(57)【要約】機械制御システム（３６）は、加速ペダル（２８）と前進−ニュートラル−後退切替装置（３２）を含むオペレータインタフェース（２２）、動力源（１４）およびトランスミッションアセンブリ（１６）と通信するように構成されたプロセッサを含んでいてもよい。プロセッサは、前進−ニュートラル−後退切替装置からの要求を取得するように構成されていてもよい。プロセッサはまた、前進−ニュートラル−後退切替装置の要求に応答して、トランスミッションアセンブリの動作を調整するための命令を発するように構成されていてもよい。プロセッサはまた、動力源の速度を第一のレートで上昇させる要求を取得するように構成されていてもよい。動力源の速度に関する要求は加速ペダルの位置に基づいていてもよい。プロセッサはまた、動力源の速度を第一のレートより遅い第二のレートで上昇させるための命令を発するように構成されていてもよい。これによって、トランスミッションアセンブリに、前進走行状態、ニュートラル状態、後退走行状態のうちの１つから前進走行、ニュートラル、後退走行状態のうちの他の１つに切り替えられることによる前進−ニュートラル−後退切替装置からの要求に応答するための時間を与えることができる。
2014502712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械制御システム（３６）であって、
加速ペダル（２８）と前進−ニュートラル−後退切替手段（３２）とを含むオペレータインタフェース（２２）と、
動力源（１４）と、
トランスミッションアセンブリ（１６）と、
通信するように構成されたプロセッサを備え、
プロセッサは、
前進−ニュートラル−後退切替装置からの要求を取得し、
前進−ニュートラル−後退切替装置の要求に応答してトランスミッションアセンブリの動作を調整する命令を発し、
動力源の速度を第一のレートで上昇させる要求を取得し、ここで動力源の速度に関する要求は加速ペダルの位置に基づくものであり、
動力源の速度を第一のレートより遅い第二のレートで上昇させる命令を発して、トランスミッションアセンブリに、前進走行状態、ニュートラル状態、後退走行状態のうちの１つから前進走行状態、ニュートラル状態、後退走行状態のうちの他の１つへと切り替えられることによる前進−ニュートラル−後退切替装置からの要求に応答するための時間を与える
ように構成されている機械制御システム（３６）。
【請求項２】
前進−ニュートラル−後退切替装置からの要求を取得することが、前進走行モードと後退走行モードとを切り替える要求を取得することを含む、請求項１に記載の機械制御システム（３６）。
【請求項３】
トランスミッションアセンブリへの命令を発することが、前進走行モードと後退走行モードとを切り替える、トランスミッションアセンブリ（１６）への命令を発することを含む、請求項２に記載の機械制御システム（３６）。
【請求項４】
前進−ニュートラル−後退切替装置からの要求を取得することが、走行モードからニュートラルモードに切り替える要求を取得することを含む、請求項１に記載の機械制御システム（３６）。
【請求項５】
トランスミッションアセンブリへの命令を発することが、前進走行モードと後退走行モードのうちの一方とニュートラル状態とを切り替える、トランスミッションアセンブリ（１６）への命令を発することを含む、請求項４に記載の機械制御システム（３６）。
【請求項６】
動力源の速度に関する命令を発することが、動力源の速度を増分的に上昇させる命令を発することを含む、請求項１に記載の機械制御システム（３６）。
【請求項７】
動力源の速度に関する命令を発することが、動力源の速度を第二のレートより速い第三のレートで上昇させる命令を発することを含む、請求項１に記載の機械制御システム（３６）。
【請求項８】
第三のレートが第一のレートより遅い、請求項７に記載の機械制御システム（３６）。
【請求項９】
加速ペダル（２８）と、
前進−ニュートラル−後退切替装置（３２）と、
を含むオペレータインタフェース（１２）と、
動力源（１４）と、
トランスミッションアセンブリ（１６）と、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の機械制御システム（３６）と、
を含む機械（１０）。
【請求項１０】
加速ペダル（２８）と前進−ニュートラル−後退切替装置（３２）とを備えるオペレータインタフェース（２２）と、動力源（１４）と、トランスミッションアセンブリ（１６）と、を含む機械（１０）のための機械制御方法であって、
前進−ニュートラル−後退切替装置からの要求を取得するステップと、
前進−ニュートラル−後退切替装置の要求に応答してトランスミッションアセンブリの動作を調整するステップと、
動力源の速度を第一のレートで上昇させる要求を取得するステップであって、動力源の速度に関する要求が加速ペダルの位置に基づくステップと、
