(57)【要約】【課題】下り坂の走行時における降坂速度制御の安定性を向上した降坂速度制御装置を提供することにある。【解決手段】目標速度を切り換えて設定可能な目標速度設定スイッチ５０Ａを備え、コントローラ１００は、実際の車速がこの目標速度設定スイッチによって設定された降坂時の目標速度に一致するようにブレーキ量を制御する。コントローラ１００は、実際の車速に基づいて加速度を演算し、この求められた加速度が予め設定された目標加速度より大きいときは、ブレーキ量を増加するように制御する。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実際の車速が降坂時の目標速度に一致するようにブレーキ量を制御する制御手段を有する降坂速度制御装置において、
前記制御手段は、実際の車速に基づいて加速度を演算し、この求められた加速度が予め設定された目標加速度より大きいときは、ブレーキ量を増加するように制御することを特徴とする降坂速度制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の降坂速度制御装置において、
前記制御手段は、実際の車速と降坂時の目標速度との差分に応じてブレーキ量を制御する比例演算を含む演算手段を備え、
前記求められた加速度が予め設定された目標加速度より大きいときは、前記演算手段の比例演算の比例定数を増加することを特徴とする降坂速度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下り坂における速度を制御する降坂速度制御装置に係り、特に、ダンプトラックのように積載重量が大きな車両が降坂する際にブレーキを操作を適切に行い降坂速度を自動的に制御するに好適な降坂速度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
降坂時に制御したい車速を保つために、オペレータがフットブレーキやレバーを操作してブレーキ量を調整する方法が従来から行われてきた。しかし、鉱山のような長距離の坂がある場所では、その都度ブレーキを操作することは煩雑であるため、そのようなオペレータによる操作の手間を省く降坂速度制御装置としては、例えば、特開平６−１３５２６０号公報に記載されているように、路面傾斜センサによって検出された路面傾斜角に応じて目標車速を設定するとともに、車速センサによって検出された車速が目標車速になるように、リターダブレーキを制御するものが知られている。また、搭載重量センサを備え、ベッセルに積載された土砂量に応じて、ブレーキ量を制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−１３５２６０号公報に記載されているものでは、急な坂道では、ダンプトラックのオペレータが遅い速度で坂道に進入した場合でも目標速度を超えて加速する場合がある。すなわち、急な坂道では速度変化が大きく、制御が不安定になるという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、下り坂の走行時における降坂速度制御の安定性を向上した降坂速度制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、実際の車速が降坂時の目標速度に一致するようにブレーキ量を制御する制御手段を有する降坂速度制御装置において、前記制御手段は、実際の車速に基づいて加速度を演算し、この求められた加速度が予め設定された目標加速度より大きいときは、ブレーキ量を増加するように制御するものである。
このように、加速度が目標加速度より大きいときブレーキ量を増加することにより、急加速を防止して、目標速度に対する実際の速度のオーバーシュートを防止して、下り坂の走行時における降坂速度制御の安定性を向上することができる。
【０００６】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、実際の車速と降坂時の目標速度との差分に応じてブレーキ量を制御する比例演算を含む演算手段を備え、前記求められた加速度が予め設定された目標加速度より大きいときは、前記演算手段の比例演算の比例定数を増加するようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４を用いて、本発明の実施の形態による降坂速度制御装置の構成及び動作について説明する。本実施の形態は、ダンプトラックに本発明を適用したものである。
【０００８】
図１は、本実施の形態による降坂速度制御装置を用いたダンプトラックの構成を示すブロック図である。
【０００９】
エンジン１０から発生した駆動力は、トランスミッション１５，ディファレンシャルギヤ２０及び車軸２５Ａ，２５Ｂを介して、２つの駆動輪３０Ａ，３０Ｂに伝達され、ダンプトラックの車体を走行させる。車軸２５Ａ，２５Ｂには、それぞれの駆動輪３０Ａ，３０Ｂに対して制動力を発生するリターダブレーキ３５Ａ，３５Ｂが取り付けられている。リターダブレーキ３５Ａ，３５Ｂには、エンジン１０によって駆動されるポンプＰからブレーキ弁４０Ａ，４０Ｂを介して油圧が供給される。
