JP3762213B2 - 電動走行作業機の走行制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は走行系として左右の駆動輪を各々駆動する左右の電動モータ及び左右の駆動輪の速度を各々調整する左右のブレーキを備え、作業系として作業具を駆動する駆動源及びこの駆動源から作業具までの動力伝達路に介設したクラッチを備えた電動走行作業機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロータリ除雪車に関する発明としたは、例えば特開昭５１−１３７２１４号公報「自動速度制御装置を備えたロータリ除雪車の制御方法」が知られている。この発明は、鉄道を走行するロータリ除雪車に好適なもので、その特許請求の範囲によれば「投雪用原動機の負荷状態を検知し、それによりロータリ除雪車の走行速度を制御するようにしたこと」を特徴とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
レールに沿って単に前進若しくは後退する鉄道用ロータリ除雪車であれば問題は無いが、鉄道以外の一般道路を除雪する除雪機では路面の状況や雪の反作用で車体が左右に振れるため、運転者は進行方向を常に制御しなければならず、一般道路用除雪機では上記公報の発明は採用できない。
【０００４】
そこで、本発明の目的は一般道路を除雪する除雪機の様な各種の作業機に適用できる走行制御技術を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、走行系として左右の駆動輪を各々駆動する左右の電動モータ及び左右の駆動輪の速度を各々調整する左右のブレーキを備え、作業系として作業具を駆動する駆動源及びこの駆動源から作業具までの動力伝達路に介設したクラッチを備えた電動走行作業機において、
前記駆動源は、定格回転数より低い一定回転数まで使用が許容されるものであって、この低い回転と定格回転数との差を下のしきい値と定め、
この下のしきい値を制御部に読込ませると共に、運転者が操作するアクセルレバー及び左右の速度調整操作レバーのポジションを、アクセル開度、左のブレーキ開度、右のブレーキ開度に置き換えて制御部に読込ませ、
この制御部で、アクセル開度、左のブレーキ開度、右のブレーキ開度を各々アクセル率、左のブレーキ率、右のブレーキ率に直し、
左のブレーキ率に右のブレーキ率の影響を加味することで左修正ブレーキ率を求め、この左修正ブレーキ率で前記アクセル率を補正し、得られた値にクラッチがオンであるという条件並びに駆動源の回転数減少が下のしきい値以上であるという条件からなる２つの条件が満たされたときには駆動源の回転数減少に応じて定めた１未満の補正係数を乗じることで左モータ制御値を求め、この左モータ制御値で左の電動モータを制御させると共に、
右のブレーキ率に左のブレーキ率の影響を加味することで右修正ブレーキ率を求め、この右修正ブレーキ率で前記アクセル率を補正し、得られた値にクラッチがオンであるという条件並びに駆動源の回転数減少が下のしきい値以上であるという条件からなる２つの条件が満たされたときには駆動源の回転数減少に応じて定めた１未満の補正係数を乗じることで右モータ制御値を求め、この右モータ制御値で右の電動モータを制御させることを特徴とする。
【０００６】
作業具に大きな負荷が掛ると駆動源の回転数が急激に低下する。このときには、左右の電動モータの出力を下げ、走行速度を抑える。
すなわち、作業負荷に応じた走行速度を提供することができ、過負荷による作業機の走行停止を未然に防止することができ、作業の中断を招かないので作業性の向上が図れる。加えて、作業部に掛る負荷を抑えることができるので作業部のダメージを抑え、作業部の長寿命化を図ることができる。
【０００７】
ところで一般に走行系の電動モータは、アクセル開度に基いて直接的に制御する。しかし、本発明では、例えば左の電動モータを制御するときに左のブレーキ開度が大きいときには左モータ制御値を下げること並びに右のブレーキ開度が大きいときにはこれを考慮して左モータ制御値を更に下げるという制御を実施する。右の電動モータも同様である。
これで、運転者は自由に走行方向を制御することができる。
【０００８】
この結果、ブレーキを掛けながら電動モータを高速で回すという無駄を回避することができる。加えて、左右のモータの作用アンバランスにより車両が揺れることがあるが、例えば左の電動モータに対して、左のブレーキ開度のみならず右方のブレーキ開度をも考慮したので、その心配が無くなり、走行面の状態如何を問わず、速度調整作業を容易にし、車両の円滑な走行性をも良好になる。
なお、左右の電動モータの出力を下げるモータの制御は、クラッチがオンであるという条件並びに駆動源の回転数減少が下のしきい値以上であるという条件からなる２つの条件が満たされたときに実施する。
【０００９】
請求項２では、作業具は雪を寄せるオーガ及び寄せた雪を飛ばすブロアであり、作業機は除雪機であることを特徴とする。
作業具を耕耘爪とすれば作業機は耕運機、同様に作業具を刈り刃とすれば作業機は芝刈り機の如く作業具並びに作業機は各種のものがある。
そのうちで、除雪機では、作業具がオーガとブロアとからなり、作業具に作用する負荷の形態が複雑となる。そこで、本発明を除雪機に適用することにより、左右の駆動輪を制御することで向きを自在に制御しながら、オーガ及びブロアを保護しつつ、効率の良い除雪を実行することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。また、「左」、「右」は運転者を基準とする。
図１は本発明に係る電動走行作業機の平面図であり、電動走行作業機としての電動走行除雪機１０は、車体フレーム１１下に収納したバッテリ（図示せず）から給電を受けた左右の電動モータ１３Ｌ，１３Ｒ（Ｌは左、Ｒは右を示す。以下同じ）で駆動軸１４Ｌ，１４Ｒを回し、これらの駆動軸１４Ｌ，１４Ｒの端部に設けた駆動輪１５Ｌ，１５Ｒで左右のクローラ１６Ｌ，１６Ｒを駆動し、且つ左右のブレーキ１７Ｌ，１７Ｒで駆動輪１５Ｌ，１５Ｒに制動を掛けることのできる電動走行作業機であり、車体フレーム１１に機台２０を渡し、この機台２０の後部に操作パネル２１を備え、この操作パネル２１に１本のアクセルレバー２２、左右の速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒ及び１本のスロットルレバー２５を備えた車両である。運転者は車両には乗らず、後部から連れ歩きながら操作パネル２１上のレバー類（アクセルレバー２２，速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒを含む。）を操作することで、前後進、旋回、停止を行うことができるとともに、機台２０上に駆動源としてのエンジン３１を載せ、このエンジン３１でクラッチ３２及び作業具軸３３を介してブロア３４並びにオーガ３５を回す。エンジン３１の速度調節はスロットルレバー２５で行う。３６はオーガハウジング、３７は投雪シュートである。
