(57)【要約】【課題】  電子牽引制御システムを提供する。【解決手段】  関節型作業機械は、関節継手によって機械を操縦するために、その間の枢動のために連結された前部フレームおよび後部フレームを有する。前部フレームおよび後部フレームのそれぞれは、横方向に離隔された２つの従動車輪を有し、それぞれがそれらに関連するブレーキを有する。操縦中、機械が連結するときに、１つ以上の車輪が牽引力を失い、スリップする可能性がある。電子牽引制御システムは、測定車輪速度信号および関節角信号を受信し、車輪速度信号および関節角信号に対応する所望の車輪速度を算出し、測定車輪速度が所望の車輪速度に等しくなるまで、ブレーキを選択的にかける。【選択図】  図１
2004175347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前部フレームと、後部フレームと、前部フレームおよび後部フレームを連結するための関節継手とを有する作業機械用の電子牽引制御システムであって、
関節角信号を提供するように構成された関節角センサと、
車輪速度信号を提供するように構成された各車輪に関して少なくとも２つの車輪と、
作業機械に関連するブレーキと、
関節角信号および車輪速度信号を受信し、関節角信号に対応する関節速度を算出し、関節速度信号、関節角信号および車輪速度信号に対応して算出される関節に起因する線速度成分と、関節速度信号、関節角信号、車輪速度信号に対応して算出される一時的な関節に起因する速度成分のうち少なくとも１つを有する所望の車輪速度を決定し、対応してブレーキを制御するために制動信号を生成するように構成された電子制御モジュールとを備える電子牽引制御システム。
【請求項２】
負荷信号を生成する負荷センサを備え、電子制御モジュールが負荷信号に対する所望の車輪速度も決定する請求項１に記載の電子牽引制御システム。
【請求項３】
制動信号が１つ以上のブレーキを制御し、所望の車輪速度より大きい速度を有する少なくとも１つの車輪に制動力を印加する請求項１に記載の電子牽引制御システム。
【請求項４】
電子制御モジュールは車輪速度信号および所望の車輪速度に対応する車輪速度誤差値を算出し、制動信号の大きさが車輪速度誤差値の大きさに依存し、直接比例する請求項１に記載の電子牽引制御システム。
【請求項５】
電子制御モジュールは、関節角信号、関節角信号に対応して算出された関節速度、車輪速度に対応して算出された機械速度に基づいて、基準値を算出する請求項１に記載の電子牽引制御システム。
【請求項６】
電子制御モジュールは、車輪速度信号および所望の車輪速度の少なくとも１つに対応して車輪速度誤差値を算出し、基準値を車輪速度誤差値と比較し、車輪速度誤差値が基準値より大きい場合には、制動信号が車輪速度誤差値を基準値に近づけさせるように対応して制御される請求項５に記載の電子牽引制御システム。
【請求項７】
ディファレンシャルロック係合値を有するディファレンシャルロックを備え、電子制御モジュールはディファレンシャルロックを制御してディファレンシャルロック係合値を所定の最大係合値にする請求項１に記載の電子牽引制御システム。
【請求項８】
相対的な枢動のための関節継手によって連結される前部フレームおよび後部フレームを有し、各フレームが少なくとも１つの従動車輪を有し、
関節継手に関連し、関節角信号を生成するように構成された関節角センサと、
各車輪に関連し、それぞれが車輪速度信号を生成するように構成された車輪速度センサと、
関節角信号および車輪速度信号を受信し、各車輪速度信号に対応して測定車輪速度値を決定し、関節角信号に対応して関節速度値を決定し、関節角信号、関節速度信号および車輪速度信号に対応して各車輪に関して関節に起因する線速度値および関節角信号、関節速度信号および車輪速度信号に対応して各車輪に関して一時的な関節に起因する速度値を算出し、関節に起因する線速度値および一時的な関節に起因する速度値に対応して各車輪に関して所望の車輪速度値を算出し、測定車輪速度値および所望の車輪速度値に対応する誤差値を算出し、誤差値に対応して各車輪に関して制動信号を生成するように構成された電子制御モジュールと、
制動信号を受信し、それに対応して作動するように構成された各車輪に関連するブレーキとを備える作業機械用の電子牽引制御システム。
【請求項９】
ブレーキが、比例積分微分制御を用いて制動信号によって制御される請求項８に記載の電子牽引制御システム。
【請求項１０】
作業機械にかかっている可変負荷を測定し、負荷信号を生成するように構成された負荷センサを備え、負荷信号に対応して所望の車輪速度値も算出される請求項８に記載の電子牽引制御システム。
【請求項１１】
少なくとも１つの車輪に関連し、ディファレンシャルロック係合値を有するディファレンシャルロックを備え、ディファレンシャルロックの係合が最大値より小さいディファレンシャルロック係合値に対応して制御される請求項８に記載の電子牽引制御システム。
【請求項１２】
関節型作業機械の車輪スリップを制御する方法であって、
作業機械の前部フレームおよび後部フレームの相対位置を比較し、対応して関節角信号を生成するステップと、
前部フレームおよび後部フレームの少なくとも一方に関連する少なくとも１つの車輪速度を検知し、対応して車輪速度信号を生成するステップと、
関節角信号および各車輪速度信号を受信するステップと、
各車輪速度信号に対応して車輪速度値を生成するステップと、
関節角信号の変化率を決定し、対応して関節速度値を生成するステップと、
関節角信号、関節速度値および各車輪速度信号に対応して関節に起因する線速度値を生成するステップと、
関節角信号、関節速度値および各車輪速度信号に対応して一時的な関節に起因する速度値を生成するステップと、
関節に起因する線速度値および一時的な関節に起因する速度値に基づいて所望の車輪速度値を生成するステップと、
車輪速度値を所望の車輪速度値と比較するステップと、
実際の車輪速度値と所望の車輪速度値との間の差に対応して制動信号を生成するステップと、
制動信号に対応して各車輪に関連するブレーキを制御するステップとを含む車輪スリップを制御する方法。
【請求項１３】
実際の車輪速度値を生成するステップは、
関節角信号および算出された定常状態角速度値に対応する関節に起因する線速度値を生成するステップと、
関節角信号および関節速度信号に対応する関節に起因する一時的な速度値を生成するステップと、
関節に起因する線速度値および一時的な関節に起因する速度値の和として所望の車輪速度値を生成するステップとを含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
可変機械負荷を検知し、対応して負荷信号を生成するステップを含み、所望の車輪速度値を生成するステップが負荷信号に対応して所望の車輪速度値を算出するステップを含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
