JP2012067629A - 作業車両のアイドリングストップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドリングストップを最適なタイミングで行うことができる作業車両のアイドリングストップ装置を提供する。
【解決手段】作業系装置の状態を検出する作業状態検出手段と、作業状態検出手段によって検出される作業系装置の状態が予め設定された危険状態にあるか否かを判定する危険状態判定手段と、を備え、エンジン制御手段は、危険状態判定手段によって作業系装置の状態が危険状態にあると判定された場合には、計時手段によって計時される経過時間に拘わらずエンジンの駆動状態を維持するとともに、計時手段によって予め設定された経過時間が計時され、かつ、危険状態判定手段によって作業系装置の状態が危険状態にはないと判定された場合に、エンジンの駆動を停止させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの出力によって作動する作業装置が搭載された作業車両のアイドリングストップ装置に関する。

従来、特許文献１に示すように、アイドリング状態において作業が一定時間継続して行われなかった場合に、エンジンの駆動を停止させる作業車両のアイドリングストップ装置が知られている。このアイドリングストップ装置によれば、アイドリング状態が長時間にわたって不要に継続してしまうのを防ぐことが可能となっている。

特開２００２−８７７９９号公報

しかしながら、従来のアイドリングストップ装置によれば、アイドリングストップ機能の発動によって作業に危険が生じるおそれがある。具体的には、ブームの高さや旋回状態などが危険領域にある状態や、高負荷が作用している状態でアイドリングストップ機能が発動したとする。この場合、作業を再開するためにエンジンを始動すると、エンジンの始動にともなう初期振動がブームや吊り荷に伝わり、ブームや吊り荷が構造物に衝突したり、車両が転倒したりするおそれがある。
また、例えば、作業を開始する前に、キャブ内の冷暖房を行う場合や、オイルを冷却したり作動油の油温を上げる暖機運転を行ったりする場合など、さまざまな目的で作業系装置を作動せずに非作業系装置のみを作動することもある。このような場合に、上記のアイドリングストップ機能が発動してしまうと、エンジンが自動的に停止してしまい、目的を達成することができなくなってしまうという問題があった。

本発明の目的は、アイドリングストップを最適なタイミングで行うことができる作業車両のアイドリングストップ装置を提供することである。

請求項１に記載の発明は、エンジンの出力によって作動する作業系装置の非作動時間を計時する計時手段と、前記計時手段によって予め設定された経過時間が計時されたときに前記エンジンの駆動を停止させるエンジン制御手段と、を備えた作業車両のアイドリングストップ装置において、前記作業系装置の状態を検出する作業状態検出手段と、前記作業状態検出手段によって検出される作業系装置の状態が予め設定された危険状態にあるか否かを判定する危険状態判定手段と、を備え、前記エンジン制御手段は、前記危険状態判定手段によって作業系装置の状態が前記危険状態にあると判定された場合には、前記計時手段によって計時される経過時間に拘わらず前記エンジンの駆動状態を維持するとともに、前記計時手段によって予め設定された経過時間が計時され、かつ、前記危険状態判定手段によって作業系装置の状態が前記危険状態にはないと判定された場合に、前記エンジンの駆動を停止させることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記作業系装置として起伏および伸縮可能なブームが少なくとも設けられ、前記作業状態検出手段は、前記ブームに作用する負荷または前記ブームの姿勢のいずれか一方または双方を少なくとも検出するとともに、前記危険状態判定手段は、前記作業状態検出手段の検出結果に基づいて前記危険状態にあるか否かを判定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記危険状態判定手段が、前記ブームに負荷が作用している場合に前記危険状態にあると判定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、エンジンの出力によって作動する作業系装置の非作動時間を計時する計時手段と、前記計時手段によって予め設定された経過時間が計時されたときに前記エンジンの駆動を停止させるエンジン制御手段と、を備えた作業車両のアイドリングストップ装置において、前記作業系装置とは異なる非作業系装置の作動状態を検出する非作業系状態検出手段を備え、前記エンジン制御手段は、前記非作業系状態検出手段によって非作業系装置の状態が予め設定された状態にあると判定された場合には、前記計時手段によって計時される経過時間に拘わらず前記エンジンの駆動状態を維持するとともに、前記計時手段によって予め設定された経過時間が計時され、かつ、前記非作業系状態検出手段によって非作業系装置の状態が予め設定された状態ではないと判定された場合に、前記エンジンの駆動を停止させることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記非作業系装置として、前記作業系装置の操作を行うキャブ内に送風を行う冷暖房装置が少なくとも設けられ、前記非作業系状態検出手段は、前記冷暖房装置の作動状態を検出するとともに、前記エンジン制御手段は、前記非作業系状態検出手段によって前記冷暖房装置が作動状態にあると判定された場合には、前記計時手段によって計時される経過時間に拘わらず前記エンジンの駆動状態を維持するとともに、前記計時手段によって予め設定された経過時間が計時され、かつ、前記非作業系状態検出手段によって前記冷暖房装置が非作動状態にあると判定された場合に、前記エンジンの駆動を停止させることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、前記非作業系装置として、前記作業系装置を作動する作動油の冷却装置が少なくとも設けられ、前記非作業系状態検出手段は、前記冷却装置の作動状態または前記冷却装置の作動条件の成立の有無を検出するとともに、前記エンジン制御手段は、前記非作業系状態検出手段によって前記冷却装置が作動状態または作動条件の成立状態にあると判定された場合には、前記計時手段によって計時される経過時間に拘わらず前記エンジンの駆動状態を維持するとともに、前記計時手段によって予め設定された経過時間が計時され、かつ、前記非作業系状態検出手段によって前記冷却装置が非作動状態または作動条件の不成立状態にあると判定された場合に、前記エンジンの駆動を停止させることを特徴とする。

