JP2006232071A - 牽引式除雪車両におけるトレーラの安定走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カーブ箇所の作業であっても、内輪差を減少することによって、トレーラに配設した掃過ブラシにより残り雪を確実に除去することができる牽引式除雪車両におけるトレーラの安定走行制御装置を提供すること。
【解決手段】 牽引車両１とトレーラ２とを少なくとも具備して構成される牽引式の除雪車両において、
制御処理演算装置３には、ステアリング角度θｓと連結角度θｊとの相関関係によって定められる適正連結角度θａがモデリングされ、この適正連結角度θａに対応する後輪22ｗ・22ｗの目標後輪角度θｎが予め記憶されており、
ステアリング角度信号12Ｐおよび連結角度信号13Ｐが当該制御処理演算装置３に入力され、演算された前記目標後輪角度θｎに基づいて、転舵角度制御信号22Ｑが転舵装置22ａに発信されて前記後輪22ｗ・22ｗを転舵する一方、ブラシ角度制御信号21Ｑがブラシ角度調節装置21ａに発信されて前記掃過ブラシ21を回動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、牽引式の除雪車両の改良、更に詳しくは、カーブ箇所の作業であっても、内輪差を減少することによって、トレーラに配設した掃過ブラシにより残り雪を確実に除去することができる牽引式除雪車両におけるトレーラの安定走行制御装置に関するものである。

周知のとおり、雪国における幹線道路の交通確保のためには、除雪車両を用いた除雪作業が行われており、かかる除雪車両には大型の牽引式のものが使用されている。具体的には、牽引車両の前方に配置したブレードやスノープラウなどの除雪板によって積雪を道路の脇に押し遣って排斥すると共に、当該除雪板の通過後において板体下部の隙間によって残り雪が生じるため、トレーラ（被牽引車両）のシャーシ下面に配設された回転式の掃過ブラシにより除去するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、かかる牽引式のものにあっては、カーブを走行する際に、構造上、前方の牽引車両と後方のトレーラとの走行軌道が異なり、内輪差を生じてしまうため、トレーラに配設した掃過ブラシにより前記の残り雪を適切に除去できないという不満があった。
特開２００２−６９９５８号公報 （第４−８頁、図１−６）

本発明は、従来の牽引式の除雪車両に、上記のような問題があったことに鑑みて為されたものであり、カーブ箇所の作業であっても、内輪差を減少することによって、トレーラに配設した掃過ブラシにより残り雪を確実に除去することができる牽引式除雪車両におけるトレーラの安定走行制御装置を提供することを技術的課題とする。

本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。

即ち、本発明は、除雪板体11が前方に配設され、かつ、ハンドル12の回動操作により車両前方に配設された操舵輪12ｗ・12ｗの進行方向を変更して走行させる自走式車両で、かつ、後尾部にはヒッチ13が形成されているとともに、速度計14により車両の走行速度を計測可能な牽引車両１と、
この牽引車両１のヒッチ13において連結される被牽引車両であって、シャーシ下面には首振り自在な回転式の掃過ブラシ21が配設され、かつ、後方には後輪22ｗ・22ｗを備えたトレーラ２とを少なくとも具備して構成される牽引式の除雪車両において、
前記牽引車両１の操舵輪12ｗ・12ｗのステアリング角度θｓを検出するステアリング角度センサー12ｓから発信されるステアリング角度信号12Ｐと、前記ヒッチ13における牽引車両１に対してトレーラ２が成す連結角度θｊを検出する連結角度センサー13ｓから発信される連結角度信号13Ｐと、前記速度計14から発信される速度信号14Ｐと、
前記トレーラ２の掃過ブラシ21の首振り角度θｃを検出するブラシ角度センサー21ｓから発信されるブラシ角度信号21Ｐと、後輪22ｗ・22ｗの成す後輪角度θｔを検出する後輪角度センサー22ｓから発信される後輪角度信号22Ｐとが制御処理演算装置３に入力され、
この制御処理演算装置３には、ステアリング角度θｓと連結角度θｊとの相関関係によって定められる適正連結角度θａがモデリングされ、この適正連結角度θａに対応する後輪22ｗ・22ｗの目標後輪角度θｎが予め記憶されており、
前記ステアリング角度信号12Ｐおよび連結角度信号13Ｐが当該制御処理演算装置３に入力され、演算された前記目標後輪角度θｎに基づいて、転舵角度制御信号22Ｑが転舵装置22ａに発信されて前記後輪22ｗ・22ｗを転舵する一方、ブラシ角度制御信号21Ｑがブラシ角度調節装置21ａに発信されて前記掃過ブラシ21を回動することによって、カーブ走行時における前後輪間の内輪差を減少せしめて、かつ、前記牽引車両１の除雪板体11と前記トレーラ２の掃過ブラシ21との走行軌道を略一致ならしめて積雪を確実に除去できるように構成するという技術的手段を採用した。

