JP2012516956A

JP2012516956A - 旋回システム、並びに旋回システムを含む建設機械又は車両

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Publication number: JP2012516956A
Application number: JP2011547851A
Authority: JP
Inventors: ラストル，フレデリク; ツェンナー，ティモ
Original assignee: ボルボコンストラクションイクイップメントアーベー
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2009-02-03
Publication date: 2012-07-26
Anticipated expiration: 2029-02-03
Also published as: CN102301075B; EP2393995A4; CN102301075A; KR20110126630A; EP2393995A1; US8776512B2; JP5567597B2; EP2393995B1; KR101676779B1; WO2010090555A1; US20110314802A1

Abstract

本発明は、車両のシャーシ部分（２０４）に対する車両（２００）の第１部分（２０２）の回転運動をブロック又はブロック解除する旋回ブレーキ（３２ａ）と、前記回転運動を実施するために設けられる旋回ポンプ（１０）及び旋回モータ（１２）とを含む建設機械（２００）又は車両、特に掘削機、クレーンにおける旋回システム（１００）に関する。前記旋回ポンプ（１０）は、前記第１部分（２０２）の回転運動が起こっていない中立位置に位置する。前記旋回ポンプ（１０）がその中立位置にあるとき、前記旋回ブレーキ（３２ａ）を自動的にかけるために、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータ（３４、４２）が設けられている。本旋回システム（１００）によれば、傾斜において改善された旋回動の制御が得られ、旋回動の操作において改善された快適性が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、旋回システム、並びに旋回システムを含む建設機械又は車両、特に掘削機又はクレーンに関する。

掘削機の上部キャリッジは、「旋回運動」と呼ばれる回転運動を伴って下部キャリッジ（シャーシ）とは反対に移動し、この回転運動が、「ジョイスティック」と呼ばれる制御レバーでオペレータにより制御されることは当分野において公知である。このような公知の旋回システム１００を図２に示す。この図では、ジョイスティックとして具体化される油圧式マニピュレータ２６が、掘削機の下部キャリッジに対する掘削機の上部キャリッジの回転運動を制御している。この回転運動は、左側又は右側方向のいずれにも可能である。

いわゆる「閉ループ」系において、旋回システム１００は、旋回モータ１２（例えば、定容量形ピストンモータであり、旋回モータは、旋回ブレーキシステム３２を含み、ブレーキシステムは、例えば、制御圧力がまったく存在しないとき、ブレーキシリンダ及びばね３２ｂによってかけられる多板式ブレーキ３２ａを含む）と、旋回ポンプ１０（例えば、回転斜板１０ａを備える可変容量形ピストンポンプであり、ポンプの押しのけ量は、回転斜板制御装置２４へのジョイスティック信号により制御される）とによって作動する。旋回システムの最大作動圧力は、２つの圧力逃がし弁１８によって制限される。旋回システム１００は、充填ポンプ１４を含み、このポンプは、キャビテーションを防ぐために、２つの充気弁１６によってこの装置内の圧力を維持している。圧力逃がし弁１８と充気弁１６は、互いに平行に配置され、旋回ポンプ１０及び旋回モータ１２の右側及び左側に接続されている。

充填ポンプ１４は、掘削機のサーボシステムへの圧力供給としても用いることができ、サーボシステムは、例えば、油圧式マニピュレータ２６の操作のために、又は時間遅延弁３０を介した旋回ブレーキ３２ａの解放のために追加の油圧を供給することになっている。

一般的に２０バール〜４０バールの充填圧力は、圧力逃がし弁２０によって制限され、上記システムの信頼性を高めるために、充填油がフィルター２２を介して構成部品に供給される。

油圧式部品、例えば、充填ポンプ１４、旋回ポンプ１０、旋回モータ１２、圧力逃がし弁２０、マニピュレータ２６及び時間遅延弁３０の油圧は、共通のタンクＴ又は複数のタンク中に放出される。

例えば、マニピュレータ２６を使用しない場合に旋回ブレーキ３２ａに適用する、一般的に３〜７秒の時間遅延が、時間遅延弁３０によって実施される。時間遅延弁３０は、シャトル弁２８を介して油圧式マニピュレータ２６から信号を収集する。

ジョイスティック信号が、一般的に例えば約５バールの閾値を超えると、時間遅延弁３０は、旋回ブレーキ３２ａにサーボ圧力を供給し、これが後に解放されて、自由旋回運動をもたらす。

ジョイスティック信号が閾値を下回るときには、時間遅延弁３０は、旋回ブレーキ３２ａからタンクＴへの油の流れを調整することによって、所定の時間遅延を発生させるが、その長さは、油粘度及び旋回ブレーキシステム３２内の油量に応じて異なる。

このような従来の「閉ループ」系においては、例えば、斜面に停車中又は斜面を走行中の掘削機の付随荷重によって追加のトルクが誘発されると、最終的に旋回モータ１２の旋回ブレーキシステム３２がかけられるまで、追加トルクは、旋回ポンプ１０及び旋回モータ１２によって誘発された逆トルクによって補償される。旋回ブレーキ３２ａは、旋回操作されなかった所定時間ののち、一般的に３〜７秒後に、自動的にかかる。

旋回モータ１２及び旋回ポンプ１０の油圧システムは、内部漏出を有する。掘削機が水平ではない位置にある場合（例えば、斜面に停車中又は斜面を走行中）には、これらの漏出（並びに重力）によって、旋回ブレーキ３２ａがかけられていないとき、時間の経過と共に、最終的に掘削機の下部キャリッジに対して回転するように、掘削機の上部キャリッジがその位置を変える（「ドリフト」する）。運動の速度は、内部漏出の量に応じて変動する。しかし、作業条件によっては、オペレータが、上部キャリッジの不要なドリフト運動によって妨害されることなく、下部キャリッジに対する上部キャリッジの位置を保持する必要がある。

このため、電気スイッチ又はペダルを作動させることにより、旋回ブレーキ３２ａをかける手動の方法をオペレータ（図示なし）に提供する。しかしこの場合、オペレータは、旋回システムを使用しながら、旋回ブレーキ３２ａを手動でかける必要があるため、旋回操作がさらに難しくなる。

本発明の目的は、旋回ブレーキシステムが、旋回操作を容易にし、建設機械又は車両のオペレータに、より快適な旋回システムの操縦をもたらす、旋回システムを提供することである。本発明の別の目的は、旋回ブレーキシステムが、旋回操作を容易にし、その操作をオペレータに対してより快適にする旋回システムを含む、建設機械又は車両を提供することである。

上記の目的は、独立クレームに記載する特徴によって達成される。その他のクレーム及び説明は、本発明の有利な実施形態を開示するものである。

建設機械、特に掘削機又はクレーンの旋回システムが提案される。あるいは、建設機械又は車両のシャーシ部分に対する建設機械又は車両の第１部分の回転運動をブロック若しくはブロック解除する旋回ブレーキを含み、また、回転運動を実施するために設けられる旋回ポンプ及び旋回モータを含む車両が提案される。旋回ポンプは、建設機械又は車両の第１部分の回転運動が起こっていない中立位置（例えば、回転運動が、右側回転運動から左側回転運動に変わる（又はその逆の）状況）に位置することができる。本発明においては、旋回ポンプがその中立位置にあるとき、旋回ブレーキを自動的にかけるために、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータが設けられる。

「建設機械」という表現は、設置型施工機械又は建設機械、並びに移動式建設機械又は建設車両を包含する。

旋回ポンプ及び旋回モータは、同量又はほぼ同量の対応する逆トルクと共に、反対方向を与えることにより、荷重により誘発されるトルクの作用を無効にするように設計でき、そのように操作可能である。

