JP2023518142A - パワー・テイクオフの制御 - Google Patents

Abstract

パワー・テイクオフ制御システム及び方法は、操作者とパワー・テイクオフとの近接度を検知し、検知された近接度に基づいてパワー・テイクオフの動作を制御する。

Description

パワー・テイクオフ（ＰＴＯ：ｐｏｗｅｒ ｔａｋｅｏｆｆ）は、車両に提供されて、取り付けられている用具又は別個の機械に動力を送達する。多くのパワー・テイクオフは、作動しているエンジンなどの車両の動力源からパワー・テイクオフへと動力を送達する。多くのパワー・テイクオフは、トラクタ又はトラックなどの車両に設置されたスプライン加工された駆動シャフトの形を取り、これは、対合する取付け具を備えた用具に動力を供給することを容易にする。

一実例のパワー・テイクオフ制御システムの一部を概略的に示すブロック図である。 一実例のパワー・テイクオフ制御方法の流れ図である。 一実例のパワー・テイクオフ制御システムの一部を概略的に示す図である。

図面の全体を通して、同一の参照番号は、同様の、しかし必ずしも同一でない要素を指す。各図は必ずしも一定の縮尺ではなく、いくつかの部品のサイズは、示してある実例をより明確に示すために強調されている場合がある。さらに、図面は説明に適合する実例及び／又は実装形態を提示するが、説明は、図面に提示された実例及び／又は実装形態に限定されない。

パワー・テイクオフと操作者との検知された近接度に基づいてパワー・テイクオフの動作を制御する、実例の車両、パワー・テイクオフ制御システム、及びパワー・テイクオフ制御方法を開示する。操作者がパワー・テイクオフに近すぎる可能性がある状況では、パワー・テイクオフに動力を供給しないように、又は電源を入れないようにすることができる。パワー・テイクオフが作動している間に操作者がパワー・テイクオフに近すぎる可能性がある状況では、パワー・テイクオフを制動又は減速することができる。その結果、こうした実例の車両、制御システム、及び制御方法により、操作者がパワー・テイクオフに巻き込まれる可能性が減少する。

操作者とパワー・テイクオフとの近接度を示す近接信号を出力するようにサポートされたセンサと、信号に基づいてパワー・テイクオフを制御するための制御信号を出力する制御装置とを備えることができる、一実例のパワー・テイクオフ制御システムを開示する。

操作者とパワー・テイクオフとの近接度を検知することと、検知された近接度に基づいてパワー・テイクオフの動作を制御することとを含むことができる、一実例のパワー・テイクオフ制御方法を開示する。

パワー・テイクオフと、操作者とパワー・テイクオフとの近接度を示す近接信号を出力するようにサポートされたセンサと、信号に基づいてパワー・テイクオフを制御するための制御信号を出力する制御装置とを備えることができる、一実例の車両を開示する。

図１は、一実例のパワー・テイクオフ制御システム２０の一部を概略的に示す図である。制御システム２０は、車両２４、センサ２８、及び制御装置３０を備える。車両２４は、パワー・テイクオフ３２を有する自己推進車両を備える。パワー・テイクオフ３２は、それ自体のエンジン若しくはモータがない場合がある、又は車両２４からの追加の動力を必要とする場合がある、機器の別の部分、アタッチメント、又は用具へと機械的動力、トルクを伝達するための装置を備える。示されている実例では、パワー・テイクオフ３２は、ＰＴＯ駆動／制動システム３６によって回転可能に駆動される、スプライン加工されたシャフト３４を備える。一実装形態では、パワー・テイクオフ３２はパワー・テイクオフに関するＩＳＯ５００に記載された規格を満たす。

