JP2846848B2

JP2846848B2 - 土工量検知装置

Info

Publication number: JP2846848B2
Application number: JP4676096A
Authority: JP
Inventors: 山本　　茂; 秀一永瀬; 博伊戸川; 信久神川
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 1999-01-13
Anticipated expiration: 2016-02-07
Also published as: JPH09209394A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土工量検知装置に
関し、より詳しくはブレードによるドージング作業時に
おけるそのブレード前面の土砂の量を検知する土工量検
知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ブルドーザによるドージング作業
は、オペレータの手動操作によりブレードを上昇もしく
は下降させて、車体の走行滑り（シュースリップ）を回
避しながらブレードに加わる掘削運土による負荷量を一
定に保って行うことによりなされている。この場合、例
えば掘削作業から運土作業への移行は、車体のシュース
リップ状態またはブレード上面からの掘削土砂のこぼれ
の状態をオペレータが感覚で判断し、ブレード前面の土
砂の量（土工量）を推定することによりなされている。
なお、関連する技術として、ブレードの上下動を自動制
御するようにしたものが、例えば特公昭５５−３６７７
６号公報，特開平１−１６３３２４号公報，特開平３−
４３５２３号公報などにおいて開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述さ
れたようにブレードによる土工量をオペレータの感覚に
より推定するのでは、特に大きなブレードを有してシュ
ースリップの少ないブルドーザの場合にその土工量を正
確に判断するのが困難であり、例えば掘削作業から運土
作業への移行が効果的なタイミングで行えないという問
題点がある。また、前述のような判断を伴う操作は、未
熟なオペレータにおいては多大の疲労を伴うとともにそ
の判断自体が困難であるという問題点がある。

【０００４】また、前述の各公報は、ブレードに加わる
負荷等に応じてそのブレードを制御する技術を開示する
のみで、このブレード前面の土砂量の検知に係る技術思
想について開示するものではない。

【０００５】本発明は、前述のような問題点を解消する
ことを目的として、ドージング作業時におけるブレード
前面の土砂量を、オペレータの感覚に頼ることなく自動
的に検知することのできる土工量検知装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述の
目的を達成するために、本発明による土工量検知装置
は、（ａ）ブレードによる掘削時にそのブレードに加わ
る水平反力を検知する水平反力検知手段、（ｂ）ブレー
ドによる掘削時にそのブレードに加わる垂直反力を検知
する垂直反力検知手段および（ｃ）これら水平反力検知
手段および垂直反力検知手段の各出力を受けて前記水平
反力に対する前記垂直反力の比を算出してその比に基づ
き前記ブレード前面の土砂の満杯率を演算する満杯率演
算手段を備えることを特徴とするものである。

【０００７】本発明においては、ブレードによる掘削時
にそのブレードに加わる水平反力および垂直反力がそれ
ぞれ水平反力検知手段および垂直反力検知手段により検
知され、この検知される水平反力および垂直反力よりそ
の水平反力に対する垂直反力の比が算出され、この比に
基づき前記ブレード前面の土砂の満杯率が演算される。
こうして、この満杯率によってブレード前面の土砂量
（土工量）が正確に推定される。このようにして得られ
る土工量の値は、ドージング作業における掘削作業から
運土作業への移行時期の報知，車両の疲害量によるメン
テナンス時期の報知もしくは土工量管理等の目的に使用
される。

【０００８】ここで、この満杯率演算手段は、前記水平
反力に対する前記垂直反力の比と前記ブレードのピッチ
角とにより満杯率を演算するものとするのが好ましい。

【０００９】本発明においては、更に前記満杯率演算手
段により演算される満杯率の値を表示する表示手段を備
えるのが好ましい。こうすることで、オペレータがその
満杯率を容易に知ることができ、ブレード操作によるド
ージング作業の作業効率の向上に寄与することができ
る。

