JPH0814116B2 - モータグレーダの稼働表面の横傾斜角度を制御するための装置及びその方法 - Google Patents

モータグレーダの稼働表面の横傾斜角度を制御するための装置及びその方法

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JPH0814116B2
JPH0814116B2 JP4043667A JP4366792A JPH0814116B2 JP H0814116 B2 JPH0814116 B2 JP H0814116B2 JP 4043667 A JP4043667 A JP 4043667A JP 4366792 A JP4366792 A JP 4366792A JP H0814116 B2 JPH0814116 B2 JP H0814116B2
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    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E02F3/80—Component parts
    • E02F3/84—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems
    • E02F3/844—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically
    • E02F3/845—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically using mechanical sensors to determine the blade position, e.g. inclinometers, gyroscopes, pendulums

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  • Power Steering Mechanism (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に、後方の駆動ユニ
ットと、この駆動ユニットに対して相対的に回転すなわ
ち枢動することのできる前方の操縦ユニットとにより画
成される２部分連結型のフレームを備えるモータグレー
ダに関し、より詳細には、モータグレーダがカーブした
りあるいは急勾配を走行している際に、モータグレーダ
により切削される横傾斜角度を制御するための改善され
た方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】路床、自動車道、駐車場等を建造する際
には、勾配及び横傾斜、すなわちモータグレーダのブレ
ードの移動方向に直角な傾斜、が仕上げ面に緊密に近似
するように、表面を地ならしすることができるようにす
ることが重要である。このようにすると、舗装の厚み及
び強度は均一となる。高度に熟練したモータグレーダの
オペレータは、地ならし作業を手動操作で行って、許容
し得る勾配及び横傾斜を作ることができる。しかしなが
ら、時間的な圧迫及び手動操作により勾配及び横傾斜を
作る際に固有に生ずる誤差の危険性に鑑み、オペレータ
を補助しかつ許容し得る地ならしの結果を得るために必
要とされる時間及び技能を低減するための自動的な制御
装置が開発されてきた。
【０００３】米国特許第４，９２６，９４８号に開示さ
れ、本件出願の出願人が所有するある装置は、モータグ
レーダのオペレータがブレードの傾斜を予め設定し、モ
ータグレーダが斜交した状態で作動している時でも、そ
の傾斜を維持することを可能とする。この装置は、従来
入手可能な傾斜予設定型の装置に比較して大幅に改善さ
れたものであるが、モータグレーダがカーブする時には
切削の精度を維持することができない。その理由は、横
傾斜がブレードの移動方向に直角な傾斜として決定され
るという事実に戻る。モータグレーダがカーブしている
時には、ブレードは通常、モータグレーダの他の部分の
移動方向とは異なった移動方向を取る。しかしながら、
この制御装置は、モータグレーダがカーブする時の上記
ブレードの特殊な移動方向を考慮していない。従って、
この装置は、モータグレーダがカーブする時のブレード
の切削を正確に制御することができない。
【０００４】モータグレーダは通常、作業の間には比較
的水平な面において走行するが、モータグレーダが急勾
配状態で作動する場合がある。例えば、モータグレーダ
は横方向の傾斜面上で作業することがあり、また急勾配
の丘を上ったりあるいは下ったりすることがある。米国
特許第４，９２６，９４８号明細書に開示される装置
は、モータグレーダが水平な面で走行していない時に生
ずる誤差を完全には修正しない。その理由は、横傾斜は
重力を基準とするのに対して、上記米国特許第４，９２
６，９４８号明細書に開示される回転角度センサは依然
として、常に水平面で作動するとは限らないモータグレ
ーダのメインフレームを基準としているからである。通
常そのような誤差は重大ではないが、モータグレーダが
急勾配の丘すなわち横方向の傾斜面（ノリ）で作業する
場合には問題となり得る。
【０００５】従って、２部分の連結フレームを有するモ
ータグレーダがカーブをしている時またモータグレーダ
が急勾配の状況で作業している時に、該モータグレーダ
を、このモータグレーダが所望の横傾斜を維持するよう
に作動させる改善された方法及び装置が必要とされてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、フレ