好適なことに、建設機械又は車両の下部キャリッジに対する、建設機械又は車両の第１部分（例えば、建設機械又は車両の上部キャリッジ）の不要なドリフトが起こる危険性が低減されるか、又は場合によっては解消される。こうしたドリフトは、特に、建設機械又は車両が斜面上に位置するか又は斜面を移動中に付随の荷重を有するとき、起こる可能性がある。本発明は、閉ループの旋回システムを備える建設機械又は車両、特に掘削機又はクレーンの旋回ドリフトを、上部キャリッジが静止した状態を維持すべきとき（すなわち、上部キャリッジが、それが取り付けられている下部キャリッジに対するその位置及び方向を保持すべきとき）、旋回ブレーキを自動的にかけることによって軽減する。さらに、本発明のブレーキ制御アクチュエータは、公知の旋回システムに容易に付加することができ、フォールバックシステムとして前述した公知の旋回ブレーキシステムを提供するか、あるいは、一般に旋回ブレーキを作動させる従来の時間遅延弁（図２の３０）の代わりに用いることができる。

本発明は、上部キャリッジが静止した状態である（すなわち、上部キャリッジが、それが取り付けられている下部キャリッジ又はシャーシに対して回転しない）ことが求められるとき、旋回ブレーキを自動的にかけて、これにより、旋回モータ及び旋回ポンプの油圧系統における内部漏出による不要なドリフト運動の危険性を大幅に軽減するか、あるいはそのような危険性を解消することによって、より高い快適性をオペレータにもたらす。オペレータは、ドリフトを排除するために、最終的に手動で旋回ブレーキをかける必要がない。本発明は、建設機械（例えば、掘削機若しくはクレーン）又は車両が、斜面上に位置する、又は斜面を走行している場合に、旋回運動の改善された制御、従ってオペレータに対して改善された快適性をもたらす。

人が一切介入することなく、旋回ドリフトが有意に低減（あるいは、場合によっては解消）されるため、この場合、旋回ドリフトを低減（又は解消）することにより、建設機械又は車両の性能が改善される。少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータが故障した場合には、システムは、その公知の挙動（ここで、旋回ポンプ及び旋回モータは、荷重によって及ぼされる追加トルクを、対応する逆トルクで補償することにより、下部キャリッジに対する上部キャリッジの不要なドリフトを減速させる）にフォールバックすることができ、その際、より大きなドリフトを伴うが、依然として操作可能である。特に、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータは、電気的に操作できる。例えば、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータは、制御ユニット、例えば、電子制御ユニット（略して「ＥＣＵ」）から制御信号を受ける電磁弁であってよい。

本発明の好適な実施形態においては、第１部分の回転運動が起こっていない旋回ポンプの中立位置（例えば、回転運動が、右側回転運動から左側回転運動（又はその逆）に変わる状況）を検知するために、第１センサを旋回ポンプに接続する。これにより、旋回ポンプの動作状態を正確に検知できる。特に、センサは、旋回ポンプの回転斜板の位置を検知する角度センサであってよい。これにより、回転斜板の位置を容易に取得できる。

本発明の好適な実施形態においては、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータは、旋回ブレーキを作動させるか、又は非作動にするために、電気的に制御する。電気的制御は、比較的高速であるため、旋回ブレーキは、必要なときほぼ即座にかけることができる。特に、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータは、電磁弁であってよい。

一般に、建設機械又は車両の第１部分の回転運動は、建設機械又は車両のオペレータが操作するマニピュレータによって制御される。本発明の好適な実施形態では、旋回ポンプ及びマニピュレータの操作状態に応じて、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータを制御するために、制御ユニットを設ける。有利なことに、こうした制御ユニットは、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータ、並びに旋回ポンプの中立位置を検知する第１センサと同様、公知の旋回システムに、事後、容易に付加できる。

本発明の好適な実施形態では、マニピュレータの操作状態を検知するために、第２センサを設置する。マニピュレータ、例えば、ジョイスティックの操作状態を確認することにより、旋回操作が所望の静止（状態１）に達したため、旋回ポンプの中立位置に到達したか否か、又は旋回方向が変更中で、中立位置が旋回ポンプの短時間の一時的位置（状態２）に過ぎないか否かを決定できる。これら２つの状態を検知し、確認することで、状態２における旋回ブレーキの間違った、かつ不要な適用が起こる危険性を大幅に低減でき、あるいは、場合によっては解消することもできる。

本発明の好適な実施形態では、第２センサは、マニピュレータを作動させることによって生じる圧力を検知する圧力センサであってよい。これにより、マニピュレータの操作状態の安全な確認が可能である。

本発明の好適な実施形態では、旋回ブレーキを作動させる少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータを手動で作動させる目的で、アクチュエータを設ける。アクチュエータは、マニピュレータの近位に配置して、オペレータが旋回ブレーキを容易にかけることができるようにする。

本発明の好適な実施形態では、ブレーキ制御アクチュエータの作用は、旋回ポンプがその中立位置から外れていれば、解除できる。このようにして、旋回速度が高速すぎる場合に、旋回ブレーキがかけられるのを回避できる。便宜的に、ブレーキ制御アクチュエータの操作は、旋回ポンプのゼロ位置近く、すなわち、回転運動が起こらないその中立位置に近い、所定の範囲又は間隔の旋回ポンプ容量に制限でき、例えば、ゼロ又は中立位置から±５度以下の値、本明細書では、特に、ゼロ又は中立位置から±２度以下の値、特に、旋回ポンプのゼロ又は中立位置から±１度以下の値に制限できる。

本発明の別の態様においては、旋回システムを操作する方法が提供され、この方法は、（ｉ）建設機械又は車両の第１部分の回転運動が起こっていない旋回ポンプの中立位置（例えば、回転運動が、右側回転運動から左側回転運動（又はその逆）に変わる状況）を確認するステップと、（ｉｉ）旋回ポンプが中立位置にあるとき、旋回ブレーキを自動的にかける少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータを作動させるステップとを含む。有利なことに、本方法を適用することにより、不要な旋回ドリフトの危険性を大幅に低減でき、場合によっては解消することもできる。

好適な方法のステップでは、車両のシャーシ部分に対する車両の第１部分の回転運動を制御するマニピュレータの操作状態を確認できる。マニピュレータの操作状態を用いて、旋回ブレーキの適用を実施すべきか、又は阻止すべきかを決定できる。

さらに好適な方法のステップでは、マニピュレータが非作動の操作状態にあるときに限り、旋回ブレーキをかけることができる。これにより、旋回運動の高速時に旋回ブレーキの間違った不要な適用の危険性を大幅に低減でき、場合によっては解消することもできる。

さらに好適な方法のステップでは、旋回ポンプがその中立位置の外側にある場合、オペレータによる旋回ブレーキの作動をブロックできる。しかし、オペレータは、例えば、マニピュレータに直接、又はその近傍に設置した個別のスイッチにより、旋回ブレーキを手動でかけることもできる。このように、オペレータがそこで停止する意思なしに旋回運動がゼロを超えるとき（例えば、旋回方向が、右旋回から左旋回に（又はその逆に）変更中であるとき）、旋回ブレーキの適用を妨げることができる。また、実際の旋回速度が高速すぎる場合の旋回ブレーキの適用も妨げることが可能である（前文参照のこと）。

本発明のさらに別の態様では、本旋回システムの上記特徴のいずれかに記載の旋回システムを含む、建設機械、特に掘削機が提案され、その特徴は単独であっても、他の特徴のいずれかと組み合わせてもよい。

