JP2006117341A - Equipment-mounted working vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力源により駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプの吐出圧を受けて作動する油圧作業機とを走行体に備えて構成される架装作業車に関する。 The present invention relates to a bodywork work vehicle that includes a traveling body that includes a hydraulic pump driven by a power source and a hydraulic working machine that operates by receiving discharge pressure of the hydraulic pump.
架装作業車は、駆動源により駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプの吐出圧を受けて作動する油圧作業機(架装物)とを走行体に備えた作業車であり、代表的なものとしてクレーン車や高所作業車、穴掘り建柱車等が知られている。油圧ポンプの駆動には走行用エンジンのほか、バッテリ、セパレートエンジ(走行用エンジンとは別個に設けた油圧ポンプ駆動専用の小型ディーゼルエンジン)等が用いられ、走行用エンジンの場合には動力取り出し機構(パワーテイクオフ)によりエンジンの動力が取り出されて油圧ポンプが駆動される。 The bodywork work vehicle is a work vehicle having a traveling body including a hydraulic pump driven by a drive source and a hydraulic work machine (bodywork) that operates by receiving the discharge pressure of the hydraulic pump. For example, crane vehicles, aerial work platforms, and digging pillars are known. In addition to the traveling engine, the hydraulic pump is driven by a battery, a separate engine (a small diesel engine dedicated to driving the hydraulic pump provided separately from the traveling engine), etc. The power of the engine is extracted by (power take-off), and the hydraulic pump is driven.
このような架装作業車において、油圧作業機の作動力や作動速度を大きくしようとするときには、作業者は動力源の出力を大きくして油圧ポンプの駆動力を増大させる必要がある。例えば、パワーテイクオフにより走行用エンジンの動力を取り出して油圧ポンプを駆動し、これにより発生した圧油をブーム先端部の油圧モータに供給してオーガスクリューを駆動する穴掘り建柱車の場合には、オーガスクリューを地面に突き立てた瞬間に油圧モータは地面から抵抗(負荷)を受けるので、これに応じて油圧ポンプの駆動力、すなわちエンジンの出力も大きくする必要が生じる。
しかしながら、上記のように油圧作業機の作動力や作動速度を大きくしようとするたびにエンジンの出力を大きくしなければならないのでは、エンジンが発生する騒音により作業現場周辺の住民に迷惑をかけてしまうことになる。また、エンジンの排ガスも環境保全の立場から好ましいものではない。 However, if the output of the engine has to be increased each time an attempt is made to increase the operating force or operating speed of the hydraulic working machine as described above, the noise generated by the engine may cause inconvenience to the residents around the work site. Will end up. In addition, engine exhaust gas is not preferable from the standpoint of environmental conservation.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、油圧作業機の作動力や作動速度を大きくしようとするときでもエンジンの出力を大きくする必要がなく、騒音や排ガスの発生を低減し得る構成の架装作業車を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such problems, and it is not necessary to increase the output of the engine even when attempting to increase the operating force or operating speed of the hydraulic working machine, thereby reducing the generation of noise and exhaust gas. It is an object of the present invention to provide a bodywork vehicle having a configuration to obtain.
本発明に係る架装作業車(例えば、実施形態における穴掘り建柱車1)は、エンジン及びエンジンの出力にアシスト出力を加える電気モータからなる動力源の動力をトランスミッションから駆動輪(例えば、実施形態における走行体10の後輪11b,11b)に伝達させて走行するハイブリッド車(例えば、実施形態における走行体10)と、トランスミッションに伝達された動力源の動力を取り出す動力取り出し機構(例えば、実施形態におけるパワーテイクオフPTO)と、動力取り出し機構を介して動力源により駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプが吐出する圧油の供給を受けて作動する油圧作業機(例えば、実施形態におけるブーム30、アースオーガ装置40及びアウトリガジャッキ16)と、動力源の動力を動力取り出し機構により取り出して油圧ポンプを駆動している状態において動力源の出力目標値を設定する出力目標値設定手段(例えば、実施形態における圧力検出器71及びコントローラ60の出力目標値設定部62)と、出力目標値設定手段による出力目標値の設定に応じ、エンジンの出力を所定出力に保持したまま動力源の出力を出力目標値に一致させるのに必要な電気モータのアシスト出力を算出するアシスト出力算出手段(例えば、実施形態におけるコントローラ60のアシスト出力算出部63)と、アシスト出力算出手段において算出されたアシスト出力がエンジンの出力に加えられるように電気モータの作動制御を行う電気モータ作動制御手段(例えば、実施形態におけるコントローラ60のインバータ制御部64)とを備える。
The bodywork vehicle according to the present invention (for example, the digging column car 1 in the embodiment) is configured such that the power of a power source including an engine and an electric motor that applies an assist output to the output of the engine is transmitted from a transmission to a drive wheel (for example, implementation). A hybrid vehicle (for example, the traveling body 10 in the embodiment) that travels by being transmitted to the
ここで、本発明に係る架装作業車において、上記エンジンの所定出力は、少なくとも油圧作業機を無負荷状態で作動させ得る出力であることが好ましい。また、出力目標値設定手段により設定される動力源の出力目標値は、油圧作業機の負荷に応じて設定されることが好ましい。 Here, in the bodywork vehicle according to the present invention, it is preferable that the predetermined output of the engine is an output capable of operating at least the hydraulic working machine in a no-load state. Moreover, it is preferable that the output target value of the power source set by the output target value setting means is set according to the load of the hydraulic working machine.
