JP2006322486A - 車載用パワーユニットの制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の可動部分のスローダウン区間への到達をモータの累積回転回数により検知することで、パワーユニット自体又はパワーユニット外部環境が変動しても常時適切な油圧シリンダのスローダウン動作を可能とする。
【解決手段】 車両の可動部分を駆動する油圧シリンダ１と、油圧シリンダ１に作動油を供給するポンプＰと、ポンプＰを駆動するモータＭと、モータＭの回転速度又は回転回数を検出する検出部３２とを用い、前記可動部分が予め定められたスローダウン区間の開始点に到達したことを、前記モータＭの作動開始点から前記スローダウン区間の開始点までの前記モータＭの累積回転回数により検知し、前記スローダウン区間においては前記モータＭの回転速度を低下させて前記可動部分の動きを緩慢にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車載用パワーユニットの制御方法及び装置に係り、とくに車両の可動部分を駆動する油圧シリンダを緩やかに停止させることを可能にした車載用パワーユニットの制御方法及び装置に関する。

近年、貨物自動車としてウイング式開閉屋根を有する車両が広く使用されるようになってきている。そのウイング式開閉屋根は車載用パワーユニットから作動油の供給を受ける油圧シリンダの伸縮で開閉駆動されるようになっている。

前記油圧シリンダへの作動油の供給に工夫が無い場合、前記開閉屋根の開閉終了に際して、油圧シリンダがストロークエンドに達したとき、前記開閉屋根の速度が急激に変化するため、車両に衝撃が加わり、騒音、振動の原因となっている。とくに、ウイング式開閉屋根は、車両荷台の側部及び上部を覆うものであり、大きく、重量があり、その衝撃は著しく、そのために円滑な荷役作業に支障をきたす。

このような、ウイング式開閉屋根の急激な速度変化を避けるために、ウイング式開閉屋根の開閉終了に際して、当該開閉屋根を緩停止する工夫が、下記特許文献１に提案されている。

特開２００２−１８８６０２号公報

この特許文献１では、ウイング式開閉屋根の開閉動作開始から緩停止動作開始までの時間ｔ_ｋを記憶器に記憶しておき、緩停止動作開始から開閉動作終了までの時間ｔ_２をタイマーの計測値から得て、この時間ｔ_２を予め設定された適正時間と比較し、次回の開閉動作における時間ｔ_２が前記予め設定された適正時間となるように、前記記憶器に記憶された時間ｔ_ｋを修正して更新する。これによりパワーユニット自体又はパワーユニット外部環境が変動しても、前記記憶器に記憶された時間ｔ_ｋを修正して更新する動作により、次回の開閉動作においては適正な緩停止動作開始時期に設定できるとしている。

しかし、前記時間ｔ_ｋの修正が有効になるのは、次回の開閉動作であるため、パワーユニットの外部環境が１回毎に大きく変化するような場合には有効性が損なわれる。例えば、降雪時に荷役によるウイング式開閉屋根の開閉動作を行った後、晴天地域でウイング式開閉屋根に積雪の無い状態で次回の開閉動作を行う場合（或いは、その逆の場合）には、前記時間ｔ_ｋの修正がかえって不適当な緩停止動作開始時期を設定することになる問題が発生する。

本発明は、上記の点に鑑み、作動油供給用のポンプを駆動するモータの累積回転回数（モータ作動開始点からの累積値）を油圧シリンダの位置カウンタとして利用し（例えば、油圧シリンダのストローク開始点＝モータ作動開始点ではモータの回転回数＝０、油圧シリンダのストローク終了点ではモータの累積回転回数は既知数値となる）、車両の可動部分のスローダウン区間の開始点（開始位置）を予め定めておき、前記モータの累積回転回数により前記可動部分の前記スローダウン区間開始点への到達を検知することで、パワーユニット自体又はパワーユニット外部環境が変動しても常時適切な油圧シリンダのスローダウン動作が可能な車載用パワーユニットの制御方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。