本発明は、建設機械、例えば、掘削機若しくはクレーン、あるいは旋回運動又は回転運動をするその他の車両若しくはその部分に適用できる。車両は、車輪装着、無限軌道装着、又は軌道走行車両のいずれであってもよい。建設機械は、車輪装着、無限軌道装着、又は軌道走行するタイプ、あるいは設置型のいずれであってもよい。

本発明は、上記並びにその他の目的及び利点と一緒に、本発明の実施形態の詳細な説明から明確に理解されよう。しかし、本発明は、概略的に図面に示すこれらの実施形態に限定されるわけではない。

本発明の旋回システムの実施例を示す図である。従来の技術の掘削機の旋回システムを示す図である。本発明の旋回操作中の操作方法を示すフローチャートである。本発明の掘削機を示す図である。

図面では、同じ又は類似の要素は、同じ参照番号で示す。図面は、概略的な表示にすぎず、本発明の具体的なパラメーターを示す意図はない。さらに、これらの図面は、本発明の典型的な実施形態のみを描くことを意図していることから、本発明の範囲を制限するものとして考慮すべきではない。

図１は、本発明の旋回ブレーキシステム１００の例示的実施形態を概略的に示す。本発明は、図２に示す従来の旋回システムに加えて適用することもできるし、こうした従来の旋回システムにおいて、旋回ブレーキシステム３２を作動して、旋回ブレーキ３２ａがかかるようにする、時間遅延弁３０の代わりに用いることができる。図１に示す本発明の例示的実施形態においては、本発明は、例として、図２でさらに詳細に説明する従来の旋回システムに付加する。

上部キャリッジ２０２と下部キャリッジ２０４及び旋回システム１００を備えた掘削機２００を示す図４をさらに参照すると、マニピュレータ２６（図１に示す）、例えば、ジョイスティックとして具体化した油圧式マニピュレータが、掘削機２００（図４）の下部キャリッジ２０４に対する上部キャリッジ２０２の回転運動を制御する。この回転運動は、上方から見て左側又は右側方向のいずれであってもよい。旋回ポンプ１０は、これに応じて旋回方向を逆転させる。

いわゆる「閉ループ」系において、旋回システム１００は、旋回モータ１２、例えば定容量形ピストンモータ（モータは、旋回ブレーキシステム３２を含み、ブレーキシステムは、例えば、制御圧力がまったく存在しないとき、ブレーキシリンダとばね３２ｂによってかけられる旋回ブレーキ３２ａ、例えば多板式ブレーキを含む）と、旋回ポンプ１０、例えば、回転斜板１０ａを備える可変容量形ピストンポンプ（その押しのけ量は、回転斜板制御装置２４へのジョイスティック信号により制御される）とによって作動する。旋回システム１００の最大作動圧力は、掘削機（図４の２００）の下部キャリッジ（図４の２０４）に対する上部キャリッジ（図４の２０２）の右側回転運動及び左側回転運動のためにそれぞれ作動する２つの圧力逃がし弁１８によって制限される。

旋回システム１００は、充填ポンプ１４を含み、このポンプは、油圧管中にキャビテーションが起こるのを防ぐために、それぞれ右側回転運動及び左側回転運動専用の２つの充気弁１６によってこの装置内の圧力を維持している。

圧力逃がし弁１８と充気弁１６は、互いに平行に配置され、旋回ポンプ１０及び旋回モータ１２の右側及び左側油圧回路に接続されている。

充填ポンプ１４は、掘削機のサーボシステムへの圧力供給手段としても用いることができ、サーボシステムは、例えば、油圧式マニピュレータ２６、例えば、ジョイスティックの操作のため、又は時間遅延弁３０を介した旋回ブレーキシステム３２の解放のために追加の油圧を供給することになっている。

一般的に２０バール〜４０バールの充填圧力は、圧力逃がし弁２０によって制限され、充填油は、旋回システム１００の信頼性を高めるために、フィルター２２を介して構成部品に供給される。

図２に示す従来のシステムにおいては、時間遅延弁３０は、マニピュレータ信号が一般的に例えば約５バールの閾値を超えると、旋回ブレーキシステム３２にサーボ圧力を供給して、ブレーキシリンダ及びばね３２ｂを引き上げさせることにより、旋回ブレーキ３２ａを解放し、自由旋回運動をもたらすようにする。信号が閾値を下回っているときには、時間遅延弁３０は、旋回ブレーキシステム３２からタンクＴへの油の流れを調整することにより、時間遅延を発生させるが、その長さは、油の粘度及び旋回ブレーキシステム３２内の油量に応じて異なる。

掘削機２００（図４）が斜面上に位置するとき、付随荷重によって誘発されたトルクは、旋回操作がある一定時間使用されなかった後に、旋回モータ１２に含まれる旋回ブレーキ３２ａがかけられるまで、旋回ポンプ１０及び旋回モータ１２によって保持される、従来の「閉ループ」系とは異なり、図１で説明した本発明の旋回システムは、上部キャリッジ２０２（図４）が、上記の時間に掘削機２００（図４）の下部キャリッジ２０４（図４）に対して回転しながら位置を変更する危険性を大幅に低減（あるいは、場合によっては解消）する。

図１で説明したように、内部漏出のない（又は、漏出が大幅に軽減された）「閉ループ」系では、旋回モータ１２は、回転斜板１０ａの位置で示される旋回ポンプの押しのけ量がゼロに等しいとき、すなわち旋回ポンプ１０が上部キャリッジの右側回転運動と左側回転運動の間の中立位置にあるとき、ゼロ速度を有する。

図２に示すような従来の旋回システムでは、マニピュレータ２６を使用しない場合、ブレーキシリンダ及びばね３２ｂによって旋回ブレーキ３２ａをかけるのに、一般的に３〜７秒の時間遅延が生じる。この時間遅延は、時間遅延弁３０によって実施される。時間遅延弁３０は、シャトル弁２８を通じてマニピュレータ２６から信号を回収するが、信号は、マニピュレータが操作されているかいないかを知らせるものである。

本発明（図１に示すように）によれば、好ましくは、旋回ポンプ押しのけ量が、掘削機の下部キャリッジに対して掘削機の上部キャリッジの回転運動が起こらない中立位置に達した（例えば、回転運動が、右側回転運動から左側回転運動に（又はその逆に）変わる状況において）直後に、旋回ブレーキ３２ａがかかるように、旋回ブレーキ３２ａの適用を１つ以上の電気的に制御可能な部品によって制御できる。好ましくは、旋回ポンプ１０がその中立位置にあるとき、旋回ブレーキシステム３２及び旋回ブレーキ３２ａをそれぞれ選択的に作動させるために、ブレーキ制御アクチュエータ３４が設けられる。好ましくは、ブレーキ制御アクチュエータ３４は、旋回ブレーキシステム３２に流体接続して設置される電磁弁として具体化することができる。

例えば、旋回ポンプ１０の中立位置は、ポンプ押しのけ量を変更するのに用いられる旋回ポンプ１０の回転斜板１０ａの中立位置により決定できる。旋回ポンプ１０にセンサ３６を設けて、例えば、回転斜板１０ａの角度位置を検知することにより、旋回ポンプ押しのけ量がゼロに等しい瞬間を決定して、旋回ポンプ１０の中立位置を与えることができる。「ゼロ」位置は、角度センサ３６の信頼性の高い操作のために、例えば、ゼロ度から±０．２度前後の許容差を含みうることは理解すべきである。旋回ポンプ１０の中立位置が検知される、すなわち、回転斜板１０ａの角度位置が、ゼロ度から許容範囲内にあるとき、旋回ブレーキ３２ａは、電磁弁として具体化されるブレーキ制御アクチュエータ３４によって自動的にかけることができる。この場合、上記信号がブレーキ制御アクチュエータ３４の電磁弁に送られると、旋回ブレーキ３２ａが直ちにかけられる。