ディファレンシャルロック係合を検知し、ディファレンシャルロックを制御してディファレンシャルロック係合を所定の最大係合にするステップを含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前部フレームと、後部フレームと、前部フレームおよび後部フレームを連結するための関節継手とを有する作業機械用の電子牽引制御システムであって、
関節角信号θＡＲＴを提供するように構成された関節角センサと、
車輪速度信号ＶＡＣＴＲＲ、ＶＡＣＴＲＦ、ＶＡＣＴＬＲまたはＶＡＣＴＬＦを提供するように構成された各車輪に関する４つの車輪と、
作業機械に関連するブレーキと、
関節角信号θＡＲＴおよび車輪速度信号ＶＡＣＴＲＲ、ＶＡＣＴＲＦ、ＶＡＣＴＬＲ、ＶＡＣＴＬＦを受信し、ωＡＲＴ＝ｄθＡＲＴ／ｄｔを用いて関節速度を算出し、所望の車輪速度ＶＤＥＳを算出し、対応してブレーキを制御するために制動信号を生成するように構成された電子制御モジュールであって、各車輪に関する所望の車輪速度ＶＤＥＳが以下の式を用いて算出される電子制御モジュールとを備え、
機械旋回半径ＴＲがＴＲ＝１／２軸距／ｔａｎ（θＡＲＴ／２）によって算出され、
機械の定常状態角速度ωＳＳがωＳＳ＝ＶＭ／ＴＲによって算出され、ＶＭ＝（（ＶＡＣＴＲＲ＋ＶＡＣＴＲＦ＋ＶＡＣＴＬＲ＋ＶＡＣＴＬＦ）／４）＊（車輪のころがり半径）であり、
定常状態関節状態による車輪速度が、
ＶＳＳＬＦ＝ＶＭ−（ωＳＳ＊トレッド幅／２）
ＶＳＳＬＲ＝ＶＳＳＬＦ
ＶＳＳＲＦ＝ＶＭ＋（ωＳＳ＊トレッド幅／２）
ＶＳＳＲＲ＝ＶＳＳＲＦ
によって算出され、
一時的な関節状態による車輪速度が
ＶＲＦ＝（ωＡＲＴ／２）＊（（トレッド幅／２）−（軸距／２）＊ｔａｎ（θＡＲＴ／２））
ＶＡＲＴＲＦ＝（ＶＲＦの符号）＊（ＦＭＩＮ＊ｍｉｎ（ｆＡＢＳ（ＶＲＦ），ｆＡＢＳ（ＶＬＦ））＋ＦＭＡＸ＊ｍａｘ（ｆＡＢＳ（ＶＲＦ），ｆＡＢＳ（ＶＬＦ）））
ＶＬＦ＝−（ωＡＲＴ／２）＊（（トレッド幅／２）＋（軸距／２）＊ｔａｎ（θＡＲＴ／２））
ＶＡＲＴＬＦ＝（ＶLＦの符号）＊（ＦＭＩＮ＊ｍｉｎ（ｆＡＢＳ（ＶＲＦ），ｆＡＢＳ（ＶＬＦ））＋ＦＭＡＸ＊ｍａｘ（ｆＡＢＳ（ＶＲＦ），ｆＡＢＳ（ＶＬＦ）））
ＶＲＲ＝−ＶＲＦ
ＶＡＲＴＲＲ＝（ＶＲＲの符号）＊（ＦＭＩＮ＊ｍｉｎ（ｆＡＢＳ（ＶＲＲ），ｆＡＢＳ（ＶＬＲ））＋ＦＭＡＸ＊ｍａｘ（ｆＡＢＳ（ＶＲＲ），ｆＡＢＳ（ＶＬＲ）））
ＶＬＲ＝−ＶＬＦ
ＶＡＲＴＬＲ＝（ＶＬＲの符号）＊（ＦＭＩＮ＊ｍｉｎ（ｆＡＢＳ（ＶＲＲ），ｆＡＢＳ（ＶＬＲ））＋ＦＭＡＸ＊ｍａｘ（ｆＡＢＳ（ＶＲＲ），ｆＡＢＳ（ＶＬＲ）））
ＶＤＥＳＬＦ＝ＶＳＳＬＦ＋ＶＡＲＴＬＦ
ＶＤＥＳＲＦ＝ＶＳＳＲＦ＋ＶＡＲＴＲＦ
ＶＤＥＳＬＲ＝ＶＳＳＬＲ＋ＶＡＲＴＬＲ
ＶＤＥＳＲＲ＝ＶＳＳＲＲ＋ＶＡＲＴＲＲ
によって算出される電子牽引制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、関節型作業機械用の電子牽引制御システムに関し、さらに詳細には、作業機械の各車輪に独立にブレーキをかけ、作業機械の関節部の速度に少なくとも部分的に基づいてブレーキ制御を行う電子制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建設現場および他の一般道路以外の場所において用いられる作業機械は、４輪駆動関節型機械であることが多い。関節型機械は、相対的な枢動のための関節継手によって共に蝶着される前部フレームおよび後部フレームを備えている。フレームの一方が他方に対して移動されるとき、機械が旋回する。関節継手はまた、機械が接合されるとき、機械の旋回動力に対して移動の追加成分を与え、機械の中心線に対して垂直である既知の方式で前後に移動する。
【０００３】
悪い足下の状態または機械の重量配分における変化のために、このような作業機械は牽引力の損失を被ることが時々ある。機械の１つの車輪が１つの位置で立ち往生（したがって回転しない）しているために、他の車輪とは非常に異なる速度で回転した場合、または車輪の踏面が地面を捉えることができないために制御不能な状態で回転している場合にも、牽引力の損失イベントが生じる可能性がある。スリップ時には機械があまり効率的に働かないという理由と、機械の下の地面に轍ができて損傷を受けることになる可能性があるという理由から、このようなスリップおよびその結果生じた牽引力の損失は望ましくない。また、車輪がスリップまたは横滑りする場合には、機械のタイヤまたは車輪は物理的損傷または熱的磨耗を被る可能性がある。
【０００４】
さまざまな機械的牽引の解決法が開発され、商業用として位置付けられている。たとえば、前部車輪または後部車輪のスリップを防止するための１つの方法は、滑り車軸にディファレンシャルを係止することを含む。しかし、次に、ディファレンシャル動作が制限され、ある意味の因子に応じるように制御されることはないため、車輪は同一の速度に維持され、関節に悪影響を及ぼす可能性がある。左／右車輪速度におけるある種の差は、機械を旋回するための最適な方式において接合するために前部フレームおよび後部フレームに関して必要とされる。
【０００５】
関節型作業機械は、各車輪用の個別に作動可能なブレーキを備えることが多い。はるかに正確な制御ではあるが、自動車運転者が牽引力を回復するためにブレーキペダルを踏む場合と同様に、自由に回転している車輪を制御するために必要に応じて手動または自動でこのようなブレーキを作動させることができる。
【０００６】
個別にブレーキを作動させるために用いられる自動牽引制御システムは、ジャバド・ホセイニ（Ｊａｖａｄ  Ｈｏｓｓｅｉｎｉ）らに付与された１９９６年７月９日出願の米国特許公報（特許文献１）に開示されている。米国特許公報（特許文献１）の牽引制御システムは、前部フレームまたは後部フレームの２つの車輪の間の回転速度の差を検出し、機械の関節角（関節角がゼロとは、機械が旋回中でないことを意味する）を検出し、これに対応してより高速で回転中の車輪を遅くするための制動制御信号を生成する。米国特許公報（特許文献１）の制動制御信号は、車輪の１つが外車輪であるため、制動制御信号に重みを付けている場合には、より高速に回転させる必要がある可能性があるという事実を考慮している。
【０００７】