【００１１】
すなわち、電送モータ１３Ｌ，１３Ｒ、駆動輪１５Ｌ，１５Ｒ及び左右のブレーキ１７Ｌ，１７Ｒが「走行系」の要部となり、この走行系により除雪機１０を前後進（旋回を含む）させる。また、エンジン３１、クラッチ３２、ブロア３４並びにオーガ３５が「作業系」の要部となり、この作業系により除雪作業を実施する。
【００１２】
２４は制御部であり詳細は後述するが、この制御部２４でアクセルレバー２２及び速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒのポジションに基づいて、電動モータ１３Ｌ，１３Ｒ及び左右のブレーキ１７Ｌ，１７Ｒを一括制御する。
前記ブレーキ１７Ｌ，１７Ｒは、電磁作用で制動を掛ける電磁ブレーキ、油圧力でディスクを挟持する形式の油圧ブレーキ、ドラムをバンドで締める形式の機械式ブレーキ、回生ブレーキ又は同等のブレーキであれば形式及び種類は問わない。
【００１３】
図２（ａ），（ｂ）は本発明で採用したクラッチの原理図である。
（ａ）に示す通り、クラッチ３２は、エンジン３１の出力軸に取付けた駆動プーリ３８と、作業具軸３３に取付けた従動プーリ３９と、これらプーリ３８，３９に掛け渡したベルト４１と、このベルト４１を緊張させる／又はルーズにするクラッチシリンダ４２と、からなる。クラッチシリンダ４２のピストンロッド４３を前進させれば、ベルト４１は緊張状態となるため、プーリ３８からプーリ３９へ動力が伝わる。すなわち、（ａ）はクラッチオン状態を示す。
【００１４】
（ｂ）で、クラッチシリンダ４２のピストンロッド４３を後退させれば、ベルト４１はルーズ状態となるため、プーリ３８からプーリ３９へ動力は伝わらなくなる。すなわち、（ｂ）はクラッチオフ状態を示す。
【００１５】
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明で採用したアクセルレバーの作用図である。
（ａ）において、アクセルレバー２２は、前進、停止、後退を一本で賄い、且つ前進、後退ともに低速から高速に連続的に切換えるこのとのできる操作レバーである。この様なアクセルレバー２２のポジションをアクセルポテンショメータ２６でモニターする。
【００１６】
（ｂ）はレバー２２のポジションとアクセルポテンショメータ２６の出力の関係を示すグラフであり、アクセルポテンショメータ２６の出力範囲を０〜＋５Ｖ（ボルト）としたときに、後退高速に０Ｖ、中立（停止）に＋２．５Ｖ、前進高速に＋５Ｖを割り当てたことを示す。
【００１７】
（ｃ）は（ｂ）を一般化するとともに本発明の制御の為に加工したグラフであり、後退高速（横軸）に０Ｖ（縦軸）、停止（横軸）に中立電圧であるＶｎ（縦軸）、前進高速（横軸）に最高電圧であるＶmax（縦軸）を割り当てることは、前記（ｂ）と同じである。
ところで、運転者が（ａ）のレバー２２を前進高速附近にセットしたときには、運転者の意思で前進高速を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸でＶ４〜Ｖmax（陰を付した）領域は非制御領域とする。
【００１８】
運転者が（ａ）のレバー２２を後退高速附近にセットしたときには、運転者の意思で後退高速を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸で０〜Ｖ１（陰を付した）領域は非制御領域とする。
【００１９】
また、運転者が（ａ）のレバー２２を停止又は微低速にセットしたときには、運転者の意思で停止又は微低速を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸でＶ２〜Ｖ３（陰を付した）領域は非制御領域とする。
すなわち（ｃ）において、縦軸でＶ１〜Ｖ２又はＶ３〜Ｖ４の領域で本発明の制御を実施することにする。
【００２０】
図４（ａ）〜（ｃ）は本発明で採用した速度調整操作レバーの作用図である。なお、速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒの形態は図１と異なるが、作用説明の便利の為に形態を変更した。
（ａ）において、左右の速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒは、ブレーキ０％（未制動）からブレーキ１００％（フル制動）まで連続的に切換えるこのとのできる操作レバーである。左の速度調整操作レバー２３Ｌのポジションをブレーキポテンショメータ２７Ｌでモニターし、右の速度調整操作レバー２３Ｒのポジションをブレーキポテンショメータ２７Ｒでモニターする。
【００２１】
（ｂ）はレバー２３Ｌ，２３Ｒのポジションとブレーキポテンショメータ２７Ｌ，２７Ｒの出力の関係を示すグラフであり、ブレーキポテンショメータ２７Ｌ，２７Ｒの出力範囲を０〜＋５Ｖとしたときに、ブレーキ０％に０Ｖ、ブレーキ１００％に＋５ｖを割り当てたことを示す。
【００２２】
（ｃ）は（ｂ）を一般化するとともに本発明の制御の為に加工したグラフであり、ブレーキ０％に０Ｖ、ブレーキ１００％にＶmaxを割り当てることは、前記（ｂ）と同じである。
ところで、運転者が（ａ）のレバー２３Ｌ又は２３Ｒをブレーキ１００％附近にセットしたときには、運転者の意思でフル制動を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸でＶ６〜Ｖmax（陰を付した）領域は非制御領域とする。
【００２３】
運転者が（ａ）のレバー２３Ｌ又は２３Ｒをブレーキ０％附近にセットしたときには、運転者の意思で制動を掛けないから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸で０〜Ｖ５（陰を付した）領域は非制御領域とする。
すなわち（ｃ）において、縦軸でＶ５〜Ｖ６の領域で本発明の制御を実施することにする。
【００２４】
図５は本発明に係る電動走行作業機の制御系統図であり、左の速度調整操作レバー２３Ｌを操作すると、これに連動したブレーキポテンショメータ２７Ｌの出力電圧に基づいて、左のブレーキドライバ２８Ｌは左のブレーキ１７Ｌを制動操作する。
同様に、右の速度調整操作レバー２３Ｒを操作すると、これに連動したブレーキポテンショメータ２７Ｒの出力電圧に基づいて、右のブレーキドライバ２８Ｒは右のブレーキ１７Ｒを制動操作する。
【００２５】
スロットルレバー２５をスライドさせれば、スロットルドライバ４５で、エンジン３１の吸気管４４に介設したスロットルバルブ４６の開度を調節することができる。すなわち、スロットルバルブ４６を開けるほどエンジン３１の回転数は上昇する。４７はエンジン回転計である。
【００２６】
