JPWO2014184978A1 - 作業車両 - Google Patents

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Abstract

本発明に従う作業車両は、車両本体と、作業機と、エンジンと、アイドリングストップ実行部と、姿勢判定部とを含む。作業機は、車両本体に設けられ、上下方向に駆動可能に設けられたブームと、ブームに対して駆動可能に設けられたアームと、アームの先端に装着されたバケットとを含む。アイドリングストップ実行部は、アイドリング状態のエンジンを停止させることが可能である。姿勢判定部は、作業機が静止した姿勢状態に基づいて、バケットが車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定する。アイドリングストップ実行部は、姿勢判定部によりバケットが車両本体に干渉する可能性があると判定した場合にはエンジンを停止させず、干渉しないと判定した場合にはエンジンを停止する。

Description

本発明は、作業車両に関し、特にアイドリングストップ機能に関する。
近年、省エネルギーや環境保護のために、例えば油圧ショベルのような作業車両にアイドリングストップ機能を搭載することが要求されている。アイドリングストップ機能とは、作業車両のアイドリング状態が所定時間継続したときに、自動的にエンジンを停止させる機能である。アイドリング状態とは、エンジンが作動したままで作業車両が待機する状態のことを意味する。
この点で、作業車両の作業内容によってはアイドリングストップ機能が働くことにより不都合が生じる可能性もあるためアイドリングストップ機能の作動の有無を選択できるスイッチ等を設ける方式が提案されている(特許文献1)。当該構成により作業車両の広範な要求事項に対応することが可能である。
特開2005−171905号公報
一方で、上記構成においては、スイッチ等のオンオフに従ってアイドリングストップ機能が有効/無効にされるものであり、作業車両の状態、例えば静止状態とは無関係にアイドリングストップ機能が働く可能性がある。
この点で、油圧ショベルのような作業車両では、作業車両の作業機が有するバケット等が地表面に接地された状態ではなく、バケット等が地表面から離れた状態で静止(停止)する可能性も考えられる。上記アイドリングストップ機能により当該状態で、作業車両の動作が停止した場合、重力等の外的要因によってバケット等が静止状態から変化(例えば自然降下)し、その結果、作業車両の車両本体に干渉する可能性も考えられる。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、アイドリングストップ機能により作業車両の動作が停止した場合にバケットが車両本体に干渉することを抑制することが可能な作業車両を提供することを目的とする。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本発明のある局面に従う作業車両は、車両本体と、作業機と、エンジンと、アイドリングストップ実行部と、姿勢判定部とを含む。作業機は、車両本体に設けられ、上下方向に駆動可能に設けられたブームと、ブームに対して駆動可能に設けられたアームと、アームの先端に装着されたバケットとを含む。アイドリングストップ実行部は、アイドリング状態のエンジンを停止させることが可能である。姿勢判定部は、作業機が静止した姿勢状態に基づいて、バケットが車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定する。アイドリングストップ実行部は、姿勢判定部によりバケットが車両本体に干渉する可能性があると判定した場合にはエンジンを停止させず、干渉しないと判定した場合にはエンジンを停止する。
本発明の作業車両によれば、姿勢判定部により外的要因によってバケットが車両本体に干渉する可能性があると判定した場合にはエンジンを停止させないため、アイドリングストップ機能により作業車両の動作が停止した場合にバケットが車両本体に干渉することを抑制することが可能である。
好ましくは、姿勢判定部は、ブームに対するアームの角度およびブームと車両本体とのなす角度の少なくともいずれか一方に基づいて、外的要因によってバケットが車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定する。
上記によれば、ブームに対するアームの角度およびブームと車両本体とのなす角度の少なくとも一方に基づいて外的要因によってバケットが車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定することが可能であるため簡易な方式で判定することが可能である。
好ましくは、姿勢判定部は、ブームに対するアームの角度およびブームと車両本体とのなす角度の少なくともいずれか一方が所定条件を満たすか否かを判定する。
好ましくは、所定条件は、アームまたはブームの長さに応じて変更される。
上記によれば、アームまたはブームの長さに応じて所定条件が変更されるためアームまたはブームの長さに対応した判定が可能となり、適切な判定が可能である。
本発明の別の局面に従う作業車両は、車両本体と、作業機と、エンジンと、アイドリングストップ実行部と、干渉防止制御部とを含む。作業機は、車両本体に設けられ、上下方向に駆動可能に設けられたブームと、ブームに対して駆動可能に設けられたアームと、アームの先端に装着されたバケットとを含む。アイドリングストップ実行部は、アイドリング状態のエンジンを停止させることが可能である。干渉防止制御部は、バケットの位置が車両本体の外周側面から所定距離内に設けられた干渉防止領域内か否かに基づいてバケットが車両本体と干渉しないように作業機の動作状態を規制することが可能である。アイドリングストップ実行部は、バケットが干渉防止領域内である場合にはエンジンを停止させず、バケットが干渉防止領域内でない場合にはエンジンを停止する。
本発明の作業車両によれば、バケットが干渉防止領域内である場合にはエンジンを停止させない。すなわち、バケットが干渉防止領域内である作業車両に近い位置ではエンジンは停止しないためアイドリングストップ機能により作業車両の動作が停止した場合にバケットが車両本体に干渉することを抑制することが可能である。
好ましくは、ブームは、上下方向に駆動可能に設けられた第1ブームと、第1ブームを基準として左右方向に駆動可能に設けられた第2ブームとを有する。干渉防止領域は、第1ブームを基準として左右方向にそれぞれ対応付けられた第1および第2の干渉防止領域を含む。
上記によれば、第1ブームと、第2ブームとを有するいわゆるオフセットブーム式の作業車両について、アイドリングストップ機能により作業車両の動作が停止した場合にバケットが車両本体に干渉することを抑制することが可能である。
好ましくは、車両本体の外周側面に従って第1および第2の干渉防止領域の範囲はともに同じである。
上記によれば、第1および第2の干渉防止領域の範囲を同じにすることにより、作業車両の形態に合わせた適切な判定が可能である。
好ましくは、姿勢判定部と、キャブとを含む。姿勢判定部は、作業機のバケットが静止状態から外的要因によって車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定する。キャブは、車両本体に設けられる。アームは、ブームを基準として左右方向に駆動可能に設けられる。アイドリングストップ実行部は、バケットの位置がブームを基準として左右方向の一方に設けられたキャブ側に位置する場合には、バケットが干渉防止領域内である場合にはエンジンを停止させず、バケットが干渉防止領域内でない場合にはエンジンを停止し、バケットの位置が左右方向の他方に位置する場合には、姿勢判定部によりバケットが車両本体に干渉する可能性があると判定した場合にはエンジンを停止させず、干渉しないと判定した場合にはエンジンを停止する。
上記によれば、バケットの位置に基づいて判定を切り替えるため、車両本体の形状に合わせてより確実に、アイドリングストップ機能により作業車両の動作が停止した場合にバケットが車両本体に干渉することを抑制することが可能である。
以上説明したように、本発明の作業車両は、アイドリングストップ機能により作業車両の動作が停止した場合にバケットが車両本体に干渉することを抑制することが可能である。
第1実施形態に基づく作業車両101の外観を説明する図である。 第1実施形態に基づくキャブ8の内部構成を示す斜視図である。 第1実施形態に基づく作業車両101の制御システムの構成を示す簡略図である。 第1実施形態に基づくモニタ装置21の構成を説明する図である。 第1実施形態に基づく作業車両101の制御システムのメインコントローラ50のアイドリング機能を説明する機能ブロック図である。 第1実施形態に基づくアイドリングストップ時間の設定について説明するための図である。 第1実施形態に基づく作業車両の姿勢状態の一例を説明する図である。 第1実施形態に基づくアイドリングストップ制御部51のフローチャートである。 第1実施形態に基づく姿勢判定部54のフローチャートである。 第1実施形態の変形例1に基づくしきい値を説明する図である。 第1実施形態の変形例2に基づく作業車両の姿勢状態の一例を説明する図である。 第1実施形態の変形例2に基づく姿勢判定部54のフローチャートである。 第1実施形態の変形例3に基づく姿勢判定部54のフローチャートである。 第2実施形態に基づく干渉防止機能を説明する図である。 第2実施形態に基づく作業車両101の制御システムの構成を示す簡略図である。 第2実施形態に基づく作業車両101の制御システムのメインコントローラ50Aのアイドリング機能を説明する機能ブロック図である。 第2実施形態に基づく干渉防止制御部62の干渉防止制御処理について説明するフローチャートである。 第2実施形態に基づくアイドリングストップ制御部51Aのフローチャートである。 第2実施形態の変形例1に基づく作業車両102の外観を説明する図である。 第2実施形態の変形例1に基づく作業車両102のオフセットを説明する図である。 第2実施形態の変形例1に基づく干渉防止領域を説明する図である。 第2実施形態の変形例1に基づく別の干渉防止領域を説明する図である。 第2実施形態の変形例1に基づく干渉防止制御部62の干渉防止制御処理について説明するフローチャートである。 第2実施形態の変形例2に基づく作業車両103を正面視した場合の概略図である。 第2実施形態の変形例2に基づく作業車両103のオフセットを説明する図である。 第2実施形態の変形例2に基づく干渉防止領域を説明する図である。 第2実施形態の変形例3に基づく作業車両102の制御システムのメインコントローラ50Bのアイドリング機能を説明する機能ブロック図である。 第2実施形態の変形例3に基づくアイドリングストップ制御部51Bのフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
<全体構成>
図1は、第1実施形態に基づく作業車両101の外観を説明する図である。
図1に示されるように、第1実施形態に基づく作業車両101として、本例においては、主に油圧ショベルを例に挙げて説明する。
作業車両101は、下部走行体1と、上部旋回体3と、作業機4とを主に含む。作業車両本体(単に車両本体とも称する)は、下部走行体1と上部旋回体3とにより構成される。下部走行体1は、左右1対の履帯を有している。上部旋回体3は、下部走行体1の上部に旋回機構を介して旋回可能に装着される。
作業機4は、上部旋回体3において、上下方向に駆動可能に軸支されており、土砂の掘削などの作業を行う。作業機4は、ブーム5と、アーム6と、バケット7とを含む。ブーム5は、基部が上部旋回体3に駆動可能に連結されている。アーム6は、ブーム5の先端に駆動可能に連結されている。バケット7は、アーム6の先端に駆動可能に連結(装着)されている。また、上部旋回体3は、キャブ8等を含む。
なお、作業機4は、本発明の「作業機」の一例である。また、下部走行体1と上部旋回体3とにより構成される車両本体は、本発明の「車両本体」の一例であり、特に下部走行体1と上部旋回体3とに限定されるものではなく、他の付属品また部品等を含めるようにしても良い。
<運転室の構成>
図2は、第1実施形態に基づくキャブ8の内部構成を示す斜視図である。
図2に示されるように、キャブ8は、運転席9と、走行操作部10と、アタッチメント用ペダル15と、側方窓16と、計器盤17と、作業機レバー18,19と、ロックレバー20と、モニタ装置21と、前方窓22と、縦枠23とを有する。
運転席9は、キャブ8の中央部に設けられる。走行操作部10は、運転席9の前方に設けられる。
走行操作部10は、走行レバー11,12と、走行ペダル13,14とを含む。走行ペダル13,14は、各走行レバー11,12と一体に可動する。下部走行体1は、操作者が走行レバー11,12を前方に押すことにより前進する。また、下部走行体1は、操作者が走行レバー11,12を後方に引くことにより後進する。
アタッチメント用ペダル15は、走行操作部10の近傍に設けられる。また、計器盤17は、図2の右方の側方窓16の近傍に設けられる。
作業機レバー18,19は、運転席9の左右側部に設けられる。作業機レバー18、19は、ブーム5の上下動、アーム6およびバケット7の回動、ならびに上部旋回体3の旋回操作等を行うものである。
