JP2006097897A - 全輪駆動車の制御 - Google Patents

Abstract

【課題】全輪駆動車の制御を提供する。
【解決手段】全輪駆動車を制御する方法が提供される。本方法は、攻撃信号を提供する工程と、攻撃信号に基づいて所望の速度比を決定する工程とを含む。また、決定された所望の速度比に対応する出力速度信号が発生される。
【選択図】図２

Description

本開示内容は、全輪駆動車用の制御システム及び制御方法に関する。特に、本開示内容は、クリープモードにおいて全輪駆動車を制御する制御システム及び制御方法に関する。

多くの作業機械は、平坦でない地形や他の足元の悪い状況で作業することが求められている。例えば、モータグレーダなどの作業機械では、より優れた牽引力を提供するため、全輪駆動（ＡＷＤ）システムが装備されているものが多い。典型的なＡＷＤ車は、自動車を推進するために駆動される後輪と、操縦に用いられる前輪とを備える。特に、足元の悪い状況では、かかるＡＷＤ車の前輪は、自動車の牽引力を高めるように駆動することもできる。例えば、モータグレーダは、側斜面を均したり又は道路での除雪を行う際に最大牽引力が得られるように、ＡＷＤモードで動作し得る。

ＡＷＤ車は、ＡＷＤ構成部品の不要な磨耗を避け、電力損失を最小限に抑えるために、二輪駆動モードで動作することもできる。モータグレーダを動作させる際には、モータグレーダを前輪のみで低速で推進させ、優れた仕上げ均し面が後輪により損傷されないようにすることが望ましいことがある。このようなモータグレーダの動作モードは、一般に、クリープモードと呼ばれる。

しかしながら、クリープモードでは、自動車の速度を制御することが困難である。既知のモータグレーダにおいては、操作者がエンジン回転速度（ＲＰＭ）を変化させることにより、クリープモードでの自動車の速度を制御することが可能である。例えば、（特許文献１）では、操作者によるエンジン回転速度の制御に基づいて、クリープモードにおける自動車速度を制御するモータグレーダを開示している。しかしながら、このような既知のモータグレーダは、エンジン回転速度とは独立して、対地速度を制御するものではなく、エンジンをフル稼働で動作させることができない。さらに、これらのモータグレーダでは、操作者が加速ペダルによってエンジン回転速度を調整するといった困難な作業を行うことが求められている。その結果、かかるＡＷＤ車は、動作効率が悪くなり得る。

米国特許第６，５０８，３２８号明細書

本制御システムは、従来技術の設計に関連する欠点のうちの１つ以上を解決し、より良い制御で効率良くＡＷＤ車を制御する制御システム及び制御方法を提供することに関する。

本発明の一形態において、全輪駆動車を制御する方法が提供される。本方法は、攻撃信号を提供する工程と、攻撃信号に基づいて所望の速度比を決定する工程とを含む。そして、決定された所望の速度比に対応する出力速度信号が発生される。

本発明の他の形態においては、全輪駆動車用の制御システムが提供される。本制御システムは、攻撃入力ユニットと、攻撃入力ユニットに連結された制御装置とを備える。制御装置は、攻撃入力ユニットからの信号に基づいて、所望の速度比を決定するように構成される。

本添付図面は、本明細書の一部に組み込まれ一部をなすものであり、本発明の例示的実施形態を示し、本文記載とともに、本発明の趣旨を説明するものである。

以下、本発明の例示的実施形態について、添付図面を参照して詳細を説明する。なお、可能である限り、同一又は類似の部品を参照するのに、添付図面全体を通して、同一の参照符号を用いるものとする。

図１を参照すると、ＡＷＤ車は、通常、地面を均して仕上がった地表面を提供するのに用いられるモータグレーダ１０とし得る。なお、本開示内容では、モータグレーダに関して制御システム及び制御方法を説明するが、本制御システム及び制御方法は、この応用例に限定されるものではない。

このモータグレーダ１０は、前方フレーム部１２と、後方フレーム部１４と、前方フレーム部１２に設けられたブレード１６とを備える。前方及び後方フレーム部１２及び１４は、前輪１８及び後輪２０により支持される。また、前輪１８及び後輪２０は、互いに独立して機能する。ブレード１６は、地面や他の材料を動かして整地面を提供するのに用いられる。エンジン２２などの動力源は、モータグレーダ１０を推進するための動力を発生するように設けられる。このエンジン２２は、後方フレーム部１４に搭載され得る。

本例示的実施形態では、モータグレーダ１０は、ブレード１６をモータグレーダ１０に対して様々な位置に移動可能とさせる連結組立体２４を備え得る。このブレードは、地面を移動させる動作中に、一定の位置に又は位置を変えて置かれ得る。