本発明に係る架装作業車では、油圧作業機を備えた走行体が、エンジン及びこのエンジンの出力にアシスト出力を加える電気モータからなるハイブリッド型の動力源により走行可能なハイブリッド車であり、油圧作業機に圧油を供給する油圧ポンプは、このハイブリッド型の動力源により動力取り出し機構を介して駆動されるようになっている。そして、動力源による油圧ポンプの駆動時(動力取り出し機構の作動時)、油圧作業機の負荷等に応じて動力源の出力目標値が設定されると、エンジンの出力を所定出力(一定出力)に保持したまま動力源の出力を出力目標値に一致させるのに必要な電気モータのアシスト出力が算出され、その算出されたアシスト出力がエンジンの出力に加えられるように電気モータの作動制御がなされる。すなわち本架装作業車では、油圧ポンプの駆動中(油圧作業機の作動中)はエンジンの出力を一定出力に保持しつつ、油圧ポンプの駆動に(油圧作業機の作動に)必要な動力源の出力のうち、一定に保持されたエンジンの出力のみでは不足する分が電気モータのアシスト出力により補われるようになっている。このため本発明に係る架装作業車によれば、動力源の出力が変化してもエンジンの出力は変化せず、油圧作業機の作動力や作動速度を大きくするために油圧ポンプの駆動力を増大させようとするときでもエンジンの出力を大きくする必要はないので、騒音と排ガスの発生を低減することができる。ここで、上記エンジンの所定出力が、少なくとも油圧作業機を無負荷状態で作動させ得る出力であれば、油圧作業機の無負荷状態での作動はエンジンの出力のみで行うことができるので、エンジンの出力を低く抑えつつ、電気モータの電源(バッテリ)に蓄えられた電力を節約することができる。また、動力源の出力目標値は油圧作業機の状態や油圧作業機の操作手段の操作量等に応じて設定することも可能であるが、少なくとも、油圧作業機の負荷に応じて設定されるようになっていることが好ましい。このようにすれば、油圧作業機の負荷が増大したときでも油圧作業機をスムーズに作動させることができる。 The bodywork vehicle according to the present invention is a hybrid vehicle in which a traveling body including a hydraulic working machine is capable of traveling by a hybrid power source including an engine and an electric motor that applies an assist output to the output of the engine. The hydraulic pump that supplies pressure oil to the work machine is driven by a power source mechanism by this hybrid power source. When the hydraulic pump is driven by the power source (when the power take-off mechanism is activated), when the output target value of the power source is set according to the load of the hydraulic work machine, the engine output is a predetermined output (constant output) The electric motor assist output necessary to match the output of the power source with the output target value is calculated while the output is held in the motor, and the operation of the electric motor is controlled so that the calculated assist output is added to the engine output. The That is, in this bodywork work vehicle, the power source necessary for driving the hydraulic pump (for operating the hydraulic working machine) while maintaining the engine output at a constant output while the hydraulic pump is being driven (when the hydraulic working machine is operating). Of this output, the shortage of the engine output that is kept constant is compensated by the assist output of the electric motor. Therefore, according to the bodywork vehicle according to the present invention, the output of the engine does not change even if the output of the power source changes, and the driving force of the hydraulic pump is increased in order to increase the operating force and operating speed of the hydraulic working machine. Since it is not necessary to increase the output of the engine even when trying to increase the noise, the generation of noise and exhaust gas can be reduced. Here, if the predetermined output of the engine is an output that can operate at least the hydraulic working machine in an unloaded state, the hydraulic working machine can be operated in an unloaded state only by the engine output. The electric power stored in the power source (battery) of the electric motor can be saved while suppressing the output of The output target value of the power source can be set according to the state of the hydraulic working machine, the operation amount of the operating means of the hydraulic working machine, etc., but is set at least according to the load of the hydraulic working machine. It is preferable that it is such. In this way, the hydraulic working machine can be smoothly operated even when the load on the hydraulic working machine increases.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図2は本発明の一実施形態に係る架装作業車としての穴掘り建柱車1を示しており、図1はこの穴掘り建柱車1における制御系統及び動力伝達系統の一部をブロック図により示している。図2に示すように、この穴掘り建柱車1は、走行用車輪11(前輪11a、後輪11b)を備えて運転キャビン12から走行運転が可能なトラック式の走行体10と、走行体10上に設けられた旋回台20と、この旋回台20から上方に延びて設けられた支柱21の上部にフートピン22を介して基端部が支持されたブーム(伸縮ブーム)30と、このブーム30の先端部に取り付けられたアースオーガ装置40とを有して構成される。なお、この穴掘り建柱車1の走行体10は、後述するように、エンジンEG及びエンジンEGの出力にアシスト出力を加える電気モータMからなるハイブリッド型の動力源HVにより走行可能なハイブリッド車である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 shows a digging column car 1 as a bodywork vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 blocks a part of a control system and a power transmission system in the digging column car 1. This is shown in the figure. As shown in FIG. 2, the digging pillar car 1 includes a truck-type traveling body 10 that includes traveling wheels 11 (
