JP2014008831A - 作業車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジンを動力として作業装置を駆動させる頻度を低減することによってより低騒音化を図ることのできる作業車両を提供する。
【解決手段】モータジェネレータ４１ｂをエンジン４１ａとトルクコンバータ４２との間に設けるとともに、エンジン４１ａとモータジェネレータ４１ｂとの間にエンジン４１ａとモータジェネレータ４１ｂとの連結と連結の解除の切換えを行うクラッチ４１ｅを設け、クレーン作業を行う場合に、クラッチ４１ｅによってエンジン４１ａとトルクコンバータ４２との連結を解除してモータジェネレータ４１ｂを駆動させ、ＰＴＯ機構４６によってトルクコンバータ４２から動力を取出して油圧ポンプ３１を駆動させている。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンおよび電動機の一方または両方の動力によって駆動する作業装置を備えた作業車両に関するものである。
従来の作業車両としては、エンジンと、エンジンの出力にアシスト出力として動力を付加可能な電動機と、エンジンおよび電動機の少なくともエンジンの動力によって駆動される作業装置駆動用の油圧ポンプと、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
前記作業車両では、作業装置による作業を行うために、低回転で駆動するエンジンの動力によって油圧ポンプを駆動させ、出力が不足する場合に電動機の動力を油圧ポンプに付加することにより、低騒音化を図るようにしている。
特開２００６−１１７３４１号公報
しかし、前記作業装置では、作業装置による作業中に、低回転ではあるが常にエンジンが駆動し続けるため、このエンジン音が騒音の原因となるおそれがある。
本発明の目的とするところは、エンジンを動力として作業装置を駆動させる頻度を低減することによってより低騒音化を図ることのできる作業車両を提供することにある。
本発明は、前記目的を達成するために、移動用の走行体に、所定の作業を行う作業装置が設けられた作業車両であって、走行体を走行させる動力を伝達可能な駆動機構と、駆動機構に連結可能であり、駆動機構に動力を伝達可能なエンジンと、エンジンと駆動機構との間に設けられ、駆動機構に動力を伝達可能な電動機と、作業装置を駆動させる油圧を発生させる油圧ポンプと、駆動機構と油圧ポンプとの連結と連結の解除の切換えが可能であり、駆動機構から動力を取出し可能な動力取出機構と、エンジンと電動機との連結と連結の解除の切換えを行うクラッチと、作業装置による作業を行う場合に、クラッチによってエンジンと電動機との連結を解除して電動機を駆動させ、動力取出機構によって駆動機構から動力を取出して油圧ポンプを駆動させる電動駆動手段と、を備えている。
これにより、クラッチによって電動機とエンジンとの連結が解除されることから、電動機の動力のみによって油圧ポンプを駆動させることが可能となる。
本発明によれば、電動機の動力のみによって油圧ポンプを駆動させることが可能となるので、電動機の動力のみによって油圧ポンプを駆動させる際にエンジンを停止することが可能となり、より低騒音化を図ることが可能となる。
また、電動機の動力によって油圧ポンプを駆動させ、エンジンを停止することが可能となるので、省エネルギー性能を向上させるとともに、二酸化炭素の排出量の低減を図ることが可能となる。
また、本発明を移動式クレーンに適用した場合に、移動式クレーンは、実際のクレーン作業の合間に長時間の待機状態が生じた場合に、待機状態にエンジンを停止する。このため、エンジンを停止した待機状態からクレーン作業を開始する場合には、エンジンを始動させるよりも、電動機の動力のみによってクレーン作業を開始する方がクレーン作業を速やかに再開できるという利点がある。このとき、電動機は、エンジンとの連結が解除されており、エンジンが駆動抵抗となることはないため、クレーン作業をより速やかに再開できるという利点がある。