一方、制御部２４は、アクセルポテンショメータ２６の出力電圧ＡＣＣＶ、左右のブレーキポテンショメータ２７Ｌ，２７Ｒの出力電圧ＢＫＬＶ，ＢＫＲＶ、エンジン回転数Ｎｅを取込み、後述の制御フローによって制御電圧ＴＧ３Ｌと制御電圧ＴＧ３Ｒとを発生し、左右のモータドライバ２９Ｌ，２９Ｒを介して左右のモータ１３Ｌ，１３Ｒを各々制御する。
【００２７】
図６は本発明に係る電動走行作業機の制御フロー図であり、ＳＴ××はステップ番号、ｆは前進、ｒは後退、Ｌは左，Ｒは右を示す添え字である。
ＳＴ０１：アクセル開度（アクセルポテンショメータの出力電圧に相当）ＡＣＣＶを読込む。
ＳＴ０２：読込んだアクセル開度ＡＣＣＶが、中立電圧Ｖｎ以上であるか否かを調べる。図３（ｃ）に示す通り、中立電圧Ｖｎ以上であれば「前進」、否であれば「後退」とみなすことができる。ＹＥＳのときはＳＴ０３ｆ，ＮＯのときはＳＴ０３ｒに進む。
【００２８】
ＳＴ０３ｆ：ＳＴ０２でＹＥＳであれば、アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ３〜Ｖ４の範囲にあるか否かを調べる。図３（ｃ）に示す通り、電圧Ｖ３〜Ｖ４の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲となる。そこで、ＮＯであれば、Ｅ（エンド）へ進む。
ＳＴ０４ｆ：アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ３〜Ｖ４の範囲にあれば、この範囲におけるＡＣＣＶの割合（アクセル率ＡＣＣ％）を演算する。演算式は、アクセル率ＡＣＣ％＝（ＡＣＣＶ−Ｖ３）／（Ｖ４−Ｖ３）となる。
【００２９】
ＳＴ０３ｒ：ＳＴ０２でＮＯであれば、アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ１〜Ｖ２の範囲にあるか否かを調べる。図３（ｃ）に示す通り、電圧Ｖ１〜Ｖ２の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲となる。そこで、ＮＯであれば、Ｅ（エンド）へ進む。
ＳＴ０４ｒ：アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ１〜Ｖ２の範囲にあれば、この範囲におけるＡＣＣＶの割合（アクセル率ＡＣＣ％）を演算する。演算式は、アクセル率ＡＣＣ％＝（ＡＣＣＶ−Ｖ１）／（Ｖ２−Ｖ１）となる。
【００３０】
ＳＴ０５：ＳＴ０４ｆ又はＳＴ０４ｒにより、アクセル率ＡＣＣ％を決定する。
ＳＴ０６Ｌ：左のブレーキ開度（左のブレーキポテンショメータの出力に相当）ＢＫＬＶを読込む。
ＳＴ０７Ｌ：読込んだＢＫＬＶが電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲にあるか否かを調べる。図３（ｃ）において、電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲であったから、ＮＯであればＥ（エンド）へ進む。
ＳＴ０８Ｌ：ＳＴ０７ＬでＹＥＳなら、範囲（Ｖ５〜Ｖ６）に対するＢＫＬＶの割合（左ブレーキ率ＢＫＬ％）を演算する。演算式は、左ブレーキ率ＢＫＬ％＝（ＢＫＬＶ−Ｖ５）／（Ｖ６−Ｖ５）となる。
【００３１】
同様に、右のブレーキについても次のステップを実行する。
ＳＴ０６Ｒ：右のブレーキ開度（右のブレーキポテンショメータの出力に相当）ＢＫＲＶを読込む。
ＳＴ０７Ｒ：読込んだＢＫＲＶが電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲にあるか否かを調べる。図３（ｃ）において、電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲であったから、ＮＯであればＥ（エンド）へ進む。
ＳＴ０８Ｒ：ＳＴ０７ＲでＹＥＳなら、範囲（Ｖ５〜Ｖ６）に対するＢＫＲＶの割合（右ブレーキ率ＢＫＲ％）を演算する。演算式は、右ブレーキ率ＢＫＲ％＝（ＢＫＲＶ−Ｖ５）／（Ｖ６−Ｖ５）となる。丸Ａと丸Ｂは次のフローに続くことを示す。
【００３２】
図７は図６に続く制御フロー図である。
ＳＴ０９Ｌ：図３（ｃ）に示したＶmax、前記ＳＴ０５で決定したＡＣＣ％、ＳＴ０８Ｌで演算したＢＫＬ％に基づいて、次の計算を実施する。ＴＧ１Ｌ＝Ｖmax×ＡＣＣ％×（１−ＢＫＬ％）
【００３３】
左のブレーキ開度ＢＫＬＶが大きいときは、左のモータに大きな電力を与えることは無駄であり、左のモータに供給する電力をセーブすることが望ましい。
左のブレーキ開度ＢＫＬＶが大きいときは、ＳＴ０８Ｌにより、ＢＫＬ％は１．０に寄った大きな値となり、（１−ＢＫＬ％）を０寄りの小さな値となる。この様な（１−ＢＫＬ％）を（Ｖmax×ＡＣＣ％）に乗じることにより、左のブレーキ開度を考慮した修正アクセル開度を定めることができる。
【００３４】
上記した通りに左のモータを制御する電圧を、左のブレーキ開度を加味して決定することは有益である。しかし、右のブレーキ開度が大きければ、左のモータ制御電圧をもっと下げることはより望ましい。右のブレーキ開度が小さければ、左のモータに与える影響は無視して差支えない。
この様に左のモータを制御する電圧を、左のブレーキ開度及び右のブレーキ開度を加味して決定することはより望ましいことである。
【００３５】
そこで、ＳＴ０９Ｌの最終項のＢＫＬ％を、（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）に置き換えることを検討する。ＢＫＲ％はＳＴ０８Ｒで定まる値である。
左のモータを検討するときに、右のブレーキの影響はアクセル開度ＡＣＣ％が大きいほど顕著になると考えられる。そこで、右のブレーキ開度ＢＫＲ％にＡＣＣ％を乗ずることにする。また、ＢＫＬ％にＢＫＲ％を直接加えると、右のブレーキ開度ＢＫＲ％の影響が強くなり過ぎるので、０．３〜０．５程度の係数ｐを乗じることにする。
これで、ＳＴ０９Ｌの最終項のＢＫＬ％を、（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）に置き換えることは妥当であることが分かる。この（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）を左修正ブレーキ率と呼ぶ。
【００３６】
ＳＴ１０Ｌ：ＴＧ１Ｌの修正値であるＴＧ２Ｌを次の式で計算する。ＴＧ２Ｌ＝Ｖmax×ＡＣＣ％×｛１−（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）｝
ＳＴ０９Ｒ，ＳＴ１０ＲはＳＴ０９Ｌ，ＳＴ１０ＬのＬをＲに、ＲをＬに置き換えるのみであるから、説明を省略する。
丸Ｃは次にフローに続くことを示す。
【００３７】
図８は図７に続く制御フロー図である。
ＳＴ１１：クラッチがオンであるか否かを調べる。ＮＯ、すなわちクラッチオフであれば、除雪作業は行わないので、以下の制御は不要である。
ＳＴ１２：ＳＴ１１でＹＥＳであれば、エンジン回転数Ｎｅ１を読込む。