ロックレバー20は、作業機レバー18の近傍に設けられる。ここで、ロックレバー20とは、作業機4の操作、上部旋回体3の旋回、および下部走行体1の走行等の機能を停止させるためのものである。すなわち、ロックレバー20を水平状態に位置させる操作(ここでは、ロックレバーの引き上げ操作)を行うことによって、作業機4等の動きをロック(規制)することができる。ロックレバー20によって作業機4等の動きがロックされた状態では、操作者が作業機レバー18,19を操作しても、作業機4等が動作しない。また、同様に走行レバー11,12と、走行ペダル13,14を操作しても下部走行体1は動作しない。
モニタ装置21は、キャブ8の前方窓22と一方の側方窓16とを仕切る縦枠23の下部に設けられ、作業車両101のエンジン状態等を表示する。また、モニタ装置21は、作業車両101の種々の動作に関する設定指示を受け付け可能に設けられている。
ここで、エンジン状態とは、例えば、エンジン冷却水の温度、作動油温度、燃料残量等である。種々の動作とは、アイドリングストップ制御に関する設定等である。
<制御システムの構成>
図3は、第1実施形態に基づく作業車両101の制御システムの構成を示す簡略図である。
図3に示されるように、作業車両101の制御システムは、一例として、作業機レバー18,19、走行レバー11,12と、ロックレバー20と、モニタ装置21と、第1油圧ポンプ31Aと、第2油圧ポンプ31Bと、斜板駆動装置32と、ポンプコントローラ33と、コントロールバルブ34と、油圧アクチュエータ35と、エンジン36と、ガバナモータ37と、エンジンコントローラ38と、角度センサ39と、作業機レバー装置41と、圧力スイッチ42と、バルブ43と、スタータスイッチ46と、圧力センサ47と、メインコントローラ50とを含む。
第1油圧ポンプ31Aは、作業機4等を駆動する油圧を発生させるための圧油を吐出する。
第2油圧ポンプ31Bは、作業機レバー18,19、走行レバー11,12の操作に応じた油圧を発生させるための圧油を吐出する。第1油圧ポンプ31Aには、斜板駆動装置32が接続されている。
斜板駆動装置32は、ポンプコントローラ33からの指示に基づいて駆動し、第1油圧ポンプ31Aの斜板の傾斜角度を変更する。第1油圧ポンプ31Aには、コントロールバルブ34を介して油圧アクチュエータ35が接続される。油圧アクチュエータ35は、ブーム用シリンダ、アーム用シリンダ、バケット用シリンダ、旋回用油圧モータ、および走行用油圧モータ等である。
コントロールバルブ34は、作業機レバー装置41と接続される。作業機レバー装置41は、作業機レバー18,19,走行レバー11,12の操作方向および/または操作量に応じたパイロット圧をコントロールバルブ34に出力する。コントロールバルブ34は、当該パイロット圧に従って油圧アクチュエータ35を制御する。
第2油圧ポンプ31Bには、作業機レバー18,19、走行レバー11,12とロックレバー20とが接続される。
作業機レバー装置41には、圧力センサ47が接続される。圧力センサ47は、作業機レバー18,19,走行レバー11,12の操作状態に応じたレバー操作信号をメインコントローラ50に出力する。
ポンプコントローラ33は、メインコントローラ50からの指示に従い、作業量に従って設定されるポンプ吸収トルクおよび実際のエンジン回転数等に応じて、第1油圧ポンプ31Aがエンジン36の各出力点でのベストマッチングのトルクを吸収するような制御を行う。
エンジン36は、第1油圧ポンプ31Aおよび第2油圧ポンプ31Bと接続する駆動軸を有する。ガバナモータ37は、エンジン36内の燃料噴射装置による燃料噴射量を調節する。
エンジンコントローラ38は、エンジン36の動作を制御する。エンジン36は、一例としてディーゼルエンジンである。
エンジンコントローラ38は、メインコントローラ50からの指示に従いガバナモータ37に指示して、燃料噴射装置が噴射する燃料量等の制御を行いエンジン36の回転数を調節する。
スタータスイッチ46は、エンジンコントローラ38と接続される。操作者がスタータスイッチ46を操作(スタートに設定)することにより、始動信号がエンジンコントローラ38に出力され、エンジン36が始動する。
角度センサ39は、ブーム用シリンダ、アーム用シリンダ、バケット用シリンダにそれぞれ設けられ、ブーム5、アーム6、バケット7の角度に関する情報を取得する。角度センサ39は、メインコントローラ50と接続され、メインコントローラ50にブーム5、アーム6、バケット7の角度に関する情報が出力される。なお、それぞれに角度センサを設けるのではなく、1つの角度センサがそれぞれの角度に関する情報を取得してメインコントローラ50に出力するようにしても良い。
メインコントローラ50は、作業車両101全体を制御するコントローラであり、CPU(Central Processing Unit)、不揮発性メモリ、タイマ等により構成される。メインコントローラ50は、ポンプコントローラ33、エンジンコントローラ38およびモニタ装置21を制御する。
ロックレバー20には、圧力スイッチ42が接続されている。圧力スイッチ42は、ロックレバー20がロック側へ操作されたときにその操作を検知し、バルブ(ソレノイドバルブ)43へ信号を送る。また、圧力スイッチ42は、メインコントローラ50にも同様の信号を送る。これによって、作業機4の操作、上部旋回体3の旋回、および下部走行体1の走行等の機能を停止させることができる。そして、当該圧力スイッチ42からメインコントローラ50への信号、すなわち、ロックレバー20がロック側へ操作されたことを検知したことに従いアイドリングストップ動作の制御が開始される。
<モニタ装置>
次に、モニタ装置21の構成を説明する。
図4は、第1実施形態に基づくモニタ装置21の構成を説明する図である。
図4に示されるように、モニタ装置21は、入力部211と、表示部212と、表示制御部213とを含む。
入力部211は、各種情報の入力を受け付ける。モニタ装置21は、メインコントローラ50と接続され、入力部211で受け付けられた入力は、メインコントローラ50に出力される。
表示部212は、液晶画面等を用いて実現される。
表示制御部213は、表示部212の表示内容を制御する。具体的には、表示制御部213は、メインコントローラ50からの指示に従って作業車両101の動作に関する情報を表示する。当該情報には、エンジン状態の情報や、ガイダンス情報が含まれる。
入力部211について具体的に説明する。入力部211は、複数のスイッチによって構成されている。入力部211は、ファンクションスイッチF1〜F6を有する。
ファンクションスイッチF1〜F6は、表示部212の下方に位置し、「F1」〜「F6」とそれぞれ表示されており、各スイッチの上方で表示部212が表示するアイコン(一例としてガイダンスアイコンI1〜I3)に対応した信号を入力するためのスイッチである。
また、入力部211は、ファンクションスイッチF1〜F6の下方に設けられた、デセルスイッチ111と、稼働モード選択スイッチ112と、走行速度段選択スイッチ113と、ブザーキャンセルスイッチ114と、ワイパスイッチ115と、ウオッシャスイッチ116と、エアコンスイッチ117とを有する。
デセルスイッチ111は、作業機レバー18,19が中立位置に戻ってから所定時間後にエンジン36のエンジン回転数を所定の回転数まで低下させるデセル制御を実行させるスイッチである。「中立位置」とは、作業機レバー18,19が操作されていない状態(無作業状態)であることを意味し、具体的には、作業機レバー18,19が初期位置に位置することを意味する。
稼働モード選択スイッチ112は、作業車両101の稼動モードを複数の稼動モードから選択するスイッチである。走行速度段選択スイッチ113は、作業車両101の走行速度段を複数の走行速度段から選択するスイッチである。ブザーキャンセルスイッチ114は、作業車両101が所定の警告状態になると発生するブザー音をキャンセルするスイッチである。ワイパスイッチ115は、作業車両101のキャブ8(図2を参照)のフロントガラスに設けられるワイパ(図示せず)を動作させるスイッチである。ウオッシャスイッチ116は、フロントガラスへ洗浄水を噴射するウォッシャ(図示せず)を作動するスイッチである。エアコンスイッチ117は、キャブ8内のエアコンの各種機能を操作するスイッチである。
なお、入力部211として、抵抗膜方式等のタッチパネルを適用することも可能である。本例においては、表示部212が表示している画面として、作業車両101が通常動作中に表示する標準画面301を表示している場合が示されている。
当該標準画面301は、図示しないメモリに予め格納された画面を表示するデータに基づいて表示制御部213により生成されたものである。他の画面についても同様である。
標準画面301には、エンジン水温ゲージG1、作動油温ゲージG2および燃料レベルゲージG3が並べて表示されており、それぞれに対応するセンサからのセンサ信号に基づいてゲージの針が変化する。また、燃料レベルゲージG3の右側には、燃料消費ゲージG4が表示されている。
表示部212の上方の中央部には時計Wが表示されている。時計Wの右側には、設定されている稼動モードを示す稼動モードアイコンIU、および設定されている走行速度段を示す走行速度段アイコンISが表示されている。
標準画面301では、稼動モードアイコンIUとして文字「P」が表示されている。これは、稼動モードが通常の掘削作業などの際に利用されるパワーモードに設定されている場合の表示である。
これに対して、作業車両101がエコノミーモードに設定されている場合、稼動モードアイコンIUとして文字「E」が表示されるものとする。
また、標準画面301では、走行速度段アイコンISとして「Hi」という文字列を含むアイコンが表示されている。
このアイコンは、走行速度段が高速に設定されている場合の表示である。走行速度段選択スイッチ113により選択入力される走行速度段は、低速、中速、高速の3種類である。
このうち、低速が選択された場合には、走行速度段アイコンISとして文字列「Lo」を含むアイコンが表示される。また、中速が選択された場合には、走行速度段アイコンISとして文字列「Mi」を含むアイコンが表示される。
標準画面301の下方の位置であってファンクションスイッチF4〜F6の上方の位置には、ファンクションスイッチF4〜F6にそれぞれ対応するガイダンスアイコンI1〜I3が表示されている。
ガイダンスアイコンI1は、表示部212が表示する画面をカメラ画面へ切り換えることを意味するアイコンである。カメラ画面とは、作業車両101の外装部に設置され、作業車両101の外界を撮影するCCDカメラ等(図示せず)により取得された画像信号が出力された画面である。ガイダンスアイコンI2は、時計Wの表示をサービスメータの表示へ切り換えることを意味するアイコンである。ガイダンスアイコンI3は、表示部212が表示する画面をユーザモード画面へ切り換えることを意味するアイコンである。したがって、例えばガイダンスアイコンI1に対応するファンクションスイッチF4が押されると、表示部212が表示している画面がカメラ画面に切り替わる。
<機能ブロック図>
図5は、第1実施形態に基づく作業車両101の制御システムのメインコントローラ50のアイドリング機能を説明する機能ブロック図である。
図5に示されるように、メインコントローラ50と、他の周辺機器との関係が示されている。ここでは、周辺機器として、モニタ装置21と、圧力スイッチ42と、エンジン36と、ガバナモータ37と、エンジンコントローラ38と、スタータスイッチ46とが示されている。
メインコントローラ50は、アイドリングストップ制御部51と、操作状態検出部60とを含む。
アイドリングストップ制御部51は、アイドリングストップ動作を制御する。操作状態検出部60は、各種操作レバー等の操作状態を検出する。
アイドリングストップ制御部51は、アイドリングストップ時間設定部52と、姿勢判定部54と、アイドリングストップタイマ56と、アイドリングストップ実行部57とを含む。
アイドリングストップ実行部57は、所定条件が成立した場合にエンジン36を停止させるアイドリングストップ動作を実行するようにエンジンコントローラ38に対してエンジン停止信号を出力する。「アイドリングストップ動作」とは、作業車両のアイドリング状態、すなわち、エンジン36が作動したままで作業車両が待機する状態のエンジン36を停止させる動作を意味する。この所定条件とは、「アイドリングストップ動作」を実行する実行条件であり、主に作業車両のアイドリング状態が継続する所定時間に関する条件を意味する。
本例においては、当該「所定時間」をアイドリングストップ時間とも称する。
アイドリングストップ時間設定部52は、モニタ装置21の入力部211からの指示等に従ってアイドリングストップ実行部57の実行条件であるアイドリングストップ時間を設定する。
アイドリングストップタイマ56は、操作状態検出部60からの指示に従って時間をカウントするタイマである。そして、カウント結果をアイドリングストップ実行部57に出力する。アイドリングストップ実行部57は、アイドリングストップタイマ56でカウントされたカウント結果(タイマ値)に基づいて、アイドリングストップ時間が経過したか否かを判断し、経過したと判断した場合にエンジン停止信号をエンジンコントローラ38に出力する。エンジンコントローラ38は、アイドリングストップ実行部57からのエンジン停止信号を受けて、ガバナモータ37に指示しエンジン36を停止させる。
