JP7450507B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングコラムを有する作業車両に関する。

従来より、前後方向に傾動可能なステアリングコラムを搭載した作業車両が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような作業車両において、ステアリングコラムを奥側に傾動させると、キャブへの乗降がスムーズになる。また、ステアリングコラムを手前側に傾動させると、前方の視界が広がって作業性が向上する。

また、作業車両の中には、作業中であることを周囲に報知するための警報ランプを搭載しているものがある。このような作業車両において、オペレータは、作業時に警報ランプを点灯させ、作業を終了する際に警報ランプを消灯させる。

特開２００３－２７５２４号公報

しかしながら、傾動可能なステアリングコラム及び警報ランプの両方を搭載する作業車両に搭乗するオペレータは、作業開始時及び作業終了時それぞれにおいて、ステアリングコラム及び警報ランプの両方を操作する必要があるので、オペレータの作業負担が大きいという課題がある。

本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業車両が作業可能な状態であることを適切に報知すると共に、オペレータの作業負担を軽減した作業車両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、車両本体と、前記車両本体に支持されて動作する作業装置と、前記車両本体に支持されたキャブとを備える作業車両であって、前記キャブは、シートと、前記車両本体を操舵するステアリングホイールと、前記シートの前方で前記ステアリングホイールを支持し、前記シートに向けて後傾する操作姿勢、及び前記操作姿勢より前記ステアリングホイールを前記シートから離間させた乗降姿勢の間で回動可能なステアリングコラムと、前記ステアリングコラムの姿勢を検知するセンサとを備え、前記車両本体の外部に設けられ、前記作業車両が動作可能であることを周囲に報知する報知装置と、前記センサの検知結果により前記ステアリングコラムが前記操作姿勢だと判定された場合に、前記報知装置を作動させるコントローラとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、作業車両が作業可能な状態であることを適切に報知すると共に、オペレータの作業負担を軽減することができる。なお、上記した以外の課題、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。

本実施形態に係る作業車両の代表例である油圧ショベルの側面図である。 キャブの内部構造を示す側面図である。 ステアリングコラムの姿勢を示す側面図である。 ステアリングコラムを姿勢変化させたときの視界を示す図である。 油圧ショベルのハードウェア構成図である。 警報処理のフローチャートである。

本発明に係る作業車両の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る作業車両の代表例である油圧ショベル１の側面図である。なお、本明細書中の前後左右は、特に断らない限り、油圧ショベル１に搭乗して操作するオペレータの視点を基準としている。また、作業車両の具体例は油圧ショベル１に限定されず、ダンプトラック、ホイールローダ、クレーン車などでもよい。より詳細には、本発明は、ホイール式の作業車両に適用することによって、特に有利な作用効果を奏する。

油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２に支持された上部旋回体３とを備える。下部走行体２及び上部旋回体３は、車両本体の一例である。

下部走行体２は、前方下部に回転自在に支持された左右一対のフロントタイヤ８ｆと、後方下部に回転自在に支持された左右一対のリヤタイヤ８ｒとを主に備える。走行モータ（図示省略）の駆動力がプロペラシャフト及びアクスルを介して伝達されると、フロントタイヤ８ｆ及びリヤタイヤ８ｒが回転する。これにより、下部走行体２が走行する。

上部旋回体３は、下部走行体２に旋回可能に支持されている。旋回モータ３ａ（図５参照）の駆動力が伝達されると、上部旋回体３が下部走行体２に対して旋回する。上部旋回体３は、ベースとなる旋回フレーム５と、旋回フレーム５の前端中央に上下方向に回動可能に取り付けられたフロント作業機（作業装置）４と、旋回フレーム５の後部に配置されたカウンタウェイト６と、旋回フレーム５の前方左側に配置されたキャブ（運転席）７と、エンジン９（図５参照）と、警報ランプ１０（報知装置）とを主に備える。

フロント作業機４は、上部旋回体３に起伏可能に支持されたブーム４ａと、ブーム４ａの先端に揺動可能に支持されたアーム４ｂと、アーム４ｂの先端に揺動可能に支持されたバケット４ｃと、ブーム４ａ、アーム４ｂ、及びバケット４ｃを駆動させる油圧シリンダ４ｄ、４ｅ、４ｆとを含む。カウンタウェイト６は、フロント作業機４との重量バランスを取るためのもので、上部旋回体３の後端に取り付けられた重量物である。

