JP2015071407A - 車両位置決めシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】トラクター又は車両に、器具又はトレイリング取付け部を接続するための、トラクター又は他の作業車両の位置決めシステムを提供する。【解決手段】車両位置決めシステム10は、車両の操作卓の外側であって且つリアフェンダー等に設けられる連結装置に隣接する位置決め制御装置を含む。位置決め制御装置は、前方スイッチ15、後方スイッチ16、左方スイッチ19、及び右方スイッチ21を含む。制御装置20は、位置決め制御装置11に接続され、且つ推進システム及びステアリングシステムに接続される。制御装置20は、前方スイッチ15又は後方スイッチ16の作動に応答して車両を前方又は後方に移動させる。制御装置は、左方スイッチ19又は右方スイッチ21の作動に応答してステアリングシステムを作動させる。ステアリングシステムは、他の被駆動車輪が回転している間に一対の被駆動車輪の一つにブレーキをかけるブレーキ制御バルブを有し得る。【選択図】図3
Description
本発明は、トラクター又は車両に器具又はトレイリング取付け部を接続するために用いるためのトラクター又は他の作業車両のための位置決めシステムに関する。
トラクターと器具が整列されていない場合、トラクターをU字型金具及び連結ピンを備える器具に接続することは時々時間がかかる。しばしば、オペレータは、彼又は彼女が車両を退出し及びこの決定をすることを要求する整列を視覚的にチェックしなければならない。整列されていない場合、結果的にトラクターは再配置されなければならない。時々、その二つはかすかに整列がずれており、ピンが適切に設置されない。このような状況において、オペレータは、トラクターを再び再配置しなければならないことがある。連結ピンが所定の位置に落ちることができるように、連結装置に近い地面からトラクターを操作するためのシステムを備えたトラクターを提供することが有益であるだろう。
トラクター位置決めシステムは、米国特許第8,322,482号に記載されている。このシステムは、トラクターを前後に移動させて器具を接続するためにトラクターとの接触を維持しつつオペレータにより作動され得るトラクターの操作卓の外の位置決め制御装置を含む。オペレータにトラクターを前後に移動させ且つ操作させる必要がある。
本開示の一態様によれば、農業用トラクターのような車両が、操作卓、操舵可能な車輪、一対の被駆動車輪、及び大きく可変する変速機を含み得る推進システムを含む。トラクターは、同様に、操舵可能な車輪の方向を変えるための電気油圧式のステアリング制御バルブと、被駆動車輪の少なくとも一つにブレーキをかけるための電気油圧式のブレーキ制御バルブを含む。車両は、同様に、連結装置と、連結装置に隣接したリアフェンダーを含む。位置決め制御装置は、リアフェンダーに配置される。位置決め制御装置は、前方スイッチ、後方スイッチ、左方スイッチ、及び右方スイッチを含む。制御装置は、スイッチ、推進システム、ステアリング制御バルブ、及びブレーキ制御バルブに電気的に接続される。制御装置は、前方スイッチの作動に応答して車両を前方に移動させ、後方スイッチの作動に応答して車両を後方に移動させる。制御装置は、左方スイッチ及び右方スイッチの一つの作動に応答して、ステアリング制御バルブに操舵可能な車輪の方向を変えさせ得る。制御装置は、左方スイッチ及び右方スイッチの一つの作動に応答して、ブレーキ制御バルブに被駆動車輪の一つにブレーキをかけさせ得る。
本開示の他の一態様によれば、農業用トラクターが電気油圧式ブレーキ制御装置を有し、多位置スイッチ又は制御装置が、フェンダー等の車両の運転室の外に設置され、制御装置を操作して非常にゆっくり且つ正確にトラクターを移動させることにより、オペレータがトラクターのけん引棒又は連結装置を正確に位置させ且つ整列させることができる。トラクターの連結装置が器具の突端に整列していないことを発見したとき、オペレータは、制御装置を備えた電気油圧式ブレーキ制御装置を動作させることにより、トラクターの運転室の外で微小な調節を実行することができる。