ーム連結型のモータグレーダが、フレームが直線的な状
態で作動モードで走行している場合、傾斜した状態で走
行している場合、あるいは水平ではない状態で走行して
いる場合のいずれの場合においても、上記モータグレー
ダにより切削される横傾斜を有効に制御することのでき
る改善された方法及び装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、連結フレー
ム型のモータグレーダのブレードにより切削される横傾
斜角度を制御する本発明の方法及び装置により達成され
る。選択された横傾斜角度を維持するために必要とされ
るブレード傾斜角度が計算され、次にブレードの傾斜
を、検出したブレード傾斜角度が計算したブレード傾斜
角度にほぼ等しくなるように制御する。本発明の方法及
び装置は、モータグレーダがカーブを走行する時であっ
てもあるいは急勾配の状態で作動されている場合であっ
ても、所望の横傾斜を維持することができる。
【０００８】本発明の第１の観点によれば、後方の駆動
輪を有する後方の駆動ユニットと、前方の操縦輪を有
し、前記駆動ユニットと相対的に回転することができる
前方の操縦ユニットとにより画成される２部分連結型の
フレームと、前記操縦ユニットに連結されてその中心に
保持され側方に移動しないようにされたサークルユニッ
トと、前記操縦ユニットに該サークルユニットを介して
支持されるブレードとを備えるモータグレーダにより稼
働される表面の横傾斜角度を制御するための装置が提供
される。ブレードは、ほぼ垂直な軸線の周囲で回転可能
であると共に、該ブレードの端部の高さを調節されて水
平面に対するブレードの傾斜角度を画成する。本装置
は、所望の横傾斜角度を選定するための入力手段と、前
記操縦ユニットに対するブレードの回転角度を検出する
ための第１の角度センサ手段と、前記駆動ユニットに対
する前記操縦ユニットの回転角度を検出するための第２
の角度センサ手段と、前記操縦ユニットに対する前記前
方の操縦輪の回転角度を検出するための第３の角度セン
サ手段と、第１傾斜センサ手段及び第２の傾斜センサ手
段を備えている。第１の傾斜センサ手段が、水平面に対
する前記ブレードのブレード傾斜角度を検出する。ま
た、第２の傾斜センサ手段が、水平面に対する前記前方
の操縦ユニットの長手方向の傾斜角度及び横方向の傾斜
角度を検出する。横傾斜制御手段が、前記入力手段、前
記第１の角度センサ手段、前記第２の角度センサ手段、
前記第３の角度センサ手段、前記第１の傾斜センサ手段
及び前記第２の傾斜センサ手段に接続され、前記モータ
グレーダがカーブを走行する際に、前記ブレード傾斜角
度を制御して前記所望の横傾斜を維持する。前記モータ
グレーダは、更に、前記前方の操縦ユニットを前記後方
の駆動ユニットに接続する連結ジョイントを備える。前
記横傾斜制御手段は、前記前方の操縦ユニットと前記ブ
レードの移動方向の間の角度を、下記式を解くことによ
って計算する。
【０００９】
【数７】 上式において、βは、前記前方の操縦ユニットと前記ブ
レードの移動方向の間の前記角度であり、Ｗは、前記操
縦ユニットに対する前記前方の操縦輪の回転角度であ
り、ＸＹは、前記連結ジョイントと前記後輪の間の中心
点との間の距離に等しく、ＡＸは、前記連結ジョイント
と前記ブレード上の中心点との間の距離に等しく、ＡＢ
は、前記前輪の間の中心点から前記ブレード上の中心点
までの距離に等しく、αは、前記駆動ユニットに対する
前記操縦ユニットの回転角度に等しい。
【００１０】前記横傾斜制御手段は更に、上記ブレード
の移動方向と水平面の間の角度を、下記式を用いて計算
する。
【００１１】
【数８】 上式において、Ｒは、上記ブレードの移動方向と水平面
の間の角度であり、β’は、水平面に投影された上記操
縦ユニットと上記ブレードの移動方向の間の角度であ
り、Ｌは、水平面に対する上記前方の操縦ユニットの横
傾斜角度であり、Ｍは、水平面に対する上記前方の操縦
ユニットの長手方向の傾斜角度であり、βは、上記前方
の操縦ユニットと上記ブレードの移動方向の間の角度で
ある。
【００１２】前記横傾斜制御手段は、また、水平面に投
影された上記操縦ユニットと上記ブレードの移動方向の
間の角度を、下記式を解くことにより計算する。
【００１３】
【数９】 上式において、β’は、水平面に投影された上記操縦ユ
ニットと上記ブレードの移動方向の間の角度であり、Ｌ
は、水平面に対する上記前方の操縦ユニットの横傾斜角
度であり、Ｍは、水平面に対する上記前方の操縦ユニッ
トの長手方向の傾斜角度であり、βは、上記前方の操縦
ユニットと上記ブレードの移動方向の間の角度である。
【００１４】前記横傾斜制御手段は、更に、水平面に投
影された上記前方の操縦ユニットに対するブレード回転
角度を、下記式を解くことにより計算する。
【００１５】
【数１０】 上記式において、θ’は、水平面に投影された前方の操
縦ユニットに対するブレードの回転角度であり、θは、
上記第１の角度センサ手段により測定された上記前方の
操縦ユニットに対するブレード回転角度であり、Ｌは、
水平面に対する前方の操縦ユニットの横傾斜角度であ
り、Ｍは、水平面に対する上記前方の操縦ユニットの長
手方向の傾斜角度である。
【００１６】必要とされるブレード傾斜角度ＢＳを決定
する際に横傾斜制御手段により使用される角度τ’は、
角度θ’及びβ’の和に等しい。
【００１７】本発明の第２の観点によれば、後方の駆動
輪を有する後方の駆動ユニットと、前方の操縦輪を有
し、前記駆動ユニットと相対的に回転することができる