オペレータが旋回方向を変更しているとき、旋回ポンプ１０の回転斜板１０ａは、間もなくゼロ位置に位置することになる。オペレータが旋回方向を「逆転」させた場合、旋回ブレーキ３２ａの適用を防ぐために、追加信号をセンサ信号と一緒に用いることができる。

追加信号は、旋回制御のためにマニピュレータ２６がオペレータによって作動されたか否かを知らせるものである。例えば、ジョイスティックなどの油圧式マニピュレータの場合には、これは、マニピュレータ２６からの制御圧力が旋回ポンプ１０に送られているか否かを感知する第２センサ３８、例えば、圧力スイッチ又は圧力センサの使用によって達成できる。これを達成するために、第２センサ３８は、シャトル弁２８からの圧力信号を受けることができる。

この場合、旋回ブレーキ３２ａは、角度センサ３６がゼロであり（又はゼロから前述の許容差の範囲内にある）、また、マニピュレータ２６からの追加信号も同様にゼロである（又は許容差の範囲内にある）ときしか適用されない。

この解決策は、旋回ブレーキ３２ａの純粋な電気制御の信頼性が十分でない場合に、時間遅延弁３０を含む従来のブレーキ制御システムに付加して用いることができる。

車両電子制御ユニット（ＶＥＣＵ）４０（その入力は、センサ３６及び３８の出力と接続され、また、その制御出力は、ブレーキ制御アクチュエータ３４の制御入力と接続されている）は、電磁弁として具体化されるブレーキ制御アクチュエータ３４への信号を制御するために用いられる。ブレーキ制御アクチュエータ３４は、電気信号がＶＥＣＵ４０からブレーキ制御アクチュエータ３４の電磁弁に送られると、直ちに旋回ブレーキ３２ａを作動させる。

第１センサ３６は、旋回ポンプ１０の押しのけ量を知らせる。第２センサ３８は、マニピュレータ２６が旋回運動のために用いられるか否かを確認するために使用される。

（前述のように）第１センサ３６が、「ゼロ」ポンプ押しのけ量を示し、第２センサ３８が旋回マニピュレータ２６の「非使用」を示しているとき、ＶＥＣＵ４０は、電気信号をブレーキ制御アクチュエータ３４に送り、直ちに旋回ブレーキ３２ａがかかるようにする。

電気マニピュレータ２６の場合には、ＶＥＣＵ４０が、旋回マニピュレータ２６が使用されるか否かを直接検知できるため、第２センサ３８の必要性がないことは留意すべきである。

図１の旋回システムの別の特徴として、例えば、旋回マニピュレータ２６地点に、直接又はその付近に設置するスイッチ４２をオペレータが同時に用いることにより、旋回ブレーキ３２ａの適用を手動で制御できる。この場合、旋回速度が高すぎるとき、オペレータによる旋回ブレーキ３２ａの手動適用を防ぐために、センサ３６からの信号を用いて、このスイッチ４２の可能な使用を制限できる。すなわち、旋回ポンプ押しのけ量が「ゼロ」に近い、例えば、±１度である場合に限って、スイッチ４２により旋回ブレーキ３２ａをかけることができる。

好ましくは、電気システムの故障がＶＥＣＵ４０により検知された場合、例えば、センサが故障した場合には、システムを自動的に非作動にすることができる。時間遅延弁３０によって従来（公知）の方法で旋回システムを操作することも安全かつ可能である（しかし、上部キャリッジの不要な「ドリフト」が大幅に増大するような場合、状況による）。

図３は、図１で例示した本発明の旋回システム１００を操作する方法の一般的なフローチャートを示す。

図１に表した旋回システムを参照すると、図３に示すステップ３００での開始後、旋回ポンプ１０の操作状況が確認される。旋回ポンプ１０がその中立位置にある（フローチャート中の「ｙ」）場合には、旋回ポンプ１０を作動させるマニピュレータ２６の操作状況が、図３のステップ３０２で確認される。マニピュレータ２６が非作動である（フローチャート中の「ｙ」）場合には、旋回ポンプ１０がその中立位置にあると検知され、かつマニピュレータ２６が非作動であると検知されることから、図３のステップ３０４において、ブレーキ制御アクチュエータ３４が自動的に作動し、旋回ブレーキ３２ａに上部キャリッジの回転運動をブロックさせる。旋回ブレーキ３２ａがかけられると、図３で説明するルーチンを再び開始することができる。

図３のステップ３００において、旋回ポンプ１０がその中立位置にない場合（フローチャート中の「ｎ」）には、上記の流れは図３のステップ３０６において終了する。図３のステップ３０２において、マニピュレータ２６がその中立位置にないことが決定された場合（フローチャート中の「ｎ」）にも、上記の流れは図３のステップ３０６で終了する。

図４は、図１で説明し、また、図３に記載のように操作される、旋回ブレーキシステム１００を使用する掘削機として具体化される車両２００を示す。旋回ブレーキシステム３２は、車両２００のシャーシ部分２０４（下部キャリッジを含む）に対する車両２００の第１部分２０２（上部キャリッジ、運転室、エンジンルーム、荷役機器、荷重などを含む）の回転運動をブロック又はブロック解除する旋回ブレーキ３２ａ（図１）を含む。好適なことに、本発明によれば、斜面に対する旋回運動の制御の改善、従ってオペレータに対する快適さの改善を達成することができる。

本発明を使用することで、人が一切介入することなく、旋回ドリフトが有意に低減するため、機械性能が向上する。電気的故障の場合には、旋回ブレーキシステム１００は図２で説明したように既知の挙動に戻ることができ、その際、かなり大きなドリフトを伴うが、依然として操作することができる。

