JP6000936B2

JP6000936B2 - 運搬車両

Info

Publication number: JP6000936B2
Application number: JP2013259281A
Authority: JP
Inventors: 裕己綿加; 聡司平尾; 小田　尚和; 尚和小田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2033-12-16
Also published as: JP2015113103A

Description

本発明は、ダンプトラック等の運搬車両に関する。

建設機械には、掘削作業および積込作業を行う油圧ショベルなどの積込機械と、土砂や岩石などの積載物を積載して運搬するダンプトラックなどの運搬車両とが存在する。例えば、ダンプトラックは、性能上等の理由から、標準積載量や標準積載位置などが設計仕様として決められており、適切な積載量で運搬する必要がある。

そのため、車体と積荷を搭載する荷台とを有するダンプドラックでは、積込機およびダンプトラックのオペレータに現在の積込量を通知するため、車体を支持する複数のサスペンションシリンダの圧力を検出して積荷重量を算出し、積荷重量を表示装置に表示することで、ダンプトラックの積載量が最大積載量に達したことをオペレータに認識させ、運搬機への過積載を防ぐようにしている（特許文献１参照）。

特開２００６−１１２７９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の積載量表示による積載量通知では、オペレータに対する強制力はなく、過積載による問題は短期的には表面化しないため軽視されがちである。そのため、過積載の警告情報が通知されても、オペレータはそのまま運搬してしまうことも多いのが実状である。

本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、運搬車両において、過積載の防止を現実的なものにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る運搬車両は、積荷を積載する荷台と、この荷台を起伏動作させるアクチュエータと、このアクチュエータの推力を切替える推力切替装置と、を備える。

このように構成された本発明は、アクチュエータの推力を切替えることができるから、例えば、荷台が過積載となっている場合に、アクチュエータの推力を通常通りに保持、あるいは通常より低くすれば、荷台の起伏動作できなくなる。よって、オペレータは荷台の積載量を適正に保つようになり、その結果、過積載を現実に防止できる。即ち、本発明は、過積載の防止を実効あらしめるものである。

また、本発明は、上記構成において、油圧ポンプと、この油圧ポンプからの圧油を前記アクチュエータとしてのホイストシリンダに供給する油圧ラインとを有して構成され、前記ホイストシリンダを駆動するための油圧ユニットをさらに備え、前記推力切替装置は、前記油圧ラインに設けられ、互いに異なるリリーフ圧に設定された複数のリリーフ弁と、これら複数のリリーフ弁の中から何れかに切替えるリリーフ弁切替装置と、を含むことを特徴としている。

本発明によれば、リリーフ圧が互いの異なる複数のリリーフ弁を適宜切替えることによりホイストシリンダの推力を変更できるため、推力切替装置の構成がシンプルであり、その制御も簡単である。

また、本発明は、上記構成において、前記複数のリリーフ弁のうち１つは、前記リリーフ圧が前記荷台の定格積載量と略同一の値に設定され、前記複数のリリーフ弁のうち残りは、前記リリーフ圧が前記荷台の定格積載量を超える値に設定されることを特徴としている。

本発明において、複数のリリーフ弁のうち１つは、リリーフ圧が荷台の定格積載量と略同一の値に設定されるので、そのリリーフ弁を用いれば過積載となった荷台を起立させることができない。よって、簡単かつ効果的に過積載の防止を図ることができる。また、残りのリリーフ弁はリリーフ圧が荷台の定格積載量を超える値に設定されているため、万一荷台が過積載となった場合であっても、非常用として残りのリリーフ弁に切替えてホイストシリンダを駆動することにより、荷台の放土を行うことができる。よって、ダンプトラックの作業効率の大幅な低下を免れることができる。

また、本発明は、上記構成において、前記リリーフ弁切替装置は、オペレータの手動操作により、または自動的に生成される切替信号に基づいて、前記リリーフ弁を切替える弁機構とされ、前記切替信号の入力により、前記リリーフ圧が前記荷台の定格積載量を超える値に設定されている前記リリーフ弁に切替えられる場合において、前記推力切替装置は、前記切替信号の入力から所定の待機時間に亘って前記リリーフ弁切替装置による前記リリーフ弁の切替えを中断し、前記所定の待機時間経過後にその中断を解除することを特徴としている。