旋回台20は走行体10の後部に上下軸まわり360度回動自在に取り付けられている。走行体10の内部にはブーム旋回モータ(油圧モータ)23が設けられており、このブーム旋回モータ23を回転作動させることにより、図示しないギヤを介して旋回台20を水平旋回動させることができる。ブーム30は基端ブーム30a、中間ブーム30b及び先端ブーム30cが入れ子式に構成されており、内部に設けられたブーム伸縮シリンダ(油圧シリンダ)31の伸縮作動により各ブーム30a,30b,30cを相対的に移動させてブーム30全体を軸方向に伸縮動させることができる。また、基端ブーム30aと旋回台20の支柱21との間にはブーム起伏シリンダ(油圧シリンダ)24が跨設されており、このブーム起伏シリンダ24を伸縮作動させることによりブーム30全体を起伏動させることができる。
The
先端ブーム30cの先端部に設けられたブームヘッド32の内部にはシーブ33が回転自在に支持されている。シーブ33には基端ブーム30aに取り付けられたウインチ34により巻き取り繰り出しされるワイヤ35が掛け回されており、ワイヤ35の先端部にはフック36が取り付けられて(懸吊されて)いる。
A
また、先端ブーム30cにはオーガブラケット37が先端ブーム30cの延びる方向にスライド移動自在に設けられている。このオーガブラケット37の下部にはロッド38が先端ブーム30cの幅方向に揺動自在に取り付けられており、アースオーガ装置40はこのロッド38の下端部に垂下状態で取り付けられている。オーガブラケット37は基端ブーム30aの先端部と先端ブーム30cの先端部とのいずれか一方に係止することができ、基端ブーム30a側に係止したときには基端ブーム30aに固定され、先端ブーム30c側に係止したときには先端ブーム30cに固定されるようになっている。したがって、アースオーガ装置40を使用せず、ブーム30をクレーン装置として使用するときにはオーガブラケット37を基端ブーム30aに係止させておけばよく、これによりアースオーガ装置40をブーム30の伸縮作動にかかわらず基端ブーム30aの先端部に固定しておくことができる(なお、このようにオーガブラケット37を基端ブーム30aに係止するのは、通常、アースオーガ装置40を図2の二点鎖線で示すようにブーム30の側方に格納しておくときである。後述)。また、アースオーガ装置40を用いて穴掘り作業を行うときにはオーガブラケット37を先端ブーム30cに係止させておけばよく、これによりアースオーガ装置40をブーム30の伸縮作動に合わせてブーム30の先端部(先端ブーム30cの先端部)とともに移動させることができる。
Further, an
アースオーガ装置40は図2に示すように、ロッド38の下端部に取り付けられたオーガ駆動モータ(油圧モータ)41と、オーガ駆動モータ41の回転動力を減速する減速機構42と、減速機構42により減速された(トルク増幅された)オーガ駆動モータ41の回転動力を受けて回転作動するオーガスクリュー43とから構成される。オーガ駆動モータ41はブーム30の側面に沿って延びた図示しない送油ホースによって油圧ポンプP(後述)と繋がっている。
As shown in FIG. 2, the
走行体10における運転キャビン12の後方位置には作業者OPが着座する操作席13が設けられており、この操作席13と対向する位置には操作装置50が設置されている。この操作装置50にはブーム30の起伏、伸縮、旋回操作を行うためのブーム操作レバー51と、オーガスクリュー43の回転作動操作を行うためのオーガ操作ペダル52とが設けられている(図1参照)。ブーム操作レバー51の操作により出力されたブーム操作信号は走行体10内に設置されたコントローラ60のバルブ制御部61に入力され、コントローラ60のバルブ制御部61はこの入力されたブーム操作信号に基づいて、ブーム旋回モータ23に対応する第1制御バルブV1、ブーム起伏シリンダ24に対応する第2制御バルブV2及びブーム伸縮シリンダ31に対応する第3制御バルブV3の各スプール(図示せず)を電磁駆動する。第1〜第3制御バルブV1,V2,V3はいずれも電磁比例バルブであり、それぞれのスプールはコントローラ60のバルブ制御部61を介してブーム操作レバー51の操作方向に応じた方向に、またその操作量に応じた量だけ移動する。また、オーガ操作ペダル52の踏み込み操作により出力されたペダル操作信号はコントローラ60のバルブ制御部61に入力され、コントローラ60のバルブ制御部61はこの入力されたペダル操作信号に基づいて、オーガ駆動モータ41に対応する第4制御バルブV4のスプール(図示せず)を電磁駆動する。第4制御バルブV4も電磁比例バルブであり、そのスプールはコントローラ60のバルブ制御部61を介してオーガ操作ペダル52の踏み込み量に応じた量だけ移動する。
An
走行体10の前後左右計4箇所には上下方向に伸長収縮(張り出し格納)作動が可能なアウトリガジャッキ16が設けられており、これらアウトリガジャッキ16を下方に張り出して地面に接地させることにより、走行体10を安定的に支持させることができる。各アウトリガジャッキ16は、走行体10のサブフレーム(図示せず)の側部に下方に延びて設けられたアウタジャッキ(シリンダチューブ)16aと、このアウタジャッキ16a内に収容されて上下方向に移動自在に設けられたインナジャッキ(ピストンロッド)16bと、このインナジャッキ16bの下端部に取り付けられた接地板16cとを有し、アウタジャッキ16aとインナジャッキ16bとは油圧シリンダ(これをジャッキシリンダ17と称する)を構成している。
Outrigger jacks 16 capable of extending and contracting (projecting and retracting) in the vertical direction are provided at four places in the front, rear, left, and right sides of the traveling body 10. The outrigger jacks 16 are projected downward and are grounded to the ground. The body 10 can be stably supported. Each of the outrigger jacks 16 extends downward in an outer jack (cylinder tube) 16a provided on the side of a subframe (not shown) of the traveling body 10 and is accommodated in the
走行体10には前述のようにハイブリッド型の動力源HVが搭載されており、走行体10はこの動力源HVにより走行可能である。ハイブリッド型の動力源HVはエンジンEG及びこのエンジンEGの出力にアシスト出力を加える電気モータMからなり、エンジンEGの出力制御はエンジンコントロールシステムECにより行われるようになっている(図1参照)。エンジンEGは走行体10の前方下部に取り付けられており、走行体10の後方に延びたクランクシャフトCSはクラッチCLを介してトランスミッションTMの入力軸ISに繋がっている。トランスミッションTMの出力軸(図示せず)は走行体10の前後方向に延びたプロペラシャフトPSを駆動し、プロペラシャフトPSはディファレンシャル機構DFを介して走行体10の駆動輪である左右の後輪11b,11bのドライブシャフトAX,AXを駆動する。
The traveling body 10 is mounted with the hybrid power source HV as described above, and the traveling body 10 can travel with the power source HV. The hybrid power source HV includes an engine EG and an electric motor M that adds an assist output to the output of the engine EG, and the output control of the engine EG is performed by an engine control system EC (see FIG. 1). The engine EG is attached to the lower front part of the traveling body 10, and the crankshaft CS extending to the rear of the traveling body 10 is connected to the input shaft IS of the transmission TM via the clutch CL. An output shaft (not shown) of the transmission TM drives a propeller shaft PS extending in the front-rear direction of the traveling body 10, and the propeller shaft PS is a left and right
