JP6377188B2

JP6377188B2 - ホイールギアを有する路面仕上げ機を制御するための方法及びホイールギアを有する路面仕上げ機

Info

Publication number: JP6377188B2
Application number: JP2017009217A
Authority: JP
Inventors: ユーラアヒム
Original assignee: ヨゼフフェゲーレアーゲー
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2017-01-23
Publication date: 2018-08-22
Anticipated expiration: 2037-01-23
Also published as: JP2017166309A; US9982401B2; BR102017002823B1; CN107090764A; EP3208380A1; BR102017002823A2; CN206607485U; PL3208380T3; CN107090764B; US20170233957A1; EP3208380B1

Description

本発明は駆動可能な車輪を有する路面仕上げ機及びこのような路面仕上げ機を制御するための方法に関する。

欧州特許公報第０７４３２１９号（ＥＰ０７４３２１９Ｂ１）には前後に車輪装置を備えた路面仕上げ機が開示されている。後方で作動する車輪装置は２つの大きな車輪を有し、前方で作動する車輪装置は１対の小さな車輪を有している。後輪は作業速度範囲内で常時駆動され、前輪は必要に応じて駆動される。各車輪の速度を検知するために複数のセンサが設けられている。センサの検知データを用いて前輪と後輪の速度差が検出され、それに応じて前輪と後輪の速度を調整する。

本発明は、駆動可能な車輪を有する路面仕上げ機及びこのような路面仕上げ機を制御するための方法を、路面仕上げ機の駆動に関する改善を行って提供することを目的とする。

上記目的は請求項１に係る方法及び請求項９に係る路面仕上げ機によって達成される。従属項には本発明の好適な実施形態を示している。

本発明の方法により制御される路面仕上げ機及び本発明の路面仕上げ機は、好ましくは路面仕上げ機の舗装方向前方に位置する材料バンカーを備え、材料バンカーには、舗装材料、特に瀝青舗装材料を装入する。舗装材料を押し固めるためのスクリードは、好ましくは路面仕上げ機の進行方向後方に設けられる。路面仕上げ機は、自身を移動させるために、駆動可能な後輪と前輪を有している。後輪と前輪はそれぞれ少なくとも２つずつ対にして設けることが好ましい。対をなす２つの後輪は、一体的に若しくは別々に駆動可能である。さらに、対をなす２つの前輪も、一体的に若しくは別々に駆動可能である。ここで、後輪の車輪径は前輪よりも大きくするのが好ましい。路面仕上げ機の安定性を高めるために、２対の前輪を設けることが好ましい。この場合、２対の前輪のうち少なくとも１対の前輪、好ましくは後方の前輪対を駆動可能とする。別の例として、２対の前輪が共に駆動可能であってもよく、特に、別々に若しくは一体的に駆動可能であってよい。

本発明の第１の態様によれば、このような路面仕上げ機を制御するための方法が提供される。これにより、路面仕上げ機の後輪の回転速度が計測される。回転速度の計測は、例えば光学センサを備えた車輪センサ部によって実施できる。また、路面仕上げ機の２つの後輪、特に、２つの駆動可能な後輪の回転速度を計測することも可能である。

本発明において、車輪の「回転速度」には車輪の角速度も含むものとする。さらに、車輪の「回転速度」は、車輪径が分かれば、特に車輪径のみが分かれば、一定の運動における車輪の角速度を導き出すことができるような全ての値や計測値を含むものであり、例えば車輪の回転数や車輪における所定の計測点の時間履歴などである。

本発明によれば、さらに、特に移動速度センサ部によって、路面仕上げ機の移動速度が計測される。路面仕上げ機の移動速度とは、路面仕上げ機全体が路面を移動する速度を指す。

本発明によれば、路面仕上げ機の前輪の目標駆動トルクが、後輪の回転速度の計測値及び路面仕上げ機の移動速度の計測値に基づいて、好ましくは路面仕上げ機の制御部によって算出する。前輪の実際の駆動トルクは、好ましくは同様に制御部によって、算出した目標駆動トルクへ調整される。このために、前輪の駆動手段は、好ましくは制御機構を介して作動される。

したがって、前輪の実際の駆動トルクは、後輪の回転速度及び路面仕上げ機の移動速度に基づいて調整される。本発明は、前輪の駆動トルクの自動調整を可能にするものである。例えば、経験値に基づく手動調整と比べて、本発明の方法では、前輪の駆動は現時点の実際の動作状況に対応しており、これにより車輪及び他の部品の摩耗を抑えることができ、路面仕上げ機のエネルギー効率を高めることができる。