機械が停止するまで、動力源の速度を第一のレートより遅い第二のレートで上昇させることによって、動力源の速度に関する要求への応答を制限するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に機械制御システム、より詳しくは、動力源の速度に対してレート制限を実行する機械制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな作業を行うために、たとえばローダ、トラクタまたはその他の種類の重機を含む機械を使用することができる。オペレータは、オペレータインタフェースを使って機械の構成要素、たとえばエンジン、トランスミッション、器具、牽引アセンブリ等を制御できる。機械はまた、機械の構成要素の制御を支援する制御システムを含んでいてもよい。
【０００３】
機械の操作中、オペレータは機械に対し、その走行方向を現在の方向から新しい方向に転換するように要求することがある。現在の方向は前進方向であってもよく、新しい方向は後退方向であってもよく、またその逆でもよい。別の時点でオペレータは、機械が走行方向に推進されている状態からニュートラル状態にされるように要求することがある。機械の走行方向を転換し、または機械をニュートラル状態にするために、オペレータは機械を減速させるかもしれない。オペレータはまた、新しい方向またはニュートラル状態を選択することがある。場合により、オペレータは、エンジン速度の高速化を要求することによって、新しい方向またはニュートラル状態へと機械を素早く加速させようと試みることがある。オペレータによるエンジン速度高速化の要求に応答して、機械が方向転換工程中に一時的に不適当な方向に加速し、または機械をニュートラル状態にする途中に機械が走行方向へと加速することがありうる。これは、オペレータの要求に対するエンジンの応答が、新しい方向またはニュートラル状態が選択されたことに対するトランスミッションの応答より速いことによる。意図されない、または望まれない加速は、機械の性能に悪影響を与えかねない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明のシステムと方法は、上記の問題の１つまたは複数および当業界で公知のその他の問題を解決することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある態様によれば、機械制御システムは、加速ペダルと前進−ニュートラル−後退切替装置を含むオペレータインタフェース、動力源、およびトランスミッションアセンブリと通信するように構成されたプロセッサを含んでいてもよい。プロセッサは、前進−ニュートラル−後退切替装置からの要求を取得するように構成されていてもよい。プロセッサはまた、前進−ニュートラル−後退切替装置の要求に応答して、トラントミッションアセンブリの動作が調整されるようにする命令を発するように構成されていてもよい。プロセッサはまた、動力源の速度を第一のレートで上昇させる要求を取得するように構成されていてもよい。動力源速度要求は、加速ペダルの位置に基づいていてもよい。プロセッサはまた、動力源の速度を第一のレートより遅い第二のレートで上昇させる命令を発するように構成されていてもよい。これにより、トランスミッションアセンブリに、前進走行状態、ニュートラル状態、後退走行状態のうちの１つから前進走行状態、ニュートラル状態、後退走行状態のうちの他の１つに切り替えられることによる前進−ニュートラル−後退切替装置からの要求に応答するための時間が与えられる。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、加速ペダルと前進−ニュートラル−後退切替装置を含むオペレータインタフェース、動力源、およびトランスミッションアセンブリを含む機械の機械制御方法が開示される。この方法は、前進−ニュートラル−後切替装置からの要求を取得するステップを含んでいてもよい。この方法はまた、前進−ニュートラル−後退切替装置の要求に応答してトランスミッションアセンブリの動作を調整するステップも含んでいてよい。この方法はまた、動力源の速度を第一のレートで上昇させる要求を取得するステップを含んでいてもよい。動力源速度要求は、加速ペダルの位置に基づいていてもよい。この方法はまた、機械が停止するまで動力源の速度を第一のレートより遅い第二のレートで上昇させることによって、動力源速度要求に対する応答を制限するステップも含んでいてよい。
【０００７】
本発明のまた別の態様によれば、機械はオペレータインタフェースを含んでいてもよい。オペレータインタフェースは、加速ペダルと、前進−ニュートラル−後退切替装置と、を含んでいてもよい。機械はまた、動力源と、トランスミッションアセンブリと、制御システムと、を含んでいてもよい。制御システムは、前進−ニュートラル−後退切替装置からの命令を取得するように構成されていてもよい。制御システムはまた、前進−ニュートラル−後退切替装置の命令に応答して、トランスミッションアセンブリの動作を調整するように構成されていてもよい。制御システムはまた、動力源の速度を第一のレートで上昇させる要求を取得するように構成されていてもよい。この要求は、加速ペダルの位置に基づいていてもよい。制御システムはまた、機械が停止するまで、第一のレートより遅い第二のレートで動力源の速度を上昇させるように構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の１つの態様による機械の側面図である。
