(57)【要約】【課題】汎用性に優れ、スリップの判定精度が良好に維持される締固め車両の走行制御装置を提供する。【解決手段】走行制御装置１は、前後輪の各回転数の信号Ｓ１、Ｓ２を出力する回転数検出部２と、信号Ｓ１、Ｓ２から前後輪の回転数比のデータＤａを算出する回転数比演算手段３と、データＤａを、設定範囲Ｔ１に対して範囲内にあるデータＤ１と外れるデータＤ２とに選別する回転数比選別手段４と、データＤ１を平均化し、その平均値を基準データＤｓとして生成する基準データ生成手段５と、現在の信号Ｓ１、Ｓ２から求めた前後輪の回転数比のデータＤａ１を基準データＤｓと比較し、データＤａ１が設定範囲Ｔ２から外れたとき、前後輪の一方がスリップしていると判定するスリップ判定手段６とを備える。【選択図】図１
2008230386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を締め固める締固め車両の走行制御装置であって、
前後輪の各回転数を検出して各回転数の信号Ｓ１、Ｓ２を出力する回転数検出部と、
信号Ｓ１、Ｓ２から前後輪の回転数比のデータＤａを算出する回転数比演算手段と、
データＤａを、設定範囲Ｔ１に対して範囲内にあるデータＤ１と外れるデータＤ２とに選別する回転数比選別手段と、
データＤ１を平均化し、その平均値を基準データＤｓとして生成する基準データ生成手段と、
現在の信号Ｓ１、Ｓ２から求めた前後輪の回転数比のデータＤａ１を基準データＤｓと比較し、データＤａ１が設定範囲Ｔ２から外れたとき、前後輪の一方がスリップしていると判定するスリップ判定手段と、
スリップ判定手段がスリップと判定したとき、前後輪の回転数比が適正値となるように前後輪の走行モータを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする締固め車両の走行制御装置。
【請求項２】
前記締固め車両は、前後輪の少なくとも一方を振動させて地盤を締め固める振動式の締固め車両であって、
前記スリップ判定手段がスリップと判定したとき、振動中の前後輪の全てについて自動的に振動を停止させることを特徴とする請求項１に記載の締固め車両の走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の締固め施工に使用される締固め車両の走行制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に締固め車両では、締固め施工の用途や条件に合わせて複数種のロールやタイヤ等が用意されており、前輪側と後輪側とで異なるものを装着する場合もあるので、それらの組み合わせの違いにより機種のバリエーションが多数存在することがある。
【０００３】
図６は不整地の締固め施工に多用される締固め車両を示す側面図であり、（ａ）は後輪にタイヤ、前輪に平滑胴ロールを装着した機種、（ｂ）は（ａ）の平滑胴ロールに代えて大径のタンピングロールを装着した機種を示している。このような不整地で使用される締固め車両には、ぬかるみ等で前輪や後輪がスリップしたとき、前後輪の各回転数（単位時間当たりの回転数）の比の変化からスリップ状態を判断して、スリップしている車輪の回転数を下げる制御装置を搭載したものがある。
【０００４】
従来の制御装置では、前輪と後輪の径の比から回転数比を求め、その値を固定された基準の回転数比として締固め車両にプリセットしている。図６（ａ）、（ｂ）の各締固め車両は互いに回転数比が違うので、異なる値の回転数比がプリセットされる。このとき同時に、非スリップ状態と判定する設定範囲、つまり前記基準の回転数比に対する上限値と下限値も固定値としてそれぞれプリセットされる。締固め施工時等に、監視している回転数比が前記上限値或いは下限値から外れた場合、車輪がスリップしていると判定される。なお、締固め車両に適用され、前後輪の回転数比を監視する従来の制御装置についての適当な特許文献を出願人は見つけることができなかったので、特許文献１としては、左右の駆動輪間のスリップを解消する技術のものを挙げた。