姿勢判定部54は、外的要因等によって作業機4が静止した姿勢状態に基づいて、バケット7が車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定し、判定結果をアイドリングストップ実行部57に出力する。
第1実施形態においては、アイドリングストップ実行部57は、姿勢判定部54からの判定結果に基づいて、アイドリングストップ動作を実行する。具体的には、アイドリングストップ実行部57は、外的要因等によって作業機4が静止した姿勢状態に基づいて、バケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定した場合には、アイドリングストップ実行部57はアイドリングストップ動作を実行せず、干渉しないと判定した場合にはアイドリングストップ動作を実行する。
作業機4が静止した「姿勢状態」とは、エンジン36が停止した際の作業機4の外形状態を意味する。すなわち、本例においては、作業機4を構成するブーム5、アーム6、バケット7が駆動可能な範囲内の任意の角度で停止している状態を意味する。
本例において、「外的要因」とは、作業車両101に作用する重力、風力、磁力、地形の形状に伴う傾斜、土砂等の荷またはこれらの組み合わせ等、作業車両を操作しない状態において作業機4に外的に作用するものであればどのようなものも含まれ、例えば経年劣化のように外的な作用に従って作業車両101の内部の構成部品に障害が発生する場合も含まれうる。
なお、エンジン36、アイドリングストップ実行部57、姿勢判定部54は、それぞれ本発明の「エンジン」、「アイドリングストップ実行部」および「姿勢判定部」の一例である。
<アイドリングストップ時間の設定>
図6は、第1実施形態に基づくアイドリングストップ時間の設定について説明するための図である。
図6(A)では、ユーザモード画面の一例が示されている。当該ユーザモード画面は、上記で説明した標準画面301において、表示部212が表示するガイダンスアイコンI3に対応するファンクションスイッチF4を押した場合に表示される。そして、ユーザモード画面のうち車体に関する設定が可能な車体設定画面310が表示されている。
当該車体設定画面310において、ここでは、稼働モードのエコノミーモードの詳細を設定する「エコノミーモード設定」311、ブレーカモードの詳細を設定する「ブレーカ設定」312、アタッチメントモードにおける詳細を設定する「アタッチメント設定」313、アイドリングストップ動作の実行条件であるアイドリングストップ時間を設定する「アイドリングストップ時間設定」314の項目が示されている。
操作者は、画面の下方の位置に設けられた指示スイッチを選択することによりカーソル315を操作して、選択することにより当該カーソル315の位置に対応する項目に関する詳細な設定が可能となる。
本例においては、アイドリングストップ時間設定に関する項目についてカーソル315を用いて選択する場合について説明する。本例においては、一例としてアイドリングストップ時間の設定として「OFF」が設定されている場合が示されている。
図6(B)に示されるように、ここでは、アイドリングストップ時間設定画面320が示されている。上記で説明した車体設定画面310において、表示部212が表示する「アイドリングストップ時間設定」314の項目にカーソル315を合わせて選択を指示するファンクションスイッチを押した場合にアイドリングストップ時間設定画面320が表示される。
当該アイドリングストップ時間設定画面320においては、複数のアイドリングストップ時間が設定可能に設けられている。本例においては、選択的に設定可能な設定範囲として一例として「OFF」、「5分」〜「9分」を設定可能な場合が示されている。なお、カーソル325を下方にさらに移動させることにより「9分」よりも長い時間に設定することが可能となっている。
操作者は、カーソル325を操作して、選択することにより所望のアイドリングストップ時間に設定することが可能である。すなわち、モニタ装置21からアイドリングストップ時間設定部52に当該設定したアイドリングストップ時間に関する情報が入力されて、アイドリングストップ時間設定部52において設定される。
図6(C)に示されるように、ここでは、アイドリングストップ時間を設定するための設定テーブルが示されている。
ここでは、一例として12パターンの設定が可能な設定テーブルが示されており、最長のアイドリングストップ時間として「60分」の設定が可能な場合が示されている。
なお、本例のアイドリングストップ時間設定のインターフェイスとして、アイドリングストップ時間を複数の項目の中から選択して設定する場合について説明したが、特に当該方式に限られず、例えば、アイドリングストップ時間の最大の長さを規定するようなタイムバーと、タイムバーと関連する任意の位置に移動可能なカーソルとを表示して、当該タイムバーに対するカーソルの位置に従ってアイドリングストップ時間を設定するようなインターフェイスとしても良い。あるいは、アイドリングストップ時間の設定に関して、操作者が数値を入力することにより任意の時間を設定する方式としても良い。
<姿勢状態>
図7は、第1実施形態に基づく作業車両の姿勢状態の一例を説明する図である。
図7を参照して、本例においては、傾斜していない水平な地面70に対して作業車両101が静止している状態が示されている。
ここで、ブーム5は回動中心5Pを基準に回動可能に設けられている。また、アーム6は、回動中心6Pを基準に回動可能に設けられている。
そして、本例においては、ブーム5とアーム6との間のなす角度すなわちブーム5に対するアーム6の角度(アーム角度とも称する)として角度αで静止した状態が示されている。
なお、本例においては、一例としてブーム5の下板とアーム6の下板との間のなす角度をアーム角度とする場合について説明するが当該角度に限定されず、例えば、ブーム5の回動中心5Pとアーム6の回動中心6Pとを結ぶ直線とアーム6の回動中心6Pとバケット7の回動中心(図示せず)とを結ぶ直線とが交差する角度をアーム角度とするようにしてもよい。
本例においては、一例として作業機全体の重心位置71が示されており、ブーム5は、重心位置71に近づく方向に作用する。したがって、外的要因の1つである例えば重力によってブーム5は回動中心5Pを基準に下方に変化(自然降下)する可能性がある。
その際、ブーム5に対してアーム6を折り畳むようなアーム角度であるような場合(本例においては角度α以下)には、ブーム5が回動中心5Pを基準に下方に変化した場合にバケット7が車両本体のキャブ8に干渉する可能性がある。
一方、ブーム5に対してアーム6を遠ざけるようなアーム角度であるような場合(本例においては角度αよりも大きい場合)には、ブーム5が回動中心5Pを基準に下方に変化した場合であってもバケット7がキャブ8に干渉する可能性は低い。
したがって、第1実施形態においては、姿勢判定部54において、作業機4が静止した姿勢状態に基づいて、ブーム5が外的要因によって下方に変化(自然降下)した場合にバケット7が車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定する。
具体的には、姿勢判定部54は、アーム角度が所定角度を超えるか否かを判定する。姿勢判定部54は、アーム角度が所定角度を超えると判定した場合には、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉しないと判定して姿勢OKと判定する。一方、姿勢判定部54は、アーム角度が所定角度以下と判定した場合には、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定して姿勢NGと判定する。
<アイドリングストップ制御処理>
図8は、第1実施形態に基づくアイドリングストップ制御部51のフローチャートである。
図8に示されるように、アイドリングストップ制御部51は、ロックレバー20がロック(ON)されたか否かを判断する(ステップS1)。具体的には、操作状態検出部60は、圧力スイッチ42を介してロックレバー20がロックされたことを検出して、アイドリングストップタイマ56に出力する。アイドリングストップタイマ56は、操作状態検出部60から入力される当該検出信号に基づいてロックレバー20がロック(ON)されたと判断する。
そして、アイドリングストップ制御部51は、ステップS1においてロックレバー20がロック(ON)されたと判断した場合(ステップS1においてYES)には、姿勢判定処理を実行する(ステップS2)。具体的には、アイドリングストップ実行部57は、姿勢判定部54に指示して、角度センサ39から入力される角度センサ値に基づいて作業機4の静止した姿勢状態の判定処理の実行を指示する。
本例においては一例として、姿勢判定部54は、アーム用シリンダに設けられた角度センサ39からのアーム角度に基づいて作業機4の静止した姿勢状態の判定処理を実行する。
図9は、第1実施形態に基づく姿勢判定部54のフローチャートである。
図9に示されるように、姿勢判定部54は、ブーム5に対するアーム6の角度(アーム角度)がしきい値αを超えるか否かを判断する(ステップS10)。具体的には、姿勢判定部54は、角度センサ39から取得されるアーム角度としきい値αとを比較して、アーム角度がしきい値αを超えるか否かを判断する。
ステップS10において、姿勢判定部54は、ブーム5に対するアーム6の角度がしきい値αを超えると判断した場合(ステップS10においてYES)には、姿勢OK判定とする(ステップS11)。すなわち、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に可能性は低い、すなわち干渉しないと判定する。
そして、処理を終了する(リターン)。
一方、ステップS10において、姿勢判定部54は、ブーム5に対するアーム6の角度がしきい値αを超えない、すなわちしきい値α以下と判断した場合(ステップS10においてNO)には、姿勢NG判定とする(ステップS12)。すなわち、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定する。
そして、処理を終了する(リターン)。
再び図8を参照して、アイドリングストップ制御部51は、姿勢判定部54の判定結果に基づいて姿勢OK判定か否かを判断する(ステップS3)。具体的には、アイドリングストップ実行部57は、姿勢判定部54から姿勢OK判定である旨の信号を受けたか否かを判断する。
そして、アイドリングストップ制御部51は、姿勢判定部54の判定結果に基づいて姿勢OK判定であると判断した場合(ステップS3においてYES)には、アイドリングストップタイマ56をスタート(開始)させる(タイマオン)(ステップS4)。具体的には、アイドリングストップ実行部57は、アイドリングストップタイマ56に指示し、操作状態検出部60からの検出信号の入力に従って時間をカウントする。そして、アイドリングストップタイマ56は、カウントしたタイマ値をアイドリングストップ実行部57に出力する。
次に、アイドリングストップ制御部51は、ロックレバー20がオフ(OFF)されたか否かを判断する(ステップS5)。具体的には、操作状態検出部60は、圧力スイッチ42を介してロックレバー20が解除(OFF)されたことを検出して、アイドリングストップタイマ56に出力する。そして、アイドリングストップタイマ56は、操作状態検出部60から当該検出信号の入力に基づいてロックレバー20が解除されたと判断する。
そして、ステップS5において、アイドリングストップ制御部51は、ロックレバー20が解除されたと判断した場合(ステップS5においてYES)には、アイドリングストップタイマ56をリセットする(ステップS6)。具体的には、アイドリングストップタイマ56は、検出信号の入力に基づいて時間のカウントを停止するとともに、カウンタ値をリセットする。
そして、ステップS1に戻り、アイドリングストップ制御部51は、再び、ロックレバー20がロック(ON)されるまで待機する。
一方、ステップS5において、アイドリングストップ制御部51は、ロックレバー20が解除されないと判断した場合(ステップS5においてNO)には、所定時間が経過したか否かを判断する(ステップS7)。具体的には、アイドリングストップ実行部57は、アイドリングストップ時間設定部52で設定された所定時間であるアイドリングストップ時間と、アイドリングストップタイマ56から入力されるタイマ値とに基づいてタイマ値がアイドリングストップ時間を超えたか否かを判断する。そして、アイドリングストップ実行部57は、タイマ値がアイドリングストップ時間を超えた場合に所定時間が経過したと判断する。
ステップS7において、アイドリングストップ制御部51は、所定時間が経過したと判断した場合(ステップS7においてYES)には、エンジン停止指示を出力する(ステップS8)。具体的には、アイドリングストップ実行部57は、エンジン停止信号をエンジンコントローラ38に出力する。これによりエンジンコントローラ38は、ガバナモータ37に指示してエンジン36を停止する。
そして、アイドリングストップ制御部51は、処理を終了する(エンド)。
当該処理により、作業車両101のアイドリング状態が所定時間継続している場合に、自動的に作業車両101のエンジン36を停止させて、エネルギーの消費および騒音を抑えることが可能である。
一方、ステップS7において、アイドリングストップ制御部51は、所定時間が経過していないと判断した場合(ステップS7においてNO)には、ステップS5に戻り、所定時間が経過するまで上記処理を繰り返す。
