(57)【要約】  作業機械（１００）の操舵アクチュエータ（２０２、２０３）に流体を導くための電気液圧操舵制御システム（２００）は、操舵アクチュエータ（２０２、２０３）への流体の流れを制御するように構成された主弁（２２０）を含み得る。左側の主操舵弁および右側の主操舵弁（２０８、２０６）は、操舵アクチュエータ（２０２、２０３）への流体の流れを制御するために、主弁（２２０）に連通しかつそれに作用するように構成することが可能である。左側の重複操舵弁および右側の重複操舵弁（２１４、２１２）は、操舵アクチュエータ（２０２、２０３）への流体の流れを制御するために、主弁（２２０）に連通しかつそれに作用するように構成することが可能である。右側の主操舵弁および右側の重複操舵弁（２０６、２１２）、および左側の主操舵弁および左側の重複操舵弁（２０８、２１４）、のうちの一方の間に、シャトル弁（２２２、２２４）を作動可能に配置し得る。シャトル弁（２２２、２２４）は、右側の主操舵弁および右側の重複操舵弁（２０６、２１２）および左側の主操舵弁および重複操舵弁（２０８、２１４）、のうちの一方から主弁（２２０）へ流体を選択的に制御して、主弁（２２０）を制御するように作動可能であり得る。
2008534373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械（１００）の操舵アクチュエータ（２０２、２０３）に流体を導くための電気液圧操舵制御システム（２００）であって、
操舵アクチュエータ（２０２、２０３）と流体連通しかつ操舵アクチュエータ（２０２、２０３）への流体の流れを制御するように構成された主弁（２２０）と、
主弁（２２０）に連通し、かつ流体圧を供給して、主弁（２２０）に作用して、操舵アクチュエータ（２０２、２０３）への流体の流れを制御するように構成された左側および右側の主操舵弁（２０８、２０６）と、
主弁（２２０）に連通し、かつ流体圧を供給して、主弁（２２０）に作用して、操舵アクチュエータ（２０２、２０３）への流体の流れを制御するように構成された左側および右側の重複操舵弁（２１４、２１２）と、
右側の主操舵弁および右側の重複操舵弁（２０６、２１２）、および
左側の主操舵弁および左側の重複操舵弁（２０８、２１４）、
のうちの一方の間に作動可能に配置されたシャトル弁（２２２、２２４）であって、シャトル弁（２２２、２２４）が、右側の主操舵弁および右側の重複操舵弁（２０６、２１２）および左側の主操舵弁および左側の重複操舵弁（２０８、２１４）、のうちの一方から主弁（２２０）へ流体を選択的に制御して、主弁（２２０）を制御するように作動可能であるシャトル弁（２２２、２２４）と
を備える電気液圧操舵制御システム（２００）。
【請求項２】
右側の主操舵弁および右側の重複操舵弁、および
左側の主操舵弁および左側の重複操舵弁、
のうちの他方の間に作動可能に配置された第２のシャトル弁であって、第２のシャトル弁が、右側の主操舵弁および右側の重複操舵弁および左側の主操舵弁および左側の重複操舵弁、のうちの他方から主弁へ流体を選択的に制御して、主弁を制御するように作動可能である第２のシャトル弁を含む請求項１に記載の電気液圧操舵制御システム。
【請求項３】
左側の主操舵弁および右側の主操舵弁ならびに左側の重複操舵弁および右側の重複操舵弁が、３ウェイ・２位置比例ソレノイド弁である請求項１に記載の電気液圧操舵制御システム。
【請求項４】
左側の主操舵弁および右側の主操舵弁への流体の流れを選択的に許容または遮断するように配置されたオンオフソレノイド弁をさらに含み、オンオフソレノイド弁が、流体をタンクへ排出するように構成される請求項１に記載の電気液圧操舵制御システム。
【請求項５】
流体源と左側の主操舵弁および右側の主操舵弁との間に配置された主減圧弁と、
流体源と左側の重複操舵弁および右側の重複操舵弁との間に配置された重複減圧弁と
を含む請求項１に記載の電気液圧操舵制御システム。
【請求項６】
シャトル弁と主弁との間のライン内の圧力を監視するように構成された圧力センサを含む請求項１に記載の電気液圧操舵制御システム。
【請求項７】
左側の主操舵弁および右側の主操舵弁が互いに別個であり、また左側の重複操舵弁および右側の重複操舵弁が互いに別個である請求項１に記載の電気液圧操舵制御システム。
【請求項８】
作業機械（１００）の操舵アクチュエータ（２０２、２０３）に流体を導く方法であって、
