JPS5849661B2 - ブルド−ザノブレ−ドジドウセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はブルドーザのブレード自動制御装置に関する。

従来、建設車輌、特にプルドーザの土工作業においてブ
レードに加わる過負荷を検出してブレードを上動制御す
る装置としては、エンジンのクランクシャフトの回転数
を検出し設定値と比較してエンジンの過負荷状態を検出
し、或はトルコンの入出力軸の回転比を検出して過負荷
を検出して相応する過負荷信号を得，該信号に基いてブ
レードを上動制御するようにしたもの、或は丑た、車体
に第５輪を取付けて車体自体の速度を検出し、これと車
輪駆動機構から得た回転数とを比較して実際の車体のス
リップを検出し過負荷信号を得，該信号に基いて上述の
ようにブレード上動制御を行うようにしていた。

しかしながら，上記前者の制御方法においては過負荷に
よりシュースリップを起した場合には充分なブレード制
御をすることができず、１た、後者にｋいては車体外に
第５輪を取付けるために耐久性及び実用性に乏しく、特
にブルドーザ等のように非常に苛１酷な使用条件での作
業装置としては不適当である。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ブレード上
下動制御用油圧シリンダに傾斜角検出器を配設しブレー
ドの傾斜ｋ対応した高さ信号を得、該信号とブレード高
さ設定器による設定信号とに基いてブレード位置を所定
の高さに設定し、一方、ドツプラレーダを車輌に塔載し
て車輌の絶対速度を求めて対応した絶対速度信号を得，
該絶対速度信号と駆動輪回転数検出器から得た速度信号
とに基いて車輌のスリップ率を求め，該スリップ率が′
設定値以上となったときに過負荷信号を出力してブレー
ドな上動制御するようにしたブルドーザのブレード自動
制御装置を提供するものである。

以下本発明を添附図面の一実施例に基いて詳述する。

第１図に釦いて、１はブルドーザ、２はブレード３を支
持し点Ｂにおいて一端が車体４に枢着されるフレーム、
５はほぼ中心ＡｊＣて車体４に回動自在に取付けられ、
前記フレーム２を点Ｂを中心として回動させ、ブレード
３を上下動させるシリンダである。

ドップラレーダ８は車体４の後方部所定位置に配設され
てかり、該ドップラレーダ８のアンテナ８ａは犬地７に
対して所定の角度θ。

で対向するように取付けられている。

該ドップラレーダ８は送受信部８ｂからアンテナ８ａを
介シてマイクロ波Ｌを犬地７に向けて送出し、反射波Ｌ
′を受信することにより車体４の犬地７に対する絶対速
妾■を得、対応する絶対速度信号ｅｄを出力するもので
ある。

ここで，ド・ソプラレーダ８の原理につーて簡単に説明
すると次の通りである。

すなわち、ブルドーザ１の移動速麿をＶ（Ｋｍ／’Ｈ）
ドツプラレーダ８の送出波の周波数をｆＴ（Ｈ２）、反
射波の周波数をｆＲ（ＨＺ）とすれば、ドップラ周波数
ｆｄ（Ｈｚ）（ｒｉ次式で表わされる。

