JP4128640B2 - 走行制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、広義には走行制御装置に関し、特には、走行制御装置がオフ状態にある時は、リフトアクチュエータとアキュムレータ装置との間の連通を阻止するバルブを具えた走行制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
荷重積載バケットを具えたホイールローダー等の機械が駆動されると、該機械の遭遇する地面の凹凸その他の障害物に対して、荷重積載バケットの重量が反動を生じて、機械が跳躍即ちバウンドする可能性が常に存在する。この跳躍即ちバウンドを減少又は解消するためには、リフトアクチュエータに選択的に接続されたアキュムレータを使用すればよいことは公知である。リフトアクチュエータの荷重端にアキュムレータを接続することによって、アクチュエータの圧力変動が吸収され、機械のタイヤに作用する力の変化が相殺される。跳躍即ちバウンドを生じるのは、機械のタイヤに作用する力が変化するためである。アキュムレータの予圧をアクチュエータの荷重端の圧力と等しく維持するために、正常使用時に、アキュムレータとリフトアクチュエータの荷重端とを導管を介して接続することが知られている。この導管は、通常、その中にオリフィスを有し、機械が走行制御モードで作動していない場合には、該オリフィスは導管内に選択的に位置している。或る状況下で、走行制御が作動している場合に、アキュムレータの圧力はリフトアクチュエータの荷重端の圧力と等しくならないことが判った。圧力が等しくならないと、荷重は僅かに「低下」し、機械のバウンドの問題に「ジャンプ」が加わり、機械は「振動」を始める。更に、前記装置においては、一旦走行制御が作動すると、これがオフ状態にある方が望ましい場合でも、走行制御が常に機能することが判った。同様に、機械がバケット傾動回路等の他の回路を有する場合、バケットが最終的な積み降ろし位置又は積み込み位置に到達した時に、この傾動回路の作用によって、リフトアクチュエータが「びくついたり、ジャンプしたり」することがあることも判った。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の問題の一つ以上を解消することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、フレームを有し、アクチュエータを介してバケットを該フレームに対して上昇させるリフト機構を具えた機械で使用される走行制御装置が提供される。前記アクチュエータは、加圧流体を、貯蔵部に接続された方向制御バルブから各ポートに対して選択的に出し入れすることによって、バケットを昇降させるように作用する第1及び第2のポートを具えている。アキュムレータ装置が前記アクチュエータの第1ポートに接続されている。この走行制御装置は、加圧流体源を具えている。前記アキュムレータ装置とアクチュエータの第1ポートとの間に第1バルブ機構が設けられている。該第1バルブ機構は、アクチュエータの第1ポートとアキュムレータ装置との間の連通が遮断されるばね付勢された第1位置と、アクチュエータの第1ポートとアキュムレータ装置との間が連通される第2位置との間を移動可能である。第2バルブ機構が、加圧流体源とアキュムレータ装置との間に設けられている。該第2バルブ機構は、連通が遮断される第1位置と、流体源とアキュムレータ装置との間が連通される第2位置と、アキュムレータ装置から貯蔵部までが制御可能に連通される第3位置とにばね付勢によって位置決めされている。コントローラが前記第1バルブ機構に接続され、前記第1バルブ機構をその第1位置から第2位置に移動させるように作動して走行制御を行い、そして第2バルブ機構にも接続され、前記第2バルブ機構を移動させてアキュムレータ装置とアクチュエータの第1ポートとの間の流体圧力を等しくさせる。
【0005】
【発明の実施の形態】
図1は、バケット等の運動を制御するリフト・傾動機構を具えた機械(図示せず)に使用される制御装置10を示している。第1、第2ポート14,16を有するリフトアクチュエータ12のような第1アクチュエータは、バケットの昇降の制御を行う。第1、第2ポート20,22を有する傾動アクチュエータ18のような第2アクチュエータは、バケットの前方(積み降ろし)又は後方(積み込み)への傾きを制御する。
【0006】
