JP3722451B2

JP3722451B2 - 自走車両

Info

Publication number: JP3722451B2
Application number: JP18547396A
Authority: JP
Inventors: 幸夫菅野; 弦一郎渡邊; 信樹長谷川
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2016-06-26
Also published as: WO1997049591A1; JPH109306A; US6115662A; AU3275097A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油冷式ブレーキを有する自走車両及び固定側摩擦板と可動側摩擦板とを油圧によって離合して制動力を得る摩擦板式油圧ブレーキを有する自走車両に関わり、特にブレーキの安全性と生産性とを確保できると共に、履歴を含んだ応用自由度の広いブレーキデータ検出できる自走車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開昭６１−１１５７３９には、車両のブレーキシューの発熱温度を検出して高温になると、警告を発し、また走行速度を制限することが記載されている。即ちオペレータは、警報又は車速制限によって制動不良を回避できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで例えばマイニングや採石鉱山での走行路は、未舗装であり、また連続降坂が多いため、ブレーキが酷使される。かかる車両において、上記従来技術を用いると、警報や速度制限が頻発するため、安全性は確保できても生産性を高めることが困難である。またデータ検出が現在時点ごとのピンポイント検出であるため、履歴として車両の性向等を把握することが困難である。即ち検出データの応用自由度が限定されている。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、ブレーキの安全性と生産性とを確保できると共に、履歴を含んだ応用自由度の広いブレーキデータ検出できる自走車両を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び効果】
上記目的を達成するため、本発明に係わるリターダ装着車両の第１は、油冷式ブレーキを有する自走車両において、
・ブレーキ冷却直後の冷却油温ｄを検出する油温検出手段と、
・油温検出手段から冷却油温ｄを受け、この冷却油温ｄの持続時間ｔを算出する持続時間算出手段と、
・予め定めた冷却油温領域ごとに、かつ予め定めた持続時間領域ごとに縦横区分された第１マトリクスを予め有し、油温検出手段及び持続時間算出手段のいずれか一方から冷却油温ｄを受けると共に、持続時間算出手段から持続時間ｔを受け、その都度、冷却油温ｄと持続時間ｔとを含む第１マトリクスの区分内に頻度を加算すると共に、外部に対し加算値を出力自在とされた第１加算手段とを有することを特徴としている。
【０００６】
上記第１の構成によれば、ブレーキデータの検出が従来技術のように現時点ごとのピンポイント的検出でなく、頻度（即ちブレーキの使用履歴）に基づくため、ブレーキデータの応用自由度が広くなる。即ち第１マトリクスでの各区分の頻度の大小によって異常区分での集中や、異常傾向をビジュアルに把握できる。例えば例機全体のヒイートバランスの良否を判断でき、例えばラジエータの目詰まりを除去したり、ラジエータにシュラウド（風流調整用の囲い板）を設けたり、オイルクーラやラジエータの容量を大きくしたり、冷却油量を高めたり、降坂路の勾配を変えたり、降坂路での変速機の使用変速度段を下げたり、オペレータの運転癖を改善する等の各種事前策を講ずることができる。また例えば冷却系の故障を把握できるため、将来の修理計画を正確に立案できる。また例えばマイニングや採石鉱山での未舗装路面で走行する自走車両であっても、上記各効果の外、過去、現在及び将来を見越した警報や速度制限の設定も可能となる。即ちブレーキの安全性と生産性とも確保できる。