【００１０】
駆動輪３０Ａ，３０Ｂには、車輪の回転数を検出する車速センサ４５Ａ，４５Ｂが設けられている。車速センサ４５Ａ，４５Ｂによって検出された車速データは、コントローラ１００に入力される。設定器５０は、目標車速を設定するために用いられ、その詳細については図２を用いて後述する。コントローラ１００は、車速センサ４５Ａ，４５Ｂによって検出された車速が、設定器５０によって設定された目標車速となるとように、電磁比例弁６０Ａ，６０Ｂに制御信号を出力する。電磁比例弁６０Ａ，６０Ｂは、それぞれシャトル弁６５Ａ，６５Ｂを介してブレーキ弁４０Ａ，４０Ｂに接続されており、ブレーキ弁４０Ａ，４０Ｂをそれぞれ制御して、リターダブレーキ３５Ａ，３５Ｂにおいて発生する制動力を制御し、車速が目標車速となるように制御する。なお、コントローラ１００には、アクセルペダル７５からの信号が入力しており、コントローラ１００は、アクセルペダル７５が踏込まれていない状態，アクセルペダルのリリース状態となった場合に、坂道に掛かったものとして、上述したリターダブレーキの制御を開始する。
【００１１】
また、ブレーキペダル７０は、シャトル弁６５Ａ，６５Ｂに接続されている。シャトル弁６５Ａ，６５Ｂは、ブレーキペダル７０からの圧力と電磁比例弁６０Ａ，６０Ｂからの圧力の内、高い方の圧力を選択してブレーキ弁４０Ａ，４０Ｂに伝達する構成となっている。リターダブレーキ３５Ａ，３５Ｂは、通常は、コントローラ１００によって自動制御されているが、ダンプトラックのオペレータがブレーキペダル７０を踏むと、そのオペレータの意志を反映してリターダブレーキ３５Ａ，３５Ｂが動作し、ダンプトラックの車体を停止させたり、減速したりすることができる。
【００１２】
図２は、本実施の形態による降坂速度制御装置の構成を示すシステムブロック図である。
【００１３】
設定器５０は、目標速度設定スイッチ５０Ａを備えている。設定スイッチ５０Ａは、設定値を段階的に切り換えて設定できるロータリースイッチのようなものから構成されている。目標速度設定スイッチ５０Ａは、オペレータが降坂時の走行速度を切換設定するスイッチであり、例えば、１０ｋｍ／ｈ，１２ｋｍ／ｈ，１５ｋｍ／ｈの３種類の目標速度の中から選択して設定することができる。
【００１４】
コントローラ１００は、減算手段１１０と、ＰＩＤ演算手段１２０と、加速度演算手段１３０と、目標加速度保持手段１４０と、減算手段１５０とを備えている。減算手段１１０は、設定器５０の目標速度設定スイッチ５０Ａによって設定された目標速度データＶｔと、車速センサ４５によって検出された実際の車速Ｖｒの差分ΔＶを求め、ＰＩＤ演算手段１２０に出力する。ＰＩＤ演算手段１２０は、減算手段１１０の出力ΔＶに基づいて、実際の車速Ｖｒが目標速度Ｖｔに一致するように、電磁比例弁６０に制御信号を出力する。
【００１５】
また、加速度演算手段１３０は、車速センサ４５によって検出された実際の車速Ｖｒの微分値から加速度ｄＶｒを演算して、減算手段１５０に出力する。一方、目標加速度保持手段１４０には、予め目標加速度ｄＶｔ（例えば、１ｋｍ／ｓ２）が保持されている。減算手段１５０は、加速度演算手段１３０によって求められた加速度ｄＶｒと、目標加速度保持手段１４０に保持された目標加速度ｄＶｔの差分ΔｄＶを求め、ＰＩＤ演算手段１２０に出力する。ＰＩＤ演算手段１２０は、減算手段１５０の出力ΔｄＶに基づいて、加速度ｄＶｒが目標加速度ｄＶｔを越えないように制限して、電磁比例弁６０に制御信号を出力する。
【００１６】
なお、図１に示したように、本実施の形態においては、右側の車輪と左側の車輪のそれぞれに、車速センサ４５Ａ，４５Ｂ及び電磁比例弁６０Ａ，６０Ｂの２系統のセンサ及びアクチュエータを備えているが、図２に示した例では、これらの２系統のセンサ及びアクチュエータの内の一系統のみを図示しており、実際には、減算手段１１０と、ＰＩＤ演算手段１２０と、加速度演算手段１３０と、減算手段１５０は２系統分備えられている。
【００１７】
ＰＩＤ演算手段１２０は、図３に示すような演算処理を実行する。比例演算処理では、減算手段１２０から入力した目標速度データＶｔと実際の車速Ｖｒの差分ΔＶに対して比例定数Ｋｐを掛けて比例制御値Ｆｂ−ｐを演算する（ステップＳ１３２）。積分演算処理では、減算手段１２０から入力した目標速度データＶｔと実際の車速Ｖｒの差分ΔＶの積分値に対して積分定数Ｋｉを掛けて積分制御値Ｆｂ−ｉを演算する（ステップＳ１３４）。微分演算処理では、減算手段１２０から入力した目標速度データＶｔと実際の車速Ｖｒの差分ΔＶの微分値に対して微分定数Ｋｄを掛けて微分制御値Ｆｂ−ｄを演算する（ステップＳ１３６）。次に、各制御値（比例制御値Ｆｂ−ｐ，積分制御値Ｆｂ−ｉ，微分制御値Ｆｂ−ｄ）を加算して、ＰＩＤ制御値Ｆｂを演算する（ステップＳ１３８）。
【００１８】