前方の操縦ユニットとにより画成される２部分連結型の
フレームと、前記操縦ユニットに連結されてその中心に
保持され側方に移動しないようにされたサークルユニッ
トと、前記操縦ユニットに該サークルユニットを介して
支持されるブレードとを備えるモータグレーダにより稼
働される表面の横傾斜角度を制御するための方法が提供
される。ブレードは、ほぼ垂直な軸線の周囲で回転可能
に操縦ユニットに支持されており、該ブレードは、その
端部の高さを調節されて水平面に対するブレードの傾斜
角度を画成するように装着される。本方法は、所望の横
傾斜角度を選定する段階と、上記操縦ユニットに対する
ブレードの回転角度を検出する段階と、上記駆動ユニッ
トに対する上記操縦ユニットの回転角度を検出する段階
と、上記操縦ユニットに対する上記前方の操縦輪の回転
角度を検出する段階と、水平面に対する上記ブレードの
ブレード傾斜角度を検出する段階と、水平面に対する上
記前方の操縦ユニットの長手方向の傾斜角度を検出する
段階と、水平面に対する上記前方の操縦ユニットの横傾
斜角度を検出する段階と、上記ブレード傾斜角度を制御
して、上記モータグレーダがカーブを走行する際に、上
記所望の横傾斜を維持する段階とを備える。上記所望の
横傾斜を維持するために上記ブレード傾斜角度を制御す
る段階は、下記式を用いて必要とされるブレード傾斜角
度を計算する段階を含む。
【００１８】
【数１１】 上式において、ＢＳは、水平面に対する上記ブレードの
必要とされるブレード傾斜角度であり、τ’は、水平面
に投影されたブレードの移動方向に関するブレードの回
転角度であり、Ｒは、上記ブレードの移動方向と水平面
の間の角度であり、ＣＳは、所望の横傾斜角度であり、
検出したブレード傾斜角度が計算したブレード傾斜角度
にほぼ等しくなるように、上記ブレードの傾斜を制御す
ることにより、上記モータグレーダが傾斜した走行状態
で作動する際に、上記所望の横傾斜を維持する。
【００１９】本発明の上記及び他の目的並びに効果は、
以下の記載、図面及び特許請求の範囲の記載から明らか
となろう。
【００２０】
【実施例】図面を参照すると、図１及び図２は、２部分
から成るフレーム連結型のモータグレーダ１００を平面
図で示している。モータグレーダ１００は、後方の駆動
輪１０４を有する後方の駆動ユニット１０２と、前方の
操縦輪１０８を有する前方の操縦ユニットすなわちメイ
ンフレーム１０６とを備えている。前方の操縦ユニット
１０６は、関節型のフレームジョイント１１０によって
後方の駆動ユニット１０２に対して相対的に回転可能に
連結されており、これにより、操縦ユニット１０６は図
２に示すように、操縦輪１０８がモータグレーダ１００
をカーブさせるのを助ける。
【００２１】「リング」あるいは「サークル」１１６と
一般に呼称される引っ張り棒及び回転テーブル装置によ
って、ブレード１１４は操縦ユニット１０６に支持され
ており、これによりブレード１１４は、サークル１１６
の中心と同一直線上のほぼ垂直な軸線の周囲で回転する
ことができる。モータグレーダ１００が図１に示すよう
にフレームの向きが直線的な状態で作動している時に
は、本明細書において参照する米国特許第３，７８６，
８７１号明細書の制御装置あるいはこれと同等な装置が
モータグレーダ１００によって切削されている所望の横
傾斜を維持することができる。「横傾斜（ｃｒｏｓｓ
ｓｌｏｐｅ）」とは、モータグレーダのブレードの移動
方向に直交する方向に沿って地面上に存在する勾配であ
る。モータグレーダ１００が、フレームが屈曲した状態
すなわち斜交した走行モードで作動している時には、本
明細書において参照する米国特許第４，９２６，９４８
号明細書の制御装置が、モータグレーダ１００により切
削されている所望の横傾斜を維持することができる。し
かしながら、モータグレーダ１００が急な斜面を走行し
ている場合、例えば上がり斜面、下り斜面あるいは側斜
面（ノリ）を走行している場合、にはモータグレーダに
より切削されている横傾斜は所望の横傾斜から若干ずれ
ることがある。また、モータグレーダ１００が、図２に
示すようにカーブを走行する時には、上述のような制御
装置は通常、モータグレーダ１００により切削されてい
る横傾斜を正確に制御することができない。
【００２２】本発明によれば、モータグレーダ１００が
カーブを走行している場合であっても、このモータグレ
ーダ１００により切削されている横傾斜を制御する方法
及び装置が提供される。本発明の作動に必要とされる装
置は、所望の横傾斜角度ＣＳを選定するためのキーボー
ド等の入力装置１１８（図３参照）から成る入力手段を
備えている。入力装置１１８は一般に、モータグレーダ
１００の運転室（図示せず）の中に設けられる。ブレー
ド角度センサ１２０から成る第１の角度センサ手段が、
操縦ユニット１０６に対するブレード１１４の回転角度
θを検出する。図２に示すように、ブレードの回転角度
θは、操縦ユニット１０６の中心軸線１２６に直交する
線１２４に対して相対的に測定され、従って、０°のブ
レード回転角度は、ブレード１１４を操縦ユニット１０
６に直交して位置させることに相当する。また本発明を
適正に実施するためには、サークル１１６を操縦ユニッ
ト１０６の中心に保持すべきであって側方に移動させて
はならない。
【００２３】角度センサ１２１から成る第２の角度セン
サ手段が、駆動ユニット１０２に対する操縦ユニット１
０６の回転角度αを検出する。角度センサ１２１は、操
縦ユニット１０６を駆動ユニット１０２に連結する間接
ジョイント１１０にあるいはこれに隣接して設けられ、
