道路舗装車両
【課題】ホイール式の道路舗装車両の前輪を、簡易な構成で精度良く制御する。
【解決手段】道路舗装車両は、発電機１１と、後輪用電動モータ１７と、油圧カムモータと、油圧ポンプ２０と、前輪用電動モータ１８と、制御装置１３とを備える。発電機１１は、エンジン１０の駆動によって発電を行う。後輪用電動モータ１７は、発電機１１の電力によって後輪５ａ，５ｂを駆動する。油圧カムモータは、前輪を駆動する。油圧ポンプ２０は、油圧カムモータを作動させる。前輪用電動モータ１８は、発電機１１の電力によって油圧ポンプ２０を駆動する。制御装置１３は、前輪用電動モータ１８の回転数を制御する。
【解決手段】道路舗装車両は、発電機１１と、後輪用電動モータ１７と、油圧カムモータと、油圧ポンプ２０と、前輪用電動モータ１８と、制御装置１３とを備える。発電機１１は、エンジン１０の駆動によって発電を行う。後輪用電動モータ１７は、発電機１１の電力によって後輪５ａ，５ｂを駆動する。油圧カムモータは、前輪を駆動する。油圧ポンプ２０は、油圧カムモータを作動させる。前輪用電動モータ１８は、発電機１１の電力によって油圧ポンプ２０を駆動する。制御装置１３は、前輪用電動モータ１８の回転数を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アスファルト道路を舗装する道路舗装車両に関し、より特定的には、発電機を用いてアクチュエータを電気的に駆動する道路舗装車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アスファルトフィニッシャ等のホイール式の道路舗装車両においては、主駆動輪である後輪を補助するために前輪にも駆動力を持たせる構成が採用されている。ここで、前輪に関しては、その上部にホッパが配置されることから車輪の寸法が制限されるために、コンパクトで低速回転における動力伝達力の高い駆動源が要求される。また、後輪駆動によって高速走行を行う場合にはフリーホイール状態となることが要求される。これらの要求から、従来、前輪駆動用のモータとしては油圧カムモータが用いられていた。また、従来、油圧カムモータは、エンジンによって駆動される油圧ポンプによって作動するものであった（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１５４１９号公報
【特許文献２】特開２００９−１８５５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、前輪駆動を行う道路舗装機械に関しては、例えば前輪を後輪の速度に合わせて制御することが要求される場合がある。例えばホッパに積載されるアスファルト合材の量が少なくなって前輪における摩擦力が低下する等の理由で前輪が空転するおそれがあり、前輪が空転すると舗装路盤を傷つけるおそれがあるからである。このような理由で、前輪駆動を行う道路舗装機械に関しては、前輪を精度良く制御することが要求される場合がある。
【０００５】
しかしながら、従来においては、油圧ポンプをエンジンによって駆動しているため、油圧ポンプを精度良く制御することが困難であり、その結果、前輪の駆動を精度良く制御することが困難であった。
【０００６】
例えば特許文献１では、エンジンによって駆動される固定容量ポンプを用いているので、前輪の駆動を精度良く制御することが難しく、また、常にエンジンの回転数に比例した作動油を吐出するためにポンプの作動負荷が大きくなる結果、エネルギー効率が悪くなっている。また、例えば上記特許文献２においては、前輪を後輪の速度に合わせて制御するために、複雑な油圧回路を構成しなければならなかった。また、上記特許文献２においては、アナログの制御弁で制御を行っているために制御精度に限界があった。なお、油圧ポンプとして可変容量ポンプを用いることも考えられるが、可変容量ポンプは高価である上に、可変容量ポンプを用いても制御精度には限界がある。
【０００７】
それ故、本発明の目的は、簡易な構成で前輪を精度良く制御することができる道路舗装車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、次の（１）〜（５）の構成を採用した。
【０００９】
（１）
本発明は、ホイール式の道路舗装車両である。道路舗装車両は、発電機と、第１電動モータと、油圧カムモータと、油圧ポンプと、第２電動モータと、制御装置とを備える。発電機は、エンジンの駆動によって発電を行う。第１電動モータは、発電機の電力によって後輪を駆動する。油圧カムモータは、前輪を駆動する。油圧ポンプは、油圧カムモータを作動させる。第２電動モータは、発電機の電力によって油圧ポンプを駆動する。制御装置は、第２電動モータの回転数を制御する。
【００１０】
上記（１）の構成によれば、前輪を駆動する油圧カムモータを作動させる油圧ポンプは、第２電動モータによって発電機の電力で駆動される。また、第２電動モータの回転数は制御装置によって制御される。したがって、上記（１）の構成によれば、油圧ポンプの吐出量を制御装置によって電気的に制御することができるので、前輪の駆動を精度良く制御することができる。また、上記（１）の構成によれば、従来のように複雑な油圧回路を構成することなく簡易な構成で前輪の駆動制御を行うことができる。
【００１１】
（２）
制御装置は、後輪の速度に応じた回転数となるように第２電動モータの回転数を制御してもよい。
【００１２】
上記（２）の構成によれば、制御装置は、後輪の速度に応じて第２電動モータの回転数を制御するので、後輪の速度に合わせた適切な回転数で前輪を駆動させることができる。これによれば、前輪が空転することによって路盤を傷つける可能性を低減することができ、より品質の良い舗装を行うことができる道路舗装車両を提供することができる。
【００１３】
（３）
制御装置は、後輪の速度を設定する制御部と、発電機の出力を、後輪の速度に応じた周波数に変換して第２電動モータに供給するインバータとを有していてもよい。
【００１４】
上記（３）の構成によれば、制御装置は、インバータを用いて周波数制御を行うことで第２電動モータの回転数を制御する。インバータを用いることによって、より容易に精度良く前輪の駆動制御を行うことができる。
【００１５】
（４）
制御装置は、第１電動モータを制御するとともに、後輪の速度に応じた回転数となるように第２電動モータの回転数を制御してもよい。
【００１６】
上記（４）の構成によれば、後輪および前輪の両方の駆動制御を制御装置が行うので、後輪に合わせた前輪の駆動制御をより容易に行うことができる。例えば、後輪用の第１電動モータに対する制御指令から後輪の速度を算出（推測）することによって後輪の速度を容易に算出し、後輪の速度に応じた前輪の駆動制御を容易に行うことができる。
【００１７】
（５）
油圧ポンプは固定容量ポンプであってもよい。
【００１８】
上記（５）の構成によれば、（可変容量ポンプと比べて）安価な固定容量ポンプを用いることで、道路舗装車両の低コスト化を図ることができる。なお、本発明によれば、油圧ポンプの吐出量を制御装置によって電気的に制御することができるので、油圧ポンプとして固定容量ポンプを用いる場合であっても、前輪の駆動を精度良く制御することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、道路舗装車両の前輪を駆動するための油圧ポンプを電動モータおよび制御装置によって電気的に制御することによって、前輪の駆動を精度良く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの外観構成図
【図２】本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図
【図３】前輪を駆動するための油圧回路の構成を示す図
【図４】前輪を駆動するための油圧回路の構成を示す図
【図５】前輪を駆動するための油圧カムモータの構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態に係るアスファルトフィニッシャについて図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの外観構成図である。本実施形態に係るアスファルトフィニッシャ１は、前輪を駆動するための油圧ポンプを電動モータによって駆動制御することによって、簡易な構成で前輪を精度よく制御するとともに、エネルギー消費を低減することができるものである。
【００２２】
