JP2005535487A - 制御装置および該制御装置を含む車両 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１個の油圧シリンダ（２、３）を制御する装置であって、前記油圧シリンダに接続されて該油圧シリンダを調整する第１の制御弁装置（４）と、前記第１の制御弁装置を制御するようになっている第１の操作可能制御手段（５）からなる。該装置はまた、前記油圧シリンダに接続されて該油圧シリンダを調整する第２の制御弁装置（６）と、前記第２の制御弁装置を制御するようになっている第２の操作可能制御手段（７）とからなる。該装置はさらに、前記第１の制御手段を優先させる手段（２３、３２、３３、３４、３５）を含む装置において、前記優先手段（２３）からなる。前記優先手段（２３）は、前記油圧シリンダ（２、３）の調整に対する前記第２の制御手段（６）の作用が、前記第１の制御手段（５）が操作されるやいなや少なくとも実質的に減じられるように、油圧装置を介して制御される。

Description

本発明は、少なくとも１個の油圧シリンダを制御する装置であって、前記油圧シリンダに接続されて該油圧シリンダを調整する第１の制御弁装置と、前記第１の制御弁装置を制御するようになっている第１の操作可能制御手段と、これもまた前記油圧シリンダに接続されて前記油圧シリンダを調整する第２の制御弁装置と、前記第２の制御弁装置を制御するようになっている第２の操作可能制御手段とからなり、また前記第１の制御手段を優先させる手段を含む装置に関する。

このような制御装置は、たとえば、各々が少なくとも１本の車軸を有する前側部分と後側部分とからなるさまざまな種類の作業車両において見られる。これらの車両部分は、連接的態様で相互接続されるとともに、前記部分は、前記２つの部分間において配置される２個の油圧シリンダを介して前記連接部のまわりにおいて互いに対して回転可能である。ホイールローダまたはダンプカー等の荷役機械は、こうした作業車両の一例である。この場合は、前記第１の制御手段は、車両のステアリングホイールによって構成され、前記第２の制御手段は、レバーまたはジョイスティックによって構成される。

以下に本発明を、前記制御装置が荷役機械に配置されて該機械のステアリングシリンダを制御する場合において説明する。これは、本発明の適用分野の範囲内において本発明をいかなる形でも制限するものではない一例と見なされるべきである。

荷役機械におけるかじ取りは、高い安全要件を有する。原則として、荷役機械は、一般的なホイール形かじ取り装置を有するが、同時にレバー形かじ取り装置も備えうる。ホイールは、移動時に用いられ、レバーは、たとえばトラックへの荷積み等のより低速での作業時に、運転のしやすさを高めるために用いられる。

制御装置は、一般に、運転者はホイール形かじ取り装置によって油圧弁を機械的に調整し、該油圧弁が次にステアリングシリンダに油圧エネルギーを伝達するように設計される。レバー形かじ取り装置もまた、ステアリングシリンダに油圧エネルギーを伝達するが、その油圧弁は、一般に電気信号によって制御されており、すなわち運転者はレバーを移動させ、該レバーが次に電気信号を発生させる。場合によっては、レバーからの電気信号（ランプ、最大レベル等）を操作することが望ましく、これは、レバーから油圧弁への信号を車上コンピュータを介して送信することによって達成されうる。

電子機器を有するレバー形かじ取り装置は、多くの故障源を有する複雑な装置である。安全性を高めるために、制御装置は、ホイール形かじ取り装置が最優先されるように、すなわちステアリングホイールおよびレバーが同時に用いられる場合には、ホイールが優勢になるように設計されうる。レバー形ステアリング装置において障害が起こった場合（たとえばレバーが中立位置にあるにも関わらずかじ取りが行なわれる場合またはレバーがある位置に固定されてしまった場合）には、運転者は、ステアリングホイールを使用して、以って安全に機械のかじ取りを行なうことができる。優先が実施される１つの方法は、車上コンピュータに、運転者がホイールを使用していることを感知するセンサを介して信号を受信させることであり、これによって、コンピュータは、レバー形かじ取り装置の油圧弁へと送られる制御信号を抑制することができる。このような装置における１つの問題は、車上コンピュータとその他の電子機器とに関する品質要件が非常に高く、その結果として費用が高くなることである。

