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JP2014008903A - 作業車両 - Google Patents

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JP2014008903A JP2012147880A JP2012147880A JP2014008903A JP 2014008903 A JP2014008903 A JP 2014008903A JP 2012147880 A JP2012147880 A JP 2012147880A JP 2012147880 A JP2012147880 A JP 2012147880A JP 2014008903 A JP2014008903 A JP 2014008903A
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Kimihiko Terada
王彦 寺田
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Abstract

【課題】電力による作業装置の駆動の継続を可能としてより静音性の向上を図ることのできる作業車両を提供する。
【解決手段】電源ケーブル４１ｆを介して供給された外部電源の電力で駆動させたモータジェネレータ４１ｂの動力によって油圧ポンプ３１を駆動させるようにしている。これにより、外部電源を有する作業場所においてクレーン装置２０による作業を行う場合に、継続的にモータジェネレータ４１ｂの動力による油圧ポンプ３１を駆動させることができるので、静音性の高いクレーン装置２０による作業を継続することが可能となる。
【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、エンジンの動力によって発電する発電機と、発電機によって発電された電力を蓄電するためのバッテリと、バッテリの電力によって駆動する電動機と、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される作業装置を駆動させるための油圧ポンプと、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、バッテリの電力によって駆動する電動機の動力によって油圧ポンプを駆動させ、作業装置による作業中の静音性の向上を図るようにしている。
特開２０００−２２６１８３号公報
しかし、前記作業装置では、バッテリの設置スペースの点で十分な容量のバッテリを走行体に搭載することができない。このため、電動機の動力によって油圧ポンプを駆動させた場合には、バッテリの容量が短時間で不足するため、作業を継続するためにエンジンを始動し、エンジンの動力によって油圧ポンプを駆動しなければならず、静音性を維持することができない。
本発明の目的とするところは、電力による作業装置の駆動の継続を可能としてより静音性の向上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、走行体の走行および作業装置の駆動に用いられる動力を出力可能なエンジンと、走行体の走行および作業装置の駆動に用いられる動力を出力可能な電動機と、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作業装置を駆動させる油圧を発生させる油圧ポンプと、外部電源の電力を電動機に供給する外部電力供給手段と、外部電力供給手段によって供給された電力で駆動させた電動機の動力によって油圧ポンプを駆動させる油圧ポンプ駆動手段と、を備えている。
これにより、外部電源の電力が電動機に供給されることから、外部電源を有する作業場所において作業装置による作業を行う場合に、継続的な電動機の動力による油圧ポンプの駆動が可能となる。
本発明によれば、外部電源を有する作業場所において作業装置による作業を行う場合に、継続的に電動機の動力による油圧ポンプを駆動させることができるので、静音性の高い作業装置による作業を継続することが可能となる。
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。 超低騒音作業モードにおける動力制御処理を示すフローチャートである。 低騒音作業モードにおける動力制御処理を示すフローチャートである。 中騒音作業モードにおける動力制御処理を示すフローチャートである。 各モードにおける各動力源の出力割合を示す表である。
図１乃至図６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。
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する。
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。
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のリターダ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４１ｂは、エンジン４１ａの最大出力の約３０％の出力が最大出力となるエンジン４１ａと比較して小さい定格出力の電動機出力となるものである。
