JP6490709B2 - 道路機械 - Google Patents

Description

本発明は、締め固め装置を備える道路機械に関する。

タンパモータとバイブレータモータを含む締め固め装置を備える道路舗設装置が知られている（特許文献１参照。）。

この道路舗設装置は、油圧ポンプが吐出する作動油の流量をタンパ側流量制御弁で制御してその下流にあるタンパモータの回転数を制御する。また、油圧ポンプが吐出する作動油の流量をバイブレータ側流量制御弁で制御してその下流にあるバイブレータモータの回転数を制御する。

特開２００７−１２０１９８号公報

しかしながら、特許文献１は油圧ポンプが吐出する作動油の温度の変動については言及していない。そのため、作動油の温度の上昇により作動油の粘性が低下することでタンパモータ及びバイブレータモータを含む油圧機器からの作動油の漏出量が増加して油圧効率が低下した場合にタンパモータ及びバイブレータモータの回転数を所望の回転数まで増大できないおそれがある。或いは、作動油の温度の低下により作動油の粘性が増大することで油圧機器からの作動油の漏出量が減少して油圧効率が増大した場合にタンパモータ及びバイブレータモータを所望の回転数より速い回転数で回転させてしまう（オーバーシュートさせてしまう）おそれがある。

上述に鑑み、作動油の温度にかかわらず締め固め装置を適切に動作させることができる道路機械の提供が望まれる。

本発明の実施例に係る道路機械は、スクリード装置に搭載される締め固め装置と、前記締め固め装置を駆動する油圧モータと、前記油圧モータを駆動する油圧ポンプと、前記油圧ポンプが吐出する作動油の温度を検出する温度センサと、前記温度センサが検出する作動油の温度に応じて前記締め固め装置の起動の際に前記油圧モータに流入する作動油の流量を制御するコントローラとを有する。

上述の手段により、作動油の温度にかかわらず締め固め装置を適切に動作させることができる道路機械が提供される。

本発明の実施例に係るアスファルトフィニッシャの側面図である。 図１のアスファルトフィニッシャに搭載される締め固め制御システムの構成例を示す概略図である。 回転数−出力電流値テーブルの内容を示す図である。 起動時処理の流れを示すフローチャートである。 作動油温度と最大回転電流値との対応関係の一例を示す図である。 作動油温度と最小回転電流値との対応関係の一例を示す図である。 締め固め装置の起動時の回転数とコントローラが電磁比例弁に対して出力する出力電流との対応関係の一例を示す図である。

図１は、本発明の実施例に係る道路機械の一例であるアスファルトフィニッシャ１００の側面図である。

アスファルトフィニッシャ１００は、主に、トラクタ１、ホッパ２、スクリード装置３、及び締め固め装置４で構成される。

トラクタ１はアスファルトフィニッシャ１００を走行させるための機構である。本実施例では、トラクタ１は走行用油圧モータを用いて前輪及び後輪を回転させてアスファルトフィニッシャ１００を移動させる。走行用油圧モータは、油圧源から作動油の供給を受けて回転する。また、トラクタ１の上部には運転席及びメインモニタ６０を含むキャブが設置される。

メインモニタ６０は各種情報を表示する装置である。本実施例では、メインモニタ６０は液晶ディスプレイを含む。また、メインモニタ６０は、操作者の操作入力を受ける入力装置を含む。

ホッパ２は舗装材を受け入れるための機構である。本実施例では、ホッパシリンダ２ａによって車幅方向に開閉可能に構成される。アスファルトフィニッシャ１００は、通常、ホッパ２を全開状態にしてダンプカー（図示せず。）の荷台から舗装材（例えばアスファルト合材である。）を受け入れる。ホッパ２内に受け入れられた舗装材はコンベア及びスクリュを用いてスクリード装置３に給送される。

スクリード装置３は舗装材を敷き均すための機構である。本実施例では、スクリード装置３はトラクタ１によって牽引される浮動スクリード装置であり、レベリングアーム３ａを介してトラクタ１と連結される。なお、スクリード装置３は、その前方側にストライクオフプレートを備え、ストライクオフプレートの後方にスクリードを備える。また、スクリード装置３には締め固め装置４が搭載される。