エンジン９は、燃料を燃焼させることによって、油圧ショベル１を動作させるための回転駆動力を発生させる。エンジン９の回転駆動力によって、油圧ポンプ（図示省略）が回転し、発電機（図示省略）が発電する。エンジン９は、例えば、イグニッションキーを回すことによって、始動及び停止する。また、油圧ショベル１は、エンジン９の回転数（ｒｐｍ）を計測し、計測結果を示す回転数信号を後述するコントローラ２０（図５参照）に出力する回転数センサ９ａ（図５参照）を備える。

警報ランプ１０は、油圧ショベル１が動作可能な状態であることを、油圧ショベル１の周囲に報知する報知装置である。警報ランプ１０は、油圧ショベル１の外部に設けられている。本実施形態に係る警報ランプ１０は、上部旋回体３の後方において、カウンタウェイト６の上面に設けられている。警報ランプ１０は、コントローラ２０の制御に従って、点灯或いは消灯する。なお、報知装置の具体例は警報ランプ１０に限定されず、警告音を発生させるスピーカ等でもよい。

図２は、キャブ７の内部構造を示す側面図である。キャブ７には、油圧ショベル１を操作するオペレータが搭乗する内部空間が形成されている。キャブ７の内部には、オペレータが着席するシート１１と、キャブ７の前面を構成するフロントガラス１２と、シートに着席したオペレータ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）とが配置されている。

キャブ７に搭乗したオペレータは、フロントガラス１２を通じて油圧ショベル１の前方を視認しながら操作装置を操作することによって、下部走行体２を走行させ、上部旋回体３を旋回させ、フロント作業機４を動作させる。

操作装置は、例えば、下部走行体２のフロントタイヤ８ｆを操舵するステアリングホイール１３、上部旋回体３を旋回させ且つフロント作業機４を動作させる作業レバー１５、油圧ショベル１の動作を規制または許容するゲートロックレバー１８（図５参照）の他、下部走行体２を加速させるアクセルペダル（図示省略）、フロントタイヤ８ｆ及びリヤタイヤ８ｒを制動するブレーキペダル（図示省略）等を備える。

ステアリングホイール１３は、シート１１の前方（より詳細には、シート１１及びフロントガラス１２の間）において、ステアリングコラム１４によって支持されている。ステアリングコラム１４は、シート１１側に後傾した状態で、キャブ７の床面に立設されている。そして、ステアリングコラム１４は、その上端でステアリングホイール１３を支持している。

図３は、ステアリングコラム１４の姿勢を示す側面図である。図４は、ステアリングコラム１４を姿勢変化させたときの視界を示す図である。なお、図３では、ステアリングコラム１４を覆うカバーの図示を省略している。図３に示すように、ステアリングコラム１４は、回動軸１６を中心として回動可能に構成されている。回動軸１６は、左右方向に延設されている。そして、回動軸１６は、ステアリングコラム１４の下端をキャブ７の床面に対して回動可能に支持している。

ステアリングコラム１４は、操作姿勢と乗降姿勢との間を、回動軸１６を中心として回動する。操作姿勢は、シート１１に着席したオペレータが操作しやすい位置にステアリングホイール１３を配置する姿勢である。乗降姿勢は、オペレータがキャブ７に乗降しやすい位置にステアリングホイール１３を配置する姿勢である。すなわち、乗降姿勢は、操作姿勢よりステアリングホイール１３をシート１１から離間させた姿勢である。

より詳細には、操作姿勢のステアリングコラム１４Ａの後傾角度は、乗降姿勢のステアリングコラム１４Ｂの後傾角度より大きい。後傾角度とは、回動軸１６を通って鉛直方向に延びる仮想線と、ステアリングコラム１４とのなす角を指す。これにより、操作姿勢のステアリングコラム１４Ａに支持されたステアリングホイール１３Ａは、乗降姿勢のステアリングコラム１４Ｂに支持されたステアリングホイール１３Ｂより、後方（換言すれば、シート１１に近い位置）に配置される。

また、図４に示すように、操作姿勢のステアリングコラム１４Ａに支持されたステアリングホイール１３Ａ（図４（Ａ））は、乗降姿勢のステアリングコラム１４Ｂに支持されたステアリングホイール１３Ｂ（図４（Ｂ））と比較して、下方に位置する。そのため、ステアリングコラム１４を操作姿勢にすると、シート１１に着席したオペレータは、ステアリングホイール１３Ａに視界を遮られることなく、フロントガラス１２を通じて油圧ショベル１の前方を視認することができる。

