JPH0213086B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ロータリ除雪車の除雪作業時におけ
る機関負荷を定格馬力付近で最適に保つように車
輌速度を自動的に調整する除雪負荷自動制御装置
に関するものである。

ロータリ除雪車の運転操作過程は、相当複雑な
ものとなつている。すなわち、除雪条件に合わせ
るための除雪装置（オーガ、ブロワ）及び投雪シ
ユートの操作、エンジンにかかる負荷を調整する
ための変更操作等があり、さらに投雪作業の多く
は一般車輌の交通の行われている公道上で実施さ
れているので、事故防止の為の交通状況の把握を
も行う必要があり、オペレータの負担は大きなも
のとなつている。

本発明は、このような問題を十分解決しようと
するもので、以下図面を参照しながら、その一実
施例の詳細を説明する。

まず、ロータリ除雪車の動力伝達経路について
説明する。

第２図は動力伝達経路を示す。

動力は、機関１→主クラツチ２→推進軸３→動
力分配機４に至り、これより走行用と除雪用動力
に分割される。

走行用動力は動力分配機４→油圧ポンプ５→油
圧モーター６→変速機（走行用）７に至り二分さ
れ、前輪８及び後輪９に伝達される。

除雪用動力は、動力分配機４→推進軸１０→伝
動機１１に至り、ブロワ１２及びオーガ１３に伝
達される。

一般的な除雪時の操作方法は機関回転数を最高
に固定し、次に油圧ポンプコントロールレバー１
４を徐々に倒し、油圧ポンプの吐出量を増加さ
せ、それに伴い油圧モーター回転数が増加し車速
が増す。車速が増すと単位時間当り除雪重量が増
え、除雪に必要な馬力が増加し機関出力が増加す
る。

その結果、燃料噴射量の増加と機関回転数の低
下が起きる。オペレータは機関の負荷状態を機関
の音の変化及びタコメータに示された機関回転数
の低下で知り、効率良く作業できるように機関回
転数を高回転数と機関最大トルク時回転数の中間
付近で維持できるよう車速すなわち油圧ポンプコ
ントロールレバー１４を調節する。除雪断面積及
び雪密度の変化に対しても同様に車速の調整を行
う。

本発明は除雪作業時の機関負荷を最適に保つよ
うに車輌速度を自動的に調整するものである。

第３図に自動制御系系統図を示す。

機関回転数を回転検出器１５→Ｆ／Ｖコンバー
タ１６により、また、機関の燃料噴射ポンプコン
トロールラツク移動量を変位検出器１７→動ひず
み計１８により検出し入力信号として制御信号演
算回路１９に入力する。

また、除雪断面積をセンサ（除雪断面積計測
用）２４により計測し、それも同様に制御信号演
算回路１９に入力する。

この場合、センサ２４はオーガケース１３Ａに
連設された雪切り１３Ｂの先端に取付けられてい
る。入力された信号はマイコンにより第４図に示
す制御信号プログラムフローチヤートに従つて処
理され、適切な車速となるように出力信号を出
す。制御信号演算回路より出力された信号は、
Ｄ／Ａ変換器２０でアナログ信号に変換された
後、第５図に示した位相進み回路２１に入力さ
れ、制御系の信号の遅れを補正した後、サーボア
ンプ２２→サーボバルブ２３へと伝達される。そ
れにより、油圧ポンプの吐出量が可変され、最終
的に除雪作業に適切な車速が得られる。

第４図を説明する。

変位計ゼロバランスとは、センサのゼロ点ずれ
を補正することである。この作業と次の初期値設
定は、事前に行う必要がある。次に初期値の設定
であるが、これについては、それぞれの演算中で
説明する。

第４図におけるα（回転数変動に伴う変動係
数）とβ（噴射量変動に伴う変動係数）の決定
は下記の通り行われる。

センサ２４の地上よりの取付高さを電圧に変
換した値Ｈ（Ｖ） センサ２４から雪面までの計測距離を電圧に
変換した値ｌ（Ｖ） とすると α＝a₁（Ｈ−ｌ）＋b₁ β＝a₂（Ｈ−ｌ）＋b₂ で決定される。