一方、ステップS3において、アイドリングストップ制御部51は、姿勢判定部54の判定結果に基づいて姿勢NG判定であると判断した場合(ステップS3においてNO)には、ステップS1に戻る。
当該処理、すなわち作業車両101のアイドリング状態が継続し、アイドリングストップタイマ56がカウント(計時)を開始する際に、姿勢判定部54における姿勢判定処理により、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定した場合には、アイドリングストップタイマ56のカウントは開始されない。
したがって、姿勢判定部54における姿勢判定処理により、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉しないと判定されるまでアイドリングストップタイマ56はカウントを開始しない。すなわち、作業車両101のエンジン36はアイドリングストップ動作により停止されない。つまり、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定されている場合にはアイドリングストップ動作を実行しないように制御する。
これにより、アイドリングストップ機能により作業車両の動作が停止した場合にバケット7が車両本体に干渉することを抑制することが可能である。
なお、本例においては、ステップS1の後に姿勢判定処理を実行する方式について説明したが、特に当該タイミングで実行する場合に限られず、姿勢判定処理により作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定した場合にアイドリングストップ動作を実行しないようにできさえすれば、どのようなタイミングでもよい。例えば、ステップS1の前に当該処理を実行するようにしてもよいし、ステップS7の後に当該処理を実行するようにしても良い。
上記姿勢判定処理で用いられるしきい値αの算出に関しては、事前に作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性について実験あるいはシミュレーションを実行することにより当業者であるならば算出することが可能である。なお、当該実験等により算出された値に対してある程度マージンを持たせるようにすることも当然に可能である。
なお、本例においては、姿勢判定部45において、角度センサ39から取得されるアーム角度としきい値αとを比較して、アーム角度がしきい値αを超えるか否かを判定する判定方式について説明したが、特に当該方式に限られず別の判定方式により判定することも可能である。例えば、アーム5を操作する作業機レバー18,19等の操作量を加減算して、当該加減算した操作量がしきい値となる量を超えるか否かに基づいて、姿勢OKあるいは姿勢NG判定を実行するようにしても良い。
(変形例1)
図10は、第1実施形態の変形例1に基づくしきい値を説明する図である。
図10を参照して、ここでは、アームの種類に基づいてしきい値の設定を変更するテーブルが示されている。
本例においては、一例として2種類の特性が異なるアームP,Qにそれぞれ対応して、しきい値が設けられている場合が示されている。例えば、特性として長さが異なる場合について、アームPは、しきい値α0が設定されてる。アームQは、しきい値α1が設定されている。
変形例1においては、作業機4のアームの種別に応じてしきい値を設定して、姿勢判定処理を実行する。
具体的には、図9のフローにおいて姿勢判定部54は、アームPの場合にブーム5に対するアーム6の角度(アーム角度)がしきい値α0を超えるか否かを判定する。
姿勢判定部54は、ブーム5に対するアーム6の角度がしきい値α0を超えると判断した場合には、姿勢OK判定とする。すなわち、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉しないと判定する。
一方、姿勢判定部54は、ブーム5に対するアーム6の角度がしきい値α0を超えない、すなわちしきい値α0以下と判断した場合には、姿勢NG判定とする。すなわち、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定する。
姿勢判定部54は、アームQの場合にブーム5に対するアーム6の角度(アーム角度)がしきい値α1を超えるか否かを判定する。
姿勢判定部54は、ブーム5に対するアーム6の角度がしきい値α1を超えると判断した場合には、姿勢OK判定とする。すなわち、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉しないと判定する。
一方、姿勢判定部54は、ブーム5に対するアーム6の角度がしきい値α1を超えない、すなわちしきい値α1以下と判断した場合には、姿勢NG判定とする。すなわち、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定する。
本例においては、一例として長さが異なるアームP,Qについてしきい値を変更する場合について説明したが、長さに限られず、当業者であれば他の特性、材質や重さ等に基づいてしきい値を適宜適切な値に変更することが可能である。
また、アームに限られずブームの長さに応じてしきい値を変更することも可能である。さらには、アームとブームとの組み合わせあるいは、他の部品の種類に基づいてしきい値を変更することも可能である。
なお、上記しきい値の設定については、作業車両101の管理者が当該テーブルを参照して設定するものとする。管理者がしきい値となる数値を入力するようにしても良いし、あるいは管理者がアームの種別を設定することによりメインコントローラ50が当該テーブルを参照してしきい値を自動的に設定するようにすることも可能である。
(変形例2)
上記の第1実施形態においては、図7において、傾斜していない水平な地面70に対して作業車両101が静止している状態において、ブーム5が外的要因によって下方に変化(自然降下)した場合にバケット7が車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定する場合について説明した。
一方で、作業車両101が静止している状態が水平な地面70とは限られず、外的要因として、地形が傾斜している場合も考えられる。
<姿勢状態>
図11は、第1実施形態の変形例2に基づく作業車両の姿勢状態の一例を説明する図である。
図11を参照して、本例においては、水平線に対して傾斜角(仰角)Zを有する地面72に対して作業車両101が静止している状態が示されている。
ここで、ブーム5は回動中心5Pを基準に回動可能に設けられている。また、アーム6は、回動中心6Pを基準に回動可能に設けられている。
本例においてはブーム5と車両本体とのなす角度として、一例としてブーム5の回動中心5Pから下部走行体1に対する垂線を基準とした場合のブーム5との角度(ブーム角度)とする。なお、ブーム5と車両本体とのなす角度の規定の仕方は当該場合に限られず、例えば、下部走行体1と平行な水平線を基準とした場合のブーム5との角度で規定することも可能である。
図11(A)においては、回動中心5Pから下部走行体1に対する垂線を基準としたブーム5の角度(ブーム角度)として角度βで静止した状態が示されている。
本例においては、一例としてアーム6とバケット7との重心位置73がアーム6の回動中心6Pの鉛直直下に位置している場合が示されており、アーム6は静止した状態を維持する。
図11(B)においては、回動中心5Pから下部走行体1に対する垂線を基準としたブーム5の角度としては角度β+Δβ(>0)=β1で静止した状態が示されている。
本例においては、一例としてアーム6とバケット7との重心位置73がアーム6の回動中心6Pの鉛直直下から左に位置している場合が示されている。
当該状態においては、重心位置73がアーム6の回動中心6Pの鉛直直下ではなく、左にずれているため、外的要因の1つである例えば重力によってアーム6とバケット7はアーム6の回動中心6Pを基準に右方向、すなわちキャブ8に近づく可能性がある。これによりバケット7が車両本体のキャブ8に干渉する可能性がある。
一方、重心位置73がアーム6の回動中心6Pの鉛直直下より右に位置している場合には、バケット7はキャブ8に遠ざかる方向に移動することになるためバケット7がキャブ8に干渉することはない。
変形例2においては、姿勢判定部54において、アーム6が外的要因によって変化(可動)した場合にバケット7が車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定する。本例においては一例として、姿勢判定部54は、ブーム用シリンダに設けられた角度センサ39からのブーム角度に基づいて作業機4の静止した姿勢状態の判定処理を実行する。
アイドリングストップ制御部51の他の処理については上記の第1実施形態で説明したのと同様である。
図12は、第1実施形態の変形例2に基づく姿勢判定部54のフローチャートである。
図12に示されるように、姿勢判定部54は、ブーム5と車両本体とのなす角度(ブーム角度)がしきい値βを超えるか否かを判断する(ステップS15)。具体的には、姿勢判定部54は、角度センサ39から取得されるブーム角度としきい値βとを比較して、ブーム角度がしきい値βを超えるか否かを判断する。
ステップS15において、姿勢判定部54は、ブーム5と車両本体とのなす角度がしきい値βを超えると判断した場合(ステップS15においてYES)には、姿勢NG判定とする(ステップS16)。すなわち、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定する。
そして、処理を終了する(リターン)。
一方、ステップS15において、姿勢判定部54は、ブーム5と車両本体とのなす角度がしきい値βを超えない、すなわちしきい値β以下と判断した場合(ステップS15においてNO)には、姿勢OK判定とする(ステップS17)。すなわち、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性は低い、すなわち干渉しないと判定する。
そして、処理を終了する(リターン)。
当該処理、すなわち作業車両101のアイドリング状態が継続し、アイドリングストップタイマ56がカウント(計時)を開始する際に、姿勢判定部54における姿勢判定処理により、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因(本例では地形の傾斜)によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定した場合には、アイドリングストップタイマ56のカウントは開始されない。
したがって、姿勢判定部54における姿勢判定処理により、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因(本例では地形の傾斜)によってバケット7が車両本体に干渉しないと判定されるまでアイドリングストップタイマ56はカウントを開始しない。すなわち、作業車両101のエンジン36はアイドリングストップ動作により停止されない。つまり、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因(本例では地形の傾斜)によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定されている場合にはアイドリングストップ動作を実行しないように制御する。
これにより、アイドリングストップ機能により作業車両の動作が停止した場合にバケット7が車両本体に干渉することを抑制することが可能である。
上記姿勢判定処理で用いられるしきい値βの算出に関しては、事前に作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性について実験あるいはシミュレーションにより当業者であるならば算出することが可能である。実際には、作業車両101の種別に応じて安全な状態で作業可能な水平線に対する傾斜角(仰角)Zが規定されているため、当該規定されている傾斜角(仰角)Zを有する地面72に対して作業車両101が静止した姿勢状態において、バケット7が車両本体に干渉する可能性について実験あるいはシミュレーションを実行することにより算出することが望ましい。なお、当該実験等により算出された値に対してある程度マージンを持たせるようにすることも当然に可能である。
なお、本例においては、傾斜角Zによりアーム6とバケット7との重心位置73が鉛直直下からずれることを考慮してブーム角度のしきい値βを固定的に設定する場合について説明したが、地面の形状により傾斜角は変化するため傾斜角に応じて当該しきい値βを調整するようにしてもよい。具体的には、地面の傾斜角(仰角)を検知する検知手段、例えばジャイロセンサ74を設けて、当該検知結果に基づいて作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性を判定するしきい値βを動的に変更して上記姿勢判定処理を実行するようにしてもよい。なお、他の実施形態および変形例についても同様に傾斜角を考慮して姿勢判定処理に用いるしきい値を調整することが可能である。
(変形例3)
上記の変形例2においては、外的要因として地形の傾斜に従ってアーム6が回動中心6Pを中心に回動してキャブ8に干渉する可能性について説明した。