駆動／制動システム３６は車両に関連付けられた内燃機関又は電気モータから動力を受け取り、生み出された動力は伝動装置によって駆動／制動システムへと送達される。一実装形態では、動力は液圧伝動装置によって伝えられてもよく、加圧された液圧流体がポンプによって供給され、液圧モータへと伝えられ、液圧モータは、スプライン加工されたシャフト３４を回転可能に駆動する。他の実装形態では、電気モータがスプライン加工されたシャフト３４を駆動してもよい。さらに他の実装形態では、他の機械的伝動装置が、エンジン又はモータからスプライン加工されたシャフト３４へと動力を伝えてもよい。

駆動／制動システム３６は、さらに、スプライン加工されたシャフト３４の速度を制御する。一実装形態では、駆動／制動システム３６は、シャフト３４の回転を減速又は停止させる制動装置を備える。いくつかの実装形態では、駆動／制動システム３６は摩擦制動装置を備える。他の実装形態では、駆動／制動システム３６は、スプライン加工されたシャフト３４をトルク源から係合解除するクラッチを備える。ＰＴＯ３２を備えることができる車両２４の実例はトラック及びトラクタを含むが、これらに限定されない。他の実装形態では、車両２４は他のタイプの車両を備えてもよく、その車両にはパワー・テイクオフ３２が提供される。

センサ２８は、操作者４０とパワー・テイクオフ３２のスプライン加工されたシャフト３４との近接度を示す近接信号を出力するようにサポートされた少なくとも１つのセンサを備える。一実装形態では、センサ２８は車両２４によって支持される。いくつかの実装形態では、センサ２８は、スプライン加工されたシャフト３４を部分的に囲繞する外箱又はシールド４２によって支持されてもよい。いくつかの実装形態では、センサ２８はシャフト３４自体の内部にマウントされてもよい。他の実装形態では、センサ２８はスプライン加工されたシャフト３４の側面又はその上方に支持されてもよい。さらに他の実装形態では、センサ２８は、スプライン加工されたシャフト３４から動力を受け取ることになるインプリメンタ・アタッチメント（ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｒ ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）によって支持されてもよく、遠隔センサ２８は、有線式又は無線式に制御装置３０に信号を伝える。

いくつかの実装形態では、センサ２８は、スプライン加工されたシャフト３４の周りの領域の画像又は映像を取得するための、車両２４によって支持された少なくとも１つのカメラを備える。いくつかの実装形態では、（近接センサと呼ばれることがある）センサ２８は、電磁場を発し、電磁場の変化を検出することにより、操作者とパワー・テイクオフ３２のシャフト３４との近接度を検知する。他の実装形態では、センサ２８は、ライダ、レーダ、超音波センサなどの他の形態の非接触センサ又は無線センサを備えることができる。いくつかの実装形態では、異なるタイプのセンサが利用されてもよい。

制御装置３０は、センサ２８からの信号に基づいて、パワー・テイクオフ３２を制御するための制御信号を出力する。制御装置３０は、プロセッサ３７と、一時的でないコンピュータ可読媒体３８とを備えることができる。プロセッサ３７は媒体３８に提供された命令を実施する。媒体３８に記憶されている命令は、プロセッサ３７に、操作者４０とＰＴＯ３２との近接度に関するセンサ２８からの信号を分析させ、ＰＴＯ３２の動作を調節する制御信号を出力させることができる。

一実装形態では、媒体３８に含まれている命令は、センサ２８からの信号を使用して、又はそれに基づいて、スプライン加工されたシャフト３４から操作者４０を隔てている距離をプロセッサ３７に決定させる。操作者４０とパワー・テイクオフ３２のスプライン加工されたシャフト３４との間の距離を決定すると、媒体３８内の命令は、こうした距離と（やはり媒体３８に記憶されている）既定の閾値距離とをプロセッサ３７に比較させる。比較に基づいて、インストラクタは、パワー・テイクオフ３２の動作を調節する制御信号を出力するようにプロセッサ３７に指示することができる。たとえば、操作者４０がパワー・テイクオフ３２のスプライン加工されたシャフト３４に近すぎる状況では、制御装置３０のプロセッサ３７は、スプライン加工されたシャフト３４への動力の供給を中止する制御信号、スプライン加工されたシャフト３４をトルク源から連結解除するようにクラッチを作動させる制御信号、又はスプライン加工されたシャフト３４の回転を制動する制御信号を出力することができる。いくつかの実装形態では、制御装置３０は、操作者４０がスプライン加工されたシャフト３４に近すぎることを示すセンサ２８からの信号に基づいて、ＰＴＯ３２の電源を入れ、スプライン加工されたシャフト３４の回転を開始することを阻止する制御信号を出力することができる。