【図２】本発明の１つの態様による運転室の内部の斜視図である。
【図３】本発明の１つの態様による制御システム、パワートレイン、動力付き構成要素の概略図である。
【図４】本発明の１つの態様による、エンジン速度レート制限の方法のフローチャートである。
【図５】本発明の１つの態様による、エンジン速度レート制限の方法のフローチャートである。
【図６】機械のある走行方向への意図されない、または望まれない加速を示すグラフである。
【図７】本発明の１つの態様らよる速度曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は機械に使用される。以下に説明する実施形態においては、ホイールローダとしての機械１０が開示される。しかしながら、当然のことながら、他の種類の機械も本明細書で開示される実施形態から利益を受けることができ、これらはたとえば、地上走行型車両、たとえば自動車、トラック、農業用車両および／または、たとえばトラックローダ、ドーザ、トラクタ、掘削機、グレーダ、オンハイウェイトラック、オフハイウェイトラック等の建設機械および／または、当業者にとって公知の他のいずれの種類の機械であってもよい。
【００１０】
図１に示されるように、機械１０は、運転室１２と動力源１４と、トランスミッションアセンブリ１６と、牽引アセンブリ１８と、器具アセンブリ２０のほか、当業者にとって公知のその他の機械構成要素を含む。これらの機械構成要素の各々について以下に説明する。
【００１１】
図２に示されるように、運転室１２はオペレータインタフェース２２を含んでいる。オペレータインタフェース２２は、機械のオペレータが信号、要求および／または、所望の機械の走行、操作および／または制御を示す命令を発生するために使用できる装置を含む。１つの実施形態において、オペレータインタフェース２２は、ステアリング装置２４と、ジョイスティック２６と、加速またはスロットルペダル２８と、減速または制動ペダル３０と、前進（フォワード）−ニュートラル−後退（リバース）（ＦＮＲ）切替装置３２と、を含む。当然のことながら、当業者にとって公知の他のいずれの制御装置がオペレータインタフェース２２に含まれていてもよい。
【００１２】
オペレータが、たとえば減速ペダル３０に圧力を加えることによって減速ペダル３０を操作する際、オペレータは機械１０の推進または走行が相応に遅延されると予想し、そのようにすることができる。これに対し、オペレータが加速ペダル２８を踏むことによって加速ペダル２８を操作する際、オペレータは機械１０の推進または走行が相応に加速されると予想し、そのようにすることができる。オペレータが加速ペダル２８に圧力をかけるのをやめた時も、機械１０の推進または走行の遅延が予想され、遅延が生じる。
【００１３】
ＦＮＲ切替装置３２によって、オペレータは機械１０を選択的に前進走行モード、ニュートラルモード、後退走行モードにすることができる。図２に示されるように、ＦＮＲ切替装置３２は、前進走行モード、ニュートラルモード、後退走行モードに対応する３つの位置の間で移動可能なレバーであってもよい。ＦＮＲ切替装置３２が前進走行位置にあるとき、動力源１４からの動力は牽引アセンブリ１８の前進運動に変換されてもよい。ＦＮＲ切替装置３２が後退走行位置にあるとき、動力源１４からの動力は牽引アセンブリ１８の後退運動に変換されてもよい。そして、ＦＮＲ切替装置３２がニュートラル位置にあるとき、動力源１４は牽引アセンブリ１８から切り離されるが、動力源１４からの動力は引き続き器具アセンブリ２０の運動に変換されてもよい。
【００１４】
動力源１４は、オペレータインタフェース２２からの入力および当業者にとって公知のその他の入力に応答してもよい。動力源１４は、たとえば、速度上昇、速度低下、または速度維持による入力に応答してもよい。動力源１４は、たとえば内燃機関を含んでいてもよく、これにはたとえば火花点火エンジン、圧縮点火エンジン、ロータリエンジン、ガスタービンエンジン、および／またはガソリン、ディーゼル燃料、バイオディーゼル、エタノール、メタノールおよびこれらの組合せを動力源とするエンジン等が含まれるが、これらに限定されない。動力源１４はまた、水素燃料エンジン、燃料電池、太陽電池および／または、当業者にとって公知の他のいずれの動力源を含んでいてもよい。
【００１５】