図1及び図2を参照すると、トラクター位置決めシステム10は、操作卓の外のトラクター13の外面に配置される位置決め制御装置11を含み得る。例えば、位置決め制御装置11は、トラクター13の後部、好ましくはフェンダー12、又は地面に立ち、トラクターの3点連結装置18にも手が届くオペレータの手の届く範囲内の他の外表面に配置され得る。地面に立っている間、オペレータは、位置決めシステム11を作動させて、器具(図示せず)をトラクター13に接続するための位置にトラクター13を短い距離に渡ってゆっくり移動させ得る。位置決め制御装置11は、器具の取り付けがなされたトラクター13の位置に設けられる。制御装置11によりオペレータは、実行される業務にごく接近している間、トラクター13を移動させることができる。
位置決め制御装置11は、前方スイッチ15、後方スイッチ16、左方スイッチ19、及び右方スイッチ21を含む。スイッチ15,16,19,及び21は、好ましくは、通常時がオフ状態の押しボタン型のスイッチである。位置決め制御装置11は、どのようなスイッチ、ボタン、又はオペレータが作動させ続けるために継続して押下しなくてはならない他の瞬時接点であってもよい。前方スイッチ15及び後方スイッチ16の一つだけが、一時的に作動され得る。左方スイッチ19及び右方スイッチ21の一つだけが、一時的に作動され得る。例えば、前方及び後方スイッチ15,16は、どちらのスイッチも作動されていないときにニュートラルポジションに戻るためのバネを備えたトグルスイッチとして構成され得る。同様に、左方及び右方スイッチ19,21は、どちらのスイッチも作動されていないときにニュートラルポジションに戻るためのバネを備えたトグルスイッチとして構成され得る。
図3を参照すると、トラクター位置決めシステム10は、油圧トランスミッション52を回転駆動させるエンジン51を含む推進システムを有するトラクターに使用され得る。油圧トランスミッションは、可変容量型油圧ポンプ60と、油圧モータ62と、を含み得る。油圧トランスミッションは、一以上の被駆動又はけん引車輪56L及び56Rに力を伝達するために、多段速度ギアトランスミッション54を駆動させ得る。トラクターのスピードは、油圧トランスミッション52の速度出力の調節により制御され得る。
操作卓からのトラクターの正常操作のために、オペレータは、前方ペダル22及び後方ペダル24を使用し得る。前方ペダルは、前方ペダル位置信号を生成するためにポテンショメータ26に動作可能に係合し得、後方ペダルは、後方ペダル位置信号を生成するためにポテンショメータ28に動作可能に係合し得る。ポテンショメータは、電子制御装置20に信号接続され得る。
マイクロプロセッサベースのマイクロコントローラ等の電子制御装置20は、信号調節又は増幅電子回路を通じて、前方駆動比例圧力制御バルブ32のソレノイド31と、及び後方駆動比例圧力制御バルブ36のソレノイド34と、信号接続され得る。前方又は後方圧力制御バルブを活動させるための出力電流は、それぞれ前方及び後方ペダルからの対応する位置信号に実質的に比例し得る。
トラクター位置決めシステムを作動させる前に、制御装置は少なくとも一以上のシステムチェックが満たされていることを決定する。例えば、システムチェックは、スイッチ、又は制御装置20がトラクター上の他の装置から受け取り得る電気信号の形式であり得る。例えば、システムチェックは、シートスイッチ64がトラクターの操作卓に座るオペレータがいないことを検知すること要し得る。言い換えれば、位置決めシステムは、オペレータが操作卓に座っている場合は、トラクターを移動させるために作動され得ない。システムチェックは、同様に、ハンドブレーキが係合していることを検知するためにハンドブレーキスイッチ66を含み得る。ハンドブレーキは、同様に、位置決めシステムがトラクターを前方又は後方にゆっくり移動させる間、係合したままであり得る。さらに、システムチェックは、前方ペダル22及び後方ペダル24が待機して作動されていないことを要し得る。システムチェックは、エンジン51のスピードが例えば1200rpm等の特定の値を下回ることを要し得る。システムチェックは、トランスミッション54が例えば「A」範囲のような特定の低い範囲にあることを要し得る。システムチェックは、一以上の速度センサ44,48が実用的であり作動可能なこと、及びトラクターの地上速度がゼロであることを要し得る。このように、制御装置は、一以上のシステムチェックが満たされるまで、且つ満たされたままでないと、位置決め制御装置がトランスミッション又は他の装置が所望の地上速度で前方又は後方にトラクターを移動させないようにさせ得る。
