JP2006131340A - 作業用車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハイブリッドシステムから電力を得て作業装置を駆動させることができる作業用車両を提供する。
【解決手段】 車体に設けられたエンジン６１、走行用モータ６２、走行用バッテリ６４、並びに、走行用モータ６２と走行用バッテリ６４との電力の授受およびエンジン６１を制御するパワードライブユニット６５からなる高所作業車１において、パワードライブユニット６５が、エンジン６１により後輪３ｂを回転させて加速するときは走行用バッテリ６４の電力を走行用モータ６２に供給してエンジン６１の出力を補助し、減速するときは走行用モータ６２から発生する電力を走行用バッテリ６４に充電することにより車体を走行させる走行モードと、走行用バッテリ６４若しくは走行用モータ６２から電力を供給して作業装置を駆動させる作業モードとを有するように構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車体に作業装置を有する作業用車両に関し、特に詳細には、エンジンの出力をモータにより補助するハイブリッド車を用いた作業用車両であって、このモータから発生する電力を用いて作業装置を駆動するように構成された作業用車両に関する。

高所作業車のように車体に設けられた作業装置を駆動する方法として、この高所作業車の走行用のエンジンを駆動し、変速機に取り付けられたＰＴＯ（パワーテイクオフ機構）から取り出した動力によりオイルポンプを駆動することにより、このオイルポンプから吐出される作動油を用いて作業装置を駆動するにように構成されたものが知られている。しかしながら、エンジンを駆動して動力を取り出す方式にするとエンジンの駆動音により騒音が発生してしまう。そのため、ＰＴＯとは別に車体に架装部バッテリを設け、作業装置を用いて作業を行うときは、エンジンを停止し、この架装部バッテリによりオイルポンプを作動させて作業装置を駆動する方式が用いられている。

このような架装部バッテリを用いて作業装置を駆動させる場合、架装部バッテリを充電する方法としては、商用電源を用いて充電する方式や、ＰＴＯと同様にエンジンに取り付けられた発電機から電力を得て充電する方式が知られている（例えば、特許文献１または２参照）。

特公平５−７３６１４号公報 特開平１０−８７２９５号公報

しかしながら、以上のように構成された作業用車両においては、車体上に架装部バッテリを設けて作業装置を駆動しているため、作業用車両の製造コストが高くなり、また、重量が増加して燃費等が悪化するという問題があった。特に、エンジンの出力をモータで補助するハイブリッド車を用いた作業用車両の場合、加速時にモータを駆動し、また、減速時にモータから発生する電気エネルギー（電力）を走行用バッテリに充電するハイブリッドシステムが搭載されており、このハイブリッドシステムを用いて作業装置を駆動する方式が望まれている。

本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、ハイブリッドシステムから電力を得て作業装置を駆動させることができる作業用車両を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る作業用車両（例えば、実施形態における高所作業車１）は、エンジン、モータ（例えば、実施形態における走行用モータ６２）、走行用バッテリ、並びに、モータと走行用バッテリとの電力の授受およびエンジンを制御するパワードライブユニットを有し、エンジンの出力により車体に設けられた車輪（例えば、実施形態における後輪３ｂ）を回転させて走行させるものであり、エンジンにより車輪を回転させて加速するときはパワードライブユニットが走行用バッテリの電力をモータに供給してこのモータによりエンジンの出力を補助し、減速するときはモータから発生する電力を走行用バッテリに充電するハイブリッドシステムを有する車体と、この車体上に設けられ、ハイブリッドシステムからの電力により作動される作業装置（例えば、実施形態におけるブーム５）とを有して構成される。そして、パワードライブユニットが、ハイブリッドシステムにより車体を走行させる走行モードと、走行用バッテリ若しくはエンジンを起動させてモータから発生する電力を供給して作業装置を駆動させる作業モードとを有して構成される。