主弁（２２０）を通して流体を操舵アクチュエータ（２０２、２０３）に選択的に導くステップであって、主弁（２２０）が操舵アクチュエータ（２０２、２０３）への流体の流れを制御するステップと、
左側の主操舵弁および右側の主操舵弁（２０８、２０６）を通して流体を主弁（２２０）に選択的に導くステップであって、左側の主操舵弁および右側の主操舵弁（２０８、２０６）を通った流体が、主弁（２２０）に作用して、操舵アクチュエータ（２０２、２０３）への流体の流れを制御するステップと、
左側の重複操舵弁および右側の重複操舵弁（２１４、２１２）を通して流体を主弁（２２０）に選択的に導くステップであって、左側の重複操舵弁および右側の重複操舵弁（２１４、２１２）を通った流体が、主弁（２２０）に作用して、操舵アクチュエータ（２０２、２０３）への流体の流れを制御するステップと、
左側の主操舵弁および右側の主操舵弁（２０８、２０６）のうちの少なくとも一方から、
右側の主操舵弁および右側の重複操舵弁（２０６、２１２）、および
左側の主操舵弁および左側の重複操舵弁（２０８、２１４）、
のうちの一方の間に作動可能に配置されたシャトル弁（２２２、２２４）を通して流体を導くステップであって、シャトル弁（２２２、２２４）を通った流体が、主弁（２２０）に作用して、操舵アクチュエータ（２０２、２０３）への流体の流れを制御するステップと
を含む方法。
【請求項９】
オンオフソレノイド弁を作動させて、左側の主操舵弁および右側の主操舵弁への流体の流れを選択的に許容または遮断するステップを含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
圧力センサによって、シャトル弁と主弁との間のライン内の圧力を監視するステップを含む請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、操舵制御システム、より詳しくは、電気液圧操舵制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
土工作業機械および建設作業機械は、多くの場合、操舵機能および作動を制御する液圧操舵システムを使用する。いくつかの従来の液圧操舵システムは、作業機械の操舵アクチュエータへの流体の流れを調整する流体力学的・機械的弁を組み込んでいる。ステアリングホイールとの直接的な機械的接続により、ステアリングホイールの任意の回転に比例して流体力学的・機械的弁が開かれる。他の従来の液圧操舵システムは、操舵アクチュエータへの流体の流れを調整するためにステアリングホイールに関連付けられた手動計測ユニットを組み込んでいる。
【０００３】
さらに最近、いくつかの作業機械は電気液圧式の操舵システムを使用する。これらの操舵システムは、ステアリングホイールのような操舵装置の回転または運動を検出するセンサを組み込んでいる。制御装置は、センサと通信して、ステアリングホイールの運動を監視することが可能である。監視された運動に基づいて、制御装置は、油圧弁を電子的に制御して操舵アクチュエータへの応答流体の流れを許容する制御信号を発生させ得る。このようなシステムは、従来の流体力学的・機械的操舵システムよりも簡単であり、安価でありまたコンパクトである。
【０００４】
操舵は作業機械の重要な機能なので、いくつかの作業機械は、主液圧操舵システムと補助液圧操舵システムまたは副液圧操舵システムとを含む。弁の故障、エンジンの故障、ポンプの故障、または他の故障中に発生する可能性がある、主液圧操舵システムが使用不能になるかまたは作動しなくなった場合、補助液圧操舵システムまたは副液圧操舵システムによって、操作者が連続的な操舵制御を行えるように、流体を導くことが可能である。主操舵システムが作動しなくなった場合には、主操舵システムから補助操舵システムまたは副操舵システムに自動的に切り換えるように、作業機械を構成し得る。
【０００５】
主操舵システムおよび補助操舵システムを有する１つの液圧システムが（特許文献１）に開示されている。（特許文献１）は、第１の操舵制御弁と第２の操舵制御弁とを使用した操舵制御システムを開示している。第１の操舵制御弁は第１の一対の作動室を含み、また第２の操舵制御弁は第２の一対の作動室を含む。第１の操舵制御弁は、第１の一対の作動室に通じる第１の一対の電気液圧パイロット弁によって制御される。第２の操舵制御弁は、第２の一対の作動室に通じる第２の一対の電気液圧パイロット弁によって制御される。第１の操舵制御弁が故障した場合、第２の操舵制御弁により、機械的パイロット弁を通してパイロット流体を第２の一対の作動室に供給することが可能である。