本発明によれば、アイドリング状態において所定時間作業が行われなかった場合にはエンジンの駆動が停止されるので、不必要にエンジンが駆動したままになってしまうのが防止されて、無駄な燃料消費と環境負荷とを低減することができる。しかも、非作業状態が所定時間継続したとしても、エンジンの駆動を停止したり再始動したりすることで危険が生じる場合や、作業系装置を作動することとは別の目的でアイドリング状態を維持している場合には、エンジンの駆動が維持される。したがって、アイドリングストップによって危険が生じることがなく、また、作業以外の目的を達成することも可能となる。

制御系の構成を示すブロック図である。 条件設定入力処理を示す図である。 アイドリングストップ制御を示す図である。

図１〜図３を用いて、本発明のアイドリングストップ装置をクレーン車に適用した場合の実施形態について説明する。
図１に示すように、この実施形態のクレーン車は、車両の走行および作業を行うための動力源であるエンジンＥを備えている。このエンジンＥには、ＰＴＯを介して油圧ポンプＰが接続可能となっており、作業を行う際にエンジンＥの出力によって油圧ポンプＰから作動油が吐出されるようになっている。

この油圧ポンプＰにはメイン通路１が接続されるとともに、このメイン通路１には、直列的に複数のコントロールバルブＣＶａ〜ＣＶｎが接続されている。これら各コントロールバルブＣＶａ〜ＣＶｎは、中立位置においてメイン通路１をタンクＴに連通させるとともに、中立位置から切り換え位置に切り換えることによって、各作業用アクチュエータに作動油を供給したり、あるいは各作業用アクチュエータからの戻り油をタンクＴに還流させたりする。
ここでは、コントロールバルブＣＶａ〜ＣＶｎは、それぞれ、アウトリガを作動するアウトリガ用シリンダ２、ジャッキを作動するジャッキ用シリンダ３、ブームを起伏させるブーム起伏用シリンダ４、ブームを伸縮するブーム伸縮用シリンダ５、旋回台を旋回させる旋回用モータ６およびロープの繰り入れ・繰り出しを行うウインチ用モータ７への作動油の給排を制御することとしている。

そして、上記の各作業用アクチュエータのうち、アウトリガ用シリンダ２、ジャッキ用シリンダ３、ブーム起伏用シリンダ４およびブーム伸縮用シリンダ５には、それぞれストロークセンサ２ａ〜５ａが設けられ、旋回用モータ６およびウインチ用モータ７には回転センサ６ａ，７ａがそれぞれ設けられている。
これら各センサ２ａ〜７ａは、各作業用アクチュエータの状態を検出するものであり、各センサ２ａ〜７ａからの検出信号がコントローラＣに入力するようになっている。

