(57)【要約】【課題】誤始動操作によるギヤ類の損傷防止という目的を簡単なシステム構成と低コストで達成する。【解決手段】エンジン１１と、スタータスイッチ１４の操作によりスタータ１６を作動させてエンジン１１を始動させるスタータ回路Ｂと、エンジン１１により駆動されて油圧アクチュエータ回路１３を作動させる油圧ポンプ１２とを備えた作業機械のエンジン始動装置において、スタータ回路Ｂに圧力スイッチ２０を設け、油圧ポンプ１２の吐出圧がエンジンのほぼ停止を示すものとして予め設定された値以下のときに限りスタータ１６への通電を許可するように構成した。【選択図】図１
2012102668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、スタータスイッチの操作によりスタータを作動させて上記エンジンを始動させるスタータ回路と、上記エンジンにより駆動されて油圧アクチュエータ回路を作動させる油圧ポンプとを備えた作業機械のエンジン始動装置において、上記油圧ポンプの吐出圧を検出するポンプ圧検出手段と、始動制御手段とを備え、この始動制御手段は、上記ポンプ圧検出手段によって検出されたポンプ吐出圧が上記エンジンのほぼ停止を示すものとして予め設定された値以下のときに限り上記スタータの作動を許可するように構成したことを特徴とする作業機械のエンジン始動装置。
【請求項２】
上記ポンプ吐出圧が上記設定値以下のときに限り上記スタータへの通電を許可する圧力スイッチを、上記始動制御手段を兼ねるポンプ圧検出手段として上記スタータ回路に設けたことを特徴とする請求項１記載の作業機械のエンジン始動装置。
【請求項３】
上記始動制御手段として、スタータ回路を開閉する始動制御リレーと、この始動制御リレーを制御するコントローラとを設けるとともに、上記ポンプ圧検出手段として圧力センサを設け、上記コントローラは、上記圧力センサによって検出されたポンプ吐出圧が設定値以下のときに限り上記始動制御リレーを作動させて上記スタータへの通電を許可するように構成したことを特徴とする請求項１記載の作業機械のエンジン始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベル等の作業機械において、エンジンが回転している状態での始動動作を防止するようにしたエンジン始動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを動力源とする車両においては、図４に示すように、スタータスイッチ１とスタータリレー２とスタータ３とを備えたスタータ回路Ａを電源としてのバッテリ４に接続し、スタータスイッチ１の操作によりスタータリレー２を作動させてスタータ３を駆動し、スタータ３の回転軸に設けたピニオン５を、エンジンのフライホイール外周のリングギヤ６に歯合させることによってエンジンを始動させる構成がとられている(特許文献１参照)。
【０００３】
図４中、２ａはスタータリレー２のコイル、２ｂはこのコイル２ａへの通電(励磁)時に閉じる接点である。
【０００４】
このようなエンジン始動装置において、たとえば始動失敗後の再始動操作時や、運転中に運転者が誤ってスタータスイッチ１を操作したとき等、エンジンが回転している状態で始動操作が行われる場合がある。
【０００５】
この誤始動操作が行われると、回転中のリングギヤ６にピニオン５が飛び込んでこれらが損傷するおそれがあるため、対策として、特許文献１に示されているようにエンジン回転数を回転数センサで検出し、エンジン回転数が０のときに限って始動動作を許可する技術が公知である(以下、これを公知技術の１という)。
【０００６】
ところが、汎用されている回転数センサでは、エンジン停止前の低回転数を正しく検出できないことが知られている(たとえば特許文献２，３参照)。
【０００７】
従って、公知技術の１によると、エンジンが上記検出不能域でいまだ回転しているのにエンジン停止として始動を許可する可能性が高いため、ピニオン５やリングギヤ６(以下、これらをギヤ類という場合がある)の保護という目的は十分には達成できない。
【０００８】
一方、公知技術の１の改良策として、特許文献４に示されているように、検出されるエンジン回転数が０になった後、一定時間(エンジン回転数が検出不能域に入ってから実際に０になるまでの予測時間)の経過を待ってはじめて始動を許可する技術も公知である(以下、公知技術の２という)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１９７５９９号公報
【特許文献２】特開２００５−３３０９５６号公報
【特許文献３】特開平９−２１９９０６号公報
【特許文献４】特開２００９−１９１６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、公知技術の２によると、待ち時間の設定はあくまでも予測によるため、エンジンによっては待ち時間不足で始動を許可するタイミングが早過ぎたり、余裕を持たせる結果、時間の浪費となったりする弊害が生じる。
【００１１】
また、待ち時間を確保することで制御及びシステム構成が複雑化という問題もあった。