これにより回転角度αは直接検出される。
【００２４】角度センサ１２２から成る第３の角度セン
サ手段が、操縦ユニット１０６に対する前方の操縦輪１
０８の回転角度Ｗを検出する。図１及び図２に示すよう
に、センサ１２２は前方の操縦輪１０８の間に設けら
れ、例えば操縦リンク機構１０８Ａによってこれら操縦
輪１０８に接続されている。必要であれば、回転角度Ｗ
をより直接的に検出するために、センサ１２２を前方の
操縦輪１０８の１つにすぐ隣接して位置させることがで
きることは勿論である。角度センサ１２０、１２１およ
び１２２は、トーリー・インダストリ社（Ｔａｌｌｙ
Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．）のウォータズ製造
部門（Ｗａｔｅｒｓ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｄ
ｅｖｉｓｉｏｎ）から商業的に入手可能な電位差計（モ
デルＣＰ２２−４１５）及び他の装置から構成すること
ができる。
【００２５】第１の傾斜センサ１３０から成る第１の傾
斜センサ手段が、水平面ＨＰに対するブレード１１４の
ブレード傾斜角度ＢＳを検出する（図３参照）。図示の
ように、傾斜センサ１３０はサークル１１６に設けられ
るが、用途に応じてブレード１１４あるいは他のブレー
ド支持構造体に設けることもできる。共通のハウジング
の中に設けられた第２の及び第３の傾斜センサ１３４ａ
および１３４ｂから成る第２の傾斜センサ手段が前方の
操縦ユニット１０６に設けられている。傾斜センサ１３
４ａは、水平面ＨＰに対する操縦ユニット１０６の走行
方向１２９における長手方向の傾斜角度Ｍを検出し、ま
た傾斜センサ１３４ｂは、水平面ＨＰに対する前方の操
縦ユニット１０６の走行方向１２９と９０°をなす方向
における横方向の傾斜角度Ｌを検出する。最後に、ブレ
ード傾斜制御プロセッサ１３６から成る横傾斜制御手段
が、入力装置１１８、角度センサ１２０および１２１又
は１２２、第１の、第２の及び第３の傾斜センサ１３
０、１３４ａ、１３４ｂに接続されており、該制御手段
は、モータグレーダ１００が図２に示すようにカーブを
走行している場合でもあるいは急斜面を走行している場
合でも、上記入力装置及びセンサに応答してブレードの
傾斜角度ＢＳを制御して所望の横傾斜角度ＣＳを維持す
る。第１、第２及び第３の傾斜センサ１３０、１３４
ａ、１３４ｂは、ルーカス・センシング・システムズ社
（Ｌｕｃａｓ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎ
ｃ．）によってアキュスタII（Ａｃｃｕｓｔａｒ II）
の商品名で販売されているセンサ及び他の装置から構成
することができる。
【００２６】上記制御装置を適正に機能させるために
は、モータグレーダ１００の前輪１０８を垂直面に設け
る必要があることを注記しておく。すなわち、前輪は垂
直面のいずれの側にも傾けてはならない。前輪１０８が
垂直面の一方の側あるいは他方の側に傾斜すると、モー
タグレーダ１００の前方部はその傾斜に比例した高さだ
け下がることになり、従って、第２の傾斜センサ手段１
３４ａ、１３４ｂが水平面に対して較正された状態に維
持されなくなるので、必要とされるブレードの傾斜角度
ＢＳの計算に誤差を生ずる。
【００２７】図３においては、本発明に従ってモータグ
レーダ１００のグレーダ・ブレード１１４を調節するよ
うに作動することのできるブレード横傾斜制御装置が、
グレーダ・ブレード１１４の後方から見た状態で概略的
なブロックダイアグラムとして示されている。リング１
１６の高さ従ってブレード１１４の高さは、一対の油圧
シリンダ１３８、１４０によって制御される。これら油
圧シリンダは周知であるので図３のブロックダイアグラ
ムには単に概略的に示してある。ブレード傾斜制御プロ
セッサ１３６は、流量調整弁１４２を介してシリンダ１
３８を制御し、シリンダ１４０は、モータグレーダ１０
０のオペレータ又はレーザ制御装置あるいはストリング
制御装置等の高さ設定装置（図示せず）によって制御さ
れる。高さ設定装置は当業界においては周知であるの
で、ここでは説明しない。グレーダ・ブレードに加え
て、他の土工事用の工具を、これらブレード１１４ある
いは他の工具がこれらの高さ及び傾斜の両方を制御する
シリンダ１３８、１４０等の一対の油圧シリンダによっ
て支持されるように、種々の方法で装着することができ
ることは明らかであろう。本明細書の開示から明らかな
ように、本発明は、上述の工具の横傾斜を制御するため
にも適用することができる。
【００２８】次に図２及び図４乃至図６を参照して、図
３のブレード傾斜制御プロセッサ１３６を作動させるた
めの式の展開を行う。以下の記号で示す角度的な配置が
傾斜制御プロセッサ１３６により監視あるいは制御され
る。
【００２９】すなわち、 ＢＳ： 水平面に対するブレード１１４の必要ブレード
傾斜角度、 Ｗ： 操縦ユニット１０６に対する前方操縦輪１０８
の回転角度、 α： 駆動ユニット１０２に対する操縦ユニット１０
６の回転角度、 θ： 操縦ユニット１０６に対するブレード１１４の
回転角度、 Ｍ： 水平面に関するモータグレーダ１００の長手方
向の傾斜角度、 Ｌ： 水平面に関するモータグレーダ１００の横方向
の傾斜角度、 ＣＳ： オペレータによりブレードの傾斜基準値１１８
を用いて選択された所望の横傾斜角度。
【００３０】ブレード傾斜制御プロセッサ１３６が、所
望の横傾斜角度ＣＳに対して、必要とされるブレード１
１４のブレード傾斜角度ＢＳを決定することを可能とす
