JP7103968B2 - ブルドーザの安全装置 - Google Patents

Description

本発明はブルドーザの安全装置に関し、特にブルドーザの走行時の作業を安全に進めるために適用して有用なものである。

建設機械の一種であるブルドーザで利用され、実用化されている安全装置の代表的なものとして超音波センサを利用したものがある。これは、ブルドーザの車体に取り付けられた超音波センサの発信器から発射され、人や物に衝突して反射された反射波である超音波を、同様に前記車体に取り付けられた受信器で受信して所定の演算処理を行うことにより障害物との距離を検出し、衝突の回避等の安全を確保するものである。

しかしながら、上述の如き超音波センサを用いた安全装置では、人ばかりでなく、大きい石や岩、材木、塀等も検知してしまう、すなわち、超音波センサを用いた場合には人感センサとしての精度が悪いという大きな問題がある。

かかる問題を解決する安全装置として、超音波センサに焦電型赤外線センサを組み合わせた安全装置が提案されている（特許文献１参照）。これは、超音波を発して人を含む障害物から反射された超音波を検知する超音波センサと、人の発する波長の赤外線を検知する焦電型赤外線センサとを組合わせて人検知センサを構成するとともに、前記人検知センサの焦電型赤外線センサと超音波センサによる両検知出力に基づき所定の論理演算を行うことにより高精度に人の存在を検出するように工夫したものである。

特開平０８－０２１８３１０号公報

しかしながら、特許文献1においては、所定範囲内の人の存在が検出された場合に、どのような機構により、どのようにして車体を停止させるのかについては、具体的には開示されていない。すなわち、非常時に迅速かつ安全に車体の走行を停止させて、人との衝突を未然に防止するための具体的で、かつ効果的な思想は開示されていない。

本発明は、上記従来技術に鑑み、ブルドーザの周辺の所定領域に存在する人を高精度に検出するとともに、前記所定範囲内における人の存在が検出された場合には、速やかに車体の移動制動を行って円滑かつ安全に車体を停止させるブルドーザの安全装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、第１の本発明は、ブルドーザの周囲の所定範囲内における人の存在を検出するための人感センサと、
前記人感センサが出力する信号を処理して前記人の存在を検出し、前記人の存在が検出された場合に、これを表わす人感信号を送出する情報処理手段と、
前記人感信号に基づきブレーキ機構のブレーキペダルの踏み込み動作または解除動作を行う制動手段と、を含み、
前記制動手段は、前記人感信号に基づき駆動されるギヤドモータと、該ギヤドモータに取り付けられて該ギヤドモータと一体的に回転するプーリと、一端部が前記ブレーキペダルに固定され他端部が前記プーリに固定されているベルトと、を有し、
前記ギヤドモータの一方向への回転により前記ベルトを前記ギヤドモータで巻き取って前記ブレーキペダルの踏み込み動作を行うとともに、前記ギヤドモータの反対方向への回転により前記ベルトを繰り出して前記ブレーキペダルの解放動作を行うように構成し、
前記ベルトの巻き取り動作および繰り出し動作に伴う前記ベルトの巻き取り量および繰り出し量が所定量に達した時点で動作し、前記制動手段を介して前記ギヤドモータが停止するように制御するスイッチ手段を有し、
前記スイッチ手段は、アクチュエータがその基端部の支点を中心として一方向および反対方向に所定角度回動した時点でそれぞれ動作するとともに前記アクチュエータの先端部に取り付けられたローラを有するリミットスイッチで構成し、前記ローラを前記ベルトに当接させて前記ベルトの巻き取りおよび繰り出しを行うことにより前記アクチュエータを一方向および反対方向にそれぞれ回動させ、それぞれの回動時に前記アクチュエータがデッドポイントを超えて回動することにより前記リミットスイッチが動作するように構成したことを特徴とするブルドーザの安全装置としたことである。