図１に示されるように、モータグレーダ１０はまた、モータグレーダ１０を動作させるのに必要な制御レバー及びダイヤルを装備した操作者運転室２６を備える。図１に示したモータグレーダ１０では、ギヤシフトレバー２８が操作者運転室２６に設けられている。ギヤシフトレバー２８は、モータグレーダ１０を所望の方向に推進するための前進位置、中立位置、及び後退位置を有する３位置レバーとし得る。また、ギヤシフトレバー２８は、モータグレーダ１０を所望の速度で所望の方向に推進するため、方向及びギヤを選択駆動する多位置レバーであっても良い。

操作者運転室２６は、ＡＷＤ制御モードセレクタ３０をも備え得る。本実施形態では、ＡＷＤ制御モードセレクタ３０は、操作者がオフモード、自動モード、又はクリープモードを選択するのに用いられ得る。オフモードでは、モータグレーダ１０のＡＷＤシステムは、解除されている。自動モードでは、前輪の速度が操作者の所望の後輪速度に基づいて制御される。操作者は、ギヤシフトレバー２８を用いて、モータグレーダ１０を限りなく多様な速度で前進位置及び後退位置に移動し得る。モータグレーダ１０を用いて優れた均し面が提供されると、クリープモードが選択され得る。このクリープモードでは、モータグレーダは、前輪１８により低速のクリープ速度で駆動される。

ＡＷＤ制御モードセレクタ３０は、例えば、攻撃性制御ダイヤル３１などの攻撃入力ユニットを備え得る（図２を参照）。自動モードでは、攻撃性制御ダイヤル３１を用いて、前輪駆動の攻撃性のレベルを設定し得る。この攻撃性のレベルを調整することにより、前輪１８を後輪２０に対して所望の速度に設定することができる。クリープモードでは、攻撃性制御ダイヤルを用いて、エンジン回転速度を変更することなく、モータグレーダ１０の対地速度を制御し得る。また、操作者運転室２６は、クリープモード中にモータグレーダ１０の対地速度を調整するのに用いられるインチングペダル３２をも備える。

図２は、モータグレーダの前輪１８に関連する制御システムの概略を示している。また、後輪２０に関連するシステムは、図中に示されていないが、適当なシステムが後輪２０に対しても設けられる。

図２に示す例示的実施形態においては、モータグレーダは、エンジン２２と、このエンジン２２に連結駆動される左右の可変容量形ポンプ３４及び３６とを備える。また、モータグレーダは、左右可変容量形ポンプ３４及び３６の各々に連結され油圧駆動される左右油圧モータ３８及び４０をも備え得る。本実施形態では、左右油圧モータ３８及び４０は、可変容量を有し、互いに独立して動作することが可能である。また、モータグレーダは、左右クラッチ４２及び４４をも備え得る。これら左右クラッチ４２及び４４は、油圧モータ３８及び４０と前輪１８との間に設けられる。一実施形態では、左右クラッチの各々が前進位置、中立位置、及び後退位置を有する。

図２に示されるように、モータグレーダの制御システム４５は、制御装置４６を備える。制御装置４６は、ギヤシフトレバー２８、ＡＷＤ制御モードセレクタ３０、及びインチングペダル３２に電気的に接続され、これら各々から入力信号を受信し得る。また、制御装置４６は、左右可変容量形ポンプ３４及び３６と、左右油圧モータ３８及び４０にも電気的に接続され、これらの変位を制御し得る。また、制御装置４６は、図２に示されるように、左右クラッチ４２及び４４にも電気的に接続され、所望のクラッチ位置を選択し得る。

操作者は、ギヤシフトレバー２８の前進位置、中立位置、又は後退位置を選択することにより、対応する位置に左右クラッチ４２及び４４を位置付け、所望の方向にモータグレーダ１０を推進する。本例示的実施形態では、操作者は、前進モード、中立モード、及び後退モードのうちの１つを選択する。

また、操作者は、ＡＷＤ制御モードセレクタを操作し、オフモード、自動モード、及びクリープモードのうちの１つを選択する。このＡＷＤ制御モードセレクタ３０には、攻撃性制御ダイヤル３１が設けられている。クリープモードでは、操作者は、前輪１８の所望の速度比を選択するために攻撃性制御ダイヤル３１を回し得る。そして、操作者は、攻撃性制御ダイヤル３１を操作することにより、クリープモードにおいてモータグレーダ１０の対地速度を制御することができる。加えて、インチングペダル３２が押されると、このインチングペダル３２は、自動車の速度を比例的に減速するのに用いることができる。したがって、制御システム４５によって、操作者は、エンジン回転速度を調整することなく、モータグレーダ１０の対地速度を制御することができる。一例示的実施形態では、エンジン回転速度は、ブレード１６に大きな負荷をもたらすのに十分な動力を提供するために、最大動作ＲＰＭで維持され得る。同時に、操作者は、クリープ速度を制御するためにエンジン回転速度を調整することもできる。