ＳＴ１３：ｔ時間後に再度エンジン回転数を読込む。これをＮｅ２とする。ｔ時間は微小時間である。
ＳＴ１４：エンジン回転数の差ΔＮｅ（＝Ｎｅ１−Ｎｅ２）を計算する。
【００３８】
図９（ａ），（ｂ）は図８の補足図である。
（ａ）は、横軸に回転差ΔＮｅ、縦軸に補正係数αを示しグラフであり、エンジンの定格回転数Ｎstdが３３００ｒｐｍのときに、もし回転差ΔＮｅが３３００ｒｐｍでれば、エンジンが止まったことになり、これは異常である。同様にΔＮｅが２０００ｒｐｍを超えれば、エンジン回転が３３００ｒｐｍから１３００ｒｐｍに急減したことになり、異常とみなす。
【００３９】
逆に、実用的には エンジン回転が３３００ｒｐｍから２５００ｒｐｍ（ΔＮｅ＝８００ｒｐｍ）まで下がることは許容できる。そこで、ΔＮｅが８００ｒｐｍ未満であれば正常（補正を必要としないことを意味する。）とみなす。
ΔＮｅが小さいほど補正は小規模でよく、大きければ補正は大規模にしなければならないから、補正関数は負の一次直線にすることができる。
【００４０】
（ｂ）は前記（ａ）を一般化したものであり、横軸に示すＨΔＮは２０００ｒｐｍに相当する上のしきい値、ＬΔＮは８００ｒｐｍに相当する下のしきい値であり、ΔＮｅがＬΔＮからＨΔＮまでにあるときに、補正係数αを与えることにする。αは０を超え１．０未満の係数である。
【００４１】
図８に戻って、ＳＴ１５：ΔＮｅがＬΔＮ以上であるか否かを調べる。ＮＯであれば、図９（ａ）の横軸の「正常とみなす」領域にあるから、フローから抜ける。ＹＥＳならＳＴ１６に進む。
ＳＴ１６：ΔＮｅがＨΔＮ以下であるか否かを調べる。ＮＯであれば、図９（ａ）の横軸の「異常」領域にあるからＳＴ１７に進む。
ＳＴ１７：異常であることを示す警報信号を発する。エンジンを止める等の処置を講じることができるようにする。
【００４２】
ＳＴ１８：図９（ｂ）に従って、ΔＮｅに対応する補正係数αを決定する。
ＳＴ１９Ｌ：ＳＴ１０Ｌで求めたＴＧ２Ｌにαを乗じる。
ＳＴ１９Ｒ：ＳＴ１０Ｒで求めたＴＧ２Ｒにαを乗じる。
ＳＴ２０Ｌ：左モータ制御値ＴＧ３Ｌが決定したので、このＴＧ３Ｌにより左のモータを運転する。
ＳＴ２０Ｒ：右モータ制御値ＴＧ３Ｒが決定したので、このＴＧ３Ｒにより右のモータを運転する。
【００４３】
ところで、図５の制御部２４並びにスロットルドライバ４５の作用で、エンジン３１の回転数が変化した場合に所定回転数に自動復帰させることは可能である。その場合には、負荷に追従して自動的に開閉するスロットルバルブ４６の開度変化を利用することができる。すなわち、エンジン回転数の急減の代わりにスロットルバルブ４６の開度の急変を使い、これにより図８の制御フローを実行する。
【００４４】
尚、請求項１に記載したアクセルレバーや速度調整操作レバーは、狭義のレバーに限らず、ダイヤルスイッチ、スライドスイッチなど、マニュアル設定値を変更できる手段であれば種類、形状は問わない。
【００４５】
さらに、実施の形態では電動走行除雪機を例に説明したが、本発明に係る電動走行作業機は、草刈機、ドーザ、耕運機などの作業車両であってもよく、格別に種類を限定するものではない。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
作業具に大きな負荷が掛ると駆動源の回転数が急激に低下する。このときには、左右の電動モータの出力を下げ、走行速度を抑える。ところで、一般に電動モータは、アクセル開度に基いて直接的に制御する。しかし、請求項１では、例えば左の電動モータを制御するときに左のブレーキ開度が大きいときには左モータ制御値を下げること並びに右のブレーキ開度が大きいときにはこれを考慮して左モータ制御値を更に下げるという制御を実施する。右の電動モータも同様である。これで、運転者は自由に走行方向を制御することができる。
すなわち、請求項１によれば、作業負荷に応じた走行速度を提供することができ、過負荷による作業機の走行停止を未然に防止することができ、作業の中断を招かないので作業性の向上が図れる。加えて、作業部に掛る負荷を抑えることができるので作業部のダメージを抑え、作業部の長寿命化を図ることができる。
【００４７】
この結果、ブレーキを掛けながら電動モータを高速で回すという無駄を回避することができる。加えて、左右のモータの作用アンバランスにより車両が揺れることがあるが、例えば左の電動モータに対して、左のブレーキ開度のみならず右方のブレーキ開度をも考慮したので、その心配が無くなり、走行面の状態如何を問わず、速度調整作業を容易にし、車両の円滑な走行性をも良好になる。
【００４８】
作業具を耕耘爪とすれば作業機は耕運機、同様に作業具を刈り刃とすれば作業機は芝刈り機の如く作業具並びに作業機は各種のものがある。
そのうちで、除雪機では、作業具がオーガとブロアとからなり、作業具に作用する負荷の形態が複雑となる。そこで、請求項２では本発明を除雪機に適用することにより、左右の駆動輪を制御することで向きを自在に制御しながら、オーガ及びブロアを保護しつつ、効率の良い除雪を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動走行作業機の平面図
【図２】本発明で採用したクラッチの原理図
【図３】本発明で採用したアクセルレバーの作用図
【図４】本発明で採用した速度調整操作レバーの作用図
【図５】本発明に係る電動走行作業機の制御系統図
【図６】本発明に係る電動走行作業機の制御フロー図
【図７】図６に続く制御フロー図
【図８】図７に続く制御フロー図
【図９】図８の補足図
【符号の説明】
１０…電動走行作業機（除雪機）、１３Ｌ…左の電動モータ、１３Ｒ…右の電動モータ、１５Ｌ…左の駆動輪、１５Ｒ…右の駆動輪、１７Ｌ…左のブレーキ、１７Ｒ…右ブレーキ、２２…アクセルレバー、２３Ｌ…左の速度調整操作レバー、２３Ｒ…右の速度調整操作レバー、２４…制御部、２５…スロットルレバー、２６…アクセルポテンショメータ、２７Ｌ，２７Ｒ…ブレーキポテンショメータ、３１…駆動源としてのエンジン、３２…クラッチ、３４…ブロア、３５…オーガ、４６…スロットルバルブ、４７…エンジン回転計。
【発明の属する技術分野】
本発明は走行系として左右の駆動輪を各々駆動する左右の電動モータ及び左右の駆動輪の速度を各々調整する左右のブレーキを備え、作業系として作業具を駆動する駆動源及びこの駆動源から作業具までの動力伝達路に介設したクラッチを備えた電動走行作業機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロータリ除雪車に関する発明としたは、例えば特開昭５１−１３７２１４号公報「自動速度制御装置を備えたロータリ除雪車の制御方法」が知られている。この発明は、鉄道を走行するロータリ除雪車に好適なもので、その特許請求の範囲によれば「投雪用原動機の負荷状態を検知し、それによりロータリ除雪車の走行速度を制御するようにしたこと」を特徴とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
