(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（２１０）の油圧操舵システム（２００）であって、
第１操舵部材（１０）と、
第２操舵部材（５０）とを含み、
上記第１操舵部材（１０）は、第１操舵バルブを含む第１操舵バルブユニット（３０）に作動可能に接続されており、優先バルブ（２０）が、所望の操舵方向への上記車両（２１０）の操舵を提供する１つ以上の操舵シリンダー（４０）への油圧液の流れを制御し、上記優先バルブ（２０）は、上記第２操舵部材（５０）による操舵よりも上記第１操舵部材（１０）による操舵に優先を与え、第２操舵バルブ（１１０）を備える第２操舵バルブユニット（１００）が設けられる、油圧操舵システムにおいて、
上記優先バルブ（２０）が、油圧液充填管路（２４）により上記第２操舵バルブユニット（１００）に接続され、上記第２操舵バルブ（１１０）が、油圧液接続に関して比例流量制御バルブ（１２０）と直列に、機能的に作動可能であり、第１操作モードにおいて、上記第１操舵部材（１０）が操作されていないとき、上記第２操舵バルブ（１１０）および／または上記比例流量制御バルブ（１２０）は、少なくとも上記第２操舵部材（５０）により制御され、第２操作モードでは、上記第１操舵バルブユニット（３０）及び上記第２操舵バルブユニット（１００）の両方が作動状態であり、上記第２操作モードは、オペレータが上記第１操舵部材（１０）だけを操作している間、上記油圧操舵システム（２００）によって自動的に制御され、上記第２操舵バルブユニット（１００）の作動状態は上記第２操舵部材（５０）の実際の位置とは無関係とできることを特徴とする、油圧操舵システム。
【請求項２】
前記第２操舵バルブ（１１０）は第１制御信号により制御され、かつ、前記比例流量制御バルブ（１２０）は、前記第２操舵部材（５０）の作動に対応する第２制御信号により制御され、それによって、前記第１制御信号、前記第２制御信号および前記操舵部材（５０）の出力信号が、好ましくは電気信号または油圧パイロット信号もしくは電磁信号のうちの１つである、請求項１に記載の操舵システム。
【請求項３】
前記第１制御信号がオン／オフ信号であり、該オン／オフ信号は、前記第２操舵部材（５０）に応答して前記第２操舵バルブ（１１０）に印加できて、操舵方向を選択する、請求項２に記載の操舵システム。
【請求項４】
前記第２制御信号が、ＰＷＭ信号、ＰＦＭ信号もしくはＰＳＭ信号のうちの１つであり、これらの信号は、前記第２操舵部材（５０）に応答して前記比例流量制御バルブ（１２０）に印加できて、操舵特徴を制御する、請求項２または３に記載の操舵システム。
【請求項５】
前記第２操舵バルブ（１１０）と前記比例流量制御バルブ（１２０）が、前記油圧液の流れに関して直列に接続される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の操舵システム。
【請求項６】
前記第２操舵バルブ（１１０）と前記比例流量制御バルブ（１２０）が、バルブユニット（１００）を形成し、該バルブユニットは、前記第１操舵バルブユニット（３０）と並列に接続され、該第１操舵バルブユニットは、前記第１操舵部材（１０）に応答する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の操舵システム。
【請求項７】
前記第２操舵部材（５０）がジョイスティック（７０）に組み込まれている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の操舵システム。
【請求項８】
前記第２操舵部材（５０）が、人の親指で操作可能な親指スライダー、親指ハンドル、ハットスイッチのうちの１つであり、好ましくはジョイスティック（７０）の上部（７４）に配置されている、請求項７に記載の操舵システム。
【請求項９】
圧力センサー（３６）が、前記優先バルブ（２０）と前記第１操舵バルブユニット（３０）との間の油圧液充填管路（３２）に接続され、該圧力センサー（３６）は前記第２操舵部材（５０）に連結されることによって、前記第２操舵ユニット（１００）の作動が、該圧力センサー（３６）の出力信号に基づいて制御できる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の操舵システム。
【請求項１０】
圧力センサー（３６）が、前記優先バルブ（２０）と前記第１操舵バルブユニット（３０）との間の油圧液充填管路（３２）に接続され、該圧力センサー（３６）は前記第２操舵部材（５０）に連結されることによって、前記第２操舵バルブ（１１０）および／または前記比例流量制御バルブ（１２０）に印加される制御信号が、実際の圧力信号に応じて調節されうる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の操舵システム。
【請求項１１】
電子制御ユニット（６０）が、前記操舵バルブ（１１０）および／または前記比例流量制御バルブ（１２０）を制御するために設けられる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の操舵システム。
【請求項１２】
操舵センサー（４２）が、前記第１操舵部材（１０）の操舵方向および／または操作速度を感知するために設けられる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の操舵システム。
【請求項１３】
車両（２１０）の油圧操舵システム（２００）を制御する方法であって、
該油圧操舵システム（２００）は、
第１操舵バルブユニット（３０）に作動可能に接続された第１操舵部材（１０）と、
第２操舵部材（５０）とを含み、
優先バルブ（２０）が、所望の操舵方向への上記車両（２１０）の操舵を提供する１つ以上の操舵シリンダー（４０）への油圧液の流れを制御し、上記優先バルブ（２０）は、上記第２操舵部材（５０）による操舵よりも上記第１操舵部材（１０）による操舵に優先を与え、第２操舵バルブ（１１０）を備える第２操舵バルブユニット（１００）が設けられる、油圧操舵システムにおいて、
上記優先バルブ（２０）が、油圧液充填管路（２４）により上記第２操舵バルブユニット（１００）に接続され、上記第２操舵バルブ（１１０）が、油圧液接続に関して比例流量制御バルブ（１２０）と直列に、機能的に作動可能であり、第１操作モードにおいて、上記第１操舵部材（１０）が操作されていないとき、上記第２操舵バルブ（１１０）および／または上記比例流量制御バルブ（１２０）は、少なくとも上記第２操舵部材（５０）により制御され、第２操作モードでは、上記第１操舵バルブユニット（３０）及び上記第２操舵バルブユニット（１００）の両方が作動状態であり、上記第２操作モードは、オペレータが上記第１操舵部材（１０）だけを操作している間、上記油圧操舵システム（２００）によって自動的に制御され、上記第２操舵バルブユニット（１００）の作動状態は上記第２操舵部材（５０）の実際の位置とは無関係とできることを特徴とする、油圧操舵システム。
【請求項１４】
前記第２操舵バルブ（１１０）が、所望の操舵方向に前記車両を操舵するためのオン／オフ信号により制御される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２操舵部材（５０）に応答して前記比例流量制御バルブ（１２０）に印加が可能で、操舵特徴を制御するＰＷＭ信号、ＰＦＭ信号もしくはＰＳＭ信号のうちの１つにより、前記比例流量制御バルブ（１２０）が制御される、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１操舵部材（１０）の操舵動作が検出された場合に、前記優先バルブ（２０）が、前記比例バルブ（２０）と前記操舵バルブユニット（３０）との間の油圧液充填管路（３２）内の少なくとも１つの圧力信号の関数として、前記油圧液の一部の流れを方向付ける、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記油圧液充填回路（３２）内の圧力が所定の圧力制限以上の場合、前記第２操舵バルブユニット（１００）がオフに切り替えられ、前記第２操舵バルブユニット（１００）の前記スイッチオフは、電気的、電子的または油圧的のうちの１つにより実施される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２操舵部材（５０）の操舵動作が検出されて、前記第１操舵部材（１０）で操舵が行われていない場合に、前記比例流量制御バルブ（１２０）が始動されて、そこで、同時に前記第２操舵バルブ（１１０）が制御されて、前記第２操舵部材（５０）の操舵動作により示される所望の操舵方向を提供する、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
