| 【発明の名称】 |
悪天候に対応した産業用車両の走行駆動装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】檜垣 正美
【氏名】正野 信夫
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| 【要約】 |
【課題】本発明は、スリップにより走行停止となることを回避でき、また運転者の疲労を軽減できる、悪天候に対応した走行車両の走行駆動装置を提供することを目的とする。
【解決手段】複数の作業の駆動源となるエンジンに連結された発電機より給電される後輪駆動用モータ１と、雪や雨のときの走行モードを設定する雪道用モードスイッチ20と、アクセルペダルの踏み込み角度により入力された車両の走行速度指令値に応じて、さらにスイッチ20により雪道モードが設定されたときモータ１の回転数の変化量を制限してモータ１の回転数指令値を求める制御装置６と、このモータ１の回転数指令値に応じてモータ１の速度制御を実行するインバータ３を備える。この構成によれば、モータ１の回転数の変化が制限されることにより、車両の瞬時の加速を防止でき、後輪２のスリップを防止できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数の作業の駆動源となるエンジンと、前記エンジンに連結された発電機より給電される走行用電動モータを備えた、前記複数の作業を実行可能な産業用車両の走行駆動装置であって、前記車両の走行速度指令値を入力するアクセルペダルあるいはこのアクセルペタルに相当するレバーと、悪天候時の走行モードを設定するモード設定スイッチと、前記アクセルペダルあるいはこのアクセルペタルに相当するレバーにより入力された車両の走行速度指令値に応じて、前記モータの回転数を設定し、このモータの回転数の設定値に応じてモータの速度制御を実行する制御手段を備え、前記制御手段は、前記モード設定スイッチにより悪天候時の走行モードを確認すると、前記モータの回転数の変化量を一定値以内に制限することを特徴とする悪天候に対応した産業用車両の走行駆動装置。
【請求項２】 制御手段は、モード設定スイッチにより悪天候時の走行モードを確認すると、車輪の回転数毎に滑りやすい路面とタイヤの摩擦抵抗からタイヤがスリップしないトルクを算出して形成したトルクカーブにしたがってモータのトルクを制限することを特徴とする請求項１記載の悪天候に対応した産業用車両の走行駆動装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、悪天候に対応した産業用車両の走行駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、産業用車両（たとえばコンテナキャリア、大型コントローラなど）では、通常乾燥路面において車両を運転する場合、アクセルペダルあるいはこのアクセルペタルに相当するレバーの操作により簡単に車両の速度を制御できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、雨や雪などの悪天候により路面の摩擦抵抗が低下した場合、アクセルペダルあるいはこのアクセルペタルに相当するレバーの操作に注意しないと車輪がスリップして走行できなくなるという問題が発生し、さらにアクセルペダルあるいはこのアクセルペタルに相当するレバーの操作に注意しなければならないことから、運転者が疲労し、作業効率が悪くなるという問題が発生する。
【０００４】そこで、本発明は、スリップにより走行停止となることを回避でき、また運転者の疲労を軽減できる、悪天候に対応した走行車両の走行駆動装置を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、複数の作業の駆動源となるエンジンと、前記エンジンに連結された発電機より給電される走行用電動モータを備えた、前記複数の作業を実行可能な産業用車両の走行駆動装置であって、前記車両の走行速度指令値を入力するアクセルペダルあるいはこのアクセルペタルに相当するレバーと、悪天候時の走行モードを設定するモード設定スイッチと、前記アクセルペダルあるいはこのアクセルペタルに相当するレバーにより入力された車両の走行速度指令値に応じて、前記モータの回転数を設定し、このモータの回転数の設定値に応じてモータの速度制御を実行する制御手段を備え、前記制御手段は、前記モード設定スイッチにより悪天候時の走行モードを確認すると、前記モータの回転数の変化量を一定値以内に制限することを特徴とするものである。