動力源１４とトランスミッションアセンブリ１６は、図１と３に示されるように動作的に連結され、一体としてパワートレインを形成する。トランスミッションアセンブリ１６は、動力源１４の回転運動を牽引アセンブリ１８の駆動に使用される回転運動に変換するように構成されてもよい。牽引アセンブリ１８は、少なくとも１つの牽引装置を含み、これはたとえば車輪、無限軌道、または当業界で公知のいずれの適当な牽引装置または牽引装置の組合せであってもよい。トランスミッションアセンブリ１６は、電気油圧式シングルパス静油圧トランスミッション、電気油圧式マルチパス静油圧トランスミッションおよび／または当業者にとって公知の他のいずれのトランスミッションを含んでいてもよい。静油圧トランスミッションはたとえば、順方向の流れループと逆方向の流れループにより流体的に連結されるポンプと油圧モータを含んでいてもよい。ポンプは、動力源１４の回転運動を油圧油の流れに変換することができ、油圧モータが油圧油の流れを再び回転運動に変換することができ、これが牽引アセンブリ１８の駆動に使用される。静油圧トランスミッションの中の油圧油の流れと圧力はサーボ制御されるか、それ以外に、いずれの適当な制御システムによって電子的に制御されてもよい。
【００１６】
トランスミッションアセンブリ１６はまた、動力源１４の回転運動を器具アセンブリ２０の運動に変換してもよい。器具アセンブリ２０は多彩な作業、たとえば掘削、ダンピング、揚上、スクレーピング、および当業者にとって公知のその他の作業を実行するために使用されてもよい。多様な器具が機械１０に取り付けられてもよく、運転室１２から制御されてもよい。器具アセンブリ２０は作業を行うために使用されるいずれの器具を含んでいてもよく、たとえばバケット、フォーク装置、ブレード、ショベル、または当業者にとって公知の他のいずれの作業用具であってもよい。
【００１７】
機械１０はまた、１つまたは複数のセンサ３４を含んでいてもよい。センサ３４は、機械１０の全体に設置されてもよく、機械１０に関する情報を提供してもよい。１つの実施形態において、センサ３４は、オペレータインタフェース２２、動力源１４、トランスミッションアセンブリ１６、牽引アセンブリ１８、器具アセンブリ２０のほか、当業者にとって公知の他の機械構成要素に関するパラメータを示す信号を生成するように動作可能である。たとえば、センサ３４は、トランスミッションアセンブリ１６に関する動作パラメータ、たとえば油圧油の圧力、油圧油の温度、変位、速度および／または他のあらゆる適当な動作パラメータを示す信号を生成してもよい。センサ３４はまた、動力源１４に関する動作パラメータ、たとえば動力源の速度を示す信号を生成するように動作可能であってもよい。センサ３４が加速ペダル２８、ＦＮＲ切替装置３２、および／または器具アセンブリ２０の位置を示す信号を生成してもよいことも想定される。このような信号は、デジタル、アナログ、機械的、および／または油圧信号の形態であってもよい。
【００１８】
機械１０はまた、運転室１２、動力源１４、トランスミッションアセンブリ１６、牽引アセンブリ１８、および／またはセンサ３４と動作的に連結される制御システム３６を含んでいてもよい。制御システム３６は、１つまたは複数のプロセッサ、マイクロプロセッサ、中央処理ユニット、搭載コンピュータ、電子制御モジュール、および／または当業者にとって公知の他のいずれの演算および制御装置を含んでいてもよい。制御システム３６は１つまたは複数のソフトウェアプログラムまたはアプリケーションを実行してもよく、これらはメモリ位置に保存され、コンピュータ読取可能媒体から読み出され、および／またはあらゆる適当な通信ネットワークを通じて制御システム３６に動作的に接続される外部装置からアクセスされる。
【００１９】
制御システム３６は、機械構成要素の動作を制御するように構成される。たとえば、制御システム３６は、トランスミッションアセンブリ１６を制御するように動作可能である。制御システム３６はまた、制御信号を動力源１４に供給することによって動力源１４を制御し、吸気、燃料注入および、当業者にとって公知の動力源の動作のあらゆる適当な面が実行されるように動作可能である。このような信号は、デジタル、アナログ、機械的、および／または油圧信号の形態であってもよい。
【００２０】
オペレータは、オペレータインタフェース２２と制御システム３６を使って運転室１２から機械１０をコントロールし、機械構成要素を制御することができる。たとえば、機械１０の動作中、オペレータは機械の走行方向を変えたいと考えることがある。すなわち、オペレータは機械１０の第一の方向への移動を停止させて、機械の第一の方向とは実質的に反対の第二の方向への推進を開始したいことがある。たとえば、オペレータは、機械１０の前進方向への走行を停止させて、機械１０の後退方向への推進を開始するか、その逆にしたいと考えることがある。
【００２１】
機械の走行方向を転換するために、オペレータは各種の動作を実行できる。オペレータが加速ペダル２８を操作して機械１０を第一の方向に推進させている時に方向転換を決定すると、オペレータは加速ペダル２８に圧力をかけるのをやめるか、その他の方法でそれを解除してもよい。加速ペダル２８が解除されると、機械１０は、第一の方向に移動し続けながら、減速を開始することができる。オペレータが加速ペダル２８を操作して機械１０を第一の方向に推進していない時は、方向転換が決定された場合に加速ペダル２８の解除は不要である。