但し．ｆｄが十の場合には送出波の放射源（ここではア
ンテナ８ａ）が反射物体（ここでは犬地７）に接近時を
、一の場合には離反時を表わす。

すなわち，第１図に釦いて＋ｆｄのときにはプルドーザ
１が矢印Ｘ′方向に、一ｆｄのときにはＸ方向に移動す
る場合である。

そして、送出波Ｌの放射方向Ｚと（々射源（ここではア
ンテナ８ａ）の移動方向Ｘが前述のように角度θ。

である場合には上記ドップラ周波数ｆｄは次式で表わさ
れる。

但し、Ｃは光速である。

従って，ブルドーザ１の速度■について整理すれば次式
を得ることができる。

ここで、Ｃ，θｏ＊ｆｚは前述の如く既知であるから、
移動速度■はドツプラ周波数ｆｄに比例する。

従って、送出波Ｌと反射波Ｌ′との周波数偏差、すなわ
ち、ドップラ周波数ｆｄを測定すれば移動速度■を得る
ことができる。

この移動速度■は犬地γに対するブルドーザ１の絶対速
度である。

さて、前記送受信部８ｂは上述のようにして移動速度■
に比例したドップラ周波数ｆｄを検出し増幅器８ｃを介
して周波数一電圧変換器Ｃ以下Ｆ−■コンバータという
）８ｄに印加する。

該Ｆ−■コンバータ８ｄは入力信号を該信号の周波数に
比例した電圧の信号に変換出力するもので、上記ドツプ
ラ周波数信号ｆｄを相応せる電圧ｅｄのアナログ信号に
変換して演算回路９に印加する。

駆動輪回転数検出器（以下単に検出器という）１０はブ
ルドーザ１の駆動力伝達装置に取付けられて釦り、該伝
達装置の出力軸の回転数を検出し相応せる回転速度信号
ｅｒを出力するものである。

該検出器１０は例えば電磁式回転検出器で、回転軸１０
ａに固設された回転板１０ｂの外周所定位置に例エばマ
グネツ｝１０ｃがいずれか一方の極が外方を向くように
固設されて釦り、該回転板１０ｂから所定距離離隔せる
位置には検出コイル１０ｄがマグネット１０ｃと対向し
て配設されている。

そして、マグネット１０ｃすなわち回転板１０ｂの回転
速度に比例したパルス信号Ｐｃを出力するようになって
いる。

尚、回転数検出器としては上記電磁式の検出器に限るも
のではなく、他の例えば近接スイッチ等を使用した検出
器を使用してもよく、要は回転数を相応せる電気信号に
変換出力するものであればよい。

上述のように構威した回転軸１０ａを駆動力伝達装置例
えばミッション１１の出力軸１１ａに連結し該出力軸１
１ａに従動回転させる。

従って、検出コイル１０ｄは出力軸１１ａの回転数に相
応せる数のパルス信号ＰＣを出力する。

このパルスＰｃを積分器１０ｅに加える。

該積分器１０ｅは入カパルスＰｃを所定時間積分しパル
ス数に応じた電圧のアナログ信号ｅｐを得、係数器１０
ｆに加える。

該係数器１０ｆは人力信号ｅｐに適当な係数Ｃｎを乗算
しミッション１１の出力軸１１ａの回転数に相応せる速
度信号ｅ，を出力し前記液算回路９に加える。

尚、係数Ｃｎは使用するエンジンの特性或は駆動力伝達
装置、車輌重量等の諸定数に基ｂて予め理論的に設定し
得るものである。

演算回路９は例えば割算器で上記両入力信号に基いてス
リップ率Ｓ１＝ｅｒ／ｅｄを算出し比較器１２に加える
。

このスリップ率Ｓ１はブルドーザ１がスリップ状態に近
ずく程大きくなる。

スリップ率設定器１３は作業条件、作業内容等に応じて
ブレード３に加え得る最大負過量に応じた車輌のスリッ
プ率Ｓ２を設定するためのものである。

この基準のスリップ率Ｓ２を前記比較器１２に加える。

比較器１２は両入力信号を比較し、Ｓ１〉Ｓ２すなわち
、スリップ直前にスリップ信号Ｓを出力し、オア回路１
７及びインヒビット回路１８に印加する。

ブレード傾斜角検出器（以下単に傾斜角検出器という）
１４はシリンダ５の車体取付箇所に配設し、該シリンダ
５の取付点Ａとフレーム２の前記車体取付点Ｂを結ぶ線
とＡ点からの垂線からの角度θ１ と、シリンダ５の長
手方向軸線と人点からの垂線との間の角度θ２を測定す
ることによりフレーム２の車体水平面に対する傾斜角δ
を検出し、対応するブレード高く信号ｈδを出力するも
のである（第２図）。