【０００６】上記構成によれば、アクセルペダルあるいはこのアクセルペタルに相当するレバーにより車両の走行速度指令値が入力され、この指令値に応じてモータの回転数が設定され、この設定値に基づいてモータの速度制御が実行される。またモード設定スイッチにより悪天候時の走行モードが確認されると、前記モータの回転数の変化量が一定値以内に制限され、すなわち車両の走行速度の加減速が制限され、車両の瞬時の加速が防止される。よって、悪天候時の車輪のスリップが回避され、スリップにより走行停止となることが回避される。
【０００７】また請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明であって、制御手段は、モード設定スイッチにより悪天候時の走行モードを確認すると、車輪の回転数毎に滑りやすい路面とタイヤの摩擦抵抗からタイヤがスリップしないトルクを算出して形成したトルクカーブにしたがってモータのトルクを制限することを特徴とするものである。
【０００８】上記構成によれば、悪天候時の走行モード時には、車輪の回転数毎に滑りやすい路面とタイヤの摩擦抵抗からタイヤがスリップしないトルクを算出して形成したトルクカーブによりトルク制限値が求められ、このトルク制限値によりモータのトルクが制限される。よって、悪天候時のアクセルペダルあるいはこのアクセルペタルに相当するレバーの操作に注意する必要がなくなり、運転者の疲労が軽減される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態における産業用車両の走行駆動装置のブロック図である。図１に示す産業用車両の走行駆動装置は、ディーゼルエンジンの駆動により発電機を駆動し、この発電機が発生する電力を使用して、車輪に連結された電動モータを駆動することにより車両を走行させる、ディーゼル−エレキ方式と称される走行駆動装置である。
【００１０】図１において、１は左右の各後輪２の軸にその回転軸が連結された誘導モータ（走行用電動モータの一例）であり、電磁ブレーキ（図示せず）が付設されている。またこれら各モータ１をそれぞれ駆動するインバータ（走行駆動手段の一例）３が設けられ、それぞれ２台のインバータ３に、モータ１の回生制動エネルギーを消費する制動用抵抗器４が接続され、さらにモータ１に設けられた回転数検出器５により検出されたモータ回転数の信号がインバータ３へフィードバックされている。
【００１１】各インバータ３は、制御装置６よりモータ１の回転数指令値とトルク制限値（詳細は後述する）を入力し、入力したモータ１の回転数指令値にしたがって、上記回転数検出器５により検出されたモータ回転数をフィードバックしながら、モータ１の速度制御を行い、そのとき入力したトルク制限値によりモータ１のトルクを制限する。
【００１２】また図１において、11はディーゼルエンジン（複数の作業の駆動源となるエンジンの一例）であり、このエンジン11の回転軸に発電機12、車両に装備されたバケットやフォークやクランプなど油圧により駆動される荷役装置７へ圧油を供給する油圧ポンプ13などの各軸が連結されており、エンジン11が回転することにより、発電機12において発電され、油圧ポンプ13より荷役装置７へ圧油が供給される。またディーゼルエンジン11は、高速の一定回転数（油圧ポンプ13を駆動する最低回転数以上；たとえば、１８００ｒｐｍ）で回転される。
【００１３】また、上記発電機12は、発電機電圧調整器（ＡＶＲ）14により発電電圧が一定になるように界磁電流が制御されており、この発電機12において発電された電力は、コンダクタ15を介して２台のインバータ３およびモータ１へ給電され、さらに制御装置６と車両の運転席に設けられた操作盤16やモニタ装置17の電源として給電されている。また図１において、18はエンジン11と発電機12と制御装置６の始動用のバッテリである。
【００１４】またアクセルペダル（あるいはアクセルレバー）の操作角度（踏み込み角度）が、角度検出器19により検出され、操作角度（たとえば１０〜５０°）の検出信号が制御装置６へ出力されている。また操作盤16には、雪や雨などにより路面の摩擦抵抗が低下したとき（悪天候時）に運転者によりオン操作される雪道モード用スイッチ（モード設定スイッチの一例）20が設けられており、このスイッチ20の操作信号が制御装置６へ入力されている。制御装置６は、この雪道モード用スイッチ20の操作信号がオフのとき通常走行モードと判断し、オンのとき雪道モード（悪天候走行モードの一例）と判断する。
【００１５】制御装置６は、入力したアクセルペダルの踏み込み量に相当するアクセルペダルの操作角度（たとえば１０〜５０°）と雪道モード用スイッチ20の操作信号に応じて、モータ１の回転数の指令値とトルクの制限値を演算し、この演算したモータ１の回転数指令値とトルク制限値を各インバータ３へ出力している。また制御装置６より、エンジン11のアクセルアクチュエータ11Ａへ起動／停止信号が出力され、ＡＶＲ14へ制御開始信号が出力される。
