WO2020261788A1 - スクレーパ車両及びその制御方法並びに牽引車両 - Google Patents

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WO2020261788A1
WO2020261788A1 PCT/JP2020/019097 JP2020019097W WO2020261788A1 WO 2020261788 A1 WO2020261788 A1 WO 2020261788A1 JP 2020019097 W JP2020019097 W JP 2020019097W WO 2020261788 A1 WO2020261788 A1 WO 2020261788A1
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scraper
vehicle
drive system
traveling
auxiliary drive
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PCT/JP2020/019097
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小幡博志
森本秀敏
佐藤裕
馬場司
朝倉健夫
草野正明
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日本国土開発株式会社
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Publication date
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E02F3/80—Component parts
    • E02F3/84—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems
    • E02F3/844—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2058—Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
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    • E02F3/6454—Towed (i.e. pulled or pushed) scrapers
    • E02F3/6481—Towed (i.e. pulled or pushed) scrapers with scraper bowls with an ejector having translational movement for dumping the soil
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    • E02F3/65—Component parts, e.g. drives, control devices
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    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
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    • E02F3/7663—Graders with the scraper blade mounted under a frame supported by wheels, or the like
    • E02F3/7668—Graders with the scraper blade mounted under a frame supported by wheels, or the like with the scraper blade being pivotable about a vertical axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/4078—Fluid exchange between hydrostatic circuits and external sources or consumers
    • F16H61/4096—Fluid exchange between hydrostatic circuits and external sources or consumers with pressure accumulators

Definitions

  • the present invention relates to a scraper vehicle provided with a scraper that can be excavated, a control method thereof, and a towing vehicle that pulls the scraper vehicle.
  • Non-Patent Document 1 As an example of a scraper vehicle equipped with a scraper for scraping the ground surface or the like, for example, a vehicle manufactured by K-TEC is known (see Non-Patent Document 1 and the like).
  • Such a scraper vehicle is equipped with a scraper that scrapes off the ground surface, etc. of the towed vehicle towed by a large truck or other towing vehicle, and is used for work such as leveling the ground surface, etc. evenly.
  • the scraper vehicle (towed vehicle) is towed by a towing vehicle such as a large truck while the scraper is towed.
  • a towing vehicle such as a large truck
  • the work of scraping the convex part of the ground surface and leveling it flat, collecting the scraped earth and sand in the storage part, transporting it to a predetermined earth and sand storage place, and discharging it is repeated.
  • the conventional scraper vehicle as described above is towed by a large towing vehicle to perform the work, but when the scraper has a large scraping allowance on the ground surface, the scraper bites into the ground surface and resistance is generated. growing.
  • the tires (driving wheels) of the towing vehicle (large truck, etc.) may slip, and the work (running, moving) may not be continued only by the traction force of the towing vehicle (large truck, etc.). ..
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and although it has a relatively simple and low-cost configuration, even a scraper vehicle does not easily become inoperable, shortens the construction period, and reduces the construction cost. It is an object of the present invention to provide a scraper vehicle and a control method thereof that can contribute to the above. Another object of the present invention is to provide a towing vehicle that is easy to use.
  • the scraper vehicle according to the present invention is a scraper vehicle provided with a scraper that can be excavated, and at least a part of the traveling wheels of the scraper vehicle is always used or depending on the traveling resistance of the scraper vehicle during excavation by the scraper. It is equipped with an auxiliary drive system that supplies driving force to the wheel tractor.
  • the method for controlling a scraper vehicle is a method for controlling a scraper vehicle provided with a scraper capable of excavation, and in excavation by the scraper, the traveling wheels of the scraper vehicle are constantly or depending on the traveling resistance of the scraper vehicle.
  • the auxiliary drive system is controlled to supply at least a part of the driving force.
  • the towing vehicle according to the present invention is a towing vehicle that towes a scraper vehicle provided with a scraper that can be excavated, and is a detection device that detects information on the running of the towing vehicle and a towing vehicle that is detected by the detection device. It is provided with a communication device for communicating information on traveling to the scraper vehicle.
  • a scraper vehicle and a control method thereof which have a relatively simple and low-cost configuration, but do not easily become inoperable, and can contribute to shortening of construction period, reduction of construction cost, and the like. be able to. Further, according to the present invention, it is possible to realize a towing vehicle that is easy to use.
  • FIG. 1A is a plan view showing an example of the overall configuration of the scraper vehicle according to the embodiment
  • FIG. 1B is a side view of the scraper vehicle
  • FIG. 1C is after the scraper vehicle. It is an enlarged view which shows the ring part enlarged. It is a side view which showed schematicly about the scraper vehicle which concerns on one Embodiment. It is a figure explaining the scraper work cycle using the scraper vehicle which concerns on one Embodiment.
  • FIG. 4 (A) is a diagram showing an auxiliary drive system (during pressure accumulator operation)
  • FIG. 4 (B) is a diagram showing an auxiliary drive system (during pressure supply operation)
  • FIG. 4 (C) is a diagram.
  • FIG. 4 (D) is a figure which shows the accumulator of a pressure supply state. It is a block diagram of the towing vehicle and the scraper vehicle which concerns on one Embodiment.
  • the scraper vehicle 100 is used as a towed vehicle towed by a large truck or other towing vehicle 1.
  • the scraper vehicle 100 is rotatably supported by a frame 101 via a suspension mechanism including a spring, a damper, and the like. It includes a front wheel 102 (driven wheel) and a pair of left and right rear wheels 103 (driven wheel).
  • the pair of left and right front wheels 102 (102A, 102B) can be rotated independently of each other, and similarly, the pair of left and right rear wheels 103 (103A, 103B) can be rotated independently of each other.
  • the pair of left and right front wheels 102 (102A, 102B) and the pair of left and right rear wheels 103 (103A, 103B), which are the trailing wheels, correspond to an example of the traveling wheels according to the present embodiment.
  • the scraper vehicle 100 includes a communication device 5 capable of communicating with the communication device 4 provided in the towing vehicle 1, a speedometer 6 for detecting the moving speed of the scraper vehicle 100, and a storage container 120. It is provided with a storage container detection device 7 for detecting how much excavated material such as earth and sand is stored.
  • Bluetooth registered trademark
  • RFID Radio Frequency Identification
  • FeliCa registered trademark
  • Proximity communication shall be used.
  • the speedometer 6 one that detects the rotation speed of the rear wheel 103 can be used.
  • the speedometer 6 may be omitted.
  • the control device 200 may control the hydraulic actuator 150 by using the output of the speedometer 3 described later (details will be described later).
  • the storage container detection device 7 detects whether the storage container 120 is full or almost full.
  • the storage container detection device 7 may provide a load cell in the storage container 120 and detect whether the storage container 120 is full or almost full from the weight of the excavated object from the output of the load cell.
  • the storage container detection device 7 is an output of a non-contact range finder such as an ultrasonic range finder or a laser range finder provided above the storage container 120, or an image taken by a camera provided above the storage container 120. It may be detected whether the storage container 120 is full or almost full.
  • the camera may be provided at a position where the scraper 110, which will be described later, can be photographed.
  • a connecting device 104 that is detachably connected to a large truck or other towing vehicle 1 is provided.
  • the towing vehicle 1 includes a transmission 2 (for example, an automatic transmission) having a plurality of speed stages, a speedometer 3, and a communication device 4 that communicates with the communication device 5 of the scraper vehicle 100.
  • a transmission 2 for example, an automatic transmission
  • a speedometer 3 for example, a speedometer
  • a communication device 4 that communicates with the communication device 5 of the scraper vehicle 100.
  • the speed stage is switched according to the vehicle speed of the towing vehicle 1, and when a load is applied during traveling and the speed becomes lower than a preset predetermined vehicle speed, the speed is automatically set.
  • the downshift is performed.
  • the speedometer 3 detects the speed of the towing vehicle 1 by detecting the rotation speed of the output shaft of the transmission 2.
  • the communication device 4 communicates to the communication device 5 that the speed detected by the speedometer 3 and the downshift have been executed.