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、外部電源に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（パワーテイクオフ）機構４６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に対してエンジン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、油圧ポンプ３１から吐出される作動油の流量を検出するための流量検出器５２と、油圧ポンプ３１の吐出側の圧力を検出するための圧力検出器５３と、が接続されている。
過負荷防止装置５０には、エンジン４１ａの回転数に関する信号、油圧ポンプ３１の作動油の吐出量に関する信号および油圧ポンプ３１の吐出側の圧力に関する信号が入力される。
また、過負荷防止装置５０は、入力されたエンジン４１ａの回転数に関する信号、油圧ポンプ３１の作動油の吐出流量に関する信号および油圧ポンプ３１の吐出側の圧力に関する信号に基づいてモータジェネレータ４１ｂの動作を制御するための制御信号を出力する。
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による走行を行う走行モード時には、主にエンジン４１ａの動力（最大出力の０％〜１００％）がプロペラシャフト４４に伝達される。また、車両１０による走行中において、車速を上げる場合や坂道を上る場合等、大きな出力を要する場合には、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（エンジン４１ａの最大出力の２０％）が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に対してエンジン４１ａの出力軸とモータジェネレータ４１ｂの入出力軸との連結が解除された状態とする。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。さらに、車両１０による走行中に減速させる際には、リターダ４５において発電され、発電された電力がバッテリ４１ｃに充電される。
また、クレーン装置２０によるクレーン作業では、油圧ポンプ３１を駆動させるモードとして、静音性の高い順に、超低騒音作業モード、低騒音作業モード、中騒音作業モードのいずれかが、過負荷防止装置５０の操作入力部５１の操作によって選択可能である。
＜超低騒音作業モード＞
超低騒音作業モードは、外部電源に電源ケーブル４１ｆを接続することにより、主に外部電源の電力によってモータジェネレータ４１ｂを駆動し、モータジェネレータ４１ｂの動力（エンジン４１ａの最大出力の３０％）によって油圧ポンプ３１を駆動するモードである。超低騒音作業モードでは、トランスミッション４３をニュートラルの状態とし、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、ＰＴＯ機構４６によって油圧ポンプ３１に対してエンジン４１ａの出力軸とモータジェネレータ４１ｂの入出力軸との連結が解除された状態とする。このため、エンジン４１ａは、停止させることが可能である。超低騒音作業モードでは、最も静音性が要求される作業をモータジェネレータ４１ｂの動力のみで行うことが可能である。
超低騒音作業モードにおいて、過負荷防止装置５０のコントローラは、外部電源の電圧が低下している場合等の外部電源の電力の供給量が不足している場合にバッテリ４１ｃの電力をモータジェネレータ４１ｂに供給し、油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足する場合にエンジン４１ａの動力（最大出力の２０％）を油圧ポンプ３１に付加する動力制御処理を行う。この場合、モータジェネレータ４１ｂの動力のみによる超低騒音のクレーン作業よりも作業性を優先する場合にエンジン４１ａを駆動させるが、エンジン４１ａの回転数はアイドル回転数相当であるため、低騒音を維持することができる。この場合のクレーン作業では、クレーン作業における最大出力までの出力の範囲を賄うことが可能となる。このときの過負荷防止装置５０のコントローラの動作を、図３のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１）
ステップＳ１においてＣＰＵは、選択されている作業モードが超低騒音作業モードであるか否かを判定する。選択されている作業モードが超低騒音作業モードであると判定した場合にはステップＳ２に処理を移し、選択されている作業モードが超低騒音作業モードであると判定しなかった場合には動力制御処理を終了する。
（ステップＳ２）
ステップＳ１において選択されている作業モードが超低騒音作業モードであると判定した場合に、ステップＳ２においてＣＰＵは、外部電源の電力の供給量が不足しているか否かを判定する。外部電源の電力の供給量が不足していると判定した場合にはステップＳ３に処理を移し、外部電源の電力の供給量が不足していると判定しなかった場合にはステップＳ４に処理を移す。
（ステップＳ３）
ステップＳ２において外部電源の電力の供給量が不足していると判定した場合に、ステップＳ３においてＣＰＵは、バッテリ４１ｃの電力をモータジェネレータ４１ｂに供給して（ＯＮ）ステップＳ５に処理を移す。