締め固め装置４は、スクリード装置３が敷き均した舗装材を締め固めるための機構である。本実施例では、締め固め装置４はタンパ及びバイブレータを含む。タンパはストライクオフプレートとスクリードとの間に配置されると共に偏心シャフトを介してスクリード装置３に支持される。そして、この偏心シャフトが油圧モータによって回転駆動されると上下方向に振動し、敷き均した舗装材の表面を叩いてその表面を締め固める。バイブレータはスクリードに設けられた偏心ウェイトを含む。そして、この偏心ウェイトが油圧モータによって回転駆動されると上下方向に振動してスクリード全体を上下動させ、敷き均した舗装材の全体を締め固める。なお、締め固め装置４はバイブレータのみで構成されてもよい。

次に、図２を参照し、アスファルトフィニッシャ１００に搭載される締め固め制御システム５０の構成例について説明する。なお、図２は、締め固め制御システム５０の構成例を示す概略図である。また、図２の太実線矢印は作動油の流れを示し、破線矢印は電気信号又は電流の流れを示す。

締め固め制御システム５０は締め固め装置４の動きを制御するシステムである。本実施例では、締め固め制御システム５０は、主に、コントローラ１０、エンジン２０、油圧ポンプ２１、電磁比例弁２２、油圧モータ２３、温度センサＳ１、回転センサＳ２、及びメインモニタ６０を含む。

コントローラ１０、エンジン２０、油圧ポンプ２１、電磁比例弁２２、及びメインモニタ６０はトラクタ１に搭載される。具体的には、エンジン２０、油圧ポンプ２１、電磁比例弁２２、及び温度センサＳ１はトラクタ１内に形成されたエンジンルーム１ａ（図１参照。）内に設置される。油圧モータ２３及び回転センサＳ２はスクリード装置３内に設置される。

コントローラ１０はアスファルトフィニッシャ１００を制御する制御装置である。本実施例では、コントローラ１０はＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。そして、コントローラ１０の各種機能は内部メモリに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することで実現される。

また、コントローラ１０はＣＡＮバスを通じてメインモニタ６０に接続され、メインモニタ６０との間で各種情報を送受信する。また、コントローラ１０は、温度センサＳ１、回転センサＳ２、及び電磁比例弁２２に接続される。

温度センサＳ１は油圧ポンプ２１が吐出する作動油の温度（以下、「作動油温度」とする。）を検出する。本実施例では、温度センサＳ１は締め固め装置４の起動時における作動油温度を検出し、検出値をコントローラ１０に対して出力する。なお、「起動時」は締め固め装置４の動作が定常状態に至る前の期間を意味し、エンジン始動後に締め固め装置４を初めて動作させたときの期間、締め固め装置４の動作を中断した後で再開させたときの期間等を含む。

回転センサＳ２は油圧モータ２３の回転を検出する。本実施例では、回転センサＳ２はパルスセンサであり、締め固め装置４の定常時における油圧モータ２３の回転数を検出し、検出値をコントローラ１０に対して出力する。なお、「定常時」は、例えばタンパモータ及びバイブレータモータの回転数の変動幅が所定値未満となった後等、締め固め装置４の動作が定常状態に至った後の期間を意味する。また、コントローラ１０は、回転センサＳ２が出力する現在の回転数をメインモニタ６０に表示してもよい。

電磁比例弁２２はコントローラ１０が出力する電流に応じて弁開度を制御する。本実施例では、電磁比例弁２２は、油圧ポンプ２１と油圧モータ２３との間に配置され、油圧モータ２３の吸い込みポートに流入する作動油の流量を制御する。

