(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２作業具位置の間を可動な油圧式作業具を含む油圧システムにデテント機能を与える装置において、
オペレータによって第１および第２の制御位置の間を作動可能な、第１および第２作業具位置の間で油圧作業具の所望の動きを表す制御入力信号を発信するための制御入力手段と、
該制御入力手段に結合されており、前記制御入力信号を受信し、これに応答してバルブ作動信号を発信するための電子制御手段と、
該電子制御手段と前記油圧式作業具との間に結合されており、前記バルブ作動信号を受信し、これに応答して油圧流体の流れを前記油圧式作業具に供給するための油圧制御手段と、
を備え、前記電子制御手段は、
前記制御入力信号を監視し、これに応答して該制御入力信号が所定のパターンに従う場合には、能動的デテント信号を発信する手段と、
該能動的デテント信号を受信し、該能動的デテント信号を受信することに応答して、前記油圧制御手段を最高変位で作動することによってデテント機能を自動的に与える手段と、を含み、
前記制御入力手段は、ニュートラル位置から第１制御位置まで、及び、該第１制御位置から第２制御位置まで可動な電子制御ハンドルを含んでおり、前記第１制御位置から前記第２制御位置までの領域はデテントリクエスト領域を形成しており、
前記所定のパターンは、オペレータが前記電子制御ハンドルを前記ニュートラル位置から前記デテントリクエスト領域まで動かし、続いて、前記電子制御ハンドルを前記ニューラル位置まで戻すことにより形成される
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記制御入力信号が第１の所定の値に等しく、その後で所定の時間の長さの間に第２の所定の値にほぼ等しくなる場合には、前記所定のパターンに従うことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電子制御手段は、前記油圧作業具が所定の位置に達するか、あるいはオペレータが前記電子制御ハンドルを動かすか、のいずれか一つが起きた場合には、前記デテント機能を終了させるための手段を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記制御入力手段によって前記オペレータにフィードバックを与えるための力フィードバック手段を含み、オペレータへの該フィードバックは、オペレータによる前記電子制御ハンドルの動きとは反対方向に前記電子制御ハンドルにかけられた力として定義され、前記力は、ニュートラル位置から前記電子制御ハンドルの距離に比例することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記ニュートラル位置と前記第１制御位置との間で前記電子制御レバーにかかる前記力は、第１の所定の勾配を備えた線形であり、前記第１制御位置と前記第二制御位置の間で前記電子制御レバーにかかる力は、第２の所定の勾配を備えた線形であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１および第２制御位置の間で前記電子ハンドルにかけられる前記力は、前記ニュートラル位置と第１制御位置との間にかけられる前記力より大きいことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第２の所定の勾配は前記第１の所定の勾配よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記制御入力手段によって前記オペレータにフィートバックを与えるための力フィードバック手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記制御入力手段は電子制御ハンドルを含み、前記オペレータへの前記フィードバックは、オペレータによる前記電子制御ハンドルの動きの反対方向に前記電子制御ハンドルに加えられる力として定義されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記力は、ニュートラル位置から前記電子制御ハンドルの距離に比例することを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
第１および第２作業具位置の間を可動な油圧式作業具を含む油圧システムにデテント機能を与える装置において、
オペレータによって第１および第２の制御位置の間を作動可能な、第１および第２作業具位置の間で油圧作業具の所望の動きを表す制御入力信号を発信するための電子制御ハンドルと、
該電子制御ハンドルに結合されており、前記制御入力信号を受信し、これに応答してバルブ作動信号を発信するための電子制御手段と、
該電子制御手段と前記油圧式作業具との間に結合されており、前記バルブ作動信号を受信し、これに応答して油圧流体の流れを前記油圧作業具に供給するための油圧制御手段と、
を備え、
前記電子制御手段は、前記制御入力信号を監視し、これに応答して、オペレータが前記電子制御ハンドルをデテントリクエスト領域に動かして、前記電子制御ハンドルを所定の時間長さの間に離す場合に、デテント機能を与える手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項１２】