本発明によれば、後輪の回転速度に加えて路面仕上げ機の移動速度の計測値も考慮することで、後輪に生じ得るスリップも求めることができる。これにより、（部分的に）横滑りした後輪の回転速度の計測値が、修正されることなく、前輪の目標駆動トルクの算出に用いられる、といった好ましくない事態を避けることができる。これにより、前輪の制御はさらに実際の動作状況に応じたものとなり、摩耗やエネルギー効率の面で改善される。

特に、舗装作業中は、通常、例えば毎分１〜２０ｍという極低速の作動速度で移動する路面仕上げ機の分野においては、十分な精度をもって路面仕上げ機の移動速度を決定するのは困難である。よって、路面仕上げ機の移動速度は移動速度センサ部によって計測されることが好ましい。この移動速度センサ部は、路面仕上げ機に設けられ、少なくとも１つのレーダセンサを備える。レーダセンサを用いた路面仕上げ機の移動速度の決定は、路面仕上げ機に特有の低速の舗装速度においても、高い精度で実施できる。さらに、レーダセンサは路面仕上げ機の移動速度をリアルタイムに検出可能とした。路面仕上げ機の速度変化は殆ど瞬間的に計測されるが、これは状況に最も適した方法で前輪を駆動するのに役立つ。

レーダセンサは、好ましくは、路面仕上げ機が移動する地面に当たって反射するように、電磁放射線を放射する。次にレーダセンサは、反射した電磁放射線を検知する。路面仕上げ機の移動速度は、放射された信号と検知された信号との間のドップラーシフトに基づいて推定できる。この機能を確実にするために、検知方向又は少なくとも１つのレーダセンサの放射方向を水平面に対して下方に傾斜させてもよい。

移動速度センサ部が２つのレーダセンサを有していれば移動速度測定の精度はさらに向上する。この場合、第１のレーダセンサは路面仕上げ機の進行方向前方に向けて配置し、第２のレーダセンサは進行方向後方に向けて配置してよい。ここで、２つのレーダセンサも水平面に対して下方に傾斜し、傾斜角度は例えば０°〜９０°、好ましくは２５°〜７５°である。移動速度は、２つのレーダセンサの個々の計測値を平均化することで決定可能である。

好ましくは、前輪の目標駆動トルクの算出ステップは、後輪の回転速度の計測値及び路面仕上げ機の移動速度の計測値に基づいて、後輪で実際に伝達された駆動トルク（actually transmitted driving torque of the rear wheel）を決定することを含む。これにより、前輪の目標駆動トルクを、後輪で実際に伝達された駆動トルクに比例して設定できる。これらの処理も、好ましくは、路面仕上げ機の制御部が実行する。後輪で実際に伝達された駆動トルクを決定することにより、後輪のスリップは、路面仕上げ機の移動速度の計測値に基づいて求められる。後輪で実際に伝達された駆動トルクに比例して前輪の駆動トルクを調整することで、前輪駆動を後輪駆動の補助のために用いることができる。駆動を補助する程度は、具体的な適用分野に応じて、適切な比例定数によって決定され得る。

さらに、後輪で実際に伝達された駆動トルクを決定するステップは、好ましくは、後輪の回転速度の計測値及び移動速度の計測値に基づいて、後輪のスリップを決定することを含み、これも好ましくは制御システムによって実施される。後輪のスリップを決定するために、後輪の回転条件が満たされ、かつ路面仕上げ機が計測された移動速度で移動した場合に、後輪が取り得る角速度、回転速度、回転数などを、後輪の既知の寸法に基づいて最初に決定する。次にこの値を計測された後輪の回転速度と比較して、後輪のスリップを求める。そして、好ましくは制御部により、決定された後輪のスリップを用いて、保存された記録データ、特に特性線図から、後輪で実際に伝達された駆動トルクが決定され若しくは読み出され、前輪の実際の駆動トルクを決定するために用いられる。保存された記録データは、後輪のスリップに応じて、後輪で実際に伝達された駆動トルクに関する複数の所定値を含んでも良い。任意のスリップに対して、後輪で実際に伝達された駆動トルクに関する値は、複数保存可能であり、路面仕上げ機の現時点における作動状況に応じて選択され得る。