本発明の主たる目的は、特定の制御手段を優先させる制御装置を製造して、これによって従来技術に比べて高い安全性を提供することにある。第２の目的は、費用効果を高める機会をもたらす制御装置を製造することにある。

これらの目的は、優先手段が、油圧装置を介して、第１の制御手段が操作されるやいなや油圧シリンダの調整に対する第２の制御手段の作用が少なくとも実質的に減じられるように制御されることによって達成される。換言すれば、第１の制御手段は、第２の制御手段がその時点で油圧シリンダを制御しているか否かにかかわりなく、すなわち第２の制御手段が配置されている位置または該手段が動作しているか否かにかかわりなく、第２の制御手段より優先される。したがって、油圧シリンダの制御は、第１の制御手段が動作するやいなや第２の制御手段から第１の制御手段に油圧的に移行される。

本発明の１つの実施例によれば、優先手段は、優先のために、第２の制御手段の位置にかかわりなく、第２の制御弁装置を、油圧シリンダの調整に対する第２の制御弁装置の作用が少なくとも実質的に減じられる位置へと導く。したがって、本装置は、第２の制御手段と第２の制御弁装置との間における制御的接続に介入するとともに、該接続を油圧的に遮断する。

また他の実施例によれば、優先手段は、第１の制御弁装置に接続されて、第１の制御弁装置が動作すると優先を開始するようになっている。これにより、簡単な制御と費用効果的な制御装置を得る機会がもたらされる。

さらに他の実施例によれば、前記装置は、該装置が受ける負荷によって駆動されるようになっているポンプを含む。優先手段は、さらに第２の制御弁装置に油圧的に接続される優先弁を含む。この優先弁は、さらにまた前記ポンプに接続されて、負荷によって、前記優先弁を制御する管路に接続される。換言すれば、前記装置は、負荷感知形である。したがって、優先弁は、負荷感知管路内における圧力によって制御される。

本発明のさらに他の好適な実施例および利点は、以下の説明から明らかになる。

添付図面に示される実施例を参照して、以下に本発明をより詳細に説明する。

図１に、ホイールローダ１００の形態をとるトラックの上面線図が示されている。このホイールローダ１００は、各々が車軸１０３、１０４を有する前側部分１０１と後側部分１０２とからなる。これらの車両部分１０１、１０２は、連接的態様で相互接続され、前記部分は、これらの２つの部分間に配置される２個の油圧ステアリングシリンダ２、３を介して連接部１０５のまわりにおいて互いに対して回転可能である。

図２には、ホイールローダ１００の２個の油圧シリンダ２、３を調整する油圧装置１が示されている。実線により表示される管路は、主管路を示し、破線により表示される管路は、装置のさまざまな構成要素を調整するパイロット管路を示す。

この装置は、車両のステアリングホイールの形態をとる第１の制御手段５により機械的に調整される第１の制御弁装置４からなる。この装置は、さらにまた、レバーの形態をとる第２の制御手段７を介して電子的に制御される第２の制御弁装置６を含む。レバー７を介した制御は、鎖線により図示されている。

この装置は、負荷感知（ＬＳ）形であるとともに、可変容量形ポンプ８とタンク９とからなる。前記ポンプ８は、車両のディーゼル機関の形態をとる推進機関５４によって駆動される。前記ポンプ８は、ステアリングシリンダ２、３からの圧力（ＬＳ信号）をシャトル弁１０と作動せしめられる制御弁装置４、６とを介して感知する。その後、前記ポンプは、ステアリングシリンダの圧力より、バールを単位とするある一定の値だけ高い圧力を設定する。これにより、ステアリングシリンダ２、３へと流出する油の流れがもたらされ、そのレベルは、作動せしめられる制御弁装置４、６がどの程度操作されるかによって決まる。

油圧シリンダ２、３は、第１の油圧シリンダ２のピストン側１１と第２の油圧シリンダ３のピストン棒側１２とがポンプ８に接続されると、車両が右方向にかじ取りされ、第１の油圧シリンダ２のピストン棒側１３と第２の油圧シリンダ３のピストン側１４とがポンプに接続されると、車両が左方向にかじ取りされるようになっている。