【０００６】
（特許文献１）に開示されているシステムは、望ましいまたは必要なものよりも複雑である場合がある。例えば、このシステムは、制御を行うために、第２の操舵制御弁が二対の作動室を有する必要がある。このシステムは複雑なので、望ましいものよりも多くの保守を必要とする可能性がある。さらに、このシステムは複雑なので、費用がかかり過ぎることがある。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，０３９，１３３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本明細書に開示および記載されている電気液圧システムは、従来技術の課題の１つ以上を克服することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
模範的な一形態では、本開示は、作業機械の操舵アクチュエータに流体を導くための電気液圧操舵制御システムに関する。操舵制御システムは、操舵アクチュエータと流体連通し、かつ操舵アクチュエータへの流体の流れを制御するように構成された主弁を含み得る。左側の主操舵弁および右側の主操舵弁は主弁と連通することが可能である。流体圧を供給して、主弁に作用して、操舵アクチュエータへの流体の流れを制御するように、左側の主操舵弁および右側の主操舵弁を構成し得る。左側の重複操舵弁（ｒｅｄｕｎｄａｎｔ  ｓｔｅｅｒｉｎｇ  ｖａｌｖｅ）および右側の重複操舵弁は主弁と連通することが可能である。流体圧を供給して、主弁に作用して、操舵アクチュエータへの流体の流れを制御するように、左側の重複操舵弁および右側の重複操舵弁を構成し得る。シャトル弁は、右側の主操舵弁および右側の重複操舵弁、および左側の主操舵弁および左側の重複操舵弁のうちの一方のうちの間に作動可能に配置することが可能である。シャトル弁は、右側の主操舵弁および右側の重複操舵弁のうちの一方ならびに左側の主操舵弁および左側の重複操舵弁のうちの一方から主弁へ流体を選択的に制御して、主弁を制御するように作動可能であり得る。
【００１０】
他の模範的な形態では、本開示は、作業機械の操舵アクチュエータに流体を導く方法に関する。本方法は、主弁を通して流体を操舵アクチュエータに導くステップを含むことが可能である。主弁によって、操舵アクチュエータへの流体の流れを選択的に制御し得る。左側の主操舵弁および右側の主操舵弁を通して、流体を主弁に選択的に導くことが可能である。左側の主操舵弁および右側の主操舵弁を通る流体が、主弁に作用して、操舵アクチュエータへの流体の流れを制御し得る。左側の重複操舵弁および右側の重複操舵弁を通して、流体を主弁に選択的に導くことも可能である。左側の重複操舵弁および右側の重複操舵弁を通る流体が、主弁に作用して、操舵アクチュエータへの流体の流れを制御し得る。左側の主操舵弁および右側の主操舵弁のうちの少なくとも一方から、右側の主操舵弁および右側の副操舵弁、および左側の主操舵弁および左側の重複操舵弁、のうちの一方の間に作動可能に配置されたシャトル弁を通して、流体を導くことが可能である。シャトル弁を通る流体が、主弁に作用して、操舵アクチュエータへの流体の流れを制御し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、添付図面に示されている模範的な実施形態について詳細に説明する。図面全体を通して同一または同様の部分を指すために、可能な限り、同一の参照番号が用いられる。特定の構成および配置について説明するが、このことは例示目的に過ぎないことを理解されたい。
【００１２】
図１は、本明細書に開示されているような電気液圧操舵システムを組み込み得る模範的な作業機械１００を示している。作業機械１００は、エンジンハウジング１０２と、オペレータステーション１０４と、例えば、材料を掘削して積載するためのバケットのような作業器具１０６とを含むことが可能である。作業機械１００がホイールローダである実施例では、作業器具１０６は、チルトアクチュエータ１０８を含むいくつかのアクチュエータによって動作および制御される。
【００１３】
作業機械１００は、それを支持する前輪１１０および後輪１１２のような前部地面係合装置および後部地面係合装置を含むことが可能である。エンジンハウジング１０２は、前輪１１０および／または後輪１１２に動力を供給し得るエンジン１１４のような動力源を含み得る。
【００１４】
