JP2017159797A - ダンプトラックのボディ昇降アシスト制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】ホイスト操作時のオペレータの負担を軽減することができるボディ昇降アシスト制御システムを提供する。
【解決手段】コントローラ３は、車両状態判断部及びエンジン回転制御部を備える。車両状態判断部は、車両が停止しているという条件１と、ロードダンプブレーキが作動しているという条件２と、ホイストレバー５が操作されているという条件３とをそれぞれ満たしているか否かを判断する。前記条件１〜３を満たしている場合、エンジン回転制御部は、第１モード（パワーモード）のエンジン回転出力となるようにエンジンＥｎｇを制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、特に鉱山や採石現場等を走行するダンプトラックにおいて、積み込み、積み降ろし操作を行う際にホイストシリンダの伸縮をアシストするボディ昇降アシスト制御システムに関する。

鉱山や採石現場においては、頻繁に積み込み、積み降ろしを行うが、積み降ろし時間の短縮のため、オペレータがアクセルペダルを踏み込んでエンジン回転数を最大にし、油圧ポンプの吐出量を上げ、ホイストシリンダの伸縮時間を短縮させている場合がある。

また近年、環境負荷への関心が高まっており、燃料費の低減のため、省エネルギー化の需要も高まりつつある。

一方、ダンプトラックのボディ昇降時に、着座時，起立時における昇降速度を制御して衝撃を緩和できるダンプトラックのボディ昇降速度制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２６８６４６号公報

特許文献１のボディ昇降速度制御装置は、荷物を積載するボディ（ベッセル）の昇降速度を制御する。

しかし、特許文献１のボディ昇降速度制御装置を用いた従来のダンプトラックでは、ホイストシリンダの伸縮時間を短縮するには、オペレータがアクセルペダルを最大限まで踏み込む必要があり、オペレータの負担となっていた。

本発明の目的は、ホイスト操作時のオペレータの負担を軽減することができるボディ昇降アシスト制御システムを提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、荷物を積載するボディと、前記ボディを昇降するホイストシリンダと、前記ホイストシリンダを操作するホイストレバーと、前記ホイストシリンダに圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動するエンジンと、ロードダンプブレーキと、アクセルペダルと、前記アクセルペダルの操作量に応じて前記エンジンの回転を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記車両が停止しているという条件１と、前記ロードダンプブレーキが作動しているという条件２と、前記ホイストレバーが操作されているという条件３と、をそれぞれ満たしているか否かを判断する車両状態判断部と、前記条件１〜３を満たしている場合、第１モード（パワーモード）のエンジン回転出力となるように前記エンジンを制御するエンジン回転制御部を有するようにしたものである。

これにより、アクセルペダルを踏み込まなくても、エンジンの出力が第１モードのエンジン回転出力となる。このため、ホイスト操作時のオペレータの負担を軽減することができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記第１モード（パワーモード）、第２モード（エコモード）又は第３のモード（通常モード）のいずれかに切替える制御モード切替スイッチをさらに備え、前記エンジン回転制御部は、前記第１モードが選択され、前記条件１〜３を満たしている場合に、前記第１モードのエンジン回転出力となるように前記エンジンを制御し、前記第２モードが選択され、前記条件１〜３を満たしている場合に、前記第２モードのエンジン回転出力となるように前記エンジンを制御し、それ以外の場合に、前記第３モードのエンジン回転出力となるように前記エンジンを制御するようにしたものである。

これにより、切替スイッチで第１モードを選択しておくだけで、エンジンの出力が第１モードのエンジン回転出力となる。このため、ホイスト操作時のオペレータの負担を軽減することができる。

（３）上記（２）において、好ましくは、前記エンジン回転制御部は、前記第１モードが選択され、前記条件１〜３を満たしている場合に、前記エンジンのエンジン回転数が最大回転数となるように前記エンジンを制御するようにしたものである。

これにより、切替スイッチで第１モードを選択しておくだけで、エンジン回転数が最大回転数となる。ホイストシリンダの伸縮時間が短くなる。

本発明によれば、ホイスト操作時のオペレータの負担を軽減することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態であるボディ昇降アシスト制御システムを用いたダンプトラックの全体構成図である。 本発明の実施形態であるボディ昇降アシスト制御システムの構成図である。 本発明の実施形態であるボディ昇降アシスト制御システムに用いられる制御モード切替スイッチで選択された制御モード（パワーモード、通常モード、エコモード）におけるエンジン回転数とアクセルペダルの操作量の関係を示すグラフである。 本発明の実施形態であるボディ昇降アシスト制御システムに用いられるコントローラの機能を説明するための図である。 本発明の実施形態であるボディ昇降アシスト制御システムに用いられるコントローラの制御内容を示すフローチャートである。