油圧シリンダ２、３とポンプ８との接続、すなわち油圧シリンダの調整は、ホイール形かじ取り装置を介して制御弁装置４を手段とするか、またはレバー形かじ取り装置を介して制御弁装置６を手段とするかのいずれかによって行なわれうる。

第１の制御弁装置４は、一方が他方の外側に配置されて互いに対して回転する２個の弁、すなわちスライド１５、１６からなる。しかしながら、前記図においては、これらのスライド１５、１６は、線形移動するように図示されている。制御弁装置４は、さらにまた、前記図における下側のスライド１６が上側のスライド１５を「追跡」して、該スライドを閉鎖するようにする油圧モータ１７を含む。運転者がステアリングホイールを回転させると、ある一定の量の油が油圧シリンダ２、３に供給されて、その結果としてある一定程度の操作が行なわれる。この操作は、下側のスライド１６が上側のスライド１５に追いついた時点で終了する。

第２の制御弁装置６は、かじ取り方向とさらにまた制御流れとを決定する方向弁１８と、ポンプ圧にかかわりなく、パイロット圧が所定のレベルに制限されることを保証する減圧弁１９とからなる。この制御弁装置６は、さらにまた、レバー７からの電気信号を介して間接的に調整される２個の電気制御弁２０、２１を含む。これらの電気制御弁２０、２１は、管路２８上において互いに対して並列に配置される。管路２８は、さらにまた、前記方向弁１８に両側において接続されて、前記方向弁をばね力に抗して移動させる。ポンプ８は、電気弁２０、２１に、該電気弁間において管路２８に接続される管路２９を介して接続される。その結果として、レバー７を介して右側の弁２１が作動せしめられると、方向弁１８において油圧が生じて、該方向弁は、ばね力に抗して図において右方向に移動し、レバー７を介して左側の弁２０が作動せしめられると、方向弁１８において油圧が生じて、該方向弁は、ばね力に抗して図において左方向に移動する。

したがって、右方向へのかじ取りの場合は、右側の電気制御弁２１が作動せしめられ、これによって、次に電気信号に比例する油圧が方向弁１８に加えられる。電気信号（油圧）が高いほど、方向弁１８は大きく操作され、以ってより大きい制御流れが得られる。左方向へのかじ取りの場合は、したがって左側の電気制御弁２０が対応する態様で作動せしめられる。

制御弁装置６が作動せしめられていないときは、ＬＳ信号は、シャトル弁１０（線５０を参照）からタンク９へと方向弁１８を介して接続されるとともに、以って原則的に無圧となる。前記と同じことが、これもまた自身が作動せしめられていないときにＬＳ信号をタンク９に接続する第１の制御弁装置４に当てはまる。ポンプ８は、このように低く調整されるとともに、低圧のみを維持する。したがって、これらの２個の電気制御弁２０、２１は、一方の弁の作動が一方の方向への方向弁１８の移動を引き起こし、他方の弁の作動が他方の方向への方向弁１８の移動を引き起こすように構成される。

前記装置内における負圧と所定の最大圧力を超える圧力とを防ぐために、前記装置は、一括して参照符号２２により示されるトップアップ弁およびチョーク弁を含む。トップアップ弁およびチョーク弁の機能は、すでに周知であり、したがって本明細書においては詳細に説明することはしない。

第１の制御弁装置４と第２の制御弁装置６とは、ポンプ８と油圧シリンダ２、３との間において並列な管路上に配置される。運転者が車両のかじ取りのためにどちらの制御手段を選択するか、すなわちステアリングホイール５かレバー７かによって、油圧シリンダ２、３は、選択された制御手段に接続される制御弁装置により制御される。そして、使用されていない制御手段に接続される他方の制御弁装置は、非作動状態となる。

装置１は、さらにまた、ホイール形かじ取り装置が最優先されること、すなわちステアリングホイール５とレバー７とが同時に使用される場合には、ホイールが優勢または上位となることを保証するようになっている優先手段２３を含む。優先は、完全に油圧的に行なわれる。

