JP5357197B2 - ロータリー除雪車用のモニタリングシステム及びロータリー除雪車 - Google Patents

Description

本発明は、ロータリー除雪車用のモニタリングシステム及びロータリー除雪車に関する。

ロータリー除雪車は通常１台のエンジンで車両の走行と除雪装置の駆動とを行なっている。これは、除雪時の走行速度が非常に遅く、ほとんどのエンジン動力を除雪装置の駆動に消費できること及び回送時には除雪動力が不要で、エンジン動力の全てを走行に使用可能であるという理由によるものである。そして、エンジン回転数とは別に走行速度をコントロールして、走行速度と作業速度とを別々に制御できるようになっている。これは、除雪負荷の大小に係らず、除雪装置による投雪距離を一定に保つためである。

特許文献１にも開示されているように、一般的なロータリー除雪車においては、エンジンで発生した動力は動力分配機で走行用動力と作業用動力とに２分される。走行用動力は、動力分配機から油圧を利用した無断変速機（Hydrostatic transmission：以下ＨＳＴという）を経てトランスミッション（副変速機）に伝達され、さらに前後輪に伝達される。ＨＳＴは、少なくとも一方が可変容量型の油圧ポンプ及び油圧モータとから構成され、油圧ポンプ又は油圧モータの流量を制御して走行速度を制御する。

ロータリー除雪車の回送に際しては、トランスミッションの変速段を任意の段に入れ、ＨＳＴを制御しながら（油圧ポンプ又は油圧モータの流量を制御しながら）アクセルペダルを踏み込んで走行する。走行時にＨＳＴを停止位置にすると車両を停止させるだけの減速度を発揮する。

このような道路用ロータリー除雪車や軌道用ロータリー除雪装置付きモータカーでは、積雪高さや除雪処理幅等により変化する除雪負荷が効率的で適切なエンジン負荷の範囲になるように、走行速度を調整しながら除雪作業を行うのは経験の浅い運転者には困難だった。

つまり、熟練者は、エンジン音、投雪口からの雪の放出具合、投雪距離等から車速を即座に適切に増減させて、エンジンが最も効率的に稼働する回転数（一般的には最大トルク発生回転数を少し上回った回転数）において除雪作業を行う事が可能だが、これは経験の浅い運転者にとっては容易ではない。

一般的なロータリー除雪車での除雪作業方法は以下のようになる。
（１）エンジン回転数を定格回転数まで上昇させる。
具体的には、エンジン回転調節用レバー等でエンジン回転数を上昇させ（例えば２１００ｒｐｍ）、このエンジン回転数を固定する。
（２）車速コントロールレバーを操作し、走行しながら除雪する。
（３）この際効率的なエンジン回転数（例えば１８００ｒｐｍ）を維持するように、車速コントロールレバーによって車速を増減する。
このとき、一般的に、車速を上げると処理する雪の量が増えるので、エンジン負荷が増大してエンジン回転数は次第に低下する。また、車速を下げると処理する雪の量が減るので、エンジン負荷が減少してエンジン回転数は次第に増加する。

従って、エンジン回転数を効率的な回転数に維持するように、車速コントロールレバーを操作して、積雪高さや除雪処理幅等の変化に対応しながら除雪作業を行う必要がある。
基本的には、運転席パネル面に設けられた回転速度計（タコメーター）を確認しながら車速コントロールレバーを操作すれば良いのだが、実際には、通常の自動車の運転操作と同様の目視による車両周囲の安全確認、マンホール等との衝突防止のための除雪装置の上げ下げ、一人乗車の作業では投雪方向の微調整等の多くの事をせねばならない。よって、これらに加えて、聴覚によりエンジン音の変化を捉えてエンジン回転数を判断することは熟練を要する作業である。

除雪負荷が低い状態で作業を続けるのは、処理する除雪量も少なくなるため燃料を無駄に消費することになり非効率であり、逆に除雪負荷が高すぎれば、投雪口等の詰まりによる作業停止、シヤーピン等の安全装置の破損、また場合によってはエンジン停止等の作業ロスが発生し得る。従って、非熟練者でも適切な除雪負荷で簡単且つ効率的に除雪作業を行えることが望ましい。

また、特許文献２から、除雪負荷に対する適切なエンジン回転数をセットする事で、除雪作業時の走行速度を自動的に変化させて最適な除雪負荷を得ることができる除雪速度自動制御装置が知られている。しかし、このような装置では、道路の拡幅除雪等で交差点部の除雪を行う場合、それまで処理すべき雪があり適切な除雪負荷で作業ができていても、交差点に差し掛かって処理すべき雪が減少すると、最適な除雪負荷を得るために除雪車が急に意図せずに増速する等の現象が起きることがあった。そのため、このような装置の使用を嫌う運転者もいた。