【０００７】
また第２は、上記第１の自走車両において、
・第１マトリクスは、予め意味付けした領域区分を、他の区分と区別して有することを特徴としている。
【０００８】
上記第２の構成によれば、上記第１の構成で説明したヒートバランスの良否判定等を、第１マトリクスの出力後に行うのでなく、予め第１マトリクスに折り込んであるため、第１マトリクスの出力と同時に把握できる。
【０００９】
また第３は、固定側摩擦板と可動側摩擦板とを油圧によって離合して制動力を得る摩擦板式油圧ブレーキを有する自走車両において、
・油圧Ｐを検出する油圧検出手段と、
・可動側摩擦板の回転速度Ｖ相当を検出する速度検出手段と、
・予め定めた油圧領域ごとに、かつ予め定めた回転速度領域ごとに縦横区分された第２マトリクスを予め有し、油圧検出手段から油圧Ｐを受けると共に、速度検出手段から回転速度Ｖを受け、同時検出された油圧Ｐと回転速度Ｖとを含む第２マトリクスの区分内に頻度を加算すると共に、外部に対し加算値を出力自在とされた第２加算手段とを有することを特徴としている。
【００１０】
上記第３の構成によれば、上記第１の構成と同様、ブレーキデータの検出が従来技術のように現時点ごとのピンポイント的検出でなく、頻度に基づいているため、ブレーキデータの応用自由度が広くなる。即ち第２マトリクスにおける縦横の乗算値（油圧×回転速度＝Ｐ・Ｖ値）は、ブレーキの発熱、即ち摩擦板（特にディスク）の磨耗にほぼ比例する。尚、第２マトリクスでは、乗算値を実際に行わないが、これは第２マトリクスの各区分の位置によって把握できる。従って頻度がＰ・Ｖ値の大きい区分に集中するときは、ブレーキの発熱、即ち摩擦板の磨耗が多いことが分かる。この結果、間接的に上記第１マトリクスと同様、例えばラジエータの目詰まりを除去したり、ラジエータにシュラウド（風流調整用の囲い板）を設けたり、オイルクーラやラジエータの容量を大きくしたり、冷却油量を高めたり、降坂路の勾配を変えたり、降坂路での変速機の使用変速度段を下げたり、オペレータの運転癖を改善する等の各種事前策も講ずることができる外、摩擦板を手配したり、修理計画を立案することができる。
【００１１】
また第４は、上記第３の自走車両において、
・第２マトリクスは、予め意味付けされた領域区分を、他の区分と区別して有することを特徴としている。
【００１２】
上記第４の構成によれば、上記第３の効果と同様、上記第３の構成で説明した摩擦板の磨耗量判定等を、第２マトリクスの出力後に行うのでなく、予め第２マトリクスに折り込んであるため、第２マトリクスの出力と同時に把握できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図１を参照し好適な事例を説明する。例機は鉱山用大形ダンプトラックであり、図１には、サスペンションシリンダ１によって懸架された全浮動式アクスル２の右側部分が示される。アクスルハウジング３は、図示左端を差動機（図示せず）に係合され、図示右端を最終減速機なる遊星歯車装置４に係合されたドライブシャフト５を内嵌している。ドライブシャフト５の右端はサンギヤ６を構成し、このサンギヤ６と、アクスルハウジング３の右端内周面に固設したリングギヤ７との間に設けたプラネタリギヤ８を介してキャリア９を回転自在としている。キャリア９の図示右端には例えば後輪１０を固設している。