車両（２１０）の高速走行速度が速度閾値を超えると、第２操舵部材（５０）を使用する操舵モードの選択を阻止する、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２操舵部材（５０）を使用する操舵モードを選択すると、速度閾値を超える前記車両（２１０）の高速走行速度を阻止する、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記第２操舵部材（５０）を使用する操舵モードと適合しないギアを選択すると、前記第２操舵部材（５０）を使用する操舵モードの選択を阻止する、請求項１３〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記第２操舵部材（５０）を使用する操舵モードを選択すると、前記第２操舵部材（５０）を使用する操舵モードと適合しないギアを選択することを阻止する、請求項１３〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
第２操作モードにおいて、負荷信号線上の圧力を測定することにより、および／または操舵、操舵方向もしくは操舵速度の少なくとも１つを測定することにより、前記第１操舵部材（１０）の操舵動作が検出された場合に、前記第２操舵バルブユニット（１００）が始動され、ここで、前記第２操舵バルブユニット（１００）および前記第１操舵バルブユニット（３０）は同時に前記操舵シリンダー（４０）に油圧液の前記流れを供給しており、これによって、前記第１操舵部材（１０）に対するオペレーターの動作の効果を増大する、請求項１３〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の油圧操舵システム（２００）を含む車両（２１０）。
【請求項２５】
コンピュータープログラムであって、プログラム可能なマイクロコンピューターで該プログラムを実行する時に、請求項１３〜２３の少なくとも一項に記載の方法を実施、または、該方法においての使用に適合されるコンピュータープログラムコードを含む、コンピュータープログラム。
【請求項２６】
インターネットに接続されたコンピューターで実行する場合に、制御ユニット（６０）またはその部品の１つにダウンロードされるように適合された、請求項２５に記載のコンピュータープログラム。
【請求項２７】
コンピューター上で、請求項１３〜２３の一項に記載の方法に使用されるプログラムコードを含む、コンピューターで読取り可能な媒体に保存された、コンピュータープログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立クレームのプレアンブルに係る第１および第２操舵部材を含む油圧操舵システム、ならびに油圧操舵システムを含む車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械または建設車両としても知られる、例えば、掘削機もしくはホイールローダーのような作業機械は、トラックまたは乗用車は作動しない、また、作動しても恐らく破損を被ることになるであろう起伏の多いオフロード環境のために設計され使用される車両である。
【０００３】
当分野では、そのような作業機械に、ハンドルと、操舵方向のオン／オフ制御を提供する追加的なジョイスティック操舵とを備えることが知られている。典型的には、このジョイスティックは、ツール、例えば、掘削機バケットを制御するために用いられ、操舵装置がジョイスティックに取り付けられて、掘削機の車輪の操舵を可能にする。
【０００４】
特許文献１は、自走作業機械の前輪を操舵する方法を開示している。通常のハンドルが、追加的なジョイスティック操舵装置に接続されている。ジョイスティック操舵装置による操舵は、ハンドルが回転している間は不可能である。圧力センサーがハンドルの使用に基づいて出力を与え、この信号がジョイスティック操舵装置の使用を阻止する。さらに、ハンドルは回転していないが、作業機械が所定の許容閾値を超える高速で前方に直進している（例えば、道路での走行モードで）場合にも、ジョイスティック操舵の使用が阻止される。
【０００５】
特許文献２は、第１ユーザー入力に関連する第１操舵バルブと、第２ユーザー入力に関連する第２操舵バルブとを含む油圧システムを含む車両を開示している。第１ユーザー入力はハンドルであり、第２ユーザー入力はジョイスティックである。油圧系は、優先バルブによって、第２入力よりも第１入力に優先を与えるように構成されている。油圧系は単一の油圧回路を含む。制御回路は、優先バルブと、第２操舵バルブのパイロット圧力を賦与する２つのソレノイド制御バルブとの間に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，４０８，９７７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０２０９３５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、オペレーターの快適性および操作の安全性を高める車両の油圧操舵システムを提供することである。本発明の別の目的は、快適な方法で車両の油圧操舵システムを操作する適切な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的は、独立のクレームの特徴により達成される。その他のクレームおよび明細書は、本発明の有利な実施形態を開示するものである。
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、車両の油圧操舵システムが提案され、該システムは、車両のための油圧操舵システムであって、第１操舵部材と、第２操舵部材とを含み、第１操舵部材は、第１操舵バルブを含む第１操舵バルブユニットに作動可能に接続されており、優先バルブが、所望の操舵方向への車両の操舵を提供する１つ以上の操舵シリンダーへの油圧液の流れを制御し、優先バルブは、第１操舵部材が操作される場合に、第２操舵部材による操舵よりも第１操舵部材による操舵に優先を与える。
【００１０】
第２操舵バルブを備える第２操舵バルブユニットが設けられる。優先バルブが、油圧液充填管路により第２操舵バルブユニットに接続される。第２操舵バルブが、油圧液接続に関して比例流量制御バルブと直列に、機能的に作動可能に設けられ、第１操作モードにおいて、第１操舵部材が操作されていないとき、第２操舵バルブおよび／または比例流量制御バルブは、第２操舵部材により制御され、第２操作モードでは、第１操舵部材が操作されているとき、第２操舵バルブユニットおよび第１操舵バルブユニットが同時に用いられる。
【００１１】
制御は、電気信号により、または油圧パイロット信号により、もしくは電磁信号により好都合に達成することができる。
【００１２】
有利には、第２操舵バルブは第１制御信号により制御され、かつ、比例流量制御バルブは、第２操舵部材の作動に対応する第２操舵部材の電気出力信号からの第２制御信号により制御される。第２操舵部材の出力は、電子制御ユニットの入力として用いることができ、該電子制御ユニットが、比例流量制御バルブおよび第２操舵バルブに送られる２つの制御信号を計算する。
【００１３】
具体的には、本発明は、作業機械の接地要素、例えば、前部もしくは後部接地要素またはこうした要素すべてを操舵するのに用いることができる。接地要素としては、車輪、無限軌道などがある。ハンドルを回転させるか、またはジョイスティックを操作すると、掘削機の前輪および後輪を同時に協調して操舵できるようにすることも可能であろう。さらに、無限軌道を有する作業機械は、車輪を備えた作業機械とは常に以下の点で異なって操舵される、例えば、左側無限軌道が反時計回りに運動するのに対し、右側無限軌道は時計回りに運動する（または逆も然り）、あるいは、２つの無限軌道の一方だけが運動し、他方の無限軌道はブロックされる。自走作業機械は、具体的には掘削機であってもよい。
【００１４】
第１操舵部材は、例えばハンドルでよく、また第２操舵部材は、ジョイスティック上のアクチュエーターであってよい。ジョイスティック操舵は、第１操舵部材、例えばハンドルにより作動される通常の操舵に加えて配置できる。しかし、第１操舵部材はまた、ジョイスティック、スライドアクチュエーターなどであってよい。本発明は、オペレーターにとっての優れた制御および快適性と共に、作業機械の操舵機能の改善された安全性および制御性を提供する。