【００１０】前記水平反力検知手段としては、次のいず
れかを採用することができる。１．エンジンの回転数を検出するエンジン回転センサと
トルクコンバータの出力軸回転数を検出するトルクコン
バータ出力軸回転センサとを備えて、まず前記エンジン
回転センサにより検出されるエンジン回転数とトルクコ
ンバータ出力軸回転センサにより検出されるトルクコン
バータ出力軸回転数との比である速度比を得、この速度
比により前記トルクコンバータのトルクコンバータ特性
からトルクコンバータ出力トルクを得、次にそのトルク
コンバータ出力トルクに前記トルクコンバータの出力軸
から前記車体を走行させる履帯を駆動させるスプロケッ
トまでの減速比を乗算することに基づく算出によりブレ
ードに加わる水平反力を検知するもの。２．ロックアップ付トルクコンバータにおけるロックア
ップ時またはダイレクトミッションの場合にはエンジン
回転数を検出するエンジン回転センサを備えて、このエ
ンジン回転センサにより検出されるエンジン回転数によ
って前記エンジンのエンジントルク特性からエンジント
ルクを得、次にそのエンジントルクに前記エンジンから
前記車体を走行させる履帯を駆動させるスプロケットま
での減速比を乗算することに基づく算出によりブレード
に加わる水平反力を検知するもの。３．ブレードを支持するストレートフレームの車体に対
する結合部であるトラニオンにおける曲げ応力量を検出
する曲げ応力センサを備えて、この曲げ応力センサによ
り検出される曲げ応力量に基づいてブレードに加わる水
平反力を検知するもの。４．車体を走行させる履帯を駆動させるスプロケットの
駆動トルク量を検出する駆動トルクセンサを備えて、こ
の駆動トルクセンサにより検出される駆動トルク量に基
づきブレードに加わる水平反力を検知するもの。

【００１１】また、前記垂直反力検知手段としては、次
のいずれかを採用することができる。１．前記ブレードを昇降させるブレードリフトシリンダ
のヘッド側油圧を検出するヘッド油圧センサとそのブレ
ードリフトシリンダのボトム側油圧を検出するボトム油
圧センサとそのブレードリフトシリンダの一端を固定す
るヨークの傾斜角を検出するヨーク角センサとを備え
て、これらヘッド油圧センサおよびボトム油圧センサに
より検出される各油圧に基づき前記ブレードリフトシリ
ンダの押付け力を得、この押付け力に前記ヨーク角セン
サにより検出されるヨークの鉛直軸からの傾斜角の余弦
を乗算することに基づく算出によりブレードに加わる垂
直反力を検知するもの。２．前記ブレードを昇降させるブレードリフトシリンダ
のヘッド側油圧を検出するヘッド油圧センサとそのブレ
ードリフトシリンダのボトム側油圧を検出するボトム油
圧センサとを備えて、これらヘッド油圧センサおよびボ
トム油圧センサにより検出される各油圧に基づき前記ブ
レードリフトシリンダの押付け力を得、この押付け力に
定数を乗算することに基づく算出によりブレードに加わ
る垂直反力を検知するもの。３．前記ブレードを昇降させるブレードリフトシリンダ
のシリンダロッドに貼付けられる歪ゲージとそのブレー
ドリフトシリンダの一端を固定するヨークの傾斜角を検
出するヨーク角センサとを備え、この歪ゲージにより検
出される前記ブレードリフトシリンダの軸力に基づきそ
のブレードリフトシリンダの押付け力を得、この押付け
力に前記ヨーク角センサにより検出されるヨークの鉛直
軸からの傾斜角の余弦を乗算することに基づく算出によ
りブレードに加わる垂直反力を検知するもの。４．前記ブレードを昇降させるブレードリフトシリンダ
のシリンダロッドに貼付けられる歪ゲージを備え、この
歪ゲージにより検出される前記ブレードリフトシリンダ
の軸力に基づきそのブレードリフトシリンダの押付け力
を得、この押付け力に定数を乗算することに基づく算出
によりブレードに加わる垂直反力を検知するもの。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明による土工量検知装
置の具体的実施例について、図面を参照しつつ説明す
る。