【００１４】
即ち例機は、差動機からの回転力がドライブシャフト５、サンギヤ６、キャリア９を経て後輪１０を回転させることにより、前後進可能となっている。
【００１５】
そしてキャリア９は、車体中央寄りの外周に図示横方向のスプライン１１を備え、このスプライン１１上に複数のディスク１２（前記可動側摩擦板１２）の内歯を噛み合わせている。一方アクスルハウジング３は、車体中央寄り内周に図示横方向のスプライン１３を備え、このスプライン１３上に複数のプレート１４（前記固定側摩擦板１４）の外歯を、前記ディスク１２と交互に噛み合わせている（以下、ディスク１２及びプレート１４とをまとめて呼ぶときは、単に摩擦板１５とする）。またアクスルハウジング３には、最も車体中央寄りのプレート１４の図示左側面に当接自在とされたリング状ピストン１６を内嵌するリング状シリンダ１７を有している。
【００１６】
即ち例機は、運転席のステアリングホイールの近辺に回転角を固定自在に設けられた回転式ハンドレバー１８と、運転席の床上に踏み込み自在に設けられたフートペダル１９とを有し、回転式ハンドレバー１８ならば、オペレータは所定角度だけ回転させて停止させ、フートペダル１９ならば、オペレータは所定量だけ踏み込んで停止させ、これにより回転角又は踏込量に応じた圧力の油圧Ｐを発生させ、この油圧Ｐがリング状シリンダ１７内に流れ込んでリング状ピストン１６を図示左方向へ移動させ、油圧Ｐに応じた押し付け力（即ち、ブレーキ力）を摩擦板１５間に生じさせる。即ち例機は、前記「固定側摩擦板１４と可動側摩擦板１２とを油圧Ｐによって離合して制動力を得る摩擦板式油圧ブレーキを有する自走車両」となっている。
【００１７】
尚、上記構成において、ブレーキを作動させると、ブレーキ力は摩擦板１５での摩擦熱となる。そこでこの摩擦熱を放熱するために、摩擦板１５の間に冷却油Ｑを流す構成となっている。即ち、冷却用油圧ポンプ２０からの圧油ｐがアクスルハウジング３に設けた入り口に流れ込み、キャリア９との間を経てキャリア９のスプライン１１に設けた噴射口から摩擦板１５の間に噴射されて摩擦板１５を冷やす。高温となった冷却油Ｑは、アクスルハウジング３のスプライン１３に設けた出口を経て外部に設けたオイルクーラ２１に流れ込み、ここで冷却されてタンク２２に溜まる。タンク２２内の冷却油Ｑは、前記冷却用油圧ポンプ２０を経て再び摩擦板１５を冷却する。
【００１８】
尚、連続降坂での連続制動（即ち、リターダ）では冷却油Ｑを多量に要す。この場合、冷却用油圧ポンプ２０を高速回転させて多量の冷却油Ｑを得る。このため連続制動では、オペレータは回転式ハンドレバー１８（リターダレバー）を引き、あるポジションに入れば、変速機の変速回転数を高めに設定することにより、エンジン回転数を常時に高回転で使うように施されている。即ち例機は、油冷式ブレーキを有する自走車両ともなっている。
【００１９】
かかる例機において、摩擦板１５を出た冷却液Ｑの油路中に、ブレーキ冷却直後の冷却油温ｄを検出する油温計２３（前記油温検出手段）を有している。またフートペダル１９及び回転式ハンドレバー１８からリング状シリンダ１７までの油路中に、油圧計２４（前記油圧検出手段）を有している。さらにキャリア９に、後輪１０の回転速度Ｖを検出する回転速度計２５（前記可動側摩擦板１２の回転速度Ｖ相当を検出する速度検出手段、尚これは車体に設けた車速ｖを検出する車速計でもよい）を有している。そしてこれら油温計２３、油圧計２４及び回転速度計２５は制御器２６に接続され、油温計２３で検出された冷却油温ｄ、油圧計２４で検出された油圧Ｐ及び回転速度計２５で検出された回転速度Ｖが制御器２６に入力する。