  • the output of the towing vehicle 1 is 200 to 300 KW, preferably around 250 KW, but the output is not limited to this. Further, in the present embodiment, the towing vehicle 1 has a speed at the time of excavation of 3 km / h to 5 km / h, preferably 3 km / h to 4 km / h, and a speed at the time of non-excavation of 6 km / h to 8 km / h. However, it is not limited to this.
  • the scraper vehicle 100 includes a scraper 110 for excavating.
  • the scraper 110 is a blade-shaped or spatula-shaped member for scraping off earth and sand on a running surface such as the ground surface.
  • a running surface such as the ground surface.
  • an open-top storage container for accommodating earth and sand and the like. It is attached to the bottom of the 120 so as to extend along the vehicle width direction (vertical direction in FIG. 1A).
  • the traveling surface is not limited to the surface of the earth, etc., and can be applied to any surface on which the scraper vehicle travels (for example, earth and sand covering the surface of the earth, ice, snow, artificial objects, etc.). Is.
  • the scraper 110 is integrated with the storage container 120, when the hydraulic cylinder 111 is shortened, the storage container 120 for earth and sand or the like is swung around the pivot 120A via the link mechanism, and the storage container 120 is lowered forward (FIG. FIG. 1 (B), downward to the left in FIG. 2). As a result, the tip 110A of the scraper 110 can be moved toward the ground surface (lower side of FIG. 1B), and thus can be made to bite into the traveling surface such as the ground surface in a predetermined manner.
  • the amount of biting into the ground surface, etc., and the amount of excavation of earth and sand should be adjusted according to the amount of protrusion of the tip 110A of the scraper 110 downward from the bottom of the storage container 120. Can be done.
  • the hydraulic cylinder 111 when moving without scraping the traveling surface such as the ground surface, the hydraulic cylinder 111 is extended to swing the storage container 120 around the pivot 120A via the link mechanism to move the tip 110A of the scraper 110. It can be separated (evacuated) from the traveling surface such as the ground surface.
  • the scraper 110 is a scraper 110 so that when the scraper vehicle 100 travels (moves) to the left in FIGS. 1 (B) and 2, it can bite into a traveling surface such as the ground surface and scoop up the surface.
  • the tip is wedge-shaped (like a wedge) and has a predetermined rake angle A (see FIG. 1 (B)).
  • the storage container 120 includes a bottom surface 122, left and right side surfaces 123, and a rear end surface 124, and is capable of internally storing earth and sand scooped up from the ground surface or the like by a scraper 110.
  • the storage container 120 can discharge (release) the stored earth and sand at a predetermined discharge place (or discharge place) even while traveling. Specifically, by extending the hydraulic cylinder 125 (see FIG. 2) and the like toward the front (left in FIGS. 1B and 2), the rear end surface 124 (rear end member) is brought into the storage container 120. On the other hand, it is moved forward (opening 121 side). As a result, earth and sand can be discharged from the opening 121 (that is, the gap between the bottom surface 122 and the lower end of the swingable gate 127).
  • the hydraulic cylinder 111 is extended and the tip 110A of the scraper 110 is raised (retracted) from the traveling surface such as the ground surface to a predetermined height.
  • the hydraulic cylinder 126 when discharging earth and sand, the hydraulic cylinder 126 is extended and the gate 127 is swung upward via the pivot 127A so that the discharge efficiency is improved, so that the opening of the opening 121 can be enlarged. ing.
  • the tip 110A of the scraper 110 bites into the ground surface (ground).
  • the tires (driving wheels) of the towing vehicle 1 may slip or the like and the traveling (movement) cannot be continued only by the traction force of the towing vehicle 1 (large truck or the like).
  • it is necessary to call a bulldozer 300 for support and push the scraper vehicle 100 towed by the towing vehicle 1 from behind to assist traveling (movement).
  • a bulldozer 300 see FIG. 2 for support and push the scraper vehicle 100 towed by the towing vehicle 1 from behind to assist traveling (movement).
  • the bulldozer 300 needs to be prepared and kept on standby, resulting in an increase in construction cost.
  • the scraper vehicle 100 has a hydraulic pressure accumulated on at least one of a pair of left and right front wheels 102 and a pair of left and right rear wheels 103. It is equipped with a hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 capable of supplying a driving force.
  • a hydraulic actuator hydraulic motor
  • the rear wheels 103 are configured independently on the left and right, and hydraulic actuators (hydraulic motors) 150 (150A, 150B) are provided corresponding to the left and right (103A, 103B), respectively. It is not limited.
  • the hydraulic actuators (hydraulic motors) 150 (150A, 150B) are connected to an accumulator (accumulator) 160 that stores hydraulic oil boosted to a predetermined hydraulic pressure. More specifically, as shown in FIGS. 4A and 4B, the hydraulic actuators 150 (150A and 150B) are connected to the accumulator 160 with the solenoid valve 161 interposed therebetween. , The accumulator 160 is connected to the hydraulic pump 170. The solenoid valve 161 and the hydraulic pump 170 are controlled by the control device 200. A gear 131, which will be described later, is provided on the output shaft (output rotation shaft) of the hydraulic actuators 150 (150A, 150B).
  • the accumulator 160 will be further described based on FIGS. 4 (C) and 4 (D).
  • the accumulator 160 has a main body 302, an air supply valve 301, a Prada 303, and an oil supply / exhaust valve 304.
  • the Prada 303 is a rubber film, and the space above the Prada 303 of the main body 302 is filled with nitrogen gas, and the hydraulic oil is present in the space below the Prada 303 of the main body 302. .
  • the air supply valve 301 is a nitrogen gas filling port
  • the oil supply / exhaust valve 304 is an inlet / outlet for hydraulic oil.
  • the output of the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 is 40 KW to 200 KW (16% to 80% of the output of the towing vehicle 1), preferably 62.5 KW to 150 KW (25% to 25% of the output of the tow vehicle 1). 60%), more preferably 100 KW to 125 KW (40% to 50% of the output of the towing vehicle 1). This is because the output of the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 does not have to be larger than the output of the towing vehicle 1, and the accumulator 160 and the hydraulic actuator 150 become large. On the other hand, if the output of the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 is less than 16% of the output of the towing vehicle 1, the idling of the tire may not be improved.
  • the control device 200 accumulates pressure in the accumulator (accumulator) 160 according to a command (control signal) (pre-programmed control signal generation timing or control signal generation timing manually operated by the operator), or the accumulator (accumulator) 160.
  • the high-pressure hydraulic oil inside is supplied to the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 (150A, 150B) to drive the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 (150A, 150B) to rotate.
  • the control device 200 drives the hydraulic pump 170 in a state where the electromagnetic valve 161 is closed, as shown in FIG. 4 (A), to drive the hydraulic pump 170.
  • the fluid pressure (hydraulic pressure) discharged from the pump 170 is accumulated in the accumulator (accumulator) 160.
  • FIG. 4C shows an enlarged view of the accumulator 160 in the state of FIG. 4A.
  • the control device 200 sets the hydraulic pump 170 in a non-driving state and opens the electromagnetic valve 161 as shown in FIG. 4 (B).
  • the high-pressure hydraulic oil in the accumulator (accumulator) 160 is supplied to the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 (150A, 150B) and driven to rotate.
  • FIG. 4 (D) shows the accumulator 160 in the state of FIG. 4 (B) in an enlarged manner.
  • the rotational force of the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 (150A, 150B) is transmitted to the rear wheels 103 (103A, 103B) via a gear mechanism such as a speed reducer (gear 131 or the like in FIG. 4B). .. As a result, the rear wheels 103 (103A, 103B) are driven.
  • the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 (150A, 150B) is rotationally driven by using the hydraulic pressure (fluid pressure, fluid pressure energy) accumulated in the accumulator (accumulator) 160.
  • the rear wheels 103 (103A, 103B) connected to the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 (150A, 150B) can be driven to rotate.
  • the tip 110A of the scraper 110 may bite into the ground surface (ground).
  • the traction force of the towing vehicle 1 large truck or the like
  • the tires may spin or the like, making it impossible to continue traveling (moving).
  • the rear wheels 103 (103A, 103B) are rotationally driven by the hydraulic actuators (hydraulic motors) 150 (150A, 150B), so that the vehicle continues to run unless the bulldozer or the like assists. Even if it is not possible to drive (when it is impossible to drive), it will not be impossible to drive, and it can contribute to shortening the construction period and reducing the construction cost.