システム10は、制御装置20により制御される従来の電気油圧式ステアリング制御バルブ70を含み得る。ステアリング制御バルブ70は、操舵可能な車輪74L及び74Rの方向を変える従来のステアリングアクチュエータ72を制御し、ステアリングセンサ76は、ステアリング角度信号を制御装置20に供給する。
システム10は、制御装置20により制御される従来の電気油圧式ブレーキ制御バルブ80を含み得る。ブレーキ制御バルブ80は、被駆動車輪56L及び56Rのための左及び右ブレーキ82及び84を制御する。左ブレーキセンサ86は制御装置20に左ブレーキ信号を供給し、右ブレーキセンサ88は制御装置20に右ブレーキ信号を供給する。
制御装置20は、図4に表されるアルゴリズム100を実行する。このフローチャートをデジタルコンピュータ又はマイクロプロセッサにおいてフローチャートにより記述されるアルゴリズムを実行するための標準言語に変換することは当業者にとって明らかである。
ステップ102において、制御装置20は、トラクター13の操作卓にある位置決め有効スイッチ17が作動されているか否かを決定し得る。
位置決め有効スイッチ17が作動されている場合は、続いてステップ104において、制御装置は一以上のシステムチェックが満たされているか否かを決定し得る。
システムチェックが満たされている場合は、続いてステップ106において、制御装置は位置決め係合スイッチ14がトラクター13の後部で作動しているか否かを決定し得る。
位置決め係合スイッチ14が作動している場合は、続いてステップ108において、制御装置は、トラクターの後部の前方、後方、左方、又は右方スイッチのいずれかが作動しているか否かを決定し得る。
ステップ110において、前方又は後方スイッチが作動している場合、制御装置20は推進システムに所望の速度で前方又は後方且つ左方又は右方にトラクター13を移動させるように命令する。同様にステップ110において、左及び右スイッチ19及び21の一つの操作に応答して、制御装置20は、推進システムが反対の車輪を回転させる間、電気油圧式ブレーキ制御装置74にけん引車輪56L又は56Rの一つをブレーキさせる。これにより、トラクター13は、連結ピンを設置し固定するために器具(図示せず)を整列させるための連結装置18のアーチ状の移動をもたらす支点又は回転中心として、ブレーキされたけん引車輪を使用してわずかに回転する。
トラクター13が電気油圧式ステアリング制御バルブ70を含む場合は、続いて、制御装置20は、左及び右スイッチ19及び21の一つの操作に応答して、左から右への移動を補助するためにトラクターの操舵可能な車輪74L及び74Rの方向を変えることもできる。これは停止中又はトラクター13が前方又は後方スイッチ15又は16により前後方に移動するように命令される間、実施され得る。好ましくは、制御装置20は、方向命令(左又は右)が単一車輪56L又は56Rのブレーキと操舵可能な車輪74L及び74Rのステアリング角度の変化との両方をどの点で実行させるかを決定する限界を含む。選択的に、制御装置は、トラクターを前方又は後方に移動させる命令の前に、可聴式の警報及び/又は短い遅れ時間を引き起こし得る。
ステップ112において、制御装置は、続いて、第1センサにより検知されるトラクターの実際の地上速度が所望の速度に一致するか否かを決定し得る。
所望の速度に一致していない場合は、ステップ114において制御装置は速度を調節し得る。例えば、PID制御アルゴリズム(図示せず)、又は他の類似の制御アルゴリズムが実際の速度を所望の速度に調節するために使用され得る。
ステップ116において、制御装置は、続いて、第2センサにより検知される実際の地上速度が所望の速度に一致するか否かを決定し得る。所望の速度に一致していない場合は、制御装置は、ステップ118において、位置決めシステムを停止させ得る。例えば、制御装置は、トランスミッションがニュートラルポジションに移動するように命令し得る。代替的に、制御装置は、ソレノイドへの燃料の流れを止めること又はエンジン点火装置を接地すること等の様々な手段によりエンジンを止め得る。