【００２０】
制御器２６は、同図１の表示器２７に例示するように、予め定めた冷却油温領域ごとに、かつ予め定めた持続時間領域ごとに縦横区分された第１マトリクスＡと、予め定めた油圧領域ごとに、かつ予め定めた回転速度領域ごとに縦横区分された第２マトリクスＢとをＲＯＭ２８に予め記憶している。そして例えば所定時間ｔｏ（例えばｔｏ＝１分）ごとにクロックパルスＫ１を発振するクロックパルス発振器２９と、このクロックパルス発振器２９からのクロックパルスＫ１を受け、このクロックパルスＫ１の立上時又は立下時のいずれか一方又は両方を基準としたトリガ信号Ｋ２を発振するトリガ信号発振器３０と、演算部３１と、ＲＡＭ３２とを内蔵している。さらに演算部３１は、次の２つのプログラムのいずれか一方又は両方をＲＯＭ２８に格納し、これらプログラムに基づき次の処理を行う。
【００２１】
第１プログラムは次の通り。油温計２３が検出した冷却油温ｄ（＝ｄ１）が入力すると、演算部３１は、先ずこの冷却油温ｄ１を含む冷却油温領域を第１マトリクスＡから択一する。そしてこれと同時に、トリガ信号発振器３０からのトリガ信号Ｋ２を計数し始める（即ち、加算する）。この計数は、順次入力する冷却油温ｄが他の冷却油温領域に含まれる冷却油温ｄ（＝ｄ２）となるまでの間、連続して行われる。そして冷却油温ｄ２となると、演算部３１は、前記冷却油温ｄ１の持続期間（ｔ＝ｎ・ｔｏ）を含む持続時間領域を第１マトリクスＡから択一し、この中に頻度Ａｎ（＝１）を格納してＲＡＭ３２に記憶させる。冷却油温ｄ２に対しても上記動作を繰り返してＲＡＭ３２内の第１マトリクスＡの内容を更新する。その後、前記冷却油温ｄ（＝ｄ１）が再度入力され、かつその持続期間（ｔ＝ｎ・ｔｏ）を含む持続時間領域が前記持続時間領域と同じであるときは、前記格納の頻度Ａｎ（＝１）に対し、頻度Ａｎ（＝１）を加算して頻度Ａｎ（＝２）とし、ＲＡＭ３２内の第１マトリクスＡの内容を更新する。以後これを繰り返す。
【００２２】
尚、本事例での前記第１演算手段は演算部３１に対応し、一方前記持続時間算出手段は、クロックパルス発振器２９、トリガ信号発振器３０及び演算部３１に対応する。また図示しないが、演算部３１が入力する冷却油温ｄ１は、油温計２３が検出した冷却油温ｄが前記持続時間算出手段を経由したものであってもよい。これは、上記の通り、持続時間算出手段において、最初の冷却油温ｄの入力時やその後の冷却油温ｄの変化時を持続時間の演算開始時とすべく、冷却油温ｄ１を入力しているためである。
【００２３】
第２プログラムは次の通り。演算部３１は、油圧計２４から油圧Ｐを受けると共に、回転速度計２５から回転速度Ｖを受け、同時に検出した油圧Ｐと回転速度Ｖとについて、先ず当該油圧Ｐを含む油圧領域を第２マトリクスＢから択一する。次いで択一した油圧領域の中から当該回転速度Ｖを含む回転速度領域を第２マトリクスＢから択一し、この中に頻度Ｂｎ（＝１）を格納してＲＡＭ３２に記憶させる。尚、この手順は、先ず当該回転速度Ｖを含む回転速度領域を第２マトリクスＢから択一し、次いで択一した当該回転速度領域の中から当該油圧Ｐを含む油圧領域を第２マトリクスＢから択一し、この中に頻度Ｂｎ（＝１）を格納してＲＡＭ３２に記憶させるようにしてもよい。以降の手順は、上記第１プログラムで説明したものと同じである。尚、本事例での前記第２演算手段は演算部３１に対応する。
【００２４】