レールに沿って単に前進若しくは後退する鉄道用ロータリ除雪車であれば問題は無いが、鉄道以外の一般道路を除雪する除雪機では路面の状況や雪の反作用で車体が左右に振れるため、運転者は進行方向を常に制御しなければならず、一般道路用除雪機では上記公報の発明は採用できない。
【０００４】
そこで、本発明の目的は一般道路を除雪する除雪機の様な各種の作業機に適用できる走行制御技術を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、走行系として左右の駆動輪を各々駆動する左右の電動モータ及び左右の駆動輪の速度を各々調整する左右のブレーキを備え、作業系として作業具を駆動する駆動源及びこの駆動源から作業具までの動力伝達路に介設したクラッチを備えた電動走行作業機において、
前記駆動源は、定格回転数より低い一定回転数まで使用が許容されるものであって、この低い回転と定格回転数との差を下のしきい値と定め、
この下のしきい値を制御部に読込ませると共に、運転者が操作するアクセルレバー及び左右の速度調整操作レバーのポジションを、アクセル開度、左のブレーキ開度、右のブレーキ開度に置き換えて制御部に読込ませ、
この制御部で、アクセル開度、左のブレーキ開度、右のブレーキ開度を各々アクセル率、左のブレーキ率、右のブレーキ率に直し、
左のブレーキ率に右のブレーキ率の影響を加味することで左修正ブレーキ率を求め、この左修正ブレーキ率で前記アクセル率を補正し、得られた値にクラッチがオンであるという条件並びに駆動源の回転数減少が下のしきい値以上であるという条件からなる２つの条件が満たされたときには駆動源の回転数減少に応じて定めた１未満の補正係数を乗じることで左モータ制御値を求め、この左モータ制御値で左の電動モータを制御させると共に、
右のブレーキ率に左のブレーキ率の影響を加味することで右修正ブレーキ率を求め、この右修正ブレーキ率で前記アクセル率を補正し、得られた値にクラッチがオンであるという条件並びに駆動源の回転数減少が下のしきい値以上であるという条件からなる２つの条件が満たされたときには駆動源の回転数減少に応じて定めた１未満の補正係数を乗じることで右モータ制御値を求め、この右モータ制御値で右の電動モータを制御させることを特徴とする。
【０００６】
作業具に大きな負荷が掛ると駆動源の回転数が急激に低下する。このときには、左右の電動モータの出力を下げ、走行速度を抑える。
すなわち、作業負荷に応じた走行速度を提供することができ、過負荷による作業機の走行停止を未然に防止することができ、作業の中断を招かないので作業性の向上が図れる。加えて、作業部に掛る負荷を抑えることができるので作業部のダメージを抑え、作業部の長寿命化を図ることができる。
【０００７】
ところで一般に走行系の電動モータは、アクセル開度に基いて直接的に制御する。しかし、本発明では、例えば左の電動モータを制御するときに左のブレーキ開度が大きいときには左モータ制御値を下げること並びに右のブレーキ開度が大きいときにはこれを考慮して左モータ制御値を更に下げるという制御を実施する。右の電動モータも同様である。
これで、運転者は自由に走行方向を制御することができる。
【０００８】
この結果、ブレーキを掛けながら電動モータを高速で回すという無駄を回避することができる。加えて、左右のモータの作用アンバランスにより車両が揺れることがあるが、例えば左の電動モータに対して、左のブレーキ開度のみならず右方のブレーキ開度をも考慮したので、その心配が無くなり、走行面の状態如何を問わず、速度調整作業を容易にし、車両の円滑な走行性をも良好になる。
なお、左右の電動モータの出力を下げるモータの制御は、クラッチがオンであるという条件並びに駆動源の回転数減少が下のしきい値以上であるという条件からなる２つの条件が満たされたときに実施する。
【０００９】
請求項２では、作業具は雪を寄せるオーガ及び寄せた雪を飛ばすブロアであり、作業機は除雪機であることを特徴とする。
作業具を耕耘爪とすれば作業機は耕運機、同様に作業具を刈り刃とすれば作業機は芝刈り機の如く作業具並びに作業機は各種のものがある。
そのうちで、除雪機では、作業具がオーガとブロアとからなり、作業具に作用する負荷の形態が複雑となる。そこで、本発明を除雪機に適用することにより、左右の駆動輪を制御することで向きを自在に制御しながら、オーガ及びブロアを保護しつつ、効率の良い除雪を実行することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。また、「左」、「右」は運転者を基準とする。
図１は本発明に係る電動走行作業機の平面図であり、電動走行作業機としての電動走行除雪機１０は、車体フレーム１１下に収納したバッテリ（図示せず）から給電を受けた左右の電動モータ１３Ｌ，１３Ｒ（Ｌは左、Ｒは右を示す。以下同じ）で駆動軸１４Ｌ，１４Ｒを回し、これらの駆動軸１４Ｌ，１４Ｒの端部に設けた駆動輪１５Ｌ，１５Ｒで左右のクローラ１６Ｌ，１６Ｒを駆動し、且つ左右のブレーキ１７Ｌ，１７Ｒで駆動輪１５Ｌ，１５Ｒに制動を掛けることのできる電動走行作業機であり、車体フレーム１１に機台２０を渡し、この機台２０の後部に操作パネル２１を備え、この操作パネル２１に１本のアクセルレバー２２、左右の速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒ及び１本のスロットルレバー２５を備えた車両である。運転者は車両には乗らず、後部から連れ歩きながら操作パネル２１上のレバー類（アクセルレバー２２，速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒを含む。）を操作することで、前後進、旋回、停止を行うことができるとともに、機台２０上に駆動源としてのエンジン３１を載せ、このエンジン３１でクラッチ３２及び作業具軸３３を介してブロア３４並びにオーガ３５を回す。エンジン３１の速度調節はスロットルレバー２５で行う。３６はオーガハウジング、３７は投雪シュートである。
【００１１】
すなわち、電送モータ１３Ｌ，１３Ｒ、駆動輪１５Ｌ，１５Ｒ及び左右のブレーキ１７Ｌ，１７Ｒが「走行系」の要部となり、この走行系により除雪機１０を前後進（旋回を含む）させる。また、エンジン３１、クラッチ３２、ブロア３４並びにオーガ３５が「作業系」の要部となり、この作業系により除雪作業を実施する。
【００１２】
２４は制御部であり詳細は後述するが、この制御部２４でアクセルレバー２２及び速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒのポジションに基づいて、電動モータ１３Ｌ，１３Ｒ及び左右のブレーキ１７Ｌ，１７Ｒを一括制御する。