また、油圧ポンプは、エンジンおよび電動機の動力が伝達される駆動機構に設けられた動力取出機構を介して駆動される。これにより、エンジンおよび電動機のそれぞれに専用の油圧ポンプを設ける必要がないため、部品点数を低減して装置の大型化を防止することができる。また、電動機の動力のみによる作業装置の駆動中に、出力が不足する場合には、クラッチによって電動機とエンジンとを連結することによってエンジンの動力によってクレーン作業を行うことができるので、高出力の電動機や大容量のバッテリを必要としない。
本発明の一実施形態を示す移動式クレーンの側面図である。 移動式クレーン装置の動力係および制御系を示す概略構成図である。
図１および図２は、本発明の一実施形態を示すものである。
本発明の作業車両としての移動式クレーン１は、図１に示すように、走行する車両１０と、クレーン装置２０と、を備えている。
車両１０は、車輪１１を有し、エンジン４１ａ、または、エンジン４１ａおよび後述するモータジェネレータ４１ｂを動力源として走行する。また、車両１０の前側および後側の左右両側には、クレーン作業時に車両１０の転倒を防止するとともに、車両１０を安定的に支持するためのアウトリガ１２が設けられている。アウトリガ１２は、幅方向外側に移動可能であるとともに、油圧式のジャッキシリンダ１３（図２）によって下方に伸長可能である。アウトリガ１２は、下端を接地させることにより車両１０を地面に対して安定的に支持する。
クレーン装置２０は、車両１０の前後方向略中央部に水平面上を旋回可能に設けられた旋回台２１と、旋回台２１に対して起伏可能に設けられるとともに、伸縮可能に設けられたブーム２２と、ブーム２２の先端側から垂下されるワイヤロープ２３と、ワイヤロープ２３の巻き込みまたは繰り出しを行うためのウインチ２４と、旋回台２１の前側に設けられ、車両１０の走行およびクレーン装置２０による作業に関する操作を行うためのキャビン２５と、を備えている。
旋回台２１は、ボールベアリング式またはローラベアリング式の旋回サークル２１ａを介して車両１０に対して旋回自在に設けられ、油圧式の旋回モータ２１ｂ（図２）によって旋回する。
ブーム２２は、複数のブーム部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄからなり、最先端側のブーム部材２２ｄを除く各ブーム部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃの内部に先端側に隣り合うブーム部材２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが収納可能なテレスコープ式に構成されている。最基端側のブーム部材２２ａは、基端部が旋回台２１のブラケット２１ｃに揺動自在に連結されている。ブーム部材２２ａとブラケット２１ｃとの間には、油圧式の起伏シリンダ２２ｅが連結されており、起伏シリンダ２２ｅの伸縮動作によってブーム２２を起伏させる。また、最基端側のブーム部材２２ａの内部には、油圧式の伸縮シリンダ２２ｆ（図２）が設けられ、伸縮シリンダ２２ｆの伸縮によってブーム２２を伸縮させる。
ワイヤロープ２３は、先端側にフックブロック２３ａが設けられ、フックブロック２３ａがブーム２２の先端部から垂下される。フックブロック２３ａには吊荷を係止可能であり、フックブロック２３ａに係止された吊荷がブーム２２の先端部から吊り下げられる。
ウインチ２４は、ワイヤロープ２３が巻き掛けられるドラム２４ａを有し、ドラム２４ａは油圧式のウインチモータ２４ｂ（図２）によって正逆回転可能に構成されている。
キャビン２５は、旋回台２１上のブラケット２１ｃの側方に設けられ、旋回台２１と共に旋回する。
各ジャッキシリンダ１３、旋回モータ２１ｂ、起伏シリンダ２２ｅ、伸縮シリンダ２２ｆおよびウインチモータ２４ｂ等のアクチュエータは、作動油の供給や排出によって作動する。各アクチュエータを作動させる作動油は、図２に示す油圧供給装置３０によって供給される。
油圧供給装置３０は、図２に示すように、油圧を生じさせるための油圧ポンプ３１と、油圧ポンプ３１から吐出された作動油の流れを制御するためのコントロールバルブユニット３２と、油圧ポンプ３１から吐出された作動油をコントロールバルブユニット３２を介して供給することによって各アクチュエータを作動させるための作動油回路３３と、を備えている。
