(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前部に斜状に配置されて、走行に伴って積雪を路肩へと排出するプラウと、
上記プラウの下部に設けられて、該プラウの重量を支持する車輪と、
上記車輪を操舵する操舵機構と、
除雪に伴って上記プラウに作用する反力を判定する反力判定手段と、
上記反力判定手段にて判定された反力に抗するサイドフォースを上記車輪に発生させるべく、上記操舵機構を制御する操舵制御手段と
を備えたことを特徴とする除雪用車両。
【請求項２】
上記反力判定手段は、上記プラウに作用する反力を受けて油圧を変化させるピックアップ用シリンダと、該ピックアップ用シリンダの油圧を検出する圧力センサとからなることを特徴とする請求項１に記載の除雪用車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前部にプラウを備えた除雪用車両に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
周知のように、この種の除雪用車両ではプラウの下部にセルフキャスタ式の車輪やソリ等を備えており、除雪時には車輪やソリを接地させながら、プラウにより積雪をかき取って左方の路肩へと排出するようになっている。このときの車輪やソリはプラウの重量を支持して路面との間に適切な間隔を保持する役割を果たしている。
【０００３】
そして、除雪時のプラウは常に右方への反力を受けて、車両を右側に回頭させるサイドフォースを発生させることから、除雪作業中の運転者はサイドフォースに抗して車両を直進させるために、常に左方に操舵を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように左方への操舵によりサイドフォースを相殺している状態では、車両の操舵輪に故意にスリップアングルを発生させていることになり、通常の走行時に比較して車両の走行安定性が著しく低下してしまうという問題がある。
【０００５】
しかも、プラウに作用する反力は一定でなく、積雪の状態や車両の走行速度等に応じて刻々と変化することから、運転者は路肩との間隔に注意を払いながら常に操舵角を微調整する必要があり、多大な労力を要するという問題もあった。
本発明の目的は、除雪作業時においても通常走行時と同様に良好な走行安定性を確保でき、しかも、運転者の労力を軽減することができる除雪用車両を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、車両前部に斜状に配置されて、走行に伴って積雪を路肩へと排出するプラウと、プラウの下部に設けられて、プラウの重量を支持する車輪と、車輪を操舵する操舵機構と、除雪に伴ってプラウに作用する反力を判定する反力判定手段と、反力判定手段にて判定された反力に抗するサイドフォースを車輪に発生させるべく、操舵機構を制御する操舵制御手段とを備えた。
【０００７】
従って、除雪に伴って上記プラウに作用する反力が反力判定手段により判定され、その反力に抗するサイドフォースを車輪が発生するように、操舵制御手段により操舵機構が制御される。その結果、除雪によりプラウに作用した反力が車輪の操舵により発生したサイドフォースで軽減されることになり、結果として車両側には除雪による反力がほとんど伝達されない。よって、除雪中においても通常の走行時と同様に、車両の操舵輪である前輪を操舵することなくスリップアングルが０の直進状態に保持可能となるため、車両の走行安定性は何ら損なわれることがない。又、積雪の状態や車両の走行速度等に応じてプラウに作用する反力が変化しても、それに応じて車輪の操舵角が制御されることから、運転者は前輪の操舵角を微調整する必要がほとんどない。
【０００８】
又、請求項２の発明は、反力判定手段を、プラウに作用する反力を受けて油圧を変化させるピックアップ用シリンダと、ピックアップ用シリンダの油圧を検出する圧力センサとから構成した。従って、プラウに作用する反力に応じた油圧が圧力センサにて検出され、その検出値に基づき、反力に抗するサイドフォースが発生するように車輪の操舵角が制御される。
【０００９】
一方、別の好ましい態様として、上記反力判定手段を、車両の走行速度、積雪量、及び湿度に基づいて、予め設定されたマップからプラウに作用する反力を推定するように構成することもできる。即ち、プラウの反力は、車両の走行速度が高いほど増加し、積雪量が多いほど増加し、湿度が低いほど増加することから、これらの諸条件に基づいてプラウの反力を推定可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した除雪用車両の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の除雪用車両を示す側面図、図２はプラウに設けられた操舵機構と制御系を示す構成図である。