  • a hydraulic motor is a type of pressure motor that extracts the rotational movement of a shaft by supplying pressure oil obtained by operating a hydraulic pump from the primary side and discharging it from the secondary side.
  • reverse rotation assisting the vehicle in the backward direction
  • the torque can be controlled, and by controlling the flow rate of the supplied oil, the output (rotational speed of the shaft) can be controlled.
  • accumulator 160 can be accumulating pressure as follows, for example.
  • the scraper vehicle 100 is towed by a large truck or other towing vehicle 1 and moved according to a work cycle (scraper work cycle) as shown in FIG.
  • the scraper vehicle 100 towed and traveled by the towing vehicle 1 is in an empty state, and the tip 110A of the scraper 110 is not lifted to scrape the ground (retracted state of the scraper 110).
  • the scraper vehicle 100 is an empty load traveling section (region) towed by the towing vehicle 1 and travels.
  • fluid pressure such as oil pressure is accumulated in the accumulator (accumulator) 160 via a hydraulic pump 170 or the like (see FIG. 4 (A)).
  • As the accumulator (accumulator) 160 and the hydraulic pump 170 conventionally known general ones can be adopted.
  • the hydraulic pump 170 is mounted on the scraper vehicle 100 and is rotationally connected to the rear wheels 103 (103A, 103B).
  • the hydraulic pump 170 can be driven by the rotation of the rear wheels 103 (103A, 103B) of the scraper vehicle 100, which is towed and traveled by the towing vehicle 1.
  • the hydraulic pump 170 is driven or not driven by the control of the hydraulic circuit by the control device 200 (or the control of the clutch mechanism or the like provided between the hydraulic pump 170 and the rear wheels 103 (103A, 103B)). The state can be switched.
  • the speed of the towing vehicle 1 or the scraper vehicle 100 is set to less than 4.5 km / h, for example, based on the output of at least one of the speedometer 3 and the speedometer 6 in the section A (region).
  • the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 may assist the scraper vehicle in traveling when the speed is reduced or the transmission 2 shifts down. As a result, the entire work cycle can be shortened.
  • the hydraulic pump 170, the accumulator (accumulator) 160, the hydraulic motor 150, the control device 200, and the like correspond to an example of the auxiliary drive system.
  • the scraper vehicle 100 is towed and travels while the scraper vehicle 100 bites the tip 110A of the scraper 110 into the ground and smoothes the traveling surface such as the ground surface.
  • It is a scraper work section (area). Since this section travels while accommodating the scraped soil in the storage container 120, it is also a sediment loading and sediment transport section (area).
  • the hydraulic pump 170 is not driven, and the control device 200 opens the solenoid valve 161 to apply the fluid pressure accumulated in the accumulator (accumulator) 160 during traveling in the empty traveling section (A section).
  • the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 (150A, 150B) is supplied to rotate drive (drive assist) the rear wheels 103 (103A, 103B) (see FIG. 4B). In this way, the traveling of the scraper vehicle 100 is assisted (drive assist).
  • the control device 200 is used when the speed of the towing vehicle 1 or the scraper vehicle 100 becomes less than 2.5 to 3 km / h, for example, based on the output of at least one of the speedometer 3 and the speedometer 6, or when the speedometer 2
  • the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 may assist the scraper vehicle in traveling.
  • the running resistance increases, such as when the shaving allowance on the running surface such as the ground surface (ground) is relatively large, and in the past, running could not be continued without the assistance of a bulldozer or the like. Even in the case (when the vehicle cannot travel), the vehicle does not become inoperable, which can greatly contribute to shortening the construction period and reducing the construction cost.
  • control device 200 controls the hydraulic circuit (solenoid valve 161 of the hydraulic circuit connecting the accumulator 160 and the hydraulic actuator 150) so as to always assist the traveling in the B section by programming to the control device 200 or the like.
  • the running may be assisted when the running resistance becomes larger than a predetermined value in the B section and the running continuation is hindered.
  • the control device 200 may control the hydraulic circuit based on the load detection result of the load cell or the like attached to the coupling device 104 or the frame 101 in the vicinity thereof (or by the driver of the towing vehicle 1 manually). It is possible.
  • the control device 200 may also set the hydraulic pump 170 in the non-driving state when the storage container detection device 7 detects whether the storage container 120 is full or almost full even in the B section (region). Similarly, in the B section (region), the speed of the towing vehicle 1 or the scraper vehicle 100 becomes, for example, 3 km / h or more based on the output of at least one of the speedometer 3 and the speedometer 6. In this case, or when the transmission 2 shifts up, the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 may stop assisting the scraper vehicle in traveling. As a result, the accumulator 160 and the hydraulic actuator 150 can be used efficiently.
  • the section C in FIG. 3 is a section in which the earth and sand scraped in the section B and the cargo such as the earth and sand stored in the storage container 120 are transported to the unloading place (sediment accumulation place). (Area).
  • fluid pressure such as oil pressure is accumulated in the accumulator (accumulator) 160 via the hydraulic pump 170 or the like (see FIG. 4 (A)).
  • the scraper 110 is running in a state where the tip 110A is lifted and the ground is not scraped (the scraper 110 is retracted).
  • the section D following the section C in FIG. 3 is a section (area) for unloading the earth and sand carried from the section C and unwinding (spreading) the unloaded earth and sand.
  • fluid pressure such as oil pressure is accumulated in the accumulator (accumulator) 160 via the hydraulic pump 170 or the like (see FIG. 4 (A)).
  • the scraper 110 is running in a state where the tip 110A is lifted and the ground is not scraped (the scraper 110 is retracted).
  • the speed of the towing vehicle 1 or the scraper vehicle 100 is, for example, 2.5 to 3 km / m, based on the output of at least one of the speedometer 3 and the speedometer 6 in the C section and the D section.
  • the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 may assist the scraper vehicle in traveling. As a result, the entire work cycle can be shortened.
  • the unwound (spread) earth and sand in the D section can be compacted by a compaction roller or the like arranged behind the scraper vehicle 100.
  • the accumulator is used in the section where the scraper work by the scraper 110 is not performed (the section where the load on the towing vehicle 1 is relatively small; the retracted section of the scraper 110) (A, C, D sections in FIG. 3).
  • (Accumulator) 160 is accumulating fluid pressure such as oil pressure via a hydraulic pump 170 or the like. Then, the accumulated fluid pressure is applied to the scraper work section in which the scraper work is performed (the section in which the load on the towing vehicle 1 is large; the section in which the scraper 110 is predeterminedly bitten into the traveling surface) (section B in FIG. 3).
  • the traveling of the scraper vehicle 100 is assisted.
  • the scraper vehicle 100 does not need to have its own drive source (internal combustion engine, electric motor, etc.) and has a simple and economical configuration, and there is no need to refuel (fuel supply) or charge the electric motor or the like. It can be configured to be easy to use.
  • the control device By programming to the control device 200 or the like, the control device accumulates fluid pressure such as flood control in the accumulator (accumulator) 160 via the hydraulic pump 170 or the like in the sections A, C, and D of FIG.
  • the hydraulic circuit can be controlled. It is also possible for the driver of the towing vehicle 1 to manually control the hydraulic circuit.
  • the gear mechanism interposed between the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 (150A, 150B) and the rear wheels 103 (103A, 103B) is shown in FIGS. 1A to 1A.
  • the internal gear 130 (130A, 130B) and the gear 131 (131A, 131B) can be included in the configuration.
  • the internal gears 130 (130A, 130B) rotate coaxially and integrally with the rear wheels 103 (103A, 103B) and are provided with gears (internal gears) on the inner peripheral side.
  • gear 131 (131A, 131B) meshes with the internal gear of the internal gear 130 (130A, 130B) and rotates coaxially and integrally with the output shaft (output rotation shaft) of the hydraulic motor 150 (150A, 150B). To do.
  • the internal gears 130 are substantially integrated with the wheels (annular elements on which the tires are assembled on the outer circumference) that rotatably support the rear wheels 103 (103A, 103B) with respect to the axle. It can be configured as a target.