以下、図１〜図５を用いて本発明の実施形態であるボディ昇降アシスト制御システムの構成及び動作を説明する。ボディ昇降アシスト制御システムは、ダンプトラックにおいて、ボディ（ベッセル）の昇降を制御するシステムである。

最初に、図１を用いて、ダンプトラックの全体構成を説明する。図１は、本発明の実施形態であるボディ昇降アシスト制御システムを用いたダンプトラックの全体構成図である。

ダンプトラックは、ボディ１、ホイストシリンダ２、コントローラ３を備える。コントローラ３は、ホイストシリンダ２に供給される圧油を制御する。ホイストシリンダ２にはボディ１が接続される。ホイストシリンダ２が伸縮することにより、ボディ１が昇降する。

次に、図２を用いて、ダンプトラックに用いられるボディ昇降アシスト制御システムの構成を詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態であるボディ昇降アシスト制御システム１００の構成図である。

ボディ昇降アシスト制御システム１００は、ボディ１、ホイストシリンダ２、コントローラ３、制御モード切替スイッチ４、ホイストレバー５、ロードダンプブレーキスイッチ６、アクセルペダル７、電磁切替弁８、電磁ピックアップセンサ９、タイヤ１０、油圧センサ１２、エンジンＥｎｇ、発電機ＡＬＴ、油圧ポンプＰを備える。

エンジンＥｎｇには、発電機ＡＬＴと油圧ポンプＰが接続される。エンジンＥｎｇにより、発電機ＡＬＴが駆動され、電力を発電する。また、エンジンＥｎｇにより、油圧ポンプＰが駆動され、圧油が電磁切替弁８を介してホイストシリンダ２に供給される。

アクセルペダル７は、ユーザの操作に応じて、アクセルペダル９の操作量ｐを示す信号をコントローラ３に供給する。コントローラ３は、アクセルペダル９の操作量ｐに基づいて、エンジンＥｎｇの回転を制御する。

ホイストレバー５は、ホイストシリンダ２を操作（伸縮）するためのレバーである。ホイストレバー５は、ユーザの操作に応じて、ホイストレバー５の操作量ｑ（ホイストレバー５の操作方向を含む）をコントローラ３に供給する。コントローラ３は、ホイストレバー５の操作量ｑに基づいて、電磁切替弁８を制御する。これにより、油圧ポンプＰからホイストシリンダ２に供給される圧油が制御され、ホイストシリンダ２が伸縮する。

ロードダンプブレーキスイッチ６は、ロードダンプブレーキを作動させるためのスイッチである。ロードダンプブレーキは、荷物の積み込み及び積み降ろし時に使用されるブレーキである。ロードダンプブレーキスイッチ６がオンになると、後輪の油圧ブレーキが作動する。ロードダンプブレーキスイッチ６は、ユーザの操作に応じて、ロードダンプブレーキスイッチ６のオン／オフ状態ｒを示す信号をコントローラ３に供給する。

制御モード切替スイッチ４は、エンジンＥｎｇを制御する方法（制御モード）を切替えるためのスイッチである。制御モード切替スイッチ４は、ユーザによって選択された制御モードｍをコントローラ３に供給する。制御モードとして、パワーモード、通常モード、エコノミーモード（エコモード）がある。制御モードの詳細については、図３を用いて後述する。

電磁切替弁８は、切替弁、第１のソレノイド、第２のソレノイドなどから構成される。第１のソレノイド及び第２のソレノイドが通電すると、切替弁が移動する。

電磁ピックアップセンサ９は、タイヤ（車輪）１０の回転速度ωを示す信号をコントローラ３に供給する。コントローラ３は、車輪１０の回転速度ωに基づいて、車両が停止しているか否かを判断する。

油圧センサ１２は、ホイストシリンダ２の油圧ｓを検出し、その油圧ｓをコントローラ３に供給する。コントローラ３は、ホイストシリンダ２の伸張に基づいて、荷物を積載するボディ１が空荷であるか否かを判断する。詳細には、コントローラ３は、ホイストシリンダ２が最伸張の場合、ボディ１が空荷であると判断し、ホイストシリンダ２が最伸張でない場合、空荷でないと判断する。なお、コントローラ３は、サスペンションシリンダ（不図示）の圧力センサの検出値に基づいて、ボディ１が空荷であるか否かを判断してもよい。