変形例3においては、アーム6の回動およびブーム5の降下によりバケット7が車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定する場合について説明する。
図13は、第1実施形態の変形例3に基づく姿勢判定部54のフローチャートである。
図13に示されるように、姿勢判定部54は、ブーム5に対するアーム6の角度(アーム角度)がしきい値αを超えるか否かを判断する(ステップS10)。具体的には、姿勢判定部54は、角度センサ39から取得されるアーム角度としきい値αとを比較して、アーム角度がしきい値αを超えるか否かを判断する。
ステップS10において、姿勢判定部54は、ブーム5に対するアーム6の角度がしきい値αを超えると判断した場合(ステップS10においてYES)には、次に、ブーム5と車両本体とのなす角度(ブーム角度)がしきい値βを超えるか否かを判断する(ステップS15)。具体的には、姿勢判定部54は、角度センサ39から取得されるブーム角度としきい値βとを比較して、ブーム角度がしきい値βを超えるか否かを判断する。
ステップS15において、姿勢判定部54は、ブーム5と車両本体とのなす角度(ブーム角度)がしきい値βを超えない、すなわちしきい値β以下と判断した場合(ステップS15においてNO)には、姿勢OK判定とする(ステップS17)。すなわち、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉しないと判定する。
一方、ステップS15において、姿勢判定部54は、ブーム5と車両本体とのなす角度(ブーム角度)がしきい値βを超えると判断した場合(ステップS15においてYES)には、姿勢NG判定とする(ステップS16)。すなわち、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定する。
そして、処理を終了する(リターン)。
一方、ステップS10において、姿勢判定部54は、ブーム5に対するアーム6の角度(アーム角度)がしきい値αを超えない、すなわちしきい値α以下と判断した場合(ステップS10においてNO)には、姿勢NG判定とする(ステップS17)。すなわち、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定する。
そして、処理を終了する(リターン)。
当該処理、すなわち作業車両101のアイドリング状態が継続し、アイドリングストップタイマ56がカウント(計時)を開始する際に、姿勢判定部54における姿勢判定処理により、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因(重力および地形の傾斜)によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定した場合には、アイドリングストップタイマ56のカウントは開始されない。
したがって、姿勢判定部54における姿勢判定処理により、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因(重力および地形の傾斜)によってバケット7が車両本体に干渉しないと判定されるまでアイドリングストップタイマ56はカウントを開始しない。すなわち、作業車両101のエンジン36はアイドリングストップ動作により停止されない。つまり、作業機4が静止した姿勢状態から外的要因(重力および地形の傾斜)によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定されている場合にはアイドリングストップ動作を実行しないように制御する。
これにより、アイドリングストップ機能により作業車両の動作が停止した場合にバケット7が車両本体に干渉することを抑制することが可能である。
なお、上記実施形態においては、姿勢判定部54において、ブーム角度、アーム角度を利用して作業機4が静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定する方式について説明したが、当該角度に限られずバケット角度も利用して精度の高い判定を実行するようにしても良いし、他のパラメータを用いて判定することも当業者であるならば当然に可能である。
(第2実施形態)
上記の第1実施形態においては、アイドリングストップ制御部51の姿勢判定部54により外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定する方式について説明した。
一方で、作業車両101には、作業中に車両本体に干渉することを防止することが可能な干渉防止機能が設けられている。干渉防止機能とは、バケット7が車両本体に干渉する可能性が有る場合に作業機4の動作状態を規制する機能である。
図14は、第2実施形態に基づく干渉防止機能を説明する図である。
図14に示されるように、ここでは、X軸、Y軸で規定される2次元の平面座標における作業車両101の状態が示されている。X軸は、作業車両101の下部走行体1と並行な軸であり、Y軸は当該X軸に対して垂直な軸である。ここで、バケット7の先端部分7B(例えばバケット7の歯部分)の位置が干渉防止機能が作動する干渉防止領域80内に位置する場合が示されている。
干渉防止領域80は作業車両101の周囲に設けられている。具体的には、干渉防止領域80は、作業車両101の車両本体の外周側面から所定距離内に設定されている。本例においては、一例として干渉防止領域80として干渉防止開始線80aと、干渉防止停止線80bとの間の範囲が示されている。
この干渉防止領域80に関して、バケット7の先端部分7Bが干渉防止開始線80aを超えて干渉防止領域80内に入ると、干渉防止機能により作業機4の動作状態が規制される。具体的には、作業機4が動作する速度が減速される。当該作業機4の動作状態を規制することにより、作業機レバー18,19等の操作によりバケット7の先端部分7Bが車両本体の外周側面近くでの作業により車両本体に干渉する誤操作を抑制することが可能である。
また、干渉防止機能によりバケット7の先端部分7Bが干渉防止領域80内に入った後に、干渉防止停止線80bを超えようとする(本例においてはバケット7がさらにキャブ8側に移動しようとする)とバケット7の動作状態が規制され動作が停止する。具体的には、作業機レバー18,19等を用いて作業機4を動作させる際にバケット7の先端部分7Bが干渉防止停止線80bを超えてキャブ8側に移動しようとする入力指令についてはキャンセル(無効化)される。当該機能によりバケット7、すなわちバケット7の先端部分7Bが作業機4の作業により車両本体に干渉することを確実に抑制することが可能である。なお、バケット7の先端部分7Bが干渉防止停止線80bを超えようとして作業機4の動作が停止した場合には、バケット7の先端部分7Bが干渉防止停止線80bから離れる作業機レバー18,19等を用いた入力指令のみ受け付けられる。
この点で、干渉防止機能は、作業機4の作業により車両本体にバケット7が干渉することを抑制する機能であり、車両本体近傍で作動する。
そして、車両本体近傍で作業車両の動作が停止した場合に、作業機4が静止した姿勢状態から重力等の外的要因によって、ブーム5等が下方に変化(例えば自然降下)した場合には、車両本体に干渉する可能性も考えられる。
したがって、第2実施形態においては、バケット7の先端部分7Bが干渉防止機能の干渉防止領域80内に位置する場合にはアイドリングストップ動作によりエンジン36を停止させないようにしてバケット7の先端部分7Bが車両本体に干渉することを抑制する方式について説明する。
<制御システムの構成>
図15は、第2実施形態に基づく作業車両101の制御システムの構成を示す簡略図である。
図15に示されるように、図3の作業車両101の制御システムと比較してメインコントローラ50をメインコントローラ50Aに変更した点が異なる。その他の構成については同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
メインコントローラ50Aは、作業機レバー18,19の操作状態に応じたレバー操作信号を圧力センサ47を介して検知して、必要に応じてコントロールバルブ34に対して指示する。具体的には、メインコントローラ50Aは、干渉防止機能によりバケット7が干渉防止領域内に位置する場合にはコントロールバルブ34に指示して作業機レバー18,19の操作方向および/または操作量に応じたパイロット圧の入力を調整したり、あるいは当該パイロット圧の入力を禁止したりする。これにより干渉防止機能により干渉防止領域内において作業機4の動作状態を規制することが可能である。
<機能ブロック図>
図16は、第2実施形態に基づく作業車両101の制御システムのメインコントローラ50Aのアイドリング機能を説明する機能ブロック図である。
図16に示されるように、メインコントローラ50Aは、上記の第1実施形態で説明したメインコントローラ50と比較して、アイドリングストップ制御部51をアイドリングストップ制御部51Aに置換した点と、干渉防止制御部62をさらに追加した点が異なる。また、周辺機器としてコントロールバルブ34が設けられている場合が示されている。
アイドリングストップ制御部51Aは、アイドリングストップ制御部51と比較して、姿勢判定部54を削除した点と、アイドリングストップ実行部57をアイドリングストップ実行部57Aに置換した点とが異なる。その他の構成については基本的に第1実施形態で説明したアイドリングストップ制御部51と同様の構成であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
干渉防止制御部62は、角度センサ39から入力されるブーム5、アーム6、バケット7の角度に関する情報を取得して、バケット7の位置を算出する。そして、干渉防止制御部62は、バケット7が干渉防止領域内に位置するか否かを判断し、バケット7が干渉防止領域内に位置すると判断した場合には、作業機4の動作状態を規制する。具体的には、コントロールバルブ34に指示して作業機レバー18,19の操作方向および/または操作量に応じたパイロット圧の入力を調整したり、あるいは当該パイロット圧の入力を禁止する。
アイドリングストップ実行部57Aは、バケット7の先端部分7Bが干渉防止機能の干渉防止領域80内に位置するか否かに基づいてアイドリングストップ動作を実行する。本例においては、アイドリングストップ実行部57Aは、バケット7の先端部分7Bが干渉防止機能の干渉防止領域80内に位置する場合にはアイドリングストップ動作を実行せず、干渉防止領域80内に位置しない場合にはアイドリングストップ動作を実行する。
<干渉防止制御>
図17は、第2実施形態に基づく干渉防止制御部62の干渉防止制御処理について説明するフローチャートである。
図17に示されるように、干渉防止制御部62は、角度センサ39から入力される角度に関する情報を取得する(ステップS18)。具体的には、干渉防止制御部62は、角度センサ39から入力されるブーム5、アーム6、バケット7の角度に関する情報を取得する。
次に、干渉防止制御部62は、バケット7の位置を算出する(ステップS19)。具体的には、干渉防止制御部62は、取得した角度センサ39から入力されるブーム5、アーム6、バケット7の角度値に基づいて所定の演算処理によりバケット7の位置を算出する。例えば、上記図14で説明したX軸、Y軸の2次元座標で規定されるバケット7の位置を算出する演算式を予め設けておいて、当該演算式においてブーム5、アーム6、バケット7の角度値を入力することにより当該2次元座標におけるバケット7の位置を算出することが可能である。
そして、次に、干渉防止制御部62は、バケット7が干渉防止領域内に位置するか否かを判断する(ステップS20)。具体的には、干渉防止制御部62は、上記算出結果に基づいて図14で示されるX軸、Y軸の2次元座標で規定される予め設けられた干渉防止領域80内にバケット7の先端部分7Bが位置するか否かを判断する。
ステップS20において、干渉防止制御部62は、バケット7、すなわちバケット7の先端部分7Bが干渉防止領域80内に位置すると判断した場合(ステップS20においてYES)には、作業機4の動作状態を規制する処理(動作規制処理)を実行する(ステップS21)。
具体的には、干渉防止制御部62は、干渉防止領域80内にバケット7の先端部分7Bが位置する場合にはコントロールバルブ34に指示して作業機レバー18,19の操作方向および/または操作量に応じたパイロット圧の入力を規制して、パイロット圧の入力量を減少させる。これにより作業機4のブーム5、アーム6、バケット7の動作を規制して減速した状態で動作させることが可能である。
また、干渉防止制御部62は、バケット7の先端部分7Bが干渉防止領域80の干渉防止停止線80bを超えてキャブ8側に移動しようとする入力指令について、作業機レバー18,19の操作方向および/または操作量に応じたパイロット圧の入力を禁止する。これにより作業機4のブーム5、アーム6、バケット7の動作を規制して干渉防止停止線80bを超えてキャブ8側にバケット7の先端部分7Bが移動する操作を無効にすることが可能である。当該干渉防止機能によりバケット7が車両本体に干渉することを確実に抑制することが可能である。
そして、次に、干渉防止制御部62は、作業が終了したかどうかを判断する(ステップS22)。具体的には、干渉防止制御部62は、エンジン36が停止したか否かを判断する。
ステップS22において、干渉防止制御部62は、作業が終了したと判断した場合(ステップS22においてYES)には、処理を終了する。