【特許文献１】特開２００１−１４６９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の制御装置では、前記基準の回転数比について、制御装置の製作段階で各機種向けに入力設定したり、車両の組み立て現場において制御装置を車両に搭載した段階で前後輪の種類に合わせて入力設定する等、機種毎の人手による入力作業が必要である。したがって、この従来の制御装置は、締固め車両の機種毎に仕様の異なる制御装置を要するという問題や、現場作業者の入力ミスの問題などを有している。また、タイヤの空気圧が低下してタイヤ径が小さくなり、実際の回転数比が設定した回転数比と異なってきた場合には、実際のスリップに対する制御装置のスリップ状態の判定にずれが生じるおそれもある。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するために創案されたものであり、汎用性に優れ、スリップの判定精度が良好に維持される締固め車両の走行制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、地盤を締め固める締固め車両の走行制御装置であって、前後輪の各回転数を検出して各回転数の信号Ｓ１、Ｓ２を出力する回転数検出部と、信号Ｓ１、Ｓ２から前後輪の回転数比のデータＤａを算出する回転数比演算手段と、データＤａを、設定範囲Ｔ１に対して範囲内にあるデータＤ１と外れるデータＤ２とに選別する回転数比選別手段と、データＤ１を平均化し、その平均値を基準データＤｓとして生成する基準データ生成手段と、現在の信号Ｓ１、Ｓ２から求めた前後輪の回転数比のデータＤａ１を基準データＤｓと比較し、データＤａ１が設定範囲Ｔ２から外れたとき、前後輪の一方がスリップしていると判定するスリップ判定手段と、スリップ判定手段がスリップと判定したとき、前後輪の回転数比が適正値となるように前後輪の走行モータを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする締固め車両の走行制御装置とした。
【０００８】
この走行制御装置によれば、次のような効果が奏される。
（１）スリップ判定の基準となる基準データＤｓが前後輪の回転数比に合わせて自動で設定されるので、同一仕様の走行制御装置で前後輪の回転数比の異なる締固め車両に対応できる。これにより、製品の管理工数が削減される。
（２）スリップ判定の基準データＤｓが自動で設定されるので、人手によるデータ入力ミスの問題が解消される。
（３）スリップ判定の基準データＤｓは現在の前後輪の回転数比に合わせて常に更新されるので、スリップの判定精度が良好に維持される。
【０００９】
また、本発明においては、前記締固め車両は、前後輪の少なくとも一方を振動させて地盤を締め固める振動式の締固め車両であって、前記スリップ判定手段がスリップと判定したとき、振動中の前後輪の全てについて自動的に振動を停止させることを特徴とする締固め車両の走行制御装置とした。
【００１０】
この走行制御装置によれば、スリップの間、地盤の特定箇所に振動が加わり続けることを回避できる。自動で振動を停止させるので、オペレータは何ら振動停止に関する操作を行う必要はない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、同一仕様で汎用性に優れた走行制御装置となる。また、車輪のスリップの判定精度が良好に維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る走行制御装置は主にぬかるみなどができやすい不整地用の締固め車両に搭載される。対象車両には、前輪、後輪としてタイヤ、鉄輪ロール等、各種の転圧ロールが装着されるが、本発明ではその種類や形状は問わない。図１は本発明に係る走行制御装置の構成ブロック図、図２は締固め車両における走行制御装置のレイアウトの一例を示す側面図、図３は走行制御装置の制御動作のフローチャートである。