作業機械１００を駆動するために、操作者は、オペレータステーション１０４内に収容し得る１つ以上の操舵入力装置を操作することが可能である。入力装置によって、油圧操舵アクチュエータを伸縮させることにより、最終的に、作業機械１００を操舵し得る。作業機械１００がホイールローダである実施例では、作業機械１００は前部１１６と後部１１８とを含むことが可能である。油圧操舵アクチュエータは、前部１１６と後部１１８との間に延びることが可能であり、また関節軸１２０を中心として前部１１６を後部１１８に関節結合するように構成することが可能である。関節式作業機械を参照して、電気液圧操舵システムについて説明してきたが、本明細書に記載されている原理およびシステムは、作業機械本体に対してホイールを回転させて作業機械を操舵することが可能である従来の多くの液圧操舵システムに等しく適用できる。
【００１５】
図２は、操舵制御を行うために作業機械１００に組み込み得る模範的な電気液圧システム２００を示している。電気液圧システムは、操舵制御を行う第１の操舵アクチュエータ２０２および第２の操舵アクチュエータ２０３を含み得る。関節式ホイールローダの模範的な実施形態では、第１の操舵アクチュエータ２０２および第２の操舵アクチュエータ２０３は、図１の前部１１６と後部１１８との間で伸縮することが可能である。
【００１６】
電気液圧システム２００はまた、操舵アクチュエータ２０２、２０３の伸縮を制御するように、これによって、作業機械１００を操舵するように共に協働する複数の流体構成部材および電気構成部材を含み得る。分かりやすくするために、最初に、流体構成部材の説明を行い、それに続いて、電気構成部材の説明を行う。
【００１７】
電気液圧システム２００の流体構成部材は、メインスプール弁２２０と主パイロットシステム２０４と重複パイロットシステム２０５とを含むことが可能である。さらに、電気液圧システム２００は、電気作動式オンオフソレノイド弁２１８と右側のシャトル弁２２２と左側のシャトル弁２２４とを含むことが可能である。流体供給を行うタンク２２６、主流体源２２８および任意の副流体源２３０により、主パイロットシステム２０４および重複パイロットシステム２０５に流体を供給することが可能である。
【００１８】
メインスプール弁２２０は、操舵アクチュエータ２０２、２０３と流体連通して配置することが可能であり、また流体流量を制御して作動および任意の所望の操舵調整を行うように構成することが可能である。図示されている実施例では、メインスプール弁２２０は、操舵アクチュエータ２０２、２０３のそれぞれと独立して、または主流体源２２８および副流体源２３０から両方の操舵アクチュエータ２０２、２０３への流れを効果的に遮断する非流動位置に関係なく、加圧流体の流れを制御するように作動可能な７ウェイ・３位置パイロット操作切換式比例制御弁である。メインスプール弁２２０内のスプールの位置が変化したときに、流体は、異なる方向および速度で操舵アクチュエータ２０２、２０３に導かれ、これによって、操舵制御が行われる。メインスプール弁２２０のそれぞれの端部にあるバネにより、メインスプール弁２２０は、非流動位置に対応し得る中間位置に付勢される。メインスプール弁２２０は、主流体源２２８および副流体源２３０の両方と流体連通することが可能であり、また流体源から操舵アクチュエータ２０２、２０３への加圧流体の流れを制御するように構成することが可能である。
【００１９】
主パイロットシステム２０４は、右側の主操舵パイロット弁２０６と左側の主操舵パイロット弁２０８と主減圧弁２１０とを含み得る。同様に、重複パイロットシステム２０５は、右側の重複操舵パイロット弁２１２と左側の重複操舵パイロット弁２１４と重複減圧弁２１６とを含み得る。
【００２０】
右側の主操舵パイロット弁２０６および左側の主操舵パイロット弁２０８、ならびに右側の重複操舵パイロット弁２１２および左側の重複操舵パイロット弁２１４は、パイロット流体を導いてメインスプール弁２２０の位置を変化させるように構成された３ウェイ・２位置比例ソレノイド減圧弁であり得る。したがって、操舵弁２０６、２０８、２１２、２１４からの流体の流れを用いて、メインスプール弁２２０をその３つの位置の間で切り替えることが可能であり、これによって、操舵アクチュエータ２０２、２０３に導かれる流体量および流体方向が変化され、このことにより、作業機械１００の転換方向および転換速度が制御される。