除雪高さ（Ｈ−ｌ）が大きいときは、エンジ
ン最大トルクから外れたときの車速の制御信号
Ｃの変動が少なくなるようにαやβの値が計算
される。このことが制御系の安定に寄与する。

ただし、a₁、a₂、b₁、b₂はロータリ除雪車の
機種ごとに定まる定数で、実験により求める。

次に、Ｖ＜V₀はロータリ除雪車の走行速度
Ｖが制限速度V₀を越えて暴走するのを防ぐた
めのチエツク機構である。

Ｖ＜V₀をみたす場合は、第４図フローチヤ
ート下のエンジントルクの計算に進む。また、
Ｖ＜V₀が成り立たない場合、すなわち、走行
速度Ｖが制限速度V₀を越えた場合は、次項で
説明する機関最大有効トルクT₁を０とする。

エンジントルクの計算については、第６図を
参照して下記の通り行う。

Ｎ：機関１の回転数を回転検出器１５及びＦ／
Ｖコンバータ１６により電圧（Ｖ）に変換し
た値。

N₀：機関の機種ごとに定まる最大トルク時機
関回転数を定数化したもの。

Ｌ：機関燃料噴射量ラツク位置を変位検出器１
７及び動ひずみ計１８で電圧（Ｖ）に変換し
た値。

L₀＝機関の機種ごとに定まる最大燃料噴射量
ラツク位置を定数化したもの。

Ｔ＝α（Ｎ−N₀）＋β（Ｌ−L₀）＋T₀で、その
ときのエンジントルクが近似的に計算できる。

ただし、αやβを用いて計算したエンジント
ルクＴは、本除雪負荷自動制御装置がうまく働
いているエンジン最大トルク時において精度が
上がる近似式である。（第６図参照） 最大トルク時以外では、作業中のエンジン負
荷を表わしているというよりは車速の制御信号
Ｃを決定するための値である。

ただし、α（Ｎ−N₀）＋β（Ｌ−L₀）≦０ 次に、Ｔ＞０はエンジントルクＴが正しく正
の値で計算されているかどうかのチエツク機構
である。

Ｔ＞０が成り立つ場合は、フローチヤートの
下へと進む。Ｔ＞０が成り立たない場合は、次
のことが考えられる。

前式エンジントルクの計算はエンジン最大ト
ルク時で精度が上る近似式のため、エンジント
ルクが小さい場合、すなわち、エンジントルク
０付近では、エンジントルクＴが負となつて表
われることも考えられる。そのため、フローチ
ヤート次以降のサーボバルブ制御信号の計算で
制御信号Ｃが異常な値になるのを避ける意味で
Ｔ＝−Ｔとして負号を入れ替える。

次にT₁＝T₀は変数名の変更である。

サーボバルブ制御信号については下記の通り
作動する。

機関最大有効トルクT₁（＝T₀）から機関トル
クＴを引いたもの（T₁−Ｔ）だけ機関トルク
に余裕があるため、それを車速の増加（除雪量
の増加となり機関負荷が増加し機関トルクＴが
機関最大有効トルクT₀に近づく）となるよう
に制御信号Ｃ（車速の制御信号）を出力する。

Ｃ＝γ（T₁−Ｔ）＋Cmin ただし、 γ：ロータリ除雪車の機種ごとに定まる制御定
数。

Cmin：サーボアンプ２２及びサーボバルブ２
３の特性によつて決まるバイアス電圧。

Ｃ＞Cminは、制御信号Ｃが最小制御信号
Cminよりも大きいかどうかの判定である。Ｃ
＞Cminが成り立つ場合は、フローチヤート下
へと進む。Ｃ＞Cminが成り立たない場合は、
すなわち、制御信号Ｃが最小制御信号がCmin
より小さい場合、特にＣが負の値の時は、走行
用に用いられている油圧モーター６が逆回転し
ロータリ除雪車が後進してしまうので、次の項
目Ｃ＝０で車速を０とする。