電気モータMはそのモータ軸(図示せず)がエンジンEGのクランクシャフトCSと連結されており、バッテリBTからの電力供給を受けて作動して、エンジンEGの出力にアシスト出力を加える。この電気モータMは三相交流モータであり、バッテリBTとの間にはバッテリBTの直流電圧を交流電圧に変換するとともに、その周波数を任意に変化させることができるインバータIVが設置されている。なお、このインバータIVはコントローラ60のインバータ制御部64により制御される。
The electric motor M has a motor shaft (not shown) connected to a crankshaft CS of the engine EG, operates upon receiving power supply from the battery BT, and adds an assist output to the output of the engine EG. The electric motor M is a three-phase AC motor, and an inverter IV capable of converting the DC voltage of the battery BT into an AC voltage and changing the frequency arbitrarily is installed between the electric motor M and the battery BT. The inverter IV is controlled by the
トランスミッションTMの近傍位置には動力取り出し機構としてのパワーテイクオフPTOが設けられている(図1参照)。このパワーテイクオフPTOは、運転キャビン12内に設けられたPTOレバー14が操作されたときに、コントローラ60を介して駆動されるPTOアクチュエータACTの作動により、トランスミッションTMを構成する1つの動力伝達軸(例えばカウンタシャフト)とギヤ接続する構成を有している。そして、このようにパワーテイクオフPTOがトランスミッションTMの動力伝達軸とギヤ接続され、かつクラッチCLが接続された状態では、動力源HVの動力はクラッチCL、トランスミッションTM及びパワーテイクオフPTOを介して油圧ポンプPに伝達されるようになり、油圧ポンプPは回転駆動されて圧油の吐出動作を行う。なお、このようにパワーテイクオフPTOにより油圧ポンプPを駆動されるときには、トランスミッションTMをニュートラル位置にして、動力源HVの動力が駆動輪(左右の後輪11b,11b)に伝わらないようにする必要がある。
A power take-off PTO as a power take-off mechanism is provided in the vicinity of the transmission TM (see FIG. 1). This power take-off PTO has one power transmission shaft (which constitutes the transmission TM) by the operation of the PTO actuator ACT driven via the
油圧ポンプPより吐出された圧油は上記第1〜第4制御バルブV1,V2,V3,V4経由でブーム旋回モータ23、ブーム起伏シリンダ24、ブーム伸縮シリンダ31及びオーガ駆動モータ41に供給される(図1参照)。このためブーム旋回モータ23、ブーム起伏シリンダ24及びブーム伸縮シリンダ31はそれぞれブーム操作レバー51の操作方向に応じた方向に、その操作量に応じた速度で作動し、オーガ駆動モータ41はオーガ操作ペダル52の踏み込み量に応じた速度で作動する。また、油圧ポンプPより吐出された圧油はコントローラ60のバルブ制御部61より制御されるジャッキ制御バルブVJ経由で各アウトリガジャッキ16のジャッキシリンダ17に供給される。このため作業者は、走行体10に設けられたジャッキ操作レバー53を操作することにより、アウトリガジャッキ16を伸長(張り出し)或いは収縮(格納)作動させることができる(図1では簡単のため、4つあるジャッキ制御バルブVJ及びジャッキシリンダ17のうちそれぞれ1つのみを示している)。なお、上記のように油圧ポンプPはPTOレバー14が操作された状態でのみ動力源HVにより駆動されるので、走行体10に設けられた油圧作業機(ブーム30、アースオーガ装置40及びアウトリガジャッキ16)もPTOレバー14が操作された状態でのみ、その作動操作が可能となる。
The pressure oil discharged from the hydraulic pump P is supplied to the
エンジンコントロールシステムECには運転キャビン12内の走行用アクセルペダル(図示せず)の踏み込み量を検出する踏み込み量検出器73からの検出情報と、エンジンEGの回転数を検出する回転数検出器72からの検出情報とが入力されている。そしてエンジンコントロールシステムECは、パワーテイクオフPTOの非使用時には踏み込み量検出器73により検出された走行用アクセルペダルの踏み込み量に応じたスロットル開度になるようにスロットルバルブ(図示せず)を作動させ、パワーテイクオフPTOの使用時にはエンジンEGの出力が所定出力(一定出力)になるようにスロットルバルブを作動させる。
The engine control system EC includes detection information from a
ここで、パワーテイクオフPTOが使用時であるか否かの判断は、PTO操作レバー14の操作信号(PTO操作信号)を受けたコントローラ60が、その操作信号を受け取った旨の信号(PTO使用信号)がエンジンコントロールシステムECに出力されているか否かにより行う。また、エンジンEGの出力が所定出力になっているか否かの判断は、回転数検出器72により検出されるエンジンEGの出力がその所定出力に対応する回転数になっているか否かにより行う。なお、エンジンEGの出力はエンジンEGの回転数が大きくなるに従って増大するが、このようなエンジンEGの回転数と出力との関係データはコントローラ60の記憶部(図示せず)に予め記憶されており、エンジンコントロールシステムECはこの関係データを利用することができるようになっている。
Here, whether or not the power take-off PTO is in use is determined by determining whether the
上記所定出力はエンジンEGのアイドリング状態における出力に限らず、アイドリング状態における出力よりも大きい出力とすることもできる。エンジンコントロールシステムECは、一定に保持すべきエンジンEGの出力がアイドリング状態における出力であればスロットルバルブを全閉状態に保持し、一定に保持すべきエンジンEGの出力がアイドリング状態における出力よりも大きい出力であれば、スロットルバルブを全閉状態から必要量開いて、エンジンEGの回転数がその出力に対応する所定回転数に維持されるようにする。 The predetermined output is not limited to the output in the idling state of the engine EG, but may be a larger output than the output in the idling state. The engine control system EC holds the throttle valve in a fully closed state if the output of the engine EG to be kept constant is an output in the idling state, and the output of the engine EG to be kept constant is larger than the output in the idling state If it is an output, the throttle valve is opened from the fully closed state by a necessary amount so that the engine speed of the engine EG is maintained at a predetermined speed corresponding to the output.