ステアリングコラム１４には、姿勢センサ１７（図５参照）が取り付けられている。姿勢センサ１７は、ステアリングコラム１４の姿勢を検知し、検知結果を示す姿勢信号をコントローラ２０に出力する。より詳細には、姿勢センサ１７は、ステアリングコラム１４が操作姿勢のときに姿勢信号を出力し、ステアリングコラム１４が操作姿勢と異なる姿勢のときに姿勢信号の出力を停止する。姿勢センサ１７としては、例えば、近接センサ、接触センサ等を採用することができる。

ゲートロックレバー１８は、油圧アクチュエータ（旋回モータ３ａ、油圧シリンダ４ｄ～４ｆ）の動作を規制するロック状態と、油圧アクチュエータの動作を許容する解除状態とに、オペレータによって切り替え可能に構成されている。ゲートロックレバー１８は、現在の状態を示す状態信号をコントローラ２０に出力する。

図５は、油圧ショベル１のハードウェア構成図である。油圧ショベル１は、コントローラ２０を備える。コントローラ２０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２２、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２３を備える。コントローラ２０は、ＲＯＭ２２に格納されたプログラムコードをＣＰＵ２１が読み出して実行することによって、後述する処理を実現する。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１がプログラムを実行する際のワークエリアとして用いられる。

但し、コントローラ２０の具体的な構成はこれに限定されず、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハードウェアによって実現されてもよい。

コントローラ２０は、油圧ショベル１の全体動作を制御する。すなわち、コントローラ２０は、回転数センサ９ａから出力される回転数信号、姿勢センサ１７から出力される姿勢信号、及びゲートロックレバー１８から出力される状態信号に基づいて、電磁弁２４及び警報ランプ１０を制御する。

電磁弁２４は、パイロットポンプ（図示省略）から油圧アクチュエータ３ａ、４ｄ～４ｆそれぞれの方向制御弁に至るパイロット圧油の流路に配置されている。そして、電磁弁２４は、コントローラ２０によって印加される制御電圧に従って、方向制御弁のパイロットポートへのパイロット圧油の供給を、許容または遮断する。

より詳細には、コントローラ２０は、ロック状態を示す状態信号が出力されているとき、電磁弁２４にパイロット圧油の流路を遮断させる。これにより、オペレータが操作装置を操作しても、油圧アクチュエータ３ａ、４ｄ～４ｆが動作しない。一方、コントローラ２０は、解除状態を示す状態信号が出力されているとき、電磁弁２４にパイロット圧油の流路を開放させる。これにより、オペレータによる操作装置の操作に従って、油圧アクチュエータ３ａ、４ｄ～４ｆが動作する。但し、ゲートロックレバー１８がロック状態のときは、さらに走行モータを動作不能にしてもよい。

本実施形態に係る警報ランプ１０は、エンジン警報ランプ１０ａと、走行警報ランプ１０ｂと、作業警報ランプ１０ｃとを含む。エンジン警報ランプ１０ａは、エンジン９が始動していることを報知する報知装置である。走行警報ランプ１０ｂは、油圧ショベル１が走行可能な状態であることを報知する報知装置である。作業警報ランプ１０ｃは、フロント作業機４が動作可能な状態であることを報知する報知装置である。

そして、コントローラ２０は、後述する警報処理において、エンジン警報ランプ１０ａ、走行警報ランプ１０ｂ、及び作業警報ランプ１０ｃを独立して点灯または消灯させる。なお、報知装置は、複数の警報ランプ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを備えていることに限定されず、１つの警報ランプ１０のみを備えていてもよい。

図６は、警報処理のフローチャートである。警報処理は、油圧ショベル１の周囲にいる人（作業員、通行人など）に、油圧ショベル１が動作可能な状態であることを報知する処理である。コントローラ２０は、例えば、バッテリ（図示省略）から電力が供給されている間、所定の時間間隔毎に警報処理を繰り返し実行する。

コントローラ２０は、回転数センサ９ａから出力される回転数信号に基づいて、エンジン９の回転数が予め定められた閾値回転数Ｒ_ｔｈ以上か否かを判定する（Ｓ１１）。また、コントローラ２０は、姿勢センサ１７から出力される姿勢信号（すなわち、姿勢センサの検知結果）に基づいて、ステアリングコラム１４が操作姿勢か否かを判定する（Ｓ１２）。さらに、コントローラ２０は、ゲートロックレバー１８から出力される状態信号に基づいて、ゲートロックレバー１８が解除状態か否かを判定する（Ｓ１３）。