【００１３】
図１において、走行制御装置１は、前輪、後輪の各回転数を検出して前輪の回転数の信号Ｓ１、後輪の回転数の信号Ｓ２を出力する回転数検出部２と、信号Ｓ１、Ｓ２を入力して前後輪の回転数比のデータＤａを算出する回転数比演算手段３と、データＤａを、設定範囲Ｔ１に対して範囲内にあるデータＤ１と外れるデータＤ２とに選別する回転数比選別手段４と、データＤ１をサンプリングして平均化し、その平均値を基準データＤｓとして生成する基準データ生成手段５と、現在の信号Ｓ１、Ｓ２から求めた前後輪の回転数比のデータＤａ１を基準データＤｓと比較し、データＤａ１が設定範囲Ｔ２から外れたとき、前後輪の一方がスリップしていると判定するスリップ判定手段６と、スリップ判定手段６がスリップと判定したとき、前後輪の回転数比が適正値となるように前後輪の走行モータＭ１、Ｍ２（図２）を制御する制御手段７と、を備える。
【００１４】
「回転数検出部２」
回転数検出部２としては、ロータリエンコーダに代表される光学式センサや磁気式センサ等の公知の近接センサが挙げられる。これらの近接センサは図２に示すようにそれぞれ前輪、後輪に内装されるが、前輪、後輪の回転数を結果的に導き出せればその取り付け態様は特に限定されない。例としては、走行モータＭ１、Ｍ２の回転数を検出する、減速機のギアの回転数を検出する、前輪、後輪と一体的に回転する被検知部を検出する等である。前輪、後輪の各近接センサは、それぞれ信号Ｓ１、Ｓ２を出力する。
【００１５】
「回転数比演算手段３」
回転数比演算手段３は、所定のサンプリング周波数にて回転数検出部２からの信号Ｓ１、Ｓ２を入力し、両信号から前後輪の回転数比のデータＤａを算出する。
【００１６】
「回転数比選別手段４」
回転数比選別手段４は、データＤａを、設定範囲Ｔ１の範囲内にあるデータＤ１と外れるデータＤ２とに選別する。設定範囲Ｔ１は例えば次のようにして設定される。走行制御装置１を起動するタイミングはほぼ締固め施工の開始時であり、この開始時にいきなり前後輪がスリップする状況はさほどない。したがって、走行制御装置１が起動して間もなく算出されるデータＤａは、スリップしていない正常な前後輪の回転数比とみなせる。設定範囲Ｔ１の幅値自体は予め固定されており、走行制御装置１が起動して間もなく算出されたデータＤａの平均値が設定範囲Ｔ１の中心となるように下限しきい値と上限しきい値が設定される。勿論、締固め施工の直前に、スリップの生じない地盤上で車両をテスト走行させてデータＤａを予めサンプリングしておき、これを基に初期の設定範囲Ｔ１の上限しきい値と下限しきい値を設定してもよい。その後、施工中は、定期的にデータＤ１を平均化し、設定範囲Ｔ１を常に更新する。すなわち、所定走行（所定時間）で設定された設定範囲Ｔ１内のデータＤ１を平均化して後述する基準データＤｓとし、この基準データＤｓを中心として次の所定走行（所定時間）における設定範囲Ｔ１を決める。以降、その繰り返しとなる。これらのデータ更新周期は適宜に決められる。
【００１７】
例えば、設定範囲Ｔ１の幅値が０．４として固定されていた場合で、走行制御装置１が起動して間もなく算出されたデータＤａの平均値が１．２０とすると、設定範囲Ｔ１は、１．２０を中心に下限しきい値を１．００、上限しきい値を１．４０として設定され、回転数比選別手段４は、データＤａを、１．００〜１．４０内にあるデータＤ１と、それ以外のデータＤ２とに分ける。そして、仮にこのとき得られたデータＤ１の平均値が１．２１であったとすると、次の所定走行（所定時間）における設定範囲Ｔ１は、１．２１を中心に下限しきい値を１．０１、上限しきい値を１．４１として設定される。また、別の締固め車両において、走行制御装置１が起動して間もなく算出されたデータＤａの平均値が１．１０であった場合には、同様の処理により、下限しきい値が０．９０、上限しきい値が１．３０に設定される。そして、仮にこのとき得られたデータＤ１の平均値が１．０９であったとすると、次の所定走行（所定時間）における設定範囲Ｔ１は、１．０９を中心に下限しきい値を０．８９、上限しきい値を１．２９として設定される。このように、常に設定範囲Ｔ１の下限しきい値、上限しきい値を更新するようにすれば、例えば長時間の施工中にタイヤの空気圧に変化が生じてタイヤの有効径が変わり、前後輪の回転数比が変化した場合であっても、変化した回転数比に見合った下限しきい値、上限しきい値を設定できる。