次に、図３を用いて、制御モード切替スイッチ４で選択される制御モードｍを説明する。図３は、本発明の実施形態であるボディ昇降アシスト制御システム１００に用いられる制御モード切替スイッチ４で選択された制御モード（パワーモード、通常モード、エコモード）におけるエンジン回転数（目標回転数Ｎｒ）とアクセルペダル７の操作量ｐの関係を示すグラフである。図３において、縦軸はエンジン回転数（目標回転数Ｎｒ）を示し、横軸はアクセルペダル７の操作量ｐを示す。なお、操作量ｐ（％）は、アクセルペダル７の最大操作量に対する割合を示す。

制御モードｍがパワーモードである場合、目標回転数Ｎｒは、アクセルペダル７の操作量ｐによらず一定（最大回転数Ｎｍａｘ）である。この場合、コントローラ３は、エンジンＥｎｇの目標回転数Ｎｒを最大回転数Ｎｍａｘに設定する。これにより、油圧ポンプＰの吐出量が最大となる。本実施形態では、最大回転数Ｎｍａｘ＝１９００ｒｐｍとしているが、ユーザ毎に変更するようにしてもよい。

制御モードｍが通常モードである場合、アクセルペダル７の操作量ｐが大きくなるにつれて、目標回転数Ｎｒは大きくなる。コントローラ３は、エンジンＥｎｇからフィードバックされたエンジン回転数Ｎｅがアクセルペダル７の操作量ｐに応じた目標回転数Ｎｒとなるように、エンジンＥｎｇを制御する。図３では、目標回転数Ｎｒはｐ＝０で最小回転数Ｎｍｉｎとなり、ｐ＝１００で最大回転数Ｎｍａｘとなる。本実施例では、最小回転数Ｎｍｉｎ＝６５０ｒｐｍとしているが、ユーザ毎に変更してもよい。

制御モードｍがエコモードである場合、目標回転数Ｎｒは、アクセルペダル７の操作量ｐによらず一定（最小回転数Ｎｍｉｎ）である。この場合、コントローラ３は、エンジンＥｎｇの目標回転数Ｎｒを最小回転数Ｎｍｉｎに設定する。これにより、油圧ポンプＰの吐出量が最小となる。

次に、図４を用いて、コントローラ３の機能を説明する。図４は、本発明の実施形態であるボディ昇降アシスト制御システム１００に用いられるコントローラ３の機能を説明するための図である。

コントローラ３は、車両状態判断部３０１、エンジン回転制御部３０２及び電磁切替弁制御部３０３を備える。

車両状態判断部３０１は、制御モード切替スイッチ４から供給された制御モードｍに基づいて、制御モードがパワーモード、通常モード、エコモードのいずれであるかを判断する。

車両状態判断部３０１は、電磁ピックアップセンサ９から供給された車輪の回転速度ωから車速を算出する。車両状態判断部３０１は、算出した車速に基づいて、車両が停止しているか否かを判断する。具体的には、車速が０ｋｍ／ｈである場合、車両状態判断部３０１は、車両が停止していると判断する。

車両状態判断部３０１は、ロードダンプブレーキスイッチ６から供給されたロードダンプブレーキのオン／オフ状態ｒに基づいて、ロードダンプブレーキが作動しているか否かを判断する。

車両状態判断部３０１は、ホイストレバー５から供給されたホイストレバー５の操作量ｑに基づいて、ホイストレバー５が操作されているか否かを判断する。

車両状態判断部３０１は、ホイストシリンダ２の伸張に基づいて、ボディ１が空荷であるか否かを判断する。

エンジン回転制御部３０２は、車両状態判断部３０１の判断結果及びアクセルペダル７の操作量ｐに基づいて、エンジンＥｎｇの目標回転数Ｎｒを設定する。エンジン回転制御部３０２は、エンジンＥｎｇからフィードバックされたエンジン回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｒとなるように、エンジンＥｎｇを制御する。このとき、エンジン回転制御部３０２は、図示しないエンジン制御装置（ガバナー等）にエンジン制御信号を供給する。エンジン制御装置は、エンジン制御信号に基づいてエンジンＥｎｇの燃焼室に噴射する燃料を制御する。