閾値回転数Ｒ_ｔｈは、エンジン９が駆動してるか否かを判定するための値であって、例えば、５００ｒｐｍ程度である。ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３で判定される条件は、判定条件の一例である。すなわち、本実施形態に係るコントローラ２０は、油圧ショベル１が複数の判定条件それぞれを満たすか否かを判定する。

そして、コントローラ２０は、エンジン９の回転数が閾値回転数Ｒ_ｔｈ以上で、ステアリングコラム１４が操作姿勢で、且つゲートロックレバー１８が解除状態だと判定した場合に（Ｓ１１：Ｙｅｓ＆Ｓ１２：Ｙｅｓ＆Ｓ１３：Ｙｅｓ）、エンジン警報ランプ１０ａ、走行警報ランプ１０ｂ、及び作業警報ランプ１０ｃを点灯する（Ｓ１４）。これにより、下部走行体２が走行可能で且つフロント作業機４が動作可能であることを、油圧ショベル１の周囲に報知することができる。

また、コントローラ２０は、エンジン９の回転数が閾値回転数Ｒ_ｔｈ以上で、ステアリングコラム１４が操作姿勢で、且つゲートロックレバー１８がロック状態だと判定した場合に（Ｓ１１：Ｙｅｓ＆Ｓ１２：Ｙｅｓ＆Ｓ１３：Ｎｏ）、エンジン警報ランプ１０ａ及び走行警報ランプ１０ｂを点灯し、作業警報ランプ１０ｃを消灯する（Ｓ１５）。これにより、下部走行体２が走行可能であることを、油圧ショベル１の周囲に報知することができる。

また、コントローラ２０は、エンジン９の回転数が閾値回転数Ｒ_ｔｈ以上で、ステアリングコラム１４が乗降姿勢でだと判定した場合に（Ｓ１１：Ｙｅｓ＆Ｓ１２：Ｎｏ）、エンジン警報ランプ１０ａを点灯し、走行警報ランプ１０ｂ及び作業警報ランプ１０ｃを消灯する（Ｓ１６）。これにより、エンジン９が既に駆動していて動作準備中であることを、油圧ショベル１の周囲に報知することができる。

さらに、コントローラ２０は、エンジン９の回転数が閾値回転数Ｒ_ｔｈ未満だと判定した場合に（Ｓ１１：Ｎｏ）、エンジン警報ランプ１０ａ、走行警報ランプ１０ｂ、及び作業警報ランプ１０ｃを消灯する（Ｓ１７）。これにより、エンジン９が停止していて、すぐには動作しないことを、油圧ショベル１の周囲に報知することができる。

上記の実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。

上記の実施形態によれば、油圧ショベル１の状態に応じて、警報ランプ１０を点灯または消灯するので、油圧ショベル１の状態を周囲の人に適切に報知することができる。また、警報ランプ１０を点灯または消灯はコントローラ２０によって自動的に行われ、キャブ７に搭乗したオペレータが警報ランプ１０の点灯及び消灯を切り替える必要がないので、オペレータの作業負担を軽減することができる。

最も典型的な例としては、コントローラ２０は、エンジン９が駆動している状態において、ステアリングコラム１４が操作姿勢に切り替えられた場合に走行警報ランプ１０ｂを点灯し、ステアリングコラム１４が乗降姿勢に切り替えられた場合に走行警報ランプ１０ｂを消灯する。すなわち、オペレータは、ステアリングコラム１４の姿勢を切り替える作業と、走行警報ランプ１０ｂを点灯または消灯させるスイッチ操作とを別々に実行する必要がない。

また、上記の実施形態によれば、エンジン９が駆動しているか否か、ステアリングコラム１４の姿勢、及びゲートロックレバー１８の状態の３つの報知条件の組み合わせによって、各警報ランプ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの点灯または消灯を個別に切り替えるので、油圧ショベル１がどのような動作をする可能性があるかを、周囲の人に適切に報知することができる。

なお、上記の実施形態では、前述した３つの報知条件の組み合わせによって、各警報ランプ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの点灯または消灯を制御する例を説明したが、報知条件の具体例は前述の３つに限定されない。すなわち、前述の３つの報知条件のうちの１つまたは２つを省略してもよいし、他の報知条件を追加してもよいし。例えば、コントローラ２０は、少なくともステアリングコラム１４の姿勢に応じて、警報ランプ１０の点灯または消灯を制御すればよい。