優先手段２３は、シーケンス弁２４と２個のスロットル２５、２６との形態をとる優先弁からなる。シーケンス弁２４は、ばね荷重式であり、管路２７は、シーケンス弁２４に接続されてばね力に抗して油圧により前記弁を開弁させるとともに、第１の制御弁装置４を介してステアリングシリンダ２、３に接続される。第１の制御弁装置４が中立位置にあるときは、前記シーケンス弁は作用を受けないが、第１の制御弁装置４がステアリングホイール５の操作を介して動作せしめられると、前記シーケンス弁２４は、ステアリングシリンダ２、３の圧力に接続され、以って前記シーケンス弁が開弁する。

シーケンス弁２４は、さらにまた、方向弁１８の２つの側に接続される管路３１上に配置される。正確には、前記シーケンス弁は、２個の電気制御弁２０、２１と並列に配置されるとともに、これらの弁から方向弁１８へと至るそれぞれの管路に接続されて、シーケンス弁２４が十分な高圧により負荷を受けると、該弁が開弁し、方向弁１８の２つの側における圧力が大なり小なりの程度で均等になるようにする。

以下に、優先を詳細に説明する。運転者がステアリングレバー７を使用して、右方向へのかじ取りを行なうと、油圧は、右側の電気制御弁２１を介して方向弁１８に加えられ、油圧のレベルは、レバー７が操作される程度に依存する。方向弁１８の他方側は、左側の電気制御弁２０を介してタンクに排油する。この状況において、運転者が同時にホイールを用いてかじ取りを行なうと、第１の制御弁装置４は、ステアリングシリンダ２、３の圧力（ＬＳ信号）をシーケンス弁２４に接続し、これによって該シーケンス弁が開弁する。

シーケンス弁２４が開弁すると、方向弁１８の一方側から該弁の他方側に至る流れが生じて、その結果としてある一定程度の均圧がもたらされ、以って方向弁１８は閉弁し始める。該方向弁がどの程度閉弁するかは、均圧の程度に依存する。この均圧の程度は、右側の電気弁２１からのパイロット流の大きさと、さらにまたＬＳ信号と左側電気弁２０との管路３０上においてスロットル２６を横切る方向の圧力降下とに依存する。優先の程度、すなわちホイール形かじ取り装置がレバー形かじ取り装置より優勢となる程度は、スロットル２６の大きさを選択することによって設定されうる。優先手段の一部分を形成する他方のスロットル２５は、シーケンス弁２４に至る管路２７上において配置され、優先のための接続時間（ランプ）は、該スロットルの大きさを選択することによって、接続があまり急激に行なわれることがないように設定されうる。

したがって、第１および第２の制御弁装置４、６は、前記優先手段２３を介してステアリングシリンダ２、３と並列に油圧的に相互接続される。

図３〜６に、本発明のまた他の実施例が示されている。図２に図示されるとともに前記に説明された実施例との相違点のみを以下に説明する。

図３〜６に図示される実施例によれば、優先手段３２〜３５は、流れがステアリングホイール５用の第１の制御弁装置４において発生しているか否かを感知するようになっている。このような流れが指示されると、優先が作動せしめられる。実施例２〜５によれば、装置は、油圧油管路に接続されるとともに、優先弁２４の異なる側において差圧を生じしめて前記優先弁を動作させるようになっている要素３６、３７、４４〜４７からなる。

第２の実施例（図３参照）によれば、前記差圧発生要素は、自身の下流に対して自身の上流において差圧を生じしめるスロットル３６からなる。したがって、流れは、スロットル３６を横切る方向の圧力降下として指示される。スロットル３６は、管路３８上において第１の制御弁装置４とタンク９との間、すなわちステアリングホイール５の制御弁装置４（該制御弁装置の出口）の後に配置される。スロットル３６の両側において、管路４０、４１は、管路３８に接続され、これらの管路４０、４１は、さらにまたシーケンス弁２４に接続されて、該弁を調整する。