油圧ポンプ２１は油圧モータ２３に作動油を供給する油圧ポンプである。本実施例では、油圧ポンプ２１はエンジン２０によって駆動される固定容量型油圧ポンプである。

油圧モータ２３は油圧ポンプ２１が吐出する作動油によって駆動される油圧モータである。本実施例では、油圧モータ２３は締め固め装置４を動作させるためのギアモータであり、タンパモータ及びバイブレータモータを含む。また、図２は単一の油圧モータ２３を示すが油圧モータ２３は複数であってもよい。なお、油圧モータ２３が複数の場合、油圧ポンプ２１と油圧モータ２３との間に電磁比例弁２２が複数用意されてもよい。例えば、１又は複数のタンパモータに関連する電磁比例弁と、１又は複数のバイブレータモータに関連する別の１つの電磁比例弁とが並列で接続されてもよい。

また、コントローラ１０は機能要素としての定常時制御部１１及び起動時制御部１２を有する。

定常時制御部１１は、締め固め装置４の定常時の動きを制御する機能要素である。本実施例では、定常時制御部１１は、油圧モータ２３の現在の回転数が目標回転数で維持されるように油圧モータ２３の回転数をフィードバック制御する。具体的には、定常時制御部１１は、メインモニタ６０を介して入力された目標回転数と、回転センサＳ２が出力する現在の油圧モータ２３の回転数とに基づき、コントローラ１０が電磁比例弁２２に対して出力する電流の値（以下、「出力電流値」とする。）を調整する。例えば、定常時制御部１１は、目標回転数が現在の回転数より大きい場合に出力電流値を所定値だけ小さくする。また、定常時制御部１１は、目標回転数が現在の回転数より小さい場合に出力電流値を所定値だけ大きくする。

起動時制御部１２は、締め固め装置４の起動時の動きを制御する機能要素である。本実施例では、起動時制御部１２は、メインモニタ６０を介して入力される油圧モータ２３の目標回転数に対応する出力電流値を導き出す。

具体的には、起動時制御部１２は、内部メモリ等に予め記憶された回転数−出力電流値テーブルを参照して目標回転数に対応する出力電流値を導き出す。

図３は回転数−出力電流値テーブルの内容を示す図である。具体的には、図３は、油圧モータ２３の回転数を横軸に配し、出力電流を縦軸に配する。また、最小回転電流値Ａｍｉｎは油圧モータ２３の最小回転数Ｎｍｉｎ（例えばゼロ（ｒｐｍ））に対応する出力電流値、すなわち油圧モータ２３が回り出すときの出力電流値である。また、最大回転電流値Ａｍａｘは油圧モータ２３の最大回転数Ｎｍａｘに対応する出力電流値、すなわち油圧モータ２３を許容最大速度で回転させるときの出力電流値である。なお、本実施例では、油圧モータ２３の最小回転数は油圧モータ２３の回転数制御範囲の下限を意味し、油圧モータ２３の最大回転数は油圧モータ２３の回転数制御範囲の上限を意味する。

コントローラ１０は、最小回転電流値Ａｍｉｎと最小回転数Ｎｍｉｎで決まる点Ｐｍｉｎと、最大回転電流値Ａｍａｘと最大回転数Ｎｍａｘで決まる点Ｐｍａｘとに基づいて線分Ｐｍｉｎ−Ｐｍａｘを導き出す。そして、メインモニタ６０を介して入力される目標回転数Ｎｔｇｔに対応する出力電流値Ａｔｇｔを導き出す。具体的には、コントローラ１０は出力電流値Ａｔｇｔと目標回転数Ｎｔｇｔで決まる点Ｐｔｇｔが線分Ｐｍｉｎ−Ｐｍａｘ上に位置するように出力電流値Ａｔｇｔを導き出す。そして、コントローラ１０は、導き出した出力電流値Ａｔｇｔに対応する電流を電磁比例弁２２に対して出力する。