上記目的を達成するために、本発明の車載用パワーユニットの制御方法は、
車両の可動部分を駆動する油圧シリンダと、該油圧シリンダに作動油を供給するポンプと、該ポンプを駆動するモータと、該モータの回転速度又は回転回数を検出する検出手段とを用い、
前記可動部分が予め定められたスローダウン区間の開始点に到達したことを、前記モータの作動開始点から前記スローダウン区間の開始点までの前記モータの累積回転回数により検知し、前記スローダウン区間においては前記モータの回転速度を低下させて前記可動部分の動きを緩慢にすることを特徴としている。

また、本発明の車載用パワーユニットの制御装置は、
車両の可動部分を駆動する油圧シリンダと、
該油圧シリンダに作動油を供給するポンプと、
該ポンプを駆動するモータと、
中央演算処理部と、前記モータ用のドライバーと、前記モータの回転速度又は回転回数を検出する検出部とを有する制御部とを備え、
前記中央演算処理部は前記検出部の測定情報を受けて、前記可動部分が予め定められたスローダウン区間の開始点に到達したことを、前記モータの作動開始点から前記スローダウン区間の開始点までの前記モータの累積回転回数により検知し、前記スローダウン区間においては前記ドライバーによって前記モータの回転速度を低下させて前記可動部分の動きを緩慢にすることを特徴としている。

前記車載用パワーユニットの制御装置において、前記モータの単位時間当たりの回転回数ｎの計測値が、直前の単位時間回転回数ｎ_Ｓに比較して許容量を超えて低下した時は、前記油圧シリンダが突き当たりとなったと判断して前記モータへの通電をオフとする構成にするとよい。

本発明に係る車載用パワーユニットの制御方法及び装置によれば、車両の可動部分のスローダウン区間の開始点（開始位置）を予め定めておき、作動油供給用のポンプを駆動するモータの累積回転回数により前記可動部分の前記開始点への到達を検知することができる。つまり、モータの累積回転回数とポンプから吐出された作動油量とは実質的に正比例関係にあるから、外部条件が変わっても（例えば車両の可動部分がウイング式開閉屋根で、積雪等があっても）常時スローダウン区間を適切値に確保できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として車載用パワーユニットの制御方法及び装置の実施の形態を図面に従って説明する。

図１乃至図４を用いて本発明に係る車載用パワーユニットの制御方法及び装置の実施の形態を説明する。これらの図において、１は複動油圧シリンダであり、図２のように、可動部分としてのウイング式開閉屋根１１を有する車両１０に組み付けられている。つまり、油圧シリンダ１は車両１０側の門型枠１２の上辺とウイング式開閉屋根１１との間に設けられて、伸長時は図２点線のように車両の可動部分としてのウイング式開閉屋根１１を開き、縮動時には図２実線のようにウイング式開閉屋根１１を閉じる構成である。なお、図２では図示を省略したが、左右のウイング式開閉屋根１１の開閉のためにそれぞれ油圧シリンダ１が設けられている。

図１に示される車載用パワーユニット２０は、油タンク２１と、油タンク２１内の作動油を吸い上げて油圧回路を通して前記油圧シリンダ１に作動油を供給するポンプＰと、該ポンプＰを駆動するモータＭと、ポンプＰの吐出側が一定圧力を超えたときに開いて作動油を油タンク２１内に戻すリリーフ弁（安全弁）２２と、電磁切換弁２５と、逆止弁２６，２８とを有している。前記モータＭは直流モータ（直流電動機）であり、印加電圧にモータ回転回数が比例する性質を有するものである。

前記車載用パワーユニット２０内にはポンプＰから、電磁切換弁２５、逆止弁２６，２８等を有する油圧回路が設けられており油圧シリンダ１に接続されている。前記ポンプＰから吐出された作動油は電磁切換弁２５を通して油圧シリンダ１の室２，３の一方に供給されるようになっている。電磁切換弁２５と室２との間には逆止弁２６，２７が直列に挿入され、逆止弁２７に流量絞り弁２９が並列に接続され、電磁切換弁２５と室３との間には逆止弁２８が挿入されている。