いくつかの実装形態では、スプライン加工されたシャフト３４がＰＴＯ駆動／制動３６によって既に回転可能に駆動されている状況では、制御装置３０は、センサ２８からの信号に基づき、操作者４０がシャフト３４の既定の距離内にいることを示すセンサ２８からの近接信号に応答して、シャフト３４の動作又は回転をＰＴＯ駆動／制動３６に自動で制動させる制御信号を出力することができる。こうした一実装形態では、制御装置３０は、操作者４０がシャフト３４からの既定の距離内にもういないことを示すセンサ２８からの近接信号に応答して、自動でパワー・テイクオフ３２の動作を再開し、シャフト３４の駆動された回転を再開するようにも構成され得る。

いくつかの実装形態では、制御装置３０は、パワー・テイクオフ３２への操作者の近接度のバリエーションを示す映像のセットに基づいてパワー・テイクオフ３２のシャフト３４への操作者近接度を認識するように訓練された、より大きいニューラル・ネットワークの一部である場合がある。いくつかの実装形態では、制御装置３０は、無効化入力に応答して、普通ならパワー・テイクオフ３２の動作が制動又は中断されるはずの操作者４０とパワー・テイクオフ・シャフト３４との近接度にもかかわらず、パワー・テイクオフ３２の動作を継続するようにさらに構成される。たとえば、破線によって示してあるように、車両２４は、操作者からの無効化コマンドなどの可聴コマンドを受け取るためのマイクロフォン４４を含むことができる。こうした無効化は、スプライン加工されたシャフト３４が目下駆動されている間に操作者４０がスプライン加工されたシャフト３４にごく近接した場所に自身を移動又は位置決めする必要がある場合があるが、パワー・テイクオフ・システム３２が間断なく動力を供給し続けることが重要な場合がある状況において、有益である可能性がある。こうした状況では、操作者はマイクロフォン４４によって取得される無効化コマンドを言うことができ、制御装置３０は、音声認識又はボイス認識を使用して無効化コマンドを識別し、普通ならシャフト３４が制動又は停止させられるはずの、ＰＴＯ３２の自動動作調節を無効化する。シャフト３４の回転が普通なら自動で停止されるのを無効化するには操作者４０からの可聴入力が要求されるので、操作者４０がシャフト３４の進行中の回転に気付く可能性がより高くなり、パワー・テイクオフ３２の駆動されたシャフト３４の周りで作業するときにより警戒する可能性がある。

図２は、一実例のパワー・テイクオフ制御方法１００の流れ図である。方法１００は、操作者とパワー・テイクオフとの検知された近接度に基づいて、パワー・テイクオフの動作を制御する。操作者がパワー・テイクオフに近すぎる可能性がある状況では、パワー・テイクオフに動力を供給しないように、又は電源を入れないようにすることができる。パワー・テイクオフが作動している間に操作者がパワー・テイクオフに近すぎる可能性がある状況では、パワー・テイクオフを制動又は減速することができる。その結果、こうした実例の車両、制御システム、及び制御方法により、操作者がパワー・テイクオフに巻き込まれる可能性が減少する。方法１００はシステム２０によって実施されている文脈で説明されるが、方法１００は、パワー・テイクオフと、操作者とパワー・テイクオフとの近接度を検知するためのセンサとを有する同様の車両又はシステムを用いて同様に実施されてもよいことを理解されたい。