一方、ステップS22において、干渉防止制御部62は、作業が終了していないと判断した場合(ステップS22においてNO)には、ステップS18に戻り上記処理を繰り返す。
また、ステップS20において、干渉防止制御部62は、バケット7の先端部分7Bが干渉防止領域80内に位置しないと判断した場合(ステップS20においてNO)には、ステップS21をスキップしてステップS22に進む。
<アイドリングストップ制御処理>
図18は、第2実施形態に基づくアイドリングストップ制御部51Aのフローチャートである。
図18に示されるように、アイドリングストップ制御部51Aは、ロックレバー20がロック(ON)されたか否かを判断する(ステップS1)。具体的には、操作状態検出部60は、圧力スイッチ42を介してロックレバー20がロックされたことを検出して、アイドリングストップタイマ56に出力する。アイドリングストップタイマ56は、操作状態検出部60から入力される当該検出信号に基づいてロックレバー20がロック(ON)されたと判断する。
そして、アイドリングストップ制御部51Aは、ステップS1においてロックレバー20がロック(ON)されたと判断した場合(ステップS1においてYES)には、バケット7が干渉防止領域内に位置するか否かを判断する(ステップS3A)。具体的には、干渉防止制御部62での算出処理と同様に、取得した角度センサ39から入力されるブーム5、アーム6、バケット7の角度値に基づいて所定の演算処理によりバケット7の位置を算出する。そして、算出結果に基づいて図14で示されるX軸、Y軸の2次元座標で規定される予め設けられた干渉防止領域80内にバケット7の先端部分7Bが位置するか否かを判断する。
なお、本例においては、ブーム5、アーム6、バケット7の角度値に基づいて所定の演算処理によりバケット7の先端部分7Bの位置を算出して、干渉防止領域80内に位置するか否かを判断する場合について説明するが、特にこれに限られず、ブーム5およびアーム6の角度値に基づいて算出するようにしても良い。具体的には、バケット7が車両本体に最も近づく角度値である場合を仮定してブーム5およびアーム6の角度値に基づいてバケット7の先端部分7Bの位置を算出(推定)して、当該先端部分7Bが干渉防止領域80内に位置するか否かを判断するようにしても良い。なお、以下の変形例についても同様である。
ステップS3Aにおいて、アイドリングストップ制御部51Aは、バケット7、すなわちバケット7の先端部分7Bが干渉防止領域80内に位置すると判断した場合(ステップS3AにおいてYES)には、ステップS1に戻る。
一方、ステップS3Aにおいて、アイドリングストップ制御部51Aは、バケット7、すなわちバケット7の先端部分7Bが干渉防止領域80内に位置しないと判断した場合(ステップS3AにおいてNO)には、アイドリングストップタイマ56をスタート(開始)させる(タイマオン)(ステップS4)。具体的には、アイドリングストップ実行部57Aは、アイドリングストップタイマ56に指示し、操作状態検出部60からの検出信号の入力に従って時間をカウントする。そして、アイドリングストップタイマ56は、カウントしたタイマ値をアイドリングストップ実行部57Aに出力する。以降の処理は、図8で説明したのと同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
当該処理、すなわち作業車両101のアイドリング状態が継続し、アイドリングストップタイマ56がカウント(計時)を開始する際に、バケット7の先端部分7Bが干渉防止領域80内か否かを判断し、干渉防止領域80内であると判断した場合には、アイドリングストップタイマ56のカウントは開始されない。
したがって、アイドリングストップ制御部51Aは、バケット7の先端部分7Bが干渉防止領域80内に位置する場合には、アイドリングストップタイマ56のカウントを開始しない。すなわち、作業車両101のエンジン36はアイドリングストップ動作により停止されない。つまり、バケット7の先端部分7Bが干渉防止領域80内に位置する場合には、アイドリングストップ動作を実行しないように制御する。
これにより、バケット7の先端部分7Bが干渉防止領域80内に位置する場合には、アイドリングストップ機能により作業車両のエンジン36が停止しないようにして、干渉防止領域外の車両本体から離れた位置でのみアイドリングストップ動作を作動させることが可能となる。すなわち、車両本体近傍で重力等の外的要因によって、ブーム5等が下方に変化(例えば自然降下)した場合に、バケット7の先端部分7Bが作業車両の車両本体に干渉することを抑制することが可能である。
(変形例1)
変形例1においては、作業車両の別の例としてオフセットブーム式油圧ショベルの構成について説明する。
図19は、第2実施形態の変形例1に基づく作業車両102の外観を説明する図である。
図19に示されるように、作業車両102の一例としてオフセットブーム式油圧ショベルが示されている。当該作業車両102は、作業車両101と比較して作業機4Aの部分が主に異なり、他の部分については基本的には同様である。
作業機4Aは、第1ブーム5Aと、第2ブーム5Bと、ブラケット6Bと、アーム6と、バケット7とを有している。第1ブーム5Aの基端部は、上部旋回体3に支持されており、左右方向に延びる支軸の回りに回動可能に連結されている。これにより、第1ブーム5Aは基端部を支点として、上下方向に回動可能である。第2ブーム5Bは第1ブーム5Aの先端に左右方向に回動自在に連結されている。また、アーム6は第2ブーム5Bの先端にブラケット6Bを介して前後方向に回動自在に連結されており、先端にバケット7が取り付けられている。
なお、作業車両102には、作業機4Aの各部を駆動するための複数の油圧シリンダが設けられている。第1ブーム5Aを駆動するブーム用シリンダと、第2ブーム5Bを駆動するオフセット用シリンダと、アーム6を駆動するアーム用シリンダと、バケット7を駆動するバケット用シリンダとを有している。これらの油圧シリンダが駆動されることによって作業機4Aが駆動され、これにより、掘削、ダンプ等の作業が行われる。
また、図示しないが角度センサ39は、ブーム用シリンダ、オフセット用シリンダ、アーム用シリンダ、バケット用シリンダにそれぞれ設けられ、第1ブーム5A、第2ブーム5B、アーム6、バケット7の角度に関する情報を取得する。
図20は、第2実施形態の変形例1に基づく作業車両102のオフセットを説明する図である。
本例においては作業車両102を上視した場合の概念図が示されている。
図19および20に示されるように、作業機4Aでは、第2ブーム5Bを左右に回動させると、ブラケット6Bが第2ブーム5Bの回動方向と逆方向に同角度だけ回動し、アーム6およびバケット7は常に上部旋回体3の前後方向と平行関係を保ちつつ左右にオフセットされる。当該機構により壁際掘削や側溝掘りの掘削の作業を容易に行うことが可能である。
一方で、当該オフセット機能によりバケット7は第1ブーム5Aを基準として左右方向に駆動可能に設けられる。それゆえ、バケット7が車両本体に干渉する可能性がある領域も異なる。すなわち、干渉防止機能が作動する干渉防止領域は第1ブーム5Aを基準とした左右方向で異なる。
図21は、第2実施形態の変形例1に基づく干渉防止領域を説明する図である。
図21に示されるように、ここでは、X軸、Y軸、Z軸で規定される3次元座標における干渉防止領域の概念図が示されている。X軸は、作業車両101の下部走行体1と並行な軸であり、Y軸は当該X軸に対して垂直な軸である。また、Z軸は、X軸およびY軸にそれぞれ垂直な軸である。
ここでは、バケット7が第1ブーム5Aに対して左方向に位置する場合、すなわちキャブ8側に位置する場合の第1干渉防止領域81が示されている。
図21(A)には、作業車両102を上視した場合の第1干渉防止領域81が示されている。この点で、キャブ8の外周側面に当該領域が設けられている場合が示されている。
図21(B)には、作業車両102を側方視した場合の第1干渉防止領域81が示されている。この点で、キャブ8の外周側面に当該領域が設けられるとともに、キャブ8の上部領域にもバケット7が侵入しないように第1干渉防止領域81が設けられている場合が示されている。これによりバケット7が直接作業車両に干渉する場合のみならず、キャブ8の上部にバケット7が侵入した状態でエンジンの停止により、バケット7の動きが急停止して積載された荷がバケット7から落下するのを抑制するように設定されている。
図22は、第2実施形態の変形例1に基づく別の干渉防止領域を説明する図である。
図22に示されるように、ここでは、バケット7が第1ブーム5Aに対して右方向に位置する場合、すなわちキャブ8と反対側に位置する場合の第2干渉防止領域82が示されている。
図22(A)には、作業車両102を上視した場合の第2干渉防止領域82が示されている。この点で、車両本体の外周側面に当該領域が設けられている場合が示されている。
図22(B)には、作業車両102を側方視した場合の第2干渉防止領域82が示されている。この点で、車両本体の外周側面に当該領域が設けられている場合が示されている。なお、キャブ8側とは異なり、車両本体の上部領域には干渉防止領域が設けられていないためバケット7等の柔軟な可動が可能なように設定されている。
<干渉防止制御>
図23は、第2実施形態の変形例1に基づく干渉防止制御部62の干渉防止制御処理について説明するフローチャートである。
図23に示されるように、干渉防止制御部62は、角度センサ39から入力される角度に関する情報を取得する(ステップS18A)。具体的には、角度センサ39から入力される第1ブーム5A、第2ブーム5B、アーム6、バケット7の角度に関する情報を取得する。
次に、干渉防止制御部62は、バケット7の位置を算出する(ステップS19)。具体的には、干渉防止制御部62は、取得した角度センサ39から入力される第1ブーム5A、第2ブーム5B、アーム6、バケット7の角度値に基づいて所定の演算処理によりバケット7の位置を算出する。例えば、上記で説明したX軸、Y軸、Z軸の3次元座標で規定されるバケット7の位置を算出する演算式を予め設けておいて、当該演算式において第1ブーム5A、第2ブーム5B、アーム6、バケット7の角度値を入力することにより当該3次元座標におけるバケット7の位置を算出することが可能である。
そして、次に、干渉防止制御部62は、バケット7の位置が第1ブーム5Aを基準として左右方向のいずれの位置にあるかを判断する(ステップS19A)。上記バケット7の位置の算出結果に基づいて第1ブーム5Aを基準として左右方向のいずれの位置にあるかを判断する。
そして、次に、干渉防止制御部62は、バケット7が左右方向の一方側である左側に位置すると判断した場合(ステップS19Aにおいて左)には、バケット7が第1干渉防止領域81内に位置するか否かを判断する(ステップS20A)。具体的には、干渉防止制御部62は、上記算出結果に基づいて図21で示されるX軸、Y軸、Z軸の3次元座標で規定される予め設けられた第1干渉防止領域81内にバケット7の先端部分7Bが位置するか否かを判断する。なお、オフセット機能が作動していないバケット7が第1ブーム5Aを基準として真ん中に位置する場合には一例としてバケット7は左側に位置すると判断することも可能である。なお、その反対として判断するようにしても良い。
ステップS20Aにおいて、干渉防止制御部62は、バケット7、すなわちバケット7の先端部分7Bが第1干渉防止領域81内に位置すると判断した場合(ステップS20AにおいてYES)には、作業機4Aの動作状態を規制する処理(動作規制処理)を実行する(ステップS21)。
具体的には、干渉防止制御部62は、第1干渉防止領域81内にバケット7の先端部分7Bが位置する場合にはコントロールバルブ34に指示して作業機レバー18,19の操作方向および/または操作量に応じたパイロット圧の入力を規制して、パイロット圧の入力量を減少させる。これにより作業機4Aの第1ブーム5A、第2ブーム5B、アーム6、バケット7の動作を規制して減速した状態で動作させることが可能である。
また、干渉防止制御部62は、バケット7の先端部分7Bが第1干渉防止領域81を超えてキャブ8側にさらに移動しようとする入力指令については、作業機レバー18,19の操作方向および/または操作量に応じたパイロット圧の入力を禁止する。これにより作業機4Aの第1ブーム5A、第2ブーム5B、アーム6、バケット7の動作を規制して干渉防止停止線80bを超えてキャブ8側にバケット7の先端部分7Bが移動する操作を無効にすることが可能である。当該干渉防止機能によりバケット7が車両本体に干渉することを確実に抑制することが可能である。
そして、次に、干渉防止制御部62は、作業が終了したかどうかを判断する(ステップS22)。具体的には、エンジン36が停止したか否かを判断する。
ステップS22において、干渉防止制御部62は、作業が終了したと判断した場合(ステップS22においてYES)には、処理を終了する。
一方、ステップS22において、干渉防止制御部62は、作業が終了していないと判断した場合(ステップS22においてNO)には、ステップS18Aに戻り上記処理を繰り返す。
また、ステップS20Aにおいて、干渉防止制御部62は、バケット7の先端部分7Bが第1干渉防止領域81内に位置しないと判断した場合(ステップS20AにおいてNO)には、ステップS21をスキップしてステップS22に進む。
