JPWO2017158759A1 - 作業車両 - Google Patents

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Abstract

作業車両は、車体フレーム(20)と、車体フレームに支持される電動モータ(43)と、電動モータの出力シャフトと接続されるドライブシャフト(18)を含み電動モータが発生する動力をタイヤが装着されるホイールに伝達する動力伝達機構と、車体フレームに支持されドライブシャフトを回転可能に支持する支持部材(81)と、支持部材の外側に設けられドライブシャフトの回転を制限するパーキングブレーキ装置(100)と、を備える。

Description

本発明は、作業車両に関する。
作業車両に係る技術分野において、特許文献1に開示されているような無人で走行する大型のオフロードダンプトラックが知られている。
国際公開第2015/129005号
作業車両にパーキングブレーキ装置が設けられる場合、そのパーキングブレーキ装置のメンテナンスを容易に実施できる技術が要望される。
本発明の態様は、パーキングブレーキ装置のメンテナンスを容易に実施できる作業車両を提供することを目的とする。
本発明の態様に従えば、車体フレームと、車体フレームに支持される電動モータと、電動モータの出力シャフトと接続されるドライブシャフトを含み電動モータが発生する動力をタイヤが装着されるホイールに伝達する動力伝達機構と、車体フレームに支持されドライブシャフトを回転可能に支持する支持部材と、支持部材の外側に設けられドライブシャフトの回転を制限するパーキングブレーキ装置と、を備える作業車両が提供される。
本発明の態様によれば、パーキングブレーキ装置のメンテナンスを容易に実施できる作業車両が提供される。
図1は、本実施形態に係る作業車両の一例を示す側面図である。 図2は、本実施形態に係る作業車両の一例を+X方向から見た図である。 図3は、本実施形態に係る走行装置の一例を示す断面図である。 図4は、本実施形態に係る電動モータの冷却構造の一例を示す断面図である。 図5は、本実施形態に係るパーキングブレーキ装置の一例を示す平面図である。 図6は、本実施形態に係るパーキングブレーキ装置の一例を示す断面図である。 図7は、本実施形態に係るパーキングブレーキ装置の一部を示す分解斜視図である。 図8は、本実施形態に係るパーキングブレーキ装置の一部を示す断面図である。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面内の第1軸と平行な方向をX軸方向とし、第1軸と直交する所定面内の第2軸と平行な方向をY軸方向とし、所定面と直交する第3軸と平行な方向をZ軸方向とする。
[ダンプトラック]
図1は、本実施形態に係る作業車両1を示す側面図である。図2は、本実施形態に係る作業車両1を+X方向から見た図である。本実施形態おいて、作業車両1は、鉱山の採掘現場において荷物を積んで走行するダンプトラックである。ダンプトラックは、遠隔操作により無人走行するオフロードダンプトラックである。ダンプトラックに運転室は設けられない。ダンプトラックは、管制施設と通信可能な通信装置を備える。管制施設は、ダンプトラックに指令信号を送信してダンプトラックを遠隔操作する。以下の説明においては、作業車両1をダンプトラック1と称する。
本実施形態においては、便宜上、ダンプトラック1が+X方向に走行することとする。X軸方向はダンプトラック1の前後方向を示し、Y軸方向はダンプトラック1の車幅方向を示し、Z軸方向はダンプトラック1の上下方向を示す。
図1及び図2に示すように、ダンプトラック1は、車体10と、車体10に支持されるダンプボディ30と、車体10の車体フレーム20に支持される走行装置40とを備える。
走行装置40は、タイヤ11Tが装着されるホイール11と、ホイール11を駆動するための動力を発生する電動モータ43とを有する。ホイール11は、車体フレーム20の中心よりも前方に配置されるホイール11Fと、車体フレーム20の中心よりも後方に配置されるホイール11Rとを含む。ホイール11Fは、車幅方向両側に配置される。ホイール11Rは、車幅方向両側に配置される。電動モータ43は、4つのホイール11のそれぞれを個別に駆動するように4つ設けられる。
ダンプボディ30は、荷物が積載される部材である。ダンプボディ30は、ホイストシリンダの作動により枢軸部37を中心に回転可能である。図1に二点鎖線で示すようにダンプボディ30がダンプ動作を実施することによって、ダンプボディ30に積載されている荷物がダンプボディ30から排出される。