【００２２】
オペレータは、ＦＮＲ切替装置３２を前進走行モードから後退走行モードに、またはその逆に切り替えて、トランスミッションアセンブリ１６に方向転換させてもよい。当然のことながら、切替中、オペレータはＦＮＲ切替装置３２をある期間にわたってニュートラルモードに入れてもよい。機械１０が素早く第二の方向への移動を開始できるように、オペレータは、切替えモード中および／またはその後、加速ペダル２８に圧力をかけて動力源１４の速度を上昇させる（これを加速する）ことができる。機械によっては、このような動力源の加速によって、機械１０が、第二の方向への走行が始まる前に、機械１０が望まれずに、または意図されずに第一の方向に加速される可能性がある。望まれない、または意図されない機械１０の加速は、図６のグラフ３８に示されている。グラフ３８では、機械走行曲線４０の一部４１は、走行モードが前進「Ｆ」から後退「Ｒ」に変更された後、機械１０が意図されずに、または望まれずに前進「Ｆ」の方向に加速されることを示している。
【００２３】
制御システム３６は、方向転換イベントの上記のようなパターンによって機械１０が望まれずに、または意図されずに不適当な方向に加速されるのを防止できる。機械１０の不適当な方向への望まれない、または意図されない加速を防止するために、制御システム３６は、機械の走行方向が第一の方向から第二の方向に転換されている間動力源１４の応答を制限してもよい。オペレータが、ＦＮＲ切替装置３２を第一の方向に関するモードから（ニュートラルモードに、次に第二の方向に関するモードへと）切り替えた後に加速ペダル２８に再び圧力を加えると、動力源１４の速度は、通常の場合より遅いレートで上昇してもよい。レート制限によって、動力源１４の応答が遅くなり、トランスミッションアセンブリ１６は、方向転換に対応して、機械１０を第二の方向に推進する準備をするのに十分な時間が得られる。
【００２４】
図７に示されるグラフ４２は、ある期間中に行われるレート制限を示す。グラフ４２において、第一の曲線４４は、後述の時点で動力源１４の実際の速度を制限するために使用可能な、ある期間中のレート制限速度を示す。レート制限速度とは、それ以下であれば望まれない、または意図されない機械１０の不適当な方向への加速が発生しない速度である。レート制限速度は、過去の動作データ、試験データ、１つまたは複数のルックアップテーブル、モデルデータ、および／または他のいずれの適当な機械情報源に基づいていてもよい。第二の曲線４６は、その期間中の動力源１４に対する要求速度（オペレータが要求）を表す。第二の曲線４６を構成する数値は、加速ペダル２８の位置に基づいていてもよい。第三の曲線４８は、その期間中の動力源１４の実際の速度を表す。これらの曲線４４、４６、４８は、制御システム３６が不適当な方向への意図されない、または望まれない加速を回避するためにどのようにレート制限を行うかを示している。
【００２５】
機械１０が第一の、すなわち「通常の」の動作状態にある時、制御システム３６によるレート制限は不要であってもよい。第一の動作状態は、機械１０の不適当な方向への加速が発生しうる条件がないことに対応していてもよい。第一の動作状態は、第二の曲線４６と第三の曲線４８の、約１２から１３．８の間の期間の部分により表される。第二の曲線４６が第三の曲線４８に近いことは、制御システム３６が動力源１４の実際の速度をオペレータによる動力源１４への要求速度にしようとしている、またはそれに近づけようとしていることを示す。
【００２６】
第一の動作状態において、制御システム３６のレート制限機能はオフにされてもよい。あるいは、レート制限機能は有効であってもよいが、実際の速度と要求された速度を妨害しないように設定されてもよい。たとえば、レート制限速度で構成される第一の曲線４４の一部は、約１２から１５．５の間の期間に第二の曲線４６と第三の曲線４８より高く保持されており、これは、レート制限速度が第一の動作状態中には実際の速度または要求速度を制限していないことを示している。制御システム３６は、レート制限のトリガ条件が満たされるまで、第一の動作状態で動作を継続することができる。
【００２７】