  • the gear 131 (131A, 131B) is rotatably supported on the scraper 110 side (frame side of the scraper 110) via the hydraulic actuator (hydraulic motor) 150 (150A, 150B).
  • the fluid pressure accumulated in the accumulator (accumulator) 160 is applied at a predetermined timing (for example, a scraper work section for performing scraper work (a section where the load on the towing vehicle 1 is large) (section B in FIG. 3). ), Supply to the hydraulic accumulator (hydraulic motor) 150 (150A, 150B).
  • the rear wheels 103 (103A, 103B) can be rotationally driven.
  • the hydraulic cylinders 111, 125, 126, etc. can utilize the flood pressure supplied from the towing vehicle 1 side, and also utilize the fluid pressure accumulated in the accumulator (accumulator) 160. Is also possible.
  • the fluid pressure accumulated in the accumulator (accumulator) 160 is not limited to the oil pressure, and the fluid pressure of another fluid can also be used. That is, the hydraulic pump is an example of a fluid pressure pump, and the hydraulic motor is an example of a fluid pressure motor.
  • auxiliary drive system using hydraulic energy (fluid pressure energy) including an accumulator 160, a hydraulic pump 170, and a hydraulic motor 150 is adopted as an auxiliary drive system
  • the auxiliary drive system includes a rechargeable storage battery (corresponding to the accumulator 160 in FIGS. 4 (A) and 4 (B)) and a generator (corresponding to the hydraulic pump 170 in FIGS. 4 (A) and 4 (B)).
  • An auxiliary drive system using electric energy including an electric motor (corresponding to the hydraulic motor 150 of FIGS. 4 (A) and 4 (B)) may be used.
  • a hydraulic pump and a hydraulic motor can be of a type that can perform both functions by switching a hydraulic circuit or the like, and a generator and a motor are an electric generator that integrates these. It is also possible to do.
  • the auxiliary drive system is at least one of an auxiliary drive system that uses fluid pressure energy as a driving force and an auxiliary drive system that uses electrical energy as a driving force, that is, either of the two auxiliary drive systems.
  • the configuration can include both.
  • the configuration is relatively simple and low cost, even a scraper vehicle as a towed vehicle towed by a large truck or other towed vehicle is easy. It is possible to provide a scraper vehicle and a control method thereof that can contribute to shortening of construction period, reduction of construction cost, etc. without becoming inoperable.
  • the scraper work cycle using the scraper vehicle has a section in which the load on the towing vehicle 1 is relatively small, such as a sediment transporting, discharging section, and an empty load section (FIG. 3).
  • Sections A, C, and D scraper work section (section where the load on the towing vehicle 1 is large) (section B in FIG. 3) that actually performs scraper work (work to rescue and collect earth and sand such as the ground surface). Focused on including.
  • the energy is stored in the accumulator in the section where the load on the towing vehicle 1 is relatively small (A, C, D sections in FIG. 3)
  • the stored energy is stored in the scraper work section (B section in FIG. 3). It is used as an auxiliary drive (drive assist).
  • the stored energy can be used as an auxiliary drive (drive assist) very efficiently without changing the scraper work cycle that has been generally performed conventionally.
  • the present invention is not limited to this.
  • the front wheels 102 (102A, 102B) are omitted, or when traveling wheels other than the front wheels 102 and the rear wheels 103 (for example, intermediate wheels, traveling wheels attached to the third row or more axles) are provided.
  • traveling wheels other than the front wheels 102 and the rear wheels 103 for example, intermediate wheels, traveling wheels attached to the third row or more axles.
  • traveling wheels other than the front wheels 102 and the rear wheels 103 for example, intermediate wheels, traveling wheels attached to the third row or more axles
  • at least a part of those wheels may be provided with auxiliary drive by an auxiliary drive system.
  • the towing vehicle 1 that is easy to use is realized. be able to.
  • the scraper vehicle 100 is towed by the towing vehicle 1, but a self-propelled scraper vehicle can also be used as the scraper vehicle 100.
  • the embodiments described above are merely examples for explaining the present invention, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

