JP6498400B2 - 塵芥収集車 - Google Patents

Description

本発明は、塵芥投入箱に投入された塵芥を塵芥収容箱に押し込む塵芥積込装置を備えた塵芥収集車に関するものである。

従来より、車台上に搭載され、後方開口部を有する塵芥収容箱と、この塵芥収容箱の後方開口部に連設された塵芥投入箱と、この塵芥投入箱に設けられ、塵芥投入箱に投入された塵芥を塵芥収容箱に押し込む塵芥積込装置とを備えた塵芥収集車は知られている。

例えば、特許文献１の塵芥収集車では、車台のエンジンに駆動される動力取出装置と、この動力取出装置に駆動されて塵芥積込装置を駆動するエネルギーを供給する油圧ポンプとを備えている。

特公平１−５７００１号公報

従来の塵芥収集車では、エンジンは通常の油圧制御において、一定回転制御が行われており、油圧ポンプが定吐出容量のギヤポンプの場合には、図６に実線で示すように、常に一定流量が吐き出される。このため、高負荷時にも常に同じ量の作動油を流すため、エネルギーを無駄にしている。

また、特許文献１のようなピストンポンプでは、図５に実線で示すように、通常の油圧制御では２圧制御を行っており、所定の高い負荷（圧力Ｐ１）になると油圧ポンプ側で流量を減少させる制御をしている。この場合も、依然として無駄なエネルギーが消費されている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、塵芥の積込作業中のエンジンの燃費を向上させることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、積込作業中の負荷に応じたエンジン回転数制御を行うようにした。

具体的には、第１の発明では、
上記車台のエンジンに駆動される動力取出装置と、
上記動力取出装置に駆動され、少なくとも上記塵芥積込装置を駆動するエネルギーを供給する油圧ポンプと、
上記油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサと、
上記圧力センサの検出値を連続的に取り込み、上記エンジンのコントローラに連続的に制御用電圧を出力する架装側制御装置を備え、
上記架装側制御装置は、
上記油圧ポンプの吐出圧力と上記油圧ポンプの入力回転数を乗じて上記エンジンのトルクを得る式に基づき、上記圧力センサの値から上記トルクを一定にするように、該エンジンの回転数及びエンジン回転数制御電圧を計算し、
計算した上記エンジン回転数制御電圧によるエンジン回転数が、所定のエンジン回転数を超える場合に所定のエンジン回転数となるように超過分をカットし、所定のエンジン回転数以下の場合にはカットせず、さらに最高負荷時には上記エンジンのアイドリング回転数又はエンジン許容トルクが下限値の基準となるように、
上記エンジン回転数制御電圧をアナログ出力し、上記エンジンのコントローラに出力するように構成されている。

上記の構成によると、圧力センサから連続的に取り込んだ油圧ポンプの吐出圧力からエンジンにかかるトルクが一定になるようなエンジン回転数制御電圧を計算し、高負荷時にはエンジンの回転数を所定のエンジン回転になるように低減させ、最高負荷時にはエンジンのアイドリング回転数又はエンジン許容トルクが下限値の基準とすることで、無駄なエネルギー消費を適切に抑えることができる。

第２の発明では、第１の発明において、
上記架装側制御装置が、計算した上記エンジン回転数制御電圧が所定のエンジン回転数を超える場合に、所定のエンジン回転数となるように超過分をカットする省エネモードと、超過分をカットしない通常モードとを切換可能とする切換スイッチを備えている。

上記の構成によると、切換スイッチを設けることで、エンジン回転数が一定の通常モードと、負荷によって回転数を変化させる省エネモードとを状況に応じて簡単に切り換えできる。

また、第３の発明では、
車台上に搭載され、後方開口部を有する塵芥収容箱と、
上記塵芥収容箱の後方開口部に連設された塵芥投入箱と、
上記塵芥投入箱に設けられ、該塵芥投入箱に投入された塵芥を上記塵芥収容箱に押し込む塵芥積込装置と、
上記車台のエンジンに駆動される動力取出装置と、
上記動力取出装置に駆動され、少なくとも上記塵芥積込装置を駆動するエネルギーを供給する油圧ポンプと、
上記油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサとを備えた塵芥収集車の制御方法であって、
上記圧力センサの検出値を連続的に取り込む入力工程と、
上記油圧ポンプの吐出圧力と上記油圧ポンプの入力回転数を乗じて上記エンジンのトルクを得る式に基づき、取り込んだ圧力センサの値から上記動力取出装置によって上記エンジンにかかるトルクが一定になるように、該エンジンの回転数を制御するエンジン回転数制御電圧を計算する電圧計算工程と、
計算した上記エンジン回転数制御電圧によるエンジン回転数が所定のエンジン回転数を超える場合に所定のエンジン回転数となるように超過分をカットし、所定のエンジン回転数以下の場合には、カットせず、さらに最高負荷時には上記エンジンのアイドリング回転数又はエンジン許容トルクが下限値の基準となるようにする調整工程と、
上記エンジン回転数制御電圧をアナログ出力し、上記エンジンのコントローラに伝達する出力工程とを含む構成とする。