【００１８】
また、走行制御装置１の搭載対象となる各締固め車両の回転数比の値がさほど違わない場合は、設定範囲Ｔ１の位置を固定してもよい。例えば、最も回転数比の小さい締固め車両での値が１．１０であり、最も回転数比の大きい締固め車両での値が１．２０である場合、設定範囲Ｔ１の下限しきい値を０．９０、上限しきい値を１．４０として固定するなどである。
【００１９】
以上の設定範囲Ｔ１を介在させて主に前後輪のスリップで生ずる異常な回転数比を削除することにより、後の基準データＤｓの生成に当たり、スリップなどの突発的な因子を含まないデータを生成できる。
【００２０】
「基準データ生成手段５」
基準データ生成手段５は、設定範囲Ｔ１内のデータＤ１を平均化し、その平均値を基準データＤｓとして生成する。ここで、前記回転数比選別手段４においてデータＤ２が存在した場合、基準データ生成手段５は、データＤ２に代えて所定の基準値を代入して平均化する措置が採られる。所定の基準値は予め設定された値であり、例としては、前の所定走行（所定時間）における基準データＤｓが挙げられる。例えば、車輪がスリップし、回転数比選別手段４においてデータＤａが全てデータＤ２であった場合、基準データ生成手段５は前の所定走行（所定時間）における基準データＤｓを平均化する（つまり、前の所定走行（所定時間）における基準データＤｓそのもの）ことになる。このように、本発明の基準データ生成手段５における「設定範囲Ｔ１内のデータＤ１を平均化し」とは、データＤ２が存在したときには、代入した基準値等を加味して平均化する場合も包含するものとする。
【００２１】
なお、本実施形態において、回転数比選別手段４や基準データ生成手段５で処理する各データは適宜に記憶手段８に記憶され、回転数比選別手段４と基準データ生成手段５との間でのデータのやり取り、また、基準データ生成手段５とスリップ判定手段６との間でのデータのやり取り等は記憶手段８を介して行っている。
【００２２】
「スリップ判定手段６」
スリップ判定手段６では、現在の信号Ｓ１、Ｓ２から回転数比演算手段３で算出した前後輪の回転数比のデータＤａ１と基準データＤｓとを比較し、データＤａ１が設定範囲Ｔ２から外れているときに、前後輪の一方がスリップしていると判定する。設定範囲Ｔ２は、若干のスリップであれば非スリップとみなすための許容範囲であり、基準データＤｓを中心として適宜に設定される。設定範囲Ｔ２の幅値自体は予め固定されており、基準データＤｓを中心に下限しきい値と上限しきい値が設定される。例えば、設定範囲Ｔ２の幅値が０．４として固定されていた場合で、基準データＤｓの値が１．２０である場合には、設定範囲Ｔ２は、１．２０を中心に下限しきい値を１．００、上限しきい値を１．４０として設定される。設定範囲Ｔ２の幅値と前記設定範囲Ｔ１の幅値とは必ずしも同じ値とする必要はない。
【００２３】
スリップ判定手段６で前後輪の一方がスリップしていると判定されると、制御信号出力部９から制御手段７に制御信号Ｖが出力される。以上の回転数比演算手段３、回転数比選別手段４、基準データ生成手段５、スリップ判定手段６、記憶手段８、制御信号出力部９は、１つのコントロールユニット１０として構成され、図２に示すように運転室内などに設置される。
【００２４】
「制御手段７」
制御手段７は、前記制御信号Ｖを入力し、前後輪の回転数比が適正値となるように前後輪の走行モータＭ１、Ｍ２（図２）を制御する。勿論、適正値とは、スリップしていないときの回転数比の値をいうものである。図４は走行系に関する油圧回路図である。符号Ｐはエンジンにより駆動される油圧ポンプであり、例えば斜板式可変容量形ポンプからなる。前輪側の走行モータＭ１、後輪側の走行モータＭ２は、例えば斜板式可変容量形モータからなり、油圧ポンプＰに対して並列に接続される。作動油がＱ方向またはＲ方向に流れることで車両が前進または後進する。