電磁切替弁制御部３０３は、ホイストレバー５の操作量ｑに基づいて、電磁切替弁８の第１のソレノイドへの通電をオン／オフする切替弁制御信号Ｒと第２のソレノイドへの通電をオン／オフする切替弁制御信号Ｌを電磁切替弁８に供給する。電磁切替弁８は、切替弁制御信号Ｒ及びＬに基づいて、油路を切替える。これにより、油圧ポンプＰから供給される圧油が制御され、ホイストシリンダ２が伸縮する。

次に、図５を用いて、ボディ昇降アシスト制御システム１００に用いられるコントローラ３の動作を説明する。図５は、本発明の実施形態であるボディ昇降アシスト制御システム１００に用いられるコントローラ３の制御内容を示すフローチャートである。

（１）パワーモードが選択された場合
まず、制御モード切替スイッチ４でパワーモードが選択された場合における、コントローラ３（車両状態判断部３０１、エンジン回転制御部３０２）の動作を説明する。以下では、車両は停止しており、ロードダンプブレーキが作動しており、ホイストレバー５が操作されているとする。ここでは、例えば、ホイストシリンダ２が伸びて、荷物が積み下ろされる状態を想定している。この状態は、ボディ１が倒伏姿勢から起立姿勢に移行するときの状態である。

エンジン回転制御部３０２は、エンジンスタートを契機として、エンジンＥｎｇの出力を通常モードのエンジン回転出力とする（ステップＳ１０）。具体的には、エンジン回転制御部３０２は、エンジンＥｎｇからフィードバックされたエンジン回転数Ｎｅがアクセルペダル７の操作量ｐに応じた目標回転数Ｎｒとなるように、エンジンＥｎｇを制御する。

車両状態判断部３０１は、制御モード切替スイッチ４から制御モードｍの選択を受け付ける（ステップＳ１５）。本例では、車両状態判断部３０１は、制御モードｍとして、パワーモードの選択を受け付ける。

車両状態判断部３０１は、パワーモードが選択されているか否かを判断する（ステップＳ２０）。本例では、パワーモードが選択されたため、ステップＳ２０でＹＥＳとなる。

車両状態判断部３０１は、車両が停止しているか否かを判断する（ステップ３０）。本例では、車両が停止しているため、ステップＳ３０でＹＥＳとなる。

車両状態判断部３０１は、ロードダンプブレーキが作動しているか否かを判別する（ステップＳ４０）。本例では、ロードダンプブレーキが作動しているため、ステップＳ４０でＹＥＳとなる。

車両状態判断部３０１は、ホイストレバー５が操作されているか否かを判別する（ステップＳ５０）。本例では、ホイストレバー５が操作されているため、ステップＳ５０でＹＥＳとなる。

車両状態判断部３０１は、ボディ１が空荷であるか否かを判断する（ステップＳ６０）。具体的には、車両状態判断部３０１は、ホイストシリンダ２が最伸張であるか否かを判断する。車両状態判断部３０１は、ホイストシリンダ２が最伸張の場合、空荷であると判断する。

車両状態判断部３０１が、ボディ１は空荷でないと判断した場合（ステップＳ６０；ＮＯ）、エンジンＥｎｇの出力をパワーモードのエンジン回転出力とする（ステップＳ７０）。具体的には、エンジン回転制御部３０２は、エンジンＥｎｇの目標回転数Ｎｒを最大回転数Ｎｍａｘに設定する。これにより、エンジンＥｎｇのエンジン回転数Ｎｅは最大回転数Ｎｍａｘになり、油圧ポンプＰの吐出量が最大となる。このため、ホイストシリンダ２の伸縮時間を短縮することができる。その後、処理はステップＳ１５に戻る。

（２）エコモードが選択された場合
次に、制御モード切替スイッチ４でエコモードが選択された場合における、コントローラ３（車両状態判断部３０１、エンジン回転制御部３０２）の動作を説明する。以下では、車両は停止しており、ロードダンプブレーキが作動しており、ホイストレバー５が操作されているとする。ここでは、例えば、ホイストシリンダ２を縮めて、ボディ１が起立姿勢から倒伏姿勢へ移行する状態を想定している。

エンジン回転制御部３０２は、エンジンスタートを契機として、エンジンＥｎｇの出力を通常モードのエンジン回転出力とする（ステップＳ１０）。

続いて、本例では、エコモードが選択されているため、ステップＳ２０でＮＯとなり、ステップＳ８０でＹＥＳとなる。

車両状態判断部３０１は、車両が停止しているか否かを判断する（ステップ９０）。本例では、車両が停止しているため、ステップＳ９０でＹＥＳとなる。

車両状態判断部３０１は、ロードダンプブレーキが作動しているか否かを判別する（ステップＳ１００）。本例では、ロードダンプブレーキが作動しているため、ステップＳ１００でＹＥＳとなる。

