JP2017187000A

JP2017187000A - 作業機械

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Publication number: JP2017187000A
Application number: JP2016078155A
Authority: JP
Inventors: 泰典太田; Taisuke Ota; 善之滝川; Yoshiyuki Takigawa
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2036-04-08
Also published as: JP6665015B2

Abstract

【課題】アイドリングストップ機能を有効／無効にする切換え操作を容易に行う。
【解決手段】油圧アクチュエータ１９を操作する操作レバー装置１４と、操作レバー装置１４からの操作信号を検出する操作信号検出器１５と、ロック位置とロック解除位置とに切換えられるロックレバー１６と、ロックレバー１６がロック位置にあるか否かを検出するロックスイッチ１７と、エンジン１０の回転数を設定するエンジン制御ダイヤル３１と、エンジン１０の動作を制御するコントローラ２７とを備え、コントローラ２７は、オートアイドリング機能とアイドリングストップ機能とを有する。オートアイドリング機能の有効／無効を切換えるオートアイドリング設定スイッチ３２が設けられ、コントローラ２７は、オートアイドリング設定スイッチ３２の操作に応じて、アイドリングストップ機能を有効にするか無効にするかを切換える。
【選択図】図５

Description

本発明は、作業を行わないとき（非作業時）に排気、騒音を低減するためにエンジンを自動的に停止させるようにした作業機械に関する。

一般に、作業機械の代表例である油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、上部旋回体の前側に設けられた作業装置とにより構成されている。上部旋回体には、エンジン、油圧ポンプ、コントロールバルブ等が搭載されている。そして、オペレータが操作レバーを操作すると、油圧ポンプから吐出した圧油がコントロールバルブを介して各種の油圧アクチュエータに供給される。これにより、油圧ショベルは、上部旋回体を旋回させつつ作業装置を用いて土砂の掘削作業等を行う。

一方、油圧ショベルの運転席の近傍には、ロック位置とロック解除位置とに切換え操作されるロックレバーが設けられている。ロックレバーがロック解除位置に切換えられたときには、コントロールバルブに対し、操作レバーの操作に応じたパイロット信号が出力される。一方、ロックレバーがロック位置に切換えられたときには、コントロールバルブへのパイロット信号の出力が禁止される。従って、油圧ショベルが作業を行わない非作業時には、ロックレバーはロック位置に保持されるものである。

ところで、油圧ショベルが作業を行わない非作業時において、エンジンがアイドリング状態を継続していると、燃料が無駄に消費される上に、排気ガス、騒音等によって作業現場の環境が悪化してしまう。このため、ロックレバーがロック位置となった時点から一定時間が経過すると、エンジンを自動的に停止させる機能（アイドリングストップ機能）を備えた油圧ショベルが提案されている（特許文献１）。

特開２００３−３０７１４２号公報

しかし、特許文献１の従来技術は、エンジンの自動停止（アイドリングストップ）を行うか否かを選択する選択スイッチが設けられ、この選択スイッチを操作することにより、アイドリングストップ機能を有効にするか無効にするかが選択される。このため、例えばアイドリングストップ制御を途中で解除する場合には、ロックレバーをロック位置からロック解除位置に切換え操作するか、アイドリングストップ用の選択スイッチを無効にする操作が必要となり、この操作が煩雑であるという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、アイドリングストップ機能を有効にするか無効にするかの切換え操作を容易に行うことができるようにした作業機械を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため本発明は、エンジンと、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの圧油によって作動する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータを作動させる操作信号を出力する操作レバー装置と、前記操作レバー装置からの操作信号を検出する操作信号検出器と、前記操作レバー装置の操作に応じた操作信号の出力を禁止するロック位置と操作信号の出力を許容するロック解除位置とに切換えられるロックレバーと、前記ロックレバーが前記ロック位置にあるか否かを検出するロック状態検出器と、前記エンジンの回転数を設定するために操作されるエンジン回転数設定器と、前記操作信号検出器、前記ロック状態検出器、前記エンジン回転数設定器から入力される信号に基づいて前記エンジンの動作を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記操作信号検出器または前記エンジン回転数設定器からの信号が一定時間入力されないときに前記エンジンの回転数を所定のアイドリング回転数に切換えるオートアイドリング機能と、前記ロックレバーが前記ロック位置にある状態が一定時間継続したときに前記エンジンを自動的に停止させるアイドリングストップ機能とを有する作業機械に適用される。

本発明の特徴は、前記オートアイドリング機能を有効にするか無効にするかを切換えるオートアイドリング設定スイッチが設けられており、前記コントローラは、前記オートアイドリング設定スイッチの操作に応じて前記アイドリングストップ機能を有効にするか無効にするかを切換える切換機能を有していることにある。

本発明によれば、オートアイドリング設定スイッチによってオートアイドリング機能を有効にするか無効にするかを設定するときに、同時にアイドリングストップ機能を有効にするか無効にするかを設定することができる。即ち、アイドリングストップ機能の有効／無効を切換えるための専用のスイッチを不要にでき、単一のオートアイドリング設定スイッチを用いて、オートアイドリング機能の有効／無効と、アイドリングストップ機能の有効／無効を設定することができる。

また、アイドリングストップ機能を停止させるときには、ロックレバーをロック位置からロック解除位置へと切換える煩雑な操作を行うことなく、オートアイドリング設定スイッチの操作によってアイドリングストップ機能を停止させることができる。従って、オペレータは、安全かつ容易な操作によってアイドリングストップ機能の有効／無効を設定することができる。