第２の本発明は、第１の本発明において、前記人感センサは、超音波センサと、焦電型赤外線センサとを組み合わせて構成し、
前記情報処理手段は、前記超音波センサの検出情報と、前記焦電型赤外線センサの検出情報に基づき所定の論理演算を行い、この結果に基づいて前記人感信号を送出するように構成したことを特徴とするブルドーザの安全装置としたことである。

本発明によれば、人感センサによりブルドーザの周囲の所定範囲における人の存在を正確に検出することができ、人が検出された場合には、ブレーキ機構のブレーキペダルの踏み込みにより迅速に車両の走行を停止させることができる。この結果、車両と人との接触ないし衝突を未然に防止して、ブルドーザによる所定の作業を安全かつ良好に追行することできる。

本発明の実施の形態に係る安全装置を有するブルドーザを示す側面図である。 図1に示すブルドーザを示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る安全装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る安全装置の人感センサ部分を抽出して示す拡大図である。 本発明の実施形態に係る安全装置のブレーキ解除時におけるブレーキペダルの踏み込み面側から見たブレーキペダル部分を抽出して示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る安全装置のブレーキ解除時における図５の反対面側から見たブレーキペダル部分を抽出して示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る安全装置のブレーキ解除時におけるブレーキペダル部分を抽出して示す側面図である。 本発明の実施形態に係る安全装置のブレーキペダルの解除状態から踏み込み制動時に至る各位置での態様を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る安全装置を有するブルドーザを示す側面図、図２はその平面図である。両図に示すように、ブルドーザＩは、クローラ１で走行する車体２の前面に可動式のブレード（排土板）３が装着されており、進行方向に土砂を押し出して盛土や整地を行うための建設機械である。車体２の上面には運転席４が設けられており、運転席4内には、運転手が着席して所定の操作を行うための操作盤とともに、運転手の足で踏み込むことにより車体２の走行を制動するブレーキペダル等が配設してある。

かかるブルドーザＩにおいて運転手は、通常前方を見ながら走行を行うこととも相俟って、車体２の周囲、特に後方領域は運転手の死角になる。したがって、後方領域に人がいた場合、接触ないし衝突事故を生起する虞がある。かかる事故を未然に防止すべく本形態では車体２の後方の所定範囲Ａにおける人の存在を検出する人感センサ１１を車体２の後部に後方に向けて配設してある。かくして所定範囲Ａ内に人の存在を検出した場合には、車体２の走行を制動して停止させるように制御している。

本形態に係る安全装置は図3のブロック図に示すように、人感センサ１１、情報処理部１２、制動手段１３およびブレーキ機構１４を有している。さらに詳言すると、人感センサ１１は、ブルドーザＩ（図1参照；以下同じ。）の後方の所定範囲Ａ（図１参照；以下同じ。）内における人の存在を検出するもので、超音波センサ１１Ａと、焦電型赤外線センサ１１Ｂとを組み合わせて構成してあり、それぞれの出力信号Ｓ１，Ｓ２を情報処理部１２に送出している。焦電型赤外線センサ１１Ｂとは、人体から放射される赤外線を利用し、入射赤外線の変化を検出することにより人体を検出するパッシブ型のセンサである。

ここで、人感センサ１１のさらに具体的な構成および測定原理に関し、図４に基づき説明しておく。図４は人感センサ１１の部分を抽出して示す拡大図である。同図に示すように、超音波センサ１１Ａは超音波を発信する超音波発信機１１Atおよび人等の物体Ｍで反射された超音波を受信する超音波受信機１１Arの組み合わせからなる。ここで、超音波発信機１1Atから発信された超音波は、人等の物体Ｍに衝突することで反射されて超音波受信器１１Arに受信されるが、その人等の物体Ｍの位置としては、超音波の反射の性質として入射角度θ１が反射角度θ２に等しいので、超音波発信器１1Atと超音波受信器１１Ar結んだ線分を２分する垂直線上の正面近傍にある時が、検出されやすい。一方、焦電型赤外線センサ１１Ｂに関しては、その正面近傍にある場合が物体Ｍとして検出されやすい。したがって、図４に示すように、超音波発信機１１Atと超音波受信機１１Arの間に、望ましくは丁度中間位置にあるように、焦電型赤外線センサ１１Ｂを配置する。かくして、超音波センサ１１Ａと焦電型赤外線センサ１１Ｂの高感度で検出可能な範囲を略一致させることができ、両者の共通の検知対象としての人を確実に検出することができる。さらに、超音波発信機１１At、超音波受信機１１Ar、焦電型赤外線センサ１１Ｂは所定範囲Ａの物体Ｍを確実かつ良好に検出し得るよう所定範囲Ａに応じた範囲内を走査される。