しかし、米国特許公報（特許文献１）の制御システムは、内車輪と外車輪との各組の間で所望の速度比を用いて制動制御信号を算出する。この比は、実際に牽引力の損失がある場合には、車輪がスリップしていないと誤った表示をする可能性がある。この制御装置は遅い方の車輪速度に対する速い方の車輪速度の比が予期した値より大きいかどうかを確認するための点検のみを行い、絶対車輪速度を無視するため、たとえば、内車輪と外車輪の両方がわずかにスリップしているか、または内車輪のみがスリップしている場合には、牽引力を失うイベントが生じることが多い。また、米国特許公報（特許文献１）のシステムは、接合中の関節継手の前後または側方への移動の影響を考慮していない。関節速度および関節継手の側方への移動に寄与する車輪速度の部分は小さいわけではなく、牽引力の小さな損失を隠す可能性があることから、米国特許公報（特許文献１）の牽引制御システムは車輪のスリップイベントを見逃すことになる。最後に、米国特許公報（特許文献１）のシステムは、機械にかかる負荷の影響と、その負荷が機械の１つ以上の車輪にわずかの多少の差はあるにしてもどれほどスリップしやすくするかを考慮していない。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，５３５，１２４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、１つ以上の上記の問題を克服することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の好ましい実施形態において、作業機械用の電子牽引制御システムが開示される。作業機械は、前部フレームと、後部フレームと、前部フレームおよび後部フレームに連結している関節継手とを有する。システムは、関節角センサと、少なくとも２つの車輪と、作業機械に関連するブレーキと、電子制御モジュールとを備えている。関節角センサは、関節角信号を提供するようになされている。各車輪は、車輪速度信号を提供するようになされている。電子制御モジュールは、関節角信号および車輪速度信号を受信し、関節角信号に対応する関節速度を算出し、関節速度信号、関節角信号、車輪速度信号に対応して算出される関節に起因する線速度成分と、関節速度信号、関節角信号、車輪速度信号に対応して算出される関節に起因する一時的な線速度成分のうち少なくとも１つを有する所望の車輪速度を決定し、対応してブレーキを制御するために制動信号を生成するようになされている。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態において、作業機械用の電子牽引制御システムが開示される。作業機械は、相対的な枢動のために関節継手によって連結されている前部フレームおよび後部フレームを有する。各フレームは、少なくとも１つの従動車輪を有する。電子牽引制御システムは、関節継手に関連し関節角信号を生成するように構成された関節角センサと、各車輪に関連し車輪速度信号を生成するように構成された車輪速度センサと、電子制御モジュールとを備えている。電子制御モジュールは、関節角信号および車輪速度信号を受信し、各車輪速度信号に対応した測定車輪速度値を決定し、関節角信号に対応した関節速度値を決定し、関節角信号、関節速度信号、車輪速度信号に対応する各車輪に関する関節に起因する線速度値と、関節角信号、関節速度信号、車輪速度信号に対応する各車輪に関する一時的な関節に起因する速度値とを算出し、関節に起因する線速度値および一時的な関節に起因する速度値に対応する各車輪に関する所望の車両速度値を算出し、測定車輪速度値および所望の車輪速度値に対応する誤差値を算出し、誤差値に対応する各車輪に関する制動信号を生成するようになされている。電子制御システムはまた、各車輪に関連し、制動信号を受信し、それに対応して作動するように構成されたブレーキも備えている。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態において、関節型作業機械の車輪のスリップを制御するための方法が開示される。この方法は、作業機械の前部フレームおよび後部フレームの相対的な位置を比較し、それに対応して関節角信号を生成するステップと、前部フレームおよび後部フレームのうちの少なくとも一方に関連する少なくとも１つの車輪速度を検知し、それに対応して車輪速度信号を生成するステップと、関節角信号および各車輪速度信号を受信するステップと、各車輪速度信号に応答する車輪速度値を生成するステップと、関節角信号の変化率を決定し、それに対応して関節速度値を生成するステップとを含む。この方法はまた、関節角信号、関節速度値、各車輪速度信号に対応した関節に起因する線速度値を生成するステップと、関節角信号、関節速度値、各車輪速度信号に対応した一時的な関節に起因する速度値を生成するステップと、関節に起因する線速度値および一時的な関節に起因する速度値に基づいて所望の車輪速度値を生成するステップとを含む。さらに、この方法は、車輪速度値を所望の車輪速度値と比較するステップと、実際の車輪速度値と所望の車輪速度値との間の差に対応する制動信号を生成するステップと、制動信号に対応して各車輪に関連してブレーキを制御するステップとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
はじめに図１を参照するに、本発明の一定の原理を具現している電子牽引制御システム１００が示されている。作業機械がパワーステアリング装置によって操縦される垂直軸を有する関節継手１１１６によって相互連結される前部フレーム１１６８および後部フレーム１１７０から構成される関節型シャーシを有する作業機械の部分概略図が示されている。車輪１０２、１０４、１０６、１０８は、駆動軸１１４、１１６のディファレンシャル１１０、１１２によって駆動され、油圧が印加され、バネ開放式常用ブレーキ１１８、１２０、１２２、１２４がそれぞれ、車輪１０２、１０４、１０６、１０８に連動して、車輪の回転を制御する。
【００１４】
１対の電気制御式比例サービス弁１２６、１２８が、流体管１３０、１３２によってそれぞれ常用ブレーキ１１８、１２０に流体供給関係で連結され、１対の電気制御式比例サービス弁１３４、１３６が、流体管１３８、１４０によって常用ブレーキ１２２、１２４に圧力流体供給関係で連結される。サービス弁１２６、１２８、１３４、１３６はそれぞれ、調整のための流体供給位置および閉鎖位置を有する制御素子１４２、１４４、１４６、１４８を有する。サービス弁１２６、１２８への圧力流体供給は、サービス弁１２６、１２８に平行に連結される分岐を有する電気制御式比例安全弁１５０および流体サービス管１５２を経由する。同様の態様において、電気制御式比例安全弁１５４は、流体サービス管１５６によってサービス弁１３４、１３６に連結される。安全弁１５０、１５４は流量制御素子１５８、１６０を有し、流量制御素子１５８、１６０のそれぞれは調整のための流体供給位置および閉鎖位置を有する。サービス弁１２６、１２８、１３４、１３６および安全弁１５０、１５４のすべての流量制御素子１４２、１４４、１４６、１４８、１５８、１６０は通常、調整のための閉鎖位置にあり、それらの弁に供給される電流の量に応じて、比例して開放される。
【００１５】
作業機械は、貯槽１６４からの流体を汲み出し、二重チェック弁１７０および流体管１７２、１７４を介して加圧流体を２つのアキュムレータ１６６、１６８に供給するエンジン駆動ポンプ１６２を備える圧力流体源を備えている。アキュムレータ１６６は流体管１７６によって安全弁１５０に圧力流体供給関係で連結され、アキュムレータ１６８は流体管１７８によって安全弁１５４に圧力流体供給関係で連結される。