このように、一定に保持されるべき上記エンジンEGの所定出力は任意であるが、少なくとも油圧作業機を無負荷状態で作動させ得る出力とする。ここで、油圧作業機を無負荷状態で作動させ得る出力とは、具体的には、オーガスクリュー43を地面Gに接触させていない状態でブーム30を起伏、伸縮、旋回作動させることができるとともにオーガスクリュー43を回転作動させることができ、かつアウトリガジャッキ16を非接地状態で作動させることができる出力をいう。
As described above, the predetermined output of the engine EG to be kept constant is arbitrary, but it is set to an output that can operate at least the hydraulic working machine in a no-load state. Here, the output that can operate the hydraulic working machine in a no-load state specifically means that the
油圧ポンプPの吐出油路PL中には、この吐出油路PL内の圧力を連続的な電気信号として検出する圧力検出器71が設けられており、その検出情報はコントローラ60の出力目標設定部62に出力される(図1参照)。コントローラ60の出力目標値設定部62は、圧力検出器71により検出された吐出油路PL内の圧力に基づいて、油圧作業機の負荷(ブーム30の負荷と、アースオーガ装置40の負荷と、アウトリガジャッキ16の負荷との合算負荷)に応じた動力源HVの出力目標値を設定し、その設定した出力目標値をコントローラ60のアシスト出力算出部63に出力する。ここで、動力源HVの出力目標値は油圧作業機の負荷が大きいときほど大きくなるように設定されるが、そのような油圧作業機の負荷と動力源HVの出力目標値との対応関係のデータは、予めコントローラ60の記憶部(図示せず)に記憶されており、アシスト出力算出部63この関係データを利用することができるようになっている。
A pressure detector 71 for detecting the pressure in the discharge oil passage PL as a continuous electric signal is provided in the discharge oil passage PL of the hydraulic pump P. The detected information is output from the output target setting unit of the
コントローラ60のアシスト出力算出部63は、上記出力目標値設定部62による動力源HVの出力目標値の設定に応じて、エンジンEGの出力を所定出力に保持したまま動力源HVの出力を上記出力目標値に一致させるのに必要な電気モータMのアシスト出力を算出し、その算出結果をコントローラ60のインバータ制御部64に出力する。すなわち、コントローラ60のアシスト出力算出部63は、油圧ポンプPの駆動に必要な動力源HVの出力のうち、一定に保持されたエンジンEGの出力のみでは不足する分の出力を求め、この不足する分の出力が電気モータMからアシスト出力として出力されるよう、インバータ制御部64に指示する(電気モータMのアシスト出力=出力目標値−エンジンEGの一定出力)。
The assist output calculation unit 63 of the
コントローラ60のインバータ制御部64は、アシスト出力算出部63において算出されたアシスト出力がエンジンEGの出力に加えられるように、インバータIVを介して電気モータMの作動制御を行う。これによりコントローラ60のアシスト出力算出部63において算出されたアシスト出力がエンジンEGの出力に加えられ、エンジンEGの出力がアシストされる。
The
次に、このような穴掘り建柱車1により、地面Gに建柱のための穴を掘るときの手順を説明する。これには先ず、ブーム30及びアースオーガ装置40を格納状態にして穴掘り建柱車1を作業現場へ移動させる。ここでブーム30の格納状態とは、ブーム30を全縮かつ俯角倒伏させて、走行体10の後方に上方に延びて設けられたブーム保持具15に保持させた状態をいい、アースオーガ装置40の格納状態とは、オーガブラケット37を基端ブーム30aの先端部に係止させたうえで、オーガスクリュー43の中間部を図示しないウインチにより吊り上げてオーガスクリュー43をブーム30の側方に位置させ(このときロッド38はほぼ水平姿勢になるまでブーム30の長手方向と直交する方向に揺動される)、かつ、このオーガスクリュー43を基端ブーム30aの側方に設けられた図示しないロック装置にロックさせた状態をいう(図2において二点鎖線で示すブーム30を参照)。
Next, a procedure for digging a hole for a building pillar in the ground G by using such a digging construction column car 1 will be described. For this, first, the
穴掘り建柱車1の作業現場への移動は、作業者が運転キャビン12から運転操作をすることにより行う。このとき駆動輪である左右の後輪11b,11bはエンジンEGの動力を受けて駆動されるが、コントローラ60のインバータ制御部64からインバータIVを介して電気モータMを作動制御することにより、エンジンEGの出力にアシスト出力を加えて走行することができる。また、車両発進時などにはエンジンEGを停止させて電気モータMのみにより駆動輪(後輪11b,11b)を駆動して走行することもできる。なお、この走行体10の走行時(特に減速走行時)においては、電気モータMは発電機として働き、発生した電気はインバータIV経由でバッテリBTに充電される。
The excavation building column 1 is moved to the work site when the operator performs a driving operation from the driving cabin 12. At this time, the left and right
作業現場に到着したら、作業者はトランスミッションTMをニュートラルにする。そして、エンジンEGを稼動状態にしたまま一旦クラッチCLを切り、運転キャビン12内に設けられたPTOレバー14を操作したうえでクラッチCLを繋げる。これによりPTO操作信号がコントローラ60に出力され、コントローラ60からエンジンコントロールシステムECにPTO使用信号が出力される。エンジンコントロールシステムECはこのPTO使用信号を受けてエンジンEGの作動制御を行い、その出力を一定出力(所定出力)に保持する。また、油圧ポンプPはクラッチCL、トランスミッションTM及びパワーテイクオフPTOを介して動力源HVにより駆動され、圧油を吐出する。
When arriving at the work site, the worker makes the transmission TM neutral. Then, the clutch CL is temporarily disengaged while the engine EG is in an operating state, and the clutch CL is engaged after the
このときのエンジンEGの出力は、前述のように、少なくとも油圧作業機を無負荷状態で作動させ得るだけの大きさを有しているので、ジャッキ操作レバー14を操作すればアウトリガジャッキ16を作動させることができ、ブーム操作レバー51を操作すればブーム30を作動させることができ、オーガ操作ペダル52を踏み込めばオーガスクリュー43を回転作動させることができる。但し、アウトリガジャッキ16を接地状態にさせなければブーム30を格納状態から作動させることができず、またブーム30を所定の姿勢にしなければオーがスクリュー43を作動させることができないようにした安全装置(インターロック装置)を備えている場合には、アウトリガジャッキ16を接地状態にした後でなければブーム30を作動させることはできず、またブーム30を所定の姿勢にした後でなければオーガスクリュー43を作動させることはできない。