ここで、傾斜角検出器１４の原理を簡単に明明しよう。

傾斜角検出器１４は例えば第３図に示すような傾斜角検
出部１４ａを具えている。

この傾斜角検出部１４ａは点Ａに一端が回動自在に固定
され他端に錘Ｇが配され中間部に抵抗Ｒに接触する接触
部を有する摺動子Ｍ１ と、点Ａに一端が回動自在に固
定されシリンダー５の長軸と共に動き，抵抗Ｒに接触す
る接触部を有する摺動子Ｍ２ とを有し、抵抗Ｒの一端
に電圧ｖＥを加えることにより摺動子Ｍ１の接触部から
前記角度θ１に比例する電圧を，摺動子Ｍ２の接触部か
ら角度θ１＋０２に比例する電圧を夫々取出すようにし
ている。

ここで、第１図に示す各点Ａ，Ｂ，Ｐ及び各角度を第２
図に示すように抽出して描き、ＡＢ＝Ｌ１，ＢＰ＝Ｌ２
とすると次式が成立する。

を得る。

従って、前記θ１＋０２の値に基づき（２）式の演算を
行ってｓｉｎαを求め、これよりαを更に求め、θ２と
αの値により（５）式の演算を行うことにより傾斜角δ
を求めることができる。

従って、前記傾斜角検出部１４ａから得た角度θ１ ，
θ１＋θ２に相当する電気信号■θ，，■（θ１＋０２
）を第４図に示す演算部１４ｂの演算回路ＯＰ１に印
加させることにより傾斜角δに相当する電気信号ｅδを
得、更に、演算回路ＯＰ２を介して該傾斜角δに対応す
る。

ブレード高さ信号ｈδを求め，該信号ｈδを比較器１６
に加える。

尚、回路１４Ｃは信号■θ１，ｖ（θ１＋θ２）から信
号■θ２を得る回路である。

尚、点Ａに設置せる傾斜角検出器１４は点ＡとＢとを結
ぶ線分ＡＢと点Ａからの垂線人Ｇとの間の角度θ１と、
シリンダ５とフレーム２の連結点Ｐと点Ａを結ぶ線分Ａ
Ｐと垂線ＡＧとの間の角度θ２とを実質的に検出し得る
ものであればいかなる型式のもの例えば接触式１たは無
接触式のものを使用してもよい。

ブレード高さ設定器１５はブレード３を所定の高さに設
定するためのもので基準とする高さに応じた設定信号ｈ
。

を比較器１６に加える。該比較器１６ぱ信号ｈδを信号
ｈ。

と比較し、ｈδくｈ。のときにはブレード上動信号ｅ１
を、ｈδ〉ｈｏのときにはプレート下動信号ｅ２を出力
し、該信号ｅ１、ｅ２を夫々前記オア回路１７、インヒ
ビント回路１８に加える。

（尚、該比較器１６はｈδくｈｏのとき［ま信号を出力
はい。

）オア回路１７、インヒビント回路１８の出力は夫々３
位置切換電磁弁（以下単に電磁弁という）１９のソレノ
イド１９Ｓａ，１９Ｓｂに加えられ該ソレノイド１９Ｓ
ａ，１９Ｓｂを付勢する。

電磁弁１９はソレノイド１９Ｓａ，１９Ｓｂが付勢され
ると夫々位置１ ９Ａ，１ ９Ｂに切換えられ、いずれ
のソレノイドも付勢されないときには中立位置１９Ｃに
切換えられる。

手動切換制御弁２０はブレード３を手動制御するための
ものであり、電磁弁１９に並設されている。

これら両切換弁１９，２０Ｈ適宜切換ることができるよ
うになっている。

そして、ブレード３を手動制御する場合には電磁弁１９
が、自動制御する場合には制御弁２０が夫々中立位置１
９Ｃ，２０Ｃに切換られ、かつ該位置にロックされるよ
うに構成されている。