コントロールバルブユニット３２は、各アクチュエータに対応する複数のコントロールバルブを有している。各コントロールバルブは、操作レバーや操作ペダル等の操作部３２ａによって操作され、操作部３２ａの操作方向に応じて作動油の流路が切り換えられ、操作部３２ａの操作量に応じて作動油の流量の調整が可能である。また、各コントロールバルブは、ソレノイド等の切換手段を有し、後述する過負荷防止装置からの信号によって操作可能である。
油圧ポンプ３１は、図２に示すように、車両１０を走行させる動力およびクレーン装置２０を駆動させる動力を供給するための動力装置４０から取出された動力によって駆動される。
動力装置４０は、動力を発生させるための動力源ユニット４１と、動力源ユニット４１から出力される動力を、トルクを増幅して車輪１１側に伝達するための駆動機構としてのトルクコンバータ４２と、トルクコンバータ４２から出力される動力の回転速度およびトルクを変更するための駆動機構としてのトランスミッション４３と、トランスミッション４３から出力される動力を車輪１１に伝達する駆動機構としてのプロペラシャフト４４に設けられた電気式リターダ４５と、を備えている。
動力源ユニット４１は、主に車両走行用の動力源であるエンジン４１ａと、供給された電力によって電動モータとして機能するとともに、エンジン４１ａの動力によってまたは走行中の減速時等に発電機として機能するモータジェネレータ４１ｂと、モータジェネレータ４１ｂで発電された電力を蓄えるとともに、モータジェネレータ４１ｂを電動モータとして機能させる場合に電力を供給可能なバッテリ４１ｃと、バッテリ４１ｃの出力を制御したり、モータジェネレータ４１ｂの動作を制御したりするためのモータジェネレータ駆動制御部４１ｄと、エンジン４１ａの出力軸とモータジェネレータ４１ｂの入出力軸との連結および連結の解除を切換可能なクラッチ４１ｅと、を備えている。
モータジェネレータ４１ｂは、エンジン４１ａとトルクコンバータ４２との間に設けられている。エンジン４１ａの動力は、クラッチ４１ｅによってエンジン４１ａの出力軸とモータジェネレータ４１ｂの入出力軸とを連結することにより、モータジェネレータ４１ｂの入出力軸を介してトルクコンバータ４２に伝達される。
モータジェネレータ駆動制御部４１ｄは、インバータ、昇圧コンバータ、モータ制御部、ジェネレータ制御部等を有している。モータジェネレータ駆動制御部４１ｄは、バッテリ４１ｃの出力を制御してモータジェネレータ４１ｂに電力を供給したり、後述する過負荷防止装置からの信号に応じてモータジェネレータ４１ｂの機能を発電機または電動モータに切換えを行ったりする。また、モータジェネレータ駆動制御部４１ｄには、外部電源と接続可能な電源ケーブル４１ｆが接続可能に設けられている。モータジェネレータ駆動制御部４１ｄは、モータジェネレータ４１ｂを電動モータとして機能させる場合に、電源をバッテリ４１ｃまたは外部電源に切換えることが可能である。
トルクコンバータ４２は、入力軸に設けられたポンプインペラと、出力軸に設けられたタービンライナと、ポンプインペラとタービンライナとの間に固定されたステータと、を有し、入力軸に入力された動力がオイルを介してトルクが増幅されて出力軸から出力されるものである。トルクコンバータ４２の出力側には、トランスミッション４３に伝達される動力を取出し可能なＰＴＯ機構４６（パワーテイクオフ）が設けられ、ＰＴＯ機構４６を介して油圧ポンプ３１が連結可能である。ＰＴＯ機構４６は、油圧ポンプ３１とエンジン４１ａの出力軸とモータジェネレータ４１ｂの入出力軸との連結と連結の解除の切換えが可能に設けられていれば、トルクコンバータ４２の出力側に備えられていなくてもよい。
また、移動式クレーン１は、ブーム２２の先端部に作用する荷重が、アウトリガ１２の張り出し幅や、旋回台２１の旋回角度、ブーム２２の起伏角度および伸縮長さ等の作業条件に応じた定格荷重を超えた状態であるいわゆる過負荷の状態となることを防止するための過負荷防止装置５０を備えている。