【００１２】
そこで本発明は、誤始動操作によるギヤ類の損傷を確実に防止でき、しかも制御及びシステム構成が簡単な作業機械のエンジン始動装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する手段として、本発明においては、エンジンと、スタータスイッチの操作によりスタータを作動させて上記エンジンを始動させるスタータ回路と、上記エンジンにより駆動されて油圧アクチュエータ回路を作動させる油圧ポンプとを備えた作業機械のエンジン始動装置において、上記油圧ポンプの吐出圧を検出するポンプ圧検出手段と、始動制御手段とを備え、この始動制御手段は、上記ポンプ圧検出手段によって検出されたポンプ吐出圧が上記エンジンのほぼ停止を示すものとして予め設定された値以下のときに限り上記スタータの作動を許可するように構成したものである。
【００１４】
ここで、上記「エンジンのほぼ停止」とは、エンジンの『完全停止』だけでなく、ギヤ類の損傷のおそれのない『完全停止直前のごく低速』の状態を含む。
【００１５】
このように、エンジンによって油圧ポンプを駆動するという作業機械特有の構成、及びエンジンが回転している限りそれに見合ったポンプ吐出圧が発生するという特性を利用し、ポンプ吐出圧がエンジンのほぼ停止を示す設定値以下のときに限りスタータの作動を許可するように構成したから、ギヤ類の保護という所期の目的を確実に達成することができる。
【００１６】
しかも、公知技術の２のように待ち時間を設定することによる始動許可のタイミングのずれがないとともに、制御及びシステム構成が簡単となる。
【００１７】
本発明において、上記ポンプ吐出圧が上記設定値以下のときに限り上記スタータへの通電を許可する圧力スイッチを、上記始動制御手段を兼ねるポンプ圧検出手段として上記スタータ回路に設けるのが望ましい(請求項２)。
【００１８】
この構成によれば、スタータ回路に圧力スイッチを加えるだけでよいため、システム構成がとくに簡単となり、始動制御系のコストが安くてすむ。
【００１９】
また本発明においては、上記始動制御手段として、スタータ回路を開閉する始動制御リレーと、この始動制御リレーを制御するコントローラとを設けるとともに、上記ポンプ圧検出手段として圧力センサを設け、上記コントローラは、上記圧力センサによって検出されたポンプ吐出圧が設定値以下のときに限り上記始動制御リレーを作動させて上記スタータへの通電を許可するように構成してもよい(請求項３)。
【００２０】
この構成によれば、圧力センサ及びコントローラとして、元々、機械の制御用として設けられた圧力センサをそのまま利用し、あるいは始動制御用プログラムを機械の制御用コントローラに加えるだけでよく、実質的な追加設備は始動制御リレーのみでよいため、公知技術の２と比較してシステム構成が簡単ですみ、ギヤ類保護のためのコストが安くてすむ。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、作業機械特有の構成を活用して、誤始動操作によるギヤ類の損傷防止という目的を簡単なシステム構成と低コストで達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジン始動装置のシステム構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るエンジン始動装置のシステム構成図である。
【図３】第２実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。
【図４】従来の始動装置のシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態を図１〜図３によって説明する。
【００２４】
実施形態は、油圧ショベルを適用対象としている。
【００２５】
油圧ショベルにおいては、図１，２に示すようにエンジン１１によって油圧ポンプ１２が駆動され、この油圧ポンプ１２から吐出された圧油により油圧アクチュエータ回路１３が作動して掘削、旋回、走行の各動作が行われる。Ｔはタンクである。
【００２６】
図１に示す第１実施形態、及び図２，３に示す第２実施形態において、エンジン始動装置の基本構成は、図４に示す従来のエンジン始動装置と同じである。
【００２７】
すなわち、エンジン始動装置は、スタータスイッチ１４とスタータリレー１５とスタータ１６とを備えたスタータ回路Ｂ，Ｃが電源としてのバッテリ１７に接続され、スタータスイッチ１４の操作によりスタータリレー１５が作動してスタータ１６を駆動する。
【００２８】
図１，２中、１５ａはスタータリレー１５のコイル、１５ｂはこのコイル１５ａへの通電(励磁)時に閉じる接点である。
【００２９】
スタータ１６の回転軸にはピニオン１８が設けられ、このピニオン１８が、エンジン１１のフライホイール外周に設けられたリングギヤ１９に歯合することによってエンジン１１が始動する。
【００３０】
油圧ショベルにおいて、油圧ポンプ１２は、エンジン運転中、常に回転して油を吐出し、エンジン１１が回転している限り、回転数の高低にかかわらずそれに見合ったポンプ吐出圧が発生する。