本発明の実施の形態による油圧ショベルを示す正面図である。キャブの内部を示す一部破断の外観斜視図である。キャブの内部を後方から示す斜視図である。図３中の入力装置を示す平面図である。油圧ポンプを含む油圧システムとコントローラを含む電気制御システムとを示すシステム構成図である。コントローラがオートアイドリング制御、アイドリングストップ制御の有効／無効を設定するときの制御処理を示すフローチャートである。コントローラがオートアイドリング制御を実行するときの制御処理を示すフローチャートである。コントローラがアイドリングストップ制御を実行するときの制御処理を示すフローチャートである。コントローラがエンジン自動停止制御を実行するときの制御処理を示すフローチャートである。電磁パイロット式の方向制御弁を備えた変形例によるシステム構成図である。

以下、本発明に係る作業機械の実施の形態を、油圧ショベルを例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１ないし図１０は本発明の実施の形態を示している。図１において、作業機械の代表例である油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に設けられた旋回輪３と、旋回輪３を介して下部走行体２上に旋回可能に搭載され下部走行体２と共に車体を構成する上部旋回体４と、上部旋回体４の前側に俯仰動可能に取付けられ土砂の掘削作業等を行う作業装置５とを含んで構成されている。

下部走行体２は、トラックフレーム２Ａと、トラックフレーム２Ａの左，右両側に設けられた駆動輪２Ｂと、トラックフレーム２Ａの左，右両側で駆動輪２Ｂと前，後方向の反対側に設けられた遊動輪２Ｃと、駆動輪２Ｂと遊動輪２Ｃに巻回された履帯２Ｄ（いずれも左側のみ図示）とにより構成されている。この左，右の駆動輪２Ｂは、油圧アクチュエータとしての左，右の走行油圧モータ２Ｅ（左側のみ図示）によって回転駆動される。

旋回輪３は、下部走行体２上に設けられ、減速機（図示せず）を備えた油圧アクチュエータとしての旋回油圧モータ３Ａが噛合している。この旋回油圧モータ３Ａは、上部旋回体４を下部走行体２に対して旋回させるものである。

作業装置５は、上部旋回体４の旋回フレーム６の前側に俯仰動可能に取付けられたブーム５Ａと、該ブーム５Ａの先端部に俯仰動可能に取付けられたアーム５Ｂと、アーム５Ｂの先端部に回動可能に取付けられたバケット５Ｃと、これらを駆動する油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）からなるブームシリンダ５Ｄ、アームシリンダ５Ｅ、バケットシリンダ５Ｆとにより構成されている。

旋回フレーム６は、上部旋回体４のベースとなるもので、強固な支持構造体を構成している。この旋回フレーム６は、旋回輪３を介して下部走行体２上に旋回可能に搭載されている。また、旋回フレーム６の後端部には、作業装置５との重量バランスをとるカウンタウエイト７が設けられている。

キャブ８は、旋回フレーム６の左前側に設けられている。キャブ８内には、オペレータ（操作者）が着座する運転席９が設けられている。キャブ８は、運転席９の周囲を取囲むボックス状に形成されている。キャブ８の左側面には、開閉可能なドア８Ａが設けられ、オペレータは、ドア８Ａを開いてキャブ８に乗降する構成となっている。運転席９の周囲には、後述の操作レバー装置１４、ロックレバー１６、入力装置２９等が配設されている。

エンジン１０は、カウンタウエイト７よりも前側に位置して旋回フレーム６の後側に設けられている。エンジン１０は、クランク軸（図示せず）が左，右方向に延びる横置き状態となって旋回フレーム６上に搭載されている。このエンジン１０は、例えばディーゼルエンジン（内燃機関）を用いて構成され、油圧ポンプ１２を回転駆動する駆動源を構成している。エンジン１０の出力側には、アシスト発電モータ１１と油圧ポンプ１２が機械的に接続されている（図５参照）。

アシスト発電モータ１１は、電動機を構成し、エンジン１０と油圧ポンプ１２とに機械的に接続されている。このアシスト発電モータ１１は、例えば永久磁石式の同期電動機によって構成されている。アシスト発電モータ１１は、エンジン１０によって回転駆動されることにより発電を行い、または電力が供給されることによりエンジン１０の駆動を補助（アシスト）するものである。即ち、アシスト発電モータ１１は、エンジン１０によって回転駆動されることにより発電を行う作用（発電機作用）と、電動機としてエンジン１０の駆動を補助する作用（電動機作用）とを有するものである。

油圧ポンプ１２は、アシスト発電モータ１１を介してエンジン１０に取付けられ、エンジン１０により回転駆動される。この油圧ポンプ１２は、作動油タンク１３とともに油圧源を構成するものである。油圧ポンプ１２は、例えば可変容量型の斜板式、斜軸式またはラジアルピストン式油圧ポンプ等によって構成され、作動油タンク１３から作動油を吸込みつつ、この作動油を高圧な圧油として吐出する。油圧ポンプ１２から吐出された圧油は、後述の方向制御弁２２を介して油圧アクチュエータ１９に供給される。

操作レバー装置１４は、運転席９の前側に配置された走行用操作レバー・ペダル１４Ａと、運転席９の左，右両側に配置された左，右の作業用操作レバー１４Ｂとを含んで構成されている。走行用操作レバー・ペダル１４Ａは、走行油圧モータ２Ｅの動作を制御するときに操作される。作業用操作レバー１４Ｂは、旋回油圧モータ３Ａおよび作業装置５の各シリンダ５Ｄ，５Ｅ，５Ｆの動作を制御するときに操作される。

操作信号検出器１５は、操作レバー装置１４の近傍に設けられている（図５参照）。操作信号検出器１５は、操作レバー装置１４に対する操作が行われたか否かを検出し、操作レバー装置１４が操作されたときには、後述するコントローラ２７に検出信号を出力する。コントローラ２７は、操作信号検出器１５からの信号に基づいて、操作レバー装置１４に対する操作が行われたか否かを判定する。