【００１３】図１に本発明の一実施例に係るブルドーザ
の外観斜視図が、図２に同ブルドーザの側面図がそれぞ
れ示されている。

【００１４】本実施例のブルドーザ１において、このブ
ルドーザ１の車体２上には、後述のエンジン２０を収納
しているボンネット３、およびブルドーザ１を運転操作
するオペレータの運転室４が設けられている。また、車
体２の前進方向における左右の各側部には、車体２を前
進，後進および旋回させる履帯５（右側部の履帯は図示
されていない）が設けられている。これら両履帯５は、
エンジン２０から伝達される駆動力によって対応するス
プロケット６により各履帯５毎に独立して駆動される。

【００１５】車体２の前方にはブレード７が配設されて
いる。このブレード７は、左および右のストレートフレ
ーム８，９の先端部に支持されるとともに、これらスト
レートフレーム８，９の基端部はトラニオン１０（右側
部のトラニオンは図示されていない）を介して車体２に
枢支され、これによってブレード７は車体２に対して上
昇・下降可能なように支持されている。さらに、車体２
の両側部前方には、ブレード７を上昇，下降させる左右
一対のブレードリフトシリンダ１１，１２が設けられて
いる。これらブレードリフトシリンダ１１，１２は、基
端部が車体２に回転自在に装着されるヨーク１３に支持
されるとともに、他端部がブレード７の背面に枢支され
ている。また、ブレード７を後述の掘削姿勢，ピッチダ
ンプ姿勢およびピッチバック姿勢にそれぞれ制御するた
めに、このブレード７と左右の各ストレートフレーム
８，９との間にはブレードピッチシリンダ１４，１５が
設けられている。

【００１６】前記車体２には、ヨーク１３の回動角、言
い換えればブレードリフトシリンダ１１，１２の回動角
を検出するヨーク角センサ１６（右側部のヨーク角セン
サは図示されていない）が設けられている。また、図３
に示されているように、ブレードリフトシリンダ１１，
１２のヘッド側およびボトム側へそれぞれ油圧を供給す
る油圧管路の途中には、各ブレードリフトシリンダ１
１，１２のヘッド側油圧およびボトム側油圧をそれぞれ
検出する油圧センサ１７_H，１７_Bが設けられている。
これらヨーク角センサ１６および各油圧センサ１７_H，
１７_Bの出力はマイコンよりなるコントローラ１８に入
力され、このコントローラ１８にて後述のブレードの垂
直反力の演算に用いられる。

【００１７】次に、動力伝達系統が示されている図４に
おいて、エンジン２０からの回転駆動力は、ダンパー２
１および作業機油圧ポンプを含む各種油圧ポンプを駆動
するＰＴＯ２２を介して、トルクコンバータ２３ａおよ
びロックアップクラッチ２３ｂを有するトルクコンバー
タユニット２３に伝達される。次に、このトルクコンバ
ータユニット２３の出力軸から、回転駆動力はその出力
軸に入力軸が連結されている例えば遊星歯車湿式多板式
クラッチ変速機であるトランスミッション２４に伝達さ
れる。このトランスミッション２４は、前進クラッチ２
４ａ，後進クラッチ２４ｂおよび１速乃至３速クラッチ
２４ｃ，２４ｄ，２４ｅを有してトランスミッション２
４の出力軸は前後進３段階の速度で回転されるようにな
っている。続いて、このトランスミッション２４の出力
軸からその回転駆動力は、ピニオン２５ａおよびベベル
ギア２５ｂ、更には左右一対の操向クラッチ２５ｃおよ
び操向ブレーキ２５ｄが配されている横軸２５ｅを有す
る操向ユニット２５を介して左右一対の各終減速機構２
６に伝達されて履帯５（図３には図示せず）を走行させ
る各スプロケット６が駆動されるようになっている。な
お、符号２７はエンジン２０の回転数を検出するエンジ
ン回転センサであり、符号２８はトルクコンバータユニ
ット２３の出力軸の回転数を検出するトルクコンバータ
出力軸回転センサである。