即ち上記第１プログラム及び第２プログラムによれば、例機の稼働に伴い、第１マトリクスＡ及び第２マトリクスＢの各縦横区分の夫々に頻度Ａｎ、Ｂｎが加算されて格納されるようになる。即ち、各頻度Ａｎ、Ｂｎは履歴となる。そしてこれら頻度Ａｎ、Ｂｎは、例えば凹凸、カーブ、降坂路、交差点、踏切等の走行路状況、オペレータの性癖、車両状況の傾向を顕著に示すようになる。
【００２５】
そこで演算部３１は、図１の表示部２７に例示すように、頻度Ａｎ、Ｂｎと共にＲＡＭ３２に記憶された第１マトリクスＡ及び第２マトリクスＢを、所定のインタバルで又は連続的に表示器２７に表示可能としている。尚、制御器２６（又は演算部３１）に対する指令発振ボタン等（図示せず）を別途設け、オペレータ等の作業者がこれを押すことにより、適宜、これらを表示器２７に表示するようにしてもよい。また磁気カード等に移し取り、これを建屋内に備えた表記器（図示せず）に表示してもよい。勿論、例機や建屋内のマイコンが、上記プログラムと異なるプログラムや他のデータを有するならば、このプログラムによって他のデータを折り込んだ表示としてもよい。
【００２６】
尚、図１の第１マトリクスＡ及び第２マトリクスＢ上の表示部２７の斜線領域に示すように、予め意味付けした領域区分を他の区分と区別して有することが望ましい。詳しくは次の通り。
【００２７】
先ず、第１マトリクスＡにおける上記意味付け領域（斜線領域）の「意味付け」は、例えば頻度Ａｎが、第１マトリクスＡ上の右下がり斜線領域（高温かつ長時間領域）に多く発生する場合は、例えば例機全体のヒイートバランスに対する問題提起の意味付けとなる。この場合、例えばラジエータの目詰まりを除去したり、ラジエータにシュラウドを設けたり、オイルクーラやラジエータの容量を大きくしたり、冷却油量を高めたり、降坂路の勾配を変えたり、降坂路での変速機の使用変速度段を下げたり、オペレータの運転癖を改善する等の各種事前策を講ずることができる。また例えば頻度Ａｎが、第１マトリクスＡ上の右上がり斜線領域（超高温領域）に多い場合は、例えば冷却系の故障との意味付けとなる。この場合、例えば直ちに修理するとか、又は修理時期を早める等の計画立案ができる。
【００２８】
一方、第２マトリクスＢにおける上記意味付け領域（斜線領域）の「意味付け」は次のように構成できる。第２マトリクスＢにおける縦横の乗算値（油圧×回転速度＝Ｐ・Ｖ値）は、ブレーキの発熱、即ち摩擦板（特にディスク）の磨耗に比例する。尚、厳密には、摩擦板の摩擦係数が温度によって変化するため、「ほぼ比例する」のであるが、「比例する」と見做してよい。そして第２マトリクスＢでは、上記乗算値は、実際に乗算して把握するのではなく、第２マトリクスＢの各区分の位置で把握できる。従って第２マトリクスＢ上の右上がり斜線領域（高油圧かつ高速回転領域）に多きい頻度Ｂｎが発生する場合は、ブレーキの発熱、即ち摩擦板（特にディスク）の磨耗が多いことが分かる。この結果、間接的に、上記第１マトリクスＡにおける意味付け領域と同様、例えばラジエータの目詰まりを除去したり、ラジエータにシュラウドを設けたり、オイルクーラやラジエータの容量を大きくしたり、冷却油量を高めたり、降坂路の勾配を変えたり、降坂路での変速機の使用変速度段を下げたり、オペレータの運転癖を改善する等の各種事前策を講ずることができる外、ディスクを手配したり、修理計画を立案できる。
【００２９】
即ち上記事例によれば、ブレーキデータの検出が従来技術のように現時点ごとのピンポイント的検出でなく、履歴を示す頻度Ａｎ、Ｂｎに基づくため、ブレーキデータの応用自由度が、上記各プログラムでの効果に示す通り広くなる。しかも例えばマイニングや採石鉱山での未舗装路面で走行する自走車両であっても、上記事例によれば、過去、現在及び将来を見越した警報や速度制限の設定も可能となる。即ちブレーキの安全性と生産性とも確保できる。