これらの図に示すように、本実施形態の除雪用車両は、所謂ラダーフレームとして構成されたシャシフレーム１に前輪２ａ及び後輪２ｂを設けると共に、このシャシフレーム１上にキャブ３等を設置した通常のトラックと共通する基本構成をなしている。車両の下部の前輪２ａと後輪２ｂとの間にはグレーダブレード４が設けられ、周知のようにグレーダブレード４は、車両の左右方向に延びると共に、左側（つまり、走行時の路肩側）を車両後方に傾斜させた斜状に配置されている。このグレーダブレード４は図示しない油圧シリンダにより昇降され、除雪時には油圧シリンダにより路面Ｒに対して圧接されるようになっている。
【００１１】
図２に示すように、前記シャシフレーム１の前部左右には、それぞれブラケット５を介してピックアップ用シリンダ６が固定され、シャシフレーム１の前方にはプラウフレーム７が配設されている。プラウフレーム７は、左右一対のサイドレール７ａをクロスメンバ７ｂにより連結して構成され、両サイドレール７ａの後端をピックアップ用シリンダ６のロッド６ａにそれぞれ連結している。ピックアップ用シリンダ６内はピストン６ｂにより区画されて油圧室Ｓが形成され、この油圧室Ｓ内には作動油が充填されている。
【００１２】
両サイドレール７ａの前端にはプラウ８が固定され、このプラウ８は、前方に向けて凹状に湾曲した板状をなして左右方向に延びている。左側のサイドレール７ａが右側のサイドレール７ａより短いことから、プラウ８は左側を車両後方に傾斜させた斜状に配置されている。
プラウフレーム７の両サイドレール７ａ間には、前記プラウ８に沿って斜状にアクスル９が掛け渡され、このアクスル９の左右両端にはプラウ用の車輪１０が操舵可能に支持されている。各車輪１０にはタイロッドアーム１１が連結され、各タイロッドアーム１１はタイロッド１２により相互に連結されている。右側の車輪１０にはナックルアーム１３を介してステアリングアクチュエータ１４のロッド１４ａが連結され、ステアリングアクチュエータ１４により左右の車輪１０が連動して同方向に操舵されるようになっている。ここで、本実施形態では、以上のタイロッドアーム１１、タイロッド１２、ナックルアーム１３、ステアリングアクチュエータ１４により操舵機構が構成されている。
【００１３】
プラウ８及びプラウフレーム７は図示しない油圧シリンダにより昇降され、除雪時には下降されて左右の車輪１０を路面Ｒに接地させる。この状態において、プラウ８の重量は車輪１０により支持され、プラウ８の下端は路面Ｒに対して所定間隔だけ離間するようになっている。
一方、車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えた操舵制御手段としてのＥＣＵ２１（電子制御ユニット）が設置されている。ＥＣＵ２１の入力側には、前記各ピックアップ用シリンダ６の油圧室Ｓの油圧Ｐl，Ｐrを検出する圧力センサ２２がそれぞれ接続され、ＥＣＵ２１の出力側には、前記ステアリングアクチュエータ１４に作動油を供給して駆動するソレノイドバルブ２３が接続されている。
【００１４】
次に、このように構成された除雪用車両においてプラウ８の車輪１０に対して行われる操舵角制御について説明する。
除雪用車両は道路を走行しながらプラウ８やグレーダブレード４を利用して除雪を行う。上記のように除雪時のプラウ８は下降され、車輪１０を接地させて路面Ｒに対して所定間隔だけ離間し、走行に伴って主に積雪の上部に相当する柔らかい新雪をかき取って、その傾斜に沿って左方の路肩へと排出する。尚、路面Ｒ上には踏み固められた氷状の雪が残るが、この雪は後続のグレーダブレード４によりかき取られて路肩に排出される。
【００１５】
除雪時にプラウ８が受ける抵抗Ｆは、走行抵抗Ｆｘと右方への反力Ｆｙとに分けることができ、この右方への反力Ｆｙに相当する油圧が左右のピックアップ用シリンダ６の油圧室Ｓに発生する。具体的には、除雪時以外のときは反力Ｆｙを受けないことから、左右のピックアップ用シリンダ６の油圧室Ｓに均等な油圧が発生するのに対し、除雪時には、反力Ｆｙにより左側のピックアップ用シリンダ６の油圧Ｐlが増加し、右側のピックアップ用シリンダ６の油圧Ｐrが減少し、その圧力差ＰΔ（＝Ｐl−Ｐr）はプラウ８に作用する反力Ｆｙと相関することになる。
【００１６】
車両の運転中において、ＥＣＵ２１は図４に示す操舵角制御ルーチンを所定の制御インターバルで実行し、まず、ステップＳ２で除雪中か否かを判定する。この判定は、例えばプラウ８の昇降位置に基づいて行われ、プラウ８が上昇されているときには除雪中でないと見なして、そのままルーチンを終了する。