【書類名】明細書
【発明の名称】旋回システム、並びに旋回システムを含む建設機械又は車両
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回システム、並びに旋回システムを含む建設機械又は車両、特に掘削機又はクレーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削機の上部キャリッジは、「旋回運動」と呼ばれる回転運動を伴って下部キャリッジ（シャーシ）とは反対に移動し、この回転運動が、「ジョイスティック」と呼ばれる制御レバーでオペレータにより制御されることは当分野において公知である。このような公知の旋回システム１００を図２に示す。この図では、ジョイスティックとして具体化される油圧式マニピュレータ２６が、掘削機の下部キャリッジに対する掘削機の上部キャリッジの回転運動を制御している。この回転運動は、左側又は右側方向のいずれにも可能である。
【０００３】
いわゆる「閉ループ」系において、旋回システム１００は、旋回モータ１２（例えば、定容量形ピストンモータであり、旋回モータは、旋回ブレーキシステム３２を含み、ブレーキシステムは、例えば、制御圧力がまったく存在しないとき、ブレーキシリンダ及びばね３２ｂによってかけられる多板式ブレーキ３２ａを含む）と、旋回ポンプ１０（例えば、回転斜板１０ａを備える可変容量形ピストンポンプであり、ポンプの押しのけ量は、回転斜板制御装置２４へのジョイスティック信号により制御される）とによって作動する。旋回システムの最大作動圧力は、２つの圧力逃がし弁１８によって制限される。旋回システム１００は、充填ポンプ１４を含み、このポンプは、キャビテーションを防ぐために、２つの充気弁１６によってこの装置内の圧力を維持している。圧力逃がし弁１８と充気弁１６は、互いに平行に配置され、旋回ポンプ１０及び旋回モータ１２の右側及び左側に接続されている。
【０００４】
充填ポンプ１４は、掘削機のサーボシステムへの圧力供給としても用いることができ、サーボシステムは、例えば、油圧式マニピュレータ２６の操作のために、又は時間遅延弁３０を介した旋回ブレーキ３２ａの解放のために追加の油圧を供給することになっている。
【０００５】
一般的に２０バール〜４０バールの充填圧力は、圧力逃がし弁２０によって制限され、上記システムの信頼性を高めるために、充填油がフィルター２２を介して構成部品に供給される。
【０００６】
油圧式部品、例えば、充填ポンプ１４、旋回ポンプ１０、旋回モータ１２、圧力逃がし弁２０、マニピュレータ２６及び時間遅延弁３０の油圧は、共通のタンクＴ又は複数のタンク中に放出される。
【０００７】
例えば、マニピュレータ２６を使用しない場合に旋回ブレーキ３２ａに適用する、一般的に３〜７秒の時間遅延が、時間遅延弁３０によって実施される。時間遅延弁３０は、シャトル弁２８を介して油圧式マニピュレータ２６から信号を収集する。
【０００８】
ジョイスティック信号が、一般的に例えば約５バールの閾値を超えると、時間遅延弁３０は、旋回ブレーキ３２ａにサーボ圧力を供給し、これが後に解放されて、自由旋回運動をもたらす。
【０００９】
ジョイスティック信号が閾値を下回るときには、時間遅延弁３０は、旋回ブレーキ３２ａからタンクＴへの油の流れを調整することによって、所定の時間遅延を発生させるが、その長さは、油粘度及び旋回ブレーキシステム３２内の油量に応じて異なる。
【００１０】
このような従来の「閉ループ」系においては、例えば、斜面に停車中又は斜面を走行中の掘削機の付随荷重によって追加のトルクが誘発されると、最終的に旋回モータ１２の旋回ブレーキシステム３２がかけられるまで、追加トルクは、旋回ポンプ１０及び旋回モータ１２によって誘発された逆トルクによって補償される。旋回ブレーキ３２ａは、旋回操作されなかった所定時間ののち、一般的に３〜７秒後に、自動的にかかる。
【００１１】
旋回モータ１２及び旋回ポンプ１０の油圧システムは、内部漏出を有する。掘削機が水平ではない位置にある場合（例えば、斜面に停車中又は斜面を走行中）には、これらの漏出（並びに重力）によって、旋回ブレーキ３２ａがかけられていないとき、時間の経過と共に、最終的に掘削機の下部キャリッジに対して回転するように、掘削機の上部キャリッジがその位置を変える（「ドリフト」する）。運動の速度は、内部漏出の量に応じて変動する。しかし、作業条件によっては、オペレータが、上部キャリッジの不要なドリフト運動によって妨害されることなく、下部キャリッジに対する上部キャリッジの位置を保持する必要がある。
【００１２】
このために、電気スイッチ又はペダルを作動させることにより、旋回ブレーキ３２ａをかける手動の方法をオペレータ（図示なし）に提供する。しかし、この場合、オペレータは、旋回システムを使用しながら、旋回ブレーキ３２ａを手動でかける必要があるため、旋回操作がさらに難しくなる。
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】欧州特許出願公開第００５６８６５号明細書
【００１４】
特許文献１は、建設機械の部分の回転運動をブロック又はブロック解除する旋回ブレーキを含む旋回システム、並びに旋回ブレーキを含む建設機械又は車両のための方法を開示している。回転運動は、旋回ポンプ及び旋回モータによって実施され、旋回ポンプは、建設機械の部分の回転運動が起こっていない中立位置に位置することができる。旋回ポンプがその中立位置にあるとき、ブレーキアクチュエータが、旋回ブレーキを実際に作動させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、旋回ブレーキシステムが、旋回操作を容易にし、建設機械又は車両のオペレータに、より快適な旋回システムの操縦をもたらす、旋回システムを提供することである。本発明の別の目的は、旋回ブレーキシステムが、旋回操作を容易にし、その操作をオペレータに対してより快適にする旋回システムを含む、建設機械又は車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的は、独立クレームに記載する特徴によって達成される。その他のクレーム及び説明は、本発明の有利な実施形態を開示するものである。
【００１７】
建設機械、特に掘削機又はクレーンの旋回システムが提案される。あるいは、建設機械又は車両のシャーシ部分に対する建設機械又は車両の第１部分の回転運動をブロック若しくはブロック解除する旋回ブレーキを含み、また、回転運動を実施するために設けられる旋回ポンプ及び旋回モータを含む車両が提案される。旋回ポンプは、建設機械又は車両の第１部分の回転運動が起こっていない中立位置（例えば、回転運動が、右側回転運動から左側回転運動に変わる（又はその逆の）状況）に位置することができる。旋回ポンプがその中立位置にあるとき、旋回ブレーキを自動的にかけるために、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータが設けられる。
【００１８】
本発明においては、第１部分の回転運動が起こっていない旋回ポンプの中立位置（例えば、回転運動が、右側回転運動から左側回転運動（又はその逆）に変わる状況）を検知するために、第１センサを旋回ポンプに接続する。これにより、旋回ポンプの動作状態を正確に検知できる。センサは、旋回ポンプの回転斜板の位置を検知する角度センサである。これにより、回転斜板の位置を容易に取得できる。
【００１９】
「建設機械」という表現は、設置型施工機械又は建設機械、並びに移動式建設機械又は建設車両を包含する。
【００２０】
旋回ポンプ及び旋回モータは、同量又はほぼ同量の対応する逆トルクと共に、反対方向を与えることにより、荷重により誘発されるトルクの作用を無効にするように設計でき、そのように操作可能である。
【００２１】
好適なことに、建設機械又は車両の下部キャリッジに対する、建設機械又は車両の第１部分（例えば、掘削機又はクレーンの上部キャリッジ）の不要なドリフトが起こる危険性が低減されるか、又は場合によっては解消される。こうしたドリフトは、特に、建設機械又は車両が斜面上に位置するか又は斜面を移動中に付随の荷重を有するとき、起こる可能性がある。本発明は、閉ループの旋回システムを備える建設機械又は車両、特に掘削機又はクレーンの旋回ドリフトを、上部キャリッジが静止した状態を維持すべきとき（すなわち、上部キャリッジが、それが取り付けられている下部キャリッジに対するその位置及び方向を保持すべきとき）、旋回ブレーキを自動的にかけることによって軽減する。さらに、本発明のブレーキ制御アクチュエータは、公知の旋回システムに容易に付加することができ、フォールバックシステムとして前述した公知の旋回ブレーキシステムを提供するか、あるいは、一般に旋回ブレーキを作動させる従来の時間遅延弁（図２の３０）の代わりに用いることができる。
【００２２】
本発明は、上部キャリッジが静止した状態である（すなわち、上部キャリッジが、それが取り付けられている下部キャリッジ又はシャーシに対して回転しない）ことが求められるとき、旋回ブレーキを自動的にかけて、これにより、旋回モータ及び旋回ポンプの油圧系統における内部漏出による不要なドリフト運動の危険性を大幅に軽減するか、あるいはそのような危険性を解消することによって、より高い快適性をオペレータにもたらす。オペレータは、ドリフトを排除するために、最終的に手動で旋回ブレーキをかける必要がない。本発明は、建設機械（例えば、掘削機若しくはクレーン）又は車両が、斜面上に位置する、又は斜面を走行している場合に、旋回運動の改善された制御、従ってオペレータに対して改善された快適性をもたらす。
【００２３】