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Abstract

比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、簡単には走行不能にはならず、工期の短縮、施工コストの削減などに貢献可能なスクレーパ車両を提供するため、スクレーパ車両１００は、スクレーパ１１０による掘削において、常時或いはスクレーパ車両１００の走行抵抗に応じて、スクレーパ車両の走行車輪１０３の少なくとも一部に駆動力を供給する補助駆動システムを備える。

Description

スクレーパ車両及びその制御方法並びに牽引車両
　本発明は掘削可能なスクレーパを備えたスクレーパ車両及びその制御方法、並びにスクレーパ車両を牽引する牽引車両に関する。
　従来、地表等を削り取るスクレーパを備えたスクレーパ車両の一例として、例えば、Ｋ－ＴＥＣ社製のものが知られている（非特許文献１など参照）。
　このようなスクレーパ車両は、大型トラックやその他の牽引車両により牽引される被牽引車両に、地表等を削り取るスクレーパが備えられ、地表等を平坦に均すような作業に用いられている。
　例えば、大型土木の作業等（例えば、住宅地、ゴルフ場、太陽光パネル発電所用地の造成など）においては、スクレーパ車両（被牽引車両）を、大型トラック等の牽引車両により牽引しながら、スクレーパにて地表の凸部を削って平らに均し、その削った土砂等を収容部に集めて、所定の土砂置き場まで搬送して排出するといった作業が繰り返し行われる。
　なお、被牽引車両ではないが、小型のスクレーパをトラクタに取り付け、削った土を容器に収納して運搬するようにした構成は、整地キャリアなどと称されて、例えば特許文献１などに記載されている。
インターネット＜ＵＲＬ：http://ktec.com/our-scrapers/k-tec-1243-adt＞
特開２０００－１６６３０５号公報
　ところで、上述したような従来のスクレーパ車両は、大型の牽引車両により牽引されて作業が行われるが、スクレーパによる地表の削り代が大きい場合などには、スクレーパが地表に噛み込んでしまって抵抗が大きくなる。この場合、牽引車両（大型トラック等）のタイヤ（駆動輪）が空転等してしまい牽引車両（大型トラック等）の牽引力だけでは作業（走行、移動）を継続することができなくなる場合があった。
　かかる場合には、例えば、ブルドーザなどを応援に呼び、牽引車両により牽引されているスクレーパ車両を後方から押して走行（移動）を助ける必要がある。しかしながら、このようにすると、作業効率が悪く工期が長くなるなどのおそれがあると共に、スクレーパ車両の他にブルドーザを準備して待機させておく必要があるなど、施工コストが増大するなどの問題があった。
　本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、スクレーパ車両であっても、簡単には走行不能にはならず、工期の短縮、施工コストの削減などに貢献可能なスクレーパ車両及びその制御方法を提供することを目的とする。
　また、本発明は、使い勝手のよい牽引車両を提供することを目的とする。
　このため、本発明に係るスクレーパ車両は、掘削可能なスクレーパを備えたスクレーパ車両であって、前記スクレーパによる掘削において、常時或いはスクレーパ車両の走行抵抗に応じて、スクレーパ車両の走行車輪の少なくとも一部に駆動力を供給する補助駆動システムを備えている。
　本発明に係るスクレーパ車両の制御方法は、掘削可能なスクレーパを備えたスクレーパ車両の制御方法であって、前記スクレーパよる掘削において、常時或いはスクレーパ車両の走行抵抗に応じて、スクレーパ車両の走行車輪の少なくとも一部に駆動力を供給するように補助駆動システムを制御する。
　本発明に係る牽引車両は、掘削可能なスクレーパを備えたスクレーパ車両を牽引する牽引車両であって、前記牽引車両の走行に関する情報を検出する検出装置と、該検出装置が検出した前記牽引車両の走行に関する情報を前記スクレーパ車両に通信する通信装置と、を備えている。
　本発明によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、簡単には走行不能にはならず、工期の短縮、施工コストの削減などに貢献可能なスクレーパ車両及びその制御方法を提供することができる。
　また、本発明によれば使い勝手のよい牽引車両を実現することができる。
図１（Ａ）は、一実施形態に係るスクレーパ車両の全体構成の一例を示す平面図であり、図１（Ｂ）はスクレーパ車両の側面図であり、図１（Ｃ）はスクレーパ車両の後輪部分を拡大して示す拡大図である。 一実施形態に係るスクレーパ車両を概略的に示した側面図である。 一実施形態に係るスクレーパ車両を利用したスクレーパ作業サイクルを説明する図である。 図４（Ａ）は、補助駆動システム（蓄圧動作時）を示す図であり、図４（Ｂ）は、補助駆動システム（圧力供給動作時）を示す図であり、図４（Ｃ）は、蓄圧状態のアキュームレータを示す図であり、図４（Ｄ）は、圧力供給状態のアキュームレータを示す図である。 一実施形態に係る牽引車両とスクレーパ車両とのブロック図である。
　以下に、本発明の一実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態により、本発明が限定されるものではない。
　本実施形態に係るスクレーパ車両１００は、大型トラックやその他の牽引車両１により牽引される被牽引車として利用される。
　図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図２に示すように、スクレーパ車両１００は、フレーム１０１に、スプリング及びダンパー等を含むサスペンション機構等を介して回転自在に支持されている左右一対の前輪１０２（従動輪）と、左右一対の後輪１０３（従動輪）と、を備える。なお、左右一対の前輪１０２（１０２Ａ，１０２Ｂ）は相互独立に回転可能とすることができ、同様に左右一対の後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）は相互独立に回転可能とすることができる。なお、従動輪である左右一対の前輪１０２（１０２Ａ，１０２Ｂ）や左右一対の後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）が、本実施形態に係る走行車輪の一例に相当する。
　また、スクレーパ車両１００は、図５に示すように、牽引車両１に設けられた通信装置４と通信可能な通信装置５と、スクレーパ車両１００の移動速度を検出する速度計６と、収容容器１２０が土砂などの掘削物をどの程度収容しているかを検出する収容容器検出装置７と、を備えている。
　通信装置４および通信装置５としては、種々の通信方式を用いることができるが、本実施形態においては、Bluetooth（登録商標）や、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）であるFeliCa（登録商標）モジュールなどの近接通信を用いるものとする。
　速度計６としては、後輪１０３の回転数を検出するものを用いることができる。
　なお、速度計６を省略してもよく、この場合、制御装置２００は、後述の速度計３の出力を用いて、油圧アクチュエータ１５０の制御を行ってもよい（詳細は後述）。
　収容容器検出装置７は、本実施形態においては、収容容器１２０が満杯かほぼ満杯かを検出するものである。収容容器検出装置７は、収容容器１２０にロードセルを設けて、ロードセルの出力から掘削物の重量から収容容器１２０が満杯かほぼ満杯かを検出してもよい。また、収容容器検出装置７は、収容容器１２０の上方に設けられた超音波距離計、レーザ距離計などの非接触距離計の出力や、収容容器１２０の上方に設けられたカメラが撮影した画像から収容容器１２０が満杯かほぼ満杯かを検出してもよい。なお、カメラは、後述するスクレーパ１１０を撮影できる位置に設けてもよい。
　また、フレーム１０１の前方（図１において左方）には、大型トラックやその他の牽引車両１に着脱可能に連結される連結装置１０４が備えられている。
　牽引車両１は、複数の速度段を有する変速装置２（例えば、自動変速装置）と、速度計３と、スクレーパ車両１００の通信装置５と通信する通信装置４と、を備えている。
　変速装置２として自動変速装置を用いた場合には、牽引車両１の車速に応じて速度段が切り換えられ、特に走行中に負荷がかかって予め設定された所定の車速以下になると、自動的にシフトダウンが実行される。
　速度計３は、変速装置２の出力軸の回転数を検出することにより、牽引車両１の速度を検出している。
　通信装置４は、速度計３が検出した速度や、シフトダウンが実行されたことを通信装置５に通信する。
　なお、本実施形態において、牽引車両１の出力は、２００～３００ＫＷ、好ましくは、２５０ＫＷ前後であるが、これに限定されるものではない。
　また、本実施形態において、牽引車両１は、掘削時の速度が３ｋｍ／ｈ～５ｋｍ／ｈ、好ましくは３ｋｍ／ｈ～４ｋｍ／ｈであり、非掘削時の速度が６ｋｍ／ｈ～８ｋｍ／ｈであるが、これに限定されるものではない。
　スクレーパ車両１００は、掘削を行うスクレーパ（scraper）１１０を備える。スクレーパ１１０は、地表等の走行面の土砂を削り取るための刃状或いはへら状の部材であり、本実施形態では、図１（Ｂ）に示すように、土砂等を収容する上面開放の収容容器１２０の底部に車幅方向（図１（Ａ）の上下方向）に沿って延在するように取り付けられている。なお、走行面は、地表等に限定されるものではなく、スクレーパ車両がその上を走行する面（例えば、地表を覆う土砂、氷、雪の他、人工的な物など）であれば適用可能である。
　スクレーパ１１０は収容容器１２０と一体的であるため、油圧シリンダ１１１を短縮させると、リンク機構を介して、土砂等の収容容器１２０が枢軸１２０Ａ周りに揺動されて収容容器１２０が前下がり（図１（Ｂ）、図２において左方下がり）に傾斜する。これにより、当該スクレーパ１１０の先端１１０Ａを地表（図１（Ｂ）の下方）に向けて移動させることができ、以って地表等の走行面に対して所定に食い込ませることができる。
　なお、スクレーパ１１０の先端１１０Ａの収容容器１２０の底部からの下方への突き出し量によって、地表等に対する食い込み量、延いては土砂などの掘削量（単位水平移動量当たりの掘削量）を調整することができる。
　また、地表等の走行面を削らない移動時等には、油圧シリンダ１１１を伸長させることで、リンク機構を介して、収容容器１２０を枢軸１２０Ａ周りに揺動させてスクレーパ１１０の先端１１０Ａを、地表等の走行面から離間（退避）させることができるようになっている。