なお、点Ｐｍｉｎと点Ｐｍａｘの座標が固定されていると、コントローラ１０は、目標回転数に応じた適切な出力電流値を導き出すことができない場合がある。固定点としての点Ｐｍｉｎ及び点Ｐｍａｘは作動油温度が特定の温度の場合に適した設定のためである。具体的には、作動油温度が特定の温度よりも高くその粘性が低いときに固定点としての点Ｐｍｉｎ及び点Ｐｍａｘに基づく出力電流値を用いた場合、油圧モータ２３の回転数は目標回転数まで増大しない。ギアモータとしての油圧モータ２３から漏出する作動油の量が増加するためである。また、作動油温度が特定の温度よりも低くその粘性が高いときに固定点としての点Ｐｍｉｎ及び点Ｐｍａｘに基づく出力電流値を用いた場合、油圧モータ２３の回転数は目標回転数を上回る。ギアモータとしての油圧モータ２３から漏出する作動油の量が減少するためである。

そこで、コントローラ１０は、締め固め装置４の起動の際には作動油温度に応じて点Ｐｍｉｎと点Ｐｍａｘの座標を移動させることで目標回転数に対応する出力電流値を調整する。

図４は、コントローラ１０が作動油温度に応じて出力電流値を調整する処理（以下、「出力電流値調整処理」とする。）の一例の流れを示すフローチャートである。本実施例では、コントローラ１０は、締め固め装置４が起動されるまで繰り返しこの出力電流値調整処理を実行する。

最初に、コントローラ１０は、締め固め装置４が起動されたかを判定する（ステップＳＴ１）。本実施例では、コントローラ１０は、キャビンのコントロールパネル（図示せず）にある締め固めスイッチの出力に基づいて締め固め装置４が起動されたか否かを判定する。

締め固め装置４が起動されていないと判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、コントローラ１０は今回の出力電流値調整処理を終了させる。

締め固め装置４が起動されたと判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、コントローラ１０は作動油温度を検出する（ステップＳＴ２）。本実施例では、コントローラ１０は温度センサＳ１の出力に基づいて油圧ポンプ２１が吐出する作動油の温度を検出する。

その後、コントローラ１０の起動時制御部１２は最大回転電流値及び最小回転電流値を取得する（ステップＳＴ３）。本実施例では、起動時制御部１２は内部メモリ等に予め記憶された作動油温度−最大回転電流値テーブルを参照して起動時の作動油温度に対応する最大回転電流値を導き出す。

図５は、作動油温度−最大回転電流値テーブルの内容を示す図である。具体的には、図５は、作動油温度を横軸に配し、最大回転電流値を縦軸に配する。また、図５は、作動油温度が大きいほど最大回転電流値が大きくなる比例関係を示す。

起動時制御部１２は、図５の作動油温度−最大回転電流値テーブルを参照し、温度センサＳ１の出力である起動時の作動油温度Ｔｃに対応する最大回転電流値Ａを取得する。

また、起動時制御部１２は、内部メモリ等に予め記憶された作動油温度−最小回転電流値テーブルを参照して起動時の作動油温度に対応する最小回転電流値を導き出す。

図６は、作動油温度−最小回転電流値テーブルの内容を示す図である。具体的には、図６は、作動油温度を横軸に配し、最小回転電流値を縦軸に配する。また、図６は、作動油温度が大きいほど最小回転電流値が大きくなる比例関係を示す。

起動時制御部１２は、最大回転電流値Ａを取得する場合と同様、図６の作動油温度−最小回転電流値テーブルを参照し、温度センサＳ１の出力である起動時の作動油温度Ｔｃに対応する最小回転電流値Ｂを取得する。

その後、起動時制御部１２は目標回転数に対応する起動時の出力電流値を取得する（ステップＳＴ４）。本実施例では、起動時制御部１２は、最大回転電流値Ａ及び最小回転電流値Ｂに基づいて回転数−出力電流値テーブルの内容を調整する。そして、調整後の回転数−出力電流値テーブルを参照し、メインモニタ６０を介して入力された目標回転数に対応する起動時の出力電流値を取得する。

その後、起動時制御部１２は出力電流値に対応する電流を電磁比例弁２２に対して出力する（ステップＳＴ５）。本実施例では、起動時制御部１２は、調整後の回転数−出力電流値テーブルを参照して取得した出力電流値に対応する電流を電磁比例弁２２に対して出力する。