本発明によれば、荷台が定格積載量を超えるような場合に、リリーフ弁の切替えまでに所定の待機時間の経過が必要となる。そのため、オペレータが荷台を過積載状態で作業しようとした場合、所定の待機時間が経過しないと放土ができないことになる。その結果、荷台を過積載にすると作業効率が低下するため、荷台を過積載にすることの意味がなくなる。このことから、オペレータは、自発的に荷台の過積載を防止するよう意識が働くことになり、現実的に荷台の過積載は防止される。

また、本発明は、上記構成において、前記荷台の積載重量を検出する重量センサを設け、前記重量センサからのセンサデータに基づいて、前記複数のリリーフ弁の中から前記センサデータに対応する前記リリーフ圧に設定されているリリーフ弁に切替える旨の前記切替信号が自動的に生成され、前記リリーフ弁切替装置は、前記自動的に生成された切替信号に従って前記リリーフ弁を切替えることを特徴としている。

本発明によれば、重量センサからのセンサデータに基づいてリリーフ弁を切替えるため、荷台の積載重量に応じて適切なホイストシリンダの推力に変更することができる。そのため、油圧ポンプの過度な運転が防止され、推力切替装置の運転効率が高まる。

また、本発明は、上記構成において、前記所定の待機時間は、前記リリーフ弁切替装置により切替えられた前記リリーフ弁のリリーフ圧の値に応じて異なる時間に設定されることを特徴としている。

本発明によれば、待機時間を異なる構成とすることで、ペナルティーに軽重をつけることができる。例えば、前回の放土作業より今回の放土作業の方がリリーフ圧の高いリリーフ弁に切替えた場合を考える。この場合、今回の荷台の積載量が前回より多いということであるから、待機時間を長くして重いペナルティーをオペレータに科すことにより、作業効率も考慮しつつも、荷台の過積載を効果的に防止できる。

また、本発明は、上記構成において、前記リリーフ弁の切替え動作の履歴を記録する履歴記憶部をさらに備えることを特徴としている。

本発明によれば、履歴記憶部に記録されたリリーフ弁の切替え動作の履歴を参照してオペレータに対する指導、あるいは作業現場の管理者に対する通報等を行うことができるから、使い勝手の良いものとなる。

また、本発明は、上記構成において、前記リリーフ弁切替装置は、初期状態において、前記リリーフ圧が前記荷台の定格積載量と略同一の値に設定された前記リリーフ弁を選択すると共に、前記切替信号に基づいて前記リリーフ弁を切替えた場合には、前記荷台の積載物が放土されたことに基づいて、前記初期状態において選択される前記リリーフ弁に戻すように切替えることを特徴としている。

本発明によれば、リリーフ弁が切替えられた場合であっても、自動的に初期状態において選択されるリリーフ弁に戻すように切替わるので、使い勝手が良く、便利である。

本発明によれば、アクチュエータの推力を切替えて荷台の起伏動作を制限することができるため、結果的に荷台の過積載を防止することができる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施形態に係るダンプトラックの側面図である。本実施形態におけるホイストシリンダの油圧回路図である。本実施形態における過積載防止装置の構成を示すブロック図である。推力モード切替スイッチを自動で切替える場合の動作フローである。本実施形態における車両の過積載防止処理のフロー図である。

以下、本発明に係る運搬車両の代表例であるダンプトラックについて、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、鉱山や採石現場などの大きな現場で稼働するダンプトラックを例に挙げて説明するが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るダンプトラックの側面図である。図１に示すように、ダンプトラックは、走行可能な車体０１と、この車体０１に起伏可能に支持され土砂等を積載する荷台０２と、荷台０２を車体０１に対して起立させて土砂等を放土するためのホイストシリンダ（アクチュエータ）０３と、により大略構成されている。運転席に備えられた荷台操作レバー（図示せず）をオペレータが操作するとホイストシリンダ０３が伸長動作し、荷台０２が図中の二点鎖線に示すように起立することによって、積み込まれた土砂の放土を行う。

図２は、ホイストシリンダの油圧回路図である。図２に示すように、油圧ポンプ４０から吐き出される圧油は油圧ライン３５を流れてホイストシリンダ０３に導入され、ホイストシリンダ０３は圧油によって駆動する。油圧ライン３５には複数（３つ）のリリーフ弁０６，０７，０８と、これらのリリーフ弁０６，０７，０８を切替えるリリーフ圧切替弁（リリーフ弁切替装置）０５とが接続されている。