[走行装置]
図3は、本実施形態に係る走行装置40の一例を示す断面図である。図1、図2、及び図3に示すように、走行装置40は、電動モータ43と、電動モータ43の出力シャフト43Aと接続されるドライブシャフト18及びドライブシャフト18と接続される減速機14を含む動力伝達機構45とを有する。減速機14の少なくとも一部がホイール11に接続される。ドライブシャフト18及び減速機14を含む動力伝達機構45は、電動モータ43が発生する動力をホイール11に伝達する。
車体フレーム20は、電動モータ43を支持する鉛直フレーム21を有する。鉛直フレーム21は、ホイール11Fを駆動するための動力を発生する電動モータ43を支持する鉛直フレーム21Fと、ホイール11Rを駆動するための動力を発生する電動モータ43を支持する鉛直フレーム21Rとを含む。鉛直フレーム21Fは、車体フレーム20の前部に設けられる。鉛直フレーム21Rは、車体フレーム20の後部に設けられる。1つの鉛直フレーム21は、2つの電動モータ43を支持する。
図1に示すように、鉛直フレーム21Fと鉛直フレーム21Rとは、ロアサイドメンバ23及びアッパーサイドメンバ24を介して連結される。また、図1及び図2に示すように、車体フレーム20は、鉛直フレーム21の下部において車幅方向に配置された一対のサイドメンバ25と、一対のサイドメンバ25を連結するクロスメンバ26とを有する。
鉛直フレーム21は、ロアクロスメンバ201と、バーチカルメンバ202と、アッパークロスメンバ203とを有する。ロアクロスメンバ201は、車幅方向に延在する。アッパークロスメンバ203は、ロアクロスメンバ201よりも上方において車幅方向に延在する。バーチカルメンバ202は、ロアクロスメンバ201の端部とアッパークロスメンバ203の端部とを接続するように上下方向に延在する。ダンプボディ30は、アッパークロスメンバ203に支持される。
電動モータ43は、車体フレーム20の鉛直フレーム21に支持されるモータハウジング43Hを有する。本実施形態において、電動モータ43のモータハウジング43Hは、車体フレーム20のロアクロスメンバ201に支持される。ロアクロスメンバ201は、内部空間を有する中空部材である。電動モータ43の少なくとも一部は、ロアクロスメンバ201の内部空間に収容される。
ドライブシャフト18は、電動モータ43の出力シャフト43Aと接続され、電動モータ43が発生する動力を減速機14に伝達する。
減速機14は、ドライブシャフト18を介して伝達された電動モータ43の動力をホイール11に伝達する。減速機14は、遊星歯車機構を含み、高回転低トルクの電動モータ43の回転力を低回転高トルクの回転力に変換してホイール11に伝達する。
ドライブシャフト18及び減速機14を含む動力伝達機構45の少なくとも一部は、ホイール11の内側に配置される。
走行装置40は、ホイール11の内側に配置され、ホイール11の回転を制限するためのブレーキ装置15を有する。ブレーキ装置15は、湿式ブレーキである。
また、走行装置40は、動力伝達機構45の少なくとも一部を収容するドライブケース56を有する。ドライブケース56は、ホイール11の内側に配置される。ドライブケース56の一部は、ホイール11と接続される。減速機14の遊星歯車機構の太陽歯車はドライブシャフト18と連結され、遊星歯車はドライブケース56の一部と連結される。減速機14は、ドライブケース56を介してホイール11を回転可能に支持する。本実施形態においては、減速機14及びドライブシャフト18の一部がドライブケース56に収容される。ドライブシャフト18の一部は、ドライブケース56の外側に配置される。
走行装置40は、懸架装置50を有する。本実施形態において、懸架装置50は、ダブルウィッシュボーンタイプの独立懸架方式である。懸架装置50は、サスペンションシリンダ53と、車体フレーム20とドライブケース56とを連結するリンク機構60とを有する。
サスペンションシリンダ53は、車体フレーム20とドライブケース56とを連結する。本実施形態において、サスペンションシリンダ53の上端部は、アッパークロスメンバ203に設けられたサスペンション支持部205に連結される。サスペンションシリンダ53の下端部は、連結ブラケット54を介してドライブケース56に連結される。サスペンションシリンダ53は、タイヤ11Tに作用する衝撃を吸収又は減衰させる。