特開平８−１９７９８４号公報 特開昭５８−１４６６０８号公報

そこで、本発明は、経験の浅い運転者でも適切な除雪負荷で除雪作業を行うことができるロータリー除雪車用のモニタリングシステム及びロータリー除雪車を提供することを目的とする。

本発明によれば、この課題は、現在の除雪負荷状況を表示するロータリー除雪車用のモニタリングシステムにおいて、現在のエンジン回転数及び除雪量の少なくとも１つと、エンジントルクとを表示し、エンジントルクをその値の大きさに応じて変化するグラフで表示することにより解決される。

また、エンジン回転数をその値の大きさに応じて変化するグラフで表示すると好ましい。

また、除雪量をその値の大きさに応じて変化するグラフで表示すると好ましい。
また、エンジン回転数、エンジントルク又は除雪量のグラフは棒グラフ又は円グラフであると好ましい。

また、エンジン回転数、エンジントルク又は除雪量のグラフをカラーで表示すると好ましい。
また、エンジン回転数、エンジントルク又は除雪量のグラフのカラーは、これらの各値の大きさ応じて変化すると好ましい。

また、エンジン回転数又は除雪量のグラフと、エンジントルクのグラフとに加えて、エンジン回転数又は除雪量の数値と、エンジントルクの数値も表示すると好ましい。
また、除雪装置及び排気管を備えたロータリー除雪車の画像をさらに表示すると好ましい。

また、除雪量に応じて変化する、除雪装置から放出される雪の画像をさらに表示すると好ましい。
また、エンジントルクの大きさに応じて変化する、排気管から吐き出される排気ガスの画像をさらに表示すると好ましい。

また、本発明に従うロータリー除雪車は前述のモニタリングシステムを備えると好ましい。
また、本発明に従うロータリー除雪車はエンジントルクが高くなりエンジン回転数が低下し過ぎた場合に警告音を発する警報装置をさらに備えると好ましい。

本発明に従う現在の除雪負荷状況を表示するロータリー除雪車用のモニタリングシステムによれば、現在のエンジン回転数、エンジントルク及び除雪量の少なくとも１つが表示されるため、運転者は現在の除雪負荷状態を視覚により迅速且つ確実に認識することができると共に、効率的なエンジントルクや除雪量が維持されるように車速を調節することができる。

本発明のモニタリングシステムが適用されるロータリー除雪車を示す図である。 ロータリー除雪車の動力伝達機構を示す図である。 本発明のモニタリングシステムを構成する、現在の除雪負荷状況を表示するモニターの画面を示す図である。 本発明のモニタリングシステムを構成する、現在の除雪負荷状況を表示するモニターの画面を示す図である。 本発明のモニタリングシステムを構成する、現在の除雪負荷状況を表示するモニターの画面を示す図である。

以下図面を参照して、本発明のモニタリングシステムが適用されるロータリー除雪車について説明する。図１に示すロータリー除雪車１は、雪が積もった道路や歩道上を走行する４輪駆動の車両２と、この車両２の前部に装着された除雪装置３とからなる。車両２には、車両２の走行動力源ならびに除雪装置３に備えられたオーガ４やブロア５を駆動するための除雪動力源としてのエンジン６が搭載されている。エンジン６には低速回転域でのトルクが大きいディーゼルエンジンが用いられる場合が多い。

車両２には運転席２ａが設けられている。運転席２ａには、本ロータリー除雪車１の走行機能及び除雪機能を制御するための操作パネル（不図示）が設けられている。車両２の前部にはオーガ４とブロア５とを備えた除雪装置３が取付けられている。オーガ４は回転軸にヘリカルリボン形状をしたブレードを取付けたものであり、軸方向の中央に関して左右対称に配置されている。すなわち、オーガ４のブレードの捩れ方向は左右逆方向とされている。そして、オーガ４を正転方向に回転すると、路上の雪はオーガ４の中央部に搬送されるようになっている。

オーガ４の後方には回転式ブロア５が設けられている。ブロア５はオーガ４により集積した雪を吸入して遠方へ投棄するためのものである。雪を吸入して遠方へ投棄するためには、ブロア５の羽根の周速度は所定の値以上でなければならない。ブロア５の羽根の必要周速度は機種や雪質によっても異なるが、概ね８〜１２ｍ／ｓｅｃ以下では上手く雪を投棄することができないことが経験的に知られている。