また、上記の実施形態では、前述した３つの報知条件のうち、満たすと判定した報知条件の数に応じて、点灯する警報ランプ１０ａ、１０ｂ、１０ｃの数を変更する例を説明した。しかしながら、報知装置の具体的な作動態様は前述の例に限定されず、満たすと判定した報知条件の数に応じて報知装置の作動態様が変更されていればよい。他の例として、コントローラ２０は、満たすと判定した報知条件の数に応じて、警報ランプ１０の色を変更してもよいし、警報ランプ１０の点灯方法（例えば、点灯、点滅、消灯など）を切り替えてもよい。

さらに、上記の実施形態において、ゲートロックレバー１８を省略し、ステアリングコラム１４にゲートロックレバー１８の機能を兼ねさせてもよい。すなわち、コントローラ２０は、ステアリングコラム１４が操作姿勢のときに、電磁弁２４を開いて油圧アクチュエータ３ａ、４ｄ～４ｆへの作動油の供給を許容し、ステアリングコラム１４が乗降姿勢のときに、電磁弁２４を閉じて油圧アクチュエータ３ａ、４ｄ～４ｆへの作動油の供給を遮断してもよい。これにより、オペレータの作業負担をさらに軽減することができる。

本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業車両が作業可能な状態であることを適切に報知すると共に、オペレータの作業負担を軽減した作業車両を提供することにある。

１ 油圧ショベル
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
３ａ 旋回モータ
４ フロント作業機
４ａ ブーム
４ｂ アーム
４ｃ バケット
４ｄ，４ｅ，４ｆ 油圧シリンダ
５ 旋回フレーム
６ カウンタウェイト
７ キャブ
８ｆ フロントタイヤ
８ｒ リヤタイヤ
９ エンジン
９ａ 回転数センサ
１０ 警報ランプ
１０ａ エンジン警報ランプ
１０ｂ 走行警報ランプ
１０ｃ 作業警報ランプ
１１ シート
１２ フロントガラス
１３ ステアリングホイール
１４ ステアリングコラム
１５ 作業レバー
１６ 回動軸
１７ 姿勢センサ
１８ ゲートロックレバー
２０ コントローラ
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ 電磁弁

Claims (5)

1. 車両本体と、
   前記車両本体に支持されて動作する作業装置と、
   前記車両本体に支持されたキャブとを備える作業車両であって、
   前記キャブは、
   シートと、
   前記車両本体を操舵するステアリングホイールと、
   前記シートの前方で前記ステアリングホイールを支持し、前記シートに向けて後傾する操作姿勢、及び前記操作姿勢より前記ステアリングホイールを前記シートから離間させた乗降姿勢の間で回動可能なステアリングコラムと、
   前記ステアリングコラムの姿勢を検知するセンサとを備え、
   前記車両本体の外部に設けられ、前記作業車両が動作可能であることを周囲に報知する報知装置と、
   前記センサの検知結果により前記ステアリングコラムが前記操作姿勢だと判定された場合に、前記報知装置を作動させるコントローラとを備えることを特徴とする作業車両。
2. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記キャブは、前記作業装置を動作させる油圧アクチュエータに対して、作動油の供給を遮断するロック状態、及び作動油の供給を許容する解除状態に切り替え可能なゲートロックレバーを備え、
   前記コントローラは、前記ステアリングコラムが前記操作姿勢で且つ前記ゲートロックレバーが前記解除状態の場合に、前記報知装置を作動させることを特徴とする作業車両。
3. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記作業車両を動作させる駆動力を発生させるエンジンを備え、
   前記コントローラは、前記ステアリングコラムが前記操作姿勢で且つ前記エンジンが駆動している場合に、前記報知装置を作動させることを特徴とする作業車両。
4. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記コントローラは、
   前記ステアリングコラムが前記操作姿勢であることを含む複数の報知条件を判定し、
   前記複数の報知条件のうち、満たすと判定した前記報知条件の数に応じて、前記報知装置の作動態様を変更することを特徴とする作業車両。
5. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記コントローラは、
   前記ステアリングコラムが前記操作姿勢のときに、前記作業装置を動作させる油圧アクチュエータへの作動油の供給を許容し、
   前記ステアリングコラムが前記乗降姿勢のときに、前記油圧アクチュエータへの作動油の供給を遮断することを特徴とする作業車両。

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