なお、図２において、油圧ポンプ４０と、油圧ポンプ４０とホイストシリンダ０３とを接続する油圧ライン３５と、リリーフ弁０６，０７，０８と、リリーフ圧切替弁０５とにより本発明の「油圧ユニット」が構成される。

ホイストシリンダ０３の推力は、リリーフ弁０６，０７，０８のリリーフ圧により決まる。このホイストシリンダ０３は、リリーフ圧切替弁０５によりリリーフ圧Ａ〜Ｃの３段階に推力を切替え可能である。

リリーフ圧Ａは、適正積荷重量の１００％の積荷が放土可能なホイストシリンダ推力となるリリーフ圧である。リリーフ圧Ｂは、適正積荷重量の１２０％の積荷が放土可能なホイストシリンダ推力となるリリーフ圧である。リリーフ圧Ｃは、適正積荷重量の１４０％の積荷が放土可能なホイストシリンダ推力となるリリーフ圧である。即ち、リリーフ圧Ａ＜リリーフ圧Ｂ＜リリーフ圧Ｃの順に設定値が高くなるように、各リリーフ弁のリリーフ圧が予め設定されている。

リリーフ圧切替弁０５が中立状態（センターポジション）のときリリーフ弁０６が有効となり、適正積荷重量の１００％までの積荷が放土可能なホイストシリンダ推力となる。リリーフ圧切替弁０５にリリーフ圧Ｂ切替信号（以下、推力モードＢ切替信号という）０９が入力されると、リリーフ圧切替弁０５が作動しリリーフ弁０７が有効となり、適正積荷重量の１２０％までの積荷が放土可能なホイストシリンダ推力となる。リリーフ圧切替弁０５にリリーフ圧Ｃ切替信号（以下、推力モードＣ切替信号という）１０が入力されると、リリーフ圧切替弁０５が作動しリリーフ弁０８が有効となり、適正積荷重量の１４０％までの積荷が放土可能なホイストシリンダ推力となる。

次に、過積載を防止するための仕組みについて説明する。図３は、本実施形態に係るダンプトラックに適用される過積載防止装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態に適用される過積載防止装置は、ホイストシリンダ０３、推力モード切替スイッチ０４、推力切替装置２７、過積載履歴記録装置（履歴記録部）１５、過積載警告通知装置１６、車体速度検出装置１１で構成される。推力切替装置２７はリリーフ圧切替弁０５、リリーフ弁０６〜０８から構成される。なお、推力モード切替スイッチ０４の切替えは手動による切替えでも、自動での切替えでも良い。

図４は、推力モード切替スイッチ０４を自動で切替える場合の動作フローである。荷台操作レバーによりオペレータが放土操作１８を実行すると、積荷重量計測装置（重量センサ）１９により積荷重量が計測され、積荷重量の判定２０が行われる。積荷重量が適正積荷重量の１００％以下の場合、切替信号は送信されない。この場合、リリーフ圧切替弁０５は中立状態に維持される。

積荷重量が適正積荷重量の１００％〜１２０％の場合、推力モードＢ切替信号が推力モード切替スイッチ０４に送信され、適正積荷重量の１２０％まで放土可能なホイストシリンダ推力モードＢに推力モード切替スイッチ０４が自動的に切り替わる。積荷重量が適正積荷重量の１２０％〜１４０％の場合、推力モードＣ切替信号が推力モード切替スイッチ０４に送信され、適正積荷重量の１４０％まで放土可能なホイストシリンダ推力モードＣに推力モード切替スイッチ０４が自動的に切り替わる。

次に図２および図５を用いて、本実施形態における車両の過積載防止処理について説明する。図５は、車両の過積載防止処理のフロー図である。図５に示すように、推力モード切替スイッチ０４が推力モードＡ（初期状態）のとき、リリーフ圧切替弁０５は中立状態であり、リリーフ弁０６に作動油が流れ、ホイストシリンダ０３のリリーフ圧はリリーフ圧Ａとなっている。ホイストシリンダ０３は状態１２に示す通りの状態であり、適正積荷重量の１００％までの積荷が放土可能である。よって、積荷が適正重量以下の場合には放土が可能である（２１）。一方、ホイストシリンダ０３は適正積荷重量の１００％までしか放土できない推力であるため、積荷が適正重量を超過している場合、放土不可である（２２）。