上記の構成においても、通常は、圧力センサから連続的に取り込んだ油圧ポンプの吐出圧力からエンジンにかかるトルクが一定になるようなエンジン回転数制御電圧を計算し、高負荷時にエンジンの回転数を低減させ、最高負荷時にはエンジンのアイドリング回転数又はエンジン許容トルクが下限値の基準とすることで、無駄なエネルギー消費を適切に抑えることができる。

以上説明したように、本発明によれば、計算したエンジン回転数制御電圧によるエンジン回転数が所定のエンジン回転数を超える場合には、所定のエンジン回転数となるように超過分をカットし、所定のエンジン回転数以下の場合にはカットしないようにしたことにより、塵芥の積込作業中のエンジンの燃費を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る塵芥収集車の構成を示す概要図である。 塵芥収集車の概要を示す正面図である。 塵芥収集車の油圧回路図である。 本発明の実施形態に係る塵芥収集車の制御方法を示すフローチャートである。 ギヤポンプの場合の圧力と流量の関係を示すグラフである。 ピストンポンプの場合の圧力と流量の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図２は本発明の実施形態の塵芥収集車１を示し、塵芥収集車１の車台２上に塵芥を収集及び排出するパッカシステム６０を備えている。車台２には、走行及びパッカシステム６０の駆動用のエンジン４０が搭載されている。パッカシステム６０の構成について以下に詳細に説明する。

塵芥収集車１の車台２上に塵芥収容箱３が搭載されている。この塵芥収容箱３の後方開口部４には、その上方で投入箱支持ピン５により軸支された塵芥投入箱６が設けられている。この塵芥投入箱６は、塵芥収容箱３と塵芥投入箱６との間に設けられた回動シリンダ９により、投入箱支持ピン５を中心に回動自在に構成されている。

塵芥投入箱６の後部には投入口７が開口され、その内部には塵芥積込装置３０が装備されている。塵芥積込装置３０は、塵芥投入箱６内に投入口７を通じて投入された塵芥５５を圧縮して塵芥収容箱３内に積込むためのものである。

詳しくは図示しないが、塵芥積込装置３０は、中間部が塵芥投入箱６の側壁に支持されて一端側を前後方向に揺動させる押込板１０と、この押込板１０の他端にロッド１３ａの先端が回転自在に支持されて押込板１０を作動させる押込シリンダ１３と、基端を支点に回転可能な回転板１５と、この回転板１５に減速機を介して連結され、回転板１５を回転させる油圧モータ１４とを備えている。このように構成した回転板１５の回転動作と押込板１０の揺動動作との協働によって塵芥投入箱６に投入された塵芥を圧縮して塵芥収容箱３に積込むようになっている。

また、例えば上記塵芥収容箱３内には排出板１７が前後方向に摺動自在に配設されている。排出板１７は、塵芥収容箱３の横幅及び上下高さと略同じ大きさに形成された板状体であり、排出シリンダ１６の伸縮動作により塵芥収容箱３内を前後に摺動するようになされている。

図１及び図３に示すように、塵芥収集車１は、上記パッカシステム６０を駆動するエネルギーを供給する油圧ポンプ５１を備えている。油圧ポンプ５１は、例えば、斜板式プランジャポンプ（ピストンポンプ）などの可変容量ポンプで、回転数の変更や斜板を変化させることによる吐出量の変更が可能となっている。

図３は、本実施形態に係る塵芥収集車１の油圧回路の構成を示す回路図である。同図に示すように、油圧回路６１では、例えば回動シリンダ９、押込シリンダ１３、油圧モータ１４、排出シリンダ１６をそれぞれ油圧制御している。各油圧アクチュエータは、油圧配管６１ｃを介して油圧切換部６３に接続されている。この油圧切換部６３は、図示しない複数の電磁弁を備え、電磁弁の開閉ポートを切り換えることにより、油圧ポンプ５１から吐き出された作動油を所望の油圧アクチュエータに対して供給するものであり、これにより、シリンダロッドの伸縮動作や油圧モータ１４の回転動作の切換が制御され、又は運転が停止される。

油圧回路６１は、作動油を貯留する油圧タンク６２を備え、油圧タンク６２内の作動油を油圧ポンプ５１で吸い上げて供給側の油圧配管６１ａに流通させて油圧切換部６３に供給するように構成されている。油圧切換部６３は、架装側制御装置５０によって制御され、油圧配管６１ｂで油圧タンク６２に作動油が戻るようになっている。