人が一切介入することなく、旋回ドリフトが有意に低減（あるいは、場合によっては解消）されるため、この場合、旋回ドリフトを低減（又は解消）することにより、建設機械又は車両の性能が改善される。少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータが故障した場合には、システムは、その公知の挙動（ここで、旋回ポンプ及び旋回モータは、荷重によって及ぼされる追加トルクを、対応する逆トルクで補償することにより、下部キャリッジに対する上部キャリッジの不要なドリフトを減速させる）にフォールバックすることができ、その際、より大きなドリフトを伴うが、依然として操作可能である。特に、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータは、電気的に操作できる。例えば、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータは、制御ユニット、例えば、電子制御ユニット（略して「ＥＣＵ」）から制御信号を受ける電磁弁であってよい。
【００２４】
本発明の好適な実施形態においては、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータは、旋回ブレーキを作動させるか、又は非作動にするために、電気的に制御する。電気的制御は、比較的高速であるため、旋回ブレーキは、必要なときほぼ即座にかけることができる。特に、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータは、電磁弁であってよい。
【００２５】
一般に、建設機械又は車両の第１部分の回転運動は、建設機械又は車両のオペレータが操作するマニピュレータによって制御される。本発明の好適な実施形態では、旋回ポンプ及びマニピュレータの操作状態に応じて、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータを制御するために、制御ユニットを設ける。有利なことに、こうした制御ユニットは、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータ、並びに旋回ポンプの中立位置を検知する第１センサと同様、公知の旋回システムに、事後、容易に付加できる。
【００２６】
本発明の好適な実施形態では、マニピュレータの操作状態を検知するために、第２センサを設置する。マニピュレータ、例えば、ジョイスティックの操作状態を確認することにより、旋回操作が所望の静止（状態１）に達したため、旋回ポンプの中立位置に到達したか否か、又は旋回方向が変更中で、中立位置が旋回ポンプの短時間の一時的位置（状態２）に過ぎないか否かを決定できる。これら２つの状態を検知し、確認することで、状態２における旋回ブレーキの間違った、かつ不要な適用が起こる危険性を大幅に低減でき、あるいは、場合によっては解消することもできる。
【００２７】
本発明の好適な実施形態では、第２センサは、マニピュレータを作動させることによって生じる圧力を検知する圧力センサであってよい。これにより、マニピュレータの操作状態の安全な確認が可能である。
【００２８】
本発明の好適な実施形態では、旋回ブレーキを作動させる少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータを手動で作動させる目的で、アクチュエータを設ける。アクチュエータは、マニピュレータの近位に配置して、オペレータが旋回ブレーキを容易にかけることができるようにする。
【００２９】
本発明の好適な実施形態では、ブレーキ制御アクチュエータの作用は、旋回ポンプがその中立位置から外れていれば、解除できる。このようにして、旋回速度が高速すぎる場合に、旋回ブレーキがかけられるのを回避できる。便宜的に、ブレーキ制御アクチュエータの操作は、旋回ポンプのゼロ位置近く、すなわち、回転運動が起こらないその中立位置に近い、所定の範囲又は間隔の旋回ポンプ容量に制限でき、例えば、ゼロ又は中立位置から±５度以下の値、本明細書では、特に、ゼロ又は中立位置から±２度以下の値、特に、旋回ポンプのゼロ又は中立位置から±１度以下の値に制限できる。
【００３０】
本発明の別の態様においては、旋回システムを操作する方法が提供され、この方法は、（ｉ）建設機械又は車両の第１部分の回転運動が起こっていない旋回ポンプの中立位置（例えば、回転運動が、右側回転運動から左側回転運動（又はその逆）に変わる状況）を確認するステップと、（ｉｉ）旋回ポンプが中立位置にあるとき、旋回ブレーキを自動的にかける少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータを作動させるステップとを含む。建設機械又は車両の第１部分の回転運動が起こっていない旋回ポンプの中立位置は、角度センサを備える旋回ポンプの回転斜板の位置を決定することによって、確認される。
【００３１】
有利なことに、本方法を適用することにより、不要な旋回ドリフトの危険性を大幅に低減でき、場合によっては解消することもできる。
【００３２】
好適な方法のステップでは、車両のシャーシ部分に対する車両の第１部分の回転運動を制御するマニピュレータの操作状態を確認できる。マニピュレータの操作状態を用いて、旋回ブレーキの適用を実施すべきか、又は阻止すべきかを決定できる。
【００３３】
さらに好適な方法のステップでは、マニピュレータが非作動の操作状態にあるときに限り、旋回ブレーキをかけることができる。これにより、旋回運動の高速時に旋回ブレーキの間違った不要な適用の危険性を大幅に低減でき、場合によっては解消することもできる。
【００３４】
さらに好適な方法のステップでは、旋回ポンプがその中立位置の外側にある場合、オペレータによる旋回ブレーキの作動をブロックできる。しかし、オペレータは、例えば、マニピュレータに直接、又はその近傍に設置した個別のスイッチにより、旋回ブレーキを手動でかけることもできる。このように、オペレータがそこで停止する意思なしに旋回運動がゼロを超えるとき（例えば、旋回方向が、右旋回から左旋回に（又はその逆に）変更中であるとき）、旋回ブレーキの適用を妨げることができる。また、実際の旋回速度が高速すぎる場合の旋回ブレーキの適用も妨げることが可能である（前文参照のこと）。
【００３５】
本発明のさらに別の態様では、本旋回システムの上記特徴のいずれかに記載の旋回システムを含む、建設機械、特に掘削機が提案され、その特徴は単独であっても、他の特徴のいずれかと組み合わせてもよい。
【００３６】
本発明は、建設機械、例えば、掘削機若しくはクレーン、あるいは旋回運動又は回転運動をするその他の車両若しくはその部分に適用できる。車両は、車輪装着、無限軌道装着、又は軌道走行車両のいずれであってもよい。建設機械は、車輪装着、無限軌道装着、又は軌道走行するタイプ、あるいは設置型のいずれであってもよい。
【００３７】
本発明は、上記並びにその他の目的及び利点と一緒に、本発明の実施形態の詳細な説明から明確に理解されよう。しかし、本発明は、概略的に図面に示すこれらの実施形態に限定されるわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の旋回システムの実施例を示す図である。
【図２】従来の技術の掘削機の旋回システムを示す図である。
【図３】本発明の旋回操作中の操作方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の掘削機を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図面では、同じ又は類似の要素は、同じ参照番号で示す。図面は、概略的な表示にすぎず、本発明の具体的なパラメーターを示す意図はない。さらに、これらの図面は、本発明の典型的な実施形態のみを描くことを意図していることから、本発明の範囲を制限するものとして考慮すべきではない。
【００４０】
図１は、本発明の旋回ブレーキシステム１００の例示的実施形態を概略的に示す。本発明は、図２に示す従来の旋回システムに加えて適用することもできるし、こうした従来の旋回システムにおいて、旋回ブレーキシステム３２を作動して、旋回ブレーキ３２ａがかかるようにする、時間遅延弁３０の代わりに用いることができる。図１に示す本発明の例示的実施形態においては、本発明は、例として、図２でさらに詳細に説明する従来の旋回システムに付加する。
【００４１】
上部キャリッジ２０２と下部キャリッジ２０４及び旋回システム１００を備えた掘削機２００を示す図４をさらに参照すると、マニピュレータ２６（図１に示す）、例えば、ジョイスティックとして具体化した油圧式マニピュレータが、掘削機２００（図４）の下部キャリッジ２０４に対する上部キャリッジ２０２の回転運動を制御する。この回転運動は、上方から見て左側又は右側方向のいずれであってもよい。旋回ポンプ１０は、これに応じて旋回方向を逆転させる。
【００４２】
いわゆる「閉ループ」系において、旋回システム１００は、旋回モータ１２、例えば定容量形ピストンモータ（モータは、旋回ブレーキシステム３２を含み、ブレーキシステムは、例えば、制御圧力がまったく存在しないとき、ブレーキシリンダとばね３２ｂによってかけられる旋回ブレーキ３２ａ、例えば多板式ブレーキを含む）と、旋回ポンプ１０、例えば、回転斜板１０ａを備える可変容量形ピストンポンプ（その押しのけ量は、回転斜板制御装置２４へのジョイスティック信号により制御される）とによって作動する。旋回システム１００の最大作動圧力は、掘削機（図４の２００）の下部キャリッジ（図４の２０４）に対する上部キャリッジ（図４の２０２）の右側回転運動及び左側回転運動のためにそれぞれ作動する２つの圧力逃がし弁１８によって制限される。
【００４３】
旋回システム１００は、充填ポンプ１４を含み、このポンプは、油圧管中にキャビテーションが起こるのを防ぐために、それぞれ右側回転運動及び左側回転運動専用の２つの充気弁１６によってこの装置内の圧力を維持している。
【００４４】
圧力逃がし弁１８と充気弁１６は、互いに平行に配置され、旋回ポンプ１０及び旋回モータ１２の右側及び左側油圧回路に接続されている。