トラクター位置決めシステム10の作動中、制御装置20は、操作卓の位置決め有効スイッチ17の状況、一以上のシステムチェックの状況、位置決め係合スイッチ14の状況、並びにトラクターの後部の前方、後方、左方、及び右方スイッチ15,16,19,21の状況を監視し得る。いずれのスイッチも作動していない場合、又はシステムチェックのいずれも満たされていない場合は、制御装置はステップ118に示されるように位置決めを停止し得る。
代替的に、位置決めシステム10は、油圧トランスミッションに代えて一以上の電気車輪モータを有するトラクター又は車両に使用され得る。オペレータは、トラクター後部の位置決め制御装置を作動させて、制御装置に各電気車両モータが所望の速度で回転するための速度命令を供給させ、且つ車両ステアリングシステムにステアリング命令を供給させ得る。他の代替的な実施形態では、位置決めシステムは、トランスミッションが最低ギアにある間に推進クラッチに対する電流を調節することにより、電気的に制御される前方及び後方クラッチを使用する方向反転トランスミッションと使用され得る。
位置決めシステムを用いてトラクター13を移動させるために、オペレータがトラクター13の制御装置11に直接接触したままであることを要する位置決めシステム11を、オペレータは継続して作動させなければならない。オペレータは、操作卓から出た後、トラクター13の後部の近くに立ちながらこれらの制御装置11を作動させ得る。オペレータがトラクター13の制御装置11との接触を中止すると、位置決めシステムはトラクター13の移動を停止させる。
オペレータは、スイッチ15,16,19,又は21のいずれかを作動させて、トラクター13を前方、後方、左方、又は右方に、オペレータが器具をトラクター13の3点連結装置に接続できる位置までゆっくり移動させ得る。位置決めシステムは、操作卓制御装置に対する補足であり、典型的には約0.5メートル以下の短い距離をトラクター13に移動させるために使用され得る。好ましい実施形態における位置決め制御装置はトラクター13の後部に配置されるが、器具を前部3点連結装置に接続するための位置にトラクター13を短い距離だけ移動させる目的のために、制御装置は同様にトラクター13の前部に設けられ得る。
位置決めシステムを作動させているときのトラクター13の地上速度は、約25mm/秒以下、好ましくは約10mm/秒以下の所望の速度に固定され得る。例えば、位置決めシステムは、トラクター13の地上速度を、操作卓のペダルを使用してオペレータにより通常達成される任意の速度以下に指定し、設定し得る。代替的に、位置決めシステムでの地上速度は、ゼロから、オペレータがトラクター13から離れている間に位置決めするための安全な予め設定された最大速度まで可変としてもよい。許容可能な最大の速度は、エンジン速度、又はトランスミッションギアの選択範囲とは無関係であり得る。
トラクター13の地上速度は、トランスミッションギアの選択範囲又はエンジン速度に関わらず選択された速度が維持されるように、制御装置20にフィードバック信号を供給する一以上のホール効果センサにより検知され得る。例えば、所望の地上速度は、最小速度ゼロから最大速度約25ミリメートル/秒以下の間で可変であり得る。
前方及び後方スイッチ15,16は、制御装置20と信号接続される速度制限ポテンショメータ(図示せず)を作動させるためにオペレータによって移動され得る。制御装置は、速度制限ポテンショメータからの信号に応答し、且つ比例する比例速度信号を、いずれのスイッチが作動されているかに応じてソレノイド31,34のそれぞれに送信するようにプログラムされ得る。比例速度信号は、ゼロの速度信号から前方及び後方スイッチの最大の移動距離又は位置に対応する予めプログラムされた最大速度信号まで変動し得る。
代替的に、位置決め制御装置11は、オペレータが操作卓の外にいる間に、前方又は後方スイッチと同時に係合させなくてはならない係合スイッチ14を、同様に含み得る。比例速度信号は、ゼロの速度信号から係合スイッチの最大の移動距離又は位置に対応する予めプログラムされた最大速度信号まで変動し得る。