【００１８】前記エンジン回転センサ２７からのエンジ
ン２０の回転数データ，トルクコンバータ出力軸回転セ
ンサ２８からのトルクコンバータユニット２３の出力軸
の回転数データおよびロックアップ切換スイッチ（図示
せず）からのトルクコンバータユニット２３のロックア
ップオン・オフの切換えによるロックアップ（Ｌ／Ｕ）
・トルコン（Ｔ／Ｃ）選択指示は前記コントローラ１８
に入力され、このコントローラ１８にて後述のブレード
の水平反力（実牽引力）の演算に用いられる。

【００１９】次に、ブレード７によるドージング時にそ
のブレード７にかかる反力について図５を参照しつつ説
明する。なお、この図５においてハッチングにて示され
ているのは、ブレード７による掘削時にそのブレード７
の表面に沿って競り上げられた土砂である。

【００２０】図示のように、掘削抵抗をＦ１，運土抵抗
（土砂Ｗ１と地面との間の摩擦力）をＦ２とすれば、ブ
レード７に加わる水平反力（履帯５による実牽引力）Ｆ
_Hは、次式のようになる。Ｆ_H＝Ｆ１＋Ｆ２ここで、Ｆ１，Ｆ２はそれぞれ次式で表される。Ｆ１＝Ｐ１・ｃｏｓ（１８０−α−β）＋Ｐ２・ｃｏｓ
α Ｆ２＝μ１・Ｗ１ただし、Ｐ１は剪断力，Ｐ２はハッチングにて示されて
いる土砂を押し上げる力であって、それぞれ次式にて規
定される。Ｐ１＝ＬτＢ（Ｌ：剪断長さ，τ：剪断応力，Ｂ：ブレードの幅）Ｐ２＝Ｗ２＋Ｆ２（μ１＋μ２）（μ１：土と土との間の摩擦係数，μ２：土とブレード
との間の摩擦係数）

【００２１】一方、ブレード７に加わる垂直反力（ブレ
ードリフトシリンダ１１，１２による押付け力）Ｆ
_Vは、次式のようになる。Ｆ_V＝Ｐ１・ｓｉｎ（１８０−α−β）−Ｐ２・ｓｉｎ
α

【００２２】前記剪断力Ｐ１は、図６（ａ）に示される
ように、掘削時に大きな値をとり運土時に小さな値をと
るように線形に変化し、また前記ブレード押上げ力Ｐ２
は、図６（ｂ）に示されるように、掘削時に小さな値を
とり運土時に大きな値をとるように線形に変化する。し
たがって、水平反力Ｆ_Hに対する垂直反力Ｆ_Vの比Ｆ_V
／Ｆ_Hをとった場合、図７に示されるように、掘削時に
は水平反力Ｆ_Hに対する剪断力Ｐ１の比率が大きくなっ
てその比Ｆ_V／Ｆ_Hは大きな値となり、運土時にはＷ１
が大きいので比Ｆ_V／Ｆ_Hは小さな値となる。

【００２３】このことから、この比Ｆ_V／Ｆ_Hを演算し
てオペレータに報知することでブレード７の前面の土砂
量（土工量）、言い換えればブレード７の満杯率を得る
ことができる。すなわち、Ｆ_V／Ｆ_Hの値が所定値Ａ
（図７参照）より大きいか小さいかによってドージング
作業が掘削域にあるか、運土域にあるかを知ることがで
きる。