る第１の式（ａ）を以下に誘導する。この式は、モータ
グレーダ１００が、フレームが直線的な状態にあるモー
ドで作動している時、カーブを走行している時、あるい
は傾斜した状態で走行している時に、ブレード１１４に
対する適正なブレード傾斜角度ＢＳを与える。この式は
また、モータグレーダ１００が急勾配の状態で作動して
いる時であっても、適正なブレード傾斜角度ＢＳを与え
る。ブレードの下縁部１１４ａ及びブレードの真の移動
方向１１２を示す図４を参照すると、式（ａ）が以下の
ように誘導されることは明らかであろう。
【００３１】
【数１２】 上式において、ＢＳは、水平面ＨＰに対するブレード１
１４の必要とされるブレード傾斜角度であり、τ’は、
水平面ＨＰに投影したブレードの移動方向１１２に関す
るブレードの回転角度であり、Ｒは、ブレードの移動方
向１１２と水平面ＨＰとの間の角度であり、ＣＳは、ブ
レードの傾斜基準値１１８を用いてオペレータにより選
択された所望の横傾斜角度である。
【００３２】図４に示すように、角度τ’は、角度
（θ’＋ β’）に等しく、ここにおいて、θ’は、水
平面ＨＰに投影されたブレード回転角度θから成り、
β’は、水平面ＨＰに投影されたメインフレーム１０６
とブレードの真の移動方向１１２の間の角度から成る。
【００３３】ブレードの回転角度θ’を決定するために
制御プロセッサ１３６が用いる式（ｂ）を次に誘導す
る。角度θ’は、τ’を決定するためにプロセッサ１３
６により用いられ、上記τ’は、プロセッサ１３６によ
り、必要とされるブレードの傾斜角度ＢＳを決定するた
めに式（ａ）において用いられる。
【００３４】図５は、式（ｂ）を誘導するために示され
たものであり、この図においては、ブレード１１４の切
削エッジ１１４ａ上の中心点Ａは、前方の操縦ユニット
１０６の中心軸線１２６に沿って位置する垂直面と交差
しており、水平ベクトルＡＢは、前方の操縦ユニット１
０６の中心軸線１２６に平行に位置し、点Ａから、図２
に示すように前輪１０８の間に位置する中心点１０８ｂ
と同一直線上にある（共線的な）点Ｂまで伸長してお
り、ベクトルＡＨは、前方の操縦ユニット１０６の一部
を示しており、ベクトルＡＧは、ブレード１１４の底部
エッジ１１４ａを示しており、ベクトルＡＦは、長手方
向の傾斜角度Ｍがゼロの時のブレードの位置を示してお
り、水平ベクトルＡＣは、前方の操縦ユニット１０６の
中心軸線１２６に垂直であり、ベクトルＡＤは、水平面
に投影されたブレードの位置を表している。図５を参照
すると、式（ｂ）が以下のように誘導されることは明ら
かであろう。
【００３５】
【数１３】 上式において、角度θ’は、水平面ＨＰに投影されたブ
レードの回転角度θから成り、θは、ブレードの角度セ
ンサ１２０により測定されたブレードの回転角度に等し
く、Ｌは、傾斜センサ１３４ｂにより測定された横傾斜
角度に等しく、Ｍは、傾斜センサ１３４ａにより測定さ
れた前方の操縦ユニット１０６に沿う長手方向の傾斜に
等しい。
【００３６】制御プロセッサ１３６が角度β’及びＲを
決定するために用いる第３及び第４の式（ｃ）及び
（ｄ）を以下にそれぞれ誘導する。上述のように、角度
β’は、プロセッサ１３６がτ’を決定するために用い
られ、またＲは、プロセッサ１３６が式（ａ）において
必要とされるブレードの傾斜角度ＢＳを決定するために
用いられる。図６は式（ｃ）及び（ｄ）を誘導するため
に示されており、この図においては、中心点Ａはブレー
ドの切削エッジ１１４ａ上にあり、ベクトルＡＫは、ブ
レードの真の移動方向１１２に沿っており、水平ベクト
ルＡＢは、前方の操縦ユニット１０６の中心軸線１２６
に平行に位置し、点Ａから、前輪１０８の間の中心点１
０８ｂと同一直線上にある点Ｂまで伸長しており、ベク
トルＡＨは、前方の操縦ユニット１０６の一部を示して
おり、ベクトルＡＪは、水平面ＨＰに投影されたブレー
ドの移動方向１１２に沿っており、ベクトルＡＨは、水
平面ＨＰに関する前方の操縦ユニット１０６の角度位置
を示している。図６を参照すると、式（ｃ）及び（ｄ）
が以下のように誘導されることは明らかであろう。
【００３７】
【数１４】 上式において、β’は、水平面ＨＰに投影されたメイン
フレーム１０６とブレードの真の移動方向１１２との間
の角度に等しく、Ｌは、傾斜センサ１３４ｂにより測定
された横傾斜角度に等しく、Ｍは、傾斜センサ１３４ａ
により測定された前方の操縦ユニット１０６に沿う長手
方向の傾斜に等しく、角度βは、メインフレーム１０６
とブレードの真の移動方向１１２の間の角度に等しく、
Ｒは、ブレードの移動方向１１２と水平面ＨＰの間の角
度に等しい。
【００３８】第５の式（ｅ）を以下に誘導する。この式
は、プロセッサ１３６が、前方の操縦ユニット１０６と
ブレードの真の移動方向１１２の間の角度に等しい角度
βを決定するために用いられる。角度βは、プロセッサ
１３６によって上述の式（ｃ）及び（ｄ）において用い
られる。図７は式（ｅ）を誘導するために示すものであ
って、この図においては、中心点Ａは、ブレードの切削
エッジ１１４ａ上にあり、ベクトルＡＪは、水平面ＨＰ
に投影されたブレードの真の移動方向１１２に沿ってお
り、水平ベクトルＡＢは、前方の操縦ユニット１０６の
中心軸線１２６に平行に位置し、点Ａから、前輪１０８
の間に位置する中心点１０８ｂと同一直線上にある点Ｂ
まで伸長しており、連結枢動点Ｘは、連結ジョイント１
１０の中心を通る垂直軸線上に位置しており、点Ｙは、
図２に示すように後輪１０４の間に位置する中心点１０
４ａを通る垂直軸線上に位置しており、点Ｚは、これも