【００１５】
好ましくは、第１制御信号がオン／オフ信号であってもよく、オン／オフ信号は、第２操舵部材（５０）に応答して前記第２操舵バルブ（１１０）に印加できて、操舵方向を選択する。具体的には、バルブは、３つの位置、すなわち、「左オン」、「右オン」、ならびに「左および右オフ」を含むことができ、これは、バルブの３つの可能な状態「左−オン」または「右−オン」もしくは「オフ」を短い形態で示す「左−オン／右−オン／オフ」のように表される。第２制御信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号、またはパルス周波数変調（ＰＦＭ）もしくはパルスステップ変調（ＰＳＭ）でよく、これらは、第２操舵部材（５０）に応答して比例流量制御バルブ（１２０）に印加できて、操舵特徴を制御する。
【００１６】
有利には、２つのバルブは、共通の信号源、すなわち第２操舵部材の作動から生成される２つの異なる電気信号により制御することができる。第２操舵部材は、親指で操作可能な親指スライダー、親指ハンドル、ハットスイッチ（「ミニジョイスティック」とも呼ばれる）であってよい。第２操舵部材は、作動中でないか、または操作中でないとき、第２操舵部材をニュートラルのデフォルト位置に戻す自己センタリング機能を含んでいてもよい。
【００１７】
本発明の更なる改良によれば、第２操舵バルブと比例流量制御バルブは、油圧液の流れに関して直列に接続することができる。比例流量制御バルブは、油圧系に油圧を賦与する油圧ポンプに関して、第２操舵バルブの上流であってよい。
【００１８】
具体的には、第２操舵バルブは、いわゆる「４／３ウェイ」バルブでよく、「４／３ウェイ」という表現は、当分野で周知のように４つの液体ポートと３つの位置を有するバルブを意味する。第２操舵バルブは、様々な位置の間でバルブを切り替える１つ以上のソレノイドを用いて制御することができる。
【００１９】
比例流量制御バルブは、車両の操舵シリンダーに送られる油圧液流の量を制御し、電気制御ユニット（ＥＣＵ）により制御できるため、制御特徴の多様な可能性、例えば、第２操舵部材の作動に応じた穏やかな、活動的な、線形、非線形などの操舵動作を提供する。例として、第２操舵部材が親指スライダーである場合、操舵特徴は、親指スライダーのスライド変位に対して、穏やかに、活動的に、線形等に反応することができる。
【００２０】
第２操舵バルブおよび比例流量制御バルブの組合せと、両者の直列接続によって、追加的な安全上の特徴が得られる。２つのバルブは異なる信号タイプ、例えば、第２操舵バルブの場合にはオン／オフ信号で、比例流量制御バルブの場合には例えばＰＷＭ信号により制御されるため、危険な故障モードが影響を及ぼすリスクは、第２操舵バルブと比例流量制御バルブの好ましい直列接続および電気制御によりかなり低減するであろう。さらに、危険防止モードにおけるバルブおよびその制御論理を設計することによって、関連バルブの故障時に該バルブを介した油圧液流は遮断される点において、更にリスクは低減するであろう。
【００２１】
操舵バルブと比例流量制御バルブは、第１操舵部材に応答する第１操舵バルブユニットと並列に接続されたバルブユニットを有利に形成することができる。しかし、これらのバルブを、異なったバルブユニットに個別に配置することも可能である。重要なことは、これら２つのバルブが車両内の油圧操舵回路内のどこに物理的に配置されているかに関係なく、互いに直列に、作動可能であるように操作されることである。
【００２２】
第２操舵部材は、有利にはジョイスティックに組み込むことができる。好ましくは、第２操舵部材は、ジョイスティックの上部に配置される親指１つで操作可能な、親指スライダー、親指ハンドル、ハットスイッチの１つであるのが好ましい。ジョイスティックを用いて、車両に接続したツール、例えば、掘削機バケットを制御することができる。従って、オペレーターは、車両のツールを操作しながら操舵を極めて知覚的に制御することができる。
【００２３】
第一圧力センサーが、優先バルブと第１操舵バルブユニットとの間の油圧液充填管路に接続できて、圧力センサーの出力が第２操舵部材に連結されることによって、第２操舵部材の作動が、圧力センサーの出力信号に基づいて制御できる
【００２４】
追加的または代替的に、別の第２圧力センサーが、優先バルブと第１操舵バルブユニットとの間の油圧液充填管路に接続され、圧力センサーの出力が第２操舵部材に連結されることによって、第２操舵バルブおよび／または比例流量制御バルブに印加される制御信号が、第２圧力センサーが測定する実際の圧力信号に応じて調節されうる。
【００２５】
第１圧力センサーは、具体的には、優先バルブを制御するＥＣＵへのアナログ入力となりうる信号を出力できる。油圧液充填管路内の圧力は、第１操舵部材の運動によって増加する。第１操舵部材が使用中でなければ、油圧液充填管路内の圧力は低く、例えば、油圧タンクの圧力レベルである。従って、第１操舵部材が操作され、それに応じて第１圧力センサーの圧力信号が変化したとき、第１圧力センサーの圧力信号を用いて、第２操舵バルブおよび比例流量制御バルブへの電気信号を停止することができ、このようにして追加的な電気的優先を第１操舵部材に与える。これは、車両の制御ルーチンにおける追加的安全機能として実施できる。
【００２６】
第１操舵部材を操作する際、第２操舵部材の機械的な遮断および阻止も提供できるが、通常は必要ではない。
【００２７】
車両の移動が可能な、かつ、ある（所定の）制限速度を超える速度での走行が可能な操作モードに車両があるとき、例えば、車両が公道を走行するときに、第２操舵ユニットの電気的阻止もまた実施される。
【００２８】
本発明の利点の１つは、本システムは順応性があり、大幅なハードウエア設計の変更を行う必要なしに、動作し、または、その機能を変更できる点である。
【００２９】
実質的に同じハードウエア（すなわち、第２操舵バルブユニット）に基づいて、本発明は２つの異なる操作モードを提供する。すでに記載されているように、第１操作モードに従って第１操舵部材が使用されていないときに、第２操舵部材および第２操舵バルブユニットは、作業用の接地要素を操舵するのに用いることができる。
【００３０】
本発明の第２操作モードでは、第２操舵バルブは、第１操舵部材のための一種のサーボユニットとしての役割を果たす。第２操舵バルブユニットのこの好ましい別の使用方法では、第１および／または第２圧力センサーの圧力信号が、第２操舵バルブと比例流量制御バルブへの電気制御信号の変調に使用可能であり、油圧液の全バイパス流の一部を、優先バルブが油圧液充填管路上の同じ圧力値のために提供する通常の油圧液流に加えることによって、操舵シリンダーの反動を変更する。この機能は、一方の末端から他端へ操舵シリンダーを移動させるのに必要なハンドルの回転の回数を修正する操舵動作の自動調節（サーボ機能）として考えることができる。この目的のために、第１または第２圧力センサーを用いる場合、第１操舵部材を操作するとき、第２操舵バルブユニットは停止されない。この場合、第１操舵ユニットが移動する操舵方向、すなわち、車両が右または左に操舵されるのかどうかを検出する操舵方向センサーを含むことが有利である。
【００３１】
本発明の選択可能な２つの操作モードを区別するために、本発明のこの第２の選択可能な操作モードは、例えば、スイッチ、レバーなどのアクチュエーターを用いてオペレーターによって選択可能とされているか、または、車両制御ユニットが、操舵方向センサーの存在か、またはセンサーの操作状態が動作中であるかどうかを単純に認識することができる。こうした操舵方向センサーは存在してもよいが、前述した本発明の第１の選択可能な操作モードには必要ない。有利なことに、第２操舵ユニットは、実質的に同じハードウエアを用いる場合でも、これら２つの選択可能な方法において用いることができる。
【００３２】
有利には、ＥＣＵは、第２操舵バルブおよび／または比例流量制御バルブを制御するために設けられる。
【００３３】
本発明の別の態様によれば、車両の油圧操舵を制御する方法が提案され、該システムは、第１操舵バルブユニットに作動可能に接続された第１操舵部材と、第２操舵部材とを含み、優先バルブが、所望の操舵方向への車両の操舵を提供する１つ以上の操舵シリンダーへの油圧液の流れを制御し、優先バルブは、第１操舵部材が操作されている場合、第２操舵部材よりも第１操舵部材による操舵に優先を与える。
【００３４】