このとき、パワードライブユニットが、作業モードにおいて、走行用バッテリが所定の充電容量を有するときは、エンジンを停止させて前記走行用バッテリから電力を供給して作業装置を駆動させ、走行用バッテリが所定の充電容量に満たないときは、エンジンを起動させてモータから電力を供給して作業装置を駆動させるように構成されることが好ましい。

本発明に係る作業用車両を以上のように構成すると、車体に設けられたハイブリッドシステムから電力を得て作業装置を駆動させることができるため、作業装置を駆動するための専用の電源が不要となり、この作業用車両の製造コストを安くし、また、重量を軽くして燃費を向上させることができる。また、パワードライブユニットに走行モードと作業モードを設けることにより、互いの駆動に影響されることがなく、それぞれのモードにおいてハイブリッドシステムを最適に作動させることができる。

なお、作業モードにおいて、走行用バッテリの充電容量により、エンジンの停止・起動を行い、ハイブッリドバッテリ若しくはモータで作業装置を駆動させるように構成することにより、走行用バッテリの充電容量が十分あるときは、エンジンを停止して作業装置を作動させることができるので、作業現場での騒音や排気ガスの発生を防止することができ、また、走行時においても、走行用バッテリに車両の走行に必要な充電容量を残すことができるため、モータによりエンジンの出力を補助してスムーズな加速を得ることや、燃費向上をさせることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、本発明に係る作業用車両の一例として、車体に高所作業装置が搭載された高所作業車１の全体構成について図１を用いて説明する。この高所作業車１は、車体２の前方に運転キャビン２ａを有し、前後輪３ａ，３ｂで走行可能なトラックシャーシをベースに構成される。運転キャビン２ａ後方の車体２上には、上方に突出して旋回台４が水平旋回可能に取り付けられており、この旋回台４の下側に設けられた旋回モータ５１により駆動される。旋回台４の上部にはブーム５が枢結されており、旋回台４とブーム５の下面との間に張り渡された起伏シリンダ５２により起伏動されるように構成されている。このブーム５は、基端ブーム５ａ、中間ブーム５ｂおよび先端ブーム５ｃが入れ子式に組み合わされて、内蔵された伸縮シリンダ５３により伸縮動可能に構成されている。

先端ブーム５ｃの先端部には、支持部材６がブーム５の起伏面と同一面上で上下に揺動可能に取り付けられている。支持部材６には垂直ポスト部（図示せず）を有し、先端ブーム５ｃと支持部材６との間に配設されたレベリングシリンダ（図示せず）により支持部材６の揺動制御が行われ、ブーム５の起伏の如何に拘わらず垂直ポスト部が常に鉛直に延びて位置するように揺動制御（レベリング制御）される。

このように常時鉛直に保持される垂直ポスト部に、アーム７を介して水平旋回自在に（首振り動自在に）作業台８が取り付けられており、この作業台８の床面はブーム５の起伏の如何に拘わらず常に水平に保持される。なお、支持部材６の上端部にウィンチ１８が設けられており、重量物の吊り上げを行うことができるように構成されている。

作業台８にブーム操作装置１０が設けられている。ブーム操作装置１０には、旋回台４やブーム５の作動操作を行う操作レバーや各種の操作スイッチ等が設けられている。このため、高所作業車１では、作業台８に搭乗した作業者がブーム操作装置１０を操作して、旋回台４の旋回作動、ブーム５の起伏並びに伸縮作動、作業台８の首振り作動などの作動操作を行うことができ、所望の高所位置に移動できるようになっている。

このように構成される高所作業車１では、ブーム５を旋回動や伸長動させて作業台８を移動させたとき、あるいは、ウィンチ１８により重量物を吊り上げたときに、ブーム５を腕として車両を転倒させようとするモーメント（一般的に「転倒モーメント」と称される）が作用する。そこで、この転倒モーメントに抗して車体２を安定支持させるため、車体２の前後左右の四箇所にアウトリガジャッキ９が設けられている。