右側の主操舵パイロット弁２０６および左側の主操舵パイロット弁２０８、ならびに右側の重複操舵パイロット弁２１２および左側の重複操舵パイロット弁２１４には、主流体源２２８または副流体源２３０（設けられている場合）によってパイロット流体を供給することが可能である。主減圧弁２１０および重複減圧弁２１６は、既知の方法で作動可能であり、また主流体源２２８および副流体源２３０から個々の主操舵パイロット弁２０６、２０８および重複操舵パイロット弁２１２、２１４に供給された流体圧を低減するように構成される。模範的な一実施形態では、右側の主操舵パイロット弁２４４および左側の主操舵パイロット弁２４６は、図２に示されているように２つの別個の弁を備える。他の模範的な実施形態では、右側の主操舵パイロット弁２４４および左側の主操舵パイロット弁２４６は、例えば、４ウェイ・３位置弁のような単一の弁を備える。同様に、右側の重複操舵パイロット弁２５２および左側の重複操舵パイロット弁２５４も、図示されているような２つの別個の弁、または単一の弁を備え得る。他の弁の構成が当業者には明らかであろう。
【００２１】
オンオフソレノイド弁２１８は、主パイロットシステム２０４への流体の流れを制御するように作動可能なソレノイド作動弁であり得る。図示されている模範的な実施形態では、オンオフソレノイド弁２１８は、主減圧弁２１０と左側および右側の主操舵パイロット弁２０６、２０８との間に配置される。オンオフソレノイド弁２１８がオフである（通電されていない）場合、流体が左側および右側の主操舵パイロット弁２０６、２０８に流れることを許容でき、またオンオフソレノイド弁２１８がオンである（通電されている）場合、流体が主操舵パイロット弁２０６、２０８に流れることを許容できない。したがって、オンオフソレノイド弁２１８がオンである（通電されている）場合、主パイロットシステム２０４は、メインスプール弁２２０の位置を制御できず、したがって、作業機械１００の操舵を制御できない。このことは、オンオフソレノイド弁２１８が通電された場合に、主操舵パイロット弁２０６、２０８が、戻りラインによってタンク２２６に接続され、それらの主操舵パイロット弁へのパイロット流体の供給が遮断されることによって生じる。
【００２２】
右側のシャトル弁２２２は、流体の流れを右側の主操舵パイロット弁２０６および右側の重複操舵パイロット弁２１２のうちの一方からメインスプール弁２２０に選択的に導いて、メインスプール弁２２０の位置を変化させるように作動可能である。同様に、左側のシャトル弁２２４は、流体の流れを左側の主操舵パイロット弁２０８および左側の重複操舵パイロット弁２１４のうちの一方からメインスプール弁２２０に選択的に導いて、メインスプール弁２２０の位置を変化させるように作動可能である。したがって、シャトル弁２２２、２２４は、主パイロットシステム２０４または重複パイロットシステム２０５のうちの一方から流体を選択的に導いて、メインスプール弁２２０の位置を制御するように、これによって、メインスプール弁２２０から操舵アクチュエータ２０２、２０３への流体量および流体方向を制御するように作動可能であり得る。メインスプール弁２２０へのパイロット流体の流れに優先順位を付けるためのシャトル弁２２２、２２４の作動は、主パイロットシステムが作動されていないときに、オンオフソレノイド弁２１８において主パイロットシステム２０４パイロット流体をタンク２２６に排出することによって補助される。
【００２３】
タンク２２６は、例えば、専用の作動油、エンジン用潤滑油、変速機用潤滑油のような流体、または公知の他の任意の流体の供給を行うように構成されたリザーバとして構成することが可能である。電気液圧システム２００を含む作業機械１００内の１つ以上の液圧システムによって、流体をタンク２２６から排出しまた流体をタンク２２６に戻すことが可能である。電気液圧システム２００を多数の別個の流体タンクに接続し得ることも考慮される。
【００２４】
タンク２２６から流体を排出し、また操舵パイロット弁２０６、２０８、２１２、２１４、メインスプール弁２２０、および操舵アクチュエータ２０２、２０３への加圧流体の流れを発生させるように、主流体源２２８および副流体源２３０を構成することが可能である。主流体源２２８および副流体源２３０は、例えば、可変容量形ポンプ、固定容量形ポンプ、可変供給ポンプ、または公知の他の任意の加圧システムとして構成し得る。例えば、カウンタシャフト（図示せず）、ベルト（図示せず）、電気回路（図示せず）によって、または他の任意の適切な方法で、主流体源２２８および副流体源２３０を図１のエンジン１１６のような動力源に駆動可能に連結することが可能である。代わりに、トルクコンバータ、ギヤボックスを介して、または他の任意の適切な方法で、主流体源２２８および副流体源２３０を動力源に間接的に連結してもよい。加圧流体を電気液圧システム２００に供給するように、複数の加圧流体源を相互に連結し得ることが考慮される。