【００２５】
図１のスリップ判定手段６において、データＤａ１が設定範囲Ｔ２の上限しきい値から外れ、それが前輪側がスリップした場合とすると、図４において、制御信号出力部９は、走行モータＭ１の容量が小さくなるように、走行モータＭ１側の容量可変用のアクチュエータに対して制御信号Ｖを出力する。これにより、スリップによって意味なく前輪の走行モータＭ１ばかりに偏って供給されていた作動油が制限されて、スリップしていない後輪の走行モータＭ２に圧油供給が再開され、トラクション能力が増して、その場を走破し、結果として前輪のスリップ状態が解消される。同様に図１のスリップ判定手段６において、データＤａ１が設定範囲Ｔ２の下限しきい値から外れて後輪側がスリップした場合、図４において、制御信号出力部９は、走行モータＭ２の容量が小さくなるように、走行モータＭ２側の容量可変用のアクチュエータに対して制御信号Ｖを出力し、これにより後輪のスリップが解消される。以上の例では、走行モータＭ１、Ｍ２の容量を変えるアクチュエータが制御手段７を構成する。
【００２６】
図５は、走行モータＭ１、Ｍ２への各流路に流量絞り弁１１、１２を設けた場合の油圧回路図である。図５に示した流量絞り弁１１、１２は、絞り無しと絞り有りの２パターンを有する２位置２ポートの切換弁からなり、通常は共に絞り無し側に位置している。前輪側がスリップした場合、制御信号出力部９が流量絞り弁１１に制御信号Ｖを出力することで、流量絞り弁１１が絞り有り側に切り換わる。これにより、スリップによって意味なく前輪の走行モータＭ１ばかりに偏って供給されていた作動油が制限されて、スリップしていない後輪の走行モータＭ２に圧油供給が再開され、トラクション能力が増して、その場を走破し、結果として前輪のスリップ状態が解消される。後輪側がスリップした場合、制御信号出力部９が流量絞り弁１２に制御信号Ｖを出力することで、流量絞り弁１２が絞り有り側に切り換わり、走行モータＭ２への作動油の流量が制限されて後輪のスリップが解消される。この例では、流量絞り弁１１、１２が制御手段７を構成するものであり、走行モータＭ１、Ｍ２については必ずしも可変容量形のモータとする必要はない。
【００２７】
走行制御装置１の制御動作について図３のフローチャートを参照して、また具体的な構成要素については適宜に他図を参照して説明する。起動した走行制御装置１は、前後輪の回転数の検出を行い（ステップＳ１０１）、検出した両回転数から前後輪の回転数比のデータＤａを算出し（ステップＳ１０２）、このデータＤａが設定範囲Ｔ１内にあるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。データＤａが設定範囲Ｔ１である場合（ステップＳ１０３のＹＥＳ）、そのデータＤａ（Ｄ１）を平均して基準データＤｓを生成する（ステップＳ１０６）。データＤａが設定範囲Ｔ１から外れる場合（ステップＳ１０３のＮＯ）、その外れたデータＤａ（Ｄ２）を削除し（ステップＳ１０４）、基準値を代入して（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０６に移行する。この場合、ステップＳ１０６ではデータＤ１に代えて基準値を平均して基準データＤｓを生成する処理を行う。
【００２８】
次いで、現在の前後輪の回転数比のデータＤａ１とステップＳ１０６で生成した基準データＤｓとの差分を算出し（ステップＳ１０７）、その差分が設定範囲Ｔ２内にあるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。差分が設定範囲Ｔ２内にある場合（ステップＳ１０８のＹＥＳ）、制御動作を終了する。差分が設定範囲Ｔ２から外れる場合（ステップＳ１０８のＮＯ）、走行制御装置１は、前後輪の回転数比が適正値となるように前後輪の走行モータＭ１、Ｍ２（図２）を制御する（ステップＳ１０９）。