【００１６】
ディファレンシャル１１０、１１２のそれぞれは、流体圧力印加およびばね開放式ロックアップ機構（図示せず）を有する。ディファレンシャル１１０、１１２のロックアップ機構は流体管１８２および分岐管１８４、１８６によって電気制御式比例ロック弁１８０に加圧流体受容関係で連結され、ロック弁１８０は流体管１８８によって流体管１７８に加圧流体受容関係で連結される。ディファレンシャルロックアップ機構は、ポジティブロック型であってもよく、スリップの量がロックアップ機構に供給される流体の圧力に左右されるスリップ型ディファレンシャルロックであってもよい。ロック弁１８０が比例弁であるために、ディファレンシャルロックアップ機構に供給される流体圧力は可変にすることができる。
【００１７】
作業機械はまた、ばね適用および流体圧力開放式駐車ブレーキ１９０用の流体制御も備えている。駐車ブレーキ１９０は、電気制御式駐車弁１９２、１９４およびシャトル弁１９５を介してアキュムレータ１６６、１６８に圧力流体受容状態で連結される。重複性という理由のために、駐車弁１９２、１９４はそれぞれ、流体管１９６、１９８によって流体管１７６、１７８に圧力流体受容関係で連結される。しかし、ある状況では、１つのみの駐車弁１９２、１９４および関連する流体管が設けられてもよい。シャトル弁１９５の１対の入口ポートが１対の流体管１１００、１１０２によって駐車弁１９２、１９４に圧力流体受容関係で連結され、流体管１１０４がシャトル弁１９５の出口ポートを駐車ブレーキ１９０に連結する。
【００１８】
個別の車輪速度センサ１１０６、１１０８、１１１０、１１１２はそれぞれ車輪１０２、１０４、１０６、１０８に連動し、操舵角または関節角センサ１１１４は関節継手１１１６に連動する。車輪速度センサ１１０６、１１０８、１１１０、１１１２については、以下にさらに詳細に述べる。
【００１９】
駐車弁１９２、１９４、サービス弁１２６、１２８、１３４、１３６、安全弁１５０、１５４およびディファレンシャルロック弁１８０を開放するための電気制御が設けられ、電子制御モジュール１１１８およびオプションのバックアップ電子制御モジュール１１２０を備える。オプションのバックアップ電子制御モジュール１１２０は、電子制御モジュール１１１８と一体であってもよく、または物理的に分離した制御装置であってもよい。電子制御モジュール１１１８、１１２０は当業界では公知であり、所望の入力を受信し、所望の出力を算出するように機能する任意の適切な電子制御モジュール１１１８、１１２０を用いてもよい。車輪速度センサ１１０６、１１０８、１１１０、１１１２および操舵角センサ１１１４は電子制御モジュール１１１８、１１２０の入力に信号供給関係で連結される。サービス弁１２６、１２８、１３４、１３６、安全弁１５０、１５４、駐車弁１９２、１９４およびディファレンシャルロック弁１８０はそれぞれ、電線路１１２２、１１２４、１１２６、１１２８、１１３０、１１３２、１１３４によって電子制御モジュール１１１８の出力に個別に連結される。サービス弁１３４、１３６および後部軸１１６の常用ブレーキ１２２、１２４に関連する安全弁１５４および駐車弁１９４はそれぞれ、電線路１１３６、１１３８、１１４０、１１４２によってバックアップ電子制御モジュール１１２０の出力に個別に連結されてもよい。また、これがなされている場合には、本発明に関連しない重複性の理由から、電子牽引制御システム１００の動作に影響しない他の態様で連結されてもよい。
【００２０】
電子制御モジュール１１１８、１１２０は、２つの電源、すなわちエンジン駆動発電機１１４４およびバッテリ１１４６に連結される。発電機１１４４およびバッテリ１１４６は、今度は１対の電線路１１５２、１１５４によってそれぞれ電子制御モジュール１１１８、１１２０に電力供給関係で連結される１対の継電器１１４８、１１５０に電力供給関係で共に連結される。継電器１１４８、１１５０は、作業機械の運転室または他の操作者アクセス可能位置（遠隔制御装置など）に位置することが好ましく、１対の電線路１１５８、１１５によって継電器１１４８、１１５０に連結される手動点火型電源スイッチ１１５６によって作動される。
【００２１】
ディファレンシャル１１０、１１２がポジティブロッキング機構を備えている場合には、電子制御モジュール１１１８、１１２０は比例ディファレンシャルロック弁１８０に検知された車両の速度に対応する電流を印加するようにプログラミングされることができるため、ポジティブロックアップ機構に係合するために必要な力のみを自動的に印加する。機械はより高速の車両の速度でディファレンシャルに抵抗するだけのトルクを生成することができないため、車両の速度が大きくなればなるほど、ディファレンシャルロックアップ機構を係合するために必要な力が小さくなる。電子制御モジュール１１１８、１１２０は、車輪の検知された滑り量に対応して、比例ロック弁１８０に電流を供給するようにプログラミングされることができ、そのために、対応する流体圧力がディファレンシャルロッキング機構における摩擦クラッチに供給される。常用ブレーキを用いた牽引制御が動作不能になった場合または望ましくない場合には、このモードの牽引制御はバックアップ型牽引制御として機能することができる。ディファレンシャルロック牽引制御アルゴリズムについては、以下に説明する。
【００２２】
電源スイッチ１１５６に加えて、さまざまな手動作動式コントロールは、本願明細書ではブレーキペダル１１６２、ディファレンシャルロックスイッチ１１６４、電子牽引制御スイッチ１１６６として示され、それぞれが既知の態様で電子制御モジュール１１１８、１１２０のうちの少なくとも１つに入力を提供するようになされているブレーキ作動機構を備えていてもよい。
【００２３】
図２、３、４、６、７および８は、本発明の好ましい実施形態を実装するためのコンピュータソフトウェアプログラムをまとめて示しているフローチャートを示している。本願明細書では、車輪１０２、１０４、１０６、１０８は互いに独立に制御されることを留意すべきである。したがって、図は１つの車輪１０２、１０４、１０６、１０８の制御を示しており、他の車輪１０２、１０４、１０６、１０８は実質的に同一のフローチャートを有する。以下の説明のために、「内車輪」なる語は内側で回転している車輪を示し、「外車輪」なる語は外側で回転している車輪を示す。機械が旋回していない場合には、内車輪は左車輪を示し、外車輪は右車輪を示す。
【００２４】
電子牽引制御システムモード選択
図２は、電子牽引制御システム１００のモードを制御する予備決定プロセスのフローチャートを示す。機械が作動中であるとき、電子牽引制御システム１００は連続的に作動してもよく、または（センサ入力または伝動状態などの）自動コマンドまたは（操作者の操作による入力などの）手動コマンドによって制御されてもよいことを留意されたい。電子牽引制御システム１００は、個別の異なる出発点および終点を有するように本願明細書では説明される。当業者は、電子牽引制御システムが常に車輪を監視し、必要に応じて制動信号を生成する動作体系を容易に考案することが可能である。そのような実施形態は、本発明の特許請求の範囲に包含される。