車両状態判断部３０１は、ホイストレバー５が操作されているか否かを判別する（ステップＳ１１０）。本例では、ホイストレバー５が操作されているため、ステップＳ１１０でＹＥＳとなる。

エンジン回転制御部３０２は、エンジンＥｎｇの出力をエコモードのエンジン回転出力にする（ステップＳ１２０）。具体的には、エンジン回転制御部３０２は、エンジンＥｎｇの目標回転数Ｎｒを最小回転数Ｎｍｉｎに設定する。これにより、エンジンＥｎｇのエンジン回転数Ｎｅは最大回転数Ｎｍｉｎになり、油圧ポンプＰの吐出量が最小となる。このため、ホイストシリンダ２の伸縮時間は増加するが、省エネルギー化することができる。その後、処理はステップＳ１５に戻る。

（３）通常モードが選択された場合
次に、制御モード切替スイッチ４で通常モードが選択された場合における、コントローラ３（車両状態判断部３０１、エンジン回転制御部３０２）の動作を説明する。以下では、車両は停止しており、ロードダンプブレーキが作動しており、ホイストレバー５が操作されているとする。

エンジン回転制御部３０２は、エンジンスタートを契機として、エンジンＥｎｇの出力を通常モードのエンジン回転出力とする（ステップＳ１０）。

続いて、本例では、通常モードが選択されているため、ステップＳ２０でＮＯとなり、ステップＳ８０でＮＯとなる。その後、処理はステップＳ１５に戻る。

以上説明したように、本実施形態によれば、ホイスト操作時のオペレータの負担を軽減することができる。

例えば、予め制御モード切り替えスイッチ４（切り替え装置）でパワーモードを選択し、所定の条件を満たしていれば、オペレータがアクセルペダル７を操作することなく、ボディ昇降時のホイストシリンダの伸縮をアシストすることができる。また、オペレータが任意で切り替え装置を操作することにより、エコモード、パワーモード、制御無（通常モード）を選択することができ、作業現場において最適な運用が可能となる。

本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…ボディ（ベッセル）
２…ホイストシリンダ
３…コントローラ
４…制御モード切替スイッチ
５…ホイストレバー
６…ロードダンプブレーキスイッチ
７…アクセルペダル
８…電磁切替弁
９…電磁ピックアップセンサ
１０…タイヤ
１２…油圧センサ
Ｅｎｇ…エンジン
ＡＬＴ…発電機
Ｐ…油圧ポンプ

Claims (3)

1. 荷物を積載するボディと、前記ボディを昇降するホイストシリンダと、前記ホイストシリンダを操作するホイストレバーと、前記ホイストシリンダに圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動するエンジンと、ロードダンプブレーキと、アクセルペダルと、前記アクセルペダルの操作量に応じて前記エンジンの回転を制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記車両が停止しているという条件１と、
   前記ロードダンプブレーキが作動しているという条件２と、
   前記ホイストレバーが操作されているという条件３と、
   をそれぞれ満たしているか否かを判断する車両状態判断部と、
   前記条件１〜３を満たしている場合、第１モードのエンジン回転出力となるように前記エンジンを制御するエンジン回転制御部を有する
   ことを特徴とするダンプトラックのボディ昇降アシスト制御システム。
2. 請求項１に記載のダンプトラックのボディ昇降アシスト制御システムであって、
   前記第１モード、第２モード又は第３のモードのいずれかに切替える制御モード切替スイッチをさらに備え、
   前記エンジン回転制御部は、
   前記第１モードが選択され、前記条件１〜３を満たしている場合に、前記第１モードのエンジン回転出力となるように前記エンジンを制御し、
   前記第２モードが選択され、前記条件１〜３を満たしている場合に、前記第２モードのエンジン回転出力となるように前記エンジンを制御し、
   それ以外の場合に、前記第３モードのエンジン回転出力となるように前記エンジンを制御する
   ことを特徴とするダンプトラックのボディ昇降アシスト制御システム。
3. 請求項２に記載のダンプトラックのボディ昇降アシスト制御システムであって、
   前記エンジン回転制御部は、
   前記第１モードが選択され、前記条件１〜３を満たしている場合に、前記エンジンのエンジン回転数が最大回転数となるように前記エンジンを制御する
   ことを特徴とするダンプトラックのボディ昇降アシスト制御システム。

Images