前記ブレーキ１７Ｌ，１７Ｒは、電磁作用で制動を掛ける電磁ブレーキ、油圧力でディスクを挟持する形式の油圧ブレーキ、ドラムをバンドで締める形式の機械式ブレーキ、回生ブレーキ又は同等のブレーキであれば形式及び種類は問わない。
【００１３】
図２（ａ），（ｂ）は本発明で採用したクラッチの原理図である。
（ａ）に示す通り、クラッチ３２は、エンジン３１の出力軸に取付けた駆動プーリ３８と、作業具軸３３に取付けた従動プーリ３９と、これらプーリ３８，３９に掛け渡したベルト４１と、このベルト４１を緊張させる／又はルーズにするクラッチシリンダ４２と、からなる。クラッチシリンダ４２のピストンロッド４３を前進させれば、ベルト４１は緊張状態となるため、プーリ３８からプーリ３９へ動力が伝わる。すなわち、（ａ）はクラッチオン状態を示す。
【００１４】
（ｂ）で、クラッチシリンダ４２のピストンロッド４３を後退させれば、ベルト４１はルーズ状態となるため、プーリ３８からプーリ３９へ動力は伝わらなくなる。すなわち、（ｂ）はクラッチオフ状態を示す。
【００１５】
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明で採用したアクセルレバーの作用図である。
（ａ）において、アクセルレバー２２は、前進、停止、後退を一本で賄い、且つ前進、後退ともに低速から高速に連続的に切換えるこのとのできる操作レバーである。この様なアクセルレバー２２のポジションをアクセルポテンショメータ２６でモニターする。
【００１６】
（ｂ）はレバー２２のポジションとアクセルポテンショメータ２６の出力の関係を示すグラフであり、アクセルポテンショメータ２６の出力範囲を０〜＋５Ｖ（ボルト）としたときに、後退高速に０Ｖ、中立（停止）に＋２．５Ｖ、前進高速に＋５Ｖを割り当てたことを示す。
【００１７】
（ｃ）は（ｂ）を一般化するとともに本発明の制御の為に加工したグラフであり、後退高速（横軸）に０Ｖ（縦軸）、停止（横軸）に中立電圧であるＶｎ（縦軸）、前進高速（横軸）に最高電圧であるＶmax（縦軸）を割り当てることは、前記（ｂ）と同じである。
ところで、運転者が（ａ）のレバー２２を前進高速附近にセットしたときには、運転者の意思で前進高速を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸でＶ４〜Ｖmax（陰を付した）領域は非制御領域とする。
【００１８】
運転者が（ａ）のレバー２２を後退高速附近にセットしたときには、運転者の意思で後退高速を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸で０〜Ｖ１（陰を付した）領域は非制御領域とする。
【００１９】
また、運転者が（ａ）のレバー２２を停止又は微低速にセットしたときには、運転者の意思で停止又は微低速を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸でＶ２〜Ｖ３（陰を付した）領域は非制御領域とする。
すなわち（ｃ）において、縦軸でＶ１〜Ｖ２又はＶ３〜Ｖ４の領域で本発明の制御を実施することにする。
【００２０】
図４（ａ）〜（ｃ）は本発明で採用した速度調整操作レバーの作用図である。なお、速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒの形態は図１と異なるが、作用説明の便利の為に形態を変更した。
（ａ）において、左右の速度調整操作レバー２３Ｌ，２３Ｒは、ブレーキ０％（未制動）からブレーキ１００％（フル制動）まで連続的に切換えるこのとのできる操作レバーである。左の速度調整操作レバー２３Ｌのポジションをブレーキポテンショメータ２７Ｌでモニターし、右の速度調整操作レバー２３Ｒのポジションをブレーキポテンショメータ２７Ｒでモニターする。
【００２１】
（ｂ）はレバー２３Ｌ，２３Ｒのポジションとブレーキポテンショメータ２７Ｌ，２７Ｒの出力の関係を示すグラフであり、ブレーキポテンショメータ２７Ｌ，２７Ｒの出力範囲を０〜＋５Ｖとしたときに、ブレーキ０％に０Ｖ、ブレーキ１００％に＋５ｖを割り当てたことを示す。
【００２２】
（ｃ）は（ｂ）を一般化するとともに本発明の制御の為に加工したグラフであり、ブレーキ０％に０Ｖ、ブレーキ１００％にＶmaxを割り当てることは、前記（ｂ）と同じである。
ところで、運転者が（ａ）のレバー２３Ｌ又は２３Ｒをブレーキ１００％附近にセットしたときには、運転者の意思でフル制動を行わせようとするものであるから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸でＶ６〜Ｖmax（陰を付した）領域は非制御領域とする。
【００２３】
運転者が（ａ）のレバー２３Ｌ又は２３Ｒをブレーキ０％附近にセットしたときには、運転者の意思で制動を掛けないから、本発明で行おうとする制御の修正は適用しないことにする。（ｃ）で縦軸で０〜Ｖ５（陰を付した）領域は非制御領域とする。
すなわち（ｃ）において、縦軸でＶ５〜Ｖ６の領域で本発明の制御を実施することにする。
【００２４】
図５は本発明に係る電動走行作業機の制御系統図であり、左の速度調整操作レバー２３Ｌを操作すると、これに連動したブレーキポテンショメータ２７Ｌの出力電圧に基づいて、左のブレーキドライバ２８Ｌは左のブレーキ１７Ｌを制動操作する。
同様に、右の速度調整操作レバー２３Ｒを操作すると、これに連動したブレーキポテンショメータ２７Ｒの出力電圧に基づいて、右のブレーキドライバ２８Ｒは右のブレーキ１７Ｒを制動操作する。
【００２５】
スロットルレバー２５をスライドさせれば、スロットルドライバ４５で、エンジン３１の吸気管４４に介設したスロットルバルブ４６の開度を調節することができる。すなわち、スロットルバルブ４６を開けるほどエンジン３１の回転数は上昇する。４７はエンジン回転計である。
【００２６】
一方、制御部２４は、アクセルポテンショメータ２６の出力電圧ＡＣＣＶ、左右のブレーキポテンショメータ２７Ｌ，２７Ｒの出力電圧ＢＫＬＶ，ＢＫＲＶ、エンジン回転数Ｎｅを取込み、後述の制御フローによって制御電圧ＴＧ３Ｌと制御電圧ＴＧ３Ｒとを発生し、左右のモータドライバ２９Ｌ，２９Ｒを介して左右のモータ１３Ｌ，１３Ｒを各々制御する。
【００２７】
図６は本発明に係る電動走行作業機の制御フロー図であり、ＳＴ××はステップ番号、ｆは前進、ｒは後退、Ｌは左，Ｒは右を示す添え字である。
ＳＴ０１：アクセル開度（アクセルポテンショメータの出力電圧に相当）ＡＣＣＶを読込む。
ＳＴ０２：読込んだアクセル開度ＡＣＣＶが、中立電圧Ｖｎ以上であるか否かを調べる。図３（ｃ）に示す通り、中立電圧Ｖｎ以上であれば「前進」、否であれば「後退」とみなすことができる。ＹＥＳのときはＳＴ０３ｆ，ＮＯのときはＳＴ０３ｒに進む。
【００２８】
ＳＴ０３ｆ：ＳＴ０２でＹＥＳであれば、アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ３〜Ｖ４の範囲にあるか否かを調べる。図３（ｃ）に示す通り、電圧Ｖ３〜Ｖ４の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲となる。そこで、ＮＯであれば、Ｅ（エンド）へ進む。