尚、かかる切換機構は本発明の目的とするところではな
いために省略してある。

さて、ブルドーザ１が第１図に示すように整地作業中に
か（ハで、ブレード３の高さが設定高さｈ。

である場合には傾斜角検出器１４の出力高さ信号ｈδは
設定信号ｈ。

と等しく、従って、比較器１６が信号を出力せず、グレ
ード３は該位置に保持される。

ブレード３が下動し傾斜角検出器１４の出力信号がｈδ
くｈ。

となると、比較器１６がグレード上動信号ｅ１を出力す
る。

該信号ｅ１ぱオア回路１７を介して電磁弁１９のソレノ
イド１９Ｓａに加えられ該ソレノイド１９Ｓａを付勢す
る。

従って、該電磁弁１９は位置１９Ａに切換えられ、シリ
ンダ５がブレード３を上動制御する。

ブレード３の上動に応じて信号ｈδが犬き〈なり、ｈδ
＝ｈｏとなると比較器１６の出力がＯとなり、電磁弁１
９が位置１９Ｃに切換えられ，ブレード３ぱ該位置に停
止保持される。

１た，上述とは反対にグレード３が上動しｈδ〉ｈｏと
なると、比較器１６がブレード下動信号ｅ２を出力する
。

該信号ｅ２はインヒビット回路１８を介してソレノイド
１９Ｓｂに加えられ該ソレノイド１９Ｓｂを付勢する。

従って，該電磁弁１９が位置１９Ｂに切換えられ、シリ
ンダ５がブレード３を下動制御する。

勿論、上述と同様に、グレード３０下動に応じて信号ｈ
δは小さくなりｈδ＝ｈｏとなると比較器１６の出力は
Ｏとなり、ブレード３は該位置に停止保持される。

このようにして、ブレード３の高さを自動制御すること
ができる。

上述のようにブレード３の高さ制御を行いながら作業中
に釦いて、ブレード３に加わる負荷が前記最大負荷圧以
上に増大したとする。

ブレード３に加わる負荷圧が増大するにつれてブルドー
ザ１の速度■が低下し、従って、ドツブラレダ８の出力
ｅｄが減少する。

しかしながら駆動装置（図示せず）はブレード３に加わ
る負荷圧に抗してブルドーザ１を無理に駆動させようと
する。

このため、ミッション１１の出力軸回転数はブルドーザ
の速度低下に応じて低下せずシュースリップを起こし、
従って，検出器１０の出力ｅｒが余り減少しない。

従って、演算回路９の出力Ｓ１、すなわちスリップ率Ｓ
１（＝ｅｒ／ｅｄ）が大きくなる。

このスリップ率Ｓ１ はブレード３に加わる負荷圧が増
大するほど、すなわち、ブルドーザ１がスリップ状態に
近づくほど大きくなる。

そして、Ｓ１〉Ｓ２となると、比較器１２がスリップ信
号Ｓを出力する。

この信号Ｓはオア回路１７を介してソレノイド１９Ｓａ
に加えられ該ソレノイド１９Ｓａを付勢し電磁弁１９を
位置１９ＡｉＣ切換える。

一方、インヒビット回路１８は該信号Ｓが加えられると
インヒビットされて信号を出力せず、従って，ソレノイ
ド１９Ｓｂは付勢されない。

かくして、シリンダ５がブレード３を上動制御する。

ブレード３の上動に応じて該ブレード３に加わる負荷圧
が減少すると、プルドーザ１の速度■が上昇し、スリッ
プ率Ｓ０が小さ〈なる。

そしてＳ１＜８２となると比較器１２の出力が０となり
、ソレノイド１９Ｓａが消勢されて電磁弁１９が位置１
９Ｃに切換えられブレード３を該位置に停止保持する。

１た、前述のようにブレード３を下動制御中に該ブレー
ド３に加わる負荷圧が増大し、上述のように比較器１２
がスリップ信号Ｓを出力した場合には、該信号Ｓはイン
ヒビット回路１８を抑止してソレノイド１９Ｓｂを消勢
する。