ここで、ＰＩＤ演算手段１２０は、減算手段１５０が出力する実際の加速度ｄＶｒと目標加速度ｄＶｔの差分ΔｄＶに基づいて、ステップＳ１３２における比例演算の比例定数Ｋｐを変更する。すなわち、加速度の差分ΔｄＶが０以下の場合の比例定数をＫｐ１とし、加速度の差分ΔｄＶが０より大きい場合の比例定数をＫｐ２（Ｋｐ２＞Ｋｐ１）、加速度の差分ΔｄＶが正になると、比例定数をＫｐ１からＫｐ２に変更する。これによって、比例演算値Ｆｂ−ｐがそれまでより大きくなり、ステップＳ１３８で求められる制御値Ｆｂが大きくなり、電磁比例弁６０に出力されるブレーキ量の制御信号が大きくなる。これによって、加速度ｄＶｒが目標加速度ｄＶｔを越えないように制限され、実際の速度Ｖｒが目標速度Ｖｔを大きくオーバーシュートしないように制御される。
【００１９】
本実施の形態による制御の状態を、図４に示すタイミングチャートを用いて説明する。図４（Ａ）の縦軸は路面の傾斜角θを示しており、（＋）は上り坂を示し、（−）は下り坂を示している。図４（Ｂ）の縦軸はアクセルペダルが踏み込まれているか（ｏｎ）、アクセルペダルが踏み込まれていないか（ｏｆｆ）の状態を示している。図４（Ｃ）はブレーキ制御が実行されているか（ｏｎ）、実行されていないか（ｏｆｆ）を示している。図４（Ｄ）は車速センサによって検出された車速Ｖｒを示し、目標速度Ｖｔとの関係を示している。図４（Ｅ）は本実施の形態による降坂速度制御装置によってリターダブレーキ３５Ａ，３５Ｂに発生するブレーキ量を示している。各図の横軸は時間ｔを示している。
【００２０】
例えば、図４（Ａ）に示すように、時刻ｔ０において、路面の傾斜角θがマイナスになると、下り坂が開始されるが、同時刻ｔ０（若しくはその直前）にダンプトラックのオペレータはアクセルペダルの踏込みを停止するため、図４（Ｂ）に示すように、アクセルペダルがｏｆｆとなる。すると、コントローラ１００は、このアクセルペダルの踏込み状態を変更を検出して、図４（Ｃ）に示すように時間ΔＴ後の時刻ｔ１から降坂速度制御を開始する。
【００２１】
図４（Ｄ）に実線で示すように、ダンプトラックの速度Ｖｒが変化したとして、時刻ｔ２に実際の速度Ｖｒが目標速度Ｖｔを越えると、コントローラ１００は、図４（Ｅ）に示すように、ブレーキ量を増加する。そして、図４（Ｄ）に示すように、時刻ｔ３に実際の速度Ｖｒが目標速度Ｖｔより小さくなると、ブレーキ量を０とする。同様にして、図４（Ｄ）の時刻ｔ４〜ｔ５，ｔ６〜ｔ７，ｔ８〜ｔ９の間もリターダブレーキが掛けられる。
【００２２】
ここで、図４（Ｄ）において、時刻ｔ２における速度Ｖｒの傾き（加速度ｄＶｒに相当）に比べて、時刻ｔ４における速度Ｖｒの傾き（加速度ｄＶｒに相当）が大きくなっており、しかも、時刻ｔ４における速度Ｖｒの傾き（加速度ｄＶｒに相当）が目標加速度Ａｔよりも大きくなっているため、ＰＩＤ演算手段１２０の比例ＰＩＤ演算の制御値Ｆｂが大きくなり、図４（Ｅ）に示すようにブレーキ量が大きくなる。これによって、加速度ｄＶｒが目標加速度ｄＶｔを越えないように制限され、実際の速度Ｖｒが目標速度Ｖｔを大きくオーバーシュートしないように制御される。
【００２３】
以上のようにして、本実施の形態によれば、実際の加速度ｄＶｒが目標加速度ｄＶｔよりも大きくなるとブレーキ量を大きくすることにより、加速度ｄＶｒが目標加速度ｄＶｔを越えないように制限され、実際の速度Ｖｒが目標速度Ｖｔを大きくオーバーシュートしないように制御される。したがって、急な坂道に差し掛かっても、ダンプトラックは目標速度を大きく越えて急加速することを防止できるので、急な坂道でも速度変化を小さくでき、制御の安定性が向上する。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、下り坂の走行時における制御の安定性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態による降坂速度制御装置を用いたダンプトラックの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態による降坂速度制御装置の構成を示すシステムブロック図である。
【図３】ＰＩＤ演算処理の内容を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態による制御の状態を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０　エンジン
１５　トランスミッション
２０　ディファレンシャルギヤ
２５Ａ，２５Ｂ　車軸
３０Ａ，３０Ｂ　駆動輪
３５Ａ，３５Ｂ　リターダブレーキ
４０Ａ，４０Ｂ　ブレーキ弁
４５Ａ，４５Ｂ　車速センサ
５０　設定器
５０Ａ　目標速度設定スイッチ
６０Ａ，６０Ｂ　電磁比例弁
６５Ａ，６５Ｂ　シャトル弁
７０　ブレーキペダル
７５　アクセルペダル
１００　コントローラ
１１０　減算手段
１２０　ＰＩＤ演算手段
１３０　加速度演算手段
１４０　目標加速度保持手段
１５０　減算手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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