通常の除雪作業は、オーガ４を正転させ、雪をオーガ４の中央部に集めてからブロア５によってシュート７から回収雪を遠方に放射する。ただし、狭隘道路を除雪する場合や、雪を飛ばして投棄する場所が無い場合には、オーガ４を逆転させる。これにより、ロータリー除雪車１の前方の雪は車両２の前進に伴って両外側に排除され、プラウと同様の除雪効果が得られる。

図２は、本発明のロータリー除雪車１の動力伝達機構を示すものである。この図において、エンジン６で発生した動力は、動力分配機１４に伝達され作業用動力と走行用動力とに２分される。作業用動力は、動力分配機１４から取り出されて伝動機２２に至り、２分されて一系統はブロア５を駆動し他系統はチェーン伝動機２３を経てオーガ４を駆動する。

走行用動力は、動力分配機１４から、可変容量型の油圧ポンプ１５と油圧モータ１６とから構成されるＨＳＴ２５を経てトランスミッション１９へ伝達され、前後輪差動機（ディファレンシャル）２０及び２１を経て前後輪１７，１８に伝達される。

ところで、エンジン６の回転数調節機構はアクセルペダル１０とアクセルレバー１１の２系統が設けられている。アクセルペダル１０はロータリー除雪車１の回送時等に用いられる。また、アクセルレバー１１は除雪作業時に用いられ、ほとんどの場合フルスロットルに固定され、車速を増減することでエンジン６の回転数を調節し、エンジントルクが最大となる回転数すなわち最も効率のよい回転数で作業が行なわれるようにする。アクセルレバー１１は電気式の回転スイッチを使用したアクセル回転調整つまみとしても良い。

また、ＨＳＴ２５には前後進コントロールレバー１２が設けられ、トランスミッション１９には走行コントロールレバー１３が設けられている。前後進コントロールレバー１２は、ＨＳＴ２５の油圧ポンプ１５の斜板をコントロールすることにより油圧ポンプ１５の吐出量及び吐出方向をコントロールするレバーで、走行速度のコントロール及び前後進の切換に用いられる。走行時にこのレバー１２を中立位置に戻すとＨＳＴ２５が停止位置となり車両を停止させるだけの減速度を発揮する。また、走行コントロールレバー１３は、トランスミッション１９の変速段を切り換えるためのレバーであり、除雪車の走行時には走行コントロールレバー１３によりトランスミッション１９の変速段を任意の段に入れ、前後進コントロールレバー１２を操作しながらアクセルペダル１０を踏み込んで走行する。走行コントロールレバー１３は電気式スイッチを使用した走行コントロールスイッチとしても良い。

なお、トランスミッション１９は、変速を行なうためのパワーシフト・トランスミッションと称するクラッチ２４を有しており、クラッチ２４のコントロールバルブ（パワーシフト切換弁）２６が設けられている。このパワーシフト切換弁２６を中立位置にするとクラッチ２４が切断され、前後輪への動力伝達が断たれる。

次に、図３〜５を用いて、本発明のモニタリングシステムを構成する、現在の除雪負荷状況を表示するモニター３０について説明する。本発明の除雪車１は、このようなモニター３０を運転室内の見易い場所に装備している。現行の除雪車ではタコメーターは運転席パネル面に装備されているため、その数値を読み取るには操縦姿勢から視線を移動させなければならないが、本モニター３０は極力操縦姿勢から視線の移動を伴わない位置、例えば前部窓ガラスの上縁等に装備することが望ましい。

モニター３０の表示内容としては、（１）図示のような視覚的に分かり易い、除雪装置３、エンジン（機関室）、排気管３１等を備えた除雪車１の画像、（２）エンジン回転数（機関回転速度）、（３）エンジントルク（エンジン負荷率）、（４）除雪量等が挙げられる。

除雪装置３、エンジン（機関室）、排気管３１等を備えた除雪車１の画像としては、見易い位置に装備したモニター３０の中央部に大きめに表示するのが望ましい。除雪車１や除雪装置３等の画像は、モノクロ画像よりもカラー画像での表示が好ましく、また、実際に操縦している除雪車等の構造を単純化して示したものであれば見易くて好ましい。

エンジン回転数（機関回転速度）としては、例えばモニター３０の上部に視覚的に分かり易い棒グラフ等で表示されるのが望ましい。また、そのときのエンジン回転数を棒グラフの横に数値表示（デジタル表示）で併記するのが望ましい。棒グラフと数値表示は、モノクロ画像よりもカラー画像での表示が好ましい。さらに、棒グラフとしては、１つの棒グラフの範囲内において、まだエンジン負荷を掛けられる回転域では青色や緑色等で表示し、適切な回転域では黄色やオレンジ色等で表示し、エンジン負荷が掛り過ぎこれ以上エンジン回転数を下げてはいけない回転域では赤色で表示するなど、運転者の直感に訴える色を使用することが考えられる。また、現在の回転域に応じて１つの棒グラフ全体を一色で表示してもよい。このとき、数値表示の色も棒グラフに連動して変化させてもよい。なお、棒グラフに代えて、エンジン回転数を円グラフで表示してもよい。