リンク機構60は、車体フレーム20とホイール11とが離れるように、車体フレーム20とドライブケース56とを連結する。リンク機構60により、車体フレーム20とホイール11及びタイヤ11Tとは間隙を介して対向し、車体フレーム20とホイール11及びタイヤ11Tとの間には空間が形成される。車体フレーム20とホイール11及びタイヤ11Tとの間の空間は、大気空間に開放された開放空間である。
リンク機構60は、基端部が車体フレーム20に連結され、先端部がドライブケース56の上部に連結されるアッパーアーム51と、基端部が車体フレーム20に連結され、先端部がドライブケース56の下部に連結されるロアアーム52とを有する。アッパーアーム51及びロアアーム52はそれぞれ、ほぼ水平方向に延在する。アッパーアーム51の基端部は、車体フレーム20に上下に揺動可能に支持される。ロアアーム52の基端部は、車体フレーム20に上下に揺動可能に支持される。ドライブケース56の上部は、アッパーアーム51の先端部に回転可能に連結される。ドライブケース56の下部は、ロアアーム52の先端部に回転可能に連結される。
本実施形態において、アッパーアーム51の基端部は、鉛直フレーム21のバーチカルメンバ202の下部に設けられた上側支持部207に回転可能に支持される。ロアアーム52の基端部は、ロアクロスメンバ201の端部に設けられた下側支持部208に回転可能に支持される。
アッパーアーム51の先端部は、ドライブケース56の上部に設けられたアッパーボールジョイント57と連結される。ロアアーム52の先端部は、ドライブケース56の下部に設けられたロアボールジョイント58と連結される。アッパーボールジョイント57の上面に連結ブラケット54が固定される。連結ブラケット54と鉛直フレーム21のサスペンション支持部205とがサスペンションシリンダ53で連結される。
アッパーアーム51及びロアアーム52の揺動を伴って車体10が上下方向に揺動すると、ホイール11と電動モータ43との位置関係が僅かにずれる。本実施形態においては、ドライブシャフト18は、電動モータ43の出力シャフト43A及び減速機14の入力シャフト14Aのそれぞれとユニバーサルジョントを介して連結される。これにより、車体10が上下方向に揺動しても、ホイール11と電動モータ43とのずれが吸収される。また、本実施形態においては、ドライブシャフト18は、軸線方向に伸縮可能なスライドタイプである。これにより、ホイール11が上下方向に揺動したときに生じる車体フレーム20とドライブケース56との間の距離の変化が吸収される。
ダンプトラック1は、パーキングブレーキ装置100を備えている。パーキングブレーキ装置100は、ダンプトラック1の駐車時において、ホイール11の回転を制限する。本実施形態においては、パーキングブレーキ装置100は、ドライブシャフト18の回転を制限して、ホイール11の回転を制限する。
パーキングブレーキ装置100は、リンク機構60によって形成された、車体フレーム20とホイール11との間に配置される。
[電動モータの冷却構造]
図4は、本実施形態に係る電動モータ43の冷却構造の一例を示す断面図である。図4に示すように、電動モータ43は、ロアクロスメンバ201の車幅方向両側に配置される。ロアクロスメンバ201の車幅方向両側には開口部209が設けられる。電動モータ43の少なくとも一部は、開口部209に配置される。電動モータ43のモータハウジング43Hと車体フレーム20のロアクロスメンバ201とが固定される。
ロアクロスメンバ201の内部空間に突出部210が設けられる。突出部210は、ロアクロスメンバ201の内部空間の内面から電動モータ43に向かって突出する。突出部210は、モータハウジング43Hの周囲において間隔をあけて複数配置される。電動モータ43のモータハウジング43Hの一部は、突出部210に支持される。
ロアクロスメンバ201の車幅方向中央部に流入口211が設けられる。流入口211は、ロアクロスメンバ201の上部に設けられる。ロアクロスメンバ201の上方に冷却ブロア71が配置される。冷却ブロア71は、冷却空気を送出可能である。冷却ブロア71から送出された冷却空気は、流入口211を介して、ロアクロスメンバ201の内部空間に供給される。