機械１０の走行方向を転換するために、オペレータは加速ペダル２８を解除して機械１０が減速され、停止され、その後、反対方向に推進されるようにすることがある。加速ペダル２８の解除は、制御システム３６によって、動力源１４に対する要求速度の低下として認識され、グラフ４２の中の約１３．８から１４．４の間の期間の第二の曲線４６の減速部分により表される。加速ペダル２８が解除されると、動力源１４の実際の速度が徐々に低下し、これはグラフ４２の中で、約１３．８から１５．５の間の期間の第三の曲線４８の減速部分により表される。動力源の実際の速度から所定の数値または相殺分を差し引いたものが、動力源に対する要求速度より大きければ、制御システム３６は第一のトリガ条件が満たされたと認識する。第一のトリガ条件が満たされるのは、たとえば動力源１４が牽引アセンブリ１８によって後退駆動されている時、および／または機械１０が減速している時、および／または動力源１４がトランスミッションアセンブリ１６によって後退駆動されている時であり、これは、機械の減速および／または後退駆動によって、動力源の実際の速度が上昇し、および／または動力源の実際の速度が動力源に対する要求速度と同じ速さで減速することができなくなるからである。牽引アセンブリ１８がトランスミッションアセンブリ１６を通じて動力源１４に動力を供給すると、動力源１４は後退駆動される。
【００２８】
方向転換を行うために、オペレータはまた、ＦＮＲ切替装置３２を前進走行モードから後退走行モードに、または後退走行モードから前進走行モードに、途中でニュートラルモードを通過して移動させ、機械１０の走行方向を変化させる。オペレータがＦＮＲ切替装置３２を１つのモードから他のモードに移動させると、他のトリガ条件が満たされる。第一のトリガ条件が満たされた時に制御システム３６がレート制限動作状態での動作を開始してもよいと想定され、すると、第二のトリガ条件が満たされないまま、オペレータが加速ペダル２８に圧力をかける。その結果、制御システム３６はＦＮＲ切替装置３２が移動される前に動作して、方向転換の前に機械の速度が急変するのを防止する。これに加えて、またはその代わりに、制御システム３６は、両方のトリガ条件が満たされた後に、レート制限動作状態での動作を開始してもよい。レート制限動作状態に入ったことは、グラフ４２の約１５．５の期間に示されており、ここではＦＮＲ切替装置の信号がＦからＲに移動している。グラフ４２に示されるように、ＦＮＲ切替装置の信号の変化によって、第一の曲線４４は急激に低下する。
【００２９】
前述のように、オペレータは加速ペダル２８に再び圧力を加え、機械１０を第二の方向に素早く推進させようとすることがあり、これによって動力源１４に対する要求速度が上昇する。これは、グラフ４２の中の約１５．８から１６．５の間の期間における第二の曲線４６の急上昇部分により示される。動力源の実際の速度が動力源に対する要求速度と同じ速さで上昇できるようにするために、制御システム３６はレート制限速度を設定してもよく、これは第一の曲線４４の一部により表され、動力源１４の実際の速度がこれを超えるべきではない。グラフ４２の中で、これらのレート制限速度は、約１５．５から１７．７の間の期間に示される。
【００３０】
制御システム３６は、動力源の実際の速度がレート制限速度と同等になるように、動力源１４の速度を調整してもよい。それゆえ、第三の曲線４８と第一の曲線４４の一部はグラフ４２の中の約１６．４から１７．６の間の期間に類似しているが、動力源の実際の速度（第三の曲線４８）はレート制限速度（第一の曲線４４）より低い。レート制限速度に基づき、動力源の実際の速度は、それが動力源に対する要求速度（制限されていない）により密接に追従する場合より低いレートで上昇する。動力源の実際の速度を制限することは、トランスミッションアセンブリ１６が機械１０を第二の方向に推進させるのに十分な時間ができるため、オペレータからの方向転換および加速要求に対する動力源１４の応答時間によって機械１０の第一の方向への意図されない、または望まれない加速が発生することを確実に防止するのに役立つ。レート制限はまた、加速レートがより遅くても、動力源１４の速度が確実に高くなるようにするのに役立ち、それによって、トランスミッションアセンブリ１６の準備が完了したところで、動力源１４はトランスミッションアセンブリ１６を駆動し、機械１０を第二の方向に推進するための動力を素早く供給できる。
【００３１】
制御システム３６がレート制限を行う（およびそれによって曲線４４、４６、４８を生成する）のために実行するステップが、図４と５のフローチャートに示されている。これらのステップには、制御システム３６が、動力源１４が後退駆動されているか否か、または機械１０が減速しているか否かを判断するステップ（ステップ５５）を含んでいてもよい。後退駆動または減速されていれば、制御システム３６は、ＦＮＲ切替装置３２が変更（たとえば走行方向の変更またはある走行方向からニュートラルへの変更）を要求しているか否かを判断する（ステップ５７）。要求されていれば、制御システム３６は、動力源の実際の速度（ステップ５１）と動力源に対する要求速度（ステップ５３）を取得して、動力源の実際の速度から動力源に対する要求速度を差し引いたものが所定の数値より大きいか否かを判断する（ステップ５２）。動力源の実際の速度から動力源に対する要求速度を差し引いたものが所定の数値より大きければ、制御システム３６はレート制限速度を、動力源１４の低いアイドリング速度（たとえば８００ｒｐｍ）か、所定の数値または相殺分を動力源の実際の速度から差し引くことによって算出された速度のいずれか一方に設定する（ステップ５４）。制御システム３６によって選択されるレート制限速度は、低いアイドリング速度および算出速度のうちの高い方であってもよい。これは、グラフ４２の中の約１５．５から１６の間の期間に示されており、ここでは算出速度が低いアイドリング速度より高いため、レート制限速度は算出速度に設定されている。これに対して、制御システム３６が、動力源の実際の速度から動力源に対する要求速度を差し引いたものが所定の数値より低いと判断した場合、制御システム３６は、所定の遅い増分で、時間をかけてレート制限速度を上昇させる（ステップ５６）。これは、グラフ４２の約１６から１７．２の間の期間に見られる。