例示するアウトリガジャッキ９は、いわゆるＨ型のものであり、横長方形のアウトリガボックスに内蔵されたスライドシリンダを伸縮作動させることでアウトリガ内箱の側端に設けられたジャッキを左右に拡縮可能に構成されている。各アウトリガジャッキ９は上下に延びる縦長箱状のアウタポスト９ａと、このアウタポスト９ａに入れ子式に嵌挿されて上下に摺動自在なインナポスト９ｂ、および、これらのポスト間に内蔵されたジャッキシリンダ５４等から構成され、ジャッキシリンダ５４の上端部（シリンダ側端部）がアウタポスト９ａに接続され、下端のロッド側端部がインナポスト９ｂに接続されている。このため、ジャッキシリンダ５４を伸長作動させることでアウタポスト９ａに対してインナポスト９ｂを下方に張り出させ、インナポスト９ｂの下端に設けられた接地板９ｃを地面に接地させて車体２を持ち上げ支持可能に構成されている。

なお、アウトリガジャッキ９のジャッキシリンダ５４の上端には、アウトリガジャッキ９が接地したことを検出するジャッキ接地検出器１１が設けられている。

車体２の後部にアウトリガジャッキ９の作動操作を行うジャッキ操作装置２０が設けられ、車体２の上部にアウトリガジャッキ９の作動を制御するコントロールユニット３０、および、旋回モータ５１、起伏シリンダ５２、伸縮シリンダ５３、ジャッキシリンダ５４等（以下、まとめて「アクチュエータ５０」と呼ぶ）に作動油を供給する油圧ユニット４０が設けられている。

本実施例においては、高所作業車１は、エンジンの出力をモータで補助して走行するハイブリッド車をベースに構成されており、以下、図２を用いて、このハイブリッド車の構成について説明する。なお、図２において、電力の流れを太い実線で示し、電気信号の流れを細い実線で示し、作動油の流れを破線で示す。

高所作業車１は、車両を走行させるエンジン６１と、このエンジン６１に接続された走行用モータ６２と、エンジン６１および走行用モータ６２の出力を変速して後輪３ｂに伝達する変速機６３と、走行用バッテリ６４と、走行用バッテリ６４と走行用モータ６２を接続してこの走行用バッテリ６４と走行用モータ６２との電力の授受を制御するパワードライブユニット６５とからなるハイブリッドシステム６０を有している。なお、エンジン６１と走行用モータ６２とはその出力軸同士が直列に接続されたパラレルハイブリッドシステムを構成している。

ここで、走行用モータ６２は、例えば、三相かご形誘導機で構成されており、エンジン６１の始動時には走行用バッテリ６４の電力によりスターターとして作用し、高所作業車１の加速時にはエンジン６１からの回転出力に加えてこの走行用モータ６２を回転駆動させて出力（トルク）を補助し、一方、高所作業車１の減速時にはこの走行用モータ６２を発電機として作用させて車両の減速エネルギーを電気エネルギー（電力）に変換して走行用バッテリ６４に充電するように構成されている。

なお、パワードライブユニット６５は、走行用モータ６２と走行用バッテリ６４との間で電力の授受を行うためのインバータ部６５ａと、エンジン６１の回転数を検出する回転センサ６６、高所作業車１の車速を検出する車速センサ６７、アクセルの開度を検出するアクセルセンサ６８、クラッチの状態を検出するクラッチスイッチ６９からの信号およびキースイッチ７０が連動しており、キースイッチ７０がオンされて高所作業車１が始動状態になると、以上のセンサからの信号に基づいてエンジン６１、走行用モータ６２、および、走行用バッテリ６４を制御するエンジン制御部６５ｂとを有して構成されている。

特に、このようなハイブリッドシステムとすることにより、高所作業車１の停車中に、エンジン６１を停止（アイドルストップ）しても、走行用モータ６２により素早く発進させることができるため、エンジン６１からの排出ガスを低減して環境に配慮することができ、また、減速時に得られた電気エネルギーを充電して走行用モータ６２でエンジン６１の出力を補助することにより燃費を向上させることができる。