塵芥収集車１は、車台２のエンジン４０に駆動される動力伝達装置としてのＰＴＯ４１を備えている。このＰＴＯ４１は、電源がオンのときにエンジン４０の動力を取り出し、油圧ポンプ５１を駆動するものであるエンジン４０は、コントローラ４２を有し、このコントローラ４２で回転数制御が行われる。

本実施形態では、例えば油圧配管６１ａの位置に油圧ポンプ５１の吐出圧力を検出する圧力センサ５２が設けられている。この圧力センサ５２は、油圧ポンプ５１の圧力を連続的に取り込んで出力できるようになっている。塵芥収集車１は、この圧力センサ５２の検出値を連続的に取り込み、エンジン４０のコントローラ４２に連続的に電圧を出力する架装側制御装置５０を備えている。

図１に示すように、この架装側制御装置５０は、圧力センサ５２で得られた連続的な圧力の変化に合わせてアナログ出力を行うことができるように、例えば、従来のプリント基板にＲＳ４８５通信機能を持ったアナログ出力基板５３が組み合わせられて構成されている。具体的には、この架装側制御装置５０は、圧力センサ５２の値からＰＴＯ４１によってエンジン４０にかかるトルクが一定になるように、エンジン４０の回転数を制御するエンジン回転数制御電圧を計算するように構成されている。

ポンプ吐出量Ｑ［ｃｍ^３］は、以下の式（１）で計算される。

ここで、ηｖはポンプの容積効率であり、ｑはポンプが１回転するときの押しのけ容積［ｃｍ^３／ｒｅｖ］で、Ｎは入力回転数［ｒｐｍ］である。

エンジンに係るトルクＬ［Ｎｍ］は、以下の式（２）で計算される。

ここで、Ｐは、吐出圧力［ＭＰａ］であり、ηはポンプ効率である。

ｑは油圧ポンプ５１によって決まり、ηｖ、ηはＰ、Ｎに比べて変化が小さいため無視すると、トルクＬを一定にするには、Ｐの変化に対してＮを反比例するように変化させればよいことがわかる。このことから、図５に示すように、無負荷時には、エンジン４０の回転を通常の回転数（１サイクル秒数１０〜１１秒）にし、最高負荷時にはアイドリング回転数か、エンジン許容トルクが下限値の基準となる。

また、塵芥収集車１は、架装側制御装置５０が、計算したエンジン回転数制御電圧が、所定のエンジン回転数を超える場合に所定のエンジン回転数となるように超過分をカットする省エネモードと、超過分をカットしない通常モードとを切換可能とする切換スイッチ４３（図１にのみ示す）を備えている。

次に、本実施形態に係る塵芥収集車１の制御方法について図４を用いて具体的に説明する。

まず、ステップＳ０１において、ＰＴＯモードかが判定される。ＰＴＯ４１の電源の電源が入っていれば、ステップＳ０２に進む。

ステップＳ０２において、通常モードか省エネモードかが判定される。切換スイッチ４３が通常モードの位置にあれば、ステップＳ０３に進み、従来通り、エンジン回転数が一定回転で制御が行われる。省エネモードであれば、ステップＳ０４に進む。

ステップＳ０４において、積込モードか排出モードかが判定される。排出板１７を駆動させる排出モードであれば、省エネモードの制御をすると効率が逆に悪くなるので、ステップＳ０５に進みエンジン回転数が一定回転で制御が行われる。塵芥積込装置３０を駆動させる積込モードであれば、ステップＳ０６に進む。

ステップＳ０６の入力工程において、圧力センサ５２の値が読み取られる。圧力センサ５２の検出値は、架装側制御装置５０のアナログ入力ポートに入力される。

次いで、ステップＳ０７の電圧計算工程において、連続的に入力される圧力の検出値に対して式（２）を用いてトルクが一定になるように入力回転数Ｎの値を計算する。入力回転数Ｎにするためにエンジン４０のコントローラ４２へアナログ出力するためのエンジン回転数制御電圧を計算する。

次いで、ステップＳ０８の調整工程において、計算したエンジン回転数制御電圧によるエンジン回転数が通常運転時のエンジン回転数を超える場合に通常運転時のエンジン回転数となるように超過分をカットし、通常運転時のエンジン回転数以下の場合には、カットしない。このように、省エネモードでは、負荷によって回転数を変化させる。