［１．アスファルトフィニッシャの全体構成］
まず、アスファルトフィニッシャ１の全体構成について説明する。図１において、アスファルトフィニッシャ１は、車体２と、スクリード装置８とを備えている。車体２は、ホッパ３、前輪４、後輪５、スクリュー６を有している。前輪４および後輪５は、ホイール式のアスファルトフィニッシャ１の走行機構である。本実施形態においては、後輪５が主な駆動輪であるが、後述するように前輪４も駆動力を有する。ホッパ３は、車体２の前部（図１に示すｘ軸正方向側）に設けられ、供給側（ダンプカー等）からアスファルト合材を受け入れるためのものである。また、車体２のホッパ３の下側には、図示しないコンベヤが設けられる。コンベヤは、ホッパ３の下側から車体２の後部まで設けられ、ホッパ３で受けたアスファルト合材を後方へ搬送する。スクリュー６は、コンベヤで搬送されてきたアスファルト合材を左右方向へ拡幅しつつ路面に拡散する。スクリード装置８は、路面に拡散されたアスファルト合材を敷き均す。なお、スクリード装置８はレベリングアーム７によって車体２と上下可動に連結され、スクリード装置８の高さは適宜調節される。運転席は車体２の後方（スクリード装置８の上方）に設けられる。
【００２３】
以上の構成により、アスファルトフィニッシャ１は、ホッパ３に供給されたアスファルト合材をコンベヤを介して後方のスクリュー６から路面に拡散し、拡散されたアスファルト合材をスクリード装置８によって均一平坦に転圧して舗装する。なお、図１に示す構成は、従来のアスファルトフィニッシャと同じであってもよい。また、図１に示す構成は一例であり、本発明は任意の道路舗装車両（道路舗装機械）に適用可能である。また、図１に示すアスファルトフィニッシャ１の構成は一例であり、アスファルトフィニッシャ１が備える構成は上記に限られない。例えば他の実施形態においては、アスファルトフィニッシャ１は、路面を敷き固めるためのタンパ装置や、タンパ装置を加熱するタンパ加熱装置等を有していてもよい。また、スクリード装置８は、主スクリードと伸縮スクリードとを有し、伸縮可能な構成であってもよい。
【００２４】
［２．アスファルトフィニッシャの内部構成］
次に、図２を参照して、本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの内部構成について説明する。図２は、本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図である。図２に示すように、アスファルトフィニッシャ１は、エンジン１０、発電機１１、操作パネル１２、制御装置１３、各電動モータ１７および１８、ミッション１９、ならびに、油圧ポンプ２０を備えている。なお、アスファルトフィニッシャ１は、図２に示す他にもコンベヤ、スクリュー６、および、スクリードの加熱装置等を動作させるための構成を備えていてもよい。コンベヤ、スクリュー６、および、スクリードの加熱装置等の駆動源は発電機１１による電力であってもよい。
【００２５】
動力源であるエンジン１０は、発電機１１に機械的に接続されており、発電機１１を回転駆動する。エンジン１０は典型的にはディーゼルエンジンである。発電機１１は、エンジン１０の駆動によって発電を行う。本実施形態では、発電機１１は三相交流同期発電機である場合を例として説明するが、発電機１１の種類はどのようなものであってもよい。発電機１１は制御装置１３に接続されており、発電機１１による三相交流電気出力は制御装置１３に入力される。制御装置１３は、各電動モータ１７および１８に接続されており、各電動モータ１７および１８に電力を供給する。後輪用電動モータ１７は、発電機１１の電力によって後輪５を駆動する。また、前輪用電動モータ１８は、発電機１１の電力によって油圧ポンプ２０を駆動する。
【００２６】
操作パネル１２は、ユーザ（オペレータ）の入力手段であり、各制御対象装置（各電動モータ１７および１８を含む）の駆動等に対する操作指示を受け付ける。本実施形態では、ユーザは、後述する設定値Ａを操作パネル１２によって設定可能である。
【００２７】
制御装置１３は、各電動モータ１７および１８に接続されており、各電動モータ１７および１８の動作を制御する。詳細は後述するが、制御装置１３は、後輪５の速度に応じた回転数となるように前輪用電動モータ１８の回転数を制御する制御装置である。図２に示すように、制御装置１３は、制御部１４、および、後輪用インバータ（図２では、“ＡＣ Ｄｒｉｖｅ”と略記する。以下同様。）１５、および、前輪用インバータ１６を有している。
【００２８】
制御部１４は、操作パネル１２と、各インバータ１５および１６とに接続される。制御部１４は、操作パネル１２からの操作指示等に基づいて、各インバータ１５および１６を制御する。制御部１４は、典型的には、ＣＰＵ等の情報処理手段とメモリ等の記憶手段とを含むシーケンサであり、プログラムによって動作を行うものである。ただし、制御部１４はリレー回路等を用いた専用回路によって実現されてもよい。
【００２９】
各インバータ１５および１６は、発電機１１に接続され、発電機１１から供給される三相交流の電力を所望の周波数に変換して出力することで、各電動モータ１７および１８をそれぞれ駆動する。各インバータ１５および１６から出力される交流電気の周波数（あるいは電力）は、制御部１４の制御指示に従って調整される。つまり、各インバータ１５および１６は、制御部１４の制御指示に従って各電動モータ１７および１８をそれぞれ駆動する。
【００３０】
具体的には、後輪用インバータ１５は、後輪用電動モータ１７に接続され、後輪用電動モータ１７を駆動する。後輪用電動モータ１７は、ミッション１９を経由して右後輪５ａおよび左後輪５ｂを駆動する。
【００３１】
また、前輪用インバータ１６は、前輪用電動モータ１８に接続され、前輪用電動モータ１８を駆動する。前輪用電動モータ１８は、前輪４を駆動するための油圧ポンプ２０を駆動する。
【００３２】
次に、前輪４を駆動するための構成について説明する。図３および図４は、前輪を駆動するための油圧回路の構成を示す図である。また、図５は、前輪を駆動するための油圧カムモータの構成を示す図である。図３は、油圧カムモータを作動させる場合の油圧回路の構成を示し、図４は、油圧カムモータをフリーホイール状態にする場合の油圧回路の構成を示している。
【００３３】
図３に示すように、アスファルトフィニッシャ１が備える前輪駆動用の油圧回路は、油圧ポンプ２０、作動油タンク２１、切換弁２２、各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂ、リリーフ弁２４、第１チェック弁２５、ならびに、第２チェック弁２６を含む。なお、図３に示す油圧回路の構成は一例であり、油圧回路は、油圧ポンプ２０によって前輪４を駆動させることができるものであればどのような構成であってもよい。
【００３４】
油圧ポンプ２０は、前輪用電動モータ１８によって作動油を吐出し、各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂを作動させる。各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂは、油圧ポンプ２０から吐出される作動油によって作動し、前輪４を駆動する。ここで、各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂは、ケーシング内の油圧を調整することによって、駆動可能状態とフリーホイール状態とを切り換えることができる構成である。
【００３５】
具体的には、図５に示すように、油圧カムモータ２３においては、筒状のケーシング４０の内周面に凸円弧面と凹円弧面とが周方向に複数ずつ（図５では６つずつ）、交互に連続してなるカム面４１が設けられる。このカム面４１に囲まれた空間部に、円筒形状のシリンダブロック４２が回転自在に配設される。シリンダブロック４２の外周部には、シリンダブロック４２の径方向に向けて複数個（図５では８個）のシリンダ４３が周方向に一定間隔毎に放射状に設けられる。また、各シリンダ４３内に摺動自在に嵌合したピストン４４が設けられる。ピストン４４の先端（前端）には、シリンダ４３の開口端から出没してカム面４１に当接したり、あるいは、離間したりするローラ４５がピストン４４と一体に設けられる。
【００３６】