従って、左側開スイッチ又は右側開スイッチをオンとすれば、車両側のバッテリーＢＴから電磁切換弁２５のソレノイド２５ａに通電されて励磁され、逆止弁２６，２７を通して油圧シリンダ１の室２に作動油が供給され、ウイング式開閉屋根１１の開く動作を行うことになる。

逆に、左側閉スイッチ又は右側閉スイッチをオンとすれば、車両側のバッテリーＢＴから電磁切換弁２５のソレノイド２５ｂに通電されて励磁され、逆止弁２８を通して油圧シリンダ１の室３に作動油が供給され、ウイング式開閉屋根１１の閉じる動作を行うことになる。

制御部３０は、中央演算処理部ＣＰＵと、前記モータＭ用のドライバー３１と、前記モータＭの回転回数（又は回転速度）及びバッテリー電圧を検出する検出部３２と、タイマー３３と、記憶回路３４とを有している。

前記ドライバー３１にはバッテリー電圧が与えられており、前記ドライバー３１は前記ＣＰＵの制御によりモータＭを位相制御（ＰＷＭ）又は周波数制御（ＦＭ）する機能を有している。記憶回路３４はＣＰＵの制御動作に伴うデータの記憶を行う。

図３（Ａ）,（Ｂ）はウイング式開閉屋根１１の開作動時のスロースタート及びスローダウン動作を示す。すなわち、スロースタート区間では、その開始点からドライバー３１による位相制御又は周波数制御によって、モータ電圧をリニアに単調増加させ、スロースタート区間の終点では全電圧（バッテリー電圧）がモータＭに印加されるように設定する。ウイング式開閉屋根１１が全開する手前のスローダウン区間では、スローダウン区間の開始点（通常区間の終点となるタイミング）からドライバー３１による位相制御又は周波数制御によって、モータ電圧を全電圧からリニアに単調減少させ、最終的に全電圧の例えば２０％がモータＭに印加されるように設定する。従って、全電圧の例えば２０％がモータＭに印加された状態でウイング式開閉屋根１１が緩やかに全開する。全開後もモータＭへの通電は僅かな時間だけ継続し、その後モータＭは自動停止される。

なお、スローダウン区間の開始点（開始位置）Ｌ_Ｓは、実験的に求められる固定値であり、モータＭの作動開始点からのモータＭの累積回転回数で表すことができる。これは、モータＭの作動開始点からのモータＭの累積回転回数とポンプＰの作動油吐出量とが実質的に比例し、また、作動油吐出量と油圧シリンダ１の伸長量又は縮動量（換言すれば、ウイング式開閉屋根１１の開方向又は閉方向の変位量）が略比例関係にあるためである。つまり、モータＭの累積回転回数とウイング式開閉屋根１１の変位量とが略比例関係にあり、したがって、ウイング式開閉屋根１１の変位量（油圧シリンダ１の伸長量）が所定量に達したところをスローダウン区間の開始点（開始位置）と決めれば、それに対応したモータＭの累積回転回数が決まることになる。

図３（Ｃ）,（Ｄ）はウイング式開閉屋根１１の閉作動時のスロースタート及びスローダウン動作を示す。すなわち、スロースタート区間では、その開始点からドライバー３１による位相制御又は周波数制御によって、モータ電圧をリニアに単調増加させ、スロースタート区間の終点では全電圧（バッテリー電圧）の例えば７０％がモータＭに印加されるように設定する。ウイング式開閉屋根１１が全閉する手前のスローダウン区間では、スローダウン区間の開始点（通常区間の終点）からドライバー３１による位相制御又は周波数制御によって、モータ電圧を全電圧の例えば７０％からリニアに単調減少させ、最終的に全電圧の例えば１０％がモータＭに印加されるように設定する。従って、全電圧の例えば１０％がモータＭに印加された状態でウイング式開閉屋根１１が緩やかに全閉する。ウイング式開閉屋根１１の全閉状態をモータ回転速度変化（単位時間当たりの回転回数の変化）又はモータ回転パルス巾の変化で検出し、その後、モータＭへ全電圧を僅かな時間だけ印加して、ウイング式開閉屋根１１の全閉を確実にした後モータＭは自動停止される。