このとき、モータジェネレータ４１ｂに入力される電力は、外部電源から供給される電力（エンジン４１ａの最大出力の２０％）とバッテリ４１ｃから供給される電力（エンジン４１ａの最大出力の１０％）である。
（ステップＳ４）
ステップＳ２において外部電源の電力の供給量が不足していると判定しなかった場合に、ステップＳ４においてＣＰＵは、バッテリ４１ｃの電力の供給を停止して（ＯＦＦ）ステップＳ５に処理を移す。
（ステップＳ５）
ステップＳ５においてＣＰＵは、クレーン作業に必要なトルクに対して油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足するか否かを判定する。油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足すると判定した場合にはステップＳ６に処理を移し、油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足すると判定しなかった場合にはステップＳ８に処理を移す。
ここで、クレーン作業に必要なトルクに対して油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足するか否かの判定は、クレーン作業に必要な油圧ポンプ３１のトルクと、モータジェネレータ４１ｂから油圧ポンプ３１に伝達されるトルクと、をそれぞれ取得して比較することによって行われる。
クレーン作業に必要な油圧ポンプ３１のトルクは、流量検出器５２の検出流量および圧力検出器５３の検出圧力を常時監視し、流量検出器５２の検出流量および圧力検出器５３の検出圧力に基づいて算出される。例えば、可変容量型の油圧ポンプ３１において、クレーン作業の負荷が大きくなる方向に変化すると、油圧ポンプ３１の吐出圧力が大きくなり、吐出流量が小さくなる。一方、クレーン作業の負荷が小さくなる方向に変化すると、油圧ポンプ３１の吐出圧力が小さくなり、吐出流量が大きくなる。この油圧ポンプ３１の吐出流量および吐出圧力の関係から、必要な油圧ポンプ３１のトルクが算出される。
また、モータジェネレータ４１ｂから油圧ポンプ３１に伝達されるトルクは、モータジェネレータ４１ｂの電流値を常時監視することで得られる。
（ステップＳ６）
ステップＳ５において油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足すると判定した場合に、ステップＳ６においてＣＰＵ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（ＯＮ）、ステップＳ７に処理を移す。
（ステップＳ７）
ステップＳ７においてＣＰＵは、エンジン４１ａを始動して動力制御処理を終了する。
このとき、エンジン４１ａは、最大出力の約２０％の出力で駆動される。
（ステップＳ８）
ステップＳ５において油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足すると判定しなかった場合に、ステップＳ８においてＣＰＵ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との連結を解除し（ＯＦＦ）、ステップＳ９に処理を移す。
（ステップＳ９）
ステップＳ９においてＣＰＵは、エンジン４１ａを停止して動力制御処理を終了する。
＜低騒音作業モード＞
低騒音作業モードは、例えば、エンジン４１ａのアイドリング運転等、主に所定回転数のエンジン４１ａの動力（最大出力の２０％）によって油圧ポンプ３１を駆動するモードである。低騒音作業モードでは、トランスミッション４３をニュートラルの状態とし、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とを連結した状態で、ＰＴＯ機構４６によって油圧ポンプ３１とトルクコンバータ４２とが連結されている。
低騒音作業モードにおいて、過負荷防止装置５０のコントローラは、油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足する場合に、外部電源またはバッテリ４１ｃの電力によってモータジェネレータ４１ｂを駆動し、モータジェネレータ４１ｂの動力（外部電源の場合にはエンジン４１ａの最大出力の３０％、バッテリ５１ｃの場合にはエンジン４１ａの最大出力の１０％）を油圧ポンプ３１に付加する動力制御処理を行う。このときの過負荷防止装置５０のコントローラの動作を、図４のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１１）
ステップＳ１１においてＣＰＵは、選択されている作業モードが低騒音作業モードであるか否かを判定する。選択されている作業モードが低騒音作業モードであると判定した場合にはステップＳ１２に処理を移し、選択されている作業モードが低騒音作業モードであると判定しなかった場合には動力制御処理を終了する。
（ステップＳ１２）
ステップＳ１１において選択されている作業モードが低騒音作業モードであると判定した場合に、ステップＳ１２においてＣＰＵは、クレーン作業に必要なトルクに対して油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足するか否かを判定する。油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足すると判定した場合にはステップＳ１３に処理を移し、油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足すると判定しなかった場合にはステップＳ１６に処理を移す。