つまり、ダンプトラックが推力モードＡに設定されている場合、荷台０２に適正重量を超えて積荷をしたとすると、ホイストシリンダ０３の推力が確保されないため、放土できない。そのため、オペレータは、放土作業を行うために、積荷を適正な重量としなければならない。なお、推力モードＡは、積荷重量が適正積荷重量の１００％以下の場合に設定される（図４参照）から、推力モードＡであって放土不可能２２という場合は、荷台の積載重量の誤測定や機器の故障等の予期せぬトラブルが発生した場合に限定されるはずである。

推力モード切替スイッチ０４が、推力モードＢにセットされると、過積載履歴記録装置１５に信号が送られ、推力モードＢの使用が記録される。同時に使用日時等の履歴も記録される。また、過積載警告通知装置１６に信号が送られ、過積載が通知される。また、一定の切替え待機時間１７を経た後、リリーフ圧切替弁０５に推力モードＢ切替信号０９が送られる。

ここで、推力の切替えを一定時間待機させるようにしたのは、オペレータにペナルティーを科すためである。即ち、荷台が過積載の状態である推力モードＢにした場合、一定時間、ホイストシリンダ０３の推力が切り替わらないため放土できず、推力モードＡの場合と比べて作業性が低下する。そのため、オペレータは、積荷が適正重量をオーバーすると作業効率が悪くなるため損であることを認識させられる。その結果、本実施形態では、オペレータが過積載での作業を自発的になくすようにすることができる。即ち、過積載の防止を実効あるものとすることができる。なお、待機時間は、過積載に対するペナルティーであることと、作業効率との観点から好適な時間に定めるのが好ましい。

次いで、リリーフ圧切替弁０５が作動し、リリーフ弁０６からリリーフ弁０７に切り替わり、ホイストシリンダ０３のリリーフ圧がリリーフ圧Ｂになる（処理２３）。このとき、ホイストシリンダ０３は状態１３に示す通りの状態であり、適正積荷重量の１２０％の積荷重量まで放土可能である。

車体速度検出装置１１により車体の走行状態判定２５が行われ、走行状態と検出されると放土が終了したと判断し、推力モードＢ切替信号０９がＯＦＦとなり（処理２６）、リリーフ圧切替弁０５が中立状態に戻り、リリーフ弁０６が有効となり、ホイストシリンダ０３のリリーフ圧が自動でリリーフ圧Ａ（初期状態時のリリーフ圧）に戻る。

推力モード切替スイッチ０４が、推力モードＣにセットされると、過積載履歴記録装置１５に信号が送られ、推力モードＣの使用が記録される。また、過積載警告通知装置１６に信号が送られ、過積載が通知される。また、所定の切替え待機時間１７を経た後、リリーフ圧切替弁０５に推力モードＣ切替信号１０が送られ、リリーフ圧切替弁０５が作動しリリーフ弁０６からリリーフ弁０８に切り替わり、ホイストシリンダ０３のリリーフ圧がリリーフ圧Ｃになる（処理２４）。このとき、ホイストシリンダ０３は状態１４であり、適正積荷重量の１４０％の積荷重量まで放土可能である。

なお、推力モードＣの場合において切替え待機時間１７を設けた理由も、推力モードＢの場合において説明した理由と同じである。また、本実施形態では、推力モードＢにおける切替え待機時間１７と推力モードＣにおける切替え待機時間１７とは同じ時間に設定しているが、両者で切替え待機時間を異なる時間とすることもできる。例えば、推力モードＣの方が推力モードＢよりも放土可能な積荷重量が大きいため、その分ペナルティーとして重度の負担をオペレータに科すようにしても良い。この場合、推力モードＣにおける切替え待機時間を例えば３分、推力モードＢにおける切替え待機時間を例えば１分に設定すると、過積載の程度によってペナルティーと作業性のバランスを図ることができるので好ましい。

次いで、車体速度検出装置１１により車体の走行状態判定２５が行われ、走行中であれば放土が終了したと判断し、推力モードＣ切替信号１０がＯＦＦとなり（処理２６）、リリーフ圧切替弁が中立状態に戻り、リリーフ弁０６が有効となり、ホイストシリンダ０３のリリーフ圧が自動でリリーフ圧Ａ（初期状態時のリリーフ圧）に戻る。