第２操舵バルブが、比例流量制御バルブと直列に、機能的に作動可能に設けられ、第２操舵バルブおよび／または比例流量制御バルブは、第２操舵部材によって制御される。この制御は、好ましくは、電気信号もしくは油圧パイロット信号、または電磁信号により達成することができる。
【００３５】
好ましくは、第１制御信号および第２制御信号が、第２操舵部材の作動に関連する電気出力信号から抽出され、第１制御信号が第２操舵バルブを制御し、第２制御信号が比例流量制御バルブを制御しており、第２操舵バルブおよび比例流量制御バルブのいずれも、第２操舵部材に応答する。
【００３６】
具体的には、本発明は、装輪掘削機の前輪もしくは後輪を操舵する、または（当分野において周知の協調的な方法で）前輪と後輪の両方をジョイスティック上のアクチュエーターにより操舵する方法に関する。このジョイスティック操舵は、ハンドルにより作動される通常の操舵に付加されるものである。
【００３７】
第２操舵バルブは、所望の方向に車両を操舵するためのオン／オフ信号（特に、左−オン／右−オン／オフ）によって制御できる。比例流量制御バルブは、例えば、操舵特性を制御するためのパルス幅変調（「ＰＷＭ」）信号により制御することができる。同様に、その他の種類の変調信号、例えば、パルス周波数変調（「ＰＦＭ」）信号またはパルスステップ変調（「ＰＳＭ」）信号を用いることもできる。
【００３８】
本発明の第１操作モードによれば、第１操舵部材の操舵動作が検出されれば、第１操舵バルブおよび優先バルブ間の油圧液充填管路内の圧力が上昇する。この圧力上昇に従い、優先バルブは、油圧液充填管路内の少なくとも１つの圧力信号の関数として、油圧流の一部の流れを第１操舵バルブに向け、これにより、例えば、第１操舵部材の操作による掘削機の車輪の操舵を可能にする。好ましくは、操舵優先バルブは比例バルブである。バルブの出力は、第１操舵バルブからの要求入力に比例する。
【００３９】
油圧液充填管路内の圧力が所定の圧力制限以上の場合、第２操舵バルブユニットが電気的にオフに切り替えられる。好ましくは、前述した２つの特徴によって、第１操舵部材による操舵が優先されることを確実にすることができる。
【００４０】
第１操舵部材で操舵動作が行われておらず、第２操舵部材の操舵動作が検出される場合に、第２操舵バルブユニットの比例流量制御バルブが始動が可能で、そこで、同時に第２操舵バルブが制御されて、第２操舵部材の操舵動作により示される所望の操舵方向を提供する
【００４１】
本発明の好ましい実施形態では、第２操作モードにおける車両の操舵と車両の速度は互いに連結している。開始地点に応じて、第２操作モードを、第２操作モードの使用が可能な車両トランスミッションの低速ギアで選択する場合、第２操作モードの使用が可能でない、より高速のギアへ切り替えることはできない、それによって、車両の可能な走行速度を有効に制限するのに対し、車両がある制限速度を超える速度で走行する場合（または、そのような高速を可能にする車両トランスミッションのギアが使用されている場合）には、第２操作モードを選択することはできない。従って、第２操舵部材を用いて操舵モードを選択するとき、車両の走行速度は、ある上限速度を下回る速度値に自動的に制限される。従って、第２操舵部材を用いる操舵モードと同時に、ある制限速度より速い車両走行速度を選択することはできない。
【００４２】
具体的には、以下の事項の少なくとも１つが与えられれば、車両の安全性を改善することができる：
−車両の高速走行速度が速度閾値を超えると、第２操舵部材を用いる操舵モードの選択を阻止する；
−第２操舵部材を用いる操舵モードを選択すると、速度閾値を超える、車両の高速走行速度を阻止する；
−第２操舵部材を用いる操舵モードと適合しないギアを選択すると、第２操舵部材を用いる操舵モードの選択を阻止する；
−第２操舵部材を用いる操舵モードを選択すると、第２操舵部材を用いる操舵モードと適合しないギアの選択を阻止する。
【００４３】
好ましいことに、本発明は、油圧操舵を含むあらゆる車両または建設機械に用いることができる。本発明は、特に、装輪掘削機のような作業機械に有用である。
【００４４】
本発明は、特に車両に適用可能であり、特には、（１）前輪または後輪のいずれかが曲がる、または、装輪掘削機のように協調した方法で前輪および後輪の両方が曲がる、または、クローラー掘削機の左側および右側軌道、等の建設機械、または、（２）操舵することができない車輪を有するホイールローダーまたは連結式運搬機のように、車両もしくは建設機械が連結されている建設機械に適用可能である。
【００４５】
本発明は、（ｉ）オペレーターが容易に取り扱うことができ、（ｉｉ）操舵速度の穏やかな比例制御を可能にし、（ｉｉｉ）操舵に優先を与える装置に診断の能力を与えることにより安全性を高めると共に、（ｉｖ）第２操舵バルブに加えて、ＥＣＵおよび比例油圧流制御バルブの電子制御を用いることにより、追加的特徴および機能性を実行する選択肢を提供する、操舵制御をオペレーターに提供することによって、操作中の自走機械を制御する、より高い快適性をオペレーターにもたらすものである。
【００４６】
本発明は、上述およびその他の目的と利点とともに、以下に示す実施形態の詳細な説明から最もよく理解されよう。しかし、本発明は、以下の図面に示されるこれらの実施形態に制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の好ましい実施形態の第２操舵部材を含むジョイスティックの斜視図である。
【図２】本発明の車両に組み込まれる好ましい油圧回路の油圧系統図である。
【図３】本発明の第２操舵部材の作動および停止の作用を描くフローチャートである。
【図４】本発明の第２操舵部材によって引き起こされる、第１操舵部材の操舵作用の調節を描くフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図面では、同じまたは類似の要素は、同じ参照番号により参照する。図面は概略的な表現に過ぎず、本発明の具体的パラメーターを表すことを意図するものではない。さらに、図面は本発明の典型的な実施形態のみを描くものとし、従って、本発明の範囲を限定するものとして考えるべきではない。
【００４９】
図１の実施形態例は、本発明の好ましい実施形態の自走作業機械のような車両（図２の２１０）を操舵するための操舵部材５０を含むジョイスティック７０を斜視図で示す。車両２１０は、以下の実施形態例では車輪として例示した接地要素を含むが、クローラー要素（無限軌道）などであってもよい。しかし、以下では、車両は装輪掘削機として例示する。
【００５０】
車両の接地要素は、第１バルブユニット（図２の３０）に影響を与える第１操舵要素（図２の操舵要素１０）により操舵されるが、第１操舵要素は、例として、以下ではハンドル１０として記載するが、ジョイスティック、スライダーなどであってもよい。加えて、上記車両は、例えばジョイスティック７０に取り付けた、第２操舵部材５０を備える（図１参照）。第１操舵部材１０（図２参照）には、第２操舵部材５０がさらに備えられ（図２）、第１操舵部材１０は、該掘削機の接地要素の操舵に関して第２操舵部材５０よりも高い優先度を有する。これは、オペレーターがハンドル１０を能動的に回転させていない場合にのみ、上記掘削機の車輪が第２操舵部材５０の操舵動作に応答することを意味する。
【００５１】
第１操舵バルブユニット３０はハンドルを回転させないため、第１操舵部材１０、例えばハンドルの実際の位置は、本発明の機能状態に影響を及ぼさない（操舵ユニットの「フィードバックなし」タイプとしても知られる）。本発明の第１操作方法によれば、第２操舵部材５０は、第１操舵部材１０が使用中でない場合にしか、接地要素を操舵することができない。
【００５２】
従って、図３および図４に関連して以下にさらに詳しく説明する前提条件では、車両（図２の２１０）は、好ましくは、車両（図２の２１０）が、切り替え可能なモード、例えば、作業モード／カスタマーモードにあり、別のモード、例えば、公道で車両（図２の２１０）を運転するのに通常用いられる走行モードにはない場合にのみ第２操舵部材５０（ならびに、本発明の好ましい実施形態では、対応する操舵バルブユニット（図２の１００））に切り替えることができる。別の好ましい前提条件（図３、図４）は、車両（図２の２１０）が、速度閾値、例えば９ｋｍ／時を超えることが可能な、選択された「走行ギア」にはないことである。オペレーターが第２操舵部材５０を使用中に、「走行ギア」を高速（３５ｋｍ／時以下）に切り替えようとすると、第２操舵部材５０が用いられている限り、車両（図２の２１０）は実際に上記の高速ギアに切り替わらない。
【００５３】