Since the output of the engine EG at this time is at least large enough to operate the hydraulic working machine in a no-load state as described above, the
ジャッキ操作レバー14を操作してアウトリガジャッキ16を接地状態にしたら、作業者は続いてオーガブラケット37を先端ブーム30cに係止させる。そして、走行体10上の操作席13に着座し、操作装置50からブーム操作レバー51の操作を行ってブーム30を起仰させる。ここで、アースオーガ装置40の格納を解除してオーガスクリュー43を懸吊状態にした後、再びブーム操作レバー51を操作してブーム30を作動させ、オーガスクリュー43を穴掘り作業箇所の直上に垂下させる。そして、オーガ操作ペダル52を踏み込んでオーガスクリュー43を回転させつつ、ブーム操作レバー51を操作してブーム30を倒伏させていくことによりブーム30の先端部を鉛直下方に移動させ、オーガスクリュー43を地面Gに接触させる。ここで、各制御バルブV1,V2,V3,V4はいずれも電磁比例バルブであるので、ブーム旋回モータ23、ブーム起伏シリンダ24、ブーム伸縮シリンダ31の各油圧アクチュエータの作動速度はブーム操作レバー51の操作量により調節することができ、オーガ駆動モータ41の作動速度はオーガ操作ペダル52の踏み込み量により調節することができる。
When the
オーガスクリュー43が地面Gに接触すると、油圧作業機(ここではブーム及びオーガスクリュー43)は負荷状態となるので、油圧ポンプPの吐出油路PL内の圧力は大きくなる。この吐出油路PL内の圧力増分は圧力検出器71により検出されてコントローラ60の出力目標値設定部62に伝送されるので、出力目標値設定部62は動力源HVの出力目標値を初期値(電気モータMのアシスト出力が零の状態をいう)よりも大きい値に設定する(このように圧力検出器71とコントローラ60の出力目標値設定部62とは、動力源HVの動力をパワーテイクオフPTOにより取り出して油圧ポンプPを駆動している状態において動力源HVの出力目標値を設定する出力目標値設定手段を構成する)。そして、コントローラ60のアシスト出力算出部63は、エンジンEGの出力を所定出力に保持したまま動力源HVの出力を上記出力目標値に一致させるのに必要な電気モータMのアシスト出力を算出し、コントローラ60のインバータ制御部64はインバータIVを介して電気モータMを作動させるので、電気モータMのアシスト出力はエンジンEGの出力に加えられて駆動源HVの出力は出力目標値レベルまで引き上げられる。これにより油圧ポンプPは油圧作業機の負荷に見合った駆動力で駆動されるようになり、油圧作業機の作動に必要な動力が確保される。
When the
なお、作業開始前に行うアウトリガジャッキ16の張り出し作動は、接地板16cが接地したところでアウトリガジャッキ16の伸長作動を停止させてもよいが、接地後更に伸長させて走行体10を持ち上げ支持するようにすることもできる。走行体10が持ち上げ支持される際には油圧作業機(ここではアウトリガジャッキ16)は負荷状態となるので、圧力検出器71により検出される油圧ポンプPの吐出油路PL内の圧力は大きくなり、動力源HVの出力目標値は初期値よりも大きい値に設定されて電気モータMのアシスト出力がエンジンEGの出力に加えられる。但し、走行体10が持ち上げ支持される場合でも、アウトリガジャッキ16の作動が停止しているときには、アウトリガジャッキ16の作動回路中に設けられたホールディングバルブ(図示せず)の働きによってジャッキシリンダ17内の圧力は保持されるので、アウトリガジャッキ16の作動停止後、エンジンEGの出力目標値は初期値に戻ることになる。
Note that the extension operation of the
このように本実施形態に係る穴掘り建柱車1では、油圧作業機(ブーム30、アースオーガ装置40及びアウトリガジャッキ16)を備えた走行体10が、エンジンEG及びこのエンジンEGの出力にアシスト出力を加える電気モータMからなるハイブリッド型の動力源HVにより走行可能なハイブリッド車であり、油圧作業機に圧油を供給する油圧ポンプPは、このハイブリッド型の動力源によりパワーテイクオフPTOを介して駆動されるようになっている。そして、動力源HVによる油圧ポンプPの駆動時(パワーテイクオフPTOの作動時)、油圧作業機の負荷に応じて動力源HVの出力目標値が設定されると、エンジンEGの出力を所定出力(一定出力)に保持したまま動力源HVの出力を出力目標値に一致させるのに必要な電気モータMのアシスト出力が算出され、その算出されたアシスト出力がエンジンEGに加えられるように電気モータMの作動制御がなされる。すなわち本穴掘り建柱車1では、油圧ポンプPの駆動中(作業機の作動中)はエンジンEGの出力を一定出力に保持しつつ、油圧ポンプPの駆動に(油圧作業機の作動に)必要な動力源HVの出力のうち、一定に保持されたエンジンEGの出力のみでは不足する分が電気モータMのアシスト出力により補われるようになっている。
As described above, in the pierced construction column car 1 according to the present embodiment, the traveling body 10 including the hydraulic working machines (the
このため本穴掘り建柱車1によれば、動力源HVの出力が変化してもエンジンEGの出力は変化せず、油圧作業機の作動力や作動速度を大きくするために油圧ポンプPの駆動力を増大させようとするときでもエンジンEGの出力を大きくする必要はないので、騒音と排ガスの発生を低減することができる。ここで、上記例のように、エンジンEGの所定出力が少なくとも油圧作業機を無負荷状態で作動させ得る出力であれば、油圧作業機の無負荷状態での作動はエンジンEGの出力のみで行うことができるので、エンジンEGの出力を低く抑えつつ、電気モータMの電源(バッテリBT)に蓄えられた電力を節約することができる。 For this reason, according to the main digging pillar 1, the output of the engine EG does not change even if the output of the power source HV changes, and the hydraulic pump P is used to increase the operating force and operating speed of the hydraulic working machine. Even when the driving force is to be increased, it is not necessary to increase the output of the engine EG, so that the generation of noise and exhaust gas can be reduced. Here, as in the above example, if the predetermined output of the engine EG is an output capable of operating at least the hydraulic working machine in an unloaded state, the hydraulic working machine is operated only in the output of the engine EG. Therefore, the electric power stored in the power source (battery BT) of the electric motor M can be saved while the output of the engine EG is kept low.
また、動力源HVの出力目標値は、上述の例のように、少なくとも、油圧作業機の負荷に応じて設定されるようになっていることが好ましい。このようにすれば、油圧作業機の負荷が増大したときでも油圧作業機をスムーズに作動させることができる。しかし、動力源HVの出力目標値の設定は、このように油圧作業機の負荷のみによって設定されなければならないわけではなく、その他、油圧作業機の状態(例えばブーム30の姿勢)やブーム操作レバー51の操作量(傾動角度)等の要素に応じて出力目標値が設定されるようになっていてもよい。更には、これら要素を複合させて出力目標値を設定するようにしてもよい。なお、このとき出力目標値は、ブーム30を起仰作動させるときやブーム操作レバー71の操作量が大きいときに大きくなるように設定される。