制御装置10は、更に、リフトアクチュエータ12の運動を制御する第1方向制御バルブ24と、傾動アクチュエータ18の運動を制御する第2方向制御バルブ26と、ポンプ28のような加圧流体源と、ポンプ28用の流体の源及び第1,第2アクチュエータ12,18から復帰する流体のための容器として用いられる貯蔵部30とを具えている。導管32は、ポンプ28からの流体を第2、第1方向制御バルブ26,24の方へ向ける。導管34は、第1方向制御バルブ24からの流体をアクチュエータ12の第1ポート14の方へ向け、導管36は、第1方向制御バルブ24からの流体をアクチュエータ12の第2ポート16の方へ向ける。導管38は、第1,第2方向制御バルブ24,26からの流体を貯蔵部30の方へ向ける。
【0007】
制御装置10は、マイクロコンピュータ42のようなコントローラと、電気エネルギー源44と、走行制御をオン/オフさせるスイッチ46と、自動モードと手動モードとの間を移動可能のセレクタースイッチ48と、地面に対する機械の速度を感知し、速度を表示する信号をコントローラ42に発信する対地速度センサー50とを具えている。リフト制御レバー52は、所望のリフト運動を示す信号をコントローラ42に発信する。傾動制御レバー54は、所望の傾動を示す信号をコントローラ42に発信する。自動モードの場合、機械が所定の速度以下で走行している時に走行制御をオンにする。手動モードの場合には、走行制御は機械の速度に影響されないが、傾動レバー54がバケットを積み降ろし位置に移動しつつあることをコントローラ42が検出した場合には、走行制御をオフにする。コントローラ42は、制御レバー52,54の運動に応じて広く知られている方法で第1、第2方向制御バルブ24,26のそれぞれの運動を制御する。コントローラ42は、それぞれのワイヤー56,58,60,62によって、通常の方法で第1、第2方向制御バルブ24,26の両端において、アクチュエータに接続されている。本発明の範疇から逸脱することなく、第1、第2方向制御バルブのそれぞれの運動を制御するのに、パイロット作動バルブを使用してもよいことは分かるであろう。
【0008】
第1バルブ機構66、第2バルブ機構68及びアキュムレータ装置70を具えた走行制御装置64が設けられている。第1バルブ機構68は、リフトアクチュエータ12からアキュムレータ装置70又は貯蔵部30への流体の流れを選択的に制御する第1バルブ72と、前記第1バルブ72を動かして走行制御を行うように、コントローラ42によって制御される第2バルブ74とを具えている。第1バルブ72は、導管34,36からの流体の流通を遮断するばね付勢された第1位置と、該バルブの通過を許容する第2位置との間を移動可能である。第2位置において、第1バルブ72は導管34からの流体が導管80を通ってアキュムレータ装置70と連通し、導管36からの流体が導管38によって貯蔵部30に復帰することを可能にする。第2バルブ74は、ばね付勢された第1位置と電気的に制御された第2位置との間を移動可能である。この第2バルブ74は、ワイヤ76によってコントローラ42に電気的に接続され、該コントローラ42からの信号を受けて第2位置まで移動可能である。第2バルブ74が第1位置にあるとき、前記ばねと反対側の第1バルブ72の一端78と貯蔵部30との間が連通し、第1バルブ72はその第1位置に付勢される。第2バルブ74がその第2位置にあるとき、導管80中の図示しないパイロット圧力源が該導管を通じて第1バルブ72の前記端78に圧力を及ぼし、第1バルブをその第2位置に移動させ、走行制御を行わせる。第2バルブ機構68は、第1バルブ82と第2バルブ84とを具えている。この第1バルブ82は、ばねによって中心位置を決められている三位置つり合いバルブである。第1バルブ82は流体の通過を遮断する第1位置と、導管32を通じてポンプ28と、導管86を通じてアキュムレータ装置70と連通する第2位置と、導管86が導管38と接続されて貯蔵部30へ流体を復帰させる第3位置とを有する。パイロット圧力は、導管90を介して前記第1バルブ82の第1端88に加えられる。前記第2バルブ84は、導管92を通じて導管86と第1バルブ82の第2端94との間が連通するばね付勢された第1位置と、第1バルブ82の第2端94から貯蔵部30までが連通する電気的に作動される第2位置との間を移動可能である。この第2バルブ84は、ワイヤによってコントローラ42に接続され、該コントローラ42からの信号を受信してその第2位置に移動可能である。
【0009】