第１および第２操舵部材１０（図２）および５０は、装輪掘削機の車輪（例えば、前輪または後輪）を操舵するために用いられる。こうした装輪掘削機においては、１つ以上のジョイスティックが一般的に、機械の複数の部品またはツール、例えば、掘削機のバケット、アームもしくはブーム装置の動作を制御するのに用いられる。オペレーターは、掘削機の作業モード（しかも、例えば走行モードではない）で掘削機および上記の部品またはツールを操作する間、両手を上記ジョイスティックの上にのせたままである。好ましくは、第２操舵部材５０を上記ジョイスティックの１つに組み込むことにより、オペレーターがジョイスティックからその手を離さずに操舵機能を使用することができるようにする。一例として、図１では、どのようにしてオペレーターの手がこのようなジョイスティック７０のレバー７２を快適に取り扱うかを示している。
【００５４】
第２操舵部材５０は、ジョイスティック７０のレバー７２の上部７４に配置されているため、オペレーターの親指１２で容易に動かすことができる（好ましくは、図１に示すように、第１の基本方向ではオペレーターから見て左または右への双方向に）。これ以外に、第２操舵部材５０は、（ｉ）第１基本方向に対して垂直で、オペレーターから離れるもしくはオペレーターに向かう別の基本方向で、または（ｉｉ）前述した２つの基本方向の間の任意の方向で、双方向に運動可能であるように、ジョイスティック７０に配置することもできる。図１の第２操舵部材５０を、オペレーターから見て左または右方向に動かすことにより、装輪掘削機の車輪をこれに対応して左または右方向に曲げることにより、有利なことに、オペレーターにとって直観的な方式での上記追加操舵部材の操作が可能になり、例えば、該操舵部材を左に動かすと、掘削機の車輪も同様に左に曲がり、右に動かした場合にはその逆になる。
【００５５】
第２操舵部材５０の作動、例えば、親指で作動させるスライダーのフレーム内でのスライド運動、または親指で作動させるハンドルの回転を、例えば、ＥＣＵ６０に送信される電気信号に変換することにより、操舵を行うことができる。第２操舵部材５０の作動は、図１において二方向の矢印５２により示す。真っ直ぐな前方位置と比較して、掘削機の車輪の操舵角が変換される速度は、そのスライダーフレームの中央におけるニュートラル位置からの該スライダーの移動幅の関数である。この関数は、線形関数またはその他任意の非線形関数および単調関数であってよい。例えば、スライダーフレームの一端からニュートラル位置を通ってフレームの他端に親指スライダーをスライドさせる（このような典型的な移動は、フレーム中央のニュートラル位置から±１ｃｍでよい）と、選択した制御関数に応じて、掘削機の車輪の両極位置（掘削機の車輪を真っ直ぐな位置と比較して最大限左または右に曲げた状態に相当する）の間で、対応する回転操舵運動を生み出すことができる。
【００５６】
図２は、本発明の車両２１０（２つの車輪２１２Ｒ、２１２Ｌ、および油圧操舵システム２００で概略的に示したに過ぎない）の好ましい油圧回路の油圧系統図を示す。車両２１０は、例えば装輪掘削機のような建設機械または建設車両など、どんな種類の車両であってもよい。単純にするために、以下では、上記の車両２１０は装輪掘削機であるものとする。
【００５７】
（上述のように）単純化して示されるハンドルとして以下に例示する、第１操舵装置１０は、第１操舵バルブ（詳細は明示していない）およびその他の部品を含む第１操舵バルブユニット３０と作動可能に接続している。操舵バルブユニット３０は、当分野で一般に公知の従来の装置であるため、詳細には説明しない。油圧部品を用いて車輪の操舵を可能にする、当分野で公知の従来の全ての装置を用いることができる。
【００５８】
当分野で周知のように、掘削機２１０のオペレーターによる、第１操舵装置１０の作動、例えば、ハンドルの回転によって、対応する油圧液が油圧液管路３４Ｌまたは３４Ｒの１つに流れ、これにより操舵シリンダー４０のそれぞれの側４０Ｒまたは４０Ｌに油圧エネルギーを供給し、この結果、時計回りまたは反時計回りいずれかでそれぞれの車輪２１２Ｌ、２１４Ｒの適切な回転が起こる。車輪２１２Ｌ、２１２Ｒは、掘削機２１０の作業動作中に車輪２１２Ｌ、２１２Ｒを固定するための車輪ブレーキ２１４Ｒ、２１４Ｌを備えていてもよい。油圧液は、当分野で周知のようにポンプ８０により、例えば２００バールまで加圧される。油圧を逃がすために、低圧、例えば２バールまたは大気圧で動作する油圧タンク９０中に油圧液を排出する。ポンプ８０は液管を介してタンク９０に接続されている。
【００５９】
優先バルブ２０がポンプ８０と操舵バルブユニット３０の間に配置されている。ポンプ８０は優先バルブ２０のポンプポートＰに接続されている。優先バルブ２０は、（ｉ）優先バルブ２０のポートＬＳと操舵バルブユニット３０の類似するポートＬＳとの間の油圧液充填管路３２により、また（ｉｉ）優先バルブ２０のポートＣＦと第１操舵バルブユニット３０のポートＰとの間のポンプ管路２２により、第１操舵バルブユニット３０に接続されている。第１操舵バルブユニット３０のポートＰでの圧力が、所定値（例えば５バール）を下回る場合に、オペレーターに警告するために圧力スイッチ３８が用いられ、ポンプ８０からの油圧液（例えば油圧油）供給の不具合を示す。
【００６０】
上記優先バルブ２０と、第１操舵バルブユニット３０はいずれも第１操舵部材１０の操舵動作に応答する。
【００６１】
圧力センサー３６が、優先バルブ２０のポートＬＳと、第１操舵バルブユニット３０の対応するポートＬＳとの間の油圧液充填管路３２に取り付けられている。
【００６２】
上記優先バルブ２０は、そのポートＥＦが油圧管路２４を介して第２操舵バルブユニット１００のポートＰに接続されており、該ユニット１００はさらに別のポートＡおよびＢを有する。ポートＡは、車輪２１２Ｒおよび２１２Ｌを右（上方から見て時計回り）に曲げるための操舵シリンダー４０の右ポート（右側４０Ｒ）に第２操舵バルブユニット１００を接続し、ポートＢは、車輪２１２Ｒおよび２１２Ｌを左（上から見て反時計回り）に曲げるための操舵シリンダー４０の左ポート（左側４０Ｌ）に第２操舵バルブユニット１００を接続する。
【００６３】
第２操舵バルブユニット１００は、操舵バルブ１１０（以後、第１操舵バルブユニット３０に含まれる、対応する「第１操舵バルブ」と区別するために、明瞭化の理由で「第２操舵バルブ１１０」と呼ぶ）と、油圧液接続に関して第２操舵バルブ１１０と直列接続された比例流量制御バルブ１２０を含む。この実施形態では、第２操舵バルブ１１０と比例流量制御バルブ１２０は、互いに直列に直接接続されており、両方とも第２操舵バルブユニット１００に含まれる。しかし、両者が直列で機能的に作動可能であるならば、これらを互いに離して配置することもできる。
【００６４】
比例流量制御バルブ１２０はまた、別の設計で配置することもでき、例えば、バルブ１１０、１２０と、管路１０２中の圧力平衡１３０と、管路１０４中の圧力リリーフバルブ１４０とを、個別の部品として接続することを可能とする。
【００６５】
操舵バルブ１１０は４／３ウェイバルブであって、
（ｉ）第１（中央）位置（図２に示す）で油圧液の流れを阻止し、
（ｉｉ）第２位置で、操舵シリンダー４０のそれぞれの側４０Ｒおよび４０Ｌに向かう一方向の液体流に対して経路を与え、
（ｉｉｉ）第３位置で、操舵シリンダー４０の各側４０Ｒおよび４０Ｌに液体流の方向を逆転させるものであり、
このようにして、装輪掘削機２１０の車輪２１２Ｒおよび２１２Ｌを右側または左側に回転させることにより、該掘削機２１０を右側または左側に動かすことができる。
【００６６】
比例流量制御バルブ１２０は、過剰油圧液を、管路１０２中の圧力平衡１３０を介して迂回させることができる。圧力平衡１３０は、比例流量制御バルブ１２０と第２操舵バルブ１１０との間からの油圧液により作動され、その油圧液をポートＴからタンクに導く。好ましくは、そのタンクは、第１操舵バルブユニット３０に接続されているタンク９０である。比例流量制御バルブ１２０は、管路１０４中の圧力リリーフバルブ１４０によって過度の圧力から保護されている。油圧タンク９０に第２操舵バルブ１１０を接続する戻り管路１０８は、操舵シリンダー４０の各側４０Ｒまたは４０Ｌから油圧液（例えば油圧油）が流出している場合に所定の背圧を維持するスロットル要素１０６を含み。スロット要素１０６は、接地要素２１２Ｒおよび２１４Ｌが動作している際の不要な運動を防止する。
【００６７】
第２操舵バルブ１１０および比例流量制御バルブ１２０は、ＥＣＵ６０（図１に示すＥＣＵ６０）により電気的に制御されている。
【００６８】