【００３２】
トランスミッションアセンブリ１６が機械１０を第二の方向に推進できる状態になったら、制御システム３６は、動力源１４の実際の速度をより速いレートで上昇させてもよく、これは、意図されず、または望まれずに第一の方向に加速するリスクがなくなっているからである。実際の速度のより速いレートは第一の曲線４４の一部によって示されるように、レート制限速度と制限された要求速度の変化率を上昇させることによって実現される。したがって、実際の速度は、制限されたな要求速度に対応する、より速いレートで上昇しうる。
【００３３】
制御システム３６がレートを変えるために実行する工程は、機械１０が第一の方向への移動を停止したか否かを判断するステップ（ステップ５８）を含んでいてもよい。停止していなければ、制御システム３６は、レート制限速度が所定の終了速度に到達したか否かを判断する（ステップ５９）。所定の終了速度は、「通常の」動作条件に関するレート制限速度であっても、または動力源に対する要求速度より速い、またはそれと等しいどの速度であってもよい。レート制限速度がまだ所定の終了速度に到達していない場合、制御システム３６はステップ５２からの工程を繰り返す。レート制限速度が所定の終了速度に到達したところで、制御システム３６はレート制限動作を終了する（ステップ６４）。制御システム３６が機械１０は第一の方向への移動を停止したと判断した場合、制御システム３６は、レート制限速度が所定の終了速度に到達したか否かを判断してもよい（ステップ６０）。これは、グラフ４２において、第一の曲線４４のうち約１７．７の期間の部分により示される。終了速度に到達していれば、制御システム３６はレート制限動作を終了することによって、レート制限を行わない「通常の」動作に戻る（ステップ６４）。制御システム３６が、レート制限速度が所定の終了速度より低いと判断した場合、制御システム３６は速い増分でレート制限速度を上昇させ（ステップ６２）、レート制限速度が所定の終了速度に到達するようにする。これは、グラフ４２において、第一の曲線４４のうち約１７．２から１７．７の間の期間の部分により示され、それによって第三の曲線４８に、それに対応する上昇部分が発生する。レート制限速度が所定の終了速度に到達すると、制御システム３６は、レート制限を行わない「通常の」動作に戻る（ステップ６４）。トリガ条件が再び満たされた時はいつでも、制御システム３６はレート制限に戻ることができる。
【００３４】
ステップ５７において、ＦＮＲ切替装置３２により変更が要求されていない場合、制御システム３６は、動力源の実際の速度（ステップ６６）と動力源に対する要求速度（ステップ６８）を取得し、動力源の実際の速度から動力源に対する要求速度を差し引いたものが所定の数値より大きいか否かを判断する（ステップ７０）。動力源の実際の速度から動力源に対する要求速度を差し引いたものが所定の数値より大きい場合、制御システム３６はレート制限速度を、動力源１４の低いアイドリング速度か、所定の数値または相殺分を動力源の実際の速度から差し引くことによって算出された速度のいずれか一方に設定する（ステップ７４）。制御システム３６によって選択されるレート制限速度は、低いアイドリング速度と算出速度のうちの高い方であってもよく、この場合、算出速度が低いアイドリング速度より高いため、レート制限速度は算出速度に設定される。これに対して、制御システム３６が、動力源の実際の速度から動力源に対する要求速度を差し引いたものが所定の数値より低いと判断した場合、制御システム３６は所定の遅い増分で時間をかけてレート制限速度を上昇させる（ステップ７２）。
【００３５】
制御システム３６は次に、動力源の実際の速度と所定の数値の差が、動力源に対する要求速度より大きいか否かを判断する（ステップ７６）。大きければ、制御システム３６はレート制限速度が所定の終了速度に到達したか否かを判断する（ステップ７８）。レート制限速度が所定の終了速度に到達していない場合、制御システム３６はステップ５７に進み、ＦＮＲ切替装置の信号を再びチェックする。レート制限速度が所定の終了速度に到達している場合、制御システム３６はレート制限動作を終了する（ステップ６４）。
【００３６】