さらに、シリンダブロック４２の中心には、前輪４の回転駆動軸５１がシリンダブロック４２と一体に固着される。シリンダブロック４２において回転駆動軸５１の周囲の部分には、各シリンダ４３の底部内にそれぞれ連通する複数個（図５では８個）の駆動用圧油供給孔４６が設けられる。各駆動用圧油供給孔４６には、直径方向に対向する２つの駆動用圧油供給孔４６を一対として、後述する駆動用管路３３から各対の駆動用圧油供給孔４６に順次作動油が分配供給される。これによって、作動油が供給された駆動用圧油供給孔４６に対応するシリンダ４３内のピストン４４の先端のローラ４５がカム面４１に押し付けられ、シリンダブロック４２および回転駆動軸５１が回転駆動する。
【００３７】
また、ピストン４４の背面側のシリンダ室の内底部には、後述する圧力保持管路３４が連通される。一方、ピストン４４の前面側、すなわち、ピストン４４とカム面４１との間の空間部には、後述する駆動解除管路３２が連通される。駆動解除管路３２から空間部に作動油が供給されることによって、ピストン４４がシリンダ５３内に後退し、ローラ４５がカム面４１から離間する。このとき、前輪４はフリーホイール状態となる。このように、ケーシング内（上記空間部）の油圧を調整することによって、油圧カムモータ２３の駆動可能状態とフリーホイール状態とが切り換えられる。
【００３８】
各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂの動作は、切換弁２２によって切り換えられる。具体的には、油圧ポンプ２０の吐出口は、吐出管路３１を介して切換弁２２のＰポートに接続される。切換弁２２は、Ａポート、Ｂポート、Ｐポート、およびＴポートを有し、ＰポートがＡポートに接続されてＴポートがＢポートに接続され状態と、ＰポートがＢポートに接続されてＴポートがＡポートに接続され状態とを切換可能である。切換弁２２のＢポートは、駆動解除管路３２を介して各油圧カムモータ２３のカム面側に接続される。切換弁２２のＡポートは、駆動用管路３３を介して各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂに接続される。切換弁２２のＴポートは、戻し管路３５を介して作動油タンク２１に接続される。また、各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂには圧力保持管路３４が接続され、圧力保持管路３４は作動油タンク２１に接続される。
【００３９】
油圧カムモータ２３をフリーホイール状態とする場合には、切換弁２２は、図３に示すように、切換弁２２のＰポートがＢポートに接続され、ＴポートがＡポートに接続される状態に設定される。このとき、油圧ポンプ２０からの作動油は、駆動解除管路３２を介して各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂのケーシング（上記空間部）内に流入される。これによって、ピストン４４がシリンダ５３内に後退し、ローラ４５がカム面４１から離間する結果、前輪４はフリーホイール状態となる。なお、駆動解除管路３２と戻し管路３５との間には第１チェック弁２５が接続される。したがって、油圧ポンプ２０からの作動油のうちで余った作動油は第１チェック弁２５を介して作動油タンク２１に戻されるので、各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂのケーシング内圧は第１チェック弁２５のクラッキング圧に設定される。
【００４０】
一方、油圧カムモータ２３を駆動可能状態とする場合には、切換弁２２は、図４に示すように、切換弁２２のＰポートがＡポートに接続され、ＴポートがＢポートに接続される状態に設定される。このとき、油圧ポンプ２０からの作動油は、駆動用管路３３を介して各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂの各駆動用圧油供給孔４６に流入され、シリンダブロック４２および回転駆動軸５１が回転駆動する。また、各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂからの戻りの作動油は圧力保持管路３４を介して作動油ポンプに戻され、圧力保持管路３４には第２チェック弁２６が設けられる。したがって、戻りの作動油は第２チェック弁２６により加圧されるので、ピストン４４は、常にカム面４１に押されて、離れることなく円滑に駆動力を前輪４ａおよび４ｂに伝達する。なお、切換弁２２のＢポートとＴポートとが接続されるので、ケーシング内は作動油タンク２１と直結するので、ケーシング内において内圧を生じることは無い。また、油圧カムモータ２３がフリーホイール状態から駆動可能状態へと移行する際、ローラ４５が急に突出してカム面４１に当たるとカム面４１を傷つけるおそれがある。そのため、本実施形態においては、駆動可能状態においてケーシング内に若干の圧力をかけることで、ローラ４５が急に突出することを防止している。
【００４１】
なお、リリーフ弁２４は、吐出管路３１と戻し管路３５との間に接続される。前輪４の牽引力はリリーフ弁２４の設定圧力によって定められる。換言すれば、このリリーフ弁２４によって油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂの駆動圧力はリリーフ弁２４の設定圧力以下に制限される。したがって、仮に後輪５がスリップ等することによってアスファルトフィニッシャ１の走行速度が低下する場合でも、前輪４の駆動力が大きすぎて前輪４が空転し、路盤を傷つけるおそれを低減することができる。
【００４２】
以上の構成によって、油圧ポンプ２０によって各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂが駆動される状態と、フリーホイール状態とが切換弁２２によって切り換えられる。なお、本実施形態においては、切換弁２２の制御は制御部１４によって行われる。
【００４３】
［３．前輪駆動に関する制御］
（施工時の制御）
次に、アスファルトフィニッシャ１の走行に関する制御について説明する。まず、例えば道路舗装の施工時のように、後輪５とともに前輪４を駆動させる場合における制御について説明する。
【００４４】
この場合、制御部１４は、後輪５を所定の速度で駆動させる。この所定の速度は、ユーザ等によって予め設定された速度でもよいし、走行中の適宜のタイミングで動的に変化されてもよい。具体的には、制御部１４は、上記所定の速度に応じた回転数で後輪用電動モータ１７が駆動するように、後輪用インバータ１５に対して出力周波数を指示する。これによって、後輪用インバータ１５は、指示された出力周波数で後輪用電動モータ１７を駆動し、後輪用電動モータ１７は上記回転数で後輪５を駆動する。
【００４５】
また、制御部１４は、後輪５の速度に合わせて前輪４を駆動させる。つまり、前輪用電動モータ１８の回転数は、後輪５の速度に応じて設定される。本実施形態においては、前輪用電動モータ１８の回転数は次のように設定される。
【００４６】
まず、後輪５の速度をＶｒ［ｍ／ｍｉｎ］とし、前輪４の接地半径をＲｆ［ｍ］とすると、前輪４を駆動させる油圧カムモータの回転数Ｎｍ［ｒｐｍ］は、次の式（１）によって表すことができる。
Ｎｍ＝Ｖｒ／（２・π・Ｒｆ） …（１）
【００４７】
また、油圧カムモータ２３の容量をＱｍ［ｃｃ／ｒｅｖ］、油圧ポンプ２０の容量をＱｐ［ｃｃ／ｒｅｖ］とすると、前輪用電動モータ１８の回転数Ｎｐ［ｒｍｐ］は、次の式（２）によって表すことができる。
Ｎｐ＝２・Ｎｍ・Ｑｍ／Ｑｐ …（２）
上式（１）および（２）より、電動モータの回転数Ｎｐ［ｒｍｐ］は、次の式（３）によって表される。
Ｎｐ＝（Ｖｒ・Ｑｍ）／（π・Ｒｆ・Ｑｐ） …（３）
【００４８】
ここで、油圧ポンプ２０および油圧カムモータ２３の容積効率は、負荷圧力によって定まる。すなわち、無負荷圧力における容積効率はほぼ１．０であり、負荷圧力が上がるに従い容積効率は低下する。油圧カムモータ２３の設定圧力の容積効率をηｍ、油圧ポンプ２０の設定圧力の容積効率をηｐ、前輪用電動モータ１８のすべり率をＳとすると、設定圧力時の全効率ηｔは次の式（４）によって表される。
ηｔ＝（１−Ｓ）・ηｐ・ηｍ …（４）
本実施形態においては、前輪用電動モータ１８の回転数Ｎｐを設定するために、これらの効率を考慮する。
【００４９】
ここで、前輪４の牽引力が小さすぎると、後輪５の駆動を十分に補助することができない。一方、前輪４の牽引力が大きすぎると、後輪５がスリップ等して速度が低下した場合に前輪４が空転する可能性が高くなる。前輪４が空転すると、路盤を傷つけてしまい、品質の良い舗装を行うことができなくなる。そこで、本実施形態においては、前輪用電動モータ１８の回転数Ｎｐを次の式（５）に従って設定する。