ブロック１０４によって示されているように、センサ２８は、パワー・テイクオフ３２に対する、シャフト３４に対する操作者４０の近接度を検知する。こうした信号は、直接的又は間接的に操作者４０の近接度を示すことができる。信号が操作者４０とシャフト３４との近接度を間接的に示す状況では、制御装置３０は、操作者４０とシャフト３４との近接度を信号から決定することができる。

ブロック１０８によって示されているように、制御装置３０は、検知された近接度に基づいて、パワー・テイクオフ３２の動作を制御する。いくつかの実装形態では、制御装置３０は、スプライン加工されたシャフト３４の回転をＰＴＯ駆動／制動３６に制動させる制御信号を出力する。いくつかの実装形態では、追加的に、又は別法として、制御装置３０は、スプライン加工されたシャフト３４をトルク源又は動力源から連結解除することができる。たとえば、制御装置３０は、クラッチを作動させて、スプライン加工されたシャフト３４をトルク源又は動力源から動作可能に連結解除することができる。

いくつかの実装形態では、検知された近接度に基づいて、制御装置３０はＰＴＯ３２の起動を阻止することができる。いくつかの実装形態では、検知された近接度に基づいて、制御装置３０はシャフト３４の進行中の駆動された回転を停止又は減速させることができる。上で議論されたように、いくつかの実装形態では、制御装置３０によって実施される方法１００は、操作者４０の検知された近接度に応答して、又はそれに基づいて、シャフト３４の回転を自動で停止する場合があり、操作者４０がシャフト３４との既定の間隔又は近接度にもう収まらなくなると、スプライン加工されたシャフト３４の駆動された回転を自動で再開し、又は再び速度を上げる場合がある。やはり上で議論されたように、いくつかの実装形態では、方法１００は、操作者４０によって提供される無効化コマンドに応答して、パワー・テイクオフ３２の制動又は動作変更を一時的に無効化することを含む場合がある。

図３は、トラクタ２２４と、パワー・テイクオフ２３２を介してトラクタ２２４から機械的動力（トルク）を引き出す一実例の用具２２５とに関連付けられた、一実例のパワー・テイクオフ制御システム２２０の一部を概略的に示す図である。示されている実例では、システムは、パワー・テイクオフへの人間の近接度を示す映像のセットの形を取った訓練ライブラリ２２２を利用する。ＰＴＯ２３２が視野に入る状態で位置決めされたセンサ及びカメラ２２８は、ＰＴＯ２３２を囲繞する領域の画像を提供する。ニューラル・ネットワーク２３８は、ＰＴＯ２３２への人間の近接度を認識するように訓練される。プロセッサ、及びコンピュータ可読媒体に提供された関連付けられた命令の形を取るルール・エンジン２３０は、人間の操作者がＰＴＯに十分に近接度したときを識別する。トラクタ制御部（ＡＰＩ）２３６は、ルール・エンジン２３０によってなされた決定に基づいて、ＰＴＯ２３２の動作を制御する。操作者がＰＴＯ２３２に近すぎる状況では、トラクタ制御部は、ＰＴＯ動作が開始しないようにし、又はＰＴＯ２３２への動力の供給を自動で制動若しくは停止することができる。

実例の実装形態を参照して本開示について説明してきたが、開示から逸脱しない限り、形態及び詳細に変更が加えられてもよいことが、当業者には認識されよう。たとえば、種々の利益を提供する特徴を含むものとして様々な実例の実装形態が説明されてきた可能性があるが、説明された特徴は互いに入れ替えられてもよく、又は別法として、説明された実例の実装形態、若しくは他の代替的な実装形態において互いに組み合わせられてもよいことが企図される。本開示の技術は比較的複雑であるので、この技術におけるすべての変更が予見可能であるとは限らない。実例の実装形態を参照して説明され、添付の特許請求の範囲に記載された本開示は、明らかに、可能な限り広範であることを意図されている。たとえば、そうでないことが具体的に述べられていなければ、単一の特定の要素を挙げている請求項は、複数のこうした特定の要素も包含する。請求項における「第１の」、「第２の」、「第３の」などの用語は、単に異なる要素を区別しており、そうでないことが述べられていなければ、本開示における要素の特定の順序又は特定の番号付けに特に関連付けられるべきではない。