第１操舵バルブ（第１操舵バルブユニット３０に含まれる）および第２操舵バルブ１１０（第２操舵バルブユニット１００に含まれる）はいずれも、油圧液管路３４Ｌおよび３４Ｒを介して操舵シリンダー４０のそれぞれの側４０Ｌおよび４０Ｒに接続されており、第１操舵バルブは、第１操舵バルブユニット３０のポートＬおよびＲを介して、また第２操舵バルブ１１０は、第２操舵バルブユニット１００のポートＡおよびＢを介して接続されている。
【００６９】
優先バルブ２０の作動状態によって、ポンプ８０から来る油圧液流の内どれくらい量のが、優先バルブ２０のポートＣＦに接続された第１操舵バルブユニット３０の従来型の操舵バルブに送られるかを決定し、ポンプ８０から来る油圧液流の残りは、優先バルブ２０のポートＥＦに接続された第２操舵バルブユニット１００の第２操舵バルブ１１０に送られる。
【００７０】
油圧系２００は、選択可能な２つの操作モードで用いることができる。
【００７１】
第１の操作モードによれば、第２操舵バルブユニット１００は、第１操舵部材１０（第１操舵バルブユニット３０と機能的に接続されている）が操作されていない場合にのみ用いることができ、これにより、有利な安全特徴を確立する。
【００７２】
第２の選択可能な操作モードによれば、第２操舵バルブユニット１００は、第１操舵部材１０を操作している時に、第１操舵バルブユニット３０と同時に用いることができる。
【００７３】
後者の場合、有利なことに、第２操舵バルブ１１０は、サーボユニットの一種として操舵速度を「調節する」、例えば、第１操舵部材（図２のハンドル１０）の操舵動作を増大または支持するのに用いることができる。第１および第２操舵バルブユニット３０および１００の両方が作動状態である操舵のいわゆる「調節」は、オペレーターが第１操舵部材だけを操作している間、すなわち、ハンドル１０を回転させている間、システムにより自動的に制御される。オペレーターによる、ハンドル１０の操作と平行した、第２操舵部材５０、すなわち、ジョイスティック７０のスライド５０の操作は、この操舵調節モード（すなわち、第２操作モード）でも阻止されている、つまり、実際の操舵操作に何の作用も及ぼしていない。第２操舵バルブユニット１００の作動状態は、好ましくは計算システムにより行われ、第２操舵部材５０の実際の位置とは無関係とできる。実際に、第１操舵部材１０の動作により、管路３２に接続された圧力センサー３６の対応する出力信号が生成されるが、該管路３２は、（例えば、図１のＥＣＵ６０を介して）第２操舵バルブユニット１００の状態を変更するのに用いることができる。第２操舵バルブ１１０の作動方向は、センサー４２の出力信号に基づくものでよく、該センサーは、ハンドル１０と接続した操舵柱または操舵軸に配置された機械センサーまたはホールセンサーであってよい。比例流量制御バルブ１２０に送られる比例信号は、圧力センサー３６の出力信号に基づくものでよい。
【００７４】
第２操舵部材５０により操舵を実施することができる、本発明の油圧系の第１操作モードでは、２つの操作状態を区別することができる。
【００７５】
１．本発明の油圧系の第１操作モードのフレーム内で用いられる第１の操作状態では、ハンドル１０は、オペレーターによる操舵動作に従う。この場合、従来の（第１）操舵バルブユニット３０と優先バルブ２０との間の油圧液充填管路３２内の圧力は上昇する。優先バルブ２０は、油圧液充填管路３２内の実際の圧力に比例して油圧液流を従来の（第１）操舵バルブユニット３０へと切り替える。この圧力上昇は、圧力センサー３６により検出される。
【００７６】
本発明の第１の実施形態（本発明の油圧系の第１操作モードのフレーム内で用いられる）では、油圧液充填管路３２内の圧力上昇を示す圧力センサー３６のセンサー信号は、第２操舵バルブユニット１００を制御するソレノイド装置を電気的にオフに切り替えることにより、第２操舵バルブユニット１００をオフに切り替える。ソレノイド装置のオフへの切り替えにおいて、第２操舵バルブ１１０をその第１（中央）位置（図２に示すように）に動かすことによって、該バルブ１１０をオフに切り替えるが、この位置は、（ｉ）管路１０８を介して比例流量制御バルブ１２０の出口をタンク９０に接続すると共に、（ｉｉ）ポートＡおよびＢへの接続をブロックする。比例流量制御バルブ１２０も同様にオフに切り替えられることになるため、油圧液流は、低圧下、例えば７バールで、バルブ１３０および管路１０２を介してタンク９０に排出される。従って、第１操舵部材１０（例えばハンドル）による操舵が、例えば、ジョイスティック７０（図１）に取り付けられた第２操舵部材５０による操舵より優先されることを確実にするために、２つの条件を利用することができる。
【００７７】
第操舵バルブユニット１００の両バルブ１００、１２０は、好ましくは同時にオフに切り替えるべきである。比例流量制御バルブ１２０だけがオフに切り替えられている場合には、片側（４０Ｌまたは４０Ｒ）、すなわち油圧液管路の一方（３４Ｌまたは３４Ｒ）は、第２操舵バルブ１１０を介してまだタンク９０に接続されているが、このような場合、ハンドル１０で反対方向に操舵することが不可能であるため、好ましくない状態である。第２操舵バルブ１１０だけがオフに切り替えられている場合には、比例流量制御バルブ１２０を通る油圧液流は、スロットル１０６および管路１０８を介してタンク９０に排出されるが、この場合も、上記の排出が、エネルギーの不要な損失を引き起こすことから、好ましくない状態である。
【００７８】
２．第２の操作状態（本発明の油圧系の第１操作モードのフレーム内で用いられる）では、第１操舵部材１０、例えばハンドルは、操舵動作に従わないが、第２操舵部材５０はオペレーターによって操作される。この場合、第２操舵バルブユニット１００の比例流量制御バルブ１２０は、そのポートＰが優先バルブ２０のポートＥＦに接続されて油圧液を高圧供給される。
【００７９】
第２操舵バルブ１１０および比例流量制御バルブ１２０はいずれも、ＥＣＵ６０により制御されており、ＥＣＵ６０は、（ｉ）第１操舵部材１０が作動していない、すなわち、掘削機のオペレーターによって操作されていないことを示す圧力センサー３６からの圧力信号、ならびに（ｉｉ）掘削機２１０のジョイスティック７０の第２操舵部材５０の操舵作動に対応する電気信号を受信する。このように、第２操舵バルブユニット１００の第２操舵バルブ１１０および比例流量制御バルブ１２０はいずれも、電気的にオンに切り替えられ、ＥＣＵ６０からさらに別の電気制御信号を受けることができる。
【００８０】
同時に、第２操舵バルブユニット１００の第２操舵バルブ１１０は、掘削機２１０の車輪２１２Ｒおよび２１２Ｌを曲げる所望の方向に応じて、またこれに対応してＥＣＵ６０により制御されて、中央位置以外の２つの位置のうち１つに移動する。第２操舵バルブ１１０の操舵方向の選択のための左−オン／右−オン／オフ信号、および比例流量制御バルブ１２０を制御するためのＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）が、第２操舵部材５０により生成される同じ電気信号から抽出される。左−オン／右−オン／オフ信号は、操舵の方向、すなわち、操舵シリンダー４０の左または右側４０Ｌまたは４０Ｒのどちらを充填すべきかを示す。従って、第２操舵バルブ１１０は、左−オン／右−オン／オフ信号に応じて第２または第３位置に移動する。
【００８１】
第２操舵部材５０をその中央（「ニュートラル」）位置から離れる方向に移動させると、車輪２１２Ｒ、２１２Ｌは時計回りに（すなわち、図１において上から見て右側に）曲がるはずである。これに留意して、「オン信号」とは、対応するオン信号が生成されると、第２操舵バルブ１１０は対応する位置に動かされ、油圧液が操舵シリンダー４０の両側４０Ｒと４０Ｌのうちの一側に流れ、かつ、操舵シリンダー４０の両側４０Ｒと４０Ｌの他側から流れ戻る経路を与えることを意味する。車輪２１２Ｒ、２１２Ｌが反時計回りに（すなわち、上から見て左側に）曲がる方向に第２操舵部材５０を動かすと、第２操舵バルブ１１０は他方の対応する位置に移動され、逆方向の油圧液流をもたらす。
【００８２】
「オフ信号」は、第２操舵バルブ１１０の左および右ソレノイドに対する「オン信号」がなく、従って、該バルブをその中央位置に位置させる（中心位置にされたバネ）状態に相当する。さらに具体的には、右−オン信号および左−オン信号がない場合には、バルブ１１０はその中央位置のままである。右−オン信号（および左−オン信号）の場合、バルブ１１０は、２つの可能な外側位置のうち対応する外側位置に移動する。左−オン信号（および右−オン信号）の場合には、バルブ１１０は２つの可能な外側位置のうち他方の対応する外側位置に移動する。
【００８３】