【００２９】
以上のように、前後輪の各回転数を検出して各回転数の信号Ｓ１、Ｓ２を出力する回転数検出部２と、信号Ｓ１、Ｓ２から前後輪の回転数比のデータＤａを算出する回転数比演算手段３と、データＤａを、設定範囲Ｔ１に対して範囲内にあるデータＤ１と外れるデータＤ２とに選別する回転数比選別手段４と、データＤ１を平均化し、その平均値を基準データＤｓとして生成する基準データ生成手段５と、現在の信号Ｓ１、Ｓ２から求めた前後輪の回転数比のデータＤａ１を基準データＤｓと比較し、データＤａ１が設定範囲Ｔ２から外れたとき、前後輪の一方がスリップしていると判定するスリップ判定手段６と、スリップ判定手段６がスリップと判定したとき、前後輪の回転数比が適正値となるように前後輪の走行モータＭ１、Ｍ２を制御する制御手段７と、を備える走行制御装置１とすれば次のような効果が奏される。
【００３０】
（１）スリップ判定の基準となる基準データＤｓが前後輪の回転数比に合わせて自動で設定されるので、同一仕様の走行制御装置１で前後輪の回転数比の異なる締固め車両に対応できる。これにより、製品の管理工数が削減される。
（２）スリップ判定の基準データＤｓが自動で設定されるので、人手によるデータ入力ミスの問題が解消される。
（３）スリップ判定の基準データＤｓは現在の前後輪の回転数比に合わせて常に更新されるので、スリップの判定精度が良好に維持される。
【００３１】
次に、締固め車両が、その前後輪の少なくとも一方を振動させて地盤を締め固める振動式の締固め車両（振動ローラ）である場合、前輪や後輪を振動させての施工時に車輪がぬかるみ等にはまってスリップし、車両が走行不能になると、スリップ脱却の間、車輪の振動が地盤の特定箇所に加わり続けるという不都合が生じやすい。
【００３２】
この問題に対し、走行制御装置１において、判定手段６がスリップと判定したとき、制御手段７により前後輪の走行モータＭ１、Ｍ２を制御するのと同時に或いは前後して、振動中の前輪や後輪の全てについて自動的に振動を停止させる構成とすれば、地盤の特定箇所に振動が加わり続けることを回避できる。自動で振動が停止するので、オペレータは何ら振動停止に関する操作を行う必要はない。また、振動が停止することでスリップ状態にある車輪にトラクションがかかりやすくなるので、スリップ状態から脱却できる時間を短縮できる。振動の停止制御は、例えば、制御信号出力部９から振動用油圧モータ（図示せず）の回転停止の制御信号を出力することで行えばよい。
【００３３】
以上、本発明について最適な実施形態を説明した。本発明は図面に記載したものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲内で適宜に設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る走行制御装置の構成ブロック図である。
【図２】締固め車両における走行制御装置のレイアウトの一例を示す側面図である。
【図３】走行制御装置の制御動作のフローチャートである。
【図４】走行系に関する油圧回路図である。
【図５】流量絞り弁を設けた場合の走行系に関する油圧回路図である。
【図６】不整地の締固め施工に多用される締固め車両を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      走行制御装置
２      回転数検出部
３      回転数比演算手段
４      回転数比選別手段
５      基準データ生成手段
６      スリップ判定手段
７      制御手段
【図１】
2008230386.tif 000003
【図２】
2008230386.tif 000004
【図３】
2008230386.tif 000005
【図４】
2008230386.tif 000006
【図５】
2008230386.tif 000007
【図６】
2008230386.tif 000008