JP4128640B2 - 走行制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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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