第２操舵部材５０（例えば、親指スライダーとして具体化されている）は、好ましくは３つの異なる状況、すなわち、スライダーフレームの中央に位置するときのニュートラル（第２操舵バルブ１１０の中央位置に相当する）、左にスライドしたときの左回転位置（第２操舵バルブ１１０の左位置に相当する）ならびに右にスライドしたときの右回転位置（第２操舵バルブ１１０の右位置に相当する）を有する。第２操舵部材５０の上記３つの状況に相当する出力信号は、本発明の基本バージョンにおいて常に利用可能であるが、なぜなら、オペレーターがハンドル１０を同時に操作している場合であっても、スライダーフレーム内の第２操舵部材５０を機械的に動かすことができるからである。しかし、ＥＣＵ６０は、ハンドル１０が操作されている場合、上記の出力信号が第２操舵バルブユニット１００に一切影響を及ぼさないように、すなわち、そこに組み込まれている２つのバルブ１１０および１２０がすべてオフに切り替えられることを確実にする。
【００８４】
ＰＷＭ信号は、操舵の特徴、具体的には、操舵速度、例えば、掘削機の車輪２１２Ｌおよび２１２Ｒがどれくらい速く曲がるかを示す。この信号は、第２操舵部材５０の偏位に比例するが、例えば、スライダーフレームの中央におけるニュートラル位置から右側または左側への親指スライダーの横方向運動に比例し、あるいは別の実施形態では、親指ハンドルの回転運動に比例する。従って、比例流量制御バルブ１２０は、第２操舵部材５０の作動の程度に比例した量の油圧液流だけを第２操舵バルブ１１０へ送る。過剰の油圧エネルギー、すなわち、油圧液は、圧力平衡１３０により、管路１０２を介して油圧タンク９０に排出される。
【００８５】
本発明の第２の態様（本発明の油圧系の第２操作モードのフレーム内で用いられる）では、圧力センサー３６を用いて、油圧系２００がその第一操作状態にあるとき、操舵速度の調節を実施することができる。
【００８６】
第１操舵部材１０が操作されるとき（第１操作モード）、優先バルブ２０は、ポンプ８０から来る必要な油圧液流を、油圧液充填管路３２上の圧力計３６によって測定される圧力レベルに応じて、第１操舵バルブ３０に供給する。この場合、ポンプ８０からの過剰油圧液流は、優先バルブ２０のポートＥＦを介して第２操舵バルブ１１０に送られる。
【００８７】
前述した本発明の第１の実施形態の代わりとしての第２の実施形態では、第２操舵バルブユニット１００は第１作動状態では停止させる、従って、過剰油圧液流がタンク９０に排出される。この過剰油圧液流を用いて、第１操舵部材１０が操作されているとき、第２操舵バルブユニット１００を介して操舵シリンダー４０に追加の油圧液流をもたらすことができる。
【００８８】
比例流量制御バルブ１２０への信号は、圧力センサー３６により検出される圧力値と関連している。追加的なセンサー４２（例として、例えば操舵柱または操舵軸（図２）に取り付けられる、機械センサーまたはホールセンサー）は、第１操舵部材１０の操作方向（左または右）を与えることにより、適切な制御信号（左−オン、右−オン）が第２操舵バルブ１１０に送られるようにすることができる。
【００８９】
さらなる改良においては、操舵センサー４２を用いて、第１操舵部材１０の操舵方向および操作の速度を検出することができる。この場合、圧力センサー３６により検出される圧力値に代わり、操舵センサー４２により検出される速度値を、比例流量制御バルブ１２０を制御する入力として有利に用いることができる。
【００９０】
図３は、上の図１および図２で説明したように、第２操舵部材５０（図１）を停止させて、第１操舵部材１０（図２）を優先させる、本発明の第１実施形態に対応するルーチンを描いたフローチャートを示す。このルーチンは、有利なことに、ＥＣＵ（図１の６０）において実行可能である。
【００９１】
上記ルーチンは、ステップ３００で開始する。ステップ３０２における次のサブルーチン「前提条件機能」では、第２操舵バルブユニット１００（図２）を作動させるための前提条件を確認する。好ましくは、前提条件は、例えば、掘削機（あるいは、より一般的には車両）のエンジンが稼働していること、および／または油圧液が十分な圧力で利用可能であること、ならびに第１操舵部材１０が操舵作動で操作されていないことである。さらに、掘削機／車両の制御に１つ以上の操作モードが提供されている場合（操作モードの例としては、例えば装輪掘削機の掘削機バケットが作動状態である操作モード）、可能な操作モードが掘削機／車両のために選択されていることも前提条件となりうる。さらには、可能な走行制御モードが作動状態であることも前提条件となりうるが、この場合、そのような走行モードが掘削機／車両制御に提供されているものとする。さらに、作動状態であるべきその他の安全および／またはセキュリティー装置も、前提条件として考えることができ、例えば、オペレーターが掘削機／車両内にいる場合に、特定の位置になければならない制御ロックアウトレバーがある。さらに、満たすべき前提条件としては、車両のトランスミッションの特定のギアの噛み合い、又は、車両の最大制限速度未満の速度で、その速度を超えると、車輪の操舵がハンドル１０でのみ可能で、第２操舵部材５０では不可能である速度であってもよい。前提条件の１つが満たされない場合、第２操舵部材５０の電気出力信号は依然としてＥＣＵ６０に送られる。しかし、この場合、ＥＣＵ６０は第２バルブユニット１００を停止させるか抑制することを決定する。
【００９２】
実際に与えられたすべての前提条件が満たされた場合には、適切なフラッグがＥＣＵ６０で設定できる。例えば、すべての前提条件が満たされた場合には、フラッグ制御信号を１に設定し、これら前提条件の１つまたは複数が満たされていない場合には、０に設定する。
【００９３】
ステップ３０４では、すべての前提条件が満たされているかどうかを確認する。満たされていない（図では「ｎ」と示す）場合には、第２操舵バルブユニット１００の全出力が遮断される。従って、ステップ３２０、３２２、３２４では、バルブ１１０、１２０が停止される。さらに詳細には、ステップ３２０において、第２操舵バルブ１１０の右側のソレノイド（図３のＲＨ_ｓｏｌ）が電気的にオフに切り替えられ、反対側に位置するバネによって第２操舵バルブ１１０のスプールをニュートラル位置に戻す。ステップ３２２では、第２操舵バルブ１１０の左側のソレノイド（図３のＬＨ_ｓｏｌ）が電気的にオフに切り替えられ、反対側に位置するバネによって第２操舵バルブ１１０のスプールをニュートラル位置に戻し、ステップ３２４では、比例流量制御バルブ１２０のソレノイド（図３のＰＲＶ）が電気的にオフに切り替えられ、スプールの反対側に位置するバネによって比例流量制御バルブ１２０のスプールをその閉じた位置に戻して、ステップ３５０でルーチンが終了する。
【００９４】
ステップ３０４において、満たさなければならないすべての前提条件が満たされていれば（図のステップ３０４で「ｙ」と示す）、第２操舵バルブユニット１００の乗数ｓｃａｌ_ｆをステップ３０６において、第２操舵部材５０（図１）の実際の位置に応じた値として定義する。これは、第２操舵部材５０からの信号が、ニュートラル位置（ｘ＝０）以外の第２操舵部材５０の位置を示す場合にのみ行われる。上記の実施形態では、片側の第２操舵部材５０の位置と、反対側の第２操舵部材５０からの信号は１：１の関係である。すなわち、ｘ≠０であれば、信号≠０である。
【００９５】
ステップ３０８では、電流特性曲線Ｉ（ｘ）がメモリーから読み取られ、これは、第２操舵部材５０の実際の位置ｘと、ＥＣＵにより計算される電流Ｉとの所定の関係に一致し、例えば、線形、非線形もしくは単調関数の形態をしている。ステップ３１０では、乗数ｓｃａｌ_ｆに比例する選択されたＩ（ｘ）からＰＷＭデューティを計算する。ステップ３１２では、そのＰＷＭデューティに応じて、ＥＣＵにより出力信号（Ｓｅｔ  ＰＲＶ）が比例流量制御バルブ１２０に送られる。
【００９６】
ステップ３１４では、乗数ｓｃａｌ_ｆ＞０であるかどうかを決定する。応答が否であれば（図のステップ３１４で「ｎ」と示される）、ステップ３１６で、乗数ｓｃａｌ_ｆが＜０であるかどうかを決定する。この応答も否であれば（図のステップ３１６で「ｎ」と示される）、前記ステップ３２０、３２２、３２４が実施され、第２操舵バルブユニット１００が停止される。この場合、乗数ｓｃａｌ_ｆ＝０である。ルーチンはステップ３５０で終了する。
【００９７】