ロックレバー１６は、運転席９の左側で、キャブ８のドア８Ａ側に設けられている。ロックレバー１６は、オペレータの操作により、ロック位置（上げ位置）とロック解除位置（下げ位置）とに切換えられる。この場合、ロックレバー１６をロック位置としたときには、後述する方向制御弁２２へのパイロット圧の供給が禁止され、ロックレバー１６をロック解除位置としたときには、方向制御弁２２へのパイロット圧の供給が許可される。

ロック状態検出器としてのロックスイッチ１７は、ロックレバー１６の近傍に設けられている（図５参照）。ロックスイッチ１７は、例えばロックレバー１６の操作に連動する機械的なスイッチにより構成されている。ロックスイッチ１７は、ロックレバー１６がロック位置となったことを検出し、コントローラ２７に検出信号を出力する。コントローラ２７は、ロックスイッチ１７からの信号に基づいて、ロックレバー１６がロック位置であるかロック解除位置であるかを判定する。

ここで、油圧ショベル１には、油圧アクチュエータの動作を制御する油圧システムと、エンジン１０等の動作を制御する電気制御システムとが搭載されている。以下、油圧ショベル１の油圧システムについて図５を参照して説明する。

油圧ポンプ１２は、作動油タンク１３と共に油圧源を構成し、パイロットポンプ１８は、作動油タンク１３と共にパイロット油圧源を構成している。油圧ポンプ１２とパイロットポンプ１８は、エンジン１０によって駆動される。

油圧アクチュエータ１９は、油圧ポンプ１２および作動油タンク１３からなる油圧源に、主管路２０，２１を介して接続されている。この場合、油圧アクチュエータ１９は、走行油圧モータ２Ｅ、旋回油圧モータ３Ａ、ブームシリンダ５Ｄ、アームシリンダ５Ｅ、バケットシリンダ５Ｆを含んで構成されている。主管路２０，２１の途中には、例えば６ポート３位置の油圧パイロット式の方向制御弁２２が設けられている。この場合、方向制御弁２２は、油圧アクチュエータ１９を構成する走行油圧モータ２Ｅ、旋回油圧モータ３Ａ、ブームシリンダ５Ｄ、アームシリンダ５Ｅ、バケットシリンダ５Ｆに対し、それぞれ個別に設けられるものである。

ここで、方向制御弁２２は油圧パイロット部２２Ａ，２２Ｂを有し、各油圧パイロット部２２Ａ，２２Ｂにパイロット圧が供給されないときには、方向制御弁２２は中立位置（ａ）を保持し、油圧ポンプ１２から吐出した圧油を作動油タンク１３に排出する。油圧パイロット部２２Ａまたは２２Ｂにパイロット圧が供給されたときには、方向制御弁２２は切換位置（ｂ）または（ｃ）に切換えられる。これにより、油圧ポンプ１２からの圧油が主管路２０，２１を介して油圧アクチュエータ１９に供給され、油圧アクチュエータ１９が作動する。

パイロットポンプ１８と方向制御弁２２の各油圧パイロット部２２Ａ，２２Ｂとの間はパイロット管路２３を介して接続され、パイロット管路２３の途中には、操作レバー装置１４が設けられている。従って、操作レバー装置１４（走行用操作レバー・ペダル１４Ａおよび作業用操作レバー１４Ｂ）に対する操作に応じて、操作信号としてのパイロット圧が、方向制御弁２２の油圧パイロット部２２Ａ，２２Ｂに選択的に供給される。

パイロット管路２３の途中には、パイロットポンプ１８と操作レバー装置１４との間に位置して遮断弁２４が設けられている。遮断弁２４は、電磁パイロット部２４Ａを有する３ポート２位置の電磁弁からなり、パイロット管路２３を遮断する遮断位置（ｄ）と連通させる連通位置（ｅ）とに切換えられる。

遮断弁２４は、ロックレバー１６がロック位置にあるときには遮断位置（ｄ）を保持する。この場合には、操作レバー装置１４に対する操作に拘らず、方向制御弁２２の各油圧パイロット部２２Ａ，２２Ｂに対するパイロット圧の供給が禁止され、油圧アクチュエータ１９は非作動状態となる。一方、ロックレバー１６がロック解除位置に切換えられたときには、コントローラ２７からの信号が電磁パイロット部２４Ａに供給されることにより、遮断弁２４は連通位置（ｅ）に切換えられる。この場合には、操作レバー装置１４に対する操作に応じて、方向制御弁２２の各油圧パイロット部２２Ａ，２２Ｂにパイロット圧が供給され、油圧アクチュエータ１９は作動状態となる。

主管路２０（２１）の途中には、油圧ポンプ１２と方向制御弁２２との間に位置してメインリリーフ弁２５が設けられ、パイロット管路２３の途中には、パイロットポンプ１８と遮断弁２４との間に位置してパイロットリリーフ弁２６が設けられている。メインリリーフ弁２５は、油圧ポンプ１２からの吐出圧が設定圧を超えたときに開弁し、過剰圧を作動油タンク１３側にリリーフさせる。一方、パイロットリリーフ弁２６は、パイロットポンプ１８からの吐出圧が設定圧を超えたときに開弁し、パイロット管路２３内のパイロット圧を一定に維持し、操作レバー装置１４で減圧された操作圧が操作信号として油圧パイロット部２２Ａ，２２Ｂに供給される。