【００２４】ブレード７に加わる水平反力（履帯５によ
る実牽引力）Ｆ_Hは、次のようにして算出される。

【００２５】トランスミッション２４の速度段が前進１
速（Ｆ１）または前進２速（Ｆ２）にある場合には、ト
ルクコンバータユニット２３がロックアップ（Ｌ／Ｕ）
にあるかトルコン（Ｔ／Ｃ）にあるかにより、次のよう
にまず実牽引力Ｆ_Rを計算する。１．ロックアップ時エンジン２０の回転数Ｎ_Eから図８に示されているよう
なエンジン特性曲線マップからエンジントルクＴｅを得
る。次に、このエンジントルクＴｅにトランスミッショ
ン２４，操向ユニット２５および終減速機構２６、言い
換えればトルクコンバータユニット２３の出力軸からス
プロケット６までの減速比ｋ_se、更にはスプロケット６
の径ｒを乗算して牽引力Ｆｅ（＝Ｔｅ・ｋ_se・ｒ）を得
る。さらに、この牽引力Ｆｅからブレード７のリフト操
作量によって図９に示されているようなポンプ補正特性
マップから得られるＰＴＯ２２におけるブレードリフト
シリンダ１１，１２に対する作業機油圧ポンプ等のポン
プ消費量に対応する牽引力補正分Ｆｃを差引いて実牽引
力Ｆ_R（＝Ｆｅ−Ｆｃ）を得る。２．トルコン時エンジン２０の回転数Ｎ_Eとトルクコンバータユニット
２３の出力軸の回転数Ｎｔとの比である速度比ｅ（＝Ｎ
ｔ／Ｎ_E）により図１０に示されているようなトルクコ
ンバータ特性曲線マップからトルク係数ｔ_pおよびトル
ク比ｔを得てトルクコンバータ出力トルクＴｃ〔＝ｔ_p
・（Ｎ_E／100)²・ｔ〕を得る。次に、このトルクコン
バータ出力トルクＴｃに前項と同様にトルクコンバータ
ユニット２３の出力軸からスプロケット６までの減速比
ｋ_Se、更にはスプロケット６の径ｒを乗算することによ
り実牽引力Ｆ_R（＝Ｔｃ・ｋ_Se・ｒ）を得る。

【００２６】次に、このようにして得られた実牽引力Ｆ
_Rから、図１１に示されているような傾斜角度−負荷補
正分特性マップから得られる車体２の傾斜角度に対応す
る負荷補正分を差引いて補正後実牽引力すなわち水平反
力Ｆ_Hを得る。

【００２７】一方、ブレード７に加わる垂直反力（ブレ
ードリフトシリンダ１１，１２による押付け力）Ｆ_Vは
次のようにして算出される。

【００２８】前記油圧センサ１７_Hにより検出される各
ブレードリフトシリンダ１１，１２のヘッド側油圧の平
均値をＰ_H，このヘッド側の断面積をＡ_Hとし、前記油
圧センサ１７_Bにより検出される各ブレードリフトシリ
ンダ１１，１２のボトム側油圧の平均値をＰ_B，このボ
トム側の断面積をＡ_Bとするとき、これら２本のブレー
ドリフトシリンダ１１，１２のシリンダロッドに加わる
軸力（シリンダ押付け力）Ｆ_Cの合計は次式で表され
る。Ｆ_C＝（Ｐ_BＡ_B−Ｐ_HＡ_H）×２したがって、前記ヨーク角センサ１６により得られる左
右のヨーク角の平均値をθ（図１２参照）とすると、垂
直反力Ｆ_Vは次式により得られる。Ｆ_V＝Ｆ_Cｃｏｓθ