位置決めシステム10は、一以上の速度センサを含み得る。例えば、ホール効果センサ等の第1回転速度センサ44が、車両地上速度に正比例するように回転するギア46等のレンジトランスミッションの回転部分に隣接して配置され得る。制御装置20は、実速度を示すセンサ44からの周波数信号を受信し、所望の速度とそれを比較し得る。実速度が所望の速度と同一でない場合は、制御装置は続いて、所望の速度に到達させるためにPID制御アルゴリズムを使用して、比例減圧バルブソレノイド30,34への出力速度信号を調節する。代替的に、他の制御アルゴリズムが、所望の速度に到達し、又は近づくために使用され得る。
選択的に、第2回転速度センサ48が、車両地上速度に正比例するように同様に回転し得るギア49等のレンジトランスミッションの他の回転部分に隣接して配置され得る。第2回転速度センサは、実地上速度が所望の速度と異ならないことを確かめるために使用され得る。例えば、第2回転速度センサが異なっていることを示した場合、制御装置は、トラクター13の位置決めシステムの作動を中断させ又はエンジンを停止させるためにエンジン制御装置又は点火モジュール55にコマンドを供給し得る。
代替的に、地上速度の検知及びフィードバックが、液圧ポンプ容量制御システム(図示せず)により達成され得る。この制御システムは、角度センサを使用して液圧ポンプの斜板の角度を制御し得、これはトラクター13の地上速度を示し得る。
さらに、位置決めシステム10は、トラクター13の操作卓に配置される有効スイッチ17により有効にされ得る。制御装置20は、トラクター13の後部の位置決め制御装置を作動させる前に操作卓の有効スイッチをオペレータが作動させることを要求する論理回路を含み得る。さらに、オペレータがトラクター13の後部の位置決め制御装置を作動させる間、システムは前方及び後方ペダルを含む操作卓の制御装置を無効にし得る。オペレータが位置決め制御装置の作動を終えた後、操作卓の制御装置がその後使用され得る。操作卓制御装置は、位置決め制御装置を無効にし得る。
安全を保障するためにセンサ又はタイマを使用して所定距離内でトラクター位置を前進又は後退させるために、制御装置が同様に使用され得る。さらに、制御システムは、同様に、現代のトラクターに使用される懸架装置と一体化され得る。この配置において、オペレータは、整合されていない連結ピンを所定の位置に配置させるように、トラクターの左右又は前後の位置決め、振動又は揺動を作用させ得る。フェンダー取り付け装置を有する代替は、頭上クレーンのようなつり上げ装置を遠隔作動させるのに使用されるのと同様に、手持ち操作装置を提供することになる。無線技術の進歩により、この特質を有する装置は、多くの位置から作動され得る。
本開示は、図面及び上述した説明において詳細に示され且つ説明されたが、このような図面及び記載は、例として考えられるべきであり、特性を制限するものではなく、実例の実施形態が示され且つ説明されており、本開示の思想の範囲内の全ての変形や修正が保護されるべきであることが理解される。本開示の代替的な実施形態は記載された全ての特徴を含まなくてもよいが、それでもそのような特徴の長所の少なくとも一部の利益を享受することが分かるであろう。当業者は、本開示の一以上の特徴を組み込み、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の思想及び範囲に含まれる、自身の実装を容易に考案することができる。
Claims (8)
- 操作卓、推進システム、ステアリングシステム、及び連結装置を有する車両において、車両位置決めシステムは、
前記車両の前記操作卓の外側の前記車両に設けられ且つ前記連結装置に隣接する位置決め制御装置であって、前方スイッチ、後方スイッチ、左方スイッチ、及び右方スイッチを含む、位置決め制御装置と、
前記位置決め制御装置に電気的に接続され、且つ前記推進システム及び前記ステアリングシステムに接続される制御装置であって、前記制御装置は前記前方スイッチの作動に応答して前記車両を前方に移動させ、前記制御装置は前記後方スイッチの作動に応答して前記車両を後方に移動させ、前記制御装置は前記左方スイッチの作動に応答して前記車両を左方に誘導し、前記制御装置は前記右方スイッチの作動に応答して前記車両を右方に誘導させる、制御装置と、を有する、車両位置決めシステム。 - 請求項1に記載された車両位置決めシステムにおいて、