ここで、クレーン作業に必要なトルクに対して油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足するか否かの判定は、クレーン作業に必要な油圧ポンプ３１のトルクと、エンジン４１ａから油圧ポンプ３１に伝達されるトルクと、をそれぞれ取得して比較することによって行われる。
クレーン作業に必要な油圧ポンプ３１のトルクは、前記超低騒音作業モードにおけるステップＳ５と同様に算出される。
また、エンジン４１ａから油圧ポンプ３１に伝達されるトルクは、エンジン４１ａの回転数を常時監視することで、エンジン４１ａの回転数とトルクの関係から得られる。また、エンジン４１ａの回転数に加えてエンジン４１ａの燃料噴射量を常時監視することにより、より正確なエンジン４１ａから油圧ポンプ３１に伝達されるトルクを得ることが可能となる。
（ステップＳ１３）
ステップＳ１２において油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足すると判定した場合に、ステップＳ１３においてＣＰＵは、外部電源の電力が供給可能であるか否かを判定する。外部電力が供給可能であると判定した場合にはステップＳ１４に処理を移し、外部電力が供給可能であると判定しなかった場合にはステップＳ１５に処理を移す。
（ステップＳ１４）
ステップＳ１３において外部電源の電力が供給可能であると判定した場合に、ステップＳ１４においてＣＰＵは、外部電源の電力によってモータジェネレータ４１ｂを駆動して動力制御処理を終了する。
（ステップＳ１５）
ステップＳ１３において外部電源の電力が供給可能であると判定しなかった場合に、ステップＳ１５においてＣＰＵは、バッテリ４１ｃの電力によってモータジェネレータ４１ｂを駆動して動力制御処理を終了する。
（ステップＳ１６）
ステップＳ１２おいて油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足すると判定しなかった場合に、ステップＳ１６においてＣＰＵは、モータジェネレータ４１ｂを停止して動力制御処理を終了する。
＜中騒音作業モード＞
中騒音作業モードは、使用者によるアクセル操作等、主に任意の回転数のエンジン４１ａの動力によって油圧ポンプ３１を駆動するモードである。中騒音作業モードでは、トランスミッション４３をニュートラルの状態とし、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とを連結した状態で、ＰＴＯ機構４６によって油圧ポンプ３１に対してエンジン４１ａの出力軸とモータジェネレータ４１ｂの入出力軸との連結が解除された状態とする。中騒音作業モードでは、エンジン４１ａが最大出力の０％〜５０％の範囲内の出力で駆動される。中騒音作業モードは、主にエンジン４１ａを駆動させた状態で、モータジェネレータ４１ｂの動力をアシスト出力として油圧ポンプ３１に付加することにより騒音を低減するためのモードである。
中騒音作業モードにおいて、過負荷防止装置５０のコントローラは、油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足する場合に、外部電源またはバッテリの電力によってモータジェネレータ４１ｂ駆動し、モータジェネレータ４１ｂの動力を油圧ポンプ３１に付加する動力制御処理を行う。このときの過負荷防止装置５０のコントローラの動作を、図５のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ２１）
ステップＳ２１においてＣＰＵは、選択されている作業モードが中騒音作業モードであるか否かを判定する。選択されている作業モードが中騒音作業モードであると判定した場合にはステップＳ２２に処理を移し、選択されている作業モードが中騒音作業モードであると判定しなかった場合には動力制御処理を終了する。
（ステップＳ２２）
ステップＳ２１において選択されている作業モードが中騒音作業モードであると判定した場合に、ステップＳ２２においてＣＰＵは、クレーン作業に必要なトルクに対して油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足するか否かを判定する。油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足すると判定した場合にはステップＳ２３に処理を移し、油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足すると判定しなかった場合にはステップＳ２６に処理を移す。
ここで、クレーン作業に必要なトルクに対して油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足するか否かの判定は、クレーン作業に必要な油圧ポンプ３１のトルクと、エンジン４１ａから油圧ポンプ３１に伝達されるトルクと、をそれぞれ取得して比較することによって行われる。
クレーン作業に必要な油圧ポンプ３１のトルクは、前記超低騒音作業モードにおけるステップＳ５と同様に算出される。
また、エンジン４１ａから油圧ポンプ３１に伝達されるトルクは、前記低騒音作業モードにおけるステップＳ１２と同様に算出される。
