JP5383013B2 - 制御された操向緩衝作用を有する連結式作業車両操向システムおよびそれに関連する方法 - Google Patents

Description

本発明は、連結式作業車両の操向システムおよびこれに関連する方法に関するものである。

連結式作業車両（例えば、装輪ローダ）は、一般に、互いに連結した第１の車両部と第２の車両部を有する。このような作業車両は、車両運転者からの操向入力に応答して第２車両部に相関する第１車両部の動きによって操向することができる。

この開示により、連結した第１の車両部と第２の車両部を備える作業車両のための操向システムを提供する。この操向システムは、制御装置を備えている。この制御装置は、第１車両部であって、第２車両部に関して、連結軸を中心に第１車両部の位置範囲における終端領域の終端に向く第１車両部に対して要求される要求操向速度が、少なくとも予め決められた操向速度であるかどうかを速度要求信号から判定し、そして、この第１車両部が、位置範囲の終端領域に位置するかどうかを位置信号から判定するように適合する。さらに、この制御装置は、要求操向速度が少なくとも予め決められた操向速度であり、かつ、第１車両部が終端領域に位置する場合に、この第１車両部における実際の操向速度を要求操向速度よりも小さくする信号を送るように適合する。

こうして、操向システムは、第１車両部が位置範囲の終端領域に近づく際の連結軸のまわりの第１車両部の操向移動を、「クッション」減速することが可能である。これより、第２車両部に関する第１車両部の急停止を回避し、このことは、特に、車両運転者が比較的高速な操向速度（例えば、最大操向速度）を命令している際に、第１車両部の操向速度範囲の全体に渡って有用である。このような操向システムは、作業車両から機械的な停止を排除することを可能にし、そして車両のフレームにかかる負荷の削減を促すことができる。さらには、車両の消耗や破壊を減らすことを促し、および車両運転者のための快適性の改良をもたらすことができる
制御装置は、例えば、電子制御装置であり、操向入力デバイスおよび位置センサから入力信号を受信する。操向入力デバイスの操作により、速度要求信号を生成し、この制御装置へ入力される。操向入力デバイスは、例えば、ハンドルあるいはジョイスティックとすることができる。ジョイスティックは、特に第１車両部の位置範囲の終端での前述した急停止を伴うことが多くなる。このように、制御装置のルーティンは、特にジョイスティックを有する操向システムのときに利益がある。位置センサは、第２車両部に関する第１車両部の位置を検出し、制御装置に入力する位置信号を生成するように構成される。例えば、それは第１車両部の連結の角度を検出するための連結角センサである。

例示の制御装置は、操向制御弁に制御信号を出力して操向制御弁の動作を制御する。操向制御弁は、例えば、第１車両部と第２車両部との間に延在する第１の液圧式操向シリンダおよび第２の液圧式操向シリンダにおいて形成される操向アクチュエータへの液圧（油圧）の流れを制御する。要求操向速度が少なくとも予め決められた操向速度であり、第１車両部が終端領域に位置していると制御装置が判定した場合、この制御装置は、制御信号を操向制御弁に送信し、操向制御弁に液圧式操向シリンダへの液圧の流れを減少させて、第１車両部が位置範囲の各終端に到達する以前に、第１車両部による位置範囲のどちらかの終端領域への進入の際に、実際の操向速度を減速する。これにより、第１車両部が位置範囲の終端に近づく際の第１車両部の停止を効果的に和らげる。

連結された第１車両部と第２車両部を備える作業車両の操作について、関連する方法を示す。本方法は、第２車両部に関して、連結軸を中心に、第１車両部の位置範囲であって当該位置範囲の終端から広がる終端領域を備える位置範囲における終端に向く第１車両部に対して要求される要求操向速度が、少なくとも予め決められた速度であるかどうかを速度要求信号から判定するステップと、第１車両部が位置範囲の終端領域に位置するかどうかを位置信号から判定するステップと、および、この要求信号が少なくとも予め決められた操向速度であり、かつ、この第１車両部が終端領域に位置する場合に、第１車両部の実際の操向速度を要求操向速度より小さくする信号を送るステップとを備える。

上述の特徴および他の特徴は、以下の説明および添付の図面により明らかとなろう。

図面の詳細な説明

添付する図面を参照して図面を詳細に説明する。
図１を参照して、操向システム１２を有する連結式作業車両１０の概要図を示す。例えば、作業車両１０は、車両１０の長手方向軸１７に沿って配置した、第１車両部即ち車両前部１４と第２車両部即ち車両後部１６とを有する装輪式ローダとして示されている。複数の車輪１８は、第１車両部１４および第２車両部１６の各々を支持し、車両１０を推進させるために用いる。この例では、例えばバケット２０のような作業具は第１車両部１４に取り付け、これにより公知の方法で操作する。