【００３１】
両実施形態においては、この油圧ショベル特有の構成と特性を利用し、油圧ポンプ１２の吐出圧をポンプ圧検出手段によって検出し、始動制御手段により、検出されたポンプ吐出圧に基づいてスタータ１６の作動を許可／禁止するように構成されている。
【００３２】
第１実施形態(図１参照)
第１実施形態においては、始動制御手段とポンプ圧検出手段とを兼ねる圧力スイッチ２０が、スタータ回路Ｂにおけるスタータスイッチ１４とスタータリレー１５とを結ぶ直列回路に設けられている。
【００３３】
この圧力スイッチ２０は、検出されるポンプ吐出圧がエンジン１１のほぼ停止を示すものとして予め設定された値以下でオンとなるように設定されている。
【００３４】
ここで「エンジン１１のほぼ停止」とは、前記のようにエンジンの『完全停止』だけでなく、ギヤ類の損傷のおそれのない『完全停止直前の、回転数０にごく近い低速』の状態を含み、このエンジン状態でのポンプ吐出圧(０またはこれにごく近い値)以下で圧力スイッチ２０がオンとなる。
【００３５】
いいかえれば、エンジン１１がほぼ停止状態とならない圧力範囲(設定値を超える範囲)では、圧力スイッチ２０はオフとなる。
【００３６】
従って、エンジン回転中は、スタータスイッチ１４がオン操作されても、スタータリレー１５は作動せず、スタータ１６が通電されないため、ピニオン１８がリングギヤ１９に飛び込むおそれはない。
【００３７】
すなわち、誤始動操作によるギヤ類の損傷を確実に防止することができる。
【００３８】
しかも、公知技術の２のように待ち時間を設定することによる始動許可のタイミングのずれがないとともに、待ち時間の制御がない分、制御及びシステム構成が簡単となる。
【００３９】
とくに、この第１実施形態によると、圧力スイッチ２０がポンプ圧検出手段と始動制御手段とを兼ね、スタータ回路Ｂに圧力スイッチ２０を加えるだけでよいため、システム構成の簡略化及び始動制御系のコストダウンが顕著となる。
【００４０】
第２実施形態(図２，３参照)
第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００４１】
第２実施形態においては、ポンプ圧検出手段として、元々、油圧ショベルにおいてポンプ流量制御等に使用されている既存設備である圧力センサ２１が始動制御用として兼用され、この圧力センサ２１で検出されたポンプ吐出圧が、始動制御手段を構成するコントローラ２２に入力される。
【００４２】
また、スタータ回路Ｃにおけるスタータスイッチ１４とスタータリレー１５とを結ぶ直列回路に、コイル２３ａと接点２３ｂを備えた、始動制御手段を構成する始動制御リレー２３が設けられ、この始動制御リレー２３がコントローラ２２によって制御される。
【００４３】
すなわち、図３のフローチャートに示すように、検出されたポンプ吐出圧が設定値を超えるとき(ステップＳ１でＮＯのとき)は始動制御リレー２３のコイル２３ａには通電されず、接点２３ｂが開いたまま(同リレーオフ。ステップＳ２)となるため、スタータ回路Ｃはバッテリ１７に対して遮断された状態となる。
【００４４】
そして、ポンプ吐出圧が設定値以下となったとき(ステップＳ１でＹＥＳのとき)にはじめて始動制御リレー２３が作動し(ステップＳ３)、スタータ回路Ｃがバッテリ１７に接続される。
【００４５】
従って、第１実施形態と同様に、エンジン回転中は、スタータスイッチ１４がオン操作されても、スタータリレー１５は作動せず、スタータ１６が通電されないため、ピニオン１８がリングギヤ１９に飛び込むおそれはない。
【００４６】
この第２実施形態によっても、第１実施形態と同じ基本的作用効果が得られる。
【００４７】
また、
(ｉ)  圧力センサ２１として、前記のように機械の制御用として設けられた圧力センサをそのまま利用できること、
(ｉｉ)  コントローラ２２についても、既存の機械の制御用のコントローラに始動制御用プログラムを加えるだけでよいこと
により、実質的な追加設備は始動制御リレー２３のみでよいため、公知技術の２と比較してシステム構成が簡単ですみ、ギヤ類保護のためのコストが安くてすむ。
【００４８】
なお、圧力センサ２１及びコントローラ２２として始動制御専用のものを設けてもよい。
【００４９】
ところで、本発明は油圧ショベルに限らず、エンジンで油圧ポンプを駆動する作業機械に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１１  エンジン
１２  油圧ポンプ
１３  油圧アクチュエータ回路
Ｂ，Ｃ  スタータ回路
１４  スタータスイッチ
１５  スタータリレー
１６  スタータ
１７  バッテリ
２０  ポンプ圧検出手段と始動制御手段を兼ねる圧力スイッチ
２１  ポンプ圧検出手段としての圧力センサ
２２  始動制御手段を構成するコントローラ
２３  同、始動制御リレー
【図１】
2012102668.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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