Claims (15)

1. 操作者とパワー・テイクオフとの近接度を示す近接信号を出力するようにサポートされたセンサと、
   前記信号に基づいて、前記パワー・テイクオフを制御するための制御信号を出力する制御装置と
   を備える、パワー・テイクオフ制御システム。
2. 前記センサが、少なくとも１つのカメラを備える、請求項１に記載の制御システム。
3. 前記センサが、電磁場を発し、前記電磁場の変化を検出する少なくとも１つの近接センサを備える、請求項１に記載の制御システム。
4. 前記制御信号が、パワー・テイクオフのクラッチ／制動の作動を制御することになる、請求項１に記載の制御システム。
5. 前記制御装置が、
   前記操作者と前記パワー・テイクオフとの間の距離を決定し、
   前記距離と既定の閾値とを比較する
   ことになり、前記制御信号が前記比較に基づいている、請求項１に記載の制御システム。
6. 前記制御装置が、前記パワー・テイクオフへの操作者近接度のバリエーションを示す映像のセットに基づいて前記パワー・テイクオフへの操作者近接度を認識するように訓練されたニューラル・ネットワークの一部である、請求項１に記載の制御システム。
7. 前記制御装置が、前記操作者からの無効化入力を認識することになり、前記制御装置が、前記無効化入力に応答して、普通なら前記パワー・テイクオフの動作が制動又は中断されるはずの前記操作者と前記パワー・テイクオフとの近接度にもかかわらず、前記パワー・テイクオフの動作を作動又は継続させる、請求項１に記載の制御システム。
8. 前記制御装置が、前記近接信号に応答して前記パワー・テイクオフの動作を自動で制動することになり、前記近接信号に応答してパワー・テイクオフ動作を自動で再開することになる、請求項１に記載の制御システム。
9. 操作者とパワー・テイクオフとの近接度を検知するステップと、
   前記検知された近接度に基づいて前記パワー・テイクオフの動作を制御するステップと
   を含む、パワー・テイクオフ制御方法。
10. 前記操作者と前記パワー・テイクオフとの前記近接度を検知するステップが、前記パワー・テイクオフ及び周囲の近接度の画像を取得するステップを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記操作者と前記パワー・テイクオフとの前記近接度を検知するステップが、電磁場を発するステップと、前記電磁場の変化を検出するステップとを含む、請求項９に記載の方法。
12. 前記パワー・テイクオフの前記動作を制御するステップが、
    前記操作者と前記パワー・テイクオフとの間の距離を決定するステップと、
    前記距離と既定の閾値とを比較するステップと
    を含み、前記制御信号が前記比較に基づいている、請求項９に記載の方法。
13. 前記パワー・テイクオフへの操作者近接度のバリエーションを示す映像のセットに基づいて前記パワー・テイクオフへの操作者近接度を認識するように訓練されるニューラル・ネットワークを訓練するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
14. 操作者から無効化入力を受け取るステップと、
    前記無効化入力に応答して前記操作者から前記パワー・テイクオフの動作を続行するステップと
    をさらに含む、請求項９に記載の方法。
15. パワー・テイクオフと、
    操作者とパワー・テイクオフとの近接度を示す近接信号を出力するようにサポートされたセンサと、
    前記信号に基づいて、前記パワー・テイクオフを制御するために制御信号を出力する制御装置と
    を備える、車両。

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