路面仕上げ機の２つの後輪の回転速度は、それぞれ独立して計測できると特に好ましい。これは、例えば第２の駆動可能な後輪に追加で設ける車輪センサ部によって実施できる。このように計測された２つの後輪の回転速度を特に制御部によって比較してもよい。そして、好ましくは、路面仕上げ機の前輪の目標駆動トルクは、複数の後輪の回転速度の計測値のうち小さな値に基づいて、前述のように決定される。この処理は、主に、２つの後輪にそれぞれ異なる正のスリップ（即ち、少なくとも車輪の部分的な横滑り）が生じている場合、若しくは、１つの後輪のみに正のスリップが生じている場合に、改善した効果をもたらすものである。前輪の目標駆動トルクを算出するために、より小さな正のスリップを生じている車輪の状態が確実に考慮される。これにより、前輪が後輪の駆動を適切かつ十分に補助できる。

本発明の第２の態様は、本発明に係るものとして説明した路面仕上げ機に関するものである。路面仕上げ機は、さらに後輪の回転速度を計測する車輪センサ部と路面仕上げ機の移動速度を計測する移動速度センサ部とを備えている。移動速度センサ部は、好ましくはレーダセンサを備える。移動速度センサ部のさらに好ましい実施形態は、前述した本発明の方法において説明されている。さらに、路面仕上げ機は、制御部を有し、この制御部は、後輪の回転速度の計測値及び路面仕上げ機の移動速度の計測値に基づいて前輪の目標駆動トルクを算出し、また前輪の実際の駆動トルクを、算出された目標駆動トルクに向けて調整するように構成されている。好ましくは、制御部は、本発明の方法に関して制御部により行われるものとして説明したステップを、さらに実行するように構成されている。

本発明による路面仕上げ機は本発明の方法を実施するのに好適であり、同様に本発明による方法は本発明の路面仕上げ機を制御するのに好適である。

本発明に係る路面仕上げ機を示す概略図である。本発明に係る路面仕上げ機のシステムに制御装置を埋め込む方法を示す概略図である。本発明に係る路面仕上げ機の一実施形態である２つのレーダセンサを備えた移動速度センサ部を示す概略図である。本発明に係る方法の一実施形態である前輪の目標駆動トルクの決定方法を示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の例示的な実施形態をより詳細に説明する。

図１は、本発明に係る路面仕上げ機１を示す図である。路面仕上げ機１は、舗装方向Ｆ前方に舗装材料を装入するための材料バンカー２を備えている。路面仕上げ機１には、舗装方向Ｆ後方に、舗装材料を押し固めるためのスクリード３が装着されている。路面仕上げ機１は、シャーシ４と、路面仕上げ機１を制御する運転制御部６を設けた運転台５と、を有している。例示の実施形態によれば、路面仕上げ機１は、２つの駆動可能な後輪１０を備え、舗装方向Ｆにおいて後輪１０の前に、２つの駆動可能な前輪１２を有している。後輪１０は、一体的に若しくは別々に駆動可能である。また、前輪１２も、一体的に若しくは別々に駆動可能である。図示の路面仕上げ機１は、安定性を向上させるため、さらに一対の前輪１４を備えている。この一対の前輪は、駆動可能でも駆動不可でもよく、さもなければ完全に省略してもよい。

図２に示す実施形態では、路面仕上げ機１の２つの後輪１０は、共通軸に沿って設けられ、それぞれ別々に動力装置Ａ１，Ａ２を有しており、動力装置は例えば油圧モータである。また、１対の駆動可能な前輪１２も共通軸に沿って設けられ、それぞれ独立して別々の動力装置Ａ３，Ａ４によって駆動可能である。動力装置Ａ３，Ａ４として油圧モータを同様に用いてもよい。動力装置Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、路面仕上げ機１のモータＭによって駆動される。動力装置Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４が油圧モータとして構成された場合は、モータＭと各動力装置Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４との間に１つ又は複数の油圧ポンプを接続可能である。１つ又は複数の油圧ポンプは、モータＭによって駆動され、そして、１つ又は複数の動力装置Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を駆動する。例示した実施形態では、２つの油圧ポンプＰ１，Ｐ２が設けられており、第１の油圧ポンプＰ１が後輪１０の動力装置Ａ１，Ａ２を駆動し、第２の油圧ポンプＰ２が前輪１２の動力装置Ａ３，Ａ４を駆動する。

後輪１０のそれぞれには、車輪センサ部Ｓ１，Ｓ２が設けられ、対応する後輪１０の回転速度を計測する。ここで、車輪センサ部Ｓ１，Ｓ２は、片方の後輪１０にのみ設けてもよい。