ＳＴ０４ｆ：アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ３〜Ｖ４の範囲にあれば、この範囲におけるＡＣＣＶの割合（アクセル率ＡＣＣ％）を演算する。演算式は、アクセル率ＡＣＣ％＝（ＡＣＣＶ−Ｖ３）／（Ｖ４−Ｖ３）となる。
【００２９】
ＳＴ０３ｒ：ＳＴ０２でＮＯであれば、アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ１〜Ｖ２の範囲にあるか否かを調べる。図３（ｃ）に示す通り、電圧Ｖ１〜Ｖ２の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲となる。そこで、ＮＯであれば、Ｅ（エンド）へ進む。
ＳＴ０４ｒ：アクセル開度ＡＣＣＶが電圧Ｖ１〜Ｖ２の範囲にあれば、この範囲におけるＡＣＣＶの割合（アクセル率ＡＣＣ％）を演算する。演算式は、アクセル率ＡＣＣ％＝（ＡＣＣＶ−Ｖ１）／（Ｖ２−Ｖ１）となる。
【００３０】
ＳＴ０５：ＳＴ０４ｆ又はＳＴ０４ｒにより、アクセル率ＡＣＣ％を決定する。
ＳＴ０６Ｌ：左のブレーキ開度（左のブレーキポテンショメータの出力に相当）ＢＫＬＶを読込む。
ＳＴ０７Ｌ：読込んだＢＫＬＶが電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲にあるか否かを調べる。図３（ｃ）において、電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲であったから、ＮＯであればＥ（エンド）へ進む。
ＳＴ０８Ｌ：ＳＴ０７ＬでＹＥＳなら、範囲（Ｖ５〜Ｖ６）に対するＢＫＬＶの割合（左ブレーキ率ＢＫＬ％）を演算する。演算式は、左ブレーキ率ＢＫＬ％＝（ＢＫＬＶ−Ｖ５）／（Ｖ６−Ｖ５）となる。
【００３１】
同様に、右のブレーキについても次のステップを実行する。
ＳＴ０６Ｒ：右のブレーキ開度（右のブレーキポテンショメータの出力に相当）ＢＫＲＶを読込む。
ＳＴ０７Ｒ：読込んだＢＫＲＶが電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲にあるか否かを調べる。図３（ｃ）において、電圧Ｖ５〜Ｖ６の範囲が制御範囲、それ以外は非制御範囲であったから、ＮＯであればＥ（エンド）へ進む。
ＳＴ０８Ｒ：ＳＴ０７ＲでＹＥＳなら、範囲（Ｖ５〜Ｖ６）に対するＢＫＲＶの割合（右ブレーキ率ＢＫＲ％）を演算する。演算式は、右ブレーキ率ＢＫＲ％＝（ＢＫＲＶ−Ｖ５）／（Ｖ６−Ｖ５）となる。丸Ａと丸Ｂは次のフローに続くことを示す。
【００３２】
図７は図６に続く制御フロー図である。
ＳＴ０９Ｌ：図３（ｃ）に示したＶmax、前記ＳＴ０５で決定したＡＣＣ％、ＳＴ０８Ｌで演算したＢＫＬ％に基づいて、次の計算を実施する。ＴＧ１Ｌ＝Ｖmax×ＡＣＣ％×（１−ＢＫＬ％）
【００３３】
左のブレーキ開度ＢＫＬＶが大きいときは、左のモータに大きな電力を与えることは無駄であり、左のモータに供給する電力をセーブすることが望ましい。
左のブレーキ開度ＢＫＬＶが大きいときは、ＳＴ０８Ｌにより、ＢＫＬ％は１．０に寄った大きな値となり、（１−ＢＫＬ％）を０寄りの小さな値となる。この様な（１−ＢＫＬ％）を（Ｖmax×ＡＣＣ％）に乗じることにより、左のブレーキ開度を考慮した修正アクセル開度を定めることができる。
【００３４】
上記した通りに左のモータを制御する電圧を、左のブレーキ開度を加味して決定することは有益である。しかし、右のブレーキ開度が大きければ、左のモータ制御電圧をもっと下げることはより望ましい。右のブレーキ開度が小さければ、左のモータに与える影響は無視して差支えない。
この様に左のモータを制御する電圧を、左のブレーキ開度及び右のブレーキ開度を加味して決定することはより望ましいことである。
【００３５】
そこで、ＳＴ０９Ｌの最終項のＢＫＬ％を、（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）に置き換えることを検討する。ＢＫＲ％はＳＴ０８Ｒで定まる値である。
左のモータを検討するときに、右のブレーキの影響はアクセル開度ＡＣＣ％が大きいほど顕著になると考えられる。そこで、右のブレーキ開度ＢＫＲ％にＡＣＣ％を乗ずることにする。また、ＢＫＬ％にＢＫＲ％を直接加えると、右のブレーキ開度ＢＫＲ％の影響が強くなり過ぎるので、０．３〜０．５程度の係数ｐを乗じることにする。
これで、ＳＴ０９Ｌの最終項のＢＫＬ％を、（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）に置き換えることは妥当であることが分かる。この（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）を左修正ブレーキ率と呼ぶ。
【００３６】
ＳＴ１０Ｌ：ＴＧ１Ｌの修正値であるＴＧ２Ｌを次の式で計算する。ＴＧ２Ｌ＝Ｖmax×ＡＣＣ％×｛１−（ＢＫＬ％＋ｐ×ＢＫＲ％×ＡＣＣ％）｝
ＳＴ０９Ｒ，ＳＴ１０ＲはＳＴ０９Ｌ，ＳＴ１０ＬのＬをＲに、ＲをＬに置き換えるのみであるから、説明を省略する。
丸Ｃは次にフローに続くことを示す。
【００３７】
図８は図７に続く制御フロー図である。
ＳＴ１１：クラッチがオンであるか否かを調べる。ＮＯ、すなわちクラッチオフであれば、除雪作業は行わないので、以下の制御は不要である。
ＳＴ１２：ＳＴ１１でＹＥＳであれば、エンジン回転数Ｎｅ１を読込む。
ＳＴ１３：ｔ時間後に再度エンジン回転数を読込む。これをＮｅ２とする。ｔ時間は微小時間である。
ＳＴ１４：エンジン回転数の差ΔＮｅ（＝Ｎｅ１−Ｎｅ２）を計算する。
【００３８】
図９（ａ），（ｂ）は図８の補足図である。
（ａ）は、横軸に回転差ΔＮｅ、縦軸に補正係数αを示しグラフであり、エンジンの定格回転数Ｎstdが３３００ｒｐｍのときに、もし回転差ΔＮｅが３３００ｒｐｍでれば、エンジンが止まったことになり、これは異常である。同様にΔＮｅが２０００ｒｐｍを超えれば、エンジン回転が３３００ｒｐｍから１３００ｒｐｍに急減したことになり、異常とみなす。
【００３９】
逆に、実用的には エンジン回転が３３００ｒｐｍから２５００ｒｐｍ（ΔＮｅ＝８００ｒｐｍ）まで下がることは許容できる。そこで、ΔＮｅが８００ｒｐｍ未満であれば正常（補正を必要としないことを意味する。）とみなす。
ΔＮｅが小さいほど補正は小規模でよく、大きければ補正は大規模にしなければならないから、補正関数は負の一次直線にすることができる。
【００４０】
（ｂ）は前記（ａ）を一般化したものであり、横軸に示すＨΔＮは２０００ｒｐｍに相当する上のしきい値、ＬΔＮは８００ｒｐｍに相当する下のしきい値であり、ΔＮｅがＬΔＮからＨΔＮまでにあるときに、補正係数αを与えることにする。αは０を超え１．０未満の係数である。