【００２５】
図２において、制御は、開始ブロック２で始まり、第１の決定ブロック２００に進み、操作者のブレーキペダル１１６２の状態が決定される。ブレーキペダル１１６２が押し下げられている場合には、制御は第１の制御ブロック２０２に進み、本発明の牽引制御システムを作動することなく常用ブレーキ状態に入る。ブレーキペダル１１６２が押し下げられていない場合には、制御は第２の決定ブロック２０４に進み、作業機械の対地速度はオプションの予め決定された最大牽引制御速度（ＴＣＳ制限値）と比較されることが好ましい。対地速度が最大牽引制御速度以下である場合、または最大牽引制御速度が設けられていない場合には、制御は第３の決定ブロック２０６に進み、ディファレンシャルロック機構（デフロック）の状態が評価される。対地速度が最大牽引制御速度より大きい場合には、制御は第２の制御ブロック２０８（終了）に進む。第３の決定ブロック２０６で、ディファレンシャルロック機構が係合している場合には、制御は第３の制御ブロック２１０に進み、その点で制御はディファレンシャルロック牽引制御状態に入る。これについては、以下にさらに詳細に述べる。
【００２６】
第３の決定ブロック２０６からの他方の分岐に戻ると、ディファレンシャルロック１１３、１１５が係合されない場合には、制御は第４の制御ブロック２１２に進む。第４の制御ブロック２１２から制御は次に、図３のブロック３００で始まる牽引制御システムに入る。
【００２７】
牽引制御状態
図３の第１の制御ブロック３００は、個別の車輪速度（ＶＡＣＴＲＲ、ＶＡＣＴＲＦ、ＶＡＣＴＬＲ、ＶＡＣＴＬＦ）および機械関節角（θ）がサンプリングされる場所である。フローチャートから分かるように、車輪速度および機械関節角が互いの制御ループでサンプリングされる。以下に述べるように、制御は、変更中の機械変数に応じて制動力を連続的に調整中である。機械変数がサンプリングされた後、機械速度が車輪スリップ制御のために確立されたオプションの上限を超えているかどうかを決定するために、制御は第１の決定ブロック３０２に進むことが好ましい。機械が所定の最大速度値、たとえば１０ｋｍ／時より大きい速度で走行している場合には、上限を超えている。上限は、セカンドギアにおける最大機械速度のような機械の品質を表す。上限が存在し、それを超えている場合には、制御は内部ブレーキおよび外部ブレーキを緩める第２の制御ブロック３０４に進む。
【００２８】
所望の車輪速度が算出される前に、複数の機械変数を決定するか、および／または算出しなければならない。第１の決定ブロック３０２から制御は、図４のブロック４００に進む。以下の説明のために、図５を参照するものとする。図５は、他の図および式において参照されるさまざまな機械変数を図に示している。
【００２９】
ここで図４のブロック４００を参照するに、機械旋回半径ＴＲが以下の関係に基づいて算出される。
ＴＲ＝１／２軸距／ｔａｎ（θＡＲＴ／２）
式中、θＡＲＴ＝機械の関節角である。
【００３０】
次に、第２の制御ブロック４０２で、機械の定常状態角速度ωＳＳが以下の関係に基づいて算出される。
ωＳＳ＝ＶＭ／ＴＲ
式中、ＶＭ＝（（ＶＡＣＴＲＲ＋ＶＡＣＴＲＦ＋ＶＡＣＴＬＲ＋ＶＡＣＴＬＦ）／４）＊（車輪のころがり半径）である。
【００３１】
一旦、ωＳＳが算出されると、制御は、第３の制御ブロック４０４に進み、
ωＡＲＴ＝ｄθＡＲＴ／ｄｔ
に基づいて機械の関節速度ωＡＲＴが算出される。
【００３２】
続いて、制御は第３の制御ブロック３０６に戻り、以下に説明されている式を用いて、各車輪の所望の車輪速度ＶＤＥＳが算出される。式全体を通じて、ＲＲは右後輪であり、ＲＦは右前輪であり、ＬＲは左後輪であり、ＬＦは左前輪であることに留意されたい。車輪位置表示ＲＲ、ＲＦ、ＬＲまたはＬＦのうちの選択された１つの車輪位置を用いて変数が表されるとき、その他の車輪に関する変数は選択されず、選択された車輪位置表示を対応する選択されていない車輪位置表示で交換する点以外は、車輪位置は類似に決定される。たとえば、ＶＳＳＲＦは右前輪に対応するプロパティを表し、ＶＳＳＬＦは代わりに左前輪に対応する点を除き、類似のプロパティである。
【００３３】
はじめに、定常状態関節状態ＶＳＳが以下に基づいて算出される。
左前輪の場合には、
ＶＳＳＬＦ＝ＶＭ−（ωＳＳ＊トレッド幅／２）
左後輪の場合には、
ＶＳＳＬＲ＝ＶＳＳＬＦ
右前輪の場合には、
ＶＳＳＲＦ＝ＶＭ＋（ωＳＳ＊トレッド幅／２）
右後輪の場合には、
ＶＳＳＲＲ＝ＶＳＳＲＦ
式中、内部差（すなわち前軸速度＝後軸速度）を仮定すると、ＶＳＳＲＦ＝右前輪の関節に起因する線速度である。
【００３４】
第二に、一時的な関節状態（すなわち、関節継手を中心にして、前部フレームおよび後部フレームの時間に依存する相対移動によって求められる）のための車輪速度ＶＡＲＴが以下に基づいて算出される。
右前輪の場合には、
ＶＲＦ＝（ωＡＲＴ／２）＊（（トレッド幅／２）−（軸距／２）＊ｔａｎ（θＡＲＴ／２））
ＶＡＲＴＲＦ＝（ＶＲＦの符号）＊（ＦＭＩＮ＊ｍｉｎ（ｆＡＢＳ（ＶＲＦ），ｆＡＢＳ（ＶＬＦ））＋ＦＭＡＸ＊ｍａｘ（ｆＡＢＳ（ＶＲＦ），ｆＡＢＳ（ＶＬＦ）））
左前輪の場合には、
ＶＬＦ＝−（ωＡＲＴ／２）＊（（トレッド幅／２）＋（軸距／２）＊ｔａｎ（θＡＲＴ／２））
ＶＡＲＴＬＦ＝（ＶＬＦの符号）＊（ＦＭＩＮ＊ｍｉｎ（ｆＡＢＳ（ＶＲＦ），ｆＡＢＳ（ＶＬＦ））＋ＦＭＡＸ＊ｍａｘ（ｆＡＢＳ（ＶＲＦ），ｆＡＢＳ（ＶＬＦ）））
右後輪の場合には、
ＶＲＲ＝−ＶＲＦ
ＶＡＲＴＲＲ＝（ＶＲＲの符号）＊（ＦＭＩＮ＊ｍｉｎ（ｆＡＢＳ（ＶＲＲ），ｆＡＢＳ（ＶＬＲ））＋ＦＭＡＸ＊ｍａｘ（ｆＡＢＳ（ＶＲＲ），ｆＡＢＳ（ＶＬＲ）））
左後輪の場合には、
ＶＬＲ＝−ＶＬＦ
ＶＡＲＴＬＲ＝（ＶＬＲの符号）＊（ＦＭＩＮ＊ｍｉｎ（ｆＡＢＳ（ＶＲＲ），ｆＡＢＳ（ＶＬＲ））＋ＦＭＡＸ＊ｍａｘ（ｆＡＢＳ（ＶＲＲ），ｆＡＢＳ（ＶＬＲ）））
式中、（ＶＲＦの符号）＝ＶＲＦの正／負の値に基づいて＋１または−１であり、
ＶＲＦ＝インターアクスルディファレンシャルを有する右前輪の関節速度に起因する車輪速度（前軸速度≠後軸速度）であり、
ｆＡＢＳ＝浮動小数点絶対値であり、
ＶＡＲＴＲＦ＝インターアクスルディファレンシャルのない右前輪の関節速度に起因する車輪速度（前軸速度＝後軸速度）であり、
ＦＭＩＮ＝最小速度の車輪に関する所定の負荷に基づく係数（接合している場合にはより高速の車輪がスリップする尤度）であり、
ＦＭＡＸ＝最大速度の車輪に関する所定の負荷に基づく係数（＝１−ＦＭＩＮ）であり、接合している場合にはより低速の車輪がスリップする尤度である。
【００３５】
ＦＭＩＮおよびＦＭＡＸの値は、０〜１の範囲であり、所定のルックアップ表、公式または等式から求められ、個別の機械変数と、作業機械にかかるさまざまな負荷に関して検知された値と、に基づいている。ＦＭＩＮおよびＦＭＡＸは、車輪の可変荷重配分に起因する可変負荷を考慮するために、車輪速度を偏倚させる。ＦＭＩＮおよびＦＭＡＸの正確な値は、本発明では重要ではなく、当業者によって簡単に決定されることができる。