同時に、オア回路１７を介してソレノイド１９Ｓａに加
えられて該ソレノイド１９Ｓａを付勢し前述のようにブ
レード３を上動制御する。

従って、ブレード３に加わる負荷圧が増大してスリップ
を引き起す状態に近づいた時には優先してグレード上動
制御を行い、ブルドーザ１がスリツプするのを防止する
。

かくして、過負荷により作業が中断することなくブレー
ド制御を行うことができる。

以上のように本発明によれば、ブレードの過負荷状態を
正確かつ迅速に検出してブレード制御を行うことができ
るために過負荷によシ作業が中断することがなく、能率
的に行うことができる。

１た、装置が堅牢であるために非常に苛酷な使用条件に
も良く耐え得る等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るブルドーザのブレード制御装置の
一実施例を示すブロック図，第２図は本装置におけるフ
レーム傾斜角検出の原理を示す図、第３図は第２図に示
す原理に基いた傾斜角検出器の検出部の一実施例を示す
図、第４図は第３図に示す検出部で検出した信号に基い
てフレームの傾斜角に応じた信号を得る演算回路の一実
施例を示すブロック図である。 １・・・・・・ブルドーザ、２・・・・・・フレーム．
３・・・・・・ブレード、４・・・・・・車体、５・・
・・・・シリンダ、８・・・・・・ドツプラレーダ、９
・・・・・・演算回路、１０・・・・・・駆動輪回転数
検出器、１１・・・・・・ミッション、１ ２ ． １
６・・・・・・比較器、１３・・・・・・スリップ率設
定器、１４・・・・・・傾斜角検出器、１５・・・・・
・ブレード高さ設定器、１７・・・・・・オア回路、１
８・・・・・・インヒビット回路、１９・・・・・・電
磁弁、２０・・・・・・制御弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 屯輌に搭載されドップラ一方式による車輌の対地速
   度を検出し対応する速度信号ｅｄを出力するドツプラレ
   ーグと、駆動装置に接続され駆動輪の回転数を検出し該
   車輌の速度に応じた速度信号ｅｒを出力する駆動輪回転
   検出器と、上記信号ｅｄとｅｒとに基いて車輌のスリッ
   プ率Ｓ１＝ｅｒ／ｅｄを求め該値Ｓ１と予設定スリップ
   率Ｓ２とを比較しブレードが過負荷となりＳ１〉Ｓ２と
   なったときに信号Ｓを出力する手段と，ブレード制御用
   シリンダの所定位置に配され該シリンダの伸縮によるシ
   リンダの傾斜を検出し，該検出値に基いてフレームの水
   平面ｈに対する傾斜角を算出し相応するブレード高さδ
   を出力する傾斜角検出器と、上記信号ｈδと予設定高さ
   信号ｈ。 とを比較しｈδくｈ。のときにはブレード上動信号ｅ１
   を、ｈδ〉ｈｏのときにはブレード下動信号ｅ２を出力
   する手段と上記信号Ｓ１〉Ｓ２のときには信号６１ｓｅ
   ２に優先して上記信号Ｓを出力する手段と、上記信号Ｓ
   ，ｅ１，ｅ２に基いて切換制御されるブレード制御用切
   換電磁弁とを具え、上記信号Ｓ１くＳ２のときには信信
   号ｅｌ ， ｅ２に基いてブレードを制御シ，Ｓ１〉Ｓ
   ２のときには信号Ｓによりブレードを上動制御するよう
   にしたブルドーザのブレード自動制御装置。