（ステップＳ２３）
ステップＳ２２において油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足すると判定した場合に、ステップＳ２３においてＣＰＵは、外部電源の電力が供給可能であるか否かを判定する。外部電力が供給可能であると判定した場合にはステップＳ２４に処理を移し、外部電力が供給可能であると判定しなかった場合にはステップＳ２５に処理を移す。
（ステップＳ２４）
ステップＳ２３において外部電源の電力が供給可能であると判定した場合に、ステップＳ２４においてＣＰＵは、外部電源の電力によってモータジェネレータ４１ｂを駆動して動力制御処理を終了する。
（ステップＳ２５）
ステップＳ２３において外部電源の電力が供給可能であると判定しなかった場合に、ステップＳ２５においてＣＰＵは、バッテリ４１ｃの電力によってモータジェネレータ４１ｂを駆動して動力制御処理を終了する。
（ステップＳ２６）
ステップＳ２２おいて油圧ポンプ３１に伝達されるトルクが不足すると判定しなかった場合に、ステップＳ２６においてＣＰＵは、モータジェネレータ４１ｂを停止して動力制御処理を終了する。
図６には、前述した走行モード、超低騒音作業モード、低騒音作業モードおよび中騒音作業モードの各モードにおける各動力源の出力割合を示している。
このように、本実施形態の作業車両によれば、電源ケーブル４１ｆを介して供給された外部電源の電力で駆動させたモータジェネレータ４１ｂの動力によって油圧ポンプ３１を駆動させるようにしている。これにより、外部電源を有する作業場所においてクレーン装置２０による作業を行う場合に、継続的にモータジェネレータ４１ｂの動力による油圧ポンプ３１を駆動させることができるので、静音性の高いクレーン装置２０による作業を継続することが可能となる。
また、モータジェネレータ４１ｂに供給する電力を、外部電源の電力またはバッテリ４１ｃの電力に切換えるようにしている。これにより、外部電源の電力が安定的に供給されない場合においても、モータジェネレータ４１ｂの動力によるクレーン装置２０による作業を行うことができる。
また、モータジェネレータ４１ｂの動力による油圧ポンプ３１の駆動中に、エンジン４１ａの動力を油圧ポンプ３１の動力として付加可能としている。これにより、モータジェネレータ４１ｂの動力による油圧ポンプ３１の駆動中にクレーン装置２０に作用する負荷がモータジェネレータ４１ｂの最大出力を超える場合に、エンジン４１ａの動力を油圧ポンプ３１の動力として付加できるので、確実にクレーン装置２０による作業を行うことが可能となる。この場合には、低回転で駆動するエンジン４１ａの動力を油圧ポンプ３１の動力として付加することによってクレーン作業を行うことができるので、静音性を維持できるとともに、エネルギー消費量の増加を防止することができる。
また、所定の回転数で駆動するエンジン４１ａの動力による油圧ポンプ３１の駆動中に、モータジェネレータ４１ｂの動力を油圧ポンプ３１の動力として付加可能としている。これにより、所定の回転数で駆動するエンジン４１ａの動力による油圧ポンプ３１の駆動中にクレーン装置２０に作用する負荷が所定の回転数で駆動するエンジン４１ａの出力を超える場合に、モータジェネレータ４１ｂの動力を油圧ポンプ３１の動力として付加できるので、低騒音の状態を維持しながらクレーン装置２０の作業を行うことが可能となる。
また、移動式クレーン１は、一般に、重量に対してエンジン４１ａの出力が比較的小さいため、加速等の走行性能が低い。しかし、移動式クレーン１の走行時においては、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ことができるので、走行性能を向上させるとともに、エネルギー消費量の増加を防止することができる。
また、走行用およびクレーン作業用の動力として、小型のモータジェネレータ４１ｂを備えたので、既存のエンジン駆動の移動式クレーンをエンジンおよび電動機によって駆動させることができる。これにより、移動式クレーン１の走行性能および省エネルギー性能を向上させることができる。
また、走行用の動力をアシストするために電動機が設けられた既存の移動式クレーンを、クレーン作業時にモータジェネレータ４１ｂの動力を付加することができる。これにより、クレーン作業時における省エネルギー性能および静音性を向上させることができる。
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。
また、前記実施形態では、中騒音作業モードにおいて、任意の回転数のエンジン４１ａの動力によって油圧ポンプ３１を駆動するようにしたものを示したが、中騒音作業モードにおけるエンジン４１ａの最大出力を設定可能とし、自動で最大出力を設定するようにしてもよい。例えば、静音性の高い順に、エンジン４１ａの最大出力の３０％、４０％、５０％から選択可能とし、カーナビゲーションシステムの位置情報や時間帯に基づいてエンジン４１ａの最大出力を自動で選択し、選択された最大出力の範囲内で、中騒音作業モードによる作業を行うようにしてもよい。