Ｎｐ＝（Ｖｒ・Ｑｍ）／（π・Ｒｆ・Ｑｐ・Ａ） （ηｔ≦Ａ≦１） …（５）
上式（５）において設定値Ａ＝１と設定すると、回転数Ｎｐは式（３）で表される値となる。回転数Ｎｐをこの値に設定すれば、前輪４は通常は牽引力を生じずにただ後輪５の速度に合わせて回転しているだけになり、後輪５がスリップ等して速度が低下した時にのみ前輪４は駆動力を発揮する。一方、設定値Ａ＝ηｔと設定すると、アスファルトフィニッシャ１の走行時には常に所定の牽引力（リリーフ弁２４の設定圧力で定められる牽引力）で前輪４が駆動する。したがって、設定値Ａをηｔ≦Ａ≦１の範囲で設定することで、前輪４の牽引力が適度な大きさとなるように回転数Ｎｐを設定することができる。
【００５０】
上記設定値Ａは、試算あるいは測定される全効率ηｔ等に基づいて、制御部１４のメモリ等に予め（例えば施工前に）設定される。また、設定値Ａは、施工条件に応じて適宜設定（変更）されてもよい。例えば、ユーザが操作パネル１２を用いて（上記の範囲で）設定値Ａを設定することができるようにしてもよい。設定値Ａの適切な値はアスファルトフィニッシャ１の経年変化によっても変化するが、ユーザが設定値Ａを変更することができるようにすることで、施行条件あるいは経年変化に応じて適切な設定値Ａを設定することができる。また、前輪４の空転のしやすさは、ホッパ３内のアスファルト合材の量によって変化する。したがって、制御部１４は、当該アスファルト合材の量を検知し、検知結果に基づいて設定値Ａを変化させるようにしてもよい。また、制御部１４は、施工中においても設定値Ａを動的に変化させてもよい。
【００５１】
施工時の動作としては、制御部１４はまず、切換弁２２を図３に示す状態となるように制御する。次に、制御部１４は後輪５の速度（アスファルトフィニッシャ１の速度）Ｖｒを設定する。後輪５の速度を設定する方法はどのような方法であってもよいが、例えば、アスファルトフィニッシャ１の速度を検知するセンサ（後輪５の回転数を検知するセンサ、あるいは、後輪用電動モータ１７の回転数を検知するセンサ）をアスファルトフィニッシャ１が備える場合には、当該センサの検知結果を用いて当該速度を設定してもよい。また、本実施形態においては、制御装置１３（制御部１４）が後輪用電動モータ１７を制御するとともに、後輪５の速度に応じた回転数となるように前輪用電動モータ１８の回転数を制御する。そのため、制御部１４は、後輪用インバータ１５に対する制御指令から後輪５の速度を算出（推測）するようにしてもよい。これによって、後輪５の速度を容易に算出することができ、後輪５の速度に応じた前輪４の駆動制御を容易に行うことができる。
【００５２】
次に制御部１４は、検知された後輪５の速度Ｖｒと設定値Ａとに基づいて、上記式（５）を用いて回転数Ｎｐを算出する。さらに、制御部１４は、前輪用電動モータ１８の回転数が、算出された回転数Ｎｐとなるように、前輪用インバータ１６の出力周波数を制御する。これに応じて、前輪用インバータ１６は、発電機１１の出力を、後輪５の速度に応じた周波数に変換して前輪用電動モータ１８に供給する。これによって、算出された回転数Ｎｐで前輪用電動モータ１８が駆動するので、後輪５の速度に応じた適切な回転数で前輪４を駆動させることができる。
【００５３】
なお、前輪４を駆動させる走行モードである間、制御部１４は、上記の（ａ）後輪５の速度を検知する処理と、（ｂ）回転数Ｎｐを算出する処理と、（ｃ）算出された回転数Ｎｐに基づいて前輪用インバータ１６を制御する処理とを繰り返し実行してもよい。これによって、後輪５の速度の変化に対して前輪４の回転数を動的に対応させることができる。また、他の実施形態においては、制御部１４は、上記（ａ）〜（ｃ）の処理に加えて、設定値Ａを変更する処理を（走行中に）繰り返し実行するようにしてもよい。
【００５４】
（回送時の制御）
次に、例えば道路舗装の施工を行わない回送時のように、後輪５のみを駆動させる場合における制御について説明する。この場合、制御部１４はまず、切換弁２２を図４に示す状態となるように制御する。これによって、前輪４はフリーホイール状態となる。なお、制御部１４は、フリーホイール状態が維持される程度に油圧ポンプ２０から作動油が供給されるような所定の回転数で、前輪用電動モータ１８を回転させる。つまり、制御部１４は、前輪用電動モータ１８が上記所定の回転数となるように、前輪用インバータ１６の出力周波数を制御する。
【００５５】
また、回送時においても施工時と同様、制御部１４は後輪５を所定の速度で駆動させる。回送時においては施工時に比べて高速に後輪用電動モータ１７を駆動させるが、制御部１４による制御方法は施行時と同様である。以上によって、アスファルトフィニッシャ１は、前輪４をフリーホイール状態として後輪５によって高速走行を行うことができる。
【００５６】
（停止時の制御）
次に、アスファルトフィニッシャ１の停止時における制御について説明する。アスファルトフィニッシャ１の停止時においては、前輪４が回転しないので、油圧カムモータ２３は、上述の駆動可能状態およびフリーホイール状態のうちのどちらの状態になっていてもよい。したがって、制御部１４は、前輪用電動モータ１８の駆動を停止し、油圧ポンプ２０の作動を停止させてもよい。本実施形態においては、制御部１４によって油圧ポンプ２０を電気的に制御することができるので、駆動を容易に停止させることができる。また、油圧回路を余計に動作させる必要がないので、油圧回路によるエネルギー消費を抑えることができる。
【００５７】
なお、上記施工時あるいは回送時においてアスファルトフィニッシャ１が一時的に停止した場合においても上記停止時と同様に、制御部１４は、前輪用電動モータ１８を駆動させないように制御してもよい。
【００５８】
以上のように、本発明によれば、アスファルトフィニッシャ１の前輪の回転速度制御をインバータによる電気制御で行うことにより、アスファルトフィニッシャ１の施工速度に応じた適切な吐出量となるように油圧ポンプを制御することができる。これによって、前輪４を精度良くかつ効率良く駆動させることができる。
【００５９】
また、上記実施形態においてはアスファルトフィニッシャを例として説明を行ったが、本発明は、リペーバ、リミキサー等、アスファルト舗装を行う任意のホイール式の道路舗装車両（道路舗装機械）に利用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明は、簡易な構成で前輪を精度良く制御すること等を目的として、アスファルトフィニッシャ等の道路舗装車両に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１ アスファルトフィニッシャ
２ 車体
３ ホッパ
４ 前輪
５ 後輪
６ スクリュー
７ レベリングアーム
８ スクリード装置
１０ エンジン
１１ 発電機
１２ 操作パネル
１３ 制御装置
１４ 制御部
１５ 後輪用インバータ
１６ 前輪用インバータ
１７ 後輪用電動モータ
１８ 前輪用電動モータ
１９ ミッション
２０ 油圧ポンプ
２１ 作動油タンク
２２ 切換弁
２３ 油圧カムモータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アスファルト道路を舗装する道路舗装車両に関し、より特定的には、発電機を用いてアクチュエータを電気的に駆動する道路舗装車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アスファルトフィニッシャ等のホイール式の道路舗装車両においては、主駆動輪である後輪を補助するために前輪にも駆動力を持たせる構成が採用されている。ここで、前輪に関しては、その上部にホッパが配置されることから車輪の寸法が制限されるために、コンパクトで低速回転における動力伝達力の高い駆動源が要求される。また、後輪駆動によって高速走行を行う場合にはフリーホイール状態となることが要求される。これらの要求から、従来、前輪駆動用のモータとしては油圧カムモータが用いられていた。また、従来、油圧カムモータは、エンジンによって駆動される油圧ポンプによって作動するものであった（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３１５４１９号公報