図７は、調整後の回転数−出力電流値テーブルの内容を示す図である。具体的には、起動時制御部１２は、図３に示す回転数−出力電流値テーブルの内容を図７に示す内容に調整する。

最初に、起動時制御部１２は、作動油温度−最大回転電流値テーブルを参照して取得した最大回転電流値Ａから点Ｐｍａｘの座標を導き出す。また、起動時制御部１２は、作動油温度−最小回転電流値テーブルを参照して取得した最小回転電流値Ｂから点Ｐｍｉｎの座標を導き出す。

その上で、起動時制御部１２は、目標回転数Ｎｔｇｔに対応する起動時の出力電流値Ｃを導き出す。具体的には、起動時制御部１２は、出力電流値Ｃと目標回転数Ｎｔｇｔで決まる点Ｐｔｇｔが線分Ｐｍｉｎ−Ｐｍａｘ上に位置するように出力電流値Ｃを導き出す。そして、コントローラ１０は、導き出した出力電流値Ｃに対応する電流を電磁比例弁２２に対して出力する。

このように、コントローラ１０は、締め固め装置４の起動時の作動油温度に応じて目標回転数に対応する出力電流値を調整する。例えば、コントローラ１０は、作動油温度が低い場合、作動油温度が高い場合に比べ、同じ目標回転数に対応する出力電流値を小さくする。そのため、電磁比例弁２２の弁開度は小さくなり、油圧モータ２３に流入する作動油の流量も小さくなる。その結果、コントローラ１０は、作動油の粘性の増加に伴って減少する作動油の漏出量分だけ油圧モータ２３の回転数が増大してしまうのを防止できる。或いは、コントローラ１０は、作動油温度が高い場合、作動油温度が低い場合に比べ、同じ目標回転数に対応する出力電流値を大きくする。そのため、電磁比例弁２２の弁開度は大きくなり、油圧モータ２３に流入する作動油の流量も大きくなる。その結果、コントローラ１０は、作動油の粘性の低下に伴って増加する作動油の漏出量分だけ油圧モータ２３の回転数が低下してしまうのを防止できる。このようにして、コントローラ１０は、作動油温度の変動、すなわち油圧効率（粘性）の変動に起因する油圧モータ２３の回転数の目標回転数に対する過不足を低減できる。その結果、コントローラ１０は、作動油温度にかかわらず締め固め装置４を適切に動作させることができ、ひいては舗装面の仕上がりに対する悪影響を除去できる。

なお、コントローラ１０は、起動された締め固め装置４の動作が定常状態になると定常時制御部１１による制御を開始する。具体的には、コントローラ１０は、例えば、回転センサＳ２が出力する油圧モータ２３の回転数の変動幅が所定値未満となったときに締め固め装置４の動作が定常状態になったと判断する。そして、コントローラ１０は、回転センサＳ２が出力する油圧モータ２３の現在の回転数が目標回転数で維持されるように油圧モータ２３の回転数をフィードバック制御する。

この構成により、コントローラ１０は、締め固め装置４の動作が定常状態になったと判断したときの油圧モータ２３の回転数が目標回転数に近いほど、油圧モータ２３の回転数をより早期に目標回転数に到達させることができる。反対に、締め固め装置４の動作が定常状態になったと判断したときの油圧モータ２３の回転数が目標回転数から遠いほど、油圧モータ２３の回転数が目標回転数に至るのに要する時間を延長してしまう。この点に関し、コントローラ１０は、上述のような起動時制御部１２による処理により、締め固め装置４の動作が定常状態になったと判断したときの油圧モータ２３の回転数を目標回転数に近づけることができる。そのため、コントローラ１０は、締め固め装置４の動作が定常状態になったときの油圧モータ２３の回転数の目標回転数に対する過不足を低減させることができる。その結果、コントローラ１０は、締め固め装置４の動作が定常状態になった後も、作動油温度にかかわらず締め固め装置４を適切に動作させることができ、ひいては舗装面の仕上がりに対する悪影響を防止できる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例において、コントローラ１０は、起動時の作動油温度に対応する最大回転電流値及び最小回転電流値に基づいて回転数−出力電流値テーブルの内容を調整する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、コントローラ１０は、最大回転数及び最小回転数以外の１又は複数の特定の回転数のそれぞれに対応する電流値を取得して回転数−出力電流値テーブルの内容を調整してもよい。また、コントローラ１０は、起動時の作動油温度に対応する最大回転電流値及び最小回転電流値を取得する代わりに、図３の線分Ｐｍｉｎ−Ｐｍａｘの縦軸方向へのオフセット量を取得してもよい。