同様に図２に示すモータグレーダ１００の瞬間回転中心
である。図７を参照すると、式（ｅ）が以下のように誘
導されることは明らかであろう。
【００３９】
【数１５】 上式において、βは、前方の操縦ユニット１０６とブレ
ードの真の移動方向１１２の間の角度に等しく、Ｗは、
操縦ユニット１０６に対する前方の操縦輪１０８の回転
角度に等しく、ＸＹは、連結ジョイント１１０と、後輪
１０４の間の中心点１０４ａの間の距離に等しく、ＡＸ
は、連結ジョイント１１０とブレード１１４上の点Ａの
間の距離に等しく、ＡＢは、前輪１０８の間の中心点１
０８Ｂからブレード１１４上の点Ａまでの距離に等し
く、αは、駆動ユニット１０２に対する操縦ユニット１
０６の回転角度に等しい。
【００４０】式（ａ）乃至（ｅ）は、ブレード傾斜制御
プロセッサ１３６が、モータグレーダ１００により切削
されている所望の横傾斜を維持するために必要とされる
ブレードの傾斜角度ＢＳを決定するために用いられる。
横傾斜制御手段あるいはブレード傾斜制御プロセッサ１
３６は次に、検出されたブレードの傾斜角度ＢＳが計算
されたブレードの傾斜角度ＢＳにほぼ等しくなるよう
に、流量調整弁１４２及びシリンダ１３８を介してブレ
ードの傾斜を制御し、これにより、モータグレーダ１０
０が図２に示すようにカーブを走行している時であって
も、所望の横傾斜角度ＣＳを維持する。ブレードの傾斜
を制御するプロセッサ１３６は、モータグレーダ１００
が、フレームが直線的になる状態、傾斜した走行状態、
あるいは急勾配における走行状態にある場合にも、横傾
斜角度ＣＳを適正に維持するように機能することを注記
しておく。
【００４１】なお、必要とされるブレードの傾斜角度Ｂ
Ｓを、横傾斜角度Ｌを決定することなく決定することが
可能である。上述の装置がこのような制御装置に採用さ
れるが、傾斜センサ１３４ｂは最早必要とされない。こ
のような装置においては、ブレード傾斜制御プロセッサ
１３６は、以下の式を解くことによって、ブレードの傾
斜角度ＢＳを決定する。
【００４２】
【数１６】 上式において、ＢＳは、水平面に対するブレードの必要
とされる傾斜角度であり、τ’’は、前方の操縦ユニッ
ト１０６の横傾斜角度Ｌをゼロに設定した状態で、水平
面に投影されたブレードの移動方向に関するブレードの
回転角度であり（図８参照）、Ｒ’は、横傾斜角度Ｌを
ゼロに設定した状態における水平面とブレードの移動方
向の間の角度であり（図６及び図８参照）、ＣＳは、所
望の横傾斜角度である。この装置は、式（ａ）を用いる
上述の装置程には正確ではないが、所望の横傾斜ＣＳを
得るために必要とされるブレードの傾斜角度ＢＳにかな
り近い近似値を与え、この装置は本発明のある用途にお
いては十分に正確なものであろう。
【００４３】横傾斜角度Ｌをゼロに設定した状態におい
て、水平面に投影されたブレードの移動方向に関するブ
レード１１４の回転角度τ’’は、角度β’’及び
θ’’を総和することによって決定される。角度β’’
は、横傾斜角度Ｌをゼロに設定した状態で、水平面に投
影された前方の操縦ユニット１０６とブレードの移動方
向の間の角度である（図６及び図８参照）。角度β’’
は次式によって決定される。
【００４４】
【数１７】 上式において、βは、前方の操縦ユニット１０６とブレ
ードの移動方向１１２の間の角度であり（上記式（ｅ）
参照）、またＭは、傾斜センサ１３４ａにより測定した
水平面に対する前方の操縦ユニット１０６の長手方向の
傾斜角度である。
【００４５】角度θ’’は、横傾斜角度Ｌをゼロに設定
した状態で、水平面に投影されたゼロ操縦ユニット１０
６に対するブレードの回転角度である（図５及び図８参
照）。角度θ’’は、次式により決定される。
【００４６】
【数１８】 上式において、θは、ブレードの角度センサ１２０によ
り検出した操縦ユニット１０６に対するブレード１１４
の回転角度であり、またＭは、水平面に対する前方の操
縦ユニットの長手方向の傾斜角度である。
【００４７】角度Ｒ’は次式により決定される。
【００４８】
【数１９】 上式において、βは、メインフレーム１０６とブレード
の真の移動方向１１２の間の角度であり、β’’は、横
傾斜角度Ｌをゼロに設定した状態で、水平面に投影され
たメインフレーム１０６とブレードの真の移動方向１１
２の間の角度であり、Ｍは、水平面に対する前方の操縦
ユニット１０６の長手方向の傾斜角度である。角度Ｒ’
は、図６及び図８において、線１５０と１５２の間に示
されている。線１５０は、Ｌがゼロに設定されている時
のブレードの移動方向１１２を表しており、また線１５
２は、Ｌがゼロに設定されている時のブレードの水平方
向の移動方向を表している。
【００４９】モータグレーダの横傾斜切削を制御するた
めの本発明の方法及び装置を図面を参照して上に詳細に
説明したが、特許請求の範囲において定められる本発明
の範囲から逸脱することなく、種々の変更あるいは変形
を行えることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】フレームの直線的な作動を示すフレーム連結型
のモータグレーダの概略平面図である。
【図２】カーブを走行しているフレーム連結型のモータ
グレーダの概略平面図である。
【図３】モータグレーダの横傾斜を制御するために応用
された本発明を示す概略的なブロックダイアグラムであ
る。
【図４】所望の横傾斜角度のために必要とされるブレー
ドの傾斜角度を決定するために本発明の方法及び装置に
より使用される式を誘導するために用いる、モータグレ
ーダの要素の相対的な配向を示す線図である。
【図５】所望の横傾斜角度のために必要とされるブレー