また、本発明の路面仕上げ機１は、路面仕上げ機１の移動速度を計測するための移動速度センサ部２０を有している。この移動速度センサ部２０は図３にさらに詳細に示されている。好ましくは、移動速度センサ部２０は少なくとも１つのレーダセンサ２２を備える。図３に示す好適な実施形態によれば、移動速度センサ部２０は２つのレーダセンサ２２を有している。これらは路面仕上げ機１のシャーシ４の底側に取り付けるのが好ましい。また、移動速度センサ部２０を路面仕上げ機１の側面に取り付けることも可能である。レーダセンサ２２はドップラー効果を利用することで機能する。レーダセンサ２２は検知方向Ｄへ電磁放射線の放射が可能である。図３に示すように、レーダセンサ２２は、検知方向Ｄが水平面に対して角度Φだけ下方に傾くように、路面仕上げ機に取り付けられている。これにより、放射された電磁放射線は路面仕上げ機１が移動する地面３０において確実に反射されるようになる。そして、反射した電磁放射線はこれを放射したレーダセンサ２２によって検知される。上記プロセスにおいて、検知された電磁放射線の周波数が計測される。路面仕上げ機１の移動速度は、レーダセンサ２２の検知方向Ｄの設定傾斜角Φも参照しつつ、検知された電磁放射線の周波数と最初に放射した電磁放射線の設定周波数との差に基づいて決定される。図３に示すようにレーダセンサ２２を２つ設ける場合、計測精度が向上して地面の凹凸により左右されない計測が可能となる。このため、例えば、得られた２つの計測値を平均してもよい。

後輪１０の車輪センサ部Ｓ１，Ｓ２の計測値及び移動速度センサ部２０の計測値は、図２に示す対応するデータ線４２，４４，４５を介して制御部４０に送られる。制御部４０は、少なくとも１つの後輪１０の回転速度の計測値及び路面仕上げ機１の移動速度の計測値に基づいて、目標駆動トルクを算出する。算出された目標駆動トルクは、前輪１２の実際の駆動トルクを調整するための目標駆動トルクとして、制御線４６，４８を介して、少なくとも１つの前輪１２の動力装置Ａ３，Ａ４に送信される。図２に示すように、目標駆動トルクは両方の前輪１２またはこれらの動力装置Ａ３，Ａ４に出力してもよい。

図４は、少なくとも１つの後輪１０の回転速度の計測値及び路面仕上げ機１の移動速度の計測値に基づいて、少なくとも１つの前輪１２の実際の駆動トルクを制御する方法をより詳細に示している。まず、ステップ１１０では、後輪１０の回転速度及び路面仕上げ機１の移動速度から各後輪１０のスリップを求める。図２に示すように、２つの後輪１０の回転速度を決定する場合、小さい方の値をステップ１１０以降のプロセスで用いてよい。ステップ１２０では、保存された記録データから、後輪１０のスリップに対応して、後輪１０で実際に伝達された駆動トルクを読み出す。ステップ１３０では、前輪１２の目標駆動トルクが設定される。このプロセスにおいて、少なくとも１つの前輪１２の目標駆動トルクは、記録データから読み出された、後輪１０で実際に伝達された駆動トルクに、比例定数を乗じて算出する。ステップ１４０では、上述したように、算出した目標駆動トルクに向けて、少なくとも１つの前輪１２の実際の駆動トルクを調整する。このために、実際の駆動トルクを制御部４０から制御線４６，４８を介して少なくとも１つの前輪１２の対応する駆動部（動力装置）Ａ３，Ａ４へ伝達する。駆動部（動力装置）Ａ３，Ａ４には、これに付随する制御機構を備えて、この制御機構を、対応する前輪１２の実際の駆動トルクを制御部４０から得られる目標駆動トルクに調整するように構成することができる。

保存された記録データは、使用者によって編集や再入力がなされてよい。これは、例えば、路面仕上げ機の運転制御部６を介して行える。また、操作者は、ステップ１２０で用いられる比例定数を、好ましくは運転制御部６を介して、変化させることもできる。