　このスクレーパ１１０は、スクレーパ車両１００が、図１（Ｂ）、図２において左方に走行（移動）したときに、地表等の走行面に食い込んで表面をすくい上げることができるように、スクレーパ１１０の先端がくさび状に（くさびのように）、所定のすくい角Ａ（図１（Ｂ）参照）を有している。
　また、スクレーパ１１０の上面（すくい面）の上には、スクレーパ１１０の先端によりすくい上げられた土砂などを、スクレーパ１１０の車両進行方向後方（図１（Ｂ）において右側）に設けられている収容容器１２０に招き入れて収容するための開口１２１が設けられている。
　収容容器１２０は、底面１２２と、左右の側面１２３と、後端面１２４と、を含み、スクレーパ１１０によって地表等からすくい上げられた土砂等を内部に収容することができるようになっている。
　また、収容容器１２０は、所定の排出場所（或いは放出場所）において、収容している土砂等を走行中においても排出（放出）することができる。具体的には、油圧シリンダ１２５（図２参照）等を前方（図１（Ｂ）及び図２において左方）に向けて伸長させることで、後端面１２４（後端部材）を収容容器１２０に対して前方（開口１２１側）に移動させる。これにより、開口１２１（すなわち底面１２２と揺動可能なゲート１２７の下端との隙間）から土砂等を排出することができる。
　但し、例えば、少なくとも底面１２２を斜めに持ち上げるなどの他の方法により、収容した土砂等を収容容器１２０から排出する構成を採用することもできる。
　なお、この走行中における土砂等の排出（或いは放出）の際には、油圧シリンダ１１１は伸長されて、スクレーパ１１０の先端１１０Ａは地表等の走行面から所定高さまで上昇（退避）されている。
　また、土砂等の排出時には、排出効率が良くなるように、油圧シリンダ１２６を伸長させて、ゲート１２７を枢軸１２７Ａを介して上方へ揺動させることで、開口１２１の開口を大きくできるようになっている。
　ここで、地表（地面）に対する食い込み代（削り代）が大きい場合などには、スクレーパ１１０の先端１１０Ａが地表（地面）に噛み込んでしまう。このようになると、牽引車両１（大型トラック等）の牽引力だけでは、牽引車両１のタイヤ（駆動輪）が空転等してしまい走行（移動）を継続することができなくなってしまう場合がある。かかる場合には、例えば、ブルドーザ３００（図２参照）などを応援に呼び、牽引車両１により牽引されているスクレーパ車両１００をその後方から押して走行（移動）を助ける必要などがある。しかし、このようにすると、作業効率が悪く工期が長くなってしまうと共に、ブルドーザ３００を準備して待機させておく必要があるなど、施工コストが増大してしまうなどの問題があった。
　このため、本実施形態に係るスクレーパ車両１００は、図１、図２に示すように、左右一対の前輪１０２と、左右一対の後輪１０３と、のうちの少なくとも一方に対して、蓄圧した油圧で駆動力を供給することができる油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０を備えている。
　図１（Ａ）では、後輪１０３は左右独立に構成され、左右のそれぞれ（１０３Ａ、１０３Ｂ）に対応して油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）が備えられているが、これに限定されるものではない。
　油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）は、所定油圧に昇圧された作動油を蓄えているアキュームレータ（蓄圧器）１６０に接続されている。より具体的には、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、油圧アクチュエータ１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）は、電磁弁１６１を間に介在させた状態でアキュームレータ１６０に接続されており、アキュームレータ１６０には、油圧ポンプ１７０に接続されている。電磁弁１６１及び油圧ポンプ１７０は、制御装置２００により制御される。油圧アクチュエータ１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）の出力軸（出力回転軸）には、後述するギヤ１３１が設けられている。
　ここで、図４（Ｃ）、図４（Ｄ）に基づいて、アキュームレータ１６０についてさらに説明する。アキュームレータ１６０は、図４（Ｃ）、図４（Ｄ）に示すように、本体３０２と、給気弁３０１と、プラダ３０３と、給排油弁３０４と、を有する。プラダ３０３はゴム製の膜であり、本体３０２のプラダ３０３よりも上側の空間には、窒素ガスが充填され、本体３０２のプラダ３０３よりも下側の空間には、作動油が存在している。また、給気弁３０１は、窒素ガスの封入口であり、給排油弁３０４は、作動油の出入り口となっている。
　本実施形態において、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０の出力は、４０ＫＷ～２００ＫＷ（牽引車両１の出力の１６％～８０％）、好ましくは６２．５ＫＷ～１５０ＫＷ（牽引車両１の出力の２５％～６０％）、より好ましくは１００ＫＷ～１２５ＫＷ（牽引車両１の出力の４０％～５０％）である。これは、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０の出力は、牽引車両１の出力より大きい必要はなく、アキュームレータ１６０および油圧アクチュエータ１５０が大型になってしまうからである。一方、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０の出力は、牽引車両１の出力の１６％未満ではタイヤの空転を改善できない可能性があるからである。
　制御装置２００は、指令（制御信号）（予めプログラムされた制御信号発生タイミング或いは作業者のマニュアル操作による制御信号発生タイミング）に従って、アキュームレータ（蓄圧器）１６０に蓄圧したり、アキュームレータ（蓄圧器）１６０内の高圧作動油を油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ、１５０Ｂ）に供給して、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ、１５０Ｂ）を回転駆動する。
　例えば、アキュームレータ（蓄圧器）１６０に蓄圧する場合には、制御装置２００は、図４（Ａ）に示すように、電磁弁１６１を閉弁させた状態で、油圧ポンプ１７０を駆動状態にし、油圧ポンプ１７０から出た流体圧（油圧）をアキュームレータ（蓄圧器）１６０に蓄圧する。図４（Ｃ）には、図４（Ａ）の状態でのアキュームレータ１６０が拡大して示されている。
　また、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ、１５０Ｂ）を回転駆動する場合には、制御装置２００は、図４（Ｂ）に示すように油圧ポンプ１７０を非駆動状態にし、電磁弁１６１を開弁させることにより、アキュームレータ（蓄圧器）１６０内の高圧作動油を油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ、１５０Ｂ）に供給して回転駆動する。図４（Ｄ）には、図４（Ｂ）の状態でのアキュームレータ１６０が拡大して示されている。
　油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ、１５０Ｂ）の回転力は、減速機等のギヤ機構（図４（Ｂ）のギヤ１３１等）を介して、後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）に伝達される。これにより、後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）が駆動される。
　このように、本実施形態によれば、アキュームレータ（蓄圧器）１６０に蓄圧された油圧（流体圧、流体圧エネルギ）を用いて、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）を回転駆動し、この油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）に連結されている後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）を回転駆動できるようにした。例えば、地表（地面）に対する削り代が大きい場合などには、スクレーパ１１０の先端１１０Ａが地表（地面）に噛み込む場合がある。この場合、牽引車両１（大型トラック等）の牽引力だけでは、タイヤが空転等してしまい走行（移動）を継続することができなくなるおそれがある。しかるに、本実施形態のように、後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）を油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）により回転駆動することで、従来、ブルドーザ等に援助して貰わなければ走行継続ができないような場合（走行不能となっていた場合）であっても、走行不能にはならず、工期の短縮、施工コストの削減などに貢献することができる。
　すなわち、本実施形態によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、大型トラックやその他の牽引車両により牽引される被牽引車としてのスクレーパ車両であっても、簡単には走行不能にはならず、工期の短縮、施工コストの削減などに貢献可能なスクレーパ車両及びその制御方法を提供することができる。
　ここで、本実施形態に係る油圧モータ１５０は、一般的な油圧モータを採用することができる。油圧モータとは、油圧ポンプを動かして得た圧油を一次側から供給し、二次側から排出することで、軸の回転運動を取り出す圧力モータの一種である。また、一次側と二次側を入れ替えることで逆回転（車両を後退させる方向に補助する）も可能である。供給する油の圧力を制御することで、トルクの制御が可能であり、また供給する油の流量を制御することで、出力（軸の回転速度）を制御することができる。
　なお、アキュームレータ（蓄圧器）１６０への蓄圧は、例えば、以下のように行うことができる。
　本実施形態では、スクレーパ車両１００は、大型トラックやその他の牽引車両１に牽引されて、図３のような作業サイクル（スクレーパ作業サイクル）に従って移動される。