【００３０】
尚、上記事例では、冷却油温ｄを検出するために、摩擦板１５を出た冷却液Ｑの油路中にブレーキ冷却直後の冷却油温ｄを検出する油温計２３を設けたが、摩擦板１５に入る冷却液Ｑの油路中にもブレーキ冷却直前の冷却油温を検出する他の油温計（図示せず）を設け、ブレーキ冷却前後の温度差を検出し、この温度差を前記「冷却油温ｄ」と読み換え、上記第１プログラムを実行してもよい。尚、この場合、ブレーキ温度の変化履歴は正確に把握できるが、上記例機全体のヒートバランス状態の履歴までも把握できない。従ってヒートバランス状態の履歴を知りたいときは、上記事例のように、油温計２３からだけの冷却油温ｄに基づき演算し、結果を表示すればよい。尚、前記特許請求の範囲では、このような構成も含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】事例の制御ブロック図である。
【符号の説明】
１…サスペンションシリンダ、２…全浮動式アクスル、３…アクスルハウジング、４…遊星歯車装置、５…ドライブシャフト、６…サンギヤ、７…リングギヤ、８…プラネタリギヤ、９…キャリア、１０…後輪、１１，１３…スプライン、１２…ディスク１２（可動側摩擦板）、１４…プレート（固定側摩擦板）、１５…摩擦板、１６…リング状ピストン、１７…リング状シリンダ、１８…回転式ハンドレバー、１９…フートペダル、２０…冷却用油圧ポンプ、２１…オイルクーラ、２２…タンク、２３…油温計、２４…油圧計、２５…回転速度計、２６…制御器、２７…表示器、２８…ＲＯＭ、２９…クロックパルス発振器、３０…トリガ信号発振器、３１…演算部、３２…ＲＡＭ、Ａ…第１マトリクス、Ｂ…第２マトリクス、Ａｎ…第１マトリクスでの頻度、Ｂｎ…第２マトリクスでの頻度、ｄ、ｄ１…冷却油温、Ｋ１…クロックパルス、Ｋ２…トリガ信号、ｎ…トリガ信号数、Ｑ…冷却油、ｔｏ…所定時間、Ｖ…回転速度。

Claims

油冷式ブレーキを有する自走車両において、
・ブレーキ冷却直後の冷却油温ｄを検出する油温検出手段と、
・油温検出手段から冷却油温ｄを受け、この冷却油温ｄの持続時間ｔを算出する持続時間算出手段と、
・予め定めた冷却油温領域ごとに、かつ予め定めた持続時間領域ごとに縦横区分された第１マトリクスを予め有し、油温検出手段及び持続時間算出手段のいずれか一方から冷却油温ｄを受けると共に、持続時間算出手段から持続時間ｔを受け、その都度、冷却油温ｄと持続時間ｔとを含む第１マトリクスの区分内に頻度を加算すると共に、外部に対し加算値を出力自在とされた第１加算手段とを有することを特徴とする自走車両。
請求項１記載の自走車両において、
・第１マトリクスは、予め意味付けした領域区分を、他の区分と区別して有することを特徴とする自走車両。
固定側摩擦板と可動側摩擦板とを油圧によって離合して制動力を得る摩擦板式油圧ブレーキを有する自走車両において、
・油圧Ｐを検出する油圧検出手段と、
・可動側摩擦板の回転速度Ｖ相当を検出する速度検出手段と、
・予め定めた油圧領域ごとに、かつ予め定めた回転速度領域ごとに縦横区分された第２マトリクスを予め有し、油圧検出手段から油圧Ｐを受けると共に、速度検出手段から回転速度Ｖを受け、同時検出された油圧Ｐと回転速度Ｖとを含む第２マトリクスの区分内に頻度を加算すると共に、外部に対し加算値を出力自在とされた第２加算手段とを有することを特徴とする自走車両。
請求項３記載の自走車両において、
・第２マトリクスは、予め意味付けされた領域区分を、他の区分と区別して有することを特徴とする自走車両。