図３に示す情報処理部１２は、超音波センサ１１Ａの出力信号Ｓ１に含まれる超音波検出情報と、焦電型赤外線センサ１１Ｂの出力信号Ｓ２に含まれる赤外線検出情報に基づき所定の論理演算を行い、この結果に基づいて検出された物体Ｍ（図４参照；以下同じ。）が人であるか否かを検出し、人であると判定された場合には、これを表わす人感信号Ｓ３を送出する。ここで、論理演算は、出力信号Ｓ１と出力信号Ｓ２とのＡＮＤ論理を採ることにより行う。したがって、出力信号Ｓ１に含まれる超音波検出情報が物体Ｍの存在を検出し、同時に出力信号Ｓ２に含まれる赤外線検出情報が物体Ｍの存在を検出したときのみ物体Ｍが人であると判断して、これを表わす人感信号Ｓ３を制動手段１３に送出する。制動手段１３は、後に詳細に説明するが、人感信号Ｓ３の入力に伴いブレーキ機構１４のブレーキペダルを踏み込み、ブルドーザＩの走行を停止させる。

図５～図７は本形態における制御手段１３とブレーキ機構１４とを示し、図５はブレーキ解除時におけるブレーキペダルの踏み込み面側から見たブレーキペダル部分を抽出して示す斜視図、図６はブレーキ解除時における図５の反対面側から見たブレーキペダル部分を抽出して示す斜視図、図７はこれらの側面図である。なお、図に示すブレーキペダル等は、車両２の運転席４（図１参照；以下同じ。）の足元に配設してある。

図５～図７に示すように、制動手段１３は、人感信号Ｓ３（図３参照；以下同じ。）に基づき駆動されるギヤドモータ１３Ａと、該ギヤドモータ１３Ａに取り付けられて一体的に回転するプーリ１３Ｂと、Ｖベルトで形成したベルト１３Ｃとを有している。ベルト１３Ｃは、そのブレーキ機構１４側の端部がブレーキ機構１４のブレーキペダル１４Ａに、ギヤドモータ側の端部がプーリ１３Ｂにそれぞれ固定されている。ここで、ベルト１３Ｃは、ブレーキペダル１４側からプーリ１３Ｂに向かって斜め下方に伸びるようブレーキペダル１４とプーリ１３Ｂ間に展張されるとともに、ギヤドモータ１３Ａの反時計方向への回転によりプーリ１３Ｂに巻き取られ、時計方向への回転によりプーリ１３Ｂから繰り出される。ここで、ベルト１３Ｃには常に、これをブレーキペダル１４Ａ側に繰り出す方向に張力が作用している。この結果、ベルト１３Ｃは、ブレーキペダル１４Ａとプーリ１３Ｂ間に弛みなく展張される。

ブレーキペダル１４Ａは、レバー１４Ｂの先端部に回動可能に取り付けられている。また、レバー１４Ｂの基端部は運転席４の足元にピン２Ａを介して回動可能に取り付けられており、図示しないブレーキ機構のばねにより図７中左方向に向かう弾性力が付与され、これによりピン２Ａを回動中心とする図中時計方向への回動力が付与されている。