ドの傾斜角度を決定するために本発明の方法及び装置に
より使用される式を誘導するために用いる、モータグレ
ーダの要素の相対的な配向を示す線図である。
【図６】所望の横傾斜角度のために必要とされるブレー
ドの傾斜角度を決定するために本発明の方法及び装置に
より使用される式を誘導するために用いる、モータグレ
ーダの要素の相対的な配向を示す線図である。
【図７】所望の横傾斜角度のために必要とされるブレー
ドの傾斜角度を決定するために本発明の方法及び装置に
より使用される式を誘導するために用いる、モータグレ
ーダの要素の相対的な配向を示す線図である。
【図８】所望の横傾斜角度のために必要とされるブレー
ドの傾斜角度を決定するために本発明の方法及び装置に
より使用される式を誘導するために用いる、モータグレ
ーダの要素の相対的な配向を示す線図である。
【符号の説明】
１００ モータグレーダ １０２ 後方の駆
動ユニット １０４ 後輪 １０６ 前方の操
縦ユニット １０８ 前輪 １１０ 連結ジョ
イント １１４ ブレード １１６ サークル １１８ 入力装置 １２０、１２１、
１２２ 角度センサ １３０、１３１ａ、１３１ｂ 傾斜センサ ＢＳ ブレードの傾斜角度 ＣＳ 横傾斜角度 ＨＰ 水平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・エイチ・キドウェル アメリカ合衆国オハイオ州45424，ヒュー バー・ハイツ，スクールゲート・ドライブ 8566 (56)参考文献 特開 平３−39526（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−164835（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 後方の駆動輪を有する後方の駆動ユニッ
    トと、前方の操縦輪を有し、前記駆動ユニットと相対的
    に回転することができる前方の操縦ユニットとにより画
    成される２部分連結型のフレームと、前記操縦ユニット
    に連結されてその中心に保持され側方に移動しないよう
    にされたサークルユニットと、前記操縦ユニットに該サ
    ークルユニットを介して支持されるブレードとを備えて
    成り、該ブレードが、ほぼ垂直な軸線の周囲で回転可能
    であると共に、該ブレードの端部の高さを調節されて水
    平面に対するブレードの傾斜角度を画成するように装着
    されているモータグレーダにおいて、該モータグレーダ
    により稼働される表面の横傾斜角度を制御するための装
    置であって、 所望の横傾斜角度を選定するための入力手段と、 前記操縦ユニットに対するブレードの回転角度を検出す
    るための第１の角度センサ手段と、 前記駆動ユニットに対する前記操縦ユニットの回転角度
    を検出するための第２の角度センサ手段と、 前記操縦ユニットに対する前記前方の操縦輪の回転角度
    を検出するための第３の角度センサ手段と、 水平面に対する前記ブレードのブレード傾斜角度を検出
    するための第１の傾斜センサ手段と、 水平面に対する前記前方の操縦ユニットの長手方向の傾
    斜角度及び横方向の傾斜角度を検出するための第２の傾
    斜センサ手段と、 前記入力手段、前記第１の角度センサ手段、前記第２の
    角度センサ手段、前記第３の角度センサ手段、前記第１
    の傾斜センサ手段及び前記第２の傾斜センサ手段に接続
    され、前記モータグレーダがカーブを走行する際に、前
    記ブレード傾斜角度を制御して前記所望の横傾斜を維持
    する横傾斜制御手段とを備え、 前記モータグレーダが更に、前記前方の操縦ユニットを
    前記後方の駆動ユニットに接続する連結ジョイントを備
    え、 前記前方の操縦ユニットと前記ブレードの移動方向の間
    の角度が、下記式を解くことによって前記横傾斜制御手
    段により計算され、 【数１】 上式において、βは、前記前方の操縦ユニットと前記ブ
    レードの移動方向の間の前記角度であり、Ｗは、前記操
    縦ユニットに対する前記前方の操縦輪の回転角度であ
    り、ＸＹは、前記連結ジョイントと前記後輪の間の中心
    点との間の距離に等しく、ＡＸは、前記連結ジョイント
    と前記ブレード上の中心点との間の距離に等しく、ＡＢ
    は、前記前輪の間の中心点から前記ブレード上の中心点
    までの距離に等しく、αは、前記駆動ユニットに対する
    前記操縦ユニットの回転角度に等しいことを特徴とする
    モータグレーダにより稼働される表面の横傾斜角度を制
    御する装置。
  2. 【請求項２】 請求項１のモータグレーダにより稼働さ
    れる表面の横傾斜角度を制御する装置において、前記ブ
    レードの移動方向と水平面の間の角度が、下記式を用い
    て前記横傾斜制御手段により計算され、 【数２】 上式において、Ｒは、前記ブレードの移動方向と水平面
    との間の角度であり、β’は、水平面に投影された前記
    操縦ユニットと前記ブレードの移動方向との間の角度で
    あり、Ｌは、水平面に対する前記前方の操縦ユニットの
    横傾斜角度であり、Ｍは、水平面に対する前記前方の操
    縦ユニットの長手方向の傾斜角度であり、βは、前記前
    方の操縦ユニットと前記ブレードの移動方向との間の角
    度であることを特徴とするモータグレーダにより稼働さ
    れる表面の横傾斜角度を制御する装置。