したがって、シーケンス弁２４を開弁させる油圧信号は、第１の制御弁装置４が動作して、ステアリングシリンダ２、３がポンプ８から第１の制御弁装置４を介して油圧油の供給を受ける位置につくと送信される。この実施例においては、優先を開始させるためには、制御弁装置４のポートにおいてタンク９へと至る流れが存在しなければならず、その結果として、操作が遅延することを意味し、このことは、優先を開始させるためにはステアリングホイールを第１の実施例の場合より大きく回転させなければならないことを意味する。これは、運転者がうっかりステアリングホイール５に接触した／該ホイールを移動させただけでは優先が開始されないことが望ましい場合に有利である。

第３の実施例（図４参照）によれば、前記流れは、さらにまたスロットル３７を横切る方向の圧力降下として記録される。スロットル３７は、管路３９上においてポンプ８と第１の制御弁装置４との間、すなわちステアリングホイール５の制御弁装置４（該制御弁装置の入口）の前に配置される。スロットル３７の両側において、管路４２、４３は、管路３９に接続され、これらの管路４２、４３は、さらにまたシーケンス弁２４に接続されて、該弁を調整する。したがって、シーケンス弁２４を開弁させる油圧信号は、第１の制御弁装置４が動作して、ステアリングシリンダ２、３がポンプ８から第１の制御弁装置４を介して油圧油の供給を受ける位置につくと送信される。

図５に図示される本発明の第４の実施例は、図３に図示された第２の実施例に対応するが、流れが、弁、正確にはバックアップ弁４４を横切る方向の圧力降下として指示されるという相違点を有する。このバックアップ弁４４は、ばね荷重式であるとともに、ある相対的に低い開弁圧力を有して、ばねにより制御される圧力降下を生じしめる。バックアップ弁４４と並列に、流れが止まると圧力降下を均一にすることを目的とするスロットル４６が配置される。

図６に図示される本発明の第５の実施例は、図４に図示された第３の実施例に対応するが、流れが、弁、正確にはバックアップ弁４５を横切る方向の圧力降下として指示されるという相違点を有する。このバックアップ弁４５は、ある一定の開弁圧力を有して、圧力降下を生じしめる。バックアップ弁４５と並列に、流れが止まると圧力降下を均一にすることを目的とするスロットル４７が配置される。

第４および第５の実施例においては、バックアップ弁４４、４５を通る流れがなくなるとバックアップ弁４４、４５の両側において圧力を均等にすることを意図される相対的に小さいスロットル４６、４７が用いられる。各々のバックアップ弁４４、４５は、たとえば３バールの圧力降下をもたらす。この圧力降下は、原則的に流れとは無関係である。これにより、損失が相対的に小さくなるとともに、燃料の観点において経済的な装置を得る機会がもたらされる。スロットル４６、４７は、優先開始のためには、ある一定のステアリングホイール速度に達しなければならないことを意味する。

前記装置のその他の構成要素、特に第１の制御弁装置４の選択によって、前記５つの実施例にしたがった異なる解決策のいずれかが最も有利になりうる。

本発明は、前記の例証的な実施例に制限されると見なされるべきではなく、以下の特許請求の範囲内において数多くのさらに他の変形態様および改変が考えられうる。場合によっては、レバーからの電気信号（ランプ、最大レベル等）を操作することが望ましく、これは、レバーから油圧弁への信号を車上コンピュータを介して送信することによって達成されうる。

ホイールローダを示す上面線図である。 本発明の５つの好適な実施例を示す図である。 本発明の５つの好適な実施例を示す図である。 本発明の５つの好適な実施例を示す図である。 本発明の５つの好適な実施例を示す図である。 本発明の５つの好適な実施例を示す図である。

Claims (17)