【００２９】こうして、水平反力Ｆ_Hおよび垂直反力Ｆ
_Vが得られると、前述のようにコントローラ１８にて比
Ｆ_V／Ｆ_H（満杯率に対応）が演算され、次いでその比
Ｆ_V／Ｆ_Hとブレード７のピッチ角αとから満杯率Ｑが
図１３に示されるマップに基づいて演算され、この満杯
率Ｑの時々刻々の演算結果が運転室４内の表示パネルに
表示される。図１４には、この表示パネルにおける表示
例が示されている。このように、演算される満杯率に応
じて現在のドージングにおけるブレード７前面の土砂量
を絵図として表示パネルに表示すれば、オペレータが一
目で満杯率を把握することができる。したがって、図１
５に示されているように、オペレータはその表示パネル
の表示を見てブレードピッチシリンダ１４，１５の操作
によりブレード７を掘削姿勢Ｃからそのブレード７にて
土砂を抱持するピッチバック（後傾）姿勢Ｄに変更する
ことで、掘削作業から運土作業への移行を効果的に行う
ことができる。なお、図１４（ａ）（ｂ）は掘削作業状
態を示し、図１４（ｃ）は運土作業状態を示している。
また、図１５において記号Ｅはピッチダンプ（排土）姿
勢を示している。

【００３０】本実施例では、オペレータによる手動操作
を前提としているが、ブレード７の掘削姿勢Ｃにおい
て、Ｆ_V／Ｆ_Hの値が所定値Ａ（図７参照）より小さな
値になると、自動的にブレードピッチシリンダ１４，１
５に収縮指令を発して、ピッチバック（後傾）姿勢Ｄに
なるようにそのブレード７を制御することもできる。

【００３１】本実施例においては、掘削作業から運土作
業へ移行する際にブレード７のピッチ角を変更させるも
のについて説明したが、ピッチ角が固定のブルドーザに
おいても、掘削作業から運土作業への移行時にブレード
をリフト操作するようにすればより作業効率を向上させ
ることができる。

【００３２】前述の値Ｆ_V／Ｆ_Hの演算結果は、このよ
うに掘削作業から運土作業への移行時期の報知もしくは
掘削作業から運土作業への移行のためのブレードの制御
に用いられるだけでなく、車両の疲害量によるメンテナ
ンス時期の報知もしくは土工量管理等の目的に使用する
ことができる。

【００３３】本実施例においては、表示パネルの表示を
絵図で表現するものとしたが、このような絵図に限ら
ず、例えば棒グラフによってブレードの満杯率を表示す
るようにしても良い。

【００３４】本実施例においては、水平反力Ｆ_Hを検知
するに際して計算によって求めるものとしたが、スプロ
ケット６の駆動トルクを検出する駆動トルクセンサを設
けて、この駆動トルクセンサにより検出される駆動トル
ク量にもとづき水平反力Ｆ_Hを得るようにしても良い。
また、トラニオン１０におけるブレード７を支持するス
トレートフレーム８による曲げ応力量を検出する曲げ応
力センサを設けて、この曲げ応力センサにより検出され
る曲げ応力量にもとづき水平反力Ｆ_Hを得るようにして
も良い。

【００３５】本実施例においては、動力伝達系統にロッ
クアップ付トルクコンバータユニット２３が配設される
場合を説明したが、ロックアップ機構を有さないトルク
コンバータの場合でも、またトルクコンバータを有さな
いダイレクトミッションの場合でも本発明を適用できる
のは言うまでもない。なお、このダイレクトミッション
の場合における水平反力Ｆ_Hの算出は前述のロックアッ
プ時の場合と同様である。

【００３６】また、本実施例においては、垂直反力Ｆ_V
を検知するに際してブレードリフトシリンダ１１，１２
の押付け力を得るのにそれらブレードリフトシリンダ１
１，１２のヘッド側油圧およびボトム側油圧を検出する
ものとしたが、この押付け力は、これらブレードリフト
シリンダ１１，１２のシリンダロッドに歪ゲージを貼付
け、この歪ゲージにより検出されるそれらブレードリフ
トシリンダ１１，１２の軸力から得るようにしても良
い。

【００３７】さらに、本実施例では、垂直反力Ｆ_Vを、
前述の押付け力にヨーク角センサにより検出されるヨー
クの鉛直軸からの傾斜角の余弦（ｃｏｓθ）を乗算する
ことにより算出するものとしたが、ドージング作業時に
おいて前記傾斜角θはほぼ決まった値となるので、この
傾斜角θを定数として前記垂直反力Ｆ_Vを算出するよう
にしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係るブルドーザの
外観斜視図である。