また、前記実施形態では、主に外部電源の電力によって駆動するモータジェネレータ４１ｂの動力によってクレーン作業を行い、エンジン４１ａの動力やバッテリ４１ｃの電力を油圧ポンプ３１の動力として付加するものや、主にエンジン４１ａの動力によってクレーン作業を行い、モータジェネレータ４１ｂの動力を油圧ポンプ３１の動力として付加するものを示したが、これに限られるものではない。例えば、主にバッテリ４１ｃの電力によって駆動するモータジェネレータ４１ｂの動力によってクレーン作業を行い、エンジン４１ａの動力や外部電源の電力を油圧ポンプ３１の動力として付加するようにしてもよい。
また、前記実施形態では、エンジン４１ａの最大出力の約３０％の出力が最大出力となるモータジェネレータ４１ｂを備えたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、エンジン４１ａの最大出力の約５０％の出力を最大出力とするモータジェネレータを適用してもよい。この場合、モータジェネレータの動力によって作業可能なクレーン作業時の負荷が大きくなるため、クレーン作業時における静音性をさらに向上させることが可能となる。また、モータジェネレータ４１ｂとは別に、例えば、エンジン４１ａの最大出力の５０％の最大出力の外部電源によって駆動する電動モータを別途備えるようにしても、電動駆動によって対応可能なクレーン作業時の負荷が大きくなることから、クレーン作業時における静音性をさらに向上させることが可能となる。
また、前記実施形態では、モータジェネレータ４１ｂをバッテリ４１ｃの電力および外部電源の電力によって駆動可能としたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、バッテリ４１ｃの電力によって駆動するモータジェネレータと、外部電源の電力によって駆動可能な電動モータと、を別々に備えるようにしてもよい。
また、前記実施形態では、低騒音作業モードにおいて、最大出力の２０％の出力となる所定回転数のエンジン４１ａの動力によって油圧ポンプ３１を駆動するものを示したが、これに限られるものではない。例えば、最大出力の１０％の出力となる低回転数のアイドリング運転によって低騒音作業モードを行った場合には、モータジェネレータ４１ｂの動力を油圧ポンプ３１に付加することにより、油圧ポンプ３１を駆動させるトルクが不足して不用意にエンジン４１ａが停止する所謂エンジンストールを抑制することが可能となる。
また、前記実施形態では、エンジン４１ａおよびモータジェネレータ４１ｂの出力をエンジン４１ａの最大出力に対する割合で具体的に示したが、エンジン４１ａおよびモータジェネレータ４１ｂの出力の割合は、本発明を適用する作業車両の種類によって異なるため、これに限られない。
また、前記実施形態では、走行モードおよび各作業モードにおいて、エンジン４１ａおよびモータジェネレータ４１ｂの駆動状態を、エンジン４１ａの最大出力に対する割合としたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、エンジン４１ａおよびモータジェネレータ４１ｂの駆動状態を、エンジン４１ａの最高回転数に対する割合として示してもよい。
また、前記実施形態では、走行時の制御およびクレーン作業時の制御を、過負荷防止装置５０のコントローラによって行うようにしたものを示したが、これに限られるものではない。例えば、走行時の制御を行う専用の走行用コントローラと、作業時の制御を行う専用の作業用コントローラとをそれぞれ過負荷防止装置５０と別に備えるようにしてもよい。
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、４１ｃ…バッテリ、４１ｄ…モータジェネレータ駆動制御部、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、５０…過負荷防止装置。

Claims (4)

  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、
    走行体の走行および作業装置の駆動に用いられる動力を出力可能なエンジンと、
    走行体の走行および作業装置の駆動に用いられる動力を出力可能な電動機と、
    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作業装置を駆動させる油圧を発生させる油圧ポンプと、
    外部電源の電力を電動機に供給する外部電力供給手段と、
    外部電力供給手段によって供給された電力で駆動させた電動機の動力によって油圧ポンプを駆動させる油圧ポンプ駆動手段と、を備えた
    ことを特徴とする作業車両。
  2. 電動機に電力を供給可能なバッテリと、
    電動機に供給する電力を、外部電源供給手段による電力またはバッテリの電力に切換える電源切換手段と、を備えた
    ことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
  3. 電動機による油圧ポンプの駆動中に、エンジンの動力を油圧ポンプの動力として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または２に記載の作業車両。
  4. 所定の回転数で駆動するエンジンの動力による油圧ポンプの駆動中に、電動機の動力を油圧ポンプの動力として付加する電動機動力付加手段を備えた
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の作業車両。
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