かくして、ギヤドモータ１３Ａの反時計方向への回転によりベルト１３Ｃをプーリ１３Ｂに巻き取り、ブレーキペダル１４Ａをギヤドモータ１３Ａ側に引き寄せることによりブレーキペダル１４Ａの踏み込み動作を行うとともに、ギヤドモータ１３Ａの時計方向への回転によりベルト１３Ｃをプーリ１３Ｂから繰り出してブレーキペダル１４Ａによるブレーキの解除動作を行わせる。ここで、ギヤドモータ１３Ａの反時計方向への回転は、人感信号Ｓ３の立ち上りのタイミングで開始され、時計方向への回転は、人感信号Ｓ３の立ち下がりのタイミングで開始される。ここで、上述の如くベルト１３Ｃには所定の張力が作用している。したがって、ベルト１３Ｃをプーリ１３Ｂに巻き取る際にも人感信号Ｓ３の検出からタイムラグを生起することなく所定の巻き取り動作を開始できるので、ブレーキ機構による所定の制動動作を良好な応答速度で実現することが可能となる。

ブレーキペダル１４Ａの最大繰り出し量および最大巻き取り量はリミットスイッチＬＳで制御される。さらに詳言すると、スイッチ手段であるリミットスイッチＬＳは、アクチュエータ１３Ｄがその基端部の支点を中心として時計方向および反時計方向に所定角度回動した時点でそれぞれ動作するとともに、アクチュエータ１３Ｄの先端部に取り付けられたローラ１３Ｅを有している。ここで、ローラ１３Ｅはベルト１３Ｃに当接させてあり、その巻き取りおよび繰り出しに伴い、アクチュエータ１３Ｄを時計方向および反時計方向にそれぞれ回動させ、それぞれの回動時にアクチュエータ１３Ｄがデッドポイントを超えて回動した時点で当該リミットスイッチＬＳを動作させるように構成してある。

上述の如き制動手段１３による制動時の態様を図８に基づき説明する。図８（ａ）～（ｃ）は本実施形態に係る安全装置のブレーキペダル１４Ａの解除状態から踏み込み制動時に至る各位置での態様を示す模式図である。図８（ａ）は所定範囲Ａ内における人の存在が検出されていない通常時の状態、すなわちブレーキが開放されている状態である。この状態においては、ベルト１３Ｃがプーリ１３Ｂの方位角２７０近傍でローラ１３Ｅに当接してプーリ１３Ｂに巻き取られている。

かかる状態から所定範囲Ａ内での人の存在が検出された場合、人感センサ１１が人感信号Ｓ３を送出する。この結果、人感信号Ｓ３の立ち上り入力によりギヤドモータ―１３Ａが駆動され、プーリ１３Ｂが、図8中反時計方向に回転されてベルト１３Ｃをプーリ１３Ｂに巻き取ってブレーキペダル１４Ａをギヤドモータ１３Ａ側に引き寄せる。これに伴いベルト１３Ｃがローラ１３Ｅを図中下方に押圧することによりローラ１３Ｅを介してアクチュエータ１３Ｄが時計方向に回動される。プーリ１３Ｃが反時計方向に９０度程度回転した時点で、アクチュエータ１３Ｄが図８（ｂ）に示すデッドポイントに至る。この状態からさらにアクチュエータ１３Ｄが時計方向に回動するとアクチュエータ１３Ｄがデッドポイントを超えて時計方向に回動する。この結果、図８（ｃ）に示す状態となり、リミットスイッチＬＳが投入される。この状態、すなわちプーリ１３Ｃが、図８（ｂ）に示す状態からさらに９０度程度回動した状態でブレーキペダル１４Ａが最大限踏み込まれた状態となる。そこで、リミットスイッチＬＳの投入によりギヤドモータ１３Ａの駆動を停止する。かくしてブレーキが動作し、この状態が保持される。