このコントローラＣは、ＣＰＵによって構成される演算部１０、ＲＡＭによって構成される記憶部１１、および設定された時間を計時するタイマ１２（本発明の計時手段に相当する）を備えている。また、コントローラＣには、各コントロールバルブＣＶａ〜ＣＶｎを切り換える操作を受け付けるリモートコントローラＲ、高さ制限や旋回制限を設定するための作業内容などを入力する条件入力手段１３、運転席を有するキャブ内に冷温風を送風する冷暖房装置１４が接続されている。なお、冷暖房装置１４は、エンジンＥの出力によって発電された電力によって駆動するものである。
そして、各センサ２ａ〜７ａから検出信号が入力すると、入力した検出信号と条件入力手段１３から入力された作業内容とに基づいて作業系装置の状態や姿勢を演算する。ここでは、特に、ブームの姿勢（伸縮状況や起伏角度など）と、ブームに作用する負荷と、が検出されている。なお、作業系装置の状態を検出するための構成である上記の各センサ２ａ〜７ａおよび演算部１０が、本発明の作業状態検出手段に相当するものである。

また、メイン通路１の最下流すなわち全てのコントロールバルブＣＶａ〜ＣＶｎの合流点よりも下流に位置する部分には、通路を構成する配管に冷却フィン１５が設けられている。この冷却フィン１５には、電動モータによって駆動するファン１６（本発明の冷却装置に相当する）が対面配置されており、ファン１６によって起風した冷却風によってタンクＴに還流する作動油の油温が冷却されるようになっている。
なお、冷却フィン１５の近傍には、作動油の油温を検出する温度センサ１７が設けられており、この温度センサ１７の検出温度に基づいて、コントローラＣがファン１６の駆動を制御することとなる。具体的には、温度センサ１７によって検出される油温が所定温度以上になると、コントローラＣは、作動条件が成立したと判断してファン１６を駆動する。これとは逆に、温度センサ１７によって検出される油温が所定温度未満になると、コントローラＣは、作動条件が不成立であると判断してファン１６の駆動を停止することとなる。
この図１に示す構成のうち、各作業用アクチュエータ２〜７、および、これら作業用アクチュエータ２〜７によって作動するアウトリガ、ジャッキ、ブーム、旋回台およびウインチが本発明の作業系装置に相当し、冷暖房装置１４およびファン１６が本発明の非作業系装置に相当する。

次に、上記のコントローラＣによってなされるアイドリングストップ制御について図２および図３を用いて説明する。
この実施形態のクレーン車によって作業を行う場合には、まず、図２に示すように、コントローラＣがオペレータに対して種々の作業条件を入力するように表示画面などで要求する（ステップＳ１）。コントローラＣが要求する作業条件としては、例えば、作業が行われる場所や作業範囲などの規制条件、さらには吊り荷の種類やロープの巻き数、あるいは作業時の天候などさまざまである。オペレータが要求にしたがって条件入力手段１３から作業条件を入力すると、コントローラＣは、入力された内容から作業の危険領域を算出して記憶部１１に記憶する（ステップＳ２）。コントローラＣが算出する危険領域としては、例えば、ブームの伸長、高さ、旋回範囲や、吊り荷の最大荷重などである。

上記のようにして危険領域が記憶部１１に記憶されると、コントローラＣは、図３に示すようにして、アイドリングストップ制御を実行する。この図３に示す処理は、各センサ２ａ〜７ａによって、作業用アクチュエータ２〜７の作動停止が検出されたことを契機として開始される。
具体的には、作業用アクチュエータ２〜７の全ての作動停止が検出されると、コントローラＣはタイマカウンタに所定の時間（例えば５分）に対応するカウント値をセットする（ステップＳ１１）。ここでセットされたカウント値は、タイマ１２の計時にしたがって減算されていくが、タイマカウンタにセットされたカウント値が「０」になる前に、作業用アクチュエータ２〜７のいずれかが作動した場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）には、コントローラＣは，タイマカウンタをリセットして当該処理を終了する（ステップＳ１９）。

一方で、タイマカウンタにセットされた時間にわたって、作業用アクチュエータ２〜７がいずれも作動しなかった場合（ステップＳ１２のＮＯ→ステップＳ１３のＹＥＳ）には、コントローラＣは、各センサ２ａ〜７ａの検出結果に基づいて、作業系装置の状態を判定する（ステップＳ１４）。このとき、ブームの高さや旋回範囲など、作業系装置の状態が上記ステップＳ２で記憶部１１に記憶された危険領域にあると判定した場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）には、コントローラＣは、ステップＳ１９においてタイマカウンタをリセットして当該処理を終了する。
これに対して、作業系装置の状態が危険領域にはないと判定した場合（ステップＳ１５のＮＯ）には、コントローラＣは、さらに非作業系装置の状態を判定する（ステップＳ１６）。ここでは、冷暖房装置１４が作動しているか否かと、温度センサ１７によって検出される油温が予め設定された温度以上であるか否かを判定する。つまり、コントローラＣは、冷暖房装置１４が作動中であるか否かと、ファン１６を作動する作動条件が成立しているか否かを判定することとなる。