アキュムレータ装置70は、導管80,34とバルブ機構66によってリフトアクチュエータ12の第1ポート14と選択的に接続され、そして導管86,32とバルブ機構68によってポンプ28と選択的に接続されている。一つだけのアキュムレータ装置が図示され、説明されているが、本発明の範囲を逸脱することなく、更に多くのアキュムレータ装置を使用し、これらを並列に接続することができる。アキュムレータ装置70はリフトアクチュエータ12に接続され、走行制御がオンになった時にリフト構造のバウンドを吸収し、又、ポンプ28又は貯蔵部30に選択的に接続され、それをリフトアクチュエータの第1ポート14の圧力レベルと同一レベルに維持する。
【0010】
本発明の範疇から逸脱することなく、この制御装置10を種々の形態で利用可能であることは明らかである。例えば、バルブ24,26,74,84は、それぞれ、コントローラ42からの信号によって電気的に作動するように図示・説明されているが、これらのバルブを手動、油圧、空気圧等で作動させてもよい。同様に、加圧流体源28は特別に設けられた回路で構成されているが、これを、アキュムレータ装置をリフトアクチュエータの第1ポート14の圧力と同じレベルまで加圧するのに必要な圧力を生じることができる、装置中の別のポンプ又は操舵回路その他の回路で構成してもよい。
【0011】
バケットに載荷する際には、バケットを満たす間、作業者は、リフトアクチュエータ12の許容範囲を越えてまで積極的な制御を行うために走行制御をオン状態にすることを望まないであろう。バケットが満たされ、走行のための所望の位置まで持ち上げられた後、第1方向制御バルブ24は第1方向制御バルブ24の中心位置に戻される。知られているように、第1方向制御バルブ24が第1方向制御バルブ24の中心位置に位置し、バルブ72と82との連通が遮断されると、リフトアクチュエータ12の第1、第2ポート14,16がポンプ28と貯蔵部30から遮断される。したがって、第1アクチュエータ12は油圧的にロックされ、動けなくなる。内部機構を横断して第1、第2ポート14,16間で生じる漏洩のために、非常に僅かな動きが生じることがあることは判るであろう。しかし、この説明では小量の漏洩は無視することにする。
【0012】
機械をオンにし、且つ走行制御を行わない場合には、アキュムレータ装置70の予圧をリフトアクチュエータ12の第1ポート14の圧力と等しいかそれよりも大きくすることが必要である。アキュムレータ装置70の圧力を好適レベルに維持するために、コントローラ42は第2バルブ機構68の第2バルブ84に信号を送って、これをその第2位置に移動させる。この第2位置において、第1バルブ82の端94は貯蔵部に接続され、パイロットライン90の圧力によって第1バルブ82をその第2位置に移動させる。この第2位置において、ポンプ28は供給導管32を介して導管86に接続され、リフトアクチュエータの第1ポート14の圧力より高いか又はこれに等しい値にまでアキュムレータ装置70を加圧する。その結果、走行制御がオン状態でない場合には、アキュムレータ装置70の予圧は、常に、第1ポート14の圧力に等しいかそれよりも高い値に維持される。
【0013】
走行制御装置64を作動させる場合には、スイッチ46を操作して走行制御をオンにする。他のやり方で走行制御をオンにすることもできることは判るであろう。スイッチ46がオンになると、コントローラ42は、先ず、セレクタースイッチ48を手動モードか自動モードにし、且つ第2バルブ84を解放してこれをその第1位置に移動させ、第1バルブ82の第2端94に圧力を付与して装置の平衡を保つ。セレクターが自動モードになっている場合、コントローラ42は、先ず、機械の速度が所定の速度レベルより高いかどうかを調べ、もし速度基準が満足されていれば、所定の時間を経て圧力の平衡が保たれた後に、コントローラ42は第1バルブ機構66の第2バルブ74に信号を送り、これをその第2位置に移動させる。この第2位置において、導管80内の圧力はバルブ72の端78に接続され、該バルブ72をその第2位置に移動させ、リフトアクチュエータの第1ポート14をアキュムレータ装置70に接続する。バルブ72が第2位置にある場合には、バケットの動きは、第1ポート14からアキュムレータ装置70に向かう流体の流れによって緩衝される。その結果、荷重の力が機械のフレームに、続いてホイールに伝達されてこれを振動させ、機械をバウンドさせることが防止される。同じように、走行制御がオンになると、第1ポート14の圧力レベルがアキュムレータ装置70の圧力と同じになるので、リフトアクチュエータ12が「垂れ下がったり」又は「びくついたり」することがなくなる。