図４は制御部３０にて制御されるウイング式開閉屋根１１の開閉動作を説明するフローチャートであり、開動作を詳細に示す。ここでは、１周期中のオン期間を１ｍsec、オフ期間をｔ_off とし、デューティー比ｆ（％）＝｛１ｍsec／（ｔ_off ＋１ｍsec）｝×１００としている。

現在位置計測ステップ＃ａでは、中央演算処理部ＣＰＵにより現在位置Ｌ_０に、
Ｌ_０＝ｎ＋Ｌ_０ ^＊ （但し、Ｌ_０ ^＊：Ｌ_０の直前値）
の代入が行われる。ここで、ｎは後述する検出部３２で検出される単位時間Δｔ当たりのモータＭの回転回数であり、Δｔは予め定められた時間で、現在位置計測ステップ＃ａとその次の現在位置計測ステップ＃ａとの間隔時間である。すなわち、現在位置Ｌ_０は、モータ作動開始点から時間Δｔ毎に計測されたモータＭの回転回数ｎの累積値として表される。

現在位置Ｌ_０がスローダウン区間の開始点Ｌ_Ｓ（実験的に求めた固定値）よりも小さく、また、デューティー比ｆも１００％より小さい時、通常区間でのスロースタート動作が行われる。デューティー比ｆが１００％に達するまで、デューティー比ｆを１％ずつ増加させる動作（ステップ＃ｂ）が行われる。なお、デューティー比ｆが１００％に達した後は、ステップ＃ｂは行われない（スロースタート動作の終了）。

ステップ＃ｂの ｆ＝ｆ^＊＋１％ （但し、ｆ^＊：ｆの直前値）
（ｔ_off＝ｔ_off ^＊−αｍsec） （但し、ｔ_off ^＊：ｔ_offの直前値）
における「αｍsec」はデューティー比ｆを１％増加させるために必要な時間変化量である。

また、モータＭの単位時間Δｔ当たりの回転回数（以下、「単位時間回転回数」という。）を判断するステップ＃ｃでは、「ｎ≧ｎ_Ｓ−β」の判断が行われる。すなわち、検出部３２によるモータＭの単位時間回転回数ｎの計測値が直前の単位時間回転回数ｎ_Ｓに比較して大きく変動していないかどうかがＣＰＵにより判断される。「β」は単位時間回転回数低下の許容量を示す。この許容量を超える単位時間回転回数低下があれば、全開（全閉）に到達したと判断し（全開（全閉）時はシリンダが突き当たりとなり、ポンプ吐出圧上昇→モータ負荷上昇→回転速度低下となる）、モータＭをオフとする。モータＭの単位時間回転回数ｎが大きく変動していなければ、検出部３２によるモータＭの単位時間回転回数ｎの計測値を元に再度現在位置計測ステップ＃ａが行われる。なお、単位時間当たりの回転回数の低下の他に、モータ回転パルス巾の増加が許容値を超えたときにシリンダが突き当たりと判断してもよい。

ウイング式開閉屋根１１がスローダウン区間の開始点Ｌ_Ｓに到達した（スローダウン区間の開始点Ｌ_Ｓを現在位置Ｌ_０が超えた）ことをＣＰＵが検知すると、デューティー比ｆは例えば２０％程度に設定されスローダウン動作が行われ、最終的にモータＭの単位時間回転回数を判断するステップ＃ｃで全開が検知されモータＭは停止される。