流入口211を介して冷却ブロワ71からロアクロスメンバ201の内部空間に供給された冷却空気は、一対の電動モータ43の間のダクト部72に流入した後、電動モータ43に向かって流れる。冷却空気の一部は、電動モータ43とロアクロスメンバ201の内面との間の空間に流入し、電動モータ43のモータハウジング43Hの外面を冷却した後、モータハウジング43Hと開口部209との間隙を介して、ロアクロスメンバ201の外部に流出する。また、冷却空気の一部は、モータハウジング43Hの内部に流入し、電動モータ43の固定子及び可動子などを冷却した後、モータハウジング43Hの少なくとも一部に設けられている間隙を介して、モータハウジング43Hの外部に流出する。
[パーキングブレーキ装置]
図5は、本実施形態に係るパーキングブレーキ装置100の一例を示す平面図である。図6は、本実施形態に係るパーキングブレーキ装置100の一例を示す断面図である。図7は、本実施形態に係るパーキングブレーキ装置100の一部を示す分解斜視図である。
図5に示すように、パーキングブレーキ装置100は、回転軸AXの周囲に配置される部材である。図6に示すように、電動モータ43の出力シャフト43Aの少なくとも一部は、モータハウジング43Hの内部に収容されている。電動モータ43の出力シャフト43Aと動力伝達機構45のドライブシャフト18とは、連結シャフト47を介して連結される。なお、連結シャフト47とドライブシャフト18とが一体とみなされてもよい。
ドライブシャフト18は、ベアリング80を介して支持部材81に回転可能に支持される。支持部材81は、回転軸AXを中心にトライブシャフト18を回転可能に支持する。支持部材81は、モータハウジング43Hに固定される。支持部材81は、モータハウジング43Hを介して車体フレーム20に支持される。
本実施形態において、支持部材81は、ドライブシャフト18を回転可能に支持するベアリング80を収容するベアリングケースである。以下の説明においては、支持部材81をベアリングケース81と称する。本実施形態において、ベアリングケース81は、第1ケース部材81Aと第2ケース部材82Bとを含む。
回転軸AXと平行な方向において、ベアリング80の一方にはオイルシール82が設けられ他方にはオイルシール83が設けられる。オイルシール82及びオイルシール83は、連結シャフト47とベアリングケース81との間をシールする。
パーキングブレーキ装置100は、ベアリングケース81の外側に設けられる。なお、パーキングブレーキ装置100は、モータハウジング43Hに設けられてもよい。この場合は、モータハウジング43Hが支持部材となる。
パーキングブレーキ装置100は、ハブ102に支持されたディスク104と、シリンダ110に支持されたセパレータプレート106と、ピンによりシリンダ110と固定されたエンドプレート108と、シリンダ110に対して回転軸AXと平行な方向に移動可能なピストン112と、シリンダ110に固定されたシリンダプレート114と、ピストン112とシリンダプレート114との間をシールするダストシール116とを有する。
ハブ102は、カップリング84を介して、連結シャフト47及びドライブシャフト18に固定される。
ディスク104は、ハブ102に支持される。図7に示すように、ディスク104は、回転軸AXを囲むように配置される円環状の部材である。ディスク104は、回転軸AXと平行な方向において間隔をあけて複数配置される。
セパレータプレート106は、シリンダ110に支持される。図7に示すように、セパレータプレート106は、回転軸AXを囲むように配置される円環状の部材である。セパレータプレート106は、回転軸AXと平行な方向において間隔をあけて複数配置される。セパレータプレート106は、ディスク104の間に配置される。セパレータプレート106の少なくとも一部は、回転軸AXに対する半径方向においてディスク104よりも外側に配置される。
シリンダ110は、エンドプレート108を介してベアリングケース81に固定される。なお、シリンダ110は、エンドプレート108を介してモータハウジング43Hに固定されてもよい。
ピストン112は、セパレータプレート106に接触するように配置される第1部材112Aと、シリンダプレート114との間でダストシール116が配置される間隙を形成する第2部材112Bとを含む。図7に示すように、ピストン112(第1部材112A)は、回転軸AXを囲むように配置される円環状の部材である。
本実施形態においては、電動モータ43が作動すると、出力シャフト43A、連結シャフト47、及びドライブシャフト18が回転軸AXを中心に回転する。連結シャフト47が回転すると、その連結シャフト47に固定されているカップリング84、ハブ102、及びディスク104は、出力シャフト43A、連結シャフト47、及びドライブシャフト18と一緒に回転軸AXを中心に回転する。すなわち、出力シャフト43A、連結シャフト47、ドライブシャフト18、カップリング84、ハブ102、及びディスク104は、電動モータ43の作動により回転する回転体である。