Moreover, it is preferable that the output target value of the power source HV is set at least according to the load of the hydraulic working machine as in the above-described example. In this way, the hydraulic working machine can be smoothly operated even when the load on the hydraulic working machine increases. However, the setting of the output target value of the power source HV does not have to be set only by the load of the hydraulic working machine in this way. In addition, the state of the hydraulic working machine (for example, the posture of the boom 30) and the boom operation lever The output target value may be set according to factors such as the operation amount (tilt angle) 51. Furthermore, the output target value may be set by combining these elements. At this time, the output target value is set to be large when the
なお、上記穴掘り建柱車1では、ブーム30はクレーン装置としても使用することができるので、穴掘り作業に伴う電柱の設置作業等も併せて行うことができるが、この電柱の設置作業等において電柱を吊り上げた際、ブーム30の起伏作動や伸縮作動等により油圧作業機(ブーム30及びクレーン装置)の負荷が大きくなり、油圧ポンプPの駆動力が一定に保持されたエンジンEGの出力のみでは不足するようになった場合には、その不足する分の出力は電気モータMのアシスト出力により補われることになる。
In addition, since the
図3は本発明のもう一つの実施形態に係る穴掘り建柱車における制御系統及び動力伝達系統の一部を示すブロック図である。ここでは上述の実施形態と異なる部分のみについて説明し、上述の実施形態と同一の部分については同じ符号を付してその説明を省略する。この実施形態では、作業台40上に作業者OPが踏み込み操作を行うアクセルペダル54が設けられており、作業者OPはこのアクセルペダル54の踏み込み操作を行うことにより、油圧作業機の出力目標値を任意に設定することができる。すなわち、作業者OPがアクセルペダル54を踏み込むと、コントローラ60の出力目標値設定部62はその踏み込み操作量に応じて動力源HVの出力目標値を設定し、その設定した出力目標値をコントローラ60のアシスト出力算出部63に出力する。ここで、出力目標値は、アクセルペダル54の踏み込み量が大きいときほど大きく設定される。このような構成では、オーガスクリュー43の負荷が大きいとき、ブーム30を起仰作動させるとき、ブーム30を速く動かしたいとき、アウトリガジャッキ16を接地後更に伸長させようとするときなど、作業者が必要と思うときに、必要な大きさの出力目標値を任意に設定することができる。なお、この実施形態における出力目標値設定手段は、アクセルペダル54とコントローラ60の出力目標値設定部62とからなる。
FIG. 3 is a block diagram showing a part of a control system and a power transmission system in a digging column car according to another embodiment of the present invention. Here, only parts different from the above-described embodiment will be described, and the same parts as those in the above-described embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. In this embodiment, an accelerator pedal 54 on which the operator OP performs a stepping operation is provided on the work table 40, and the operator OP performs a stepping operation on the accelerator pedal 54, whereby the output target value of the hydraulic working machine is obtained. Can be set arbitrarily. That is, when the operator OP depresses the accelerator pedal 54, the output target
これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施形態では、油圧作業機の負荷は油圧ポンプPの吐出油路PL内の圧力を検出する圧力検出器71からの検出情報に基づいて求められるようになっていたが、これは一例であり、他の手段により油圧作業機の負荷を検出するようにしてもよい。例えば、油圧作業機を構成する各油圧アクチュエータ(オーガ駆動モータ41など)に作用する実荷重を検出し、これに基づいて油圧作業機の負荷を求めるようにしてもよい。また、電気モータMは上述の実施形態では三相交流モータであったが、これは一例であり、他の形態のモータであってもよい。 The preferred embodiments of the present invention have been described so far, but the scope of the present invention is not limited to those shown in the above-described embodiments. For example, in the above-described embodiment, the load of the hydraulic working machine is obtained based on the detection information from the pressure detector 71 that detects the pressure in the discharge oil passage PL of the hydraulic pump P. It is an example, and the load on the hydraulic working machine may be detected by other means. For example, an actual load acting on each hydraulic actuator (such as the auger drive motor 41) constituting the hydraulic working machine may be detected, and the load of the hydraulic working machine may be obtained based on the actual load. In addition, the electric motor M is a three-phase AC motor in the above-described embodiment, but this is an example, and another form of motor may be used.