Claims

舗装材料を装入するための材料バンカー（２）と、舗装材料を押し固めるためのスクリード（３）と、駆動可能な後輪（１０）と、駆動可能な前輪（１２）と、を備える路面仕上げ機（１）を制御するための方法であって、
前記後輪（１０）の回転速度を計測することと、
前記路面仕上げ機（１）の移動速度を計測することと、
前記後輪（１０）の回転速度の計測値及び前記路面仕上げ機（１）の移動速度の計測値に基づいて、前記前輪（１２）の目標駆動トルクを算出することと、
前記前輪（１２）の実際の駆動トルクを前記目標駆動トルクに向けて調整することと、
を含み、
前記目標駆動トルクを算出することが、
前記後輪（１０）の回転速度の計測値及び前記路面仕上げ機（１）の移動速度の計測値に基づいて、前記後輪（１０）に実際に伝達された駆動トルクを決定することと、
前記後輪（１０）に実際に伝達された駆動トルクに比例して前記前輪（１２）の前記目標駆動トルクを設定することと、
を含むことを特徴とする方法。
前記路面仕上げ機（１）の移動速度は、前記路面仕上げ機（１）に設けられ、かつ、少なくとも１つのレーダセンサ（２２）を備えた移動速度センサ部（２０）を用いて計測されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
前記少なくとも１つのレーダセンサ（２２）の検知方向（Ｄ）は、水平面に対して下方に傾斜していることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
前記移動速度センサ部（２０）は２つのレーダセンサ（２２）を有し、第１のレーダセンサ（２２）は前記路面仕上げ機（１）において進行方向（Ｆ）の前方に向けて設けられ、第２のレーダセンサ（２２）は前記路面仕上げ機（１）において前記進行方向（Ｆ）の後方に向けて設けられることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の方法。
前記後輪（１０）で実際に伝達された駆動トルクを決定する前記ステップは、
前記後輪（１０）の回転速度の計測値及び移動速度の計測値に基づいて、前記後輪（１０）のスリップを決定することと、
保存された記録データを用いて、決定した前記スリップに対応する、前記後輪（１０）で実際に伝達された駆動トルクを決定することと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
前記保存された記録データは特性線図であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
前記路面仕上げ機（１）の２つの後輪（１０）の回転速度を計測し、
前記路面仕上げ機（１）の前記前輪（１２）における前記目標駆動トルクを、前記２つの後輪（１０）の回転速度の計測値のうち小さな値に基づいて決定することを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の方法。
舗装材料を装入するための材料バンカー（２）と、
舗装材料を押し固めるためのスクリード（３）と、
駆動可能な後輪（１０）と、
駆動可能な前輪（１２）と、
前記後輪（１０）の回転速度を計測するための車輪センサ部（Ｓ１，Ｓ２）と、
路面仕上げ機（１）の移動速度を計測するための移動速度センサ部（２０）と、
前記後輪（１０）の回転速度の計測値及び前記路面仕上げ機（１）の移動速度の計測値に基づいて、前記前輪（１２）の目標駆動トルクを算出し、前記前輪（１２）の実際の駆動トルクを、前記算出された目標駆動トルクに向けて調整するように構成された制御部（４０）と、
を備え、
前記制御部（４０）は、前記目標駆動トルクを算出する際に、前記後輪（１０）の回転速度の計測値及び前記路面仕上げ機（１）の移動速度の計測値に基づいて、前記後輪（１０）に実際に伝達された駆動トルクを決定し、前記目標駆動トルクを前記後輪（１０）に実際に伝達された駆動トルクに比例して設定するように構成されていることを特徴とする路面仕上げ機（１）。
前記移動速度センサ部（２０）が少なくとも１つのレーダセンサ（２２）を備えることを特徴とする請求項８に記載の路面仕上げ機（１）。
前記少なくとも１つのレーダセンサ（２２）の検知方向（Ｄ）は水平面に対して下方に傾斜していることを特徴とする請求項９に記載の路面仕上げ機（１）。
前記移動速度センサ部（２０）は２つのレーダセンサ（２２）を有し、第１のレーダセンサ（２２）は、前記路面仕上げ機（１）において前記進行方向（Ｆ）の前方に向けて設けられ、第２のレーダセンサ（２２）は、前記路面仕上げ機（１）において前記進行方向（Ｆ）の後方に向けて設けられたことを特徴とする、請求項８〜請求項１０のいずれか１つに記載の路面仕上げ機（１）。
前記制御部（４０）は、前記後輪（１０）で実際に伝達された駆動トルクを決定する際に、前記後輪（１０）の回転速度の計測値及び移動速度の計測値に基づいて前記後輪（１０）のスリップを決定し、前記路面仕上げ機（１）の特性線図メモリに保存されている記録データを用いて、決定した前記スリップに対応する、前記後輪（１０）で実際に伝達された駆動トルクを決定するように構成されていることを特徴とする、請求項８に記載の路面仕上げ機（１）。
駆動可能な別の後輪（１０）をさらに備え、前記車輪センサ部（Ｓ１，Ｓ２）が前記別の後輪（１０）の回転速度を計測するように構成されており、前記制御部（４０）が前記後輪（１０）及び前記別の後輪（１０）の回転速度の計測値のうち小さな値に基づいて前記前輪（１２）の目標駆動トルクを決定するように構成されていることを特徴とする、請求項８〜請求項１２のいずれか１つに記載の路面仕上げ機（１）。