【００２５】
電気液圧システム２００は、例えば、補給弁およびリリーフ弁２３２と１つ以上の背圧弁２３４と圧力補償弁２３６とを含む追加の構成部材を含むことが可能である。補給弁およびリリーフ弁２３２をメインスプール弁２２０と操舵アクチュエータ２０２、２０３との間の流体ラインに関連付け得る。補給弁およびリリーフ弁２３２は、公知の方法で衝撃逃がしおよび流体補給を行うことが可能である。背圧弁２３４は、操舵アクチュエータ２０２、２０３からの戻りラインに配置することが可能であり、また操舵アクチュエータ２０２、２０３の圧力レベルを維持して、応答性を向上させまた予備圧を増大させるように構成することが可能である。圧力補償弁２３６は、流体力を作業機械１００の追加の構成部材に付与するために第１の流体源２２８および第２の流体源２３０からの流体圧が用いられる場合のものを含み得る任意の弁であり得る。他の構成部材を制御するために流体を使用し得るが、十分な量の流体が電気液圧システム２００のために常に利用可能であることを保証するように、圧力補償弁２３６を構成することが可能である。電気液圧システム２００が、追加の構成部材、および／または図示されている構成部材とは異なる構成部材を含み得ることが考慮される。例えば、電気液圧システム２００は、アキュムレータ、追加の制限オリフィス、チェック弁、圧力リリーフ弁、補給弁、圧力バランス通路、および公知の他の構成部材を含んでもよい。他の構成部材をシステムに利用して、特定のニーズに従いシステムをカスタマイズすることも可能であることが考慮される。
【００２６】
図２と図３の両方を参照すると、電気液圧システム２００の電気構成部材が図示および記載されている。図３は、データを受信するようにまた電気液圧システム２００のソレノイド作動弁を制御するように作動可能である制御システム３００を示している。制御システム３００は、入力装置３０２と、入力装置３０２に関連付けられた任意のセンサ３０４と、制御モジュール３０６と、一連の圧力センサ３０８、３１０、３１２とを含み得る。
【００２７】
入力装置３０２は、ステアリングホイール、ジョイスティック、または公知の他の入力装置であることが可能であり、また作業機械の操作者が操作するためにオペレータステーション１０４内に配置することが可能である。所望の移動信号を発生させるように構成されているために、入力装置３０２は、任意の入力を電気操舵信号として制御モジュール３０６に送信する。例えば、入力装置３０２がステアリングホイールである模範的な実施形態では、操作者は、ステアリングホイールを回転させて、電気液圧システム２００を作動させるためのコマンドとしての操舵信号を発生させ、所望の方向転換を行うことが可能である。トランスデューサのような任意のセンサ３０４は、入力装置３０２に関連付けることが可能であり、また入力装置３０２の操作を検出するように使用することが可能である。このようにして、センサ３０４は操舵信号を発生させることが可能である。
【００２８】
制御モジュール３０６は、公知のようなプロセッサおよびメモリを含み得る。メモリは、電気液圧システム２００を制御するためのソフトウェアプログラムであり得る１つ以上のルーチンを記憶することが可能である。例えば、制御モジュール３０６は、入力装置３０２またはセンサ３０４および圧力センサ３０８、３１０、３１２からの情報を受信するように構成してもよく、また電気液圧システム２００のソレノイド作動弁のいずれかに作動可能に連通してもよい。例えば、図３において、制御モジュール３０６は操舵弁２０６、２０８、２１２、２１４とオンオフソレノイド弁２１８とに連通してもよい。入力装置３０２からの入力信号に基づいて制御信号を発生させて、適切な信号を供給し、メインスプール弁２２０に作用するように各弁を制御して、これによって、作業機械１００の操舵を制御するように、制御モジュール３０６を構成し得る。
【００２９】