また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、速度計14が変速ギヤシフトのギヤ段数に基づいて定められたギヤ段数信号を発信するという技術的手段を採用した。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、牽引車両１の除雪板体11を弯曲面を有するスノープラウにするという技術的手段を採用した。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、トレーラ２の転舵装置22ａおよび／またはブラシ角度調節装置21ａを油圧式アクチュエータにするという技術的手段を採用した。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、ステアリング角度センサー12ｓ、連結角度センサー13ｓ、ブラシ角度センサー21ｓ、後輪角度センサー22ｓの少なくとも一つをポテンショメータにするという技術的手段を採用した。

本発明にあっては、牽引式の除雪車両において、各センサーから発信されるパラメータ信号を制御処理演算装置に入力し、この制御処理演算装置には、ステアリング角度と連結角度との相関関係により定められる適正連結角度をモデリングして、この適正連結角度に対応する後輪の目標後輪角度が予め記憶させておくことによって、後輪を転舵する一方、掃過ブラシを回動することができるので、カーブ走行時における前後輪間の内輪差を減少せしめて、かつ、前記牽引車両の除雪板体と前記トレーラの掃過ブラシとの走行軌道を略一致ならしめて積雪を確実に除去できることから、除雪車両における実用的利用価値は頗る高いと云える。

本発明を実施するための最良の形態を具体的に図示した図面に基づいて更に詳細に説明すると、次のとおりである。

本発明の実施形態を図１から図８に基づいて説明する。図中、符号１で指示するものは牽引車両であり、この牽引車両１は、除雪板体11が前方に配設され、かつ、ハンドル12の回動操作により車両前方に配設された操舵輪12ｗ・12ｗの進行方向を変更して走行させる自走式車両で、かつ、後尾部にはヒッチ13が形成されているとともに、速度計14により車両の走行速度を計測可能に構成している。

本実施形態では、牽引車両１の除雪板体11として、弯曲面を有するスノープラウを採用するとともに、また、速度計14によって、スピード数値に限らず、変速ギヤシフトのギヤ段数を測定できるようにすることができる。

また、符号２で指示するものはトレーラであり、このトレーラ２は前記牽引車両１のヒッチ13において連結される被牽引車両であって、シャーシ下面には首振り自在な回転式の掃過ブラシ21が配設されており、ブラシ角度調節装置21ａによって首振り角度を調節することができる。

そして、車両後方には後輪22ｗ・22ｗを備えており、転舵装置22ａにより転舵可能である。なお、本実施形態では、この転舵装置22ａおよび前記ブラシ角度調節装置21ａとして、油圧式のアクチュエータを採用する。

また、符号３で指示するものは制御処理演算装置であり、この制御処理演算装置３は公知のコンピュータを採用し、本実施形態では、前記牽引車両１に設置する。

〔本装置の制御システムの構成〕
しかして、本実施形態の装置の制御システムの構成を以下に説明する。

まず、前記牽引車両１には、操舵輪12ｗ・12ｗのステアリング角度θｓを検出するステアリング角度センサー12ｓと、ヒッチ13における牽引車両１に対してトレーラ２が成す連結角度θｊを検出する連結角度センサー13ｓとが設置されている。

そして、トレーラ２には、掃過ブラシ21の首振り角度θｃを検出するブラシ角度センサー21ｓと、後輪22ｗ・22ｗの成す後輪角度θｔを検出する後輪角度センサー22ｓとが設置されており、これらのセンサーによって、各パラメータを検出し、前記制御処理演算装置３に信号を発信する。

本実施形態では、これらの、ステアリング角度センサー12ｓ、連結角度センサー13ｓ、ブラシ角度センサー21ｓ、後輪角度センサー22ｓの少なくとも一つをポテンショメータにすることができ、このポテンショメータには公知の電位差計型可変抵抗器を採用する。