【００３６】
最後に、所望の車輪速度が以下の関係に基づいて算出される。
左前輪の場合には、
ＶＤＥＳＬＦ＝ＶＳＳＬＦ＋ＶＡＲＴＬＦ
右前輪の場合には、
ＶＤＥＳＲＦ＝ＶＳＳＲＦ＋ＶＡＲＴＲＦ
左後輪の場合には、
ＶＤＥＳＬＲ＝ＶＳＳＬＲ＋ＶＡＲＴＬＲ
右後輪の場合には、
ＶＤＥＳＲＲ＝ＶＳＳＲＲ＋ＶＡＲＴＲＲ
【００３７】
一旦、機械変数および所望の車輪速度が算出されると、制御は図６の第１の制御ブロック６００に移り、機械変数が車輪スリップ制御の動作範囲と比較される。図６の第１の制御ブロック６００を参照するに、定常状態車輪速度ＶＳＳＳがすべての所望の車輪速度の最小値として決定される。一旦、定常状態車輪速度ＶＳＳＳが決定されると、制御は第１の決定ブロック６０２に進み、ＶＳＳＳが下限速度値Ｓｌｉｍｉｔと比較される。Ｓｌｉｍｉｔは、効率的な電子牽引制御システム１００動作のための閾値の所定の値を表し、たとえば、１．５ｋｍ／時の値であってもよい。ＶＳＳＳがＳｌｉｍｉｔより小さいことと検出される場合には、牽引制御システムにとって車輪速度が小さすぎるため、適正に機能することができず、電子牽引制御システム１００は何ら機能しないと仮定され、プログラム論理の終了のために、図２の第８の決定ブロック２０８に戻る。そうでない場合には、機械変数が電子牽引制御システム１００の動作範囲内にあると仮定される。
【００３８】
図６の論理を実行し、第１の決定ブロック６０２における「ＮＯ」の結果が実現した後、制御は図３の第４の制御ブロック３０８に戻る。第４の制御ブロック３０８では、さまざまなシステム性能に基づいた値の予め設定されたリストから所定の基準値Ａが決定される。または、以下を用いて算出されることがより正確であり好ましい。
Ａ＝｜ωＡＲＴ｜／２＊軸距／２＊｜ｔａｎ（θＡＲＴ／２）｜＋ＫＤＢ
式中、ＫＤＢ＝車輪速度センサの検知下限値を表す一定の値（約０．５ｒｐｍまたは特定のセンサのタイプの場合に提供される別の値）である。Ａは、牽引の損失がない場合の所望の車輪速度と測定車輪速度との間の最大可能な誤差を象徴している。センサ測定誤差、機械力学および一時的な接合中の実際の車輪速度および仮定される車輪速度の偏倚との間の差などの要因のために、このような誤差が存在する可能性がある。
【００３９】
続いて、制御は第５の制御ブロック３１０に進み、誤差値Ｅが生成される。Ｅは、実際の車輪速度と所望の車輪速度との間の差を表し、
（各車輪に関して）Ｅ＝｜ＶＡＣＴ−ＶＤＥＳ｜
【００４０】
第２の決定ブロック３１２で、誤差値Ｅが所定の基準値Ａと比較される。ＥがＡより大きい場合には、制御は第６の制御ブロック３１４に続く。そうでない場合には、制御は第３の決定ブロック３１６に進む。
【００４１】
第６の制御ブロック３１４で、より高速に回転中またはスリップ中の車輪に関する制動力が、比例積分微分（「ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｅｒｉｖａｔｅ）」）技術を用いて調整される。ＰＩＤは、電子制御システムの応答を変調して滑らかにするために一般に用いられる。本発明では、ＰＩＤは、車輪速度誤差（Ｅ）値を制動コマンド信号（Ｖ）に変換するように作用する。
【００４２】
図７は、第６の制御ブロック３１４で実行することが可能であるＰＩＤ制御ループのブロック図のサンプルを示している。所望の車輪速度ＶＤＥＳは、第１の制御ブロック７００に入力される。加算連結７０２で、所望の車輪速度および実際の車輪速度が読み出され、ＥおよびＡの値が算出される。続いて、制御は全体として７０６で示されるＰＩＤブロックに入り、ＰＩＤを用いて、好ましくは以下の式を用いてＶｐ、Ｖｉ、Ｖｄが算出される。
Ｖｐ＝ＫｐＸ
Ｖｉ＝Ｋｉ∫Ｘｄｔ
Ｖｄ＝ＫｄｄＸ／ｄｔ
式中、Ｘ＝Ｅ−Ａまたは任意の他の適切なＰＩＤフォーマットによる。
【００４３】
定数Ｋｐ、ＫｉおよびＫｄの値は足下の状態、機械力学、機械によって行われる作業のタイプに応じて、シミュレーションおよび実験データの分析から決定される。たとえば、定数Ｋｐ、ＫｉおよびＫｄの値はそれぞれ、およそ１．０、０．５および１．０であってもよい。ＰＩＤ定数値がフィードバックシステムの所望のゲインに応じて広範囲の数値のいずれであってもよいことを当業者は容易に理解し、所与の牽引制御システムの場合には実験によって容易に決定することができる。
【００４４】
第１の決定ブロック７０６（ａ）で、ＥおよびＡが比較される。ＥがＡより大きい場合には、制御は第２の制御ブロック７０６（ｂ）に進み、ＰＩＤの比例選択Ｖｐが算出される。ＥがＡ以下である場合には、制御は第１の制御ブロック７０６（ｃ）に進み、Ｖｐがゼロに設定される。このゼロ出力は、誤差がシステムの物理的限界に近い場合には、あてにならないＶｐ成分を避けることによって、システムの応答を微調整するのを助ける。
【００４５】
制御が第１の決定ブロック７０６（ａ）におけるＰＩＤループの比例態様に入ると同時またはそれと前後して、第４の制御ブロック７０６（ｄ）で積分部分Ｖｉが算出され、制御が第２の決定ブロック７０６（ｅ）のＰＩＤループの微分部分に入る。第２の決定ブロック７０６（ｅ）で、制御の前状態が評価される。制御の前状態が牽引制御システムを作動していない場合には、ＰＩＤの微分部分が飛び越され、第５の制御ブロック７０６（ｆ）で前状態は牽引制御システムを作動していると設定される。ＰＩＤループのこの部分は、第３の制御ブロック２１０または第４の制御ブロック２１２の論理の突然の開始のために微分部分において人為的に大きい値を避けることを目的としている。任意に、ＰＩＤループは、制御の微分部分を実行することなく複数のサイクルを実行してもよい。１回のみのサイクルは、図７の「前状態」論理によって示されるが、増分された変数を用いることによって複数のサイクルのループの部分を飛び越すことは公知である。前状態は牽引制御システムが作動した状態であれば、制御は第６の制御ブロック７０６（ｇ）に進み、ＰＩＤの微分部分が作動される。
【００４６】
ＰＩＤブロック７０６は、第７の制御ブロック７０８に出力Ｖｐ、ＶｉおよびＶｄを送り、制動信号Ｖが算出される。式Ｖ＝Ｖｐ＋Ｖｉ＋Ｖｄによって、Ｖを表すことができる。第７の制御ブロック７０８から、制御は第８の制御ブロック７１０に進み、最終的なＶの値がメインプログラムに送り返される。図７の論理は、図３の６の制御ブロック３１４の内部で行われることに留意すべきである。第８の制御ブロック７１０で制動コマンド信号を生成し、図３のメインプログラムに送り返した後、制御は第９の制御ブロック７１２に進み、車輪速度が車輪速度センサ１１０６、１１０８、１１１０、１１１２から１回以上読み取られ、ＰＩＤループを再始動するために、実際の車輪速度が加算連結７０２に送られる。
【００４７】