一方、ブレーキの解除時には逆の動作となる。すなわち、図８（ｃ）に示す状態から所定範囲Ａ内での人の存在が検出されなくなった場合、人感センサＳ３から送出される人感信号Ｓ３が立ち下がる。この結果、人感信号Ｓ３の立ち下がり入力によりギヤドモータ―１３Ａが駆動され、プーリ１３Ｂが、図8中時計方向に回転されてベルト１３Ｃをプーリ１３Ｂから繰り出す。これに伴いブレーキペダル１４Ａはブレーキ機構のばね力によりピン２Ａを回動中心として時計方向に回動してベルト１３Ｃをブレーキペダル１４Ａ側に引っ張る。これに伴いローラ１３Ｅを介してアクチュエータ１３Ｄが反時計方向に回動され、図８（ｂ）に示すデッドポイントに至る。このデッドポイントを超えた時点でローラ１３Ｅを介してアクチュエータ１３Ｄがさらに反時計方向に回動することにより図８（ａ）に示す初期状態となり、リミットスイッチＬＳが投入される。この状態でブレーキペダル１４Ａが制動状態から解放された状態となる。そこで、リミットスイッチＬＳの投入によりギヤドモータ１３Ａの駆動を停止する。

以上、詳述したように本形態に係る安全装置では、ブルドーザＩの周囲（後方）の所定範囲Ａに存在する人を人感センサ１１で検出し、その出力である人感信号Ｓ３を所定の論理処理をしてブレーキ機構を制動する制動信号を生成し、この制動信号でブレーキペダルの踏み込みを制御するようにしたので、緊急時に容易かつ確実にブルドーザＩを停止させることができる。また、ブレーキペダル１４Ａの踏み込みおよび解除は、人感信号Ｓ３に基づき駆動制御されるギヤドモータ１３Ａを利用してベルト１３Ｃをプーリ１３Ｂに巻き取るか、または繰り出すことで容易に可能となる。

Ｉ ブルドーザ
Ａ 所定範囲
ＬＳ リミットスイッチ
１１ 人感センサ
１１Ａ 超音波センサ
１１Ｂ 焦電型赤外線センサ
１２ 情報処理部
１３ 制動手段
１３Ａ ギヤドモータ
１３Ｂ プーリ
１３Ｃ ベルト
１３Ｄ アクチュエータ
１３Ｅ ローラ
１４ ブレーキ機構
１４Ａ ブレーキペダル

Claims (2)

1. ブルドーザの周囲の所定範囲内における人の存在を検出するための人感センサと、
   前記人感センサが出力する信号を処理して前記人の存在を検出し、前記人の存在が検出された場合に、これを表わす人感信号を送出する情報処理手段と、
   前記人感信号に基づきブレーキ機構のブレーキペダルの踏み込み動作または解除動作を行う制動手段と、を含み、
   前記制動手段は、前記人感信号に基づき駆動されるギヤドモータと、該ギヤドモータに取り付けられて該ギヤドモータと一体的に回転するプーリと、一端部が前記ブレーキペダルに固定され他端部が前記プーリに固定されているベルトと、を有し、
   前記ギヤドモータの一方向への回転により前記ベルトを前記ギヤドモータで巻き取って前記ブレーキペダルの踏み込み動作を行うとともに、前記ギヤドモータの反対方向への回転により前記ベルトを繰り出して前記ブレーキペダルの解放動作を行うように構成し、
   前記ベルトの巻き取り動作および繰り出し動作に伴う前記ベルトの巻き取り量および繰り出し量が所定量に達した時点で動作し、前記制動手段を介して前記ギヤドモータが停止するように制御するスイッチ手段を有し、
   前記スイッチ手段は、アクチュエータがその基端部の支点を中心として一方向および反対方向に所定角度回動した時点でそれぞれ動作するとともに前記アクチュエータの先端部に取り付けられたローラを有するリミットスイッチで構成し、
   前記ローラを前記ベルトに当接させて前記ベルトの巻き取りおよび繰り出しを行うことにより前記アクチュエータを一方向および反対方向にそれぞれ回動させ、それぞれの回動時に前記アクチュエータがデッドポイントを超えて回動することにより前記リミットスイッチが動作するように構成したことを特徴とするブルドーザの安全装置。
2. 前記人感センサは、超音波センサと、焦電型赤外線センサとを組み合わせて構成し、
   前記情報処理手段は、前記超音波センサの検出情報と、前記焦電型赤外線センサの検出情報に基づき所定の論理演算を行い、この結果に基づいて前記人感信号を送出するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のブルドーザの安全装置。
   

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