【図２】図２は、本実施例のブルドーザの側面図であ
る。

【図３】図３は、油圧センサの配置を説明する図であ
る。

【図４】図４は、動力伝達系統のスケルトン図である。

【図５】図５は、ブレードに加わる反力を説明する図で
ある。

【図６】図６（ａ）は、ブレードに加わる剪断力の変化
を示すグラフ、図６（ｂ）は、ブレードに加わる押上げ
力の変化を示すグラフである。

【図７】図７は、水平反力に対する垂直反力の比の変化
を示すグラフである。

【図８】図８は、エンジン特性曲線マップのグラフであ
る。

【図９】図９は、ポンプ補正特性マップのグラフであ
る。

【図１０】図１０は、トルクコンバータ特性曲線マップ
のグラフである。

【図１１】図１１は、傾斜角度−負荷補正分特性マップ
のグラフである。

【図１２】図１２は、ヨーク角およびシリンダロッドの
軸力を説明する図である。

【図１３】図１３は、比Ｆ_V／Ｆ_Hに対する満杯率Ｑの
関係を示すグラフである。

【図１４】図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、表示パネルの
表示例を示す図である。

【図１５】図１５は、ブレードの姿勢を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１ブルドーザ２車体５履帯６スプロケット７ブレード１０トラニオン１１，１２ブレードリフトシリンダ１３ヨーク１４，１５ブレードピッチシリンダ１６ヨーク角センサ１７_H，１７_B 油圧センサ１８コントローラ２０エンジン２３トルクコンバータユニット２４トランスミッション２５操向ユニット２７エンジン回転センサ２８トルクコンバータ出力軸回転センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者神川信久大阪府枚方市上野３−１−１株式会社小松製作所大阪工場内 (56)参考文献特開平７−62683（ＪＰ，Ａ) 特開平７−54374（ＪＰ，Ａ) 特開平７−48856（ＪＰ，Ａ) 特開平６−341155（ＪＰ，Ａ) 特開平５−106239（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E02F 3/85