その結果、冷暖房装置１４が作動しているか、または、ファン１６の作動条件が成立していると判定した場合（ステップＳ１７のＹＥＳ）には、コントローラＣは、ステップＳ１９においてタイマカウンタをリセットして当該処理を終了する。
これに対して、冷暖房装置１４が作動しておらず、しかも、ファン１６の作動条件が成立していないと判定した場合（ステップＳ１７のＮＯ）には、コントローラＣは、エンジンＥの駆動を停止する（ステップＳ１８）。

以上のように、この実施形態によれば、作業系装置の状態が危険領域にある場合や、非作業系装置が作動している場合には、本来アイドリングストップを実行すべき時間にわたって作業が行われていなかったとしても、エンジンＥの駆動が維持される。言い換えれば、作業系装置の状態が危険領域になく、かつ、非作業系装置が作動しておらず、また、作動する必要がない場合に限ってのみ、アイドリングストップが実行される。これにより、通常はアイドリングストップによって無駄な燃料消費や環境負荷を低減しながらも、アイドリングストップによって危険が生じることがなくなり、また、キャブ内の空調や油温の冷却など作業以外の目的を達成することも可能となる。

なお、上記実施形態においては、作業系装置の状態が危険領域にある場合と、非作業系装置が作動していたり、あるいは作動すべき状態にあったりする場合との双方の場合において、アイドリングストップを実行しないこととしている。しかしながら、例えば、非作業系装置の状態とは無関係に、作業系装置の状態が危険領域にある場合に限って、アイドリングストップの実行を制限することとしてもよい。この場合には、図３に示す処理のうち、ステップＳ１６およびステップＳ１７の処理を除くようにすればよい。また、これとは逆に、作業系装置の状態とは無関係に、非作業系装置が作動している場合や作動すべき状況にある場合に限って、アイドリングストップの実行を制限するようにしても構わない。この場合には、図３に示す処理のうち、ステップＳ１５およびステップＳ１６の処理を除くようにすればよい。

また、上記実施形態においては、ブームの高さや旋回範囲などに基づいて、作業系装置の状態が危険領域にあるか否かを判断することとした。しかしながら、例えば、ブームに負荷が作用している場合、言い換えれば、吊り荷が吊られた状態にある場合には、ブームの姿勢を問わずに、必ず作業系装置が危険領域にあると判断して、アイドリングストップの実行を制限するようにしてもよい。
また、上記実施形態においては、条件入力手段１３の入力内容に基づいて危険領域を設定することとしたが、危険領域を設定するにあたって、条件入力手段１３は必須の構成ではない。例えば、ブームの伸長長さが所定長さ以上になったときに危険領域であると判定する場合には、予め記憶部１１にブームの長さを記憶しておけばよい。いずれにしても、作業を行う際に、危険領域を特定するための情報が予め設定されていれば、上記と同様の作用、効果を実現可能である。

また、上記実施形態においては、冷暖房装置１４およびファン１６を非作業系装置としたが、非作業系装置はこれに限らない。非作業系装置は、それを作動していなくても作業の進行が可能であること、および、その目的とするところが、エンジンＥの駆動によって実現されること、の双方を満たすものを広く含むものである。したがって、照明装置や何らかの音響装置なども、その使用態様によっては非作業系装置と考えられる。
なお、上記実施形態においては、ファン１６の作動条件が成立したか否かに基づいてアイドリングストップの実行可否を判定するようにしたが、ファン１６の作動状態に基づいて、アイドリングストップの実行可否を決定するようにしても構わない。
また、上記実施形態においては、本発明のアイドリングストップ装置をクレーン車に適用した場合について説明したが、本発明はクレーン車に限らず、例えば、高所作業車や車両運搬車など、エンジンの出力によって作動する作業系装置が搭載された作業車両に広く適用可能である。