1. 少なくとも１個の油圧シリンダ（２、３）を制御する装置であって、前記油圧シリンダに接続されて該油圧シリンダを調整する第１の制御弁装置（４）と、前記第１の制御弁装置を制御するようになっている第１の操作可能制御手段（５）と、これもまた前記油圧シリンダに接続されて該油圧シリンダを調整する第２の制御弁装置（６）と、前記第２の制御弁装置を制御するようになっている第２の操作可能制御手段（７）とからなっており、前記第１の制御手段を優先させる手段（２３、３２、３３、３４、３５）を含む装置において、前記優先手段（２３、３２、３３、３４、３５）は、油圧装置を介して制御されて、前記油圧シリンダ（２、３）の調整に対する前記第２の制御手段（６）の作用が、前記第１の制御手段（５）が操作されるやいなや少なくとも実質的に減じられるようになることを特徴とする装置。
2. 前記第２の制御弁装置（６）は、前記油圧シリンダ（２、３）に接続されて該油圧シリンダを調整する方向弁（１８）からなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記優先手段（２３、３２、３３、３４、３５）は、優先のために、前記第２の制御弁装置（６）の前記方向弁（１８）を、前記第２の制御手段（７）の位置にかかわりなく、前記油圧シリンダ（２、３）の調整に対する前記第２の制御弁装置の作用が少なくとも実質的に減じられる位置につけるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記優先手段（２３、３２、３３、３４、３５）は、前記第１の制御弁装置（４）に接続されて、前記第１の制御弁装置が中立位置から移動せしめられると優先が開始されるようになっていることを特徴とする請求項１、２または３に記載の装置。
5. 前記第１および第２の制御弁装置（４、６）は、前記優先手段（２３、３２、３３、３４、３５）を介して、前記油圧シリンダ（２、３）と並列に油圧的に相互接続されることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
6. 装置が受ける負荷によって圧力を供給するようになっているポンプ（８）からなることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記優先手段（２３、３２、３３、３４、３５）は、前記第２の制御弁装置（６）に油圧的に接続されて該第２の制御弁装置を調整する優先弁（２４）からなることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記優先弁（２４）は、前記第１の制御弁装置（４）に油圧的に接続されて、前記第１の制御弁装置の制御が行なわれると前記優先弁が調整されるようになっていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記優先手段（３２、３３、３４、３５）は、装置の前記第１の制御弁装置（４）と前記ポンプ（８）との間における主管路（３８）または装置の前記第１の制御弁装置（４）と前記タンク（９）との間における主管路（３９）に接続されて、流れが前記第１の制御弁装置（４）において存在するときに優先を開始させる流れ感知要素（３６、３７、４４、４５、４６、４７）からなることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記流れ感知要素（３６、３７、４４、４５、４６、４７）は、前記優先弁（２４）の異なる側において差圧を生じしめて前記優先弁を動作させるようになっていることを特徴とする請求項７または８および９に記載の装置。
11. 前記差圧発生要素は、前記主管路（３８、３９）内における流れを抑圧して、自身の下流に対して自身の上流において差圧を生じしめるようになっているスロットル（３６、３７）からなることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記差圧発生要素は、前記主管路（３８、３９）上において配置されるばね荷重式バックアップ弁（４４、４５）からなることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
13. 前記差圧発生要素は、さらにまた、前記バックアップ弁（４４、４５）を通る流れが存在しないときに前記バックアップ弁の２側において圧力を均等にするようになっているスロットル（４６、４７）を含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記優先弁（２４）は、前記ポンプ（８）に接続されて負荷によって前記優先弁を制御する管路（２７）に接続されることを特徴とする請求項７または８に記載の装置。
15. 前記制御弁装置（４、６）の一方が第１の位置に配置されると第１の油圧シリンダ（２）のピストン側（１１）と第２の油圧シリンダ（３）のピストン棒側（１２）とが装置のポンプ（８）に接続され、前記制御弁装置が第２の位置に配置されると前記第１の油圧シリンダ（２）のピストン棒側（１３）と前記第２の油圧シリンダ（３）のピストン側（１４）とが前記ポンプに接続されるようになっている２個の油圧シリンダ（２、３）からなることを特徴とする前記請求項のいずれか１項に記載の装置。
16. 連接的態様で相互接続される前側部分（１０１）と後側部分（１０２）とからなり、前記部分は、前記２個の部分間において配置される２個の油圧シリンダ（２、３）を介して連接部（１０５）のまわりにおいて互いに対して回転可能である車両（１００）において、前記部分（１０１、１０２）の相対移動を制御する請求項１６に記載の装置を含むことを特徴とする車両（１００）。
17. 荷役機械によって構成されることを特徴とする請求項１６に記載の車両。

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