次に、Ｃ＜Cmaxは制御信号Ｃを許容最大制
御信号Cmaxよりも大きくしないためのチエツ
ク機構である。Ｃ＜Cmaxが成り立たない場合
は、Ｃ＝Cmaxで制御信号ＣがCmaxを越えな
いようにする。

Ｃ＜Cmaxが成り立つ場合は、フローチヤー
ト下へと進む。

位相進み回路については下記の如く作用す
る。

制御信号演算回路１９で出力されたデジタル
制御信号ＣはＤ／Ａ変換器２０でアナログ電圧
化して位相進み回路２１に入る。

位相進み回路は制御信号の位相を進めるもの
である。

以下具体例を第７図、第８図で示す。

位相進み回路を通さない第７図の場合は出力
信号の立ち上がりが悪い。位相進み回路を通し
た第８図の場合、出力信号の立ち上がりが良
い。

この信号の立ち上がりの良さが制御系内の位
相の遅れを補正し、制御系に有害なハンチング
などの減少を押さえる効果がある。

以上の信号の流れを繰返すことにより、効率
的な作業が可能となる。特に本願のものの場
合、機関回転数と燃料噴射ポンプコントロール
ラツク移動量の両方を入力信号とすることによ
り、機関の負荷状態をより精度良く感知するこ
とができる。また、センサ（除雪断面積計測
用）２４により、機関にかかる負荷をある程度
予測して、制御信号演算回路の出力、すなわ
ち、車速の大きさを調整するためハンチングな
どの不安定現象がなくなり、スムーズな除雪作
業となる。

図中、Ｓは雪である。

このように本発明のものは機関負荷及び除雪断
面積を検出し、機関定格馬力になるように車輌走
行速度を制御する作用を営むことになる。

すなわち、除雪断面積×車輌走行速度＝単位時
間当り除雪量であるので、機関負荷に最も影響を
与える単位時間当り除雪量を制御していることに
なる。

この結果、本発明のものは下記の効果を発揮す
ることになる。

(1) 除雪時の車輌走行速度の調整が自動で行われ
る。

(2) 常に機関定格馬力で作業が行われるため、そ
のロータリ除雪車の最大除雪能力が常に得ら
れ、作業効率が良くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はロータリ除雪車の略図的側面図、第２
図は一般のロータリ除雪車の動力伝達系統図、第
３図は本発明を採用した時の動力及び制御信号伝
達系統図、第４図は制御信号プログラムフローチ
ヤート、第５図は位相進み回路図、第６図はエン
ジン性能曲線を示すグラフ、第７図、第８図は制
御信号応答図である。 １……機関、２……主クラツチ、３……推進
軸、４……動力分配機、５……油圧ポンプ、６…
…油圧モーター、７……変速機（走行用）、８…
…前輪、９……後輪、１０……推進軸、１１……
伝動機、１２……ブロワ、１３……オーガ、１４
……油圧ポンプコントロールレバー、１５……回
転検出器、１６……Ｆ／Ｖコンバータ、１７……
変位検出器、１８……動ひずみ計、１９……制御
信号演算回路、２０……Ｄ／Ａ変換器、２１……
位相進み回路、２２……サーボアンプ、２３……
サーボバルブ、２４……センサ（除雪断面積計測
用）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 除雪装置前面の除雪予定断面積を測定し、こ
   の断面積に比例する機関トルク変動係数αとβを
   求め、機関トルクＴを Ｔ＝α（Ｎ−N₀）＋β（Ｌ−L₀）＋T₀ ここでT₀：機関最大トルク Ｎ：機関回転数 N₀：最大トルク時機関回転数 Ｌ：機関燃料噴射量 ラツク移動量 L₀：最大機関燃料噴射量 ラツク移動量 に基づいて求め、機関トルクＴと機関最大トルク
   T₀の差に比例して電気−油圧サーボバルブ２３
   へ走行用油圧ポンプ５の吐出量を変化させる電気
   信号を送り、走行用油圧モーター６の回転数を制
   御することで、車輌走行速度を制御するよう構成
   したことを特徴とするロータリ除雪車の除雪負荷
   自動制御装置。