〔本装置の制御システムの運用例〕
次に、本実施形態の制御システムを運用する具体的手順を図２に示すフロー図のステップに基づいて以下に説明する。

まず、牽引車両１の操舵輪12ｗ・12ｗのステアリング角度θｓをステアリング角度センサー12ｓにより検出し（ステップ〔１〕）、ステアリング角度信号12Ｐを前記制御処理演算装置３に発信する。

次に、トレーラ２の後輪角度θｔを連結角度センサー13ｓにより検出し（ステップ〔２〕）、連結角度信号13Ｐを前記制御処理演算装置３に発信する。

ここで、前記制御処理演算装置３には、ステアリング角度θｓと連結角度θｊとの相関関係により定められる適正連結角度θａがモデリングされ、この適正連結角度θａに対応する後輪22ｗ・22ｗの目標後輪角度θｎが予め記憶されており、この適正連結角度θａのモデリングを確認し（ステップ〔３〕）、目標後輪角度θｎ（ｎ＝１・２・３…）を算定する（ステップ〔４〕）。

そして、目標後輪角度θｎに基づいて、転舵角度制御信号22Ｑをトレーラ２の後輪22ｗ・22ｗの転舵装置22ａに発信して駆動し（ステップ〔５〕）、後輪角度θｔ＝θｎ（ｎ＝１・２・３…：１回目をθ１とする）になったかを確認する（ステップ〔６〕）。

なお、本実施形態では、前記速度計14から発信される速度信号14Ｐおよび掃過ブラシ21から発信されるブラシ角度信号21Ｐについても制御処理演算装置３に入力して制御対象とすることができる。

この際、速度計14が変速ギヤシフトのギヤ段数に基づいて定められたギヤ段数信号を発信するようにすることも可能であり、スピード数値のような刻々と変化する複雑なパラメータを簡略化することができる。

そして、前記ステップ〔６〕において、後輪角度がθｎにならない場合には、また前記ステップ〔１〕に戻り、ステップ〔５〕までを繰り返す。

このステップ〔６〕の条件をクリアした場合には、再び、トレーラ２の連結角度θｊを連結角度センサー13ｓにより検出し（ステップ〔７〕）、モデリングされた前記適正連結角度θａに対する連結角度θｊのズレ方向およびズレ量を検出する（ステップ〔８〕）。

そして、ズレ修正のためのトレーラ２の転舵方向および転舵角を制御処理演算装置３により算出し（ステップ〔９〕）、トレーラ２の後輪22ｗ・22ｗの転舵装置22ａに転舵角度制御信号22Ｑを発信して駆動する（ステップ〔１０〕）。

こうして、連結角度θｊが適正連結角度θａになったかを確認し（ステップ〔１１〕）、適正連結角度θａにならない場合には、また前記ステップ〔７〕に戻り、ステップ〔１０〕までを繰り返す。

このように、前記後輪22ｗ・22ｗを転舵する一方、更に、ブラシ角度制御信号21Ｑをブラシ角度調節装置21ａに発信して掃過ブラシ21を回動することによって、左カーブの場合には、図３の状態であっても、図４および５に示すようにカーブ走行時における前後輪間の内輪差を減少せしめて、かつ、前記牽引車両１の除雪板体11と前記トレーラ２の掃過ブラシ21との走行軌道を牽引車両１に追従するように略一致ならしめて、掃過ブラシ21によって、残り雪を確実に除去することができるのである。右カーブの場合も同様にして、図６の状態であっても、図７および８に示すようなトレーラ２の走行軌道を制御することができる。

本発明は概ね上記のように構成されるが、本発明は図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、牽引車両１の除雪板体11は、弯曲面を有するスノープラウに限らず、平板の排雪板であれば良いし、また、駆動用の各アクチュエータ21ａ／22ａは、油圧式に限らず、電動式ものもを採用することもでき、これら何れのものも、本発明の技術的範囲に属する。

本発明の実施形態の除雪車両を表わす説明上面図である。 本発明の実施形態の制御システムの運用手順を表わすフロー図である。 本発明の実施形態の除雪車両の走行軌道を表わす説明上面図である。 本発明の実施形態の除雪車両の走行軌道を表わす説明上面図である。 本発明の実施形態の除雪車両の走行軌道を表わす説明上面図である。 本発明の実施形態の除雪車両の走行軌道を表わす説明上面図である。 本発明の実施形態の除雪車両の走行軌道を表わす説明上面図である。 本発明の実施形態の除雪車両の走行軌道を表わす説明上面図である。