【００４１】
図８に戻って、ＳＴ１５：ΔＮｅがＬΔＮ以上であるか否かを調べる。ＮＯであれば、図９（ａ）の横軸の「正常とみなす」領域にあるから、フローから抜ける。ＹＥＳならＳＴ１６に進む。
ＳＴ１６：ΔＮｅがＨΔＮ以下であるか否かを調べる。ＮＯであれば、図９（ａ）の横軸の「異常」領域にあるからＳＴ１７に進む。
ＳＴ１７：異常であることを示す警報信号を発する。エンジンを止める等の処置を講じることができるようにする。
【００４２】
ＳＴ１８：図９（ｂ）に従って、ΔＮｅに対応する補正係数αを決定する。
ＳＴ１９Ｌ：ＳＴ１０Ｌで求めたＴＧ２Ｌにαを乗じる。
ＳＴ１９Ｒ：ＳＴ１０Ｒで求めたＴＧ２Ｒにαを乗じる。
ＳＴ２０Ｌ：左モータ制御値ＴＧ３Ｌが決定したので、このＴＧ３Ｌにより左のモータを運転する。
ＳＴ２０Ｒ：右モータ制御値ＴＧ３Ｒが決定したので、このＴＧ３Ｒにより右のモータを運転する。
【００４３】
ところで、図５の制御部２４並びにスロットルドライバ４５の作用で、エンジン３１の回転数が変化した場合に所定回転数に自動復帰させることは可能である。その場合には、負荷に追従して自動的に開閉するスロットルバルブ４６の開度変化を利用することができる。すなわち、エンジン回転数の急減の代わりにスロットルバルブ４６の開度の急変を使い、これにより図８の制御フローを実行する。
【００４４】
尚、請求項１に記載したアクセルレバーや速度調整操作レバーは、狭義のレバーに限らず、ダイヤルスイッチ、スライドスイッチなど、マニュアル設定値を変更できる手段であれば種類、形状は問わない。
【００４５】
さらに、実施の形態では電動走行除雪機を例に説明したが、本発明に係る電動走行作業機は、草刈機、ドーザ、耕運機などの作業車両であってもよく、格別に種類を限定するものではない。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
作業具に大きな負荷が掛ると駆動源の回転数が急激に低下する。このときには、左右の電動モータの出力を下げ、走行速度を抑える。ところで、一般に電動モータは、アクセル開度に基いて直接的に制御する。しかし、請求項１では、例えば左の電動モータを制御するときに左のブレーキ開度が大きいときには左モータ制御値を下げること並びに右のブレーキ開度が大きいときにはこれを考慮して左モータ制御値を更に下げるという制御を実施する。右の電動モータも同様である。これで、運転者は自由に走行方向を制御することができる。
すなわち、請求項１によれば、作業負荷に応じた走行速度を提供することができ、過負荷による作業機の走行停止を未然に防止することができ、作業の中断を招かないので作業性の向上が図れる。加えて、作業部に掛る負荷を抑えることができるので作業部のダメージを抑え、作業部の長寿命化を図ることができる。
【００４７】
この結果、ブレーキを掛けながら電動モータを高速で回すという無駄を回避することができる。加えて、左右のモータの作用アンバランスにより車両が揺れることがあるが、例えば左の電動モータに対して、左のブレーキ開度のみならず右方のブレーキ開度をも考慮したので、その心配が無くなり、走行面の状態如何を問わず、速度調整作業を容易にし、車両の円滑な走行性をも良好になる。
【００４８】
作業具を耕耘爪とすれば作業機は耕運機、同様に作業具を刈り刃とすれば作業機は芝刈り機の如く作業具並びに作業機は各種のものがある。
そのうちで、除雪機では、作業具がオーガとブロアとからなり、作業具に作用する負荷の形態が複雑となる。そこで、請求項２では本発明を除雪機に適用することにより、左右の駆動輪を制御することで向きを自在に制御しながら、オーガ及びブロアを保護しつつ、効率の良い除雪を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動走行作業機の平面図
【図２】本発明で採用したクラッチの原理図
【図３】本発明で採用したアクセルレバーの作用図
【図４】本発明で採用した速度調整操作レバーの作用図
【図５】本発明に係る電動走行作業機の制御系統図
【図６】本発明に係る電動走行作業機の制御フロー図
【図７】図６に続く制御フロー図
【図８】図７に続く制御フロー図
【図９】図８の補足図
【符号の説明】
１０…電動走行作業機（除雪機）、１３Ｌ…左の電動モータ、１３Ｒ…右の電動モータ、１５Ｌ…左の駆動輪、１５Ｒ…右の駆動輪、１７Ｌ…左のブレーキ、１７Ｒ…右ブレーキ、２２…アクセルレバー、２３Ｌ…左の速度調整操作レバー、２３Ｒ…右の速度調整操作レバー、２４…制御部、２５…スロットルレバー、２６…アクセルポテンショメータ、２７Ｌ，２７Ｒ…ブレーキポテンショメータ、３１…駆動源としてのエンジン、３２…クラッチ、３４…ブロア、３５…オーガ、４６…スロットルバルブ、４７…エンジン回転計。
Claims (2)
- 走行系として左右の駆動輪を各々駆動する左右の電動モータ及び左右の駆動輪の速度を各々調整する左右のブレーキを備え、作業系として作業具を駆動する駆動源及びこの駆動源から作業具までの動力伝達路に介設したクラッチを備えた電動走行作業機において、
前記駆動源は、定格回転数より低い一定回転数まで使用が許容されるものであって、この低い回転と定格回転数との差を下のしきい値と定め、
この下のしきい値を制御部に読込ませると共に、運転者が操作するアクセルレバー及び左右の速度調整操作レバーのポジションを、アクセル開度、左のブレーキ開度、右のブレーキ開度に置き換えて制御部に読込ませ、
この制御部で、アクセル開度、左のブレーキ開度、右のブレーキ開度を各々アクセル率、左のブレーキ率、右のブレーキ率に直し、
前記左のブレーキ率に右のブレーキ率の影響を加味することで左修正ブレーキ率を求め、この左修正ブレーキ率で前記アクセル率を補正し、得られた値に前記クラッチがオンであるという条件並びに前記駆動源の回転数減少が前記下のしきい値以上であるという条件からなる２つの条件が満たされたときには前記駆動源の回転数減少に応じて定めた１未満の補正係数を乗じることで左モータ制御値を求め、この左モータ制御値で左の電動モータを制御させると共に、
前記右のブレーキ率に左のブレーキ率の影響を加味することで右修正ブレーキ率を求め、この右修正ブレーキ率で前記アクセル率を補正し、得られた値に前記クラッチがオンであるという条件並びに前記駆動源の回転数減少が前記下のしきい値以上であるという条件からなる２つの条件が満たされたときには前記駆動源の回転数減少に応じて定めた１未満の補正係数を乗じることで右モータ制御値を求め、この右モータ制御値で右の電動モータを制御させることを特徴とする電動走行作業機の走行制御方法。 - 前記作業具は雪を寄せるオーガ及び寄せた雪を飛ばすブロアであり、作業機は除雪機であることを特徴とする請求項１記載の電動走行作業機の走行制御方法。
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