また、干渉防止制御部62は、バケット7が左右方向の他方側である右側に位置すると判断した場合(ステップS19Aにおいて右)には、バケット7が第2干渉防止領域82内に位置するか否かを判断する(ステップS20B)。具体的には、干渉防止制御部62は、上記算出結果に基づいて図22で示されるX軸、Y軸、Z軸の3次元座標で規定される予め設けられた第2干渉防止領域82内にバケット7の先端部分7Bが位置するか否かを判断する。
ステップS20Bにおいて、干渉防止制御部62は、バケット7、すなわちバケット7の先端部分7Bが第2干渉防止領域82内に位置すると判断した場合(ステップS20BにおいてYES)には、作業機4Aの動作状態を規制する処理(動作規制処理)を実行する(ステップS21)。
具体的には、干渉防止制御部62は、干渉防止領域82内にバケット7の先端部分7Bが位置する場合にはコントロールバルブ34に指示して作業機レバー18,19の操作方向および/または操作量に応じたパイロット圧の入力を規制して、パイロット圧の入力量を減少させる。これにより作業機4Aの第1ブーム5A、第2ブーム5B、アーム6、バケット7の動作を規制して減速した状態で動作させることが可能である。当該干渉防止機能よりバケット7が車両本体に干渉することを確実に抑制することが可能である。
そして、次に、干渉防止制御部62は、ステップS22に進み、以降の処理は上記で説明したのと同様である。
また、ステップS20Bにおいて、干渉防止制御部62は、バケット7の先端部分7Bが干渉防止領域82内に位置しないと判断した場合(ステップS20BにおいてNO)には、ステップS21をスキップしてステップS22に進む。
アイドリングストップ制御処理については、図18で説明したのと同様である。
当該処理、すなわち作業車両102のアイドリング状態が継続し、アイドリングストップタイマ56がカウント(計時)を開始する際に、バケット7の先端部分7Bが干渉防止機能の第1干渉防止領域81あるいは第2干渉防止領域82内に位置するか否かを判断し、第1干渉防止領域81あるいは第2干渉防止領域82内に位置すると判断した場合には、アイドリングストップタイマ56のカウントは開始されない。
したがって、アイドリングストップ制御部51Aは、バケット7の先端部分7Bが第1干渉防止領域81あるいは第2干渉防止領域82内に位置する場合には、アイドリングストップタイマ56のカウントを開始しない。すなわち、作業車両101のエンジン36はアイドリングストップ動作により停止されない。つまり、バケット7の先端部分7Bが第1干渉防止領域81あるいは第2干渉防止領域82内に位置する場合には、アイドリングストップ動作を実行しないように制御する。
これにより、バケット7の先端部分7Bが第1干渉防止領域81あるいは第2干渉防止領域82内に位置する場合には、アイドリングストップ機能により作業車両のエンジン36が停止しないようにして、干渉防止領域外の車両本体から離れた位置でのみアイドリングストップ動作を作動させることが可能となる。すなわち、車両本体近傍で重力等の外的要因によって、第1ブーム5A等が下方に変化(例えば自然降下)した場合に、バケット7の先端部分7Bが作業車両の車両本体に干渉することを抑制することが可能である。
(変形例2)
変形例2においては、作業車両のさらに別の油圧ショベルの構成について説明する。
図24は、第2実施形態の変形例2に基づく作業車両103を正面視した場合の概略図である。
図24に示されるように、作業車両103の一例としてキャブ8Aが車体の中央部に設けられた油圧ショベルが示されている。当該作業車両103は、作業車両101と比較してキャブ8Aの位置が異なるとともにブレード7Aがさらに設けられている点が異なる。他の作業機4の部分については基本的には同様である。
当該作業車両103は作業機4が左右にスイング可能な機構が設けられている。
図25は、第2実施形態の変形例2に基づく作業車両103の作業機4の状態を説明する図である。
本例においては作業車両103を上視した場合の概念図が示されている。
図25に示されるように、作業車両103のキャブ8Aは、キャブ8Aの中心を回動中心として回動可能に設けられている。また、キャブ8Aの端部と作業機4のブーム5の端部とが連結されており、当該連結部にスイング機構が設けられている。キャブ8Aを左右に回動させると、それに伴い作業機4のブーム5も同方向に回動するが、スイング機構によりキャブ8Aの回動方向と逆方向にブーム5を同角度だけ回動させる。これによりアーム6およびバケット7は上部旋回体3の前後方向と平行関係を保つことが可能となる。当該機構により壁際掘削や側溝掘りの掘削の作業を容易に行うことが可能である。
本例においては、キャブ8Aが車体の中央部に設けられ、キャブ8Aと連結されたブーム5は左右方向で同じ可動領域を有する。また、ブレード7Aも車体中心に設けられる。具体的には、上視した場合に左右に設けられた下部走行体1の中間の位置にブーム5が設けられる。そして、その下方にブレード7Aが設けられる。当該作業車両103の場合には、キャブ8Aはブーム5よりも後方に位置するためバケット7と干渉することはなく、バケット7はブレード7Aおよび下部走行体1と干渉する可能性がある。
図26は、第2実施形態の変形例2に基づく干渉防止領域を説明する図である。
図26に示されるように、ここでは、X軸、Y軸、Z軸で規定される3次元座標における干渉防止領域の概念図が示されている。X軸は、作業車両103の下部走行体1と並行な軸であり、Y軸は当該X軸に対して垂直な軸である。また、Z軸は、X軸およびY軸にそれぞれ垂直な軸である。
図26(A)には、作業車両103を上視した場合の干渉防止領域83が示されている。当該図に示されるようにバケット7が車両本体であるブレード7Aに干渉する可能性がある領域は左右で同じ領域となる。すなわち、干渉防止機能が作動する干渉防止領域は下部走行体1の中間位置に位置するブーム5を基準とした左右方向で同じ領域となる。
図26(B)には、作業車両103を側方視した場合の干渉防止領域83が示されている。この点で、ブレード7Aや下部走行体1の外周側面から所定距離内に当該領域が設けられている場合が示されている。これによりバケット7が直接作業車両に干渉しないように設定することが可能である。
第2実施形態の変形例2に基づく作業車両103の干渉防止制御処理についても図17で説明したのと同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
そして、アイドリングストップ制御処理についても図18で説明したのと同様である。
すなわち、バケット7の先端部分7Bが干渉防止機能の干渉防止領域83内に位置する場合には、アイドリングストップタイマ56のカウントを開始しない。すなわち、作業車両103のエンジン36はアイドリングストップ動作により停止されない。つまり、バケット7の先端部分7Bが干渉防止領域83内に位置する場合にはアイドリングストップ動作を実行しないように制御する。
これにより、バケット7の先端部分7Bが干渉防止領域83内に位置する場合には、アイドリングストップ機能により作業車両のエンジン36が停止しないようにして、干渉防止領域外の車両本体から離れた位置でのみアイドリングストップ動作を作動させることが可能となる。すなわち、車両本体近傍で重力等の外的要因によって、ブーム5等が下方に変化(例えば自然降下)した場合に、バケット7の先端部分7が作業車両の車両本体に干渉することを抑制することが可能である。
(変形例3)
上記の変形例1においては、バケット7の位置が左右方向の一方および他方側に基づいて干渉防止領域を変更して干渉防止制御を実行する方式について説明した。
一方で、図22に示されるように、キャブ8と反対側の第2干渉防止領域82については、車両本体の上部領域には干渉防止領域が設けられていない。
したがって、キャブ8と反対側の車両本体の上部領域にバケット7が位置する場合においては、アイドリングストップ機能が作動するためアイドリングストップ動作によりエンジン36が停止する場合が考えられる。
当該車両本体の上部領域にバケット7が位置する場合には、作業機4Aの姿勢状態によっては、外的要因の1つである例えば重力によって図7で説明したようにブームが下方に変化(例えば自然降下)し、バケット7が車両本体に干渉する可能性も考えられる。
変形例3においては、バケット7の位置に従ってバケット7が車両本体に干渉する可能性があるか否かの判定を切り替える方式について説明する。
具体的には、バケット7が第1ブーム5Aを基準として左右方向の一方に設けられたキャブ側に位置する場合には、バケット7の先端部分7Bが第1干渉防止領域81内か否かを判断し、バケット7の先端部分7Bが第1干渉防止領域81内であると判断した場合には、アイドリングストップ動作を実行しないように制御する。
一方、バケット7が第1ブーム5Aを基準として左右方向の一方に設けられたキャブと反対側に位置する場合には、作業機4Aの姿勢を判定して、第1ブーム5Aが外的要因によって下方に変化(例えば自然降下)した場合にバケット7が車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定する。
具体的には、第2ブーム5Bに対するアーム6の角度(アーム角度)が所定角度を超えるか否かを判定する。第2ブーム5Bに対するアーム6の角度(アーム角度)が所定角度を超えると判定した場合には、作業機4Aが静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉しないと判定して姿勢OKと判定する。一方、第2ブーム5Bに対するアーム6の角度(アーム角度)が所定角度以下と判定した場合には、作業機4Aが静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定して姿勢NGと判定する。そして、作業機4Aが静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定した場合には、アイドリングストップ動作を実行しないように制御する。
<機能ブロック図>
図27は、第2実施形態の変形例3に基づく作業車両102の制御システムのメインコントローラ50Bのアイドリング機能を説明する機能ブロック図である。
図27に示されるように、メインコントローラ50Bは、上記の第2実施形態で説明したメインコントローラ50Aと比較して、アイドリングストップ制御部51Aをアイドリングストップ制御部51Bに置換した点が異なる。アイドリングストップ制御部51Bは、アイドリングストップ制御部51Aと比較してアイドリングストップ実行部57Aをアイドリングストップ実行部57Bに置換するとともに、姿勢判定部54Aをさらに追加した点が異なる。その他の構成については基本的に第2実施形態で説明したアイドリングストップ制御部51Aと同様の構成であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
姿勢判定部54Aは、作業機4Aが静止した姿勢状態に基づいて、外的要因によってバケットが車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定し、判定結果をアイドリングストップ実行部57Bに出力する。
第2実施形態の変形例3においてアイドリングストップ実行部57Bは、バケット7の位置に従って姿勢判定部54Aからの判定結果に基づいて、作業機4Aが静止した姿勢状態に基づいて、外的要因によってバケットが車両本体に干渉する可能性があると判定した場合には、アイドリングストップ動作を実行せず、干渉しないと判定した場合にはアイドリングストップ動作を実行する。
また、アイドリングストップ実行部57Bは、バケット7の位置に従ってバケット7の先端部分7Bが第1干渉防止領域81内か否かを判断し、第1干渉防止領域81内であると判断した場合にはアイドリングストップ動作を実行せず、第1干渉防止領域81内で無いと判断した場合にアイドリングストップ動作を実行する。
<アイドリングストップ制御処理>
図28は、第2実施形態の変形例3に基づくアイドリングストップ制御部51Bのフローチャートである。
図28に示されるように、アイドリングストップ制御部51Bは、ロックレバー20がロック(ON)されたか否かを判断する(ステップS1)。具体的には、操作状態検出部60は、圧力スイッチ42を介してロックレバー20がロックされたことを検出して、アイドリングストップタイマ56に出力する。アイドリングストップタイマ56は、操作状態検出部60から入力される当該検出信号に基づいてロックレバー20がロック(ON)されたと判断する。
そして、アイドリングストップ制御部51Bは、ステップS1においてロックレバー20がロック(ON)されたと判断した場合(ステップS1においてYES)には、バケット7の位置を判断し、左右方向のいずれに位置するかを判断する(ステップS1A)。具体的には、アイドリングストップ実行部57Bは、干渉防止制御部62からの情報を取得してバケット7が第1ブーム5Aに対して左右方向のいずれに位置するかを判断する。
そして、アイドリングストップ制御部51Bは、ステップS1Aにおいて、バケット7の位置が左右方向の一方に設けられたキャブ側(一例として左側)に位置すると判断した場合(ステップS1Aにおいて左)には、バケット7が干渉防止領域内に位置するか否かを判断する(ステップS3A)。具体的には、干渉防止制御部62での算出処理と同様に、取得した角度センサ39から入力されるブーム5、アーム6、バケット7の角度値に基づいて所定の演算処理によりバケット7の位置を算出する。そして、算出結果に基づいて図21で示されるX軸、Y軸の2次元座標で規定される予め設けられた第1干渉防止領域81内にバケット7の先端部分7Bが位置するか否かを判断する。