  3. 【請求項３】 請求項２のモータグレーダにより稼働さ
    れる表面の横傾斜角度を制御する装置において、水平面
    に投影された前記操縦ユニットと前記ブレードの移動方
    向の間の角度が、下記式を解くことにより前記横傾斜制
    御手段により計算され、 【数３】 上式において、β’は、水平面に投影された前記操縦ユ
    ニットと前記ブレードの移動方向の間の角度であり、Ｌ
    は、水平面に対する前記前方の操縦ユニットの横傾斜角
    度であり、Ｍは、水平面に対する前記前方の操縦ユニッ
    トの長手方向の傾斜角度であり、βは、前記前方の操縦
    ユニットと前記ブレードの移動方向の間の角度であるこ
    とを特徴とするモータグレーダにより稼働される表面の
    横傾斜角度を制御する装置。
  4. 【請求項４】 請求項３のモータグレーダにより稼働さ
    れる表面の横傾斜角度を制御する装置において、水平面
    に投影された前記前方の操縦ユニットに対するブレード
    回転角度が、下記式を解くことにより前記横傾斜制御手
    段により計算され、 【数４】 上記式において、θ’は、水平面に投影された前方の操
    縦ユニットに対するブレードの回転角度であり、θは、
    前記第１の角度センサ手段により測定された前記前方の
    操縦ユニットに対するブレード回転角度であり、Ｌは、
    水平面に対する前方の操縦ユニットの横傾斜角度であ
    り、Ｍは、水平面に対する前記前方の操縦ユニットの長
    手方向の傾斜角度であることを特徴とするモータグレー
    ダにより稼働される表面の横傾斜角度を制御する装置。
  5. 【請求項５】 請求項４のモータグレーダにより稼働さ
    れる表面の横傾斜角度を制御する装置において、前記所
    望の横傾斜を維持するために必要とされるブレード傾斜
    角度が、下記式を用いて前記横傾斜制御手段により計算
    され、 【数５】 上式において、ＢＳは、水平面に対する前記ブレードの
    必要とされるブレード傾斜角度であり、τ’は、水平面
    に投影されたブレードの移動方向に関するブレードの回
    転角度であって角度θ’及び角度β’の和に等しく、Ｒ
    は、前記ブレードの移動方向と水平面の間の角度であ
    り、ＣＳは所望の横傾斜角度であり、前記横傾斜制御手
    段は、検出したブレード傾斜角度が計算したブレード傾
    斜角度にほぼ等しくなるように、前記ブレードの傾斜を
    制御し、これにより、前記モータグレーダが曲がった走
    行状態で作動している時に、前記所望の横傾斜を維持す
    ることを特徴とするモータグレーダにより稼働される表
    面の横傾斜角度を制御する装置。
  6. 【請求項６】 後方の駆動輪を有する後方の駆動ユニッ
    トと、前方の操縦輪を有し、前記駆動ユニットと相対的
    に回転することができる前方の操縦ユニットとにより画
    成される２部分連結型のフレームと、前記操縦ユニット
    に連結されてその中心に保持され側方に移動しないよう
    にされたサークルユニットと、前記操縦ユニットに該サ
    ークルユニットを介して支持されるブレードとを備えて
    成り、該ブレードが、ほぼ垂直な軸線の周囲で回転可能
    であると共に、該ブレードの端部の高さを調節されて水
    平面に対するブレードの傾斜角度を画成するように装着
    されているモータグレーダにおいて、該モータグレーダ
    により稼働される表面の横傾斜角度を制御するための方
    法であって、 所望の横傾斜角度を選定する段階と、 前記操縦ユニットに対するブレードの回転角度を検出す
    る段階と、 前記駆動ユニットに対する前記操縦ユニットの回転角度
    を検出する段階と、 前記操縦ユニットに対する前記前方の操縦輪の回転角度
    を検出する段階と、 水平面に対する前記ブレードのブレード傾斜角度を検出
    する段階と、 水平面に対する前記前方の操縦ユニットの長手方向の傾
    斜角度を検出する段階と、 水平面に対する前記前方の操縦ユニットの横傾斜角度を
    検出する段階と、 前記ブレード傾斜角度を制御して、前記モータグレーダ
    がカーブを走行する際に、前記所望の横傾斜を維持する
    段階とを備え、 前記所望の横傾斜を維持するために前記ブレード傾斜角
    度を制御する段階が、下記式を用いて必要とされるブレ
    ード傾斜角度を計算する段階を含み、 【数６】 上式において、ＢＳは、水平面に対する前記ブレードの
    必要とされるブレード傾斜角度であり、τ’は、水平面
    に投影されたブレードの移動方向に関するブレードの回
    転角度であり、Ｒは、前記ブレードの移動方向と水平面
    の間の角度であり、ＣＳは所望の横傾斜角度であり、 検出したブレード傾斜角度が計算したブレード傾斜角度
    にほぼ等しくなるように、前記ブレードの傾斜を制御す
    ることにより、前記モータグレーダが傾斜した走行状態
    で作動する際に、前記所望の横傾斜を維持することを特
    徴とするモータグレーダにより稼働される表面の横傾斜
    角度を制御する方法。
JP4043667A 1991-03-01 1992-02-28 モータグレーダの稼働表面の横傾斜角度を制御するための装置及びその方法 Expired - Fee Related JPH0814116B2 (ja)

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