次に、車体２上に設けられた高所作業装置（上述のブーム５等）の作動機構は、ブーム操作装置１０やジャッキ操作装置２０からの操作信号ｓａ，ｓｂや、ジャッキ接地検出器１１からの検出信号ｓｃを受けてアクチュエータ５０を制御するコントローラ３０と、アクチュエータ５０を作動させるために作動油を供給する油圧ユニット４０とから構成される。

油圧ユニット４０は、油圧ポンプ４１と、この油圧ポンプ４１を駆動するモータ４２と、制御バルブ４３と、作動油を貯留する作動油タンク４４等から構成される。制御バルブ４３は、その作動がコントローラ３０から出力される制御信号ｓｄにより制御されており、油圧ポンプ４１から供給される作動油の供給、排出を制御してアクチュエータ５０の作動が制御される。また、油圧ポンプ４１を駆動するモータ４２は、パワードライブユニット６５のインバータ部６５ａに接続されて電力供給を受けて駆動されるように構成されている。なお、図２に示すように、走行用モータ６２とモータ４２との駆動電圧に違いがある場合は、インバータ部６５ａとモータ４２との間に電圧変換装置７１を設けても良い。

以上のように、パワードライブユニット６５のインバータ部６５ａは、走行用モータ６２との電力の授受と、モータ４２への電力の供給を行うように構成されており、走行モードと作業モードの二つの制御モードを有している。以下、パワードライブユニット６５のそれぞれの制御モードにおける作動について説明する。

高所作業車１をハイブリッドシステム６０を作動させて走行させる走行モードとするか、車体２に設けられた高所作業装置を用いて作業をする作業モードとするかの選択は、例えば、運転キャビン２ａ内に設けられたモード切替スイッチ７２を操作して選択する。モード切替スイッチ７２から出力される操作信号ｓｅは、コントローラ３０に出力されるように構成されており、このモード切替スイッチ７２により作業モードが選択されているときは、コントローラ３０から作業状態信号ｓｆがパワードライブユニット６５のインバータ部６５ａおよびエンジン制御部６５ｂに出力され、走行モードが選択されているときは、作業状態信号ｓｆは出力されない。パワードライブユニット６５（インバータ部６５ａおよびエンジン制御部６５ｂ）は、この作業状態信号ｓｆが入力されているか否かで、その作動を走行モードと作業モードに切り替えるように構成されている。

走行モードが選択されているときは、各種センサーからの信号に基づいてパワードライブユニット６５により制御されて走行用モータ６２と走行用バッテリ６４との間で電力の授受が行われ、高所作業車１が走行するが、ハイブリッドシステム６０の作動については上述の通りである。

作業モードが選択されているときは、パワードライブユニット６５は走行用バッテリ６４の充電容量を確認し、所定の値以上の容量があるとき、若しくは、作業中に走行用バッテリ６４が所定の充電容量になったとき（例えば、満充電状態になったとき）は、エンジン制御部６５ｂからエンジン制御信号ｓｇをエンジン６１に出力してエンジン６１を停止させ、走行用バッテリ６４からモータ４２に電力を供給する。一方、走行用バッテリ６４の充電容量が所定の値に満たないとき、若しくは、走行用バッテリ６４からモータ４２に電力を供給しているときに、この走行用バッテリ６４の充電容量が所定の値より小さくなったときは、エンジン制御部６５ｂからエンジン制御信号ｓｇをエンジン６１に出力してエンジン６１を起動し、走行用モータ６２から電力を発生させてモータ４２に電力を供給する。