第１車両部１４は、連結ジョイント２１で第２車両部１６に連結する。第１車両部１４の想像図に示すように、第１車両部１４は、第２車両部１６に関し、連結軸２２を中心に位置範囲２４内において可変の操向速度で移動できる。位置範囲２４は、第１及び第２の終端２６と、第１及び第２の終端領域２８とを備えており、これらの終端領域は、これらから終端領域２８の間に位置する中間領域３０に向かって各々広がっている。

この操向システム１２は、例えば、操向入力デバイス３２、位置センサ３４、操向制御弁３６、操向アクチュエータ３８、および制御装置４０を備える。操向入力デバイス３２（例えば、ハンドルもしくはジョイスティック）は、速度要求信号４２を生成するように構成される。速度要求信号４２は、車両運転者が操向入力デバイス３２を操作する際に、第２車両部１６に関し、連結軸２２を中心に位置範囲２４における終端領域２４の終端２６に向く第１車両部１４に対して要求される要求操向速度を表す。

位置センサ３４は、第２車両部１６に関する第車両部１４の位置を検出するように、また、それに応答してその位置を表す位置信号４４を生成するように構成される。例えば、位置センサ３４は、連結角センサであり、第２車両部１６に関する第１車両部１４の連結の角度を検出する。

操向制御弁３６は、操向アクチュエータ３８への液圧の流れを制御するように構成される。車両１０に搭載するポンプもしくは加圧流体の他のソースは、液圧流体の流れ（すなわち、液圧の流れ）を貯液槽から弁３６へ供給する。この弁３６は、制御装置４０の制御下にあり、そこからの制御信号４６に応答する。例えば、操向制御弁３６は、電気式液圧弁である。

操向アクチュエータ３８は、第２車両部１６に関して、連結軸２２を中心として第１車両部１４を操向するために弁３６から液圧の流れを受ける。例えば、操向アクチュエータ３８は、第１車両部１４と第２車両部１６との間に延在する第１及び第２の液圧式操向シリンダ４８を含む。これらのシリンダ４８は、液圧ラインを介して、操向制御弁３６から液圧の流れを受け、左方向および右方向に連結軸２２を中心にして、第２車両部１６に関して第１車両部１４を旋回させる。

制御装置１４は、操向入力デバイス３２および位置センサ３４の動作に応答して操向制御弁３６の動作を制御する。例えば、制御装置１４は、演算処理装置および記憶装置を有する電子制御装置である。この記憶装置は、その中に命令を格納し、演算処理装置が実行する際に制御装置１４の様々な機能を演算処理装置に実行させる。

図２を参照して、制御装置１４の制御ルーティン５２を示す。作用５４において、制御装置１４は、速度要求信号４２に対する操向入力デバイス３２（例えば、ハンドルまたはジョイスティック）の出力、および位置信号４４に対する位置センサ３４（例えば、連結角センサ）の出力を監視する。この制御ルーティン５２は、この後に作用５６へ進む。

作用５６において、制御装置は、第２車両部１６に関して、連結軸２２を中心に第１車両部１４の位置範囲２４における終端領域２８のどちらかの終端２６に向く第１車両部１４に対して要求される要求操向速度が、少なくとも予め決められた操向速度（例えば、第１車両部１４の最大操向速度）であるかどうかを速度要求信号４２から判定する。要求操向速度が、この予め決められた操向速度より小さい場合は、制御ルーティン５２は、作用５４に戻る。要求操向速度が、少なくともこの予め決められた操向速度であれば、制御ルーティン５２は、作用５８に進む。

作用５８において、制御装置４０は、第１車両部１４が、要求操向速度が向けられる終端２６を含む終端領域２８に位置するかどうかを位置信号４４から判定する。第１車両部１４がその終端領域２８に位置しなければ、制御ルーティン５２は作用５４に戻る。第１車両部１４がその終端領域２８に位置していれば、制御ルーティン５２は作用６０に進む。

制御ルーティン５２が作用５８の以前に作用５６を生じさせるように示しているが、制御装置４０は、代替として作用５８が作用５６の以前に生じるようにプログラムできることは理解されよう。