次に、エンジン１０、遮断弁２４、後述の表示装置３４等の動作を制御するコントローラ２７について説明する。

コントローラ２７は、油圧ショベル１に搭載され、エンジン１０、操作信号検出器１５、ロックスイッチ１７、遮断弁２４、後述の入力装置２９、表示装置３４等に接続されている。このコントローラ２７は、例えばマイクロコンピュータ等により構成され、エンジン１０、遮断弁２４、表示装置３４等に対する制御指令を生成し、各種の制御機能（手段）を実行する。具体的には、コントローラ２７は、エンジン１０の回転数制御、遮断弁２４の駆動制御、表示装置３４の画面切替制御等を行う。

また、コントローラ２７は、操作レバー装置１４が一定時間継続して操作されないときに、エンジン１０の回転数をアイドリング回転数に切換えるオートアイドリング制御と、ロックレバー１６が一定時間継続してロック位置を保持したときに、エンジン１０を自動的に停止させるアイドリングストップ制御とを行う。ここで、コントローラ２７は、記憶部（メモリ）２８を有し、この記憶部２８には、アイドリングストップ制御に関する初期設定が格納されている。この場合、アイドリングストップ機能に関する初期設定とは、例えばアイドリングストップ機能を有効にするか無効にするかの設定と、アイドリングストップ機能を有効としたときに、ロックレバー１６がロック位置となってからエンジン１０を停止させるまでの時間（アイドリングストップ設定時間）Ｔ(I/S)の設定を指す。

入力装置２９は、キャブ８内に位置して、運転席９の右側に設けられている。この入力装置２９は、図４に示すように、キースイッチ３０、エンジン制御ダイヤル３１、オートアイドリング設定スイッチ３２、選択／確定スイッチ３３等を備え、運転席９に着座したオペレータによって操作される。

キースイッチ３０は、エンジン１０を始動するためにエンジンキー（図示せず）を用いて操作される。

エンジン回転数設定器としてのエンジン制御ダイヤル３１は、ダイヤルの回転位置に応じてエンジン１０の目標回転数を所定の範囲内（例えば８００ｒｐｍ〜１８００ｒｐｍ）で設定するものである。オートアイドリング設定スイッチ３２は、後述するオートアイドリング機能を有効にするか無効にするかを設定するものである。

選択／確定スイッチ３３は、回転操作および押圧操作が可能なダイヤル式のスイッチからなり、例えば後述する表示装置３４の切換え、空調装置（エアコン）の設定、ラジオの設定、作業モードの設定、後述するアイドリングストップ機能に関する初期設定等を行うために操作される。

表示装置３４は、キャブ８内に位置して運転席９の前方に設けられている。この表示装置３４は、例えば液晶モニタにより構成され、オペレータに対して油圧ショベル１の運転状況を表示するものである。表示装置３４は、コントローラ２７に接続され、コントローラ２７からの指令に応じた画面が表示される。例えば、表示装置３４には、燃料の残量、エンジン冷却水の水温、稼動時間、車内温度等のように車体に関する各種の情報が表示される。

また、表示装置３４は、エンジン制御ダイヤル３１の操作に応じてエンジン１０の目標回転数を表示し、オートアイドリング設定スイッチ３２の操作に応じてオートアイドリング機能の有効／無効を表示し、選択／確定スイッチ３３を用いて空調装置、ラジオ、作業モードを設定したときには、それぞれの設定内容を表示する。

さらに、表示装置３４は、選択／確定スイッチ３３を用いてアイドリングストップ機能に関する初期設定を行ったときには、その初期設定の内容（アイドリングストップ機能を有効にするか無効にするかの設定と、アイドリングストップ設定時間Ｔ(I/S)）を表示する。従って、オペレータは、選択／確定スイッチ３３と表示装置３４とを用いて、アイドリングストップ機能に関する初期設定を行うことができる。

バッテリ３５は、エンジン１０を含む電気機器の電源となるものである。具体的には、バッテリ３５は、エンジン１０を駆動（運転）するための電気機器、コントローラ２７、表示装置３４等の電源となるものである。このバッテリ３５は、例えば電荷を蓄える蓄電装置として一般的な鉛蓄電池が用いられている。

本実施の形態による油圧ショベル１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。

まず、オペレータは、キャブ８に搭乗して運転席９に着座し、キースイッチ３０をＳＴＡＲＴ位置に操作する。これにより、アシスト発電モータ１１が回転駆動すると共に、エンジン１０に燃料が供給され、エンジン１０が始動する。そして、エンジン１０の回転数が所定の回転数（例えば、アイドル回転数）以上に達したら、オペレータは、ロックレバー１６をロック位置からロック解除位置に切り換える。

これにより、コントローラ２７は、ロックスイッチ１７からの信号に基づいてロックレバー１６がロック解除位置に切換えられたと判定し、遮断弁２４の電磁パイロット部２４Ａに信号を出力する。従って、パイロット管路２３の途中に設けられた遮断弁２４が、遮断位置（ｄ）から連通位置（ｅ）に切換えられ、操作レバー装置１４の操作に応じたパイロット圧が、方向制御弁２２の油圧パイロット部２２Ａまたは２２Ｂに供給可能となる。

この結果、油圧ショベル１は、操作レバー装置１４に対する操作に応じて、油圧ポンプ１２からの圧油が方向制御弁２２を介して油圧アクチュエータ１９に供給され、下部走行体２による走行動作、上部旋回体４による旋回動作、作業装置５による掘削動作等を行う。この場合、オペレータが、入力装置２９のエンジン制御ダイヤル３１を操作することにより、エンジン回転数を適宜に設定することができる。

