲監視カメラが前記車体の側部に設けた側方監視カメラであることを特徴とする作業機械。

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