【0014】
センサー50によって検出された機械の対地速度が所定のレベル以下に低下すると、コントローラは自動的にバルブ74への前記信号の送信を終了させ、信号をバルブ84に送信して、これをその第2位置に復帰させ、アキュムレータ装置の予圧をリフトアクチュエータ12の第1ポート14の圧力より大きいか又は等しい圧力に維持する。バルブ74への信号の送信の終了によって、バルブ72はその第1位置に移動し、該バルブを通過する流体を遮断し、荷重下でのリフトアームの「垂れ下がりや揺動」を解消する。速度が所定の速度レベル以上に増加すると、コントローラ42はこの信号をバルブ74に送信し、バルブ84への信号の終了し、走行制御を再開する。
【0015】
走行制御がオンであり且つ作動している場合、第1ポート14とアキュムレータ装置との間の圧力が等しいので、作業者がバケットをその両極位置のいずれかに移動させようとすると、リフトアクチュエータ12が「ジャンプ」即ち上昇する傾向が自動的に防止される。
【0016】
セレクター48が手動モードにある場合、走行制御は機械の速度に無関係となるが、傾動レバー54を動かしてバケットを積み降ろし位置にすると、コントローラ42は信号を第2方向制御バルブ26に送信して積み降ろし作業を開始させ、所定の時間遅れの後、コントローラ42は信号をバルブ74に送信して走行制御をオフにする。
【0017】
装置10がオフになり、バルブ84への信号の送信が終了すると、該バルブはその第1位置に移動し、アキュムレータ装置に指示してバルブ82の第2端にその圧力を印加し、該バルブ82をその第3位置まで移動させ、アキュムレータ装置の圧力をアクチュエータ12の第1ポート14の圧力と同じ圧力に維持する。
【0018】
上述したことから、走行制御装置64は、機械が凹凸のある地面を走行する際に受ける「振動」やバンウドを制御することは明らかである。同様に、この走行制御装置は、リフトアクチュエータが「垂れ下がったり」又は「振動したり」する傾向を抑えることができる。本発明によれば、走行制御バルブ74がオンになっている場合には、アキュムレータ装置の予圧は、確実にリフトアクチュエータ12の第1ポート14の圧力と等しくなっている。この装置は、走行制御がオフになっている場合には、アキュムレータ装置70をリフトアクチュエータ12から切り離した走行制御装置を提供する。
【0019】
本発明のその他の態様、目的、利点は、図面や本明細書の開示、及び請求の範囲の記載を参照して明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に組み込まれた機械制御装置の模式図を示す。
【符号の説明】
12…リフトアクチュエータ
28…ポンプ
30…貯蔵部
70…アキュムレータ
Claims (12)
- リフト機構を具えたフレームを有する機械で使用されるのに適している走行制御装置であって、前記リフト機構が、前記フレームに対してバケットを上昇させるようにアクチュエータを介して作用し、前記アクチュエータが、第1及び第2ポートを有しており、貯蔵部に接続された方向制御バルブから各ポートまで、及び各ポートから選択的に方向付けされる加圧流体に応じてバケットを昇降させるように作用し、更に前記走行制御装置が、前記アクチュエータの前記第1ポートに接続されているアキュムレータ装置を有している、走行制御装置において、
加圧流体源と、
前記アキュムレータ装置と前記アクチュエータの前記第1ポートとの間で作用するように配置されている第1バルブ機構とを具備し、前記第1バルブ機構は、前記アクチュエータの前記第1ポートと前記アキュムレータ装置との間の連通が遮断されるばね付勢された第1位置と、前記アクチュエータの前記第1ポートと前記アキュムレータ装置との間が連通される第2位置との間を移動可能であり、更に
前記加圧流体源と前記アキュムレータ装置との間で作用するように配置されている第2バルブ機構を具備し、前記第2バルブ機構は、前記加圧流体源と前記アキュムレータ装置との間の連通が遮断される第1位置と、前記加圧流体源と前記アキュムレータ装置との間が連通される第2位置と、前記アキュムレータ装置から前記貯蔵部までが制御可能に連通される第3位置とにばねによって位置決めされ、更に