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）ブレードによる掘削時にそのブレ
ードに加わる水平反力を検知する水平反力検知手段、
（ｂ）ブレードによる掘削時にそのブレードに加わる垂
直反力を検知する垂直反力検知手段および（ｃ）これら
水平反力検知手段および垂直反力検知手段の各出力を受
けて前記水平反力に対する前記垂直反力の比を算出して
その比に基づき前記ブレード前面の土砂の満杯率を演算
する満杯率演算手段を備えることを特徴とする土工量検
知装置。
【請求項２】前記満杯率演算手段は、前記水平反力に
対する前記垂直反力の比と前記ブレードのピッチ角とに
より満杯率を演算することを特徴とする請求項１に記載
の土工量検知装置。
【請求項３】さらに、前記満杯率演算手段により演算
される満杯率の値を表示する表示手段を備えることを特
徴とする請求項１または２に記載の土工量検知装置。
【請求項４】前記水平反力検知手段は、エンジンの回
転数を検出するエンジン回転センサとトルクコンバータ
の出力軸回転数を検出するトルクコンバータ出力軸回転
センサとを備えて、まず前記エンジン回転センサにより
検出されるエンジン回転数とトルクコンバータ出力軸回
転センサにより検出されるトルクコンバータ出力軸回転
数との比である速度比を得、この速度比により前記トル
クコンバータのトルクコンバータ特性からトルクコンバ
ータ出力トルクを得、次にそのトルクコンバータ出力ト
ルクに前記トルクコンバータの出力軸から前記車体を走
行させる履帯を駆動させるスプロケットまでの減速比を
乗算することに基づく算出によりブレードに加わる水平
反力を検知することを特徴とする請求項１乃至３のうち
のいずれかに記載の土工量検知装置。
【請求項５】前記水平反力検知手段は、ロックアップ
付トルクコンバータにおけるロックアップ時またはダイ
レクトミッションの場合にはエンジン回転数を検出する
エンジン回転センサを備えて、このエンジン回転センサ
により検出されるエンジン回転数によって前記エンジン
のエンジントルク特性からエンジントルクを得、次にそ
のエンジントルクに前記エンジンから前記車体を走行さ
せる履帯を駆動させるスプロケットまでの減速比を乗算
することに基づく算出によりブレードに加わる水平反力
を検知することを特徴とする請求項１乃至３のうちのい
ずれかに記載の土工量検知装置。
【請求項６】前記水平反力検知手段は、ブレードを支
持するストレートフレームの車体に対する結合部である
トラニオンにおける曲げ応力量を検出する曲げ応力セン
サを備えて、この曲げ応力センサにより検出される曲げ
応力量に基づいてブレードに加わる水平反力を検知する
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれかに記
載の土工量検知装置。
【請求項７】前記水平反力検知手段は、車体を走行さ
せる履帯を駆動させるスプロケットの駆動トルク量を検
出する駆動トルクセンサを備えて、この駆動トルクセン
サにより検出される駆動トルク量に基づきブレードに加
わる水平反力を検知することを特徴とする請求項１乃至
３のうちのいずれかに記載の土工量検知装置。
【請求項８】前記垂直反力検知手段は、前記ブレード
を昇降させるブレードリフトシリンダのヘッド側油圧を
検出するヘッド油圧センサとそのブレードリフトシリン
ダのボトム側油圧を検出するボトム油圧センサとそのブ
レードリフトシリンダの一端を固定するヨークの傾斜角
を検出するヨーク角センサとを備えて、これらヘッド油
圧センサおよびボトム油圧センサにより検出される各油
圧に基づき前記ブレードリフトシリンダの押付け力を
得、この押付け力に前記ヨーク角センサにより検出され
るヨークの鉛直軸からの傾斜角の余弦を乗算することに
基づく算出によりブレードに加わる垂直反力を検知する
ことを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれかに記
載の土工量検知装置。
【請求項９】前記垂直反力検知手段は、前記ブレード
を昇降させるブレードリフトシリンダのヘッド側油圧を
検出するヘッド油圧センサとそのブレードリフトシリン
ダのボトム側油圧を検出するボトム油圧センサとを備え
て、これらヘッド油圧センサおよびボトム油圧センサに
より検出される各油圧に基づき前記ブレードリフトシリ
ンダの押付け力を得、この押付け力に定数を乗算するこ
とに基づく算出によりブレードに加わる垂直反力を検知
することを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか
に記載の土工量検知装置。
【請求項１０】前記垂直反力検知手段は、前記ブレー
ドを昇降させるブレードリフトシリンダのシリンダロッ
ドに貼付けられる歪ゲージとそのブレードリフトシリン
ダの一端を固定するヨークの傾斜角を検出するヨーク角
センサとを備え、この歪ゲージにより検出される前記ブ
レードリフトシリンダの軸力に基づきそのブレードリフ
トシリンダの押付け力を得、この押付け力に前記ヨーク
角センサにより検出されるヨークの鉛直軸からの傾斜角
の余弦を乗算することに基づく算出によりブレードに加
わる垂直反力を検知することを特徴とする請求項１乃至
７のうちのいずれかに記載の土工量検知装置。
【請求項１１】前記垂直反力検知手段は、前記ブレー
ドを昇降させるブレードリフトシリンダのシリンダロッ
ドに貼付けられる歪ゲージを備え、この歪ゲージにより
検出される前記ブレードリフトシリンダの軸力に基づき
そのブレードリフトシリンダの押付け力を得、この押付
け力に定数を乗算することに基づく算出によりブレード
に加わる垂直反力を検知することを特徴とする請求項１
乃至７のうちのいずれかに記載の土工量検知装置。