＜図３のＡ区間（領域）＞
　図３のＡ区間（領域）は、牽引車両１により牽引されて走行するスクレーパ車両１００は空荷の状態で、かつ、スクレーパ１１０の先端１１０Ａを持ち上げて地面を削らない状態（スクレーパ１１０の退避状態）で、スクレーパ車両１００は牽引車両１により牽引されて走行する空荷走行区間（領域）である。このＡ区間（領域）では、アキュームレータ（蓄圧器）１６０に油圧等の流体圧を油圧ポンプ１７０等を介して蓄圧する（図４（Ａ）参照）。なお、アキュームレータ（蓄圧器）１６０や油圧ポンプ１７０は、従来公知の一般的なものを採用することができる。
　この場合において、油圧ポンプ１７０は、スクレーパ車両１００に搭載されると共に後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）に回転連結される。これにより、牽引車両１により牽引されて走行するスクレーパ車両１００の後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）の回転により油圧ポンプ１７０を駆動するようにすることができる。本実施形態では、制御装置２００による油圧回路の制御（或いは油圧ポンプ１７０と後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）との間に設けたクラッチ機構等の制御）により、油圧ポンプ１７０の駆動状態・非駆動状態を切り換えることができるようにしている。
　なお、制御装置２００は、Ａ区間（領域）においても、速度計３と速度計６との少なくとも一方の出力に基づいて、牽引車両１またはスクレーパ車両１００の速度が例えば４．５Ｋｍ／ｈ未満になった場合や、変速装置２がシフトダウンを行った場合に、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０によりスクレーパ車両の走行を補助するようにしてもよい。これにより、作業サイクル全体を短縮することができる。
　本実施形態においては、油圧ポンプ１７０、アキュームレータ（蓄圧器）１６０、油圧モータ１５０、制御装置２００などが、補助駆動システムの一例に相当する。
＜図３のＢ区間（領域）＞
　図３のＡ区間に続くＢ区間は、スクレーパ車両１００はスクレーパ１１０の先端１１０Ａを地面に食い込ませて地表等の走行面を削ることで平らに均しながら、スクレーパ車両１００は牽引されて走行するスクレーパ作業区間（領域）である。この区間は、削った土を収容容器１２０に収容しながら走行するため、土砂積み込み及び土砂運搬区間（領域）でもある。
　この区間では、油圧ポンプ１７０は非駆動状態で、空荷走行区間（Ａ区間）などの走行中にアキュームレータ（蓄圧器）１６０に蓄圧した流体圧を、制御装置２００が電磁弁１６１を開弁などすることで、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）に供給して後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）を回転駆動（駆動アシスト）する（図４（Ｂ）参照）。このようにして、スクレーパ車両１００の走行を補助（駆動アシスト）する。
　制御装置２００は、速度計３と速度計６との少なくとも一方の出力に基づいて、牽引車両１またはスクレーパ車両１００の速度が例えば２．５～３Ｋｍ／ｈ未満になった場合や、変速装置２がシフトダウンを行った場合に、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０によりスクレーパ車両の走行を補助するようにすればよい。
　これにより、地表（地面）等の走行面に対する削り代が比較的大きい場合などのように走行抵抗が増加して、従来であれば、ブルドーザ等に援助して貰わなければ走行継続ができないような場合（走行不能となっていた場合）であっても、走行不能にはならず、工期の短縮、施工コストの削減などに大きく貢献することができることになる。
　なお、制御装置２００へのプログラミング等により、制御装置２００が、Ｂ区間において常に走行を補助するように油圧回路（アキュームレータ１６０と油圧アクチュエータ１５０を接続する油圧回路の電磁弁１６１など）を制御する場合に限らず、Ｂ区間において走行抵抗が所定以上に大きくなり走行継続に支障をきたすような状態となったときに走行を補助するようにしてもよい。例えば、連結装置１０４やその付近のフレーム１０１に貼り付けたロードセル等の負荷検出結果に基づいて（或いは牽引車両１の運転者がマニュアル操作により）、制御装置２００が前記油圧回路を制御することも可能である。
　なお、制御装置２００は、Ｂ区間（領域）においても、収容容器検出装置７が収容容器１２０の満杯かほぼ満杯かを検出した場合に、油圧ポンプ１７０を非駆動状態としてもよい。同様に、制御装置２００は、Ｂ区間（領域）においても、速度計３と速度計６との少なくとも一方の出力に基づいて、牽引車両１またはスクレーパ車両１００の速度が例えば３Ｋｍ／ｈ以上になった場合や、変速装置２がシフトアップを行った場合に、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０によるスクレーパ車両の走行の補助をやめるようにすればよい。これにより、アキュームレータ１６０および油圧アクチュエータ１５０を効率良く使用することができる。
＜図３のＣ区間（領域）＞
　続いて、図３のＣ区間は、Ｂ区間で削った土砂等であって収容容器１２０に収容した土砂等の積荷を、荷降ろし場所（土砂集積場所）へ運搬するための運搬走行を行う区間（領域）である。この区間では、アキュームレータ（蓄圧器）１６０に油圧等の流体圧を油圧ポンプ１７０等を介して蓄圧する（図４（Ａ）参照）。また、スクレーパ１１０の先端１１０Ａを持ち上げて地面を削らない状態（スクレーパ１１０の退避状態）で走行している状態である。
＜図３のＤ区間（領域）＞
　図３のＣ区間に続くＤ区間は、Ｃ区間から運搬されてくる土砂等の積荷を降ろすと共に、荷降ろした土砂を巻き出す（敷き広げる）区間（領域）である。この区間では、アキュームレータ（蓄圧器）１６０に油圧等の流体圧を油圧ポンプ１７０等を介して蓄圧する（図４（Ａ）参照）。また、スクレーパ１１０の先端１１０Ａを持ち上げて地面を削らない状態（スクレーパ１１０の退避状態）で走行している状態である。
　なお、制御装置２００は、Ｃ区間とＤ区間とにおいても、速度計３と速度計６との少なくとも一方の出力に基づいて、牽引車両１またはスクレーパ車両１００の速度が例えば２．５～３Ｋｍ／ｈ未満になった場合や、変速装置２がシフトダウンを行った場合に、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０によりスクレーパ車両の走行を補助するようにすればよい。これにより、作業サイクル全体を短縮することができる。
　なお、本実施形態では、走行不能となりブルドーザ等により後方から押してもらうような事態が発生し難いので、スクレーパ車両１００の後方に転圧ローラーなどを備えることが可能である。この場合、例えば、Ｄ区間において巻き出した（敷き広げた）土砂等を、当該スクレーパ車両１００の後方に配置した転圧ローラー等により転圧するようにすることができる。
　このように、本実施形態では、スクレーパ１１０によるスクレーパ作業を行わない区間（牽引車両１に対する負荷が比較的小さい区間；スクレーパ１１０の退避区間）（図３のＡ，Ｃ，Ｄ区間）において、アキュームレータ（蓄圧器）１６０に油圧等の流体圧を油圧ポンプ１７０等を介して蓄圧する。そして、この蓄圧した流体圧を、スクレーパ作業を行うスクレーパ作業区間（牽引車両１に対する負荷が大きい区間；スクレーパ１１０を走行面に所定に食い込ませている区間）（図３のＢ区間）にて、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）に供給して後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）を回転駆動（駆動アシスト）することで、スクレーパ車両１００の走行を補助する。これにより、従来、ブルドーザ等に援助して貰わなければ走行継続ができないような場合（走行不能となっていた場合）であっても、走行不能にはならず、工期の短縮、施工コストの削減などに貢献することができる。更に、スクレーパ車両１００が独自に駆動源（内燃機関や電動モータなど）を備える必要のない簡単かつ経済的な構成、かつ、給油（燃料の供給）や電動モータ等への充電などの必要がない使い勝手の良い構成とすることができる。
　なお、制御装置２００へのプログラミング等により、制御装置が、図３のＡ，Ｃ，Ｄ区間において、アキュームレータ（蓄圧器）１６０に油圧等の流体圧を油圧ポンプ１７０等を介して蓄圧するように油圧回路を制御するようにすることができる。また、牽引車両１の運転者がマニュアル操作により油圧回路を制御するようにすることも可能である。
　また、本実施形態では、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）と、後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）と、の間に介装されるギヤ機構としては、図１（Ａ）～図１（Ｃ）に示すように、例えば、インターナルギヤ１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ）と、ギヤ１３１（１３１Ａ，１３１Ｂ）と、を含む構成とすることができる。インターナルギヤ１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ）は、後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）と同軸的かつ一体的に回転すると共に内周側にギヤ（内歯車）を備える。また、ギヤ１３１（１３１Ａ，１３１Ｂ）は、インターナルギヤ１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ）の内歯車に噛合し油圧モータ１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）の出力軸（出力回転軸）と同軸的かつ一体的に回転する。