図２に示した実施形態では、制御装置４６は、攻撃性制御ダイヤルの位置に対する所望の速度比の値を含むマップ又は表が予めプログラムされ得る。このようなマップ又は表は、モータグレーダ１０の作業動作前に、例えば、モータグレーダ１０の試験走行中、又は実験室内の試験中のいずれかに、生成され得るものであり、制御装置４６に位置するメモリーに予め保存され得る。また、他の実施形態では、制御装置４６は、攻撃性制御ダイヤルの位置に対して所望の速度比を提供する数学の方程式を保存し得る。

また、操作者は、インチングペダル３２を調整することにより、クリープ速度も調整し得る。

図１及び図２を参照すると、モータグレーダ１０の操作者は、このモータグレーダ１０がクリープモードで動作している場合に、ＡＷＤ制御モードセレクタ３０の攻撃性制御ダイヤル３１を操作することにより、対地速度を制御する。制御装置４６は、モータグレーダ１０がクリープモードで動作している場合には、攻撃性制御ダイヤル３１から攻撃信号を受け取る準備が整っている。攻撃信号を受信すると、制御装置４６は、制御装置４６に予め保存されたマップ、表、又は方程式を用いて選択した攻撃性のレベルに対応する、所望の速度比を決定する。

また、制御装置４６は、所望の速度比を決定した後に、決定された所望の速度比をインチングペダル３２からの入力に乗じ、出力信号を得る。可変容量形ポンプ３４及び３６は、この出力信号に基づいて、所望のクリープ速度でモータグレーダ１０を推進するような油圧流を油圧モータ３８及び４０に提供する。可変容量形ポンプ３４、３６及び油圧モータ３８、４０の変位は、開ループ又は閉ループのアルゴリズムにより決定され得る。この動作中においては、特に必要でないが、エンジン回転速度は、最大の動作回転速度ＲＰＭなどの一定の速度に維持し得る。このため、対地速度は、エンジン回転速度とは独立して制御され得、このエンジン回転速度を、地上でゆっくり移動していても、フル稼働させることができる。このような特徴によって、操作者は、ＡＷＤ機械をより効率的に制御することが可能となり得る。

なお、本開示のシステム及び方法について、本発明の範囲を逸脱しない範囲で多様な変形及び変更を施すことができることは、当業者にとって自明であろう。また、本発明の他の実施形態は、本発明に関する本文開示の明細書、及びその実施を検討することにより、当業者にとって明らかであろう。また、明細書及び実施例は、例示のみを目的として考慮されるべきものであり、本発明の本来の範囲は、添付の特許請求の範囲により示されているものと意図される。

本発明の一例示的実施形態に係る制御システムを備えるモータグレーダを示す図である。 図１のモータグレーダの制御システムの概略を示す図である。

符号の説明

１０ 全輪駆動車／モータグレーダ
１２ 前方フレーム部
１４ 後方フレーム部
１６ ブレード
１８ 前輪
２０ 後輪
２２ 動力源／エンジン
２４ 連結組立体
２６ 操作者運転室
２８ ギヤシフトレバー
３０ モードセレクタ
３１ 攻撃性制御ダイヤル
３２ インチングペダル
３４ 左可変容量形ポンプ
３６ 右可変容量形ポンプ
３８ 左油圧モータ
４０ 右油圧モータ
４２ 左クラッチ
４４ 右クラッチ
４５ 制御システム
４６ 制御装置

Claims (10)

1. 全輪駆動車を制御する方法であって、
   攻撃信号を提供する工程と、
   攻撃信号に基づいて所望の速度比を決定する工程と、
   決定された所望の速度比に対応する出力速度信号を発生する工程とを含む方法。
2. インチングペダル信号を提供する工程をさらに含み、出力速度信号が、決定された所望の速度比及びインチングペダル信号に対応して発生される請求項１に記載の方法。
3. 攻撃信号は、操作者の入力として提供され、操作者により調整される請求項１に記載の方法。
4. 所望の速度比は、ルックアップ表又は方程式により決定され、ルックアップ表又は方程式は、経験的に決定される請求項１に記載の方法。
5. 出力速度信号は、ポンプの変位を変化させるためにポンプに提供される請求項１に記載の方法。
6. 攻撃入力ユニットと、
   攻撃入力ユニットに連結され、攻撃入力ユニットからの信号に基づいて所望の速度比を決定するように構成された制御装置とを備える全輪駆動車用の制御システム。
7. 制御装置に連結されたインチングペダル入力ユニットをさらに含む請求項６に記載の制御システム。
8. 制御装置は、所望の速度比を決定するためのルックアップ表又は方程式を含む請求項６に記載の制御システム。
9. 制御装置に連結され、全輪駆動モード又はクリープモードを選択するためのモードセレクタをさらに備える請求項６に記載の制御システム。
10. 制御装置に連結され、全輪駆動車の前進位置、中立位置、又は後退位置を選択するための３位置セレクタをさらに備える請求項６に記載の制御システム。
    

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