デテント機能を与える前記手段は、前記油圧作業具がデテント位置に達するか、またはオペレータが前記電子制御ハンドルを動かすかのいずれかのときまで、最高変位で前記油圧制御手段を作動させるための手段を含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的に電子制御ハンドルに関する。より詳細には、本発明は、電子制御ハンドルにデテントを形成する装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土壌移動機械では、一般的に作業具を作動させるために油圧システムを用いてきた。この作業具は、１つか、それ以上の油圧作業具制御ハンドルを介してオペレータによって制御される。油圧式作業具の制御ハンドルは、１つか、２つ以上のバルブに直接結合されており、油圧システムの作動を行なう。各ハンドルは、所望の位置に達するまで、最高変位位置において制御ハンドルをロックするように作動する１つか、２つ以上の機械式、または電気機械式デテントを含む。
マイクロプロセッサで制御される油圧システムの使用が増えるにつれて、油圧作業具制御ハンドルは電子制御ハンドルすなわちジョイスティックに取り替えられてきた。マイクロプロセッサ制御システムに組み合わされるジョイスティックは、費用がより安く、より簡単で、より確実で、かつ融通性があるシステムをもたらし、オペレータの特性と自動化を改善できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
デテントの機能は依然として望ましいものであるが、機械的ハードウェアを電子ハンドル、すなわちジョイステックにさらに加えることは、費用がかかるうえに、設計の複雑さが増すことになる。
本発明は、上述した問題の一つか二つ以上を解決することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１態様において、油圧システムにデテント機能を与えるための装置が提供される。油圧システムは、第１および第２作業具の位置の間を可動な油圧式作業具を含む。装置は、第１および第２制御位置の間をオペレータによって作動可能な電子制御式ハンドル、すなわちジョイスティックを含んでおり、第１および第２作業具の位置間で油圧作業具の所望の動きを表す制御入力信号を作り出す。電子ジョイスティックに結合されたコントローラは、制御入力信号を受信し、これに応答して油圧式作業具を作動させる。コントローラは、制御入力信号を監視し、これに応答して制御入力信号が予め設定されたシーケンスに従う場合には、能動的デテント機能を作動させる。
【０００５】
本発明の第２態様において、デテント機能を油圧式システムに与えるための方法を提供する。油圧システムは、第１および第２作業具の位置を可動な油圧作業具を含む。この方法は、オペレータの入力に応答して電子ジョイスティックによって作られた制御入力信号を受信し、該制御入力信号を監視し、該制御入力信号が予め設定されたシーケンスに従う場合には、デテント機能を作動させる段階を含む。
【０００６】
【実施例】
図１を参照すると、本発明、すなわち装置１０２は、油圧システム１０４にデテント機能を与えるようになっている。この油圧システム１０４は、第１および第２作業具の位置の間を可動な油圧式作業具１０６を含む。油圧式作業具１０６は、一般的に作業用機械（図示せず）上に配置されている。
例えば、作業用機械はバケットローダでもよい。バケットローダの油圧システム１０４は機械に接続されているリンケージ装置に接続されたバケットを含む。一つか二つ以上のシリンダがバケットおよびリンケージの運動を行なう。本発明の精神から逸脱することなく、別の機械および油圧式作業具の構成に取り替えてもよい。
【０００７】
油圧式作業具は、第１および第２作業具の位置の間を可動である。例えば、バケットローダ上で、油圧作業具１０６は最高上昇位置と最低下降位置との間を可動である。
第１および第２制御位置の間をオペレータによって作動可能な制御入力手段１０７が、第１および第２作業具の位置の間で油圧式作業具の所望の位置を表す制御入力信号を作り出す。好ましい実施例において、制御入力手段１０７は、電子制御式ハンドル、すなわちジョイスティック１０８を含む。
電子制御手段１１０は、制御入力手段に結合されており、制御入力信号を受信する。好ましい実施例において、電子制御手段１１０は、マイクロプロセッサがベースの電子制御モジュール（ＥＣＭ）を含む。制御プログラムに従って、以下に記載するように、電子制御手段１１０は、制御入力信号の関数として、バルブ作動信号を作り出す。
【０００８】
油圧制御手段１１２は、電子制御手段１１０と油圧式作業具１０６との間に結合されている。油圧制御手段１１２は、バルブ作動信号を受信し、これに応答して油圧流体流れを油圧作業具に供給する。油圧制御手段１１２は、１つか２つ以上の油圧制御バルブを含む。油圧制御手段１１２は、油圧作業具１０６の作動を直接行なうための少なくとも一つの油圧シリンダも含む。
電子制御手段１１０は、モニター手段１１６とデテント機能形成手段１１８とを含み、双方ともソフトウェアで実行される。モニター手段１１６は、制御入力信号を監視し、これに応答して、制御入力信号が予め設定されたパターンに従う場合には、能動的デテント信号を作り出す。デテント機能形成手段１１８は、能動的デテント信号を受信し、この能動的デテント信号を受信することに応答して油圧制御手段１１２を自動的に作動させる。モニター手段１１６とデテント機能形成手段１１８の作動については、以下に詳細に記載する。
【０００９】