ここで、エンジン１０の作動時に、操作レバー装置１４に対する操作、またはエンジン制御ダイヤル３１によるエンジン回転数を設定する操作が、一定時間（オートアイドリング設定時間）Ｔ(A/I)以上継続して行われないときには、コントローラ２７はオートアイドリング制御を実行する。

このオートアイドリング制御は、エンジン回転数設定器としてのエンジン制御ダイヤル３１によって設定されたエンジン回転数を、自動的に所定のアイドリング回転数（Ａ／Ｉ回転数）に変更する制御である。この場合、Ａ／Ｉ回転数は、エンジン制御ダイヤル３１によって設定し得るエンジン回転数の最小値と最大値との中間の値（例えば１２００ｒｐｍ）で設定される。オートアイドリング制御は、エンジン制御ダイヤル３１によって設定されたエンジン回転数がＡ／Ｉ回転数以上であるときには、エンジン回転数をＡ／Ｉ回転数に変更する。一方、設定されたエンジン回転数がＡ／Ｉ回転数よりも低いときには、エンジン回転数は変更されない。

このように、操作レバー装置１４またはエンジン制御ダイヤル３１に対する操作が一定時間（オートアイドリング設定時間）Ｔ(A/I)以上継続して行われず、操作信号検出器１５またはエンジン制御ダイヤル３１からの信号がコントローラ２７に入力されない場合には、オートアイドリング制御を実行する。これにより、無駄な燃料消費量を抑えると共に、排気ガス、騒音等を低減して作業現場の環境を良くすることができる。

オートアイドリング制御は、入力装置２９に設けられたオートアイドリング設定スイッチ３２を操作することにより、有効または無効に設定することができる。即ち、オートアイドリング設定スイッチ３２が「有効」に設定されたときには、上述したオートアイドリング制御を実行することができる。一方、オートアイドリング設定スイッチ３２が「無効」に設定されたときには、オートアイドリング機能が無効となる。このときには、操作レバー装置１４またはエンジン制御ダイヤル３１に対する操作が一定時間継続して行われない場合でも、エンジン制御ダイヤル３１によって設定されたエンジン回転数が保持される。

さらに、エンジン１０の作動時に、ロックレバー１６がロック位置にある状態、即ち操作レバー装置１４の操作に応じた方向制御弁２２へのパイロット圧（操作信号）の出力が禁止されている状態が一定時間（アイドリングストップ設定時間）Ｔ(I/S)以上継続したときには、コントローラ２７は、アイドリングストップ制御を実行する。

このアイドリングストップ制御は、ロックレバー１６がロック位置に切換えられた状態を油圧ショベル１の非作業状態とみなし、この非作業状態が一定時間継続したときにエンジン１０を自動停止する制御である。これにより、無駄な燃料消費量を抑えると共に、排気ガス、騒音等を低減して作業現場の環境を良くすることができる。

この場合、アイドリングストップ制御は、入力装置２９のオートアイドリング設定スイッチ３２を操作することにより、有効または無効に設定することができる。即ち、本実施の形態では、単一のオートアイドリング設定スイッチ３２を操作することにより、オートアイドリング制御の有効／無効と、アイドリングストップ制御の有効／無効とを一緒に設定することができる構成となっている。

ここで、コントローラ２７の記憶部２８には、アイドリングストップ機能に関する初期設定が格納されている。この初期設定とは、オートアイドリング設定スイッチ３２が操作されたときにアイドリングストップ機能を有効にするか無効にするかの設定と、アイドリングストップ設定時間Ｔ(I/S)である。この初期設定は、入力装置２９の選択／確定スイッチ３３と表示装置３４を操作することにより行われ、記憶部２８に格納される。

この場合、記憶部２８に格納された初期設定が、アイドリングストップ機能を無効にする設定であった場合には、オートアイドリング設定スイッチ３２によってオートアイドリング制御が有効に設定されたとしても、アイドリングストップ制御が実行されることはない。一方、記憶部２８に格納された初期設定が、アイドリングストップ機能を有効にする設定であった場合には、オートアイドリング設定スイッチ３２によってオートアイドリング制御が有効に設定されたときに、アイドリングストップ制御も有効に設定される構成となっている。

このように、本実施の形態では、入力装置２９のオートアイドリング設定スイッチ３２によりオートアイドリング機能を有効に設定したときには、コントローラ２７はオートアイドリング制御を実行する。このとき、コントローラ２７の記憶部２８に格納されたアイドリングストップ機能に関する初期設定が、アイドリングストップ機能を有効としている場合には、コントローラ２７は、オートアイドリング制御と共にアイドリングストップ制御を実行する。

次に、オートアイドリング設定スイッチ３２の操作に応じて、コントローラ２７がオートアイドリング制御、アイドリングストップ制御を選択するときの制御処理について、図６を参照して説明する。

ステップ１において、オートアイドリング機能に関する初期設定を読込んでステップ２に進む。ここで、オートアイドリングに関する初期設定とは、例えば操作信号検出器１５またはエンジン制御ダイヤル３１からの信号がコントローラ２７に入力されなくなった時点からエンジン回転数がアイドリング回転数に変更されるまでの時間（オートアイドリング設定時間）Ｔ(A/I)等の設定を指す。

ステップ２では、オートアイドリング設定スイッチ３２によりオートアイドリング機能がＯＮ状態（有効）となったか否かを判定し、「ＮＯ」と判定された場合には、ステップ３においてオートアイドリング制御をＯＦＦ状態（無効）として制御処理を終了する。一方、ステップ２で「ＹＥＳ」と判定された場合には、ステップ４でアイドリングストップ機能に関する初期設定を読込んだ後、ステップ５に進む。