乗数ｓｃａｌ_ｆが＜０であれば（図のステップ３１６で「ｙ」と示される）、第２操舵バルブ１１０の左側ソレノイド（ＬＨ_ｓｏｌ）がステップ３４０でオンに切り替えられる。すなわち、操舵シリンダー４０の左側４０Ｌが充填される。乗数ｓｃａｌ_ｆが＞０であれば（図のステップ３１４で「ｙ」と示される）、第２操舵バルブ１１０の右側ソレノイド（ＲＨ_ｓｏｌ）がステップ３３０でオンに切り替えられる。すなわち、操舵シリンダー４０の右側４０Ｒが充填される。ルーチンはステップ３５０で終了する。
【００９８】
図４は、第１操舵部材（図２のハンドル１０）を操作する際の操舵速度の調節装置として第２操舵ユニット（図２の１００）を用いるための、本発明の第２実施形態に対応するルーチンを描いたフローチャートを示す。
【００９９】
圧力センサー３６（図２）は、比例流量制御バルブ１２０に送られる信号を制御するのに用いることができ、また、方向センサー４２（図２）は、第２操舵バルブ１１０に送られる信号を制御するのに用いることができる。
【０１００】
更なる改良において、センサー４２はまた、第１操舵部材１０の正確な操作速度を知るために、従って、比例流量制御バルブ１２０を介して操舵シリンダー４０に送られる追加的な油圧液流のさらに正確な制御を提供するのにも用いることができる。
【０１０１】
上記ルーチンは、ステップ４００で開始する。ステップ４０２における次のサブルーチン「前提条件機能」では、第２操舵バルブユニット１００（図２）を作動させるための前提条件を確認する。好ましくは、前提条件は、掘削機（あるいは、より一般的には車両）のエンジンが稼働していること、および／または油圧液が十分な圧力で利用可能であること、ならびに第１操舵部材１０が操舵作動で操作されていないことである。さらに、掘削機／車両の制御に１つ以上の操作モードが提供されている場合（操作モードの例としては、例えば装輪掘削機の掘削機バケットが作動状態である操作モード）、可能な操作モードが掘削機／車両のために選択されていることも前提条件となりうる。さらには、可能な走行制御モードが作動状態であることも前提条件となりうるが、この場合、そのような走行モードが掘削機／車両制御に提供されているものとする。さらに、作動状態であるべきその他の安全および／またはセキュリティー装置も、前提条件として考えることができ、例えば、オペレーターが掘削機／車両内にいる場合に、特定の位置になければならない制御ロックアウトレバーがある。さらに、満たすべき前提条件としては、車両のトランスミッションの特定のギアの噛み合い、又は、車両の最大制限速度未満の速度で、その速度を超えると、車輪の操舵がハンドル１０でのみ可能で、第２操舵部材５０では不可能である速度であってもよい。前提条件の１つが満たされない場合、第２操舵部材５０の電気出力信号は依然としてＥＣＵ６０に送られる。しかし、この場合、ＥＣＵ６０は第２バルブユニット１００を停止させるか抑制することを決定する。
【０１０２】
実際に与えられたすべての前提条件が満たされた場合には、適切なフラッグがＥＣＵ６０で設定できる。例えば、すべての前提条件が満たされた場合には、フラッグ制御信号を１に設定し、これら前提条件の１つまたは複数が満たされていない場合には、０に設定する。
【０１０３】
ステップ４０４では、すべての前提条件が満たされているかどうかを確認する。満たされていない（図のステップ４０４で「ｎ」と示す）場合には、第２操舵バルブユニット１００の全出力が遮断される。従って、ステップ４２０、４２２、４２４では、バルブ１１０、１２０が停止される。さらに詳細には、ステップ４２０において、第２操舵バルブ１１０の右側のソレノイド（図４のＲＨ_ｓｏｌ）が電気的にオフに切り替えられ、反対側に位置するバネによって第２操舵バルブ１１０のスプールをニュートラル位置に戻す。ステップ４２２では、第２操舵バルブ１１０の左側のソレノイド（図４のＬＨ_ｓｏｌ）が電気的にオフに切り替えられ、反対側に位置するバネによって第２操舵バルブ１１０のスプールをニュートラル位置に戻し、ステップ４２４では、比例流量制御バルブ１２０のソレノイド（図４のＰＲＶ）が電気的にオフに切り替えられ、スプールの反対側に位置するバネによって比例流量制御バルブ１２０のスプールをその閉じた位置に戻して、ステップ４５０でルーチンが終了する。
【０１０４】
ステップ４０４において、満たさなければならないすべての前提条件が満たされていれば（図のステップ４０４で「ｙ」と示す）、ステップ４０６において、第２操舵バルブユニット１００の乗数ｓｃａｌ_ｆは、第２操舵部材５０がオペレーターにより使用されていれば、第２操舵部材５０（図１）の位置に応じた値として定義され、または、第１操舵部材１０（図２）がオペレーターにより使用されている場合には、圧力センサー３６（図２）からの圧力値Ｐならびに第１操舵部材センサー４２からの操舵Ｓの方向（左もしくは右）に応じた値として定義される。ステップ４１８では、ＰとＳのシグナルは、ステップ４０６へのインプットとして送られる。
【０１０５】
更なる改良において、乗数ｓｃａｌ_ｆはまた、第１操舵部材（図２の１０）の作動速度の値に基づいて計算することもできる。
【０１０６】
ステップ４０８では、電流特性曲線Ｉ（ｘ）がメモリーから読み取られ、これは、値ｓｃａｌ_ｆと、ＥＣＵにより計算される電流Ｉとの間の所定の関係と一致し、例えば、線形、非線形もしくは単調関数の形態をしている。ステップ４１０では、選択したＩ（ｘ）からＰＷＭデューティを計算する。ステップ４１２では、得られたＰＷＭデューティ値Ｏ（ｘ）に応じて、出力信号（Ｓｅｔ  ＰＲＶ）がＥＣＵにより比例流量制御バルブ１２０に送られる。Ｏ（ｘ）は、所与の曲線Ｉ（ｘ）および乗数ｓｃａｌ_ｆについてＰＷＭデューティ（％）を修正する特性関数であるが、ここで、乗数ｓｃａｌ_ｆは、図３の実施形態のＰＷＭデューティの計算とは対照的に、圧力センサー３６（図２）からの圧力値Ｐおよび操舵Ｓの方向に応じて変動する可能性がある。「デューティ」とは、１周期において「電流なし」に対する「電流」の比率（％）を意味する（１００％デューティは全電流を意味する）。
【０１０７】
ステップ４１４では、乗数ｓｃａｌ_ｆが＞０であるかどうかを決定する。応答が否であれば（図のステップ４１４で「ｎ」と示される）、ステップ４１６で、乗数ｓｃａｌ_ｆが＜０であるかどうかを決定する。この応答も否であれば（図のステップ４１６で「ｎ」と示される）、前記ステップ４２０、４２２、４２４が実施され、第２操舵バルブユニット１００が停止される。この場合、乗数ｓｃａｌ_ｆ＝０である。ルーチンはステップ３５０で終了する。
【０１０８】
乗数ｓｃａｌ_ｆが＜０であれば（図のステップ４１６で「ｙ」と示される）、第２操舵バルブ１１０の左側ソレノイド（ＬＨ_ｓｏｌ）がステップ４４０でオンに切り替えられる、すなわち、操舵シリンダー４０の左側４０Ｌが充填される。乗数ｓｃａｌ_ｆが＞０であれば（図のステップ４１４で「ｙ」と示される）、第２操舵バルブ１１０の右側ソレノイド（ＲＨ_ｓｏｌ）がステップ４３０でオンに切り替えられる、すなわち、操舵シリンダー４０の右側４０Ｒが充填される。ルーチンはステップ４５０で終了する。
【０１０９】
油圧操舵システム２００を制御するために提案される装置および方法は、２つの操舵システムが用いられる（例えば、一方は走行中に用いられ、他方は作業機械のツールの操作中、もしくは、車両の所定の最高速度を下回る走行速度中に用いられる）自走作業機械などの車両を使用するとき、オペレーターの快適性を好都合に改善している。
【０１１０】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、図２に記載の油圧回路は、車両の車輪が曲がらずに、車両の前部全体がその後部と関連している連結式車両（例えば、ホイールローダーまたは連結式運搬機）の用途に容易に適応できる。この場合、操舵シリンダー４０は、車両の前輪又は後輪を操舵するのに用いられず、連結車両の一部（例えば、前輪を含む前部）を車両の他の部分（ここでは、後輪を含む車両の後部）に対して連結して、左または右いずれかへの車両全体の移動をもたらすために用いられる。
【０１１１】
さらには、図２の油圧操舵は、１つ以上の操舵シリンダー４０を操舵するのに用いることもできる。例えば、この実施形態は、２つ以上の操舵シリンダーを操舵するようにさらに改良でき、各操舵シリンダーは、４輪（車両の前部に２輪と後部に２輪）または６輪（例えば、車両の前部に２輪、後部に４輪）を備える車両の１つの車輪を操舵し、これにより、車輪各々の操舵プロセスを適切な方法で（１つ以上のＥＣＵにより）協調させて、最適な様式で所望する車両の全体的移動を可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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