又、プラウ８が下降されているときには除雪中と見なしてステップＳ４に移行する。ステップＳ４では左右の圧力センサ２２にて検出された油圧Ｐl，Ｐrの差ＰΔを求めて、その差ΔＰの絶対値が、予め０付近の微小値として設定された所定値ΔＰ0未満であるか否かを判定する。ステップＳ４の判定がＹＥＳ（肯定）のときには、現在の車輪１０の操舵角が適切であると見なし、ルーチンを終了する。
【００１７】
又、前記ステップＳ４の判定がＮＯ（否定）のときには、ステップＳ６に移行して圧力差ΔＰが正（Ｐl＞Ｐr）であるか否かを判定し、判定がＹＥＳのときにはステップＳ８でソレノイドバルブ２３を制御して、プラウ８の車輪１０の操舵角を現在より所定角度だけ左方に変更する。又、前記ステップＳ６の判定がＮＯのときにはステップＳ１０に移行して、ステップＳ８とは逆に車輪１０の操舵角を所定角度だけ右方に変更する。
【００１８】
以上の操舵角制御により、左右のピックアップ用シリンダ６の圧力差ΔＰは常に所定値ΔＰ0未満に抑制される。つまり、除雪によりプラウ８に作用した反力Ｆｙが車輪１０の操舵により発生したサイドフォースで相殺されることになり、結果としてシャシフレーム１側には除雪による反力Ｆｙがほとんど伝達されない。従って、除雪中においても通常の走行時と同様に、車両の操舵輪である前輪２ａを操舵することなくスリップアングルが０の直進状態に保持可能となるため、車両の走行安定性は何ら損なわれることがない。又、このように良好な走行安定性を確保できることから、より走行速度を高めて除雪作業の効率化を達成できるという利点もある。
【００１９】
しかも、積雪の状態や車両の走行速度等に応じてプラウ８に作用する反力Ｆｙが変化しても、それに応じて車輪１０の操舵角が制御されることから、運転者は前輪２ａの操舵角を微調整する必要はほとんどなく、その労力を大幅に軽減することができる。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、プラウ８とグレーダブレード４を備えた除雪用車両に具体化したが、これに限らず、例えば更にサイドウイングを追加した除雪用車両として具体化してもよい。
【００２０】
又、上記実施形態では、プラウ８に作用する反力Ｆｙを検出するために、ピックアップ用シリンダ６及びその油圧Ｐl，Ｐrを検出する圧力センサ２２を備えたが、これに限定されることはなく、例えばプラウフレーム７に歪ゲージを内蔵させて、歪ゲージの出力に基づいてプラウ８に作用する反力Ｆｙを判定するように構成してもよい。
【００２１】
更に、図３に示すように、左右のピックアップ用シリンダ６の油圧室Ｓを配管３１により別のシリンダ３２に接続して、左右の油圧室Ｓの圧力差に応じてシリンダ３２をストローク変化させ、そのストロークをポテンショメータ３３により電気信号に変換するように構成してもよい。この場合、ポテンショメータ３３の出力がシリンダ３２の中立位置に相当する値に維持されるように、ＥＣＵ２１により操舵角を制御すれば、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００２２】
一方、プラウ８に作用する反力Ｆｙを直接検出することなく、例えばプラウ８の反力Ｆｙと相関する諸条件に基づいて間接的に推定するようにしてもよい。例えばプラウ８の反力Ｆｙは、車両の走行速度が高いほど増加し、積雪量が多いほど増加し、湿度が低いほど増加することから、予めこれらの条件に対応して目標操舵角を導き出すマップを作成しておき、車速や湿度はセンサにより検出し、積雪量は運転者に入力させる等して目標操舵角を求め、その目標操舵角を達成するように車輪１０を制御するようにしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の除雪用車両によれば、除雪作業時においても通常走行時と同様に良好な走行安定性を確保でき、しかも、運転者の労力を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の除雪用車両を示す側面図である。
【図２】プラウに設けられた操舵機構と制御系を示す実施形態の構成図である。
【図３】プラウに作用する反力を検出するための別例の機構を示す構成図である。
【図４】ＥＣＵが実行する操舵角制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
６    ピックアップ用シリンダ
８    プラウ
１０  車輪
１１  タイロッドアーム（操舵機構）
１２  タイロッド（操舵機構）
１３  ナックルアーム（操舵機構）
１４  ステアリング用アクチュエータ（操舵機構）
２１  ＥＣＵ（操舵制御手段）
２３  圧力センサ
Ｆｙ  反力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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