ステップ５では、記憶部２８に格納されたアイドリングストップ機能に関する初期設定に基づいて、アイドリングストップ機能がＯＮ状態（有効）に設定されているか否かを判定する。ステップ５で「ＮＯ」と判定された場合には、アイドリングストップ機能がＯＦＦ状態（無効）に設定されているので、ステップ６に進んでオートアイドリング制御を実行する。一方、ステップ５で「ＹＥＳ」と判定された場合には、アイドリングストップ機能がＯＮ状態（有効）に設定されているので、ステップ７に進んでアイドリングストップ制御を実行する。

このように、本実施の形態では、コントローラ２７が実行する上述の制御処理が、オートアイドリング設定スイッチ３２の操作に応じてアイドリングストップ機能を有効にするか無効にするかを切換える切換機能を構成している。

次に、コントローラ２７がオートアイドリング制御を実行する場合の制御処理について、図７を参照して説明する。

オートアイドリング制御がスタートすると、ステップ１１においてオートアイドリングに関するタイマのカウントをリセットし、ステップ１２に進む。ステップ１２では、エンジン制御ダイヤル３１によって設定されたエンジン回転数が、Ａ／Ｉ回転数以上であるか否かを判定する。ステップ１２で「ＮＯ」と判定された場合には、エンジン回転数を変更しないためステップ１１に戻り、「ＹＥＳ」と判定された場合はステップ１３に進み、オートアイドリング機能に関するタイマのカウントを開始する。

続くステップ１４では、操作信号検出器１５からの信号に基づき、操作レバー装置１４に対する操作が行われたか否かを判定する。ステップ１４で「ＹＥＳ」と判定された場合には、操作レバー装置１４が操作された場合であるからステップ１１に戻る。一方、ステップ１４で「ＮＯ」と判定された場合にはステップ１５に進む。ステップ１５では、エンジン制御ダイヤル３１からの信号に基づき、エンジン回転数の変更操作が行われたか否かを判定する。ステップ１５で「ＹＥＳ」と判定された場合には、エンジン制御ダイヤル３１が操作された場合であるからステップ１１に戻り、「ＮＯ」と判定された場合にはステップ１６に進む。

ステップ１６では、オートアイドリング設定スイッチ３２がＯＮ状態（有効）を保持しているか否かを判定する。ステップ１６で「ＮＯ」と判定された場合には、オートアイドリング設定スイッチ３２がＯＦＦ状態（無効）に切換えられているから、後述のステップ２３に進んでオートアイドリング機能に関するタイマのカウンタをリセットし、制御処理を終了する。一方、ステップ１６で「ＹＥＳ」と判定された場合には、ステップ１７に進む。

ステップ１７では、タイマでカウントされた時間（タイマカウント）が、初期設定で設定されたオートアイドリング設定時間Ｔ(A/I)以上に達したか否かを判定する。ステップ１７で「ＮＯ」と判定された場合には、ステップ１８でタイマカウントをアップし、ステップ１４に戻る。一方、ステップ１７で「ＹＥＳ」と判定された場合には、操作信号検出器１５またはエンジン制御ダイヤル３１からの信号が入力されない時間が、オートアイドリング設定時間Ｔ(A/I)以上となった場合であるから、ステップ１９に進む。

ステップ１９では、エンジン回転数をオートアイドリング回転数（Ａ／Ｉ回転数）に変更する。ここで、Ａ／Ｉ回転数変更後も、操作レバー装置１４に対する操作やエンジン回転数変更操作等により、エンジン回転数を再変更することが可能である。その制御処理をステップ２０以降で説明する。

続くステップ２０では、操作信号検出器１５からの信号に基づき、操作レバー装置１４に対する操作が行われたか否かを判定する。ステップ２０で「ＹＥＳ」と判定された場合にはステップ１１に戻り、ステップ２０で「ＮＯ」と判定された場合にはステップ２１に進む。ステップ２１では、エンジン制御ダイヤル３１からの信号に基づき、エンジン回転数の変更操作が行われたか否かを判定する。ステップ２１で「ＹＥＳ」と判定された場合にはステップ１１に戻り、ステップ２１で「ＮＯ」と判定された場合にはステップ２２に進む。

ステップ２２では、オートアイドリング設定スイッチ３２がＯＮ状態（有効）を保持しているか否かを判定する。ステップ２２で「ＹＥＳ」と判定された場合には、ステップ２０に戻る。一方、ステップ２２で「ＮＯ」と判定された場合には、ステップ２３に進んでオートアイドリングに関するタイマのカウンタをリセットし、制御処理を終了する。

本実施の形態では、コントローラ２７の記憶部２８に格納されたアイドリングストップ機能に関する初期設定で、アイドリングストップ機能が有効に設定され、かつ、入力装置２９のオートアイドリング設定スイッチ３２によってオートアイドリング機能が有効に設定されたときには、さらにエンジン１０に対するアイドリングストップ制御が行われる。

このアイドリングストップ制御は、ロックレバー１６がロック位置にある状態がアイドリングストップ設定時間Ｔ(I/S)以上継続したときに、エンジン１０の回転数を徐々にスローダウン回転数に変更（スローダウン制御）した後、エンジン１０を自動的に停止させるものである。この場合、アイドリングストップ設定時間Ｔ(I/S)は、ロックレバー１６がロック位置となってからエンジン１０の回転数をスローダウン回転数に変更するまでの第１のアイドリングストップ設定時間Ｔ(I/S)１と、エンジン１０の回転数がスローダウン回転数に変更されてからエンジン１０を自動停止させるまでの第２のアイドリングストップ設定時間Ｔ(I/S)２とからなり、第１のアイドリングストップ設定時間Ｔ(I/S)１は、例えば１５秒に設定され、第２のアイドリングストップ設定時間Ｔ(I/S)２は、例えば３０秒に設定されている。