一方、モータハウジング43H、ベアリングケース81、セパレータプレート106、エンドプレート108、シリンダ110、ピストン112、及びシリンダプレート114は、電動モータ43が作動しても回転しない固定体である。
ピストン112は、油圧供給装置118から供給された油の圧力により中心軸AXと平行な方向に移動する。本実施形態においては、ピストン112とシリンダ110との間の空間に油圧供給装置118から油が供給され、ピストン112に油圧が作用すると、ピストン112は、セパレータプレート106から離れるように移動する。
図8は、本実施形態に係るパーキングブレーキ装置100の一部を示す断面図である。図8は、ピストン112に油圧が作用していないときのパーキングブレーキ装置100を示す。本実施形態においては、ピストン112とシリンダプレート114との間にスプリング120が配置される。スプリング120は、ピストン112がセパレータプレート106に近付くように弾性力を発生する。
図8に示すように、ピストン112に油圧が作用していない場合、ピストン112は、スプリング120の弾性力により、セパレータプレート106に近付くように移動する。ピストン112がセパレータプレート106に近付くように移動すると、セパレータプレート106が変位し、図8に示すように、複数のセパレータプレート106と複数のディスク104とが接触し合う。これにより、ディスク104の回転が抑制される。ディスク104の回転が抑制されることにより、出力シャフト43A、連結シャフト47、ドライブシャフト18、カップリング84、ハブ102、及びディスク104を含む回転体の回転が制限される。
すなわち、本実施形態において、パーキングブレーキ装置100は、油圧供給装置118による油圧供給動作が停止された場合に、ドライブシャフト18の回転を制限する。
一方、油圧供給装置118により油圧が供給された場合、ピストン112はセパレータプレート106から離れるように移動する。ピストン112がセパレータプレート106から離れるように移動すると、セパレータプレート106が変位し、図6に示したように、複数のセパレータプレート106と複数のディスク104とが離れる。これにより、パーキングブレーキ装置100によるブレーキが解除される。
[作用及び効果]
以上説明したように、本実施形態によれば、パーキングブレーキ装置100は、車体フレーム20に支持されドライブシャフト18を回転可能に支持する支持部材81に支持される。これにより、パーキングブレーキ装置100は、車体フレーム20とホイール11との間に設けられることとなる。作業者は、車体フレーム20とホイール11との間の空間に容易にアクセスできる。したがって、車体フレーム20とホイール11との間にパーキングブレーキ装置100が設けられることにより、作業者は、パーキングブレーキ装置100に容易にアクセスできるので、そのパーキングブレーキ装置100のメンテナンスを容易に実施することができる。
また、本実施形態においては、ホイール11の内側に配置された動力伝達機構45のドライブケース56と車体フレーム20とが懸架装置50のリンク機構60によって連結される。ドライブケース56と車体フレーム20とがリンク機構60で連結されることにより、車体フレーム20とホイール11との間には、大気空間に開放された十分な空間が形成される。その車体フレーム20とホイール11との間に形成された十分に大きい開放空間にパーキングブレーキ装置100が配置されることにより、作業者は、パーキングブレーキ装置100の周辺に十分な作業スペースを確保でき、複数の作業者での作業も可能となる。