【００４５】
充填ポンプ１４は、掘削機のサーボシステムへの圧力供給手段としても用いることができ、サーボシステムは、例えば、油圧式マニピュレータ２６、例えば、ジョイスティックの操作のため、又は時間遅延弁３０を介した旋回ブレーキシステム３２の解放のために追加の油圧を供給することになっている。
【００４６】
一般的に２０バール〜４０バールの充填圧力は、圧力逃がし弁２０によって制限され、充填油は、旋回システム１００の信頼性を高めるために、フィルター２２を介して構成部品に供給される。
【００４７】
図２に示す従来のシステムにおいては、時間遅延弁３０は、マニピュレータ信号が一般的に例えば約５バールの閾値を超えると、旋回ブレーキシステム３２にサーボ圧力を供給して、ブレーキシリンダ及びばね３２ｂを引き上げさせることにより、旋回ブレーキ３２ａを解放し、自由旋回運動をもたらすようにする。信号が閾値を下回っているときには、時間遅延弁３０は、旋回ブレーキシステム３２からタンクＴへの油の流れを調整することにより、時間遅延を発生させるが、その長さは、油の粘度及び旋回ブレーキシステム３２内の油量に応じて異なる。
【００４８】
掘削機２００（図４）が斜面上に位置するとき、付随荷重によって誘発されたトルクは、旋回操作がある一定時間使用されなかった後に、旋回モータ１２に含まれる旋回ブレーキ３２ａがかけられるまで、旋回ポンプ１０及び旋回モータ１２によって保持される、従来の「閉ループ」系とは異なり、図１で説明した本発明の旋回システムは、上部キャリッジ２０２（図４）が、上記の時間に掘削機２００（図４）の下部キャリッジ２０４（図４）に対して回転しながら位置を変更する危険性を大幅に低減（あるいは、場合によっては解消）する。
【００４９】
図１で説明したように、内部漏出のない（又は、漏出が大幅に軽減された）「閉ループ」系では、旋回モータ１２は、回転斜板１０ａの位置で示される旋回ポンプの押しのけ量がゼロに等しいとき、すなわち旋回ポンプ１０が上部キャリッジの右側回転運動と左側回転運動の間の中立位置にあるとき、ゼロ速度を有する。
【００５０】
図２に示すような従来の旋回システムでは、マニピュレータ２６を使用しない場合、ブレーキシリンダ及びばね３２ｂによって旋回ブレーキ３２ａをかけるのに、一般的に３〜７秒の時間遅延が生じる。この時間遅延は、時間遅延弁３０によって実施される。時間遅延弁３０は、シャトル弁２８を通じてマニピュレータ２６から信号を回収するが、信号は、マニピュレータが操作されているかいないかを知らせるものである。
【００５１】
本発明（図１に示すように）によれば、好ましくは、旋回ポンプ押しのけ量が、掘削機の下部キャリッジに対して掘削機の上部キャリッジの回転運動が起こらない中立位置に達した（例えば、回転運動が、右側回転運動から左側回転運動に（又はその逆に）変わる状況において）直後に、旋回ブレーキ３２ａがかかるように、旋回ブレーキ３２ａの適用を１つ以上の電気的に制御可能な部品によって制御できる。好ましくは、旋回ポンプ１０がその中立位置にあるとき、旋回ブレーキシステム３２及び旋回ブレーキ３２ａをそれぞれ選択的に作動させるために、ブレーキ制御アクチュエータ３４が設けられる。好ましくは、ブレーキ制御アクチュエータ３４は、旋回ブレーキシステム３２に流体接続して設置される電磁弁として具体化することができる。
【００５２】
例えば、旋回ポンプ１０の中立位置は、ポンプ押しのけ量を変更するのに用いられる旋回ポンプ１０の回転斜板１０ａの中立位置により決定できる。旋回ポンプ１０にセンサ３６を設けて、例えば、回転斜板１０ａの角度位置を検知することにより、旋回ポンプ押しのけ量がゼロに等しい瞬間を決定して、旋回ポンプ１０の中立位置を与えることができる。「ゼロ」位置は、角度センサ３６の信頼性の高い操作のために、例えば、ゼロ度から±０．２度前後の許容差を含みうることは理解すべきである。旋回ポンプ１０の中立位置が検知される、すなわち、回転斜板１０ａの角度位置が、ゼロ度から許容範囲内にあるとき、旋回ブレーキ３２ａは、電磁弁として具体化されるブレーキ制御アクチュエータ３４によって自動的にかけることができる。この場合、上記信号がブレーキ制御アクチュエータ３４の電磁弁に送られると、旋回ブレーキ３２ａが直ちにかけられる。
【００５３】
オペレータが旋回方向を変更しているとき、旋回ポンプ１０の回転斜板１０ａは、間もなくゼロ位置に位置することになる。オペレータが旋回方向を「逆転」させた場合、旋回ブレーキ３２ａの適用を防ぐために、追加信号をセンサ信号と一緒に用いることができる。
【００５４】
追加信号は、旋回制御のためにマニピュレータ２６がオペレータによって作動されたか否かを知らせるものである。例えば、ジョイスティックなどの油圧式マニピュレータの場合には、これは、マニピュレータ２６からの制御圧力が旋回ポンプ１０に送られているか否かを感知する第２センサ３８、例えば、圧力スイッチ又は圧力センサの使用によって達成できる。これを達成するために、第２センサ３８は、シャトル弁２８からの圧力信号を受けることができる。
【００５５】
この場合、旋回ブレーキ３２ａは、角度センサ３６がゼロであり（又はゼロから前述の許容差の範囲内にある）、また、マニピュレータ２６からの追加信号も同様にゼロである（又は許容差の範囲内にある）ときしか適用されない。
【００５６】
この解決策は、旋回ブレーキ３２ａの純粋な電気制御の信頼性が十分でない場合に、時間遅延弁３０を含む従来のブレーキ制御システムに付加して用いることができる。
【００５７】
車両電子制御ユニット（ＶＥＣＵ）４０（その入力は、センサ３６及び３８の出力と接続され、また、その制御出力は、ブレーキ制御アクチュエータ３４の制御入力と接続されている）は、電磁弁として具体化されるブレーキ制御アクチュエータ３４への信号を制御するために用いられる。ブレーキ制御アクチュエータ３４は、電気信号がＶＥＣＵ４０からブレーキ制御アクチュエータ３４の電磁弁に送られると、直ちに旋回ブレーキ３２ａを作動させる。
【００５８】
第１センサ３６は、旋回ポンプ１０の押しのけ量を知らせる。第２センサ３８は、マニピュレータ２６が旋回運動のために用いられるか否かを確認するために使用される。
【００５９】
（前述のように）第１センサ３６が、「ゼロ」ポンプ押しのけ量を示し、第２センサ３８が旋回マニピュレータ２６の「非使用」を示しているとき、ＶＥＣＵ４０は、電気信号をブレーキ制御アクチュエータ３４に送り、直ちに旋回ブレーキ３２ａがかかるようにする。
【００６０】
電気マニピュレータ２６の場合には、ＶＥＣＵ４０が、旋回マニピュレータ２６が使用されるか否かを直接検知できるため、第２センサ３８の必要性がないことは留意すべきである。
【００６１】
図１の旋回システムの別の特徴として、例えば、旋回マニピュレータ２６地点に、直接又はその付近に設置するスイッチ４２をオペレータが同時に用いることにより、旋回ブレーキ３２ａの適用を手動で制御できる。この場合、旋回速度が高すぎるとき、オペレータによる旋回ブレーキ３２ａの手動適用を防ぐために、センサ３６からの信号を用いて、このスイッチ４２の可能な使用を制限できる。すなわち、旋回ポンプ押しのけ量が「ゼロ」に近い、例えば、±１度である場合に限って、スイッチ４２により旋回ブレーキ３２ａをかけることができる。
【００６２】
好ましくは、電気システムの故障がＶＥＣＵ４０により検知された場合、例えば、センサが故障した場合には、システムを自動的に非作動にすることができる。時間遅延弁３０によって従来（公知）の方法で旋回システムを操作することも安全かつ可能である（しかし、上部キャリッジの不要な「ドリフト」が大幅に増大するような場合、状況による）。
【００６３】
図３は、図１で例示した本発明の旋回システム１００を操作する方法の一般的なフローチャートを示す。
【００６４】
図１に表した旋回システムを参照すると、図３に示すステップ３００での開始後、旋回ポンプ１０の操作状況が確認される。旋回ポンプ１０がその中立位置にある（フローチャート中の「ｙ」）場合には、旋回ポンプ１０を作動させるマニピュレータ２６の操作状況が、図３のステップ３０２で確認される。マニピュレータ２６が非作動である（フローチャート中の「ｙ」）場合には、旋回ポンプ１０がその中立位置にあると検知され、かつマニピュレータ２６が非作動であると検知されることから、図３のステップ３０４において、ブレーキ制御アクチュエータ３４が自動的に作動し、旋回ブレーキ３２ａに上部キャリッジの回転運動をブロックさせる。旋回ブレーキ３２ａがかけられると、図３で説明するルーチンを再び開始することができる。
【００６５】
図３のステップ３００において、旋回ポンプ１０がその中立位置にない場合（フローチャート中の「ｎ」）には、上記の流れは図３のステップ３０６において終了する。図３のステップ３０２において、マニピュレータ２６がその中立位置にないことが決定された場合（フローチャート中の「ｎ」）にも、上記の流れは図３のステップ３０６で終了する。
【００６６】
図４は、図１で説明し、また、図３に記載のように操作される、旋回ブレーキシステム１００を使用する掘削機として具体化される車両２００を示す。旋回ブレーキシステム３２は、車両２００のシャーシ部分２０４（下部キャリッジを含む）に対する車両２００の第１部分２０２（上部キャリッジ、運転室、エンジンルーム、荷役機器、荷重などを含む）の回転運動をブロック又はブロック解除する旋回ブレーキ３２ａ（図１）を含む。好適なことに、本発明によれば、斜面に対する旋回運動の制御の改善、従ってオペレータに対する快適さの改善を達成することができる。
【００６７】
本発明を使用することで、人が一切介入することなく、旋回ドリフトが有意に低減するため、機械性能が向上する。電気的故障の場合には、旋回ブレーキシステム１００は図２で説明したように既知の挙動に戻ることができ、その際、かなり大きなドリフトを伴うが、依然として操作することができる。