ここで、スローダウン回転数とは、入力装置２９のエンジン制御ダイヤル３１によって設定し得る最小回転数（例えば、８００ｒｐｍ）に設定されている。エンジン１０を自動的に停止させる前にスローダウン回転数まで徐々に低下させることにより、エンジン１０が自動停止するときのショックを抑えることができる上に、オペレータに対してアイドリングストップ機能が作用していることを予め報知することができる。

なお、アイドリングストップ制御の途中において、ロックレバー１６をロック位置からロック解除位置に切換える操作、エンジン制御ダイヤル３１によってエンジン１０の回転数を設定する操作、オートアイドリング設定スイッチ３２を無効とする操作のいずれかの操作を行うことにより、アイドリングストップ制御を停止させることができる。

次に、コントローラ２７がアイドリングストップ制御を実行する場合の制御処理について、図８を参照して説明する。

アイドリングストップ制御がスタートすると、ステップ３１において、オートアイドリング設定スイッチ３２がＯＮ状態（有効）であるか否かを判定する。ステップ３１で「ＮＯ」と判定された場合には、オートアイドリング設定スイッチ３２がＯＦＦ状態（無効）に切換えられているから制御処理を終了する。一方、ステップ３１で「ＹＥＳ」と判定された場合にはステップ３２に進み、ロックスイッチ１７からの信号に基づいてロックレバー１６がロック位置にあるかロック解除位置にあるかを検出する。

続くステップ３３では、ロックレバー１６がロック位置にあるか否かを検出する。ステップ３３で「ＮＯ」と判定された場合には、ロックレバー１６がロック解除位置にあるのでステップ３４に進み、上述したオートアイドリング制御のみを実行する。一方、ステップ３３で「ＹＥＳ」と判定された場合には、ロックレバー１６がロック位置にあるのでステップ３５に進み、エンジン１０を自動的に停止させる制御（エンジン自動停止制御）を実行する。

次に、コントローラ２７がエンジン自動停止制御を実行する場合の制御処理について、図９を参照して説明する。

エンジン自動停止制御がスタートすると、ステップ４１においてスローダウン制御に関するタイマのカウントをリセットし、ステップ４２に進む。ステップ４２では、スローダウン制御に関するタイマのカウントを開始し、ステップ４３に進む。

ステップ４３では、エンジン制御ダイヤル３１からの信号に基づき、エンジン回転数の変更操作が行われたか否かを判定する。ステップ４３で「ＹＥＳ」と判定された場合には、エンジン制御ダイヤル３１が操作された場合であるからステップ４１に戻り、「ＮＯ」と判定された場合にはステップ４４に進む。ステップ４４では、ロックスイッチ１７からの信号に基づき、ロックレバー１６がロック位置にあるか否かを判定する。ステップ４４で「ＮＯ」と判定された場合には、ロックレバー１６がロック解除位置に操作された場合（作業状態）であるからステップ４５に進み、スローダウン制御に関するタイマのカウントをリセットした後、制御処理を終了する。一方、ステップ４４で「ＹＥＳ」と判定された場合にはステップ４６に進む。

ステップ４６では、オートアイドリング設定スイッチ３２がＯＮ状態（有効）を保持しているか否かを判定する。ステップ４６で「ＮＯ」と判定された場合には、オートアイドリング設定スイッチ３２がＯＦＦ状態（無効）に切換えられているからステップ４５に進み、ステップ４６で「ＹＥＳ」と判定された場合には、ステップ４７に進む。

ステップ４７では、タイマでカウントされた時間（タイマカウント）が、第１のアイドリングストップ設定時間Ｔ(I/S)１以上に達したか否かを判定する。ステップ４７で「ＮＯ」と判定された場合には、ステップ４８でタイマカウントをアップし、ステップ４３に戻る。一方、ステップ４７で「ＹＥＳ」と判定された場合には、タイマカウントが第１のアイドリングストップ設定時間Ｔ(I/S)１以上となった場合であるから、ステップ４９に進む。ステップ４９では、エンジン１０の回転数を徐々にスローダウン回転数（例えば、８００ｒｐｍ）に変更する。

続くステップ５０では、エンジン自動停止制御に関するタイマのカウントをリセットし、ステップ５１に進む。ステップ５１では、エンジン自動停止制御に関するタイマのカウントを開始し、ステップ５２に進む。

ステップ５２では、エンジン制御ダイヤル３１からの信号に基づき、エンジン回転数の変更操作が行われたか否かを判定する。ステップ５２で「ＹＥＳ」と判定された場合には、エンジン制御ダイヤル３１が操作された場合であるからステップ４１に戻り、「ＮＯ」と判定された場合にはステップ５３に進む。ステップ５３では、ロックスイッチ１７からの信号に基づき、ロックレバー１６がロック位置にあるか否かを判定する。ステップ５３で「ＮＯ」と判定された場合には、ロックレバー１６がロック解除位置にあるのでステップ５４に進み、エンジン自動停止に関するタイマのカウントをリセットした後、制御処理を終了する。一方、ステップ５３で「ＹＥＳ」と判定された場合にはステップ５５に進む。

ステップ５５では、オートアイドリング設定スイッチ３２がＯＮ状態（有効）を保持しているか否かを判定する。ステップ５５で「ＮＯ」と判定された場合には、オートアイドリング設定スイッチ３２がＯＦＦ状態（無効）に切換えられているからステップ５４に進み、ステップ５５で「ＹＥＳ」と判定された場合には、ステップ５６に進む。