作用６０において、要求操向速度が少なくとも予め決められた操向速度であり、第１車両部１４が、要求操向速度が向けられる終端２６を含む終端領域２８に位置している場合は、制御装置４０は、第１車両部１４の実際の操向速度を要求操向速度よりも小さくする信号を送る。例えば、制御装置４０は、操向アクチュエータ３８への液圧の流れを制御するように操向制御弁３６に信号を送り、第１車両部１４の実際の操向速度を要求された操向速度よりも低いレベルに設定する。

例えば、第１車両部１４が、第２車両部に関して、連結軸２２を中心に終端２６の１つに向かって動くことを要求するように、運転者が操向入力デバイス３２を操作しているような状況を考える。第１車両部１４が中間領域３０にあるときは、制御装置４０は、実際の操向速度が、予め決められた操向速度に等しいか、もしくは、この車両部１４の最大操向速度といった、それより大きいか否かに関わらず、実際の操向速度を要求操向速度に設定するように操向アクチュエータ３８への液圧の流れを制御するために操向制御弁３６に信号を送る。しかしながら、この車両部１４がそこに向かって移動している終端２６を含む終端領域２８に、車両部１４が進入する際には、位置センサ３４は、車両部１４が終端領域２８に進入したことを検出して、この新しい終端領域の位置を表す位置信号４４を供給する。さらに、操向入力デバイス３２の操作に応答して生成される速度要求信号に従って、要求操向信号が、少なくとも予め決められた速度（例えば、最大操向速度）である場合には、制御装置４０は、第１及び第２液圧式操向シリンダ４８への液圧の流れを減らすように制御弁３６に信号を送り、これにより、要求操向速度から小さい速度へと実際の操向速度を減らす。

このようにして、操向システム１２は、第１車両部１４がその位置範囲２４における終端２６のどちらかに近づく際に、第１車両部１４の連結軸２２のまわりの操向移動における「クッション」減速を行うことが可能となる。これにより、第２車両部１６に関する第１車両部１４の急停止は回避され、第１車両部１４の操向速度範囲全体に渡って、特に、車両運転者が比較的高い操向速度（例えば、最大操向速度）の命令を出している際に、役に立つことができる。このような操向システム１２は、作業車両から機械的停止を排除させ、車両のフレームへの負荷削減を促すことができ、さらには、車両の消耗や破壊を減らすことを促し、および車両運転者のための快適性の改良をもたらすことができる。

操向システム１２における特定の実施例によれば、操向入力デバイス３２はジョイスティックであり、位置センサ３４は連結角センサであり、この位置センサ３４が車両部１４と１６との間の連結ジョイントに取り付けられて、第１車両部１４の連結角の検出を行う。制御装置４０の制御ルーティン５２は、ジョイスティックに対して特に有用となる。これは、一般的にジョイスティックが位置範囲２４の終端２６での上述した急停止を伴うことが特に多い傾向にあるからである。さらに、この実施例においては、予め決められた操向速度が、車両部１４の最大操向速度であり、これは運転者がジョイスティックを最大に動かすことで要求可能となる。このように、第２車両部１６に関し、連結軸を中心として位置範囲２４の１つの終端２６に向かう第１車両部１４の移動に対して、最大操向速度と等しい要求操向速度で要求が行われたかどうかを、制御装置４０は速度要求信号から判定することになる。このような要求がなされ、制御装置４０が、車両部１４は各終端領域２８内に位置するということを位置信号４４から判定した場合には、制御装置４０は信号を送り、これにより操向制御弁３６に操向アクチュエータ３８を操作する命令を出し、車両部１４が終端領域２８において各終端２６に向かって移動する間における実際の操向速度を要求最大操向速度よりも低いレベルに設定し、これにより第１車両部１４の停止を電子的に和らげる。

以上、この明細書および図面において開示を詳細に図示し説明してきたが、これらの図示や説明は、特徴を限定するものではなく、例示的なものとしてみなされるべきであり、よって、具体例が図示および説明されているに過ぎず、かつ、添付の請求項に記載した本発明の広い思想や範囲を逸脱することなく本発明に対し様々な変更および変形が行えるということが理解されよう。本開示の代替の実施例は、全ての特徴を含むものではなく、このような特徴の有する優位性のうち、少なくともいくつかから得られる利点だけを説明している点に注意されたい。当業者にとって、本開示の特徴のうち１以上を組み込むことにより、また添付の請求項に記載した本発明の思想や範囲に含ませることにより具体化を行うことは容易である。

図１は、連結された作業車の操向システムを示す図である。 図２は、本操向システムの制御ルーティンを示す図である。

Claims (9)