Claims

建設機械（２００）又は車両のシャーシ部分（２０４）に対する前記建設機械（２００）又は車両の第１部分（２０２）の回転運動をブロック又はブロック解除する旋回ブレーキ（３２ａ）を含み、前記回転運動を実施するために設けられる旋回ポンプ（１０）及び旋回モータ（１２）をさらに含み、また、前記旋回ポンプ（１０）は、前記第１部分（２０２）の回転運動が起こっていない中立位置に位置する、前記建設機械（２００）又は車両の旋回システム（１００）であって、前記旋回ポンプ（１０）がその中立位置にあるとき、前記旋回ブレーキ（３２ａ）を自動的にかけるために、少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータ（３４、４２）が設けられることを特徴とする、旋回システム。
第１センサ（３６）が、前記旋回ポンプ（１０）の中立位置を検知するために前記旋回ポンプ（１０）に接続される、請求項１に記載の旋回システム。
前記第１センサ（３６）が、前記旋回ポンプ（１０）の回転斜板（１０ａ）の位置を決定する角度センサである、請求項２に記載の旋回システム。
前記少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータ（３４）が、前記ブレーキ（３２ａ）を作動させる、又は非作動にするために電気的に制御される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の旋回システム。
前記少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータ（３４）が電磁弁である、請求項４に記載の旋回システム。
前記建設機械（２００）又は車両の前記第１部分（２０２）の回転運動を制御するマニピュレータ（２６）を含み、前記旋回ポンプ（１０）及び前記マニピュレータ（２６）の操作状態に応じて、前記少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータ（３４）を制御するために、制御ユニット（４０）が設けられる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の旋回システム。
前記マニピュレータ（２６）の操作状態を検知するために第２センサ（３８）が設けられる、請求項６に記載の旋回システム。
前記第２センサ（３８）が、前記マニピュレータ（２６）を作動させることにより発生する圧力を検知する圧力センサである、請求項７に記載の旋回システム。
アクチュエータ（４２）が設けられ、前記少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータ（３４）を手動で作動させるように構成される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の旋回システム。
前記旋回ポンプ（１０）が、その中立位置の外側、又はその中立位置周囲の所定の間隔の外側に位置する場合には、アクチュエータ（４２）の作用が非作動になるか、若しくは前記アクチュエータ（４２）はブロックされ、前記所定の間隔は、好ましくは中立位置から±５度以下の値、特に中立位置から±２度以下の値、特に中立位置から±１度以下の値に設定される、請求項９に記載の旋回システム。
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の旋回システム（１００）を操作する方法であって、
−前記建設機械（２００）又は車両の前記第１部分（２０２）の回転運動が起こっていない旋回ポンプ（１０）の中立位置を確認するステップと、
−前記旋回ポンプ（１０）がその中立位置にあるとき、旋回ブレーキ（３２ａ）を自動的に作動させる少なくとも１つのブレーキ制御アクチュエータ（３４）を作動させるステップとを含む、方法。
さらに、前記建設機械（２００）又は車両の前記シャーシ部分（２０４）に対する前記建設機械（２００）又は車両の前記第１部分（２０２）の回転運動を制御するマニピュレータ（２６）の操作状態を確認する、請求項１１に記載の方法。
さらに、前記マニピュレータ（２６）が非作動の操作状態にあるときに限り、前記旋回ブレーキ（３２ａ）をかける、請求項１２に記載の方法。
さらに、前記旋回ポンプ（１０）がその中立位置の外側、又はその中立位置周囲の所定の間隔の外側に位置する場合に、オペレータにより旋回ブレーキ（３２ａ）の作動をブロックする、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法であって、前記所定の間隔が、好ましくは中立位置から±５度以下の値、特に中立位置から±２度以下の値、特に中立位置から±１度以下の値に設定される、方法。
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の旋回システム（１００）を含み、且つ／又は請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の方法を適用する、建設機械（２００）又は車両、特に掘削機若しくはクレーン。