符号の説明

１ 牽引車両
11 除雪板体
12 ハンドル
12ｗ 操舵輪
12ｓ ステアリング角度センサー
θｓ ステアリング角度
12Ｐ ステアリング角度信号
13 ヒッチ
13ｓ 連結角度センサー
θｊ 連結角度
13Ｐ 連結角度信号
14 速度計
14Ｐ 速度信号
２ トレーラ
21 掃過ブラシ
21Ｐ ブラシ角度信号
21Ｑ ブラシ角度制御信号
21ａ ブラシ角度調節装置
22ｗ 後輪
22ｓ 後輪角度センサー
θｔ 後輪角度
22Ｐ 後輪角度信号
22Ｑ 転舵角度制御信号
22ａ 転舵装置
３ 制御処理演算装置
θａ 適正連結角度
θｎ 目標後輪角度眼鏡

Claims (5)

1. 除雪板体11が前方に配設され、かつ、ハンドル12の回動操作により車両前方に配設された操舵輪12ｗ・12ｗの進行方向を変更して走行させる自走式車両で、かつ、後尾部にはヒッチ13が形成されているとともに、速度計14により車両の走行速度を計測可能な牽引車両１と、
   この牽引車両１のヒッチ13において連結される被牽引車両であって、シャーシ下面には首振り自在な回転式の掃過ブラシ21が配設され、かつ、後方には後輪22ｗ・22ｗを備えたトレーラ２とを少なくとも具備して構成される牽引式の除雪車両において、
   前記牽引車両１の操舵輪12ｗ・12ｗのステアリング角度θｓを検出するステアリング角度センサー12ｓから発信されるステアリング角度信号12Ｐと、前記ヒッチ13における牽引車両１に対してトレーラ２が成す連結角度θｊを検出する連結角度センサー13ｓから発信される連結角度信号13Ｐと、前記速度計14から発信される速度信号14Ｐと、
   前記トレーラ２の掃過ブラシ21の首振り角度θｃを検出するブラシ角度センサー21ｓから発信されるブラシ角度信号21Ｐと、後輪22ｗ・22ｗの成す後輪角度θｔを検出する後輪角度センサー22ｓから発信される後輪角度信号22Ｐとが制御処理演算装置３に入力され、
   この制御処理演算装置３には、ステアリング角度θｓと連結角度θｊとの相関関係によって定められる適正連結角度θａがモデリングされ、この適正連結角度θａに対応する後輪22ｗ・22ｗの目標後輪角度θｎが予め記憶されており、
   前記ステアリング角度信号12Ｐおよび連結角度信号13Ｐが当該制御処理演算装置３に入力され、演算された前記目標後輪角度θｎに基づいて、転舵角度制御信号22Ｑが転舵装置22ａに発信されて前記後輪22ｗ・22ｗを転舵する一方、ブラシ角度制御信号21Ｑがブラシ角度調節装置21ａに発信されて前記掃過ブラシ21を回動することによって、カーブ走行時における前後輪間の内輪差を減少せしめて、かつ、前記牽引車両１の除雪板体11と前記トレーラ２の掃過ブラシ21との走行軌道を略一致ならしめて積雪を確実に除去できるように構成したことを特徴とする牽引式除雪車両におけるトレーラの安定走行制御装置。
2. 速度計14が変速ギヤシフトのギヤ段数に基づいて定められたギヤ段数信号を発信することを特徴とする請求項１記載の牽引式除雪車両におけるトレーラの安定走行制御装置。
3. 牽引車両１の除雪板体11が弯曲面を有するスノープラウであることを特徴とする請求項１または２記載の牽引式除雪車両におけるトレーラの安定走行制御装置。
4. トレーラ２の転舵装置22ａおよび／またはブラシ角度調節装置21ａが油圧式アクチュエータであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の牽引式除雪車両におけるトレーラの安定走行制御装置。
5. ステアリング角度センサー12ｓ、連結角度センサー13ｓ、ブラシ角度センサー21ｓ、後輪角度センサー22ｓの少なくとも一つがポテンショメータであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の牽引式除雪車両におけるトレーラの安定走行制御装置。

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