【特許文献２】特開２００９−１８５５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、前輪駆動を行う道路舗装機械に関しては、例えば前輪を後輪の速度に合わせて制御することが要求される場合がある。例えばホッパに積載されるアスファルト合材の量が少なくなって前輪における摩擦力が低下する等の理由で前輪が空転するおそれがあり、前輪が空転すると舗装路盤を傷つけるおそれがあるからである。このような理由で、前輪駆動を行う道路舗装機械に関しては、前輪を精度良く制御することが要求される場合がある。
【０００５】
しかしながら、従来においては、油圧ポンプをエンジンによって駆動しているため、油圧ポンプを精度良く制御することが困難であり、その結果、前輪の駆動を精度良く制御することが困難であった。
【０００６】
例えば特許文献１では、エンジンによって駆動される固定容量ポンプを用いているので、前輪の駆動を精度良く制御することが難しく、また、常にエンジンの回転数に比例した作動油を吐出するためにポンプの作動負荷が大きくなる結果、エネルギー効率が悪くなっている。また、例えば上記特許文献２においては、前輪を後輪の速度に合わせて制御するために、複雑な油圧回路を構成しなければならなかった。また、上記特許文献２においては、アナログの制御弁で制御を行っているために制御精度に限界があった。なお、油圧ポンプとして可変容量ポンプを用いることも考えられるが、可変容量ポンプは高価である上に、可変容量ポンプを用いても制御精度には限界がある。
【０００７】
それ故、本発明の目的は、簡易な構成で前輪を精度良く制御することができる道路舗装車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、次の（１）〜（５）の構成を採用した。
【０００９】
（１）
本発明は、ホイール式の道路舗装車両である。道路舗装車両は、発電機と、第１電動モータと、油圧カムモータと、油圧ポンプと、第２電動モータと、制御装置とを備える。発電機は、エンジンの駆動によって発電を行う。第１電動モータは、発電機の電力によって後輪を駆動する。油圧カムモータは、前輪を駆動する。油圧ポンプは、油圧カムモータを作動させる。第２電動モータは、発電機の電力によって油圧ポンプを駆動する。制御装置は、第２電動モータの回転数を制御する。
【００１０】
上記（１）の構成によれば、前輪を駆動する油圧カムモータを作動させる油圧ポンプは、第２電動モータによって発電機の電力で駆動される。また、第２電動モータの回転数は制御装置によって制御される。したがって、上記（１）の構成によれば、油圧ポンプの吐出量を制御装置によって電気的に制御することができるので、前輪の駆動を精度良く制御することができる。また、上記（１）の構成によれば、従来のように複雑な油圧回路を構成することなく簡易な構成で前輪の駆動制御を行うことができる。
【００１１】
（２）
制御装置は、後輪の速度に応じた回転数となるように第２電動モータの回転数を制御してもよい。
【００１２】
上記（２）の構成によれば、制御装置は、後輪の速度に応じて第２電動モータの回転数を制御するので、後輪の速度に合わせた適切な回転数で前輪を駆動させることができる。これによれば、前輪が空転することによって路盤を傷つける可能性を低減することができ、より品質の良い舗装を行うことができる道路舗装車両を提供することができる。
【００１３】
（３）
制御装置は、後輪の速度を設定する制御部と、発電機の出力を、後輪の速度に応じた周波数に変換して第２電動モータに供給するインバータとを有していてもよい。
【００１４】
上記（３）の構成によれば、制御装置は、インバータを用いて周波数制御を行うことで第２電動モータの回転数を制御する。インバータを用いることによって、より容易に精度良く前輪の駆動制御を行うことができる。
【００１５】
（４）
制御装置は、第１電動モータを制御するとともに、後輪の速度に応じた回転数となるように第２電動モータの回転数を制御してもよい。
【００１６】
上記（４）の構成によれば、後輪および前輪の両方の駆動制御を制御装置が行うので、後輪に合わせた前輪の駆動制御をより容易に行うことができる。例えば、後輪用の第１電動モータに対する制御指令から後輪の速度を算出（推測）することによって後輪の速度を容易に算出し、後輪の速度に応じた前輪の駆動制御を容易に行うことができる。
【００１７】
（５）
油圧ポンプは固定容量ポンプであってもよい。
【００１８】
上記（５）の構成によれば、（可変容量ポンプと比べて）安価な固定容量ポンプを用いることで、道路舗装車両の低コスト化を図ることができる。なお、本発明によれば、油圧ポンプの吐出量を制御装置によって電気的に制御することができるので、油圧ポンプとして固定容量ポンプを用いる場合であっても、前輪の駆動を精度良く制御することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、道路舗装車両の前輪を駆動するための油圧ポンプを電動モータおよび制御装置によって電気的に制御することによって、前輪の駆動を精度良く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの外観構成図
【図２】本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図
【図３】前輪を駆動するための油圧回路の構成を示す図
【図４】前輪を駆動するための油圧回路の構成を示す図
【図５】前輪を駆動するための油圧カムモータの構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態に係るアスファルトフィニッシャについて図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの外観構成図である。本実施形態に係るアスファルトフィニッシャ１は、前輪を駆動するための油圧ポンプを電動モータによって駆動制御することによって、簡易な構成で前輪を精度よく制御するとともに、エネルギー消費を低減することができるものである。
【００２２】
［１．アスファルトフィニッシャの全体構成］
まず、アスファルトフィニッシャ１の全体構成について説明する。図１において、アスファルトフィニッシャ１は、車体２と、スクリード装置８とを備えている。車体２は、ホッパ３、前輪４、後輪５、スクリュー６を有している。前輪４および後輪５は、ホイール式のアスファルトフィニッシャ１の走行機構である。本実施形態においては、後輪５が主な駆動輪であるが、後述するように前輪４も駆動力を有する。ホッパ３は、車体２の前部（図１に示すｘ軸正方向側）に設けられ、供給側（ダンプカー等）からアスファルト合材を受け入れるためのものである。また、車体２のホッパ３の下側には、図示しないコンベヤが設けられる。コンベヤは、ホッパ３の下側から車体２の後部まで設けられ、ホッパ３で受けたアスファルト合材を後方へ搬送する。スクリュー６は、コンベヤで搬送されてきたアスファルト合材を左右方向へ拡幅しつつ路面に拡散する。スクリード装置８は、路面に拡散されたアスファルト合材を敷き均す。なお、スクリード装置８はレベリングアーム７によって車体２と上下可動に連結され、スクリード装置８の高さは適宜調節される。運転席は車体２の後方（スクリード装置８の上方）に設けられる。
【００２３】
以上の構成により、アスファルトフィニッシャ１は、ホッパ３に供給されたアスファルト合材をコンベヤを介して後方のスクリュー６から路面に拡散し、拡散されたアスファルト合材をスクリード装置８によって均一平坦に転圧して舗装する。なお、図１に示す構成は、従来のアスファルトフィニッシャと同じであってもよい。また、図１に示す構成は一例であり、本発明は任意の道路舗装車両（道路舗装機械）に適用可能である。また、図１に示すアスファルトフィニッシャ１の構成は一例であり、アスファルトフィニッシャ１が備える構成は上記に限られない。例えば他の実施形態においては、アスファルトフィニッシャ１は、路面を敷き固めるためのタンパ装置や、タンパ装置を加熱するタンパ加熱装置等を有していてもよい。また、スクリード装置８は、主スクリードと伸縮スクリードとを有し、伸縮可能な構成であってもよい。
【００２４】
［２．アスファルトフィニッシャの内部構成］
次に、図２を参照して、本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの内部構成について説明する。図２は、本実施形態に係るアスファルトフィニッシャの電気的な構成を示す図である。図２に示すように、アスファルトフィニッシャ１は、エンジン１０、発電機１１、操作パネル１２、制御装置１３、各電動モータ１７および１８、ミッション１９、ならびに、油圧ポンプ２０を備えている。なお、アスファルトフィニッシャ１は、図２に示す他にもコンベヤ、スクリュー６、および、スクリードの加熱装置等を動作させるための構成を備えていてもよい。コンベヤ、スクリュー６、および、スクリードの加熱装置等の駆動源は発電機１１による電力であってもよい。