【００１６】上記制御装置６について図２のブロック図を参照しながら詳細に説明する。図２において、21は、入力したアクセルペダルの操作角度（たとえば１０〜５０°）に比例してモータ１の回転数設定値を求める回転数設定手段であり、この求められたモータ１の回転数設定値は加減速制限手段22へ出力され、加減速制限手段22によりモータ１の回転数設定値の変化量が制限され、回転数指令値として各インバータ３へ出力され、また第１トルク制限手段24と第２トルク制限手段25へ出力される。
【００１７】また23は、雪道モード用スイッチ20の操作信号がオンのとき、すなわち雪道モードのとき励磁されるリレイ（ＲＹ）であり、このリレイ23の動作接点により切り換えられて前記加減速制限手段22へ回転数設定値の変化量の制限値（リミット値）α，β（α≫β＞０）が入力されている。前記制限値（リミット値）αは、モータ１自体の急激な回転変動による損傷を防止する通常走行モード時の制限値、制限値（リミット値）βは、車両が瞬時に加速することを防止するための雪道モード時の制限値である。
【００１８】上記加減速制限手段22の構成の一例を図３に示す。加減速制限手段22は、入力である回転数設定値と出力である回転数指令値の偏差を演算する減算器31と、この減算器31の出力（偏差）を上限値と下限値間に制限する上下限リミッタ32と、この上下限リミッタ32により上下限が制限された偏差を積分する積分器33から構成されており、上記制限値（リミット値）α，βが上下限リミッタ32の上下限値（±α，±β）として入力されている。この構成により、アクセルペダルの踏み込みにより回転数設定値が大きく変動しても上下限リミッタ32により、回転数指令値（出力）との偏差は、制限値（リミット値）±αまたは±βに制限されることから、積分器33の出力の変動、すなわち回転数指令値の変化量は制限値（リミット値）±αまたは±βに抑えられる。
【００１９】また上記第１トルク制限手段24には、図４に実線で示す、トルコン／トランスミッション方式の車両の各速度段のトルクカーブ（トルク／回転数制御曲線）を一つのトルクカーブとした第１トルクカーブ（通常走行モードのトルクカーブ）が予め設定されており、図４に示すように、加減速制限手段22より入力したモータ１の回転数指令値によって第１トルクカーブによりトルク制限値を求めて出力する。
【００２０】また上記第２トルク制限手段25には、図４に破線で示す、第１トルクカーブよりさらにトルクを制限した第２トルクカーブが予め設定されており、加減速制限手段22より入力したモータ１の回転数指令値によって第２トルクカーブによりトルク制限値を求めて出力する。第２トルクカーブは、後輪２の回転数毎に、滑りやすい路面と夏に車輪に装着する普通タイヤの摩擦抵抗からタイヤがスリップしないトルクを算出して形成している。
【００２１】上記第１トルク制限手段24により求められたモータ１のトルク制限値と、第２トルク制限手段25により求められたモータ１のトルク制限値は、リレイ23の動作接点により切り換えられて各インバータ３へ出力される。通常走行モードのときは、第１トルク制限手段24により求められたモータ１のトルク制限値が、雪道モードのときは第２トルク制限手段25により求められたモータ１のトルク制限値が出力される。
【００２２】なお、特許請求の範囲における制御手段は、上記制御装置６とインバータ３により構成される。上記構成による作用を説明する。制御装置６によりエンジン11のアクセルアクチュエータ11Ａへ起動信号が出力され、さらにＡＶＲ14へ制御開始信号が出力されると、エンジン11は高速の一定回転数で回転され、これにより油圧ポンプ13が駆動され、発電機12において発電が開始され、操作盤16やモニタ装置17へ給電される。またＡＶＲ14により発電電圧は一定に制御される。また発電機12の界磁電流は立ち上げ時はバッテリ18より供給され、立ち上げ後は自己の発電電流より供給される。
［通常走行モード］まず、運転者により選択操作される雪道モード用スイッチ20がオフのとき、すなわち通常走行モードのときについて説明する。このとき、制限値（リミット値）αが加減速制限手段22の上下限リミッタ32の上下限値（±α）として入力され、また第１トルク制限手段24により求められたモータ１のトルク制限値がインバータ３へ出力される。
【００２３】上記初期状態において、アクセルペダルが踏み込まれ、その操作角度が角度検出器19により検出され、制御装置６へ入力されると、操作角度に相当するモータ１の回転数指令値が、その変化量が上下限値（±α）内に制限されて求められ、各インバータ３へ出力される。またこの求めたモータ１の回転数指令値に応じて第１トルク制限手段24によりトルク制限値が求められ、各インバータ３へ出力される。