図７の閉ループは、誤差値Ｅに応じて、ＰＩＤ制御が誤差値Ｅを第１の所定の基準値Ａまで低減するために必要な制動力を算出することを示している。Ｖは、図７のループによって算出され、ＥがＡに等しいか、またはＡ未満になるまで、図３の第６の制御ブロック３１４に送られる。その時点で、牽引力が回復されたと考えられ、電子牽引制御システム１００は次のスリップイベントまで必要とされない。
【００４８】
図３に示された第７の制御ブロック３１８に関連して、常用ブレーキ１１８、１２０、１２２、１２４がかけられる前に、制動システムには圧力を形成するために十分な量の油圧流体が供給される。この動作は「予備充填（ｐｒｅ−ｆｉｌｌ）」として公知である。これは、制動システムを加圧流体で満たすために、安全弁１５０、１５４およびサービス弁１２６、１２８、１３４、１３６に電圧を印加することによって実現される。常用ブレーキ１１８、１２０、１２２、１２４の予備充填は、制動制御信号が発せられる瞬間とブレーキ１１８、１２０、１２２、１２４がかけられる瞬間との間の任意の時間的ずれを実質的に排除する。たとえば、安全弁１５０、１５４およびサービス弁１２６、１２８、１３４、１３６は、１００ｍｓの時間または所望の流体圧力を実現するような時間の間、電圧を印加することができる。一旦、制動が開始されると、制動システムに予備充填を継続する必要はなく、第７の制御ブロック３１８は、ブレーキ圧力が適切である場合には、予備充填ステップを飛び越す命令を含むことができることは明白であろう。次に、制御は第８の制御ブロック３２０に進み、制動信号Ｖがブレーキに送信される。
【００４９】
図３の第２の決定ブロック３１２に戻ると、ＥがＡ以下である場合、すなわちスリップしている車輪１０２、１０４、１０６、１０８がスリップ中であるともはや考えられない場合には、制御は第３の決定ブロック３１６に進み、ブレーキ１１８、１２０、１２２、１２４の作動／開放状態が評価される。ブレーキ１１８、１２０、１２２、１２４が開放されると、制御は第１のコマンドブロック３００に戻り、最初からやり直す。第３の決定ブロック３１６でブレーキ１１８、１２０、１２２、１２４が作動している場合には、制御は第９の制御ブロック３２２に進む。第９の制御ブロック３２２で、前制動コマンド信号より小さいか、またはゼロの値の新たな制動コマンド信号を送信することによって制動が低減され、制御は第１のコマンドブロック３００に戻り、最初からやり直す。第３の決定ブロック３１６−第９の制御ブロック３２２ループの目的は、電子牽引制御システムがもはや必要でない場合には、ブレーキ１１８、１２０、１２２、１２４を開放することである。第２の制御ブロック３０４、第８の制御ブロック３２０または第９の制御ブロック３２２から、あるいは第３の決定ブロック３２０から、制御は図２の終了ブロック、すなわち要素２０８に戻る。
【００５０】
ディファレンシャルロック牽引制御システム
機械の対地速度がＴＣＳ制限値より小さいことを図２の第３の決定ブロック２０６が示している場合には、制御は第３の制御ブロック２１０に進み、機械はディファレンシャルロック牽引制御システム状態に入る。ディファレンシャルロック牽引制御システムは、電子牽引制御システム１００の変形にすぎず、ディファレンシャルロック１１０、１１２と連動して作動する。
【００５１】
図８の第１の制御ブロック８００で、所望の車輪速度は、軸１１４、１１６を共有する２つの車輪１０２、１０４、１０６、１０８の所望の車輪速度の比が１に等しいように設定される。次に、制御は第１の決定ブロック８０２に進み、所望の車輪速度に対する車輪速度を点検する。車輪速度が所望通りであれば、制御は図２の終了ブロック２０８に戻る。車輪速度が所望の車輪速度でない場合には、制御は第１の決定ブロック８０２から第２の決定ブロック８０４に進み、ディファレンシャルロック（「デフロック」）１１０、１１２の係合が吟味される。ディファレンシャルロック１１０、１１２が最大係合値でない場合には、車輪のスリップトルクが打ち勝ったと推定され、ディファレンシャルロック１１０、１１２を部分的に開放する。そのような場合には、第２の制御ブロック８０６で、ディファレンシャルロック１１０、１１２が通常、油圧によって係合する。制御が第３の決定ブロック８０８に進み、車輪速度が再び所望の車輪速度と比較される。車輪速度が所望の値でない場合には、制御は第２の決定ブロック８０４の論理を繰り返す。そうでない場合には、車輪速度は第２の制御ブロック８０６でディファレンシャルロック１１０、１１２による制御下でなければならず、制御は図２の終了ブロック２０８に進む。
【００５２】
第２の決定ブロック８０４で、ディファレンシャルロック１１０、１１２がすでに最大係合値である場合には、制御は第３の制御ブロック８１０に進む。第３の制御ブロック８１０で、常用ブレーキ１１８、１２０、１２２、１２４が、過剰速度の車輪１０２、１０４、１０６、１０８を所望の車輪速度まで遅くするために作動される。続いて、制御は第４の決定ブロック８１２に進み、車輪速度が再度、所望の車輪速度と比較される。２つの速度が等しい場合には、制御は図２の終了ブロック２０８でディファレンシャルロック牽引制御システムを終了する。２つの速度が異なる場合には、制御は第３の制御ブロック８１０に戻り、軸を共有する車輪が速度比１となるまで過剰速度の車輪を遅くし続ける。
【００５３】
一般的な動作および作動
電子牽引制御システム１００はさまざまな異なる方法で作動されることができることを記憶されたい。たとえば、電子制御モジュール１１１８、１１２０は常に車輪のスリップ状態を検出して解消するために自動的に動作することが可能であり、操作者は一定の作業条件下で手動で電子牽引制御システム１００を作動させることが可能であるなどである。電子牽引制御システム１００の作動の正確な方法は、本発明では重要ではない。
【００５４】
前述の内容から、電子牽引制御システム１００はスリップ中の車輪１０２、１０４、１０６、１０８を検出し、スリップ中の車輪１０２、１０４、１０６、１０８に制動力をかけ、電子牽引制御システム１００によって検出されるスリップの程度に応じて、定期的かつ漸増的に制動力を調整するように動作することは明白である。
【００５５】
当業者にとって、本発明に関して開示されたさまざまな制御アルゴリズムの中の制御の一定の部分を遅延させることは明白であろう。たとえば、遅延は短期の車輪のスリップの異常を排除することができる。しかし、これは本発明では重要ではない。
【００５６】
本願明細書に記載された値は例示のために過ぎないことを留意されたい。任意の示された値を所望の効果に応じて修正することができることは、当業者には明白であろう。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、ホイールローダなどの関節型機械の車輪スリップを調整するために十分に適している。しかし、本発明はホイールローダに限定されるわけではないことは、当業者には明白であり、本発明は他のさまざまなタイプの関節型機械にも十分に適している。