過負荷防止装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるコントローラを有している。コントローラは、入力側に接続された装置からの入力信号を受信すると、ＣＰＵが、入力信号に基づいてＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出すとともに、入力信号によって検出された状態をＲＡＭに記憶したり、出力側に接続された装置に出力信号を送信したりする。
過負荷防止装置５０には、コントロールバルブユニット３２と、動力源ユニット４１と、使用者によってクレーン作業に関する各種設定を行うための操作入力部５１と、が接続されている。
以上のように構成された作業車両としての移動式クレーン１において、車両１０による走行時には、主にエンジン４１ａの動力がプロペラシャフト４４に伝達され、モータジェネレータ４１ｂを駆動させることによりモータジェネレータ４１ｂの動力をアシスト出力としてプロペラシャフト４４に伝達したり、プロペラシャフト４４によってモータジェネレータ４１ｂを駆動させて発電したりする。その際、ＰＴＯ機構４６は、油圧ポンプ３１とトルクコンバータ４２との連結を解除した状態とする。また、エンジン４１ａは、モータジェネレータ４１ｂの動力によって始動される。
また、クレーン装置２０による作業を行う場合には、トランスミッション４３をニュートラルの状態とし、ＰＴＯ機構４６によって油圧ポンプ３１とエンジン４１ａの出力軸とモータジェネレータ４１ｂの入出力軸とを連結し、クラッチ４１ｅによってエンジン４１ａとモータジェネレータ４１ｂとの連結を解除した状態で、モータジェネレータ４１ｂを駆動する。これにより、モータジェネレータ４１ｂの動力がＰＴＯ機構４６を介して油圧ポンプ３１に伝達され、油圧ポンプ３１が駆動される。その際、エンジン４１ａは停止した状態とすることが可能である。
また、クレーン装置２０による作業をモータジェネレータ４１ｂの動力によって行っている場合において、モータジェネレータ４１ｂの最大出力よりも大きな出力が必要な場合には、クラッチ４１ｅによって油圧ポンプ３１とモータジェネレータ４１ｂとを連結し、モータジェネレータ４１ｂの動力によってエンジン４１ａを始動させる。
また、クレーン装置２０による作業をエンジン４１ａの動力によって行っている場合において、エンジン４１ａの最大出力よりも大きな出力が必要な場合には、クラッチ４１ｅによって油圧ポンプ３１とモータジェネレータ４１ｂとを連結した状態で、エンジン４１ａの動力を油圧ポンプ３１に付加する。
このように、本実施形態の作業車両によれば、モータジェネレータ４１ｂをエンジン４１ａとトルクコンバータ４２との間に設けるとともに、エンジン４１ａとモータジェネレータ４１ｂとの間にエンジン４１ａとモータジェネレータ４１ｂとの連結と連結の解除の切換えを行うクラッチ４１ｅを設け、クレーン作業を行う場合に、クラッチ４１ｅによってエンジン４１ａとトルクコンバータ４２との連結を解除してモータジェネレータ４１ｂを駆動させ、ＰＴＯ機構４６によってトルクコンバータ４２から動力を取出して油圧ポンプ３１を駆動させている。これにより、モータジェネレータ４１ｂの動力のみによって油圧ポンプ３１を駆動させることが可能となり、モータジェネレータ４１ｂの動力のみによってクレーン装置２０による作業を行う際にエンジン４１ａを停止することが可能となるので、より低騒音化を図ることが可能となる。
また、通常のクレーン作業において、実際のクレーン作業の合間に長時間の待機状態が生じた場合には、待機状態にエンジン４１ａを停止する。このため、エンジン４１ａを停止した待機状態からクレーン作業を開始する場合には、エンジン４１ａを始動させるよりも、モータジェネレータ４１ｂの動力のみによってクレーン作業を開始する方がクレーン作業を速やかに再開できるという利点がある。このとき、モータジェネレータ４１ｂは、エンジン４１ａとの連結が解除されているため、エンジン４１ａが駆動抵抗となることはなく、クレーン作業をより速やかに再開できるという利点がある。