【００２４】各インバータ３は、入力した回転数指令値となるように、回転数検出器５により検出されたモータ回転数をフィードバックしながらモータ１の速度制御を行う。これにより車両の走行速度が制御される。このとき、トルク制限値により各モータ回転数におけるトルクが制限され、負荷によってはトルクカーブに沿って加減速される。また必要な電力はＡＶＲ14により界磁電流を調整することにより得られ、発電機12より供給される。
［雪道モード］次に、運転者により操作される雪道モード用スイッチ20がオンのとき、すなわち雪道モードのときについて説明する。このとき、制限値（リミット値）βが加減速制限手段22の上下限リミッタ32の上下限値（±β）として入力され、また第２トルク制限手段25により求められたモータ１のトルク制限値がインバータ３へ出力される。
【００２５】上記初期状態において、アクセルペダルが踏み込まれ、その操作角度が角度検出器19により検出され、制御装置６へ入力されると、操作角度に相当するモータ１の回転数指令値が、その変化量が上下限値（±β）内に制限されて求められ、各インバータ３へ出力される。またこの求めたモータ１の回転数指令値に応じて第２トルク制限手段25によりトルク制限値が求められ、各インバータ３へ出力される。
【００２６】各インバータ３の動作は、通常走行モード時と同じである。この雪道モードでは、回転数指令値の変化量が上下限値（±β）に制限されることにより、通常走行モードのときより、アクセルペダルの踏み込み量によるモータ１の回転数の変動が抑えられ、すなわち加減速時間が長くなり、アクセルペダルを踏み込んでも瞬時に加速しなくなる。よって、車両が瞬時に加速することを防止することができ、タイヤのスリップを防止できる。
【００２７】また雪道モードでは、トルク制限値が、上記第２トルクカーブによって制限することにより、タイヤのスリップを防止できるとともに、アクセルペダルあるいはこのアクセルペタルに相当するレバーの操作に注意する必要がなくなり、運転者の疲労を軽減することができる。このように、ディーゼル−エレキ方式の走行車両において、アクセルペダルの踏み込み量に応じてモータ１の回転数が設定され、さらに雪道モード用スイッチ20の操作に応じてモータ回転数の変化量が制限され、制御装置６およびインバータ３によりモータ１が速度制御されることにより、雨や雪の日のように路面の摩擦抵抗が低下した場合に（悪天候時に）、後輪２がスリップすることを防止でき、スリップにより走行停止となることを回避できる。
【００２８】またモータ１の回転数によりトルクが制限されることにより、トルクカーブに沿って加減速され（負荷にもよる）、通常走行モード時には、一般のトルコン／トランスミッション方式の車両の性能に近い性能を得ることができ、雪道モード時には、タイヤのスリップを防止できるとともに、アクセルペダルの踏み方に注意する必要がなくなり、運転者の疲労を軽減することができ、作業効率を改善することができる。
【００２９】なお、本実施の形態では、制御装置６に加減速制限手段22と第１，第２トルク制限手段24，25を設けているが、これら手段22，24，25の機能をインバータ３に持たせることもできる。このとき、制御装置６からインバータ３へ、回転数設定手段21により求められたモータ１の回転数設定値と、リレイ23の動作接点による通常モードあるいは雪道モードのモード信号が出力される。この構成によっても、同様に悪天候時に、スリップにより走行停止となることを回避でき、運転者の疲労を軽減することができ、作業効率を改善することができる。
【００３０】また、本実施の形態では、エンジンをディーゼルエンジンとしているが、ガソリンエンジンとしても良いことはいうまでもない。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、悪天候時にも車輪のスリップを防止でき、走行停止となることを回避できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２４１
【氏名又は名称】ティー・シー・エム株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月８日（１９９９．１０．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８０８７
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 義弘
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１１２１０６（Ｐ２００１−１１２１０６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２０日（２００１．４．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２８７４５１ |
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