２ アウトリガ用シリンダ
３ ジャッキ用シリンダ
４ ブーム起伏用シリンダ
５ ブーム伸縮用シリンダ
６ 旋回用モータ
７ ウインチ用モータ
２ａ〜５ａ ストロークセンサ
６ａ，７ａ 回転センサ
１０ 演算部
１１ 記憶部
１２ タイマ
１３ 条件入力手段
１４ 冷暖房装置
１６ ファン
１７ 温度センサ
Ｃ コントローラ
Ｅ エンジン
Ｒ リモートコントローラ

Claims (6)

1. エンジンの出力によって作動する作業系装置の非作動時間を計時する計時手段と、
   前記計時手段によって予め設定された経過時間が計時されたときに前記エンジンの駆動を停止させるエンジン制御手段と、を備えた作業車両のアイドリングストップ装置において、
   前記作業系装置の状態を検出する作業状態検出手段と、
   前記作業状態検出手段によって検出される作業系装置の状態が予め設定された危険状態にあるか否かを判定する危険状態判定手段と、を備え、
   前記エンジン制御手段は、
   前記危険状態判定手段によって作業系装置の状態が前記危険状態にあると判定された場合には、前記計時手段によって計時される経過時間に拘わらず前記エンジンの駆動状態を維持するとともに、前記計時手段によって予め設定された経過時間が計時され、かつ、前記危険状態判定手段によって作業系装置の状態が前記危険状態にはないと判定された場合に、前記エンジンの駆動を停止させることを特徴とする作業車両のアイドリングストップ装置。
2. 前記作業系装置として起伏および伸縮可能なブームが少なくとも設けられ、
   前記作業状態検出手段は、前記ブームに作用する負荷または前記ブームの姿勢のいずれか一方または双方を少なくとも検出するとともに、
   前記危険状態判定手段は、
   前記作業状態検出手段の検出結果に基づいて前記危険状態にあるか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の作業車両のアイドリングストップ装置。
3. 前記危険状態判定手段は、
   前記ブームに負荷が作用している場合に前記危険状態にあると判定することを特徴とする請求項２記載の作業車両のアイドリングストップ装置。
4. エンジンの出力によって作動する作業系装置の非作動時間を計時する計時手段と、
   前記計時手段によって予め設定された経過時間が計時されたときに前記エンジンの駆動を停止させるエンジン制御手段と、を備えた作業車両のアイドリングストップ装置において、
   前記作業系装置とは異なる非作業系装置の作動状態を検出する非作業系状態検出手段を備え、
   前記エンジン制御手段は、
   前記非作業系状態検出手段によって非作業系装置の状態が予め設定された状態にあると判定された場合には、前記計時手段によって計時される経過時間に拘わらず前記エンジンの駆動状態を維持するとともに、前記計時手段によって予め設定された経過時間が計時され、かつ、前記非作業系状態検出手段によって非作業系装置の状態が予め設定された状態ではないと判定された場合に、前記エンジンの駆動を停止させることを特徴とする作業車両のアイドリングストップ装置。
5. 前記非作業系装置として、前記作業系装置の操作を行うキャブ内に送風を行う冷暖房装置が少なくとも設けられ、
   前記非作業系状態検出手段は、前記冷暖房装置の作動状態を検出するとともに、
   前記エンジン制御手段は、
   前記非作業系状態検出手段によって前記冷暖房装置が作動状態にあると判定された場合には、前記計時手段によって計時される経過時間に拘わらず前記エンジンの駆動状態を維持するとともに、前記計時手段によって予め設定された経過時間が計時され、かつ、前記非作業系状態検出手段によって前記冷暖房装置が非作動状態にあると判定された場合に、前記エンジンの駆動を停止させることを特徴とする請求項４記載の作業車両のアイドリングストップ装置。
6. 前記非作業系装置として、前記作業系装置を作動する作動油の冷却装置が少なくとも設けられ、
   前記非作業系状態検出手段は、前記冷却装置の作動状態または前記冷却装置の作動条件の成立の有無を検出するとともに、
   前記エンジン制御手段は、
   前記非作業系状態検出手段によって前記冷却装置が作動状態または作動条件の成立状態にあると判定された場合には、前記計時手段によって計時される経過時間に拘わらず前記エンジンの駆動状態を維持するとともに、前記計時手段によって予め設定された経過時間が計時され、かつ、前記非作業系状態検出手段によって前記冷却装置が非作動状態または作動条件の不成立状態にあると判定された場合に、前記エンジンの駆動を停止させることを特徴とする請求項４記載の作業車両のアイドリングストップ装置。

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