また、油圧ポンプ３１は、エンジン４１ａおよびモータジェネレータ４１ｂの動力が伝達されるトルクコンバータ４２に設けられたＰＴＯ機構４６を介して駆動される。これにより、エンジン４１ａおよびモータジェネレータ４１ｂのそれぞれに専用の油圧ポンプを設ける必要がないため、部品点数を低減して装置の小型化を図ることができる。
また、クレーン装置２０による作業中に、エンジン４１ａを始動するとともに、クラッチ４１ｅによってエンジン４１ａとモータジェネレータ４１ｂとを連結することにより、エンジン４１ａの動力を油圧ポンプ３１の動力として付加している。これにより、クレーン装置２０による作業においてモータジェネレータ４１ｂの最大出力よりも大きな出力が必要な場合には、エンジン４１ａの始動およびクラッチ４１ｅの切換えによってエンジン４１ａの動力を油圧ポンプ３１を駆動する動力として付加可能となるので、クレーン装置２０の作業の負荷が大きい場合にも作業を継続して行うことができ、高出力のモータジェネレータや大容量のバッテリを必要としない。
なお、前記実施形態では、油圧ポンプ３１が吐出する作動油によって駆動するクレーン装置２０を備えた移動式クレーン１を作業車両として示したがこれに限られるものではない。油圧ポンプが吐出する作動油によって駆動するものであれば、例えば、高所作業車や掘削機等の油圧式の作業車両に本発明を適用可能である。
また、前記実施形態では、ＰＴＯ機構４６をトルクコンバータ４２に設けたものを示したが、エンジン４１ａおよびモータジェネレータ４１ｂの動力が取出し可能であれば、例えば、トランスミッション４３やその他ギヤボックスにＰＴＯ機構を設けてもよい。また、駆動機構としては、トルクコンバータ４２を有さないトランスミッション方式であってもよい。
１…移動式クレーン、１０…車両、２０…クレーン装置、３０…油圧供給装置、３１…油圧ポンプ、４０…動力装置、４１…動力源ユニット、４１ａ…エンジン、４１ｂ…モータジェネレータ、４１ｅ…クラッチ、４２…トルクコンバータ、４３…トランスミッション、４４…プロペラシャフト。
また、クレーン装置２０による作業をモータジェネレータ４１ｂの動力によって行っている場合において、モータジェネレータ４１ｂの最大出力よりも大きな出力が必要な場合には、クラッチ４１ｅによってエンジン４１ａとモータジェネレータ４１ｂとを連結し、モータジェネレータ４１ｂの動力によってエンジン４１ａを始動させる。
また、クレーン装置２０による作業をエンジン４１ａの動力によって行っている場合において、エンジン４１ａの最大出力よりも大きな出力が必要な場合には、クラッチ４１ｅによってエンジン４１ａとモータジェネレータ４１ｂとを連結した状態で、モータジェネレータ４１ｂの動力を油圧ポンプ３１に付加する。

Claims (2)

  1. 移動用の走行体に、所定の作業を行う作業装置が設けられた作業車両であって、
    走行体を走行させる動力を伝達可能な駆動機構と、
    駆動機構に連結可能であり、駆動機構に動力を伝達可能なエンジンと、
    エンジンと駆動機構との間に設けられ、駆動機構に動力を伝達可能な電動機と、
    作業装置を駆動させる油圧を発生させる油圧ポンプと、
    駆動機構と油圧ポンプとの連結と連結の解除の切換えが可能であり、駆動機構から動力を取出し可能な動力取出機構と、
    エンジンと電動機との連結と連結の解除の切換えを行うクラッチと、
    作業装置による作業を行う場合に、クラッチによってエンジンと電動機との連結を解除して電動機を駆動させ、動力取出機構によって駆動機構から動力を取出して油圧ポンプを駆動させる電動駆動手段と、を備えた
    ことを特徴とする作業車両。
  2. 作業装置による作業中に、クラッチによってエンジンと駆動機構とを連結することにより、エンジンの動力を駆動機構に付加するエンジン動力付加手段を備えた
    ことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
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