1. 作業車両であって、
   連結された第1の車両部および第２の車両部であって、前記第１車両部が、前記第２車両部に関して、連結軸を中心に位置範囲内を可変の操向速度で移動可能であり、該位置範囲が、終端と該位置範囲の終端から広がる終端領域とを備える、前記第1車両部および第２車両部と、
   速度要求信号を生成する操向入力デバイスであって、該速度要求信号が、該操向入力デバイスの操作の際に、前記第２車両部に関して、前記連結軸を中心に前記位置範囲の終端に向く前記第１車両部に対して要求される要求操向速度を表す、前記操向入力デバイスと、
   前記第２車両部に関する前記第１車両部の位置を検出し、それに応じてその位置を表す位置信号を生成する、位置センサと、
   操向アクチュエータと、
   前記操向アクチュエータへの液圧の流れを制御する操向制御弁と、
   前記操向入力デバイス、前記位置センサおよび前記操向制御弁と通信をする制御装置であって、
   該制御装置が、前記要求操向速度が少なくとも予め決められた操向速度であるかどうかを前記速度要求信号から判定し、
   前記第１車両部が前記位置範囲の終端領域に位置するかどうかを前記位置信号から判定し、
   前記要求操向速度が少なくとも前記予め決められた操向速度であり、かつ、前記第１車両部が前記終端領域に位置している場合には、前記操向アクチュエータへの液圧の流れを制御するために前記操向制御弁に信号を送り、前記第１車両部における実際の操向速度を前記要求操向速度よりも低いレベルに設定するように適合される、
   前記制御装置と、
   を備える作業車両。
2. 請求項１に記載の作業車両において、前記操向入力デバイスが、ジョイスティックを備え、前記制御装置が、前記速度要求信号について前記ジョイスティックの出力を監視するように適合される、作業車両。
3. 請求項１に記載の作業車両において、前記位置センサが、前記第１車両部における連結角度を検出する連結角センサを備え、前記制御装置が、前記位置信号について前記連結角センサの出力を監視するように適合される、作業車両。
4. 請求項１に記載の作業車両において、前記操向入力デバイスが、ジョイスティックを備え、前記位置センサが連結角センサを備え、前記制御装置が、前記ジョイスティックおよび前記連結角センサにおける出力を監視するように適合される、作業車両。
5. 請求項１に記載の作業車両において、前記制御装置が、前記要求操向速度が前記第１車両部における最大操向速度であるかどうかを、前記速度要求信号から判定するように適合される、作業車両。
6. 請求項１に記載の作業車両において、前記制御装置が、前記第１車両部の前記終端領域への進入の際に、前記第１車両部の前記実際の操向速度を、前記要求操向速度から、より低い速度へ小さくするために、前記操向制御弁に信号を送るように適合される、作業車両。
7. 請求項１に記載の作業車両において、前記操向アクチュエータが、前記第１車両部と前記第２車両部との間に跨る第１の液圧式操向シリンダと第２の液圧式操向シリンダとを備え、前記制御装置が、前記第１液圧式操向シリンダと前記第２液圧式操向シリンダとへの液圧の流れを減らすために、前記操向制御弁に信号を送るように適合される、作業車両。
8. 請求項１に記載の作業車両において、前記終端が、前記位置範囲における第１の終端であり、前記終端領域が、前記位置範囲における第１の終端領域であり、前記位置範囲が、さらに、第２の終端と該第２終端から広がる第２の終端領域とを備えており、
   前記制御装置は、
   前記第１車両部が、前記第１終端領域または前記第２終端領域のどちらかに位置するかどうかを前記位置信号から判定し、
   前記要求操向信号が、少なくとも前記予め決められた操向速度であり、かつ、前記第１車両部が、前記第１終端領域または前記第２終端領域のどちらかに位置している場合には、前記操向アクチュエータへの液圧の流れを制御するために、前記操向制御弁に信号を送り、前記第１車両部の前記実際の操向速度を前記要求操向速度よりも低いレベルに設定する、
   ように適合される、作業車両。
9. 請求項１に記載の作業車両において、前記制御装置は、
   前記第１車両部が前記位置範囲の終端領域に位置し、かつ、当該位置範囲の終端領域に向かって移動しているかどうかについて、前記位置信号から判定し、
   前記要求操向速度が少なくとも予め決められた操向速度であり、また、前記第１車両部が前記位置範囲の終端領域に位置し、かつ、当該前記位置範囲の終端領域に向かって移動している場合には、前記操向アクチュエータへの液圧の流れを制御するために前記操向制御弁に信号を送り、前記第１車両部における実際の操向速度を前記要求操向速度よりも低いレベルに設定する、
   ように適合される、作業車両。

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