制御モジュール３０６は、そのメモリに、入力装置３０２から受信された所定の操舵信号に関するパイロット流体圧の予め確立された許容範囲を含むことが可能である。測定されたパイロット流体圧と、予め確立された圧力範囲とを比較して、メインスプール弁２２０の位置を制御するために用いられるパイロット流体圧が許容範囲内にありまた正確に作用しているかを確認するように、制御モジュール３０６を構成し得る。測定されたパイロット流体圧が、予め確立された圧力範囲から外れた場合、電気液圧システム２００の作動を主パイロットシステム２０４から重複パイロットシステム２０５に切り換えるように、制御モジュール３０６を構成することが可能である。
【００３０】
圧力センサ３０８、３１０、３１２は、構成部材の間の流体ラインにまたはそれら自体の構成部材に関連付けることが可能であり、また電気液圧システム２００内の流体圧を測定することが可能である。予め確立された圧力範囲と比較するために、監視された圧力を制御モジュール３０６に伝達するように、圧力センサ３０８、３１０、３１２を構成し得る。この実施形態では、圧力センサは、右側の圧力センサ３０８と左側の圧力センサ３１０と主流体源圧力センサ３１２とを含む。図２に示されているように、右側の圧力センサ３０８および左側の圧力センサ３１０は、メインスプール弁２２０と左右の個々のシャトル弁２２２、２２４との間に配置される。シャトル弁２２２、２２４とメインスプール弁２２０との間の流体圧を監視することによって、右側の圧力センサ３０８および左側の圧力センサ３１０は、メインスプール弁２２０に作用して作業機械１００の操舵を制御するために主パイロットシステム２０４または副パイロットシステム２０５によって加えられているパイロット力を検出することが可能である。右側の主操舵パイロット弁２０６および左側の主操舵パイロット弁２０８に供給されている流体圧を監視するように、主流体源圧力センサ３１２を構成し得る。図２に示されている模範的な実施形態では、主流体源圧力センサ３１２は主減圧弁２１０とオンオフソレノイド弁２１８との間に配置される。システムの作動状態に関する所望のデータを供給するように、圧力センサ３０８、３１０、３１２を電気液圧システム２００の周りの他の位置に配置することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
主操舵構成部材および重複操舵構成部材を使用した現在の操舵システムを簡略化および改良するために、本明細書に記載されている電気液圧操舵システム２００を使用し得る。必要になった場合に、電気液圧システム２００により、主システムと重複システムとの間で簡単かつ確実な切り換えを行うことが可能である。
【００３２】
使用時、電気液圧システム２００は主流体源２２８からの加圧流体を含み得る。メインスプール弁２２０が開放位置に移動されたときに、メインスプール弁２２０を通して急速な流体の流れを行うレベルに、流体圧を維持することが可能である。主減圧弁２１０により、右側の主操舵パイロット弁２０６および左側の主操舵パイロット弁２０８によって用い得る所望のレベルに、流体圧を低減し得る。主流体源圧力センサ３１２により、流体圧が所望の操舵制御を行うのに十分であるかどうかを検出するために、主減圧弁２１０を通過した後の流体圧を監視することが可能である。さらに、監視された流体圧が指定範囲外にあった場合、電気液圧システム２００は主パイロットシステム２０４から重複パイロットシステム２０５に切換制御し得る。
【００３３】
操作者は、入力装置３０２を操作することによって作業機械１００を操舵することが可能である。入力装置３０２、またはそれに関連付けられたセンサ３０４は、操舵信号を制御モジュール３０６に送信し得る。それに応じて、制御モジュール３０６は、主流体源圧力センサ３１２から操舵信号、さらには、圧力信号を受信することが可能である。操舵信号に基づき、制御モジュール３０６は、制御信号を発生させて、関連付けられた右側の主操舵パイロット弁２０６または左側の主操舵パイロット弁２０８のソレノイドを作動させ得る。操舵弁２０６、２０８は比例弁であるので、制御モジュール３０６は、操舵弁２０６、２０８を所望の程度だけ開いて、圧力を調整することが可能である。次に、適切な操舵パイロット弁を通して、関連付けられたシャトル弁に流体を導き得る。主操舵パイロット弁２０６、２０８からの流体圧が重複操舵パイロット弁２１２、２１４からの圧力よりも大きい限り、主操舵パイロット弁２０６、２０８からの流体は、メインスプール弁２２０の位置を制御するためにパイロット流体として使用される。それに応じて、主操舵パイロット弁２０６、２０８からの流体は、シャトル弁を通ってメインスプール弁２２０に流れ、パイロット流体力を加えて、メインスプール弁２２０の位置を変化させることが可能である。メインスプール弁２２０を通って操舵アクチュエータ２０２、２０３に流れ得る流体に直接影響を与える、メインスプール弁２２０に対するパイロット圧により、メインスプール弁２２０の位置が変化する。