ステップ５６では、タイマでカウントされた時間（タイマカウント）が、第２のアイドリングストップ設定時間Ｔ(I/S)２以上に達したか否かを判定する。ステップ５６で「ＮＯ」と判定された場合には、ステップ５７でタイマカウントをアップし、ステップ５２に戻る。一方、ステップ５６で「ＹＥＳ」と判定された場合には、タイマカウントが第２のアイドリングストップ設定時間Ｔ(I/S)２以上となった場合であるから、ステップ５８に進む。そして、ステップ５８でエンジン１０を自動停止させた後、制御処理を終了する。

かくして、本実施の形態による油圧ショベル１は、オートアイドリング機能を有効にするか無効にするかを切換えるオートアイドリング設定スイッチ３２が設けられ、コントローラ２７は、図６に示す制御処理により、オートアイドリング設定スイッチ３２の操作に応じてアイドリングストップ機能の有効／無効を切換えることができる。

従って、オートアイドリング設定スイッチ３２によってオートアイドリング機能の有効／無効を設定するときに、同時にアイドリングストップ機能の有効／無効を設定することができる。この結果、アイドリングストップ機能の有効／無効を切換えるための専用のスイッチを不要にでき、単一のオートアイドリング設定スイッチを用いて、オートアイドリング機能の有効／無効と、アイドリングストップ機能の有効／無効を設定することができる。

また、アイドリングストップ機能を停止させるときには、ロックレバー１６をロック位置からロック解除位置へと切換える煩雑な操作を行うことなく、オートアイドリング設定スイッチ３２を無効にするだけでアイドリングストップ機能を停止させることができる。従って、オペレータは、扱い慣れたオートアイドリング設定スイッチ３２を操作するだけで、安全かつ容易にアイドリングストップ機能の有効／無効を設定することができる。

また、コントローラ２７には、アイドリングストップ機能の有効／無効の設定と、アイドリングストップ設定時間Ｔ(I/S)を初期設定として格納する記憶部２８が設けられている。このため、オートアイドリング設定スイッチ３２によりオートアイドリング機能が有効に設定されたときには、コントローラ２７は、記憶部２８に格納された前記初期設定に基づいてアイドリングストップ制御を実行することができる。

なお、本実施の形態では、油圧パイロット式の方向制御弁２２を用いて油圧アクチュエータ１９に供給される圧油を制御する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１０に示す変形例のように、電磁パイロット式の方向制御弁３６を用いる構成としてもよい。この場合には、方向制御弁３６の電磁パイロット部３６Ａ，３６Ｂと電気式の操作レバー装置３７との間を電気的に接続し、操作レバー装置３７とバッテリ３５との間にはスイッチ３８を設ける。これにより、ロックレバー１６がロック位置にあるときには、コントローラ２７からの信号によってスイッチ３８をＯＦＦ状態とすることにより、油圧アクチュエータ１９を非作動状態に保持することができる。

また、本実施の形態では、作業機械として、自走可能なクローラ式の油圧ショベル１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、自走可能なホイール式油圧ショベル、移動式クレーン、さらには、走行しない基体上に旋回可能に旋回体が搭載された設置式のショベル、クレーン等に適用してもよい。また、作業機械として、例えばホイールローダ、フォークリフト、ダンプトラック等のように、旋回体を備えない各種の作業車両等にも広く適用することができるものである。

さらに、上述した実施の形態では、エンジン１０とアシスト発電モータ１１とからなる駆動源を有するハイブリッド式の油圧ショベル１を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、エンジンのみによって駆動源が構成された作業機械にも広く適用することができるものである。

１０エンジン
１２油圧ポンプ
１９油圧アクチュエータ
１４，３７操作レバー装置
１５操作信号検出器
１６ロックレバー
１７ロックスイッチ（ロック状態検出器）
２７コントローラ
２８記憶部
３１エンジン制御ダイヤル（エンジン回転数設定器）
３２オートアイドリング設定スイッチ

Claims

エンジンと、
前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの圧油によって作動する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータを作動させる操作信号を出力する操作レバー装置と、
前記操作レバー装置からの操作信号を検出する操作信号検出器と、
前記操作レバー装置の操作に応じた操作信号の出力を禁止するロック位置と操作信号の出力を許容するロック解除位置とに切換えられるロックレバーと、
前記ロックレバーが前記ロック位置にあるか否かを検出するロック状態検出器と、
前記エンジンの回転数を設定するために操作されるエンジン回転数設定器と、
前記操作信号検出器、前記ロック状態検出器、前記エンジン回転数設定器から入力される信号に基づいて前記エンジンの動作を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記操作信号検出器または前記エンジン回転数設定器からの信号が一定時間入力されないときに前記エンジンの回転数を所定のアイドリング回転数に切換えるオートアイドリング機能と、前記ロックレバーが前記ロック位置にある状態が一定時間継続したときに前記エンジンを自動的に停止させるアイドリングストップ機能とを有する作業機械において、
前記オートアイドリング機能を有効にするか無効にするかを切換えるオートアイドリング設定スイッチが設けられており、
前記コントローラは、前記オートアイドリング設定スイッチの操作に応じて前記アイドリングストップ機能を有効にするか無効にするかを切換える切換機能を有していることを特徴とする作業機械。
前記コントローラには、前記アイドリングストップ機能を有効にするか無効にするかの設定と、前記アイドリングストップ機能を有効としたときに前記ロックレバーが前記ロック位置となってから前記エンジンを停止させるまでの時間を初期設定として格納する記憶部が設けられており、
前記コントローラは、前記オートアイドリング設定スイッチにより前記オートアイドリング機能が有効に設定されたときに前記記憶部に格納された前記初期設定に基づいて前記アイドリングストップ機能を実行する構成としてなる請求項１に記載の作業機械。