　なお、インターナルギヤ１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ）は、後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）を車軸に対して回転自在に支持しているホイール（タイヤが外周に組み付けられる円環状要素）に対して略一体的に取り付けた構成とすることができる。
　この場合において、ギヤ１３１（１３１Ａ，１３１Ｂ）は、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）を介してスクレーパ１１０側（スクレーパ１１０のフレーム側）に回転自在に支持されることになる。
　このような構成によれば、比較的簡単かつ低コストで、所定の比較的大きな減速比を実現することができる。また、内歯車なので異物噛み込み等による破損などを効果的に抑制することができる。また、本実施形態では、アキュームレータ（蓄圧器）１６０に蓄圧した流体圧を、所定のタイミングで（例えば、スクレーパ作業を行うスクレーパ作業区間（牽引車両１に対する負荷が大きい区間）（図３のＢ区間）にて）、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）に供給する。これにより、油圧アクチュエータ（油圧モータ）１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）の出力回転軸に一体的に取り付けられているギヤ１３１（１３１Ａ、１３１Ｂ）、及びこれに噛合しているインターナルギヤ１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ）を介して、後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）を回転駆動することができる。
　なお、上記では、油圧シリンダ１１１、１２５、１２６等は牽引車両１側から供給される油圧を利用することができると共に、アキュームレータ（蓄圧器）１６０に蓄圧した流体圧等を利用するようにすることも可能である。
　また、本実施形態では、アキュームレータ（蓄圧器）１６０に蓄圧する流体圧は、油圧に限定されるものではなく、他の流体の流体圧を利用することも可能である。すなわち、油圧ポンプは流体圧ポンプの一例であり、油圧モータは流体圧モータの一例である。
　また、本実施形態では、補助駆動システムとして、アキュームレータ１６０、油圧ポンプ１７０、油圧モータ１５０を備えた油圧エネルギ（流体圧エネルギ）を利用した補助駆動システムを採用した場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、補助駆動システムは、再充電可能な蓄電池（図４（Ａ）、図４（Ｂ）のアキュームレータ１６０相当）や発電機（図４（Ａ）、図４（Ｂ）の油圧ポンプ１７０相当）、電動モータ（図４（Ａ）、図４（Ｂ）の油圧モータ１５０相当）を備えた電気エネルギを利用した補助駆動システムであってもよい。
　なお、油圧ポンプと油圧モータとは油圧回路等の切り替えによりどちらの機能も奏することができるタイプのものを利用することができると共に、発電機と電動モータとはこれらを一体化した電動発電機とすることも可能である。
　また、本発明に係る補助駆動システムは、流体圧エネルギを駆動力として利用する補助駆動システム或いは電気エネルギを駆動力として利用する補助駆動システムの少なくとも一方、すなわち、当該両補助駆動システムのうちの何れか一方を備える構成に加えて、双方を備える構成とすることができるものである。
　以上で説明したように、本実施形態によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、大型トラックやその他の牽引車両により牽引される被牽引車としてのスクレーパ車両であっても、簡単には走行不能にはならず、工期の短縮、施工コストの削減などに貢献可能なスクレーパ車両及びその制御方法を提供することができる。
　また、本実施形態では、スクレーパ車両を用いたスクレーパ作業サイクルが、図３に示したように、土砂の運搬、放出区間、空荷区間など牽引車両１に対する負荷が比較的小さい区間（図３のＡ，Ｃ，Ｄ区間）と、スクレーパ作業（地表等の土砂を救い上げて回収する作業）を実際に行うスクレーパ作業区間（牽引車両１に対する負荷が大きい区間）（図３のＢ区間）と、を含むことに着眼した。そして、牽引車両１に対する負荷が比較的小さい区間（図３のＡ，Ｃ，Ｄ区間）にてアキュームレータにエネルギを蓄える一方で、この蓄えたエネルギをスクレーパ作業区間（図３のＢ区間）にて補助駆動（駆動アシスト）として利用するようにした。これにより、従来から一般的に行われているスクレーパ作業サイクルを変更することなく、非常に効率良く、蓄えたエネルギを補助駆動（駆動アシスト）として利用することができる。
　また、本実施形態では、左右一対の前輪１０２（１０２Ａ，１０２Ｂ）、左右一対の後輪１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）を備える場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、前輪１０２（１０２Ａ，１０２Ｂ）が省略された場合や、前輪１０２及び後輪１０３以外の走行車輪（例えば、中間車輪、３列目或いはそれ以上の車軸に取り付けられた走行車輪）を備える場合もある。このような場合には、それらの車輪の少なくとも一部に補助駆動システムにより駆動を補助的に供給するようにすればよい。
　上述したように、牽引車両１の通信装置４が、速度計３が検出した速度や、変速装置の変速状態をスクレーパ車両１００の通信装置５に通信すれば、使い勝手の良い牽引車両１を実現することができる。
　なお、上述の実施形態では、スクレーパ車両１００として牽引車両１に牽引されるものとしたが、スクレーパ車両１００として自走式のスクレーパ車両を用いることもできる。
　以上で説明した実施形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。
　　１　牽引車両
　　１００　スクレーパ車両
　　１０２（１０２Ａ，１０２Ｂ）　左右一対の前輪
　　１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ）　左右一対の後輪
　　１１０　スクレーパ
　　１１０Ａ　スクレーパの先端
　　１２０　収容容器
　　１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ）　油圧アクチュエータ（油圧モータ）
　　１６０　アキュームレータ（蓄圧器）
　　１６１　電磁弁（開閉弁）
　　１７０　油圧ポンプ
　　２００　制御装置
　

Claims (13)

  1. 　掘削可能なスクレーパを備えたスクレーパ車両であって、
    　前記スクレーパによる掘削において、常時或いは前記スクレーパ車両の走行抵抗に応じて、前記スクレーパ車両の走行車輪の少なくとも一部に駆動力を供給する補助駆動システムを備えたスクレーパ車両。
  2. 　前記補助駆動システムは、流体圧エネルギを駆動力として利用する補助駆動システム或いは電気エネルギを駆動力として利用する補助駆動システムの少なくとも一方である請求項１に記載のスクレーパ車両。
  3. 　前記補助駆動システムは、流体圧を蓄えるアキュームレータと、前記アキュームレータに流体圧を供給する流体圧ポンプと、前記スクレーパ車両の走行車輪の少なくとも一部に駆動力を供給する流体圧モータと、を含んでいる請求項１又は請求項２に記載のスクレーパ車両。
  4. 　前記補助駆動システムは、電気エネルギを蓄える再充電可能な蓄電池と、前記蓄電池に電気エネルギを供給する発電機と、前記スクレーパ車両の走行車輪の少なくとも一部に駆動力を供給する電動モータと、を含んでいる請求項１又は請求項２に記載のスクレーパ車両。
  5. 　前記補助駆動システムは、
    　前記スクレーパを地表から退避させた走行中に、前記流体圧ポンプを介して流体圧を前記アキュームレータに蓄える一方で、
    　前記スクレーパによる掘削において、前記アキュームレータに蓄えられた流体圧を前記流体圧モータに供給して、前記スクレーパ車両の走行車輪の少なくとも一部に駆動力を供給する請求項３に記載のスクレーパ車両。
  6. 　前記補助駆動システムは、
    　前記スクレーパを走行面から退避させた走行中に、前記発電機を介して前記蓄電池を充電する一方で、
    　前記スクレーパによる掘削において、前記蓄電池に蓄えられた電気エネルギを前記電動モータに供給して、前記スクレーパ車両の走行車輪の少なくとも一部に駆動力を供給する請求項４に記載のスクレーパ車両。
  7. 　前記補助駆動システムは、前記スクレーパ車両を牽引する牽引車両と前記スクレーパ車両との少なくとも一方の走行に関する情報に基づいて、前記スクレーパ車両の走行車輪の少なくとも一部に駆動力を供給する請求項１から６のいずれか一項に記載のスクレーパ車両。
  8. 　前記補助駆動システムは、前記スクレーパ車両を牽引する牽引車両と前記スクレーパ車両との少なくとも一方の走行に関する情報に基づいて、前記スクレーパ車両の走行車輪の少なくとも一部に供給していた駆動力の供給を停止する請求項１から６のいずれか一項に記載のスクレーパ車両。
  9. 　前記補助駆動システムは、速度計または変速装置から前記走行に関する情報を取得する請求項７又は８に記載のスクレーパ車両。
  10. 　前記補助駆動システムは、前記スクレーパが掘削した掘削量に基づいて、前記スクレーパ車両の走行車輪の少なくとも一部に供給していた駆動力の供給を停止する請求項１から７のいずれか一項に記載のスクレーパ車両。
  11. 　掘削可能なスクレーパを備えたスクレーパ車両の制御方法であって、
    　前記スクレーパによる掘削において、常時或いはスクレーパ車両の走行抵抗に応じて、前記スクレーパ車両の走行車輪の少なくとも一部に駆動力を供給するように補助駆動システムを制御することを特徴とするスクレーパ車両の制御方法。
  12. 　掘削可能なスクレーパを備えたスクレーパ車両を牽引する牽引車両であって、
    　前記牽引車両の走行に関する情報を検出する検出装置と、
    　該検出装置が検出した前記牽引車両の走行に関する情報を前記スクレーパ車両に通信する通信装置と、
    を備えた牽引車両。
  13. 　前記検出装置は、前記牽引車両の速度またはシフトダウンに関する情報を検出する請求項１２記載の牽引車両。
    　
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