また、本実施形態においては、パーキングブレーキ装置100を支持する支持部材81は、ドライブシャフト18を回転可能に支持するベアリング80を収容するベアリングケース81である。ベアリングケース81は、モータハウジング43Hを介して車体フレーム20に支持される。ドライブシャフト18を回転可能に支持するベアリング80を収容するベアリングケース81にパーキングブレーキ装置100が支持されることにより、車体フレーム20の重量の増大をきたすことなく、パーキングブレーキ装置100を外部から容易にメンテナンスすることができる。例えば、車体フレーム20の内部にパーキングブレーキ装置100が設けられる場合、車体フレーム20においてパーキングブレーキ装置100にアクセスするための整備用の孔を車体フレーム20に設ける必要がある。その孔に起因する車体フレーム20の強度低下を補うために補強部材を増設すると、かえって車体フレーム20の重量が増大する可能性がある。本実施形態によれば、ベアリングケース81にパーキングブレーキ装置100が支持されることにより、車体フレーム20の重量の増大をきたすことなく、パーキングブレーキ装置100の高いメンテナンス性を確保することができる。
なお、本実施形態においては、パーキングブレーキ装置100が乾式ブレーキであることとした。パーキングブレーキ装置100は湿式ブレーキでもよいし、これ以外でもドライブシャフト18の回転を止める機構を有するブレーキであれば適用可能である。
なお、本実施形態に係るダンプトラック1は、4つのホイール11のそれぞれに電動モータ43が設けられる四輪駆動方式であることとした。ホイール11F又はホイール11Rに電動モータ43が設けられてもよい。なお、本実施形態に係るダンプトラック1は、四輪操舵方式でもよい。
なお、本実施形態においては、ダンプトラック1が無人で走行する無人オフロードダンプトラックであることとした。ダンプトラック1に運転室が設けられ、その運転室に搭乗した運転者によって操作される有人オフロードダンプトラックでもよい。
なお、本実施形態においては、作業車両1がダンプボディ30を有するダンプトラックであることとした。作業車両1はダンプボディ30を有しない車両でもよい。
1 ダンプトラック(作業車両)
10 車体
11 ホイール
11F ホイール
11R ホイール
11T タイヤ
14 減速機
15 ブレーキ装置
14A 入力シャフト
18 ドライブシャフト
20 車体フレーム
21 鉛直フレーム
21F 鉛直フレーム
21R 鉛直フレーム
23 ロアサイドメンバ
24 アッパーサイドメンバ
25 サイドメンバ
26 クロスメンバ
30 ダンプボディ
37 枢軸部
40 走行装置
43 電動モータ
43A 出力シャフト
43H モータハウジング
45 動力伝達機構
47 連結シャフト
50 懸架装置
51 アッパーアーム
52 ロアアーム
53 サスペンションシリンダ
54 連結ブラケット
56 ドライブケース
57 アッパーボールジョイント
58 ロアボールジョイント
60 リンク機構
71 冷却ブロア
72 ダクト部
80 ベアリング
81 ベアリングケース(支持部材)
82 オイルシール
83 オイルシール
84 カップリング
100 パーキングブレーキ装置
102 ハブ
104 ディスク
106 セパレータプレート
108 エンドプレート
110 シリンダ
112 ピストン
112A 第1部材
112B 第2部材
114 シリンダプレート
116 ダストシール
118 油圧供給装置
120 スプリング
201 ロアクロスメンバ
202 バーチカルメンバ
203 アッパークロスメンバ
205 サスペンション支持部
207 上側支持部
209 開口部
210 突出部
211 流入口
AX 回転軸

Claims (3)

  1. 車体フレームと、
    前記車体フレームに支持される電動モータと、
    前記電動モータの出力シャフトと接続されるドライブシャフトを含み前記電動モータが発生する動力をタイヤが装着されるホイールに伝達する動力伝達機構と、
    前記車体フレームに支持され前記ドライブシャフトを回転可能に支持する支持部材と、
    前記支持部材の外側に設けられ前記ドライブシャフトの回転を制限するパーキングブレーキ装置と、
    を備える作業車両。
  2. 前記ホイールの内側に配置され前記動力伝達機構の少なくとも一部を収容するドライブケースと、
    前記車体フレームと前記ホイールとが離れるように前記車体フレームと前記ドライブケースとを連結するリンク機構と、
    を備え、
    前記パーキングブレーキ装置は、前記車体フレームと前記ホイールとの間に配置される、
    請求項1に記載の作業車両。
  3. 前記支持部材は、前記ドライブシャフトを回転可能に支持するベアリングを収容するベアリングケースを含み、前記電動モータのモータハウジングを介して前記車体フレームに支持される、
    請求項1又は請求項2に記載の作業車両。
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