【００２５】
動力源であるエンジン１０は、発電機１１に機械的に接続されており、発電機１１を回転駆動する。エンジン１０は典型的にはディーゼルエンジンである。発電機１１は、エンジン１０の駆動によって発電を行う。本実施形態では、発電機１１は三相交流同期発電機である場合を例として説明するが、発電機１１の種類はどのようなものであってもよい。発電機１１は制御装置１３に接続されており、発電機１１による三相交流電気出力は制御装置１３に入力される。制御装置１３は、各電動モータ１７および１８に接続されており、各電動モータ１７および１８に電力を供給する。後輪用電動モータ１７は、発電機１１の電力によって後輪５を駆動する。また、前輪用電動モータ１８は、発電機１１の電力によって油圧ポンプ２０を駆動する。
【００２６】
操作パネル１２は、ユーザ（オペレータ）の入力手段であり、各制御対象装置（各電動モータ１７および１８を含む）の駆動等に対する操作指示を受け付ける。本実施形態では、ユーザは、後述する設定値Ａを操作パネル１２によって設定可能である。
【００２７】
制御装置１３は、各電動モータ１７および１８に接続されており、各電動モータ１７および１８の動作を制御する。詳細は後述するが、制御装置１３は、後輪５の速度に応じた回転数となるように前輪用電動モータ１８の回転数を制御する制御装置である。図２に示すように、制御装置１３は、制御部１４、および、後輪用インバータ（図２では、“ＡＣ Ｄｒｉｖｅ”と略記する。以下同様。）１５、および、前輪用インバータ１６を有している。
【００２８】
制御部１４は、操作パネル１２と、各インバータ１５および１６とに接続される。制御部１４は、操作パネル１２からの操作指示等に基づいて、各インバータ１５および１６を制御する。制御部１４は、典型的には、ＣＰＵ等の情報処理手段とメモリ等の記憶手段とを含むシーケンサであり、プログラムによって動作を行うものである。ただし、制御部１４はリレー回路等を用いた専用回路によって実現されてもよい。
【００２９】
各インバータ１５および１６は、発電機１１に接続され、発電機１１から供給される三相交流の電力を所望の周波数に変換して出力することで、各電動モータ１７および１８をそれぞれ駆動する。各インバータ１５および１６から出力される交流電気の周波数（あるいは電力）は、制御部１４の制御指示に従って調整される。つまり、各インバータ１５および１６は、制御部１４の制御指示に従って各電動モータ１７および１８をそれぞれ駆動する。
【００３０】
具体的には、後輪用インバータ１５は、後輪用電動モータ１７に接続され、後輪用電動モータ１７を駆動する。後輪用電動モータ１７は、ミッション１９を経由して右後輪５ａおよび左後輪５ｂを駆動する。
【００３１】
また、前輪用インバータ１６は、前輪用電動モータ１８に接続され、前輪用電動モータ１８を駆動する。前輪用電動モータ１８は、前輪４を駆動するための油圧ポンプ２０を駆動する。
【００３２】
次に、前輪４を駆動するための構成について説明する。図３および図４は、前輪を駆動するための油圧回路の構成を示す図である。また、図５は、前輪を駆動するための油圧カムモータの構成を示す図である。図３は、油圧カムモータを作動させる場合の油圧回路の構成を示し、図４は、油圧カムモータをフリーホイール状態にする場合の油圧回路の構成を示している。
【００３３】
図３に示すように、アスファルトフィニッシャ１が備える前輪駆動用の油圧回路は、油圧ポンプ２０、作動油タンク２１、切換弁２２、各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂ、リリーフ弁２４、第１チェック弁２５、ならびに、第２チェック弁２６を含む。なお、図３に示す油圧回路の構成は一例であり、油圧回路は、油圧ポンプ２０によって前輪４を駆動させることができるものであればどのような構成であってもよい。
【００３４】
油圧ポンプ２０は、前輪用電動モータ１８によって作動油を吐出し、各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂを作動させる。各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂは、油圧ポンプ２０から吐出される作動油によって作動し、前輪４を駆動する。ここで、各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂは、ケーシング内の油圧を調整することによって、駆動可能状態とフリーホイール状態とを切り換えることができる構成である。
【００３５】
具体的には、図５に示すように、油圧カムモータ２３においては、筒状のケーシング４０の内周面に凸円弧面と凹円弧面とが周方向に複数ずつ（図５では６つずつ）、交互に連続してなるカム面４１が設けられる。このカム面４１に囲まれた空間部に、円筒形状のシリンダブロック４２が回転自在に配設される。シリンダブロック４２の外周部には、シリンダブロック４２の径方向に向けて複数個（図５では８個）のシリンダ４３が周方向に一定間隔毎に放射状に設けられる。また、各シリンダ４３内に摺動自在に嵌合したピストン４４が設けられる。ピストン４４の先端（前端）には、シリンダ４３の開口端から出没してカム面４１に当接したり、あるいは、離間したりするローラ４５がピストン４４と一体に設けられる。
【００３６】
さらに、シリンダブロック４２の中心には、前輪４の回転駆動軸５１がシリンダブロック４２と一体に固着される。シリンダブロック４２において回転駆動軸５１の周囲の部分には、各シリンダ４３の底部内にそれぞれ連通する複数個（図５では８個）の駆動用圧油供給孔４６が設けられる。各駆動用圧油供給孔４６には、直径方向に対向する２つの駆動用圧油供給孔４６を一対として、後述する駆動用管路３３から各対の駆動用圧油供給孔４６に順次作動油が分配供給される。これによって、作動油が供給された駆動用圧油供給孔４６に対応するシリンダ４３内のピストン４４の先端のローラ４５がカム面４１に押し付けられ、シリンダブロック４２および回転駆動軸５１が回転駆動する。
【００３７】
また、ピストン４４の背面側のシリンダ室の内底部には、後述する圧力保持管路３４が連通される。一方、ピストン４４の前面側、すなわち、ピストン４４とカム面４１との間の空間部には、後述する駆動解除管路３２が連通される。駆動解除管路３２から空間部に作動油が供給されることによって、ピストン４４がシリンダ５３内に後退し、ローラ４５がカム面４１から離間する。このとき、前輪４はフリーホイール状態となる。このように、ケーシング内（上記空間部）の油圧を調整することによって、油圧カムモータ２３の駆動可能状態とフリーホイール状態とが切り換えられる。
【００３８】
各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂの動作は、切換弁２２によって切り換えられる。具体的には、油圧ポンプ２０の吐出口は、吐出管路３１を介して切換弁２２のＰポートに接続される。切換弁２２は、Ａポート、Ｂポート、Ｐポート、およびＴポートを有し、ＰポートがＡポートに接続されてＴポートがＢポートに接続され状態と、ＰポートがＢポートに接続されてＴポートがＡポートに接続され状態とを切換可能である。切換弁２２のＢポートは、駆動解除管路３２を介して各油圧カムモータ２３のカム面側に接続される。切換弁２２のＡポートは、駆動用管路３３を介して各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂに接続される。切換弁２２のＴポートは、戻し管路３５を介して作動油タンク２１に接続される。また、各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂには圧力保持管路３４が接続され、圧力保持管路３４は作動油タンク２１に接続される。
【００３９】