前記ステアリングシステムは、他の被駆動車輪が回転している間に一対の被駆動車輪の一つにブレーキをかけるように作動するブレーキ制御バルブを有する、車両位置決めシステム。 - 請求項1に記載された車両位置決めシステムにおいて、
前記ステアリングシステムは、操舵可能な車輪の方向を変えるように作動するステアリング制御バルブを有する、車両位置決めシステム。 - 請求項1に記載された車両位置決めシステムにおいて、
前記ステアリングシステムは、他の駆動車輪が回転している間に一対の被駆動車輪の一つにブレーキをかけるように作動するブレーキ制御バルブと、操舵可能な車輪の方向を変えるように作動するステアリング制御バルブと、を有する車両位置決めシステム。 - 操作卓、操舵可能な車輪、推進システム、ステアリングシステム、連結装置、及び前記連結装置に隣接した後部フェンダーを有する車両において、車両位置決めシステムは、
前方スイッチ、後方スイッチ、左方スイッチ、及び右方スイッチであって、全ての前記スイッチが前記後部フェンダーに配置される、前方スイッチ、後方スイッチ、左方スイッチ、及び右方スイッチと、
前記スイッチに電気的に接続され、且つ前記推進システム及び前記ステアリングシステムに接続される制御装置であって、前記制御装置は前記前方スイッチの作動に応答して前記車両を前方に移動させ、前記制御装置は前記後方スイッチの作動に応答して前記車両を後方に移動させ、前記制御装置は前記左方スイッチの作動に応答して前記操舵可能な車輪の方向を左方に変え、前記制御装置は前記右方スイッチの作動に応答して前記操舵可能な車輪の方向を右方に変える、制御装置と、を有する、車両位置決めシステム。 - 請求項5に記載された車両位置決めシステムにおいて、
前記車両は一対の被駆動車輪を含み、
前記ステアリングシステムは、他の被駆動車輪が回転している間に一対の被駆動車輪の一つにブレーキをかけるように作動するブレーキ制御バルブと、前記左方スイッチ及び前記右方スイッチの一つの作動に応答して前記ブレーキ制御バルブを作動させて前記被駆動車輪の対応する一つにブレーキをかける制御装置と、を有する車両位置決めシステム。 - 操作卓、操舵可能な車輪、一対の被駆動車輪、推進システム、前記操舵可能な車輪の方向を変えるためのステアリング制御バルブ、前記被駆動車輪の少なくとも一つにブレーキをかけるためのブレーキ制御バルブ、連結装置、及び前記連結装置に隣接した後部フェンダーを有する車両において、車両位置決めシステムは、
前方スイッチ、後方スイッチ、左方スイッチ、及び右方スイッチであって、全ての前記スイッチが前記後部フェンダーに配置される、前方スイッチ、後方スイッチ、左方スイッチ、及び右方スイッチと、
前記スイッチに電気的に接続され、前記推進システムに接続され、前記ステアリング制御バルブに接続され、且つ前記ブレーキ制御バルブに接続される制御装置であって、前記制御装置は前記前方スイッチの作動に応答して前記車両を前方に移動させ、前記制御装置は前記後方スイッチの作動に応答して前記車両を後方に移動させ、前記制御装置は前記左方スイッチ及び前記右方スイッチのうちの一つの作動に応答して前記ステアリング制御バルブに前記操舵可能な車輪の方向を変えさせ、前記制御装置は前記左方スイッチ及び前記右方スイッチのうちの一つの作動に応答して前記ブレーキ制御バルブに前記被駆動車輪の一つにブレーキをかけさせる、制御装置と、を有する、車両位置決めシステム。 - 操作卓、推進システム、ステアリングシステム、及び連結装置を有する車両において、車両位置決めシステムは、
前記車両の前記操作卓から離れた位置決め制御装置であって、前方スイッチ、後方スイッチ、左方スイッチ、及び右方スイッチを含む、位置決め制御装置と、
前記位置決め制御装置に電気的に接続され、且つ前記推進システム及び前記ステアリングシステムに接続される制御装置であって、前記制御装置は前記前方スイッチの作動に応答して前記車両を前方に移動させ、前記制御装置は前記後方スイッチの作動に応答して前記車両を後方に移動させ、前記制御装置は前記左方スイッチの作動に応答して前記車両を左方に誘導し、前記制御装置は前記右方スイッチの作動に応答して前記車両を右方に誘導させる、制御装置と、を有する、車両位置決めシステム。
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