ステップS3Aにおいて、アイドリングストップ制御部51Bは、バケット7、すなわちバケット7の先端部分7Bが第1干渉防止領域81内に位置すると判断した場合(ステップS3AにおいてYES)には、ステップS1に戻る。
一方、ステップS3Aにおいて、アイドリングストップ制御部51Bは、バケット7、すなわちバケット7の先端部分7Bが第1干渉防止領域81内に位置しないと判断した場合(ステップS3AにおいてNO)には、アイドリングストップタイマ56をスタート(開始)させる(タイマオン)(ステップS4)。具体的には、アイドリングストップ実行部57Bは、アイドリングストップタイマ56に指示し、操作状態検出部60からの検出信号の入力に従って時間をカウントする。そして、アイドリングストップタイマ56は、カウントしたタイマ値をアイドリングストップ実行部57Bに出力する。以降の処理は、図8で説明したのと同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
また、アイドリングストップ制御部51Bは、ステップS1Aにおいて、バケット7の位置が左右方向の一方に設けられたキャブ側と反対側(一例として右側)に位置すると判断した場合(ステップS1Aにおいて右)には、姿勢判定処理を実行する(ステップS2)。具体的には、アイドリングストップ実行部57Bは、姿勢判定部54Aに指示して、角度センサ39から入力される角度センサ値に基づいて作業機4Aの静止した姿勢状態の判定処理の実行を指示する。
本例においては、一例として、姿勢判定部54Aは、アーム用シリンダに設けられた角度センサ39からのアーム角度に基づいて作業機4Aの静止した姿勢状態の判定処理を実行する。
姿勢判定部54Aは、角度センサ39から取得されるアーム角度としきい値αとを比較して、アーム角度がしきい値αを超えるか否かを判断する。そして、姿勢判定部54Aは、アーム角度がしきい値αを超えると判断した場合には、姿勢OK判定とする。すなわち、作業機4Aが静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉しないと判定する。
一方、姿勢判定部54Aは、アーム角度がしきい値αを超えない、すなわちしきい値α以下と判断した場合には、姿勢NG判定とする。すなわち、作業機4Aが静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定する。
そして、アイドリングストップ制御部51Bは、姿勢判定部54Aの判定結果に基づいて姿勢OK判定か否かを判断する(ステップS3)。具体的には、アイドリングストップ実行部57Bは、姿勢判定部54Aから姿勢OK判定である旨の信号を受けたか否かを判断する。
アイドリングストップ制御部51Bは、ステップS3において、姿勢判定部54Aの判定結果に基づいて姿勢NG判定であると判断した場合(ステップS3においてNO)には、ステップS1に戻る。
一方、ステップS3において、アイドリングストップ制御部51Bは、姿勢判定部54Aの判定結果に基づいて姿勢OK判定であると判断した場合(ステップS3においてYES)には、アイドリングストップタイマ56をスタート(開始)させる(タイマオン)(ステップS4)。具体的には、アイドリングストップ実行部57Bは、アイドリングストップタイマ56に指示し、操作状態検出部60からの検出信号の入力に従って時間をカウントする。そして、アイドリングストップタイマ56は、カウントしたタイマ値をアイドリングストップ実行部57Bに出力する。以降の処理は、図8で説明したのと同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
当該処理、すなわち作業車両102のアイドリング状態が継続し、アイドリングストップタイマ56がカウント(計時)を開始する際に、バケット7の位置に基づいて車両本体に干渉する可能性があるか否かの判定方式を切り替える。
具体的には、バケット7が第1ブーム5Aに対して左側に位置する場合には、バケット7の先端部分7Bが第1干渉防止領域81内か否かを判断し、第1干渉防止領域81内であると判定した場合には、アイドリングストップタイマ56のカウントは開始されない。
したがって、アイドリングストップ制御部51Bは、バケット7の先端部分7Bが第1干渉防止領域81内に位置する場合には、アイドリングストップタイマ56のカウントを開始しない。すなわち、作業車両102のエンジン36はアイドリングストップ動作により停止されない。つまり、バケット7の先端部分7Bが第1干渉防止領域81内に位置する場合には、アイドリングストップ動作を実行しないように制御する。
これにより、バケット7の先端部分7Bが第1干渉防止領域81内に位置する場合には、アイドリングストップ機能により作業車両102のエンジン36が停止しないようにして、干渉防止領域外の車両本体から離れた位置でのみアイドリングストップ動作を作動させることが可能となる。すなわち、車両本体近傍で重力等の外的要因によって、ブーム5等が下方に変化(例えば自然降下)した場合に、バケット7の先端部分7Bが作業車両の車両本体に干渉することを抑制することが可能である。
また、バケット7が第1ブーム5Aに対して右側に位置する場合には、姿勢判定処理により、作業機4Aが静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定した場合には、アイドリングストップタイマ56のカウントは開始されない。
したがって、姿勢判定部54Aにおける姿勢判定処理により、作業機4Aが静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉しないと判定されるまでアイドリングストップタイマ56はカウントを開始しない。すなわち、作業車両102のエンジン36はアイドリングストップ動作により停止されない。つまり、作業機4Aが静止した姿勢状態から外的要因によってバケット7が車両本体に干渉する可能性があると判定されている場合にはアイドリングストップ動作を実行しないように制御する。
これにより、アイドリングストップ機能により作業車両の動作が停止した場合にバケット7が車両本体に干渉することを抑制することが可能である。
上記方式によりバケット7の位置に従ってバケット7が車両本体に干渉する可能性があるか否かの判定方式を切り替えることにより、より確実にアイドリングストップ機能により作業車両の動作が停止した場合に、重力等の外的要因によって、ブーム5等が下方に変化(例えば自然降下)した場合に、バケット7の先端部分7Bが作業車両の車両本体に干渉することを抑制することが可能である。
なお、本例においては、アイドリングストップ制御部がバケット7の先端部分7Bが干渉防止領域内に位置するか否かを判定して、干渉防止領域内に位置すると判定した場合にはアイドリングストップ動作を実行しない方式について説明したが、干渉防止制御部62の機能を利用して、干渉防止制御部62の干渉防止機能により作業機の動作が規制されているか否かに基づいてアイドリングストップ動作の実行の有無を判定するようにしても良い。あるいは、アイドリングストップ制御部は、干渉防止制御部62の処理として、干渉防止領域内にバケット7の先端部分7Bが位置するか否かの算出結果を利用してアイドリングストップ動作の実行の有無を判定するようにしても良い。
なお、本例においては、作業車両の一例として、油圧ショベルを例に挙げて説明したが、ブルドーザやホイールローダ等の作業車両にも適用可能であり、エンジン36が設けられた作業用の機械であればどのようなものにも適用可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1 下部走行体、3 上部旋回体、4,4A 作業機、5 ブーム、5A 第1ブーム、5B 第2ブーム、5P,6P 回動中心、6 アーム、6B ブラケット、7 バケット、7B 先端部分、8 キャブ、9 運転席、10 走行操作部、11,12 走行レバー、13,14 走行ペダル、15 アタッチメント用ペダル、16 側方窓、17 計器盤、18,19 作業機レバー、20 ロックレバー、21 モニタ装置、22 前方窓、23 縦枠、31A 第1油圧ポンプ、31B 第2油圧ポンプ、32 斜板駆動装置、33 ポンプコントローラ、34 コントロールバルブ、35 油圧アクチュエータ、36 エンジン、37 ガバナモータ、38 エンジンコントローラ、39 角度センサ、41 作業機レバー装置、42 圧力スイッチ、43 バルブ、45 ポテンショメータ、46 スタータスイッチ、47 圧力センサ、50,50A,50B メインコントローラ、51,51A,51B アイドリングストップ制御部、52 アイドリングストップ時間設定部、54,54A 姿勢判定部、56 アイドリングストップタイマ、57,57A,57B アイドリングストップ実行部、60 操作状態検出部、62 干渉防止制御部、70,72 地面、71,73 重心位置、80 干渉防止領域、80a 干渉防止開始線、80b 干渉防止停止線、81 第1干渉防止領域、82 第2干渉防止領域、101,102 作業車両、111 デセルスイッチ、112 稼働モード選択スイッチ、113 走行速度段選択スイッチ、114 ブザーキャンセルスイッチ、115 ワイパスイッチ、116 ウオッシャスイッチ、117 エアコンスイッチ、211 入力部、212 表示部、213 表示制御部。

Claims (8)

  1. 車両本体と、
    前記車両本体に設けられ、上下方向に駆動可能に設けられたブームと、前記ブームに対して駆動可能に設けられたアームと、前記アームの先端に装着されたバケットとを含む作業機と、
    エンジンと、
    アイドリング状態の前記エンジンを停止させることが可能なアイドリングストップ実行部と、
    前記作業機が静止した姿勢状態に基づいて、前記バケットが前記車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定する姿勢判定部とを備え、
    前記アイドリングストップ実行部は、前記姿勢判定部により前記バケットが前記車両本体に干渉する可能性があると判定した場合には前記エンジンを停止させず、前記干渉しないと判定した場合には前記エンジンを停止する、作業車両。
  2. 前記姿勢判定部は、前記ブームに対する前記アームの角度および前記ブームと前記車両本体とのなす角度の少なくともいずれか一方に基づいて、前記バケットが前記車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定する、請求項1記載の作業車両。
  3. 前記姿勢判定部は、前記ブームに対する前記アームの角度および前記ブームと前記車両本体とのなす角度の少なくともいずれか一方が所定条件を満たすか否かを判定する、請求項2記載の作業車両。
  4. 前記所定条件は、前記アームまたは前記ブームの長さに応じて変更される、請求項3記載の作業車両。
  5. 車両本体と、
    前記車両本体に設けられ、上下方向に駆動可能に設けられたブームと、前記ブームに対して駆動可能に設けられたアームと、前記アームの先端に装着されたバケットとを含む作業機と、
    エンジンと、
    アイドリング状態の前記エンジンを停止させることが可能なアイドリングストップ実行部と、
    前記バケットの位置が前記車両本体の外周側面から所定距離内に設けられた干渉防止領域内か否かに基づいて前記バケットが前記車両本体と干渉しないように前記作業機の動作状態を規制することが可能な干渉防止制御部とを備え、
    前記アイドリングストップ実行部は、前記バケットが前記干渉防止領域内である場合には前記エンジンを停止させず、前記バケットが前記干渉防止領域内でない場合には前記エンジンを停止する、作業車両。
  6. 前記ブームは、上下方向に駆動可能に設けられた第1ブームと、前記第1ブームを基準として左右方向に駆動可能に設けられた第2ブームとを有し、
    前記干渉防止領域は、前記第1ブームを基準として前記左右方向にそれぞれ対応付けられた第1および第2の干渉防止領域を含む、請求項5記載の作業車両。
  7. 前記車両本体の外周側面に従って前記第1および第2の干渉防止領域の範囲はともに同じである、請求項6記載の作業車両。
  8. 前記作業機が静止した姿勢状態に基づいて、前記バケットが前記車両本体に干渉する可能性があるか否かを判定する姿勢判定部と、
    前記車両本体に設けられたキャブとを備え、
    前記アームは、前記ブームを基準として左右方向に駆動可能に設けられ、
    前記アイドリングストップ実行部は、
    前記バケットの位置が前記ブームを基準として左右方向の一方に設けられたキャブ側に位置する場合には、前記バケットが前記干渉防止領域内である場合には前記エンジンを停止させず、前記バケットが前記干渉防止領域内でない場合には前記エンジンを停止し、
    前記バケットの位置が前記左右方向の他方に位置する場合には、前記姿勢判定部により前記バケットが前記車両本体に干渉する可能性があると判定した場合には前記エンジンを停止させず、前記干渉しないと判定した場合には前記エンジンを停止する、請求項5〜7のいずれか一項に記載の作業車両。
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