油圧カムモータ２３をフリーホイール状態とする場合には、切換弁２２は、図３に示すように、切換弁２２のＰポートがＢポートに接続され、ＴポートがＡポートに接続される状態に設定される。このとき、油圧ポンプ２０からの作動油は、駆動解除管路３２を介して各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂのケーシング（上記空間部）内に流入される。これによって、ピストン４４がシリンダ５３内に後退し、ローラ４５がカム面４１から離間する結果、前輪４はフリーホイール状態となる。なお、駆動解除管路３２と戻し管路３５との間には第１チェック弁２５が接続される。したがって、油圧ポンプ２０からの作動油のうちで余った作動油は第１チェック弁２５を介して作動油タンク２１に戻されるので、各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂのケーシング内圧は第１チェック弁２５のクラッキング圧に設定される。
【００４０】
一方、油圧カムモータ２３を駆動可能状態とする場合には、切換弁２２は、図４に示すように、切換弁２２のＰポートがＡポートに接続され、ＴポートがＢポートに接続される状態に設定される。このとき、油圧ポンプ２０からの作動油は、駆動用管路３３を介して各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂの各駆動用圧油供給孔４６に流入され、シリンダブロック４２および回転駆動軸５１が回転駆動する。また、各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂからの戻りの作動油は圧力保持管路３４を介して作動油ポンプに戻され、圧力保持管路３４には第２チェック弁２６が設けられる。したがって、戻りの作動油は第２チェック弁２６により加圧されるので、ピストン４４は、常にカム面４１に押されて、離れることなく円滑に駆動力を前輪４ａおよび４ｂに伝達する。なお、切換弁２２のＢポートとＴポートとが接続されるので、ケーシング内は作動油タンク２１と直結するので、ケーシング内において内圧を生じることは無い。また、油圧カムモータ２３がフリーホイール状態から駆動可能状態へと移行する際、ローラ４５が急に突出してカム面４１に当たるとカム面４１を傷つけるおそれがある。そのため、本実施形態においては、駆動可能状態においてケーシング内に若干の圧力をかけることで、ローラ４５が急に突出することを防止している。
【００４１】
なお、リリーフ弁２４は、吐出管路３１と戻し管路３５との間に接続される。前輪４の牽引力はリリーフ弁２４の設定圧力によって定められる。換言すれば、このリリーフ弁２４によって油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂの駆動圧力はリリーフ弁２４の設定圧力以下に制限される。したがって、仮に後輪５がスリップ等することによってアスファルトフィニッシャ１の走行速度が低下する場合でも、前輪４の駆動力が大きすぎて前輪４が空転し、路盤を傷つけるおそれを低減することができる。
【００４２】
以上の構成によって、油圧ポンプ２０によって各油圧カムモータ２３ａおよび２３ｂが駆動される状態と、フリーホイール状態とが切換弁２２によって切り換えられる。なお、本実施形態においては、切換弁２２の制御は制御部１４によって行われる。
【００４３】
［３．前輪駆動に関する制御］
（施工時の制御）
次に、アスファルトフィニッシャ１の走行に関する制御について説明する。まず、例えば道路舗装の施工時のように、後輪５とともに前輪４を駆動させる場合における制御について説明する。
【００４４】
この場合、制御部１４は、後輪５を所定の速度で駆動させる。この所定の速度は、ユーザ等によって予め設定された速度でもよいし、走行中の適宜のタイミングで動的に変化されてもよい。具体的には、制御部１４は、上記所定の速度に応じた回転数で後輪用電動モータ１７が駆動するように、後輪用インバータ１５に対して出力周波数を指示する。これによって、後輪用インバータ１５は、指示された出力周波数で後輪用電動モータ１７を駆動し、後輪用電動モータ１７は上記回転数で後輪５を駆動する。
【００４５】
また、制御部１４は、後輪５の速度に合わせて前輪４を駆動させる。つまり、前輪用電動モータ１８の回転数は、後輪５の速度に応じて設定される。本実施形態においては、前輪用電動モータ１８の回転数は次のように設定される。
【００４６】
まず、後輪５の速度をＶｒ［ｍ／ｍｉｎ］とし、前輪４の接地半径をＲｆ［ｍ］とすると、前輪４を駆動させる油圧カムモータの回転数Ｎｍ［ｒｐｍ］は、次の式（１）によって表すことができる。
Ｎｍ＝Ｖｒ／（２・π・Ｒｆ） …（１）
【００４７】
また、油圧カムモータ２３の容量をＱｍ［ｃｃ／ｒｅｖ］、油圧ポンプ２０の容量をＱｐ［ｃｃ／ｒｅｖ］とすると、前輪用電動モータ１８の回転数Ｎｐ［ｒｍｐ］は、次の式（２）によって表すことができる。
Ｎｐ＝２・Ｎｍ・Ｑｍ／Ｑｐ …（２）
上式（１）および（２）より、電動モータの回転数Ｎｐ［ｒｍｐ］は、次の式（３）によって表される。
Ｎｐ＝（Ｖｒ・Ｑｍ）／（π・Ｒｆ・Ｑｐ） …（３）
【００４８】
ここで、油圧ポンプ２０および油圧カムモータ２３の容積効率は、負荷圧力によって定まる。すなわち、無負荷圧力における容積効率はほぼ１．０であり、負荷圧力が上がるに従い容積効率は低下する。油圧カムモータ２３の設定圧力の容積効率をηｍ、油圧ポンプ２０の設定圧力の容積効率をηｐ、前輪用電動モータ１８のすべり率をＳとすると、設定圧力時の全効率ηｔは次の式（４）によって表される。
ηｔ＝（１−Ｓ）・ηｐ・ηｍ …（４）
本実施形態においては、前輪用電動モータ１８の回転数Ｎｐを設定するために、これらの効率を考慮する。
【００４９】
ここで、前輪４の牽引力が小さすぎると、後輪５の駆動を十分に補助することができない。一方、前輪４の牽引力が大きすぎると、後輪５がスリップ等して速度が低下した場合に前輪４が空転する可能性が高くなる。前輪４が空転すると、路盤を傷つけてしまい、品質の良い舗装を行うことができなくなる。そこで、本実施形態においては、前輪用電動モータ１８の回転数Ｎｐを次の式（５）に従って設定する。
Ｎｐ＝（Ｖｒ・Ｑｍ）／（π・Ｒｆ・Ｑｐ・Ａ） （ηｔ≦Ａ≦１） …（５）
上式（５）において設定値Ａ＝１と設定すると、回転数Ｎｐは式（３）で表される値となる。回転数Ｎｐをこの値に設定すれば、前輪４は通常は牽引力を生じずにただ後輪５の速度に合わせて回転しているだけになり、後輪５がスリップ等して速度が低下した時にのみ前輪４は駆動力を発揮する。一方、設定値Ａ＝ηｔと設定すると、アスファルトフィニッシャ１の走行時には常に所定の牽引力（リリーフ弁２４の設定圧力で定められる牽引力）で前輪４が駆動する。したがって、設定値Ａをηｔ≦Ａ≦１の範囲で設定することで、前輪４の牽引力が適度な大きさとなるように回転数Ｎｐを設定することができる。
【００５０】
上記設定値Ａは、試算あるいは測定される全効率ηｔ等に基づいて、制御部１４のメモリ等に予め（例えば施工前に）設定される。また、設定値Ａは、施工条件に応じて適宜設定（変更）されてもよい。例えば、ユーザが操作パネル１２を用いて（上記の範囲で）設定値Ａを設定することができるようにしてもよい。設定値Ａの適切な値はアスファルトフィニッシャ１の経年変化によっても変化するが、ユーザが設定値Ａを変更することができるようにすることで、施行条件あるいは経年変化に応じて適切な設定値Ａを設定することができる。また、前輪４の空転のしやすさは、ホッパ３内のアスファルト合材の量によって変化する。したがって、制御部１４は、当該アスファルト合材の量を検知し、検知結果に基づいて設定値Ａを変化させるようにしてもよい。また、制御部１４は、施工中においても設定値Ａを動的に変化させてもよい。
【００５１】
施工時の動作としては、制御部１４はまず、切換弁２２を図３に示す状態となるように制御する。次に、制御部１４は後輪５の速度（アスファルトフィニッシャ１の速度）Ｖｒを設定する。後輪５の速度を設定する方法はどのような方法であってもよいが、例えば、アスファルトフィニッシャ１の速度を検知するセンサ（後輪５の回転数を検知するセンサ、あるいは、後輪用電動モータ１７の回転数を検知するセンサ）をアスファルトフィニッシャ１が備える場合には、当該センサの検知結果を用いて当該速度を設定してもよい。また、本実施形態においては、制御装置１３（制御部１４）が後輪用電動モータ１７を制御するとともに、後輪５の速度に応じた回転数となるように前輪用電動モータ１８の回転数を制御する。そのため、制御部１４は、後輪用インバータ１５に対する制御指令から後輪５の速度を算出（推測）するようにしてもよい。これによって、後輪５の速度を容易に算出することができ、後輪５の速度に応じた前輪４の駆動制御を容易に行うことができる。