また、コントローラ１０は、起動時の作動油温度に応じて電磁比例弁２２に対する出力電流値を調整することで油圧モータ２３に流入する作動油の流量を制御する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。電磁比例弁２２は、例えば、電磁切替弁、減圧弁、パイロット圧式流量制御弁、コントロールポンプ等の１又は複数の他の油圧回路要素を含む構成で置き換えられてもよい。

また、本願は、２０１４年１１月２８日に出願した日本国特許出願２０１４−２４２１６６号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。

１・・・トラクタ ２・・・ホッパ １ａ・・・エンジンルーム ２ａ・・・ホッパシリンダ ３・・・スクリード装置 ３ａ・・・レベリングアーム ４・・・締め固め装置 １０・・・コントローラ １１・・・定常時制御部 １２・・・起動時制御部 ２０・・・エンジン ２１・・・油圧ポンプ ２２・・・電磁比例弁 ２３・・・油圧モータ ６０・・・メインモニタ Ｓ１・・・温度センサ Ｓ２・・・回転センサ

Claims (8)

1. スクリード装置に搭載される締め固め装置と、
   前記締め固め装置を駆動する油圧モータと、
   前記油圧モータを駆動する油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプが吐出する作動油の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサが検出する作動油の温度に応じて前記締め固め装置の起動の際に前記油圧モータに流入する作動油の流量を制御するコントローラと、
   を有する道路機械。
2. 前記油圧モータに流入する作動油の流量を制御する電磁比例弁を有し、
   前記コントローラは、前記油圧モータの目標回転数と前記温度センサが検出する作動油の温度とに基づいて前記電磁比例弁に対して出力する電流の大きさを決定し、該電流を前記電磁比例弁に対して出力することで前記油圧モータに流入する作動油の流量を制御する、
   請求項１に記載の道路機械。
3. 前記油圧モータの回転を検出する回転センサを有し、
   前記コントローラは、前記電流を前記電磁比例弁に対して出力した後、前記油圧モータの目標回転数と前記回転センサの出力とに基づいて前記電流をフィードバック制御する、
   請求項２に記載の道路機械。
4. 前記コントローラは、前記温度センサが検出する作動油の温度に応じて決まる前記油圧モータの第１回転数に対応する第１電流値と第２回転数に対応する第２電流値とに基づいて前記油圧モータの目標回転数に対応する電流値を導き出すことで前記電磁比例弁に対して出力する前記電流の大きさを決定する、
   請求項２に記載の道路機械。
5. 前記第１回転数は回転数制御範囲の下限であり、前記第２回転数は回転数制御範囲の上限である、
   請求項４に記載の道路機械。
6. 前記コントローラは、前記温度センサが検出する作動油の温度が所定の温度より高いと、作動油の流量を増加させるように前記油圧ポンプを制御する、
   請求項１に記載の道路機械。
7. 前記コントローラは、前記温度センサが検出する作動油の温度が所定の温度より低いと、作動油の流量を低減させるように前記油圧ポンプを制御する、
   請求項１に記載の道路機械。
8. 前記油圧モータの回転を検出する回転センサを有し、
   前記コントローラは、前記油圧モータの目標回転数に基づいてフィードバック制御する、
   請求項１に記載の道路機械。

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