【００３４】
右側の圧力センサ３０８および左側の圧力センサ３１０は、メインスプール弁２２０の位置を変化させるように作用する流体圧を監視し、またパイロット圧を示す信号を制御モジュール３０６に伝達することが可能である。制御モジュール３０６は、そのメモリに、入力装置３０２から受信された所定の操舵信号に関するパイロット流体圧の予め確立された許容範囲を含み得る。測定されたパイロット流体圧と、予め確立された圧力範囲とを比較して、メインスプール弁２２０の位置を制御するために用いられるパイロット流体圧が許容範囲内にあるかを確認するように、制御モジュール３０６を構成することが可能である。
【００３５】
作動中に、右側の圧力センサ３０８および左側の圧力センサ３１０または主流体源圧力センサ３１２によって検出されたような流体圧が、予め確立された範囲内になかった場合、制御モジュール３０６は、主パイロットシステム２０４を作動させず、重複パイロットシステム２０５を作動させることが可能である。制御モジュール３０６が、制御信号をオンオフソレノイド弁２１８に送信して、オンオフソレノイド弁２１８のソレノイドを通電した場合に、主パイロットシステム２０４を非作動にし得る。このようにして、右側の主操舵パイロット弁２０６および左側の主操舵パイロット弁２０８への流体の流れが排除される。さらに、オンオフソレノイド弁２１８を通して、オンオフソレノイド弁２１８と主操舵パイロット弁２０６、２０８との間のライン内の流体圧をタンクに排出することが可能である。それと同時に、作業機械１００に対する連続的な操舵および制御を行うように、制御モジュール３０６によって重複パイロットシステム２０５を作動させ得る。
【００３６】
連続的な操舵および制御を行うために、主流体源２２８または副流体源２３０により、重複流体パイロットシステム２０５を通して加圧流体をメインスプール弁２２０に供給して、操舵アクチュエータ２０２、２０３を制御することが可能であり、さらに、加圧パイロット流体を右側の重複操舵パイロット弁２１２および左側の重複操舵パイロット弁２１４に供給して、メインスプール弁２２０の位置を制御することが可能である。入力装置３０２からの信号に応答して操舵するために、制御モジュール３０６は、適切な右側の重複操舵パイロット弁２１２または左側の重複操舵パイロット弁２１４を適切な程度だけ開き、パイロット流体の流れを供給して、メインスプール弁２２０の位置を制御することが可能である。右側の重複操舵パイロット弁２１２または左側の重複操舵パイロット弁２１４からの流体は、関連付けられたシャトル弁に流れ得る。このとき、重複操舵パイロット弁からの圧力は主操舵パイロット弁からの圧力よりも大きいので、シャトル弁によって、主操舵パイロット弁への流体ラインを遮断しつつ重複流体弁からの流体の通過が可能になる。
【００３７】
したがって、シャトル弁は、主パイロットシステム２０４が故障した場合に、主パイロットシステム２０４および重複パイロットシステム２０５からのパイロット流体に適切に優先順位を付けて、メインスプール弁２２０の位置を制御しかつ連続的な操舵制御を行う。さらに、シャトル弁は、このようにして、簡単で、効率的で、信頼性の高いものとなる。簡単で効率的なこの構成により、信頼性を向上させつつシステムのコストを低減することが可能である。
【００３８】
本発明の範囲から逸脱することなく、開示されている実施形態に様々な修正および変更をなし得ることが当業者には明らかであろう。本明細書に開示されている本発明の仕様および実施を考慮すれば、本発明の他の実施形態が当業者には明らかであろう。仕様および実施例は模範的なものに過ぎないと考えるべきであり、本発明の真の範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物によって示されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】模範的な作業機械の概略図である。
【図２】模範的な操舵制御システムの概略図である。
【図３】模範的な電気制御システムの概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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