なお、図４は開動作について詳細に述べたが、閉動作についても実質的に同じフローである。但し、図３（Ｄ）のように、全閉時に一旦全電圧をモータＭに印加するステップが付加される。

また、図４のフローチャートでは、モータＭを位相制御する場合を例示したが、周波数制御してもよく、この場合にはデューティー比ｆの代わりに周波数を使用して各ステップを実行すればよい。

この実施の形態によれば、次の通りの効果を得ることができる。

(1) スローダウン区間の開始点Ｌ_Ｓの通過をモータ作動開始点からのモータＭの回転回数の累積値により検出するので、バッテリー電圧値の変動、ウイング式開閉屋根１１への積雪等の状況（モータ回転速度の変化として現れる）により、車載用パワーユニット２０の単位時間あたりの作動油吐出量が変動してもスローダウン区間を適切値に確保できる。

(2) モータＭの回転回数の累積値が所定値を超えたことを検知するという単純な制御により、パワーユニット自体又はパワーユニット外部環境が変動しても常時適切な油圧シリンダのスローダウン動作となる。

(3) モータＭの単位時間当たりの回転回数ｎの計測値が、直前の単位時間回転回数ｎ_Ｓに比較して許容量を超えて低下した時は、油圧シリンダ１が突き当たりとなった（ウイング式開閉屋根１１の全開又は全閉）と判断して前記モータへの通電をオフとする制御が可能である。

以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。

本発明の車載用パワーユニットの制御方法及び装置は、ウイング式開閉屋根を有する貨物自動車の当該ウイング式開閉屋根の複動油圧シリンダを用いた開閉に好適に利用できる。

本発明に係る車載用パワーユニットの制御方法及び装置の一実施の形態を示す電気回路及び油圧回路図である。 ウイング式開閉屋根を有する車両の一例を示す斜視図である。 前記実施の形態における開作動時及び閉作動時の時間とモータ電圧との関係を示すグラフである。 前記実施の形態の場合の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 複動油圧シリンダ
２，３ 室
１０ 車両
１１ ウイング式開閉屋根
１２ 門型枠
２０ 車載用パワーユニット
２１ 油タンク
２５ 電磁切換弁
３０ 制御部
３１ ドライバー
３２ 検出部
３４ 記憶回路
ＢＴ バッテリー
ＣＰＵ 中央演算処理部
Ｍ モータ
Ｐ ポンプ

Claims (3)

1. 車両の可動部分を駆動する油圧シリンダと、該油圧シリンダに作動油を供給するポンプと、該ポンプを駆動するモータと、該モータの回転速度又は回転回数を検出する検出手段とを用い、
   前記可動部分が予め定められたスローダウン区間の開始点に到達したことを、前記モータの作動開始点から前記スローダウン区間の開始点までの前記モータの累積回転回数により検知し、前記スローダウン区間においては前記モータの回転速度を低下させて前記可動部分の動きを緩慢にすることを特徴とする車載用パワーユニットの制御方法。
2. 車両の可動部分を駆動する油圧シリンダと、
   該油圧シリンダに作動油を供給するポンプと、
   該ポンプを駆動するモータと、
   中央演算処理部と、前記モータ用のドライバーと、前記モータの回転速度又は回転回数を検出する検出部とを有する制御部とを備え、
   前記中央演算処理部は前記検出部の測定情報を受けて、前記可動部分が予め定められたスローダウン区間の開始点に到達したことを、前記モータの作動開始点から前記スローダウン区間の開始点までの前記モータの累積回転回数により検知し、前記スローダウン区間においては前記ドライバーによって前記モータの回転速度を低下させて前記可動部分の動きを緩慢にすることを特徴とする車載用パワーユニットの制御装置。
3. 前記モータの単位時間当たりの回転回数ｎの計測値が、直前の単位時間回転回数ｎ_Ｓに比較して許容量を超えて低下した時は、前記油圧シリンダが突き当たりとなったと判断して前記モータへの通電をオフとする請求項２記載の車載用パワーユニットの制御装置。

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