ステップ７６において、動力源の実際の速度と所定の数値の差が、動力源に対する要求速度より大きくない場合、制御システム３６はレート制限速度が所定の終了速度に到達したか否かを判断する（ステップ８０）。到達していれば、制御システム３６はレート制限動作を終了することによって、レート制限を行わない「通常の」動作に進む（ステップ６４）。制御システム３６がレート制限速度は所定の終了速度より低いと判断した場合、制御システム３６は速い増分でレート制限速度を上昇させる（ステップ８２）。制御システム３６は次に、ＦＮＲ切替装置３２により変更が要求されているか否かをチェックする。要求されていなければ、制御システム３６はステップ８０に進む。要求されていれば、制御システム３６はステップ５２に進む。
【００３７】
動作中、機械１０の走行方向を転換することに加え、またはその代わりに、オペレータは、ある方向への機械１０の推進を停止して、機械１０をニュートラル状態にしたいと考えることがある。オペレータは、そのようにして、動力源１４により生成される動力がより多く器具アセンブリ２０に向けられ、器具アセンブリ２０の可動性を向上させたいと考えることがある。それによって、器具アセンブリ２０はオペレータの命令により迅速に反応できる。関係するステップは、上記のステップ５１〜８４であるが、ＦＮＲ切替装置３２を走行モードに操作する代わりに、オペレータはＦＮＲ切替装置３２をニュートラルモードにする。ＦＮＲ切替装置３２をニュートラルモードにすることは、レート制限動作のための第二のトリガとなる。グラフ４２はここにも適用されるが、当然のことながら、約１５．５での第一の曲線４４の急激な低下は、ＦＮＲ切替装置が走行モードの１つではなくニュートラルモードにされたことによる。走行モードからニュートラルモードに切り替わった時に制御システム３６がレート制限に入り、これを実行し、終了することに関連して実行するステップは、その点を除き、走行モード間の切り替え時に制御システム３６がとるステップを同様にたどる。
【００３８】
方向転換または方向モードからニュートラルへの変更中に動力源の速度応答を制御することに加えて、またはその代わりに、制御システム３６がトランスミッションアセンブリ１６の応答を制御して、不適当な方向への意図されない、または望まれない加速の可能性を低減させてもよいことも想定される。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の制御システム３６は機械１０等の機械に適用可能であり、動力源１４と動力源１４を後退駆動できるトランスミッションアセンブリ１６を含む機械に特に適用可能であってもよい。機械１０の動作中、オペレータは機械の走行方向を転換したいと考えることがある。すなわち、オペレータは機械１０の第一の方向への移動を停止させ、機械１０の第一の方向と実質的に反対の第二の方向への推進を開始したいと考えてもよい。オペレータは、方向転換を行うために、加速ペダル２８に圧力をかけるのをやめ、ＦＮＲ切替手段３２を１つの走行モードから別のモードへと切り替え、加速ペダル２８に圧力をかけて、機械１０を第二の方向に素早く加速しようとすることがある。制御システム３６は、加速ペダル２８に圧力がかけられたことに対する動力源１４の応答のレート制限を行い、トランスミッションアセンブリ１６に、機械１０を第二の方向に推進させるように調整する時間が与えられるようにしてもよい。
【００４０】
動作中、オペレータはまた、機械１０のある方向への推進を停止して、機械１０をニュートラル状態にしたいと考えることがある。オペレータは、そうすることによって、動力源１４により生成される動力が器具アセンブリ２０に向けられるようにしたいと考えてもよい。オペレータは、加速ペダル２８に圧力をかけるのをやめ、ＦＮＲ切替装置３２を走行モードからニュートラルモードへと切り替え、加速ペダル２８に圧力をかけて、器具アセンブリ２０を迅速に作動させようとしてもよい。制御システム３６は、加速ペダル２８に圧力がかけられたことに対する動力源１４の応答のレート制限を行い、トランスミッションアセンブリ１６が機械１０を推進する状態から調整する時間をトランスミッションアセンブリ１６が持つことができるようにしてもよい。
【００４１】
本明細書に記載された方法でレート制限を行うことにより、制御システム３６は、オペレータが走行方向を切り替えた時、および／またはオペレータが走行方向からニュートラル動作に切り替えた時に、機械１０がスムーズに動作を続けるようにするのを助ける。また、機械１０の意図されない、または望まれない加速が防止され、これによって機械の性能が向上し、本発明を用いない場合には必要となるであろう機械１０の位置修正が低減される。
【図６】
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【図７】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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