【００５８】
上述のように、本発明の車輪スリップ制御は、個々の車輪速度を検知し、所望の車輪速度値を算出する。フィードバック制御に基づいて、誤差値が決定される。誤差値の大きさに応じて、制御は車輪スリップを解消するために必要な適正な制動力を決定し、そのような力を印加するようにブレーキに命令する。制動力は、初期の制動力から最終的な制動力まで滑らかに移行するために、制御の各ループによって増加的に調整される。
【００５９】
ＰＩＤフィードバック制御を用いて、より望ましい制動制御を提供することは、当業者によって十分に理解されたい。ＰＩＤ制御のＶｐの項は、高速の応答を提供する比例ゲインにつながる。ＰＩＤ制御のＶｉの項は、Ｖｐの項によって導入される誤差の任意のオフセットを相殺する。Ｖｄの項は応答を緩和し、制御の安定性を提供する。したがって、結果は車輪スリップの制御を提供し、車輪スリップを迅速かつブレーキの「パルシング」という望ましくない影響を及ぼすことなく解消する。したがって、ＰＩＤ制御は制動力が印加される大きさおよび速度を正確に決定する。
【００６０】
示されているように、本発明は、関節型であり、各軸組に関して少なくとも２つの車輪で駆動するための軸を２組有する機械に特に適している。さらに、本発明は、機械の関節角を測定し、関節速度を算出し、コーナリング中、各軸組に関連する正常な車輪速度ディファレンシャルのほか、接合中の関節継手の移動および機械によって加えられる可変負荷の補償を考慮するために、スリップ信号値を調整する。さらに、電子牽引制御システムは、車輪スリップを独立に監視し、効率的な機械の動作を提供する。
【００６１】
本発明の他の形態、目的および利点は、図面、明細書および添付した請求の範囲の検討によって得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態の電子牽引制御システムを備える作業機械の概略図である。
【図２】本発明の実施形態の電子牽引制御システムに関する一実施形態の最上レベルのフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態の第２レベルのフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態の第３レベルのフローチャートである。
【図５】一定の機械用語および特性を示す作業機械のブロックである。
【図６】本発明の実施形態の第３レベルのフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態の第３レベルのフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態の第２レベルのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１００  電子牽引制御システム
１０２  車輪
１０４  車輪
１０６  車輪
１０８  車輪
１１０  ディファレンシャル
１１２  ディファレンシャル
１１４  駆動軸
１１５  電線路
１１６  駆動軸
１１８  常用ブレーキ
１２０  常用ブレーキ
１２２  常用ブレーキ
１２４  常用ブレーキ
１２６  サービス弁
１２８  サービス弁
１３０  流体管
１３２  流体管
１３４  サービス弁
１３６  サービス弁
１３８  流体管
１４０  流体管
１４２  制御素子
１４４  制御素子
１４６  制御素子
１４８  制御素子
１５０  安全弁
１５２  流体サービス管
１５４  安全弁
１５６  流体サービス管
１５８  流量制御素子
１６０  流量制御素子
１６２  エンジン駆動ポンプ
１６４  貯槽
１６６  アキュムレータ
１６８  アキュムレータ
１７０  二重チェック弁
１７２  流体管
１７４  流体管
１７６  流体管
１７８  流体管
１８０  比例ロック弁
１８２  流体管
１８４  分岐管
１８６  分岐管
１８８  流体管
１９０  駐車ブレーキ
１９２  駐車弁
１９４  駐車弁
１９５  シャトル弁
１９６  流体管
１９８  流体管
１１００  流体管
１１０２  流体管
１１０４  流体管
１１０６  車輪速度センサ
１１０８  車輪速度センサ
１１１０  車輪速度センサ
１１１２  車輪速度センサ
１１１４  操舵角または関節角センサ
１１１６  関節継手
１１１８  電子制御モジュール
１１２０  （バックアップ）電子制御モジュール
１１２２  電線路
１１２４  電線路
１１２６  電線路
１１２８  電線路
１１３０  電線路
１１３２  電線路
１１３４  電線路
１１３６  電線路
１１３８  電線路
１１４０  電線路
１１４２  電線路
１１４４  発電機
１１４６  バッテリ
１１４８  継電器
１１５０  継電器
１１５２  電線路
１１５４  電線路
１１５６  点火型電源スイッチ
１１５８  電線路
１１６０  電線路
１１６２  ブレーキペダル
１１６４  ディファレンシャルロックスイッチ
１１６６  電子牽引制御スイッチ
１１６８  前部フレーム
１１７０  後部フレーム
２  開始ブロック
２００  第１の決定ブロック
２０２  第１の制御ブロック
２０４  第２の決定ブロック
２０６  第３の決定ブロック
２０８  第２の制御ブロック（終了）
２１０  第３の制御ブロック
２１２  第４の制御ブロック
３００  第１の制御ブロック
３０２  第１の決定ブロック
３０４  第２の制御ブロック
３０６  第３の制御ブロック
３０８  第４の制御ブロック
３１０  第５の制御ブロック
３１２  第２の決定ブロック
３１４  第６の制御ブロック
３１６  第３の決定ブロック
３１８  第７の制御ブロック
３２０  第８の制御ブロック
３２２  第９の制御ブロック
４００  第１の制御ブロック
４０２  第２の制御ブロック
４０４  第３の制御ブロック
６００  第１の制御ブロック
６０２  第１の決定ブロック
７００  第１の制御ブロック
７０２  加算連結
７０６  ＰＩＤブロック
７０６（ａ）  第１の決定ブロック
７０６（ｂ）  第２の制御ブロック
７０６（ｃ）  第３の制御ブロック
７０６（ｄ）  第４の制御ブロック
７０６（ｅ）  第２の決定ブロック
７０６（ｆ）  第５の制御ブロック
７０６（ｇ）  第６の制御ブロック
７０８  第７の制御ブロック
７１０  第８の制御ブロック
７１２  第９の制御ブロック
８００  第１の制御ブロック
８０２  第１の決定ブロック
８０４  第２の決定ブロック
８０６  第２の制御ブロック
８０８  第３の決定ブロック
８１０  第３の制御ブロック
８１２  第４の決定ブロック
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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