このように、走行用バッテリ６４の充電容量が十分ある場合は、エンジン６１を停止して高所作業を行うことにより、エンジン６１が作業現場において周囲に与える騒音や排気ガスを防止することができる。また、走行用バッテリ６４の充電容量が所定の値に満たない場合は、エンジン６１を起動することにより、作業後の高所作業車１の走行に必要な充電容量を確保することができるとともに、走行用モータ６２で電力を発生させることにより、高所作業装置を駆動させて高所作業を継続することができ、走行用バッテリ６４の充電容量不足により作業が中断されることがない。もちろん、エンジン６１が起動している状態で、高所作業装置が作動していない状態では、走行用モータ６２から発生した電力はインバータ部６５ａにより走行用バッテリ６４に充電されるため、上述のように一定時間エンジン６１が起動すると、エンジン制御部６５ｂによりこのエンジン６１は停止させられ、モータ４２は走行用バッテリ６４を用いて作動する。

なお、作業モードにおいて、走行用バッテリ６４の充電容量に応じて、エンジン６１の起動・停止制御を行うか否かは、上述のようにパワードライブユニット６５で自動的に切り替えるように構成する代わりに、選択スイッチ（図示せず）を設けて作業者が選択可能なように構成することもできる。

以上のように、パワードライブユニット６５が、走行モードと作業モードの二つの制御モードを有するように構成することにより、それぞれの作動に最適なハイブリッドシステム６０の作動をさせることができ、互いのモードに影響を与えない。

ところで、モード切替スイッチ７２により作業モードが選択されたまま、高所作業車１を走行させようとすると、上述のようにパワードライブユニット６５が走行用の制御を行うことができない。そのため、高所作業車１が走行可能状態となったか否かを検出する走行可能状態検出手段７３を設けてその検出信号ｓｈをコントローラ３０に出力するように構成し、モード切替スイッチ７２により作業モードが選択されている状態で、且つ、高所作業車１が走行可能状態となったときに、コントローラ３０が、運転キャビン２ａ内に設けられた警告装置７４から警告（例えば、ブザー音を発する）を行う。ここで、走行可能状態検出手段７３としては、サイドブレーキが解除されたときに信号を出力するサイドブレーキスイッチ等を用いることができる。

本発明に係る高所作業車を示す斜視図である。 高所作業車を走行させる駆動部の構成および高所作業装置を駆動させる駆動部の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 高所作業車（作業用車両）
２ 車体
３ｂ 後輪（車輪）
５ ブーム（作業装置）
６０ ハイブリッドシステム
６１ エンジン
６２ 走行用モータ（モータ）
６４ 走行用バッテリ
６５ パワードライブユニット

Claims (2)

1. エンジン、モータ、走行用バッテリ、並びに、前記モータと前記走行用バッテリとの電力の授受および前記エンジンを制御するパワードライブユニットを有し、前記エンジンの出力により前記車体に設けられた車輪を回転させて走行する作業用車両であって、前記エンジンにより前記車輪を回転させて加速するときは前記パワードライブユニットが前記走行用バッテリの電力を前記モータに供給して前記モータにより前記エンジンの出力を補助し、減速するときは前記モータから発生する電力を前記走行用バッテリに充電するハイブリッドシステムを有する車体と、前記車体上に設けられ、前記ハイブリッドシステムからの電力により作動される作業装置とを有する作業用車両であって、
   前記パワードライブユニットが、
   前記ハイブリッドシステムにより前記車体を走行させる走行モードと、
   前記走行用バッテリ若しくは前記エンジンを起動させて前記モータから発生する電力を供給して前記作業装置を駆動させる作業モードとを有して構成されたことを特徴とする作業用車両。
2. 前記パワードライブユニットが、
   前記作業モードにおいて、前記走行用バッテリが所定の充電容量を有するときは、前記エンジンを停止させて前記走行用バッテリから電力を供給して前記作業装置を駆動させ、前記走行用バッテリが所定の充電容量に満たないときは、前記エンジンを起動させて前記モータから電力を供給して前記作業装置を駆動させるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の作業用車両。
   
   

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