以上説明したように、ホイストシリンダ０３の推力の一つを適正積荷重量以下でのみ放土可能、他をそれ以上の積荷重量で放土可能とすることで、過積載時の放土を制限するとともに、過積載での放土が必要となった際にも対応が可能となる。つまり、本実施形態によれば、過積載の防止を図ると共に、万一過積載の状態となった場合であっても、作業が完全にストップすることを防止して、作業性を担保することができる。

また、推力モードＢおよびＣの切替えを過積載履歴記録装置１５により記録することで、過積載の回数を記録でき、運搬車両の寿命予測や故障時の原因の特定に活用できる。推力モードＢおよびＣ切替時において、切替え待機時間１７を設けることで、過積載時には放土作業の待ち時間が発生し、オペレータは過積載重量では作業効率が落ちると認識し、標準積荷量以下での運用を行おうと考えるようになる。即ち、オペレータの教育にも貢献する。

なお、上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

０１車体
０２荷台
０３ホイストシリンダ（アクチュエータ）
０５リリーフ圧切替弁（リリーフ弁切替装置）
０６，０７，０８リリーフ弁
１５過積載履歴記録装置（履歴記録部）
１９積荷重量測定装置（重量センサ）
２７推力切替装置
３５油圧ライン
４０油圧ポンプ

Claims

積荷を積載する荷台と、この荷台を起伏動作させるホイストシリンダと、このホイストシリンダの推力を切替える推力切替装置と、油圧ポンプおよびこの油圧ポンプからの圧油を前記ホイストシリンダに供給する油圧ラインを有して構成され、前記ホイストシリンダを駆動するための油圧ユニットと、を備え、
前記推力切替装置は、前記油圧ラインに設けられ、互いに異なるリリーフ圧に設定された複数のリリーフ弁と、これら複数のリリーフ弁の中から何れかに切替えるリリーフ弁切替装置と、を含み、
前記複数のリリーフ弁のうち１つは、前記リリーフ圧が前記荷台の定格積載量と略同一重量の積荷を放土可能な前記ホイストシリンダの推力となる値に設定され、前記複数のリリーフ弁のうち残りは、前記リリーフ圧が前記荷台の定格積載量を超える重量の積荷を放土可能な前記ホイストシリンダの推力となる値に設定され、
前記リリーフ弁切替装置は、オペレータの手動操作により、または自動的に生成される切替信号に基づいて、前記リリーフ弁を切替える弁機構とされ、
前記切替信号の入力により、前記リリーフ圧が前記荷台の定格積載量を超える重量の積荷を放土可能な前記ホイストシリンダの推力となる値に設定されている前記リリーフ弁に切替えられる場合において、前記推力切替装置は、前記切替信号の入力から所定の待機時間に亘って前記リリーフ弁切替装置による前記リリーフ弁の切替えを中断し、前記所定の待機時間経過後にその中断を解除することを特徴とする運搬車両。
請求項１において、
前記荷台の積載重量を検出する重量センサを設け、
前記重量センサからのセンサデータに基づいて、前記複数のリリーフ弁の中から前記センサデータに対応する前記リリーフ圧に設定されているリリーフ弁に切替える旨の前記切替信号が自動的に生成され、
前記リリーフ弁切替装置は、前記自動的に生成された切替信号に従って前記リリーフ弁を切替えることを特徴とする運搬車両。
請求項１において、
前記所定の待機時間は、前記リリーフ弁切替装置により切替えられた前記リリーフ弁のリリーフ圧の値に応じて異なる時間に設定されることを特徴とする運搬車両。
請求項１において、
前記リリーフ弁の切替え動作の履歴を記録する履歴記憶部をさらに備えることを特徴とする運搬車両。
請求項１において、
前記リリーフ弁切替装置は、初期状態において、前記リリーフ圧が前記荷台の定格積載量と略同一重量の積荷を放土可能な前記ホイストシリンダの推力となる値に設定された前記リリーフ弁を選択すると共に、前記切替信号に基づいて前記リリーフ弁を切替えた場合には、前記荷台の積載物が放土されたことに基づいて、前記初期状態において選択される前記リリーフ弁に戻すように切替えることを特徴とする運搬車両。