次いで、ステップＳ０９の出力工程において、計算結果からエンジン回転数制御電圧をアナログ出力し、エンジン４０のコントローラ４２に伝達する。

すると、ステップＳ１０において、エンジン４０の回転数が変化する。

この制御は、積込作業が行われている間、連続して行われる。

このように、通常は、圧力センサ５２から連続的に取り込んだ油圧ポンプ５１の吐出圧力からエンジン４０にかかるトルクが一定になるようなエンジン回転数制御電圧を計算し、高負荷時にエンジン４０の回転数を低減させる。図５に示すように、通常の油圧制御で２段階変化をさせていたもの（実線で示す）を無段階に変化させる（破線で示す）ことで、ハッチングで示される部分の無駄なエネルギー消費を適切に抑えることができる。

さらに、切換スイッチ４３を設けることで、エンジン４０回転数が一定の通常モードと、負荷によって回転数を変化させる省エネモードとを簡単に切り換えできる。

したがって、本実施形態に係る塵芥収集車１によると、ＰＴＯ４１を介してエンジン４０にかかるトルクを低減できるので、塵芥の積込作業中のエンジン４０の燃費を格段に向上させることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、塵芥積込装置３０がいわゆる回転式の場合を説明したが、摺動シリンダの伸縮作動によって摺動板を往復移動させると共に、摺動板の下端の圧縮板を揺動シリンダの伸縮作動によって前後に揺動させるように構成してもよい。また、遊星歯車式の塵芥積込装置を有する塵芥収集車であってもよい。これらの場合でも、同様に塵芥の積込作業中のエンジン４０の燃費を格段に向上させることができる。

上記実施形態では、架装側制御装置５０は、従来のプリント基板にＲＳ４８５通信機能を持ったアナログ出力基板を組み合わせて構成したが、２４Ｖ入力を通常又は省エネモード、積込又は排出の判別用の２点でアナログ出力できる単独基板としてもよい。

上記実施形態では、油圧ポンプ５１は斜板式プランジャポンプとしたが、ギヤポンプとしてもよい。この場合には、図６に実線で示すように、高負荷時にも常に同じ量の油を流していたものを破線で示すように無段階にすることで、従来無駄となっていた過大なエネルギー（ハッチングで示す）の損失を防ぐことができる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、油圧ポンプで動力を供給される塵芥積込装置を有する塵芥収集車について有用である。

１ 塵芥収集車
２ 車台
３ 塵芥収容箱
４ 後方開口部
５ 投入箱支持ピン
６ 塵芥投入箱
７ 投入口
９ 回動シリンダ
１０ 摺動板
１３ 押込シリンダ
１４ 油圧モータ
１５ 回転板
１６ 排出シリンダ
１７ 排出板
３０ 塵芥積込装置
４０ エンジン
４１ ＰＴＯ（動力取出装置）
４２ コントローラ
４３ 切換スイッチ
５０ 架装側制御装置
５１ 油圧ポンプ
５２ 圧力センサ
５３ アナログ出力基板
５５ 塵芥
６０ パッカシステム
６１ 油圧回路
６１ａ 油圧配管
６１ｂ 油圧配管
６１ｃ 油圧配管
６２ 油圧タンク
６３ 油圧切換部

Claims (1)

1. 車台上に搭載され、後方開口部を有する塵芥収容箱と、
   上記塵芥収容箱の後方開口部に連設された塵芥投入箱と、
   上記塵芥投入箱に設けられ、該塵芥投入箱に投入された塵芥を上記塵芥収容箱に押し込む塵芥積込装置とを備えた塵芥収集車であって、
   上記車台のエンジンに駆動される動力取出装置と、
   上記動力取出装置に駆動され、少なくとも上記塵芥積込装置を駆動するエネルギーを供給する油圧ポンプと、
   上記油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサと、
   上記圧力センサの検出値を連続的に取り込み、上記エンジンのコントローラに連続的に制御用電圧を出力する架装側制御装置を備え、
   上記架装側制御装置は、
   上記油圧ポンプの吐出圧力と上記油圧ポンプの入力回転数を乗じて上記エンジンのトルクを得る式に基づき、上記圧力センサの値から上記トルクを一定にするように、該エンジンの回転数及びエンジン回転数制御電圧を計算し、
   計算した上記エンジン回転数制御電圧によるエンジン回転数が、所定のエンジン回転数を超える場合に所定のエンジン回転数となるように超過分をカットし、所定のエンジン回転数以下の場合にはカットせず、さらに最高負荷時には上記エンジンのアイドリング回転数又はエンジン許容トルクが下限値の基準となるように、
   上記エンジン回転数制御電圧をアナログ出力し、上記エンジンのコントローラに出力するように構成されており、
   上記架装側制御装置が、計算した上記エンジン回転数制御電圧が、所定のエンジン回転数を超える場合に所定のエンジン回転数となるように超過分をカットする省エネモードと、超過分をカットしない通常モードとを切換可能とする切換スイッチを備えている
   ことを特徴とする塵芥収集車。

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