また、上述の実施形態では、パワーテイクオフPTOの使用中(油圧作業機の作業中)にエンジンEGの回転数を一定に保持してエンジンEGの出力を一定にする制御がなされていたが、一定に保持されるべきエンジンEGの出力がアイドリング状態における出力レベルであるようなときには、エンジンEGの出力を一定に保持する制御を積極的に行う必要性は必ずしもない。また、上述の実施形態では、本発明が穴掘り建柱車1に適用される場合を示したが、本発明はこのような穴掘り建柱車に限られず、油圧ポンプが吐出する圧油の供給を受けて作動する油圧作業機を走行体に備えたその他の架装作業車、例えば クレーン車や高所作業車等にも適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, while the power take-off PTO is being used (during the operation of the hydraulic working machine), the engine EG is kept at a constant rotation speed and the engine EG output is kept constant. When the output of the engine EG to be held at the output level is in the idling state, it is not always necessary to actively perform control to keep the output of the engine EG constant. Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the case where this invention was applied to the digging construction column car 1 was shown, this invention is not restricted to such a digging construction column car, but the pressure oil which a hydraulic pump discharges. It can also be applied to other bodywork vehicles equipped with hydraulic working machines that operate upon supply, such as cranes and aerial work platforms.
1 穴掘り建柱車(架装作業車)
10 走行体(ハイブリッド車)
11b 走行体の後輪(駆動輪)
16 アウトリガジャッキ(油圧作業機)
30 ブーム(油圧作業機)
40 アースオーガ装置(油圧作業機)
41 オーガ駆動モータ
43 オーガスクリュー
51 ブーム操作レバー
52 オーガ操作ペダル
53 ジャッキ操作レバー
60 コントローラ(電気モータ作動制御手段)
62 出力目標値設定部(出力目標値設定手段)
63 アシスト出力算出部(アシスト出力算出手段)
64 インバータ制御部(電気モータ作動制御手段)
71 圧力検出器(出力目標値設定手段)
IV インバータ(電気モータ作動制御手段)
EG エンジン
M 電気モータ
HV 動力源
TM トランスミッション
PTO パワーテイクオフ(動力取り出し機構)
P 油圧ポンプ
1 Drilling column car (bodywork vehicle)
10 Traveling body (hybrid vehicle)
11b Rear wheel (drive wheel) of traveling body
16 Outrigger jack (hydraulic working machine)
30 boom (hydraulic working machine)
40 Earth auger device (hydraulic working machine)
41
62 Output target value setting unit (output target value setting means)
63 Assist output calculation unit (Assist output calculation means)
64 Inverter control unit (electric motor operation control means)
71 Pressure detector (output target value setting means)
IV Inverter (electric motor operation control means)
EG engine M electric motor HV power source TM transmission PTO power take-off (power take-off mechanism)
P Hydraulic pump
Claims (3)
前記トランスミッションに伝達された前記動力源の動力を取り出す動力取り出し機構と、
前記動力取り出し機構を介して前記動力源により駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプが吐出する圧油の供給を受けて作動する油圧作業機と、
前記動力源の動力を前記動力取り出し機構により取り出して前記油圧ポンプを駆動している状態において前記動力源の出力目標値を設定する出力目標値設定手段と、
前記出力目標値設定手段による前記出力目標値の設定に応じ、前記エンジンの出力を所定出力に保持したまま前記動力源の出力を前記出力目標値に一致させるのに必要な前記電気モータのアシスト出力を算出するアシスト出力算出手段と、
前記アシスト出力算出手段において算出された前記アシスト出力が前記エンジンの出力に加えられるように前記電気モータの作動制御を行う電気モータ作動制御手段とを備えたことを特徴とする架装作業車。 A hybrid vehicle that travels by transmitting power from a power source consisting of an engine and an electric motor that adds assist output to the output of the engine from a transmission to drive wheels;
A power take-out mechanism for taking out the power of the power source transmitted to the transmission;
A hydraulic pump driven by the power source via the power take-off mechanism;
A hydraulic working machine that operates by receiving supply of pressure oil discharged from the hydraulic pump;
Output target value setting means for setting an output target value of the power source in a state where the power of the power source is taken out by the power take-out mechanism and the hydraulic pump is driven;
According to the setting of the output target value by the output target value setting means, the assist output of the electric motor required to match the output of the power source with the output target value while maintaining the output of the engine at a predetermined output Assist output calculating means for calculating
An electric work vehicle comprising: an electric motor operation control unit that controls the operation of the electric motor so that the assist output calculated by the assist output calculation unit is added to the output of the engine.
The bodywork vehicle according to claim 1 or 2, wherein the output target value of the power source set by the output target value setting means is set according to a load of the hydraulic working machine.
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