コントローラを具備し、前記コントローラは、前記第1バルブ機構に接続されており、かつ、走行制御を行うために、前記第1バルブ機構の第1位置から前記第1バルブ機構の第2位置に前記第1バルブ機構を移動させるように選択的に作用し、更に前記コントローラは、前記第2バルブ機構に接続されており、かつ、前記アキュムレータ装置と前記アクチュエータの前記第1ポートとの間の流体圧力を等しくするために、前記第2バルブ機構を移動させるように選択的に作用することを特徴とする走行制御装置。 - 前記加圧流体源は、バケットを昇降させること、及び前記第1バルブ機構が前記第1バルブ機構の第1位置に位置する際に前記アキュムレータ装置と前記アクチュエータとの間の圧力平衡を維持することを実行するためのポンプであることを特徴とする請求項1に記載の走行制御装置。
- 前記第1バルブ機構は、前記アクチュエータと前記アキュムレータ装置との間の連通を選択的に制御するための第1バルブと、前記第1バルブを移動させて走行制御を行うために、前記コントローラによって制御される第2バルブとを具えていることを特徴とする請求項1に記載の走行制御装置。
- 前記第2バルブは、前記第1バルブから前記貯蔵部までが連通されるばね付勢された第1位置と、パイロット圧力部から第1バルブまでが連通され、前記第1バルブが前記第1バルブの第1位置から前記第1バルブの第2位置まで移動されて走行制御が行われる、ソレノイドによって制御された第2位置との間を移動可能であることを特徴とする請求項3に記載の走行制御装置。
- 前記第2バルブは、前記コントローラからの信号の受信に応じて前記第2バルブの第2位置まで移動可能であることを特徴とする請求項4に記載の走行制御装置。
- 前記第2バルブ機構は、前記加圧流体源と前記アキュムレータ装置との間の連通を選択的に制御するための第1バルブと、前記第2バルブ機構の第1バルブを移動させて前記アキュムレータ装置内の圧力を制御するために、前記コントローラによって制御される第2バルブとを具えていることを特徴とする請求項1に記載の走行制御装置。
- 前記第2バルブ機構の第1バルブは、前記第2バルブ機構の第1バルブを通じての連通が遮断される、ばねによって位置決めされる第1位置と、前記流体源と前記アキュムレータ装置との間が連通される、パイロット圧力によって作動される第2位置と、前記アキュムレータ装置と前記貯蔵部との間が連通される、パイロット圧力によって作動される第3位置とから移動可能であることを特徴とする請求項6に記載の走行制御装置。
- 前記第2バルブ機構の第2バルブは、前記アキュムレータ装置から前記第2バルブ機構の第1バルブまでが連通されて、前記第2バルブ機構の第1バルブが前記第2バルブ機構の第1バルブの第3位置まで移動される、ばね付勢された第1位置と、前記第2バルブ機構の第1バルブから前記貯蔵部までが連通されて、前記第2バルブ機構の第1バルブが前記第2バルブ機構の第1バルブの第1及び第2位置まで移動される、ソレノイドによって作動される第2位置との間を移動可能であることを特徴とする請求項7に記載の走行制御装置。
- 前記第2バルブ機構の第2バルブは、前記コントローラからの信号の受信に応じて前記第2バルブ機構の第2バルブの第2位置まで移動可能であることを特徴とする請求項8に記載の走行制御装置。
- 前記走行制御装置が地面に対する前記機械の速度を検出しかつ前記速度を示す信号を前記コントローラに送信する自動モードにある際に作用する対地速度センサーを具えており、前記コントローラは、信号を前記第1バルブ機構に送信して、前記装置の速度が所定の速度レベルより下に低下した場合に前記走行制御装置をオフにし、前記装置の速度が前記所定の速度レベルより上の場合に前記走行制御装置をオンにすることを特徴とする請求項1に記載の走行制御装置。
- 前記機械は、第1及び第2ポートを具えた傾動アクチュエータを有する傾動機構を具備するのに適しており、前記傾動アクチュエータは、前記加圧流体源から第2方向制御バルブを通じて流体を受け取ることによってバケットを前方及び後方に傾動させるように作用することを特徴とする請求項1に記載の走行制御装置。
- 前記走行制御装置が手動モードの場合、前記第2方向制御制御バルブがバケットの積み降ろしのために移動される際に、前記コントローラは走行制御をオフにすることを特徴とする請求項11に記載の走行制御装置。
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