エンジントルク（エンジン負荷率）としても、例えばモニター３０の上部に視覚的に分かり易い棒グラフ等で表示されるのが望ましい。また、そのときのパーセンテージを棒グラフの横に数値表示で併記するのが望ましい。棒グラフと数値表示は、モノクロ画像よりもカラー画像での表示が好ましい。棒グラフとしては、１つの棒グラフの範囲内において、まだエンジン負荷を掛けられる回転域では青色や緑色等で表示し、適切な回転域では黄色やオレンジ色等で表示し、エンジン負荷が掛り過ぎている回転域では赤色で表示するなど、運転者の直感に訴える色を使用することが考えられる。また、現在のエンジントルクの大きさに応じて１つの棒グラフ全体を一色で表示してもよい。なお、エンジントルクとエンジン回転数を区別するために、エンジントルクの色はエンジン回転数の色と異なるようにすると好ましい。また、棒グラフに代えて、エンジントルクを円グラフで表示してもよい。
また、排気管３１から吐き出される排気ガス３２の量も、エンジントルクのパーセンテージに比例させて大小表示するのが望ましい。これにより、エンジントルクの大きさが視覚的により直感的に捉えられ、経験の浅い運転者でも瞬時にエンジントルクの大きさを把握することができる。

除雪量としては、例えばモニター３０の上部に、エンジン回転数とエンジントルクの近傍に視覚的に分かり易いグラフやメーター等で表示されるのが望ましい。この場合も、除雪量のパーセンテージをグラフの横に数値表示で併記するのが望ましい。除雪量はエンジントルクの大きさに比例する。１つのグラフやメーターの範囲内において、除雪量の少ないパーセンテージでは青色や緑色等で表示し、除雪量の中位のパーセンテージでは黄色やオレンジ色等で表示し、除雪量の大きいパーセンテージでは赤色で表示するなど、運転者の直感に訴える色を使用することが考えられる。また、現在の除雪量に応じて１つのグラフやメーター全体を一色で表示してもよい。なお、除雪量を棒グラフや円グラフで表示してもよい。
また、シュート７から放出される雪３３の量も、除雪量のパーセンテージに比例させて大小表示するのが望ましい。これにより、除雪量の大きさが視覚的により直感的に捉えられ、経験の浅い運転者でも瞬時に除雪量の大きさを把握することができる。

図３は、現在の除雪負荷状況を示しているモニター３０の画面の一例を示す図である。オーガ４の回転により路上の雪３３はオーガ４の中央部に搬送され、オーガ４の後方に設けられた回転式ブロア５が、オーガ４により集積した雪３３を吸入し、シュート７から遠方へ投棄している。
図示の例では、エンジン回転数は１９００ｒｐｍであり、これに相当する長さの棒グラフとその横に「１９００ｒｐｍ」が表示されている。このとき、エンジントルクは１０％であり、これに相当する長さの棒グラフとその横に「１０％」が表示されている。これに対応して、排気管３１から吐き出される排気ガス３２の量は少なくなっている。また、除雪量も１０％であり、これに相当する長さのグラフとその横に「除雪量１０％」が表示されている。これに対応して、シュート７から放出される雪３３の量も少なくなっている。

このように除雪負荷が低い状態で作業を続けるのは、処理する除雪量も少なく、燃料の浪費になって非効率である。よって、特に経験の浅い運転者は、非効率な運転を聴覚だけでなく、このような除雪負荷状況を示しているモニター３０によって視覚からも認識することができ、前後進コントロールレバー１２によって車速を増加させて除雪量を増大させることができる。

図４の例では、エンジン回転数は１８００ｒｐｍであり、これに相当する長さの棒グラフとその横に「１８００ｒｐｍ」が表示されている。このとき、エンジントルクは５０％であり、これに相当する長さの棒グラフとその横に「５０％」が表示されている。これに対応して、排気管３１から吐き出される排気ガス３２の量は図３の例よりも多く、５０％のものになっている。また、除雪量も５０％であり、これに相当する長さのグラフとその横に「除雪量５０％」が表示されている。これに対応して、シュート７から放出される雪３３の量も図３の例よりも多く、５０％程度のものになっている。