【００５２】
次に制御部１４は、検知された後輪５の速度Ｖｒと設定値Ａとに基づいて、上記式（５）を用いて回転数Ｎｐを算出する。さらに、制御部１４は、前輪用電動モータ１８の回転数が、算出された回転数Ｎｐとなるように、前輪用インバータ１６の出力周波数を制御する。これに応じて、前輪用インバータ１６は、発電機１１の出力を、後輪５の速度に応じた周波数に変換して前輪用電動モータ１８に供給する。これによって、算出された回転数Ｎｐで前輪用電動モータ１８が駆動するので、後輪５の速度に応じた適切な回転数で前輪４を駆動させることができる。
【００５３】
なお、前輪４を駆動させる走行モードである間、制御部１４は、上記の（ａ）後輪５の速度を検知する処理と、（ｂ）回転数Ｎｐを算出する処理と、（ｃ）算出された回転数Ｎｐに基づいて前輪用インバータ１６を制御する処理とを繰り返し実行してもよい。これによって、後輪５の速度の変化に対して前輪４の回転数を動的に対応させることができる。また、他の実施形態においては、制御部１４は、上記（ａ）〜（ｃ）の処理に加えて、設定値Ａを変更する処理を（走行中に）繰り返し実行するようにしてもよい。
【００５４】
（回送時の制御）
次に、例えば道路舗装の施工を行わない回送時のように、後輪５のみを駆動させる場合における制御について説明する。この場合、制御部１４はまず、切換弁２２を図４に示す状態となるように制御する。これによって、前輪４はフリーホイール状態となる。なお、制御部１４は、フリーホイール状態が維持される程度に油圧ポンプ２０から作動油が供給されるような所定の回転数で、前輪用電動モータ１８を回転させる。つまり、制御部１４は、前輪用電動モータ１８が上記所定の回転数となるように、前輪用インバータ１６の出力周波数を制御する。
【００５５】
また、回送時においても施工時と同様、制御部１４は後輪５を所定の速度で駆動させる。回送時においては施工時に比べて高速に後輪用電動モータ１７を駆動させるが、制御部１４による制御方法は施行時と同様である。以上によって、アスファルトフィニッシャ１は、前輪４をフリーホイール状態として後輪５によって高速走行を行うことができる。
【００５６】
（停止時の制御）
次に、アスファルトフィニッシャ１の停止時における制御について説明する。アスファルトフィニッシャ１の停止時においては、前輪４が回転しないので、油圧カムモータ２３は、上述の駆動可能状態およびフリーホイール状態のうちのどちらの状態になっていてもよい。したがって、制御部１４は、前輪用電動モータ１８の駆動を停止し、油圧ポンプ２０の作動を停止させてもよい。本実施形態においては、制御部１４によって油圧ポンプ２０を電気的に制御することができるので、駆動を容易に停止させることができる。また、油圧回路を余計に動作させる必要がないので、油圧回路によるエネルギー消費を抑えることができる。
【００５７】
なお、上記施工時あるいは回送時においてアスファルトフィニッシャ１が一時的に停止した場合においても上記停止時と同様に、制御部１４は、前輪用電動モータ１８を駆動させないように制御してもよい。
【００５８】
以上のように、本発明によれば、アスファルトフィニッシャ１の前輪の回転速度制御をインバータによる電気制御で行うことにより、アスファルトフィニッシャ１の施工速度に応じた適切な吐出量となるように油圧ポンプを制御することができる。これによって、前輪４を精度良くかつ効率良く駆動させることができる。
【００５９】
また、上記実施形態においてはアスファルトフィニッシャを例として説明を行ったが、本発明は、リペーバ、リミキサー等、アスファルト舗装を行う任意のホイール式の道路舗装車両（道路舗装機械）に利用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明は、簡易な構成で前輪を精度良く制御すること等を目的として、アスファルトフィニッシャ等の道路舗装車両に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１ アスファルトフィニッシャ
２ 車体
３ ホッパ
４ 前輪
５ 後輪
６ スクリュー
７ レベリングアーム
８ スクリード装置
１０ エンジン
１１ 発電機
１２ 操作パネル
１３ 制御装置
１４ 制御部
１５ 後輪用インバータ
１６ 前輪用インバータ
１７ 後輪用電動モータ
１８ 前輪用電動モータ
１９ ミッション
２０ 油圧ポンプ
２１ 作動油タンク
２２ 切換弁
２３ 油圧カムモータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイール式の道路舗装車両であって、
エンジンの駆動によって発電を行う発電機と、
前記発電機の電力によって後輪を駆動する第１電動モータと、
前輪を駆動する油圧カムモータと、
前記油圧カムモータを作動させる油圧ポンプと、
前記発電機の電力によって前記油圧ポンプを駆動する第２電動モータと、
前記第２電動モータの回転数を制御する制御装置とを備える、道路舗装車両。
【請求項２】
前記制御装置は、前記後輪の速度に応じた回転数となるように前記第２電動モータの回転数を制御する、請求項１に記載の道路舗装車両。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記後輪の速度を設定する制御部と、
前記発電機の出力を、前記後輪の速度に応じた周波数に変換して前記第２電動モータに供給するインバータとを有する、請求項２に記載の道路舗装車両。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第１電動モータを制御するとともに、前記後輪の速度に応じた回転数となるように前記第２電動モータの回転数を制御する、請求項１に記載の道路舗装車両。
【請求項５】
前記油圧ポンプは固定容量ポンプである、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の道路舗装車両。
【請求項１】
ホイール式の道路舗装車両であって、
エンジンの駆動によって発電を行う発電機と、
前記発電機の電力によって後輪を駆動する第１電動モータと、
前輪を駆動する油圧カムモータと、
前記油圧カムモータを作動させる油圧ポンプと、
前記発電機の電力によって前記油圧ポンプを駆動する第２電動モータと、
前記第２電動モータの回転数を制御する制御装置とを備える、道路舗装車両。
【請求項２】
前記制御装置は、前記後輪の速度に応じた回転数となるように前記第２電動モータの回転数を制御する、請求項１に記載の道路舗装車両。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記後輪の速度を設定する制御部と、
前記発電機の出力を、前記後輪の速度に応じた周波数に変換して前記第２電動モータに供給するインバータとを有する、請求項２に記載の道路舗装車両。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第１電動モータを制御するとともに、前記後輪の速度に応じた回転数となるように前記第２電動モータの回転数を制御する、請求項１に記載の道路舗装車両。
【請求項５】
前記油圧ポンプは固定容量ポンプである、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の道路舗装車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−９２００２（Ｐ２０１３−９２００２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５５８３（Ｐ２０１１−２３５５８３）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【特許番号】特許第５０６６６６３号（Ｐ５０６６６６３）
【特許公報発行日】平成２４年１１月７日（２０１２．１１．７）
【出願人】（０００２３５１６３）範多機械株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【特許番号】特許第５０６６６６３号（Ｐ５０６６６６３）
【特許公報発行日】平成２４年１１月７日（２０１２．１１．７）
【出願人】（０００２３５１６３）範多機械株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
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