このように、本例は図３の例よりも効率的であり、運転者は、現在５０％の除雪量で除雪作業を行えていることを目視により瞬時に認識できる。

図５の例では、エンジン回転数は１４５０ｒｐｍであり、これに相当する長さの棒グラフとその横に「１４５０ｒｐｍ」が表示されている。このとき、エンジントルクは１００％であり、これに相当する長さの棒グラフとその横に「１００％」が表示されている。これに対応して、排気管３１から吐き出される排気ガス３２の量は図４の例よりも多く、１００％のものになっている。また、除雪量も１００％であり、これに相当する長さのグラフとその横に「除雪量１００％」が表示されている。これに対応して、シュート７から放出される雪３３の量も図４の例よりも多く、１００％のものになっている。

このように、運転者は、エンジントルクの棒グラフが例えば９０〜１００％を表示する状態を維持するように前後進コントロールレバー１２を操作すれば、処理する除雪量も多くなり効率的である。

また、本発明のモニタリングシステムに加えて、除雪車１にブザーなどの警報装置（不図示）が併設されると好ましい。このようなブザーは、エンジン負荷が極端に高くなり、エンジン回転数が低下し過ぎた場合に警告音を発するように構成されると好ましい。これにより、運転者は、視覚に加えて聴覚からも除雪負荷状況を知ることができ、前後進コントロールレバー１２を操作して車速を減少させ、エンジン負荷を減少させる等の対応をとることができる。

次に、本発明のモニタリングシステムの使用方法について説明する。
本モニタリングシステムはエンジン負荷等の情報を表示するための装置であり、エンジン負荷に応じたエンジン回転数に自動制御するためのものではない。

本モニタリングシステムを備えたロータリー除雪車１での除雪作業方法は以下のようになる。
（１）除雪作業においてアクセルレバー１１でエンジン回転を上昇させ（例えば２１００ｒｐｍ）、このエンジン回転数を固定する。
（２）前後進コントロールレバー１２を操作し、走行しながら除雪する。
（３）モニタリングシステム（モニター３０）を見ながら又は場合によっては警報装置のブザー音を聞きながら、効率の良いエンジン回転数（例えば１８００ｒｐｍ）を維持するように、前後進コントロールレバー１２によって車速を増減する。
このとき、効率的な除雪作業の目安として、エンジントルクの棒グラフが例えば９０〜１００％を表示する状態を維持するように前後進コントロールレバー１２を操作するとよい。

１ ロータリー除雪車
２ 車両
３ 除雪装置
４ オーガ
５ ブロア
６ エンジン
７ シュート
３０ モニター
３１ 排気管
３２ 排気ガス
３３ 雪

Claims (12)

1. 現在の除雪負荷状況を表示するロータリー除雪車用のモニタリングシステムにおいて、
   現在のエンジン回転数及び除雪量の少なくとも１つと、エンジントルクとを表示し、
   エンジントルクをその値の大きさに応じて変化するグラフで表示することを特徴とするモニタリングシステム。
2. エンジン回転数をその値の大きさに応じて変化するグラフで表示することを特徴とする請求項１に記載のモニタリングシステム。
3. 除雪量をその値の大きさに応じて変化するグラフで表示することを特徴とする請求項１又は２に記載のモニタリングシステム。
4. エンジン回転数、エンジントルク又は除雪量のグラフは棒グラフ又は円グラフであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のモニタリングシステム。
5. エンジン回転数、エンジントルク又は除雪量のグラフをカラーで表示することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のモニタリングシステム。
6. エンジン回転数、エンジントルク又は除雪量のグラフのカラーは、これらの各値の大きさに応じて変化することを特徴とする請求項５に記載のモニタリングシステム。
7. エンジン回転数又は除雪量のグラフと、エンジントルクのグラフとに加えて、エンジン回転数又は除雪量の数値と、エンジントルクの数値も表示することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のモニタリングシステム。
8. 除雪装置及び排気管を備えたロータリー除雪車の画像をさらに表示することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のモニタリングシステム。
9. 除雪量に応じて変化する、除雪装置から放出される雪の画像をさらに表示することを特徴とする請求項８に記載のモニタリングシステム。
10. エンジントルクの大きさに応じて変化する、排気管から吐き出される排気ガスの画像をさらに表示することを特徴とする請求項８又は９に記載のモニタリングシステム。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のモニタリングシステムを備えることを特徴とするロータリー除雪車。
12. エンジントルクが高くなりエンジン回転数が低下し過ぎた場合に警告音を発する警報装置をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載のロータリー除雪車。

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