図２を参照すると、制御レベル位置とバルブ変位に関する装置１０２の作動が記載されている。例えば、バケットローダにおいて、装置１０２は２つの電子制御ハンドルを含む。第１電子制御ハンドルは、ブームリンケージの作動を制御する。第２電子制御ハンドルはバケットの作動を制御する。各制御ハンドルは、ニュートラルの位置から軸線に沿って２方向に可動である。例えば、ニュートラル位置から１方向の第１制御ハンドルの動きは、ブームリンケージを上げる。これとは反対方向の動きはブームリンケージを下げる。デテント機能は、各方向に設けられていてもよい。しかしながら、記載のために、レバーの動きと１方向のみのデテント位置について述べる。
装置１０２によって形成されたデテント機能はセミオートマチックモードを形成しており、このために油圧作業具１０６は、予め設定された、所望の位置に自動的に位置決めされる。所望の位置はプログラム可能でもよい。図２に戻ると、下側のグラフ線２０２は、電子制御ハンドル１０８の作動に対応するバルブ変位を表す。ニュートラルと最高リクエストレバー位置の間で、バルブ変位が予め設定される。好ましい実施例において、ニュートラルと最高リクエストの間のレバーの位置の関数としてバルブ変位がルックアップ表から求められる。
【００１０】
オペレータが、最高リクエスト位置を通過してレバー位置を動かすと、このときレバーはデテントリクエスト領域である。以下に記載するように、オペレータが所定のパターンでジョイスティックを動かす場合には、デテント機能が作動してバルブ変位は、最高変位に設定される。
位置検知手段１１４は、油圧式作業具１０６の位置を検知し、油圧作業具位置信号を発信する。
油圧式作業具１０６が所望の位置に達するか、または以下に記載するようにオペレータがデテント機能をキャンセルするかのいずれかになるまで、バルブ変位は、最高変位に設定されている。
力フィードバック手段１２０は、制御ハンドル１０８を介してフィードバックをオペレータに与える。オペレータによって制御ハンドル１０８が動く間、力フィードバック手段１２０は、オペレータによる動きに対して反対側に力をかける。レバーの力、すなわちレバーにかけられた力は、図２に示すようにレバー位置に比例する。好ましい実施例において、ニュートラルおよび最高リクエスト位置の間のレバーにかけられる力は、予め設定された勾配を備えた線形である。最高リクエストおよび最高レバー移動位置の間、すなわちデテントリクエスト領域において、レバーの力はより大きな勾配で上昇する。
【００１１】
力フィードバック手段１２０は、ばね、すなわち力を与えるための一連のばねを含んでいればよい。そうでない場合には、力を与えるのにトルクモータを用いてもよい。このようなシステムの一つが、米国特許第４、８００、７２１号に開示されている。本発明は、この先行技術を引用し、この特許明細書の記述を本明細書の記述の一部とする。レバーに力をかける別の手段を用いてもよい。
図３を参照すると、電子制御手段１１０が主制御ルーチン３００を含む。一般的に、電子制御手段１１０は以下の段階を実施する。すなわち、この段階は、オペレータの入力に応答して制御ハンドルによって発生した制御入力信号を受信し、この制御入力信号を監視して、制御入力信号が予め設定されたパターンに従っている場合には、デテント機能を作動させる段階からなる。
【００１２】
第１制御ブロック３０２における主制御ルーチン３００は、制御入力信号を読み取る。第２の制御ブロック３０４において、作業具位置信号が読み取られる。第３の制御ブロック３０６において、バルブ作動信号が制御入力信号の関数として求められるのが好ましい。上述したように、バルブの作動はルックアップ表から求められる。第４の制御ブロック３０８において、バルブ作動信号が、以下に記載するようにデテントアルゴリズムによって変更される。第５の制御ブロック３１０において、バルブ作動信号が油圧制御手段１１２に出力される。次いで制御は、第１制御ブロック３０２に戻る。
図４を参照すると、デテントアルゴリズムについて記載されている。第１の判定ブロック４０２において、作業具位置信号が予めプログラムされたキックアウト位置に関する所定値と比較される。作業具位置信号が、キックアウト位置よりも大きいか等しい場合には、制御は第６制御ブロック４０４に進む。第６制御ブロック４０４において、デテントフラグはオフに設定される。
【００１３】
第７制御ブロック４０８において、デテントフラグがオンに設定される場合には、タイマーがリセットされる。次いで、制御は第３の判定ブロック４１０に進む。
第１判定ブロック４０２において、作業具位置が、キックアウト位置以下か等しい場合には、制御は、第２判定ブロック４０６に進む。第２の判定ブロック４０６において、制御入力信号がデテントリクエスト位置、すなわち最高リクエスト位置および最高レバー移動位置の間である場合には、制御は、第７制御ブロック４０８に進む。制御入力信号がデテントリクエスト位置でない場合には、制御は、第３の判定ブロック４１０に進む。
第７制御ブロック４０８において、デテントフラグがオンに設定される場合には、タイマーがリセットされる。次いで、制御は第３の判定ブロック４１０に進む。
【００１４】
第３の判定ブロック４１０において、デテントフラグがオンである場合には、制御は第８制御ブロック４１２に進む。デテントフラグがオンでない場合には、制御は、図３の主制御アルゴリズムに戻る。第８の制御ブロック４１２においてタイマーが更新される。
第４の判定ブロック４１４において、タイマーが終了すると、すなわち、タイマーがリセットされてから所定の時間が経過した場合には、制御は、第５の判定ブロック４１６に進む。タイマーが終了しなかった場合には、制御は第９の制御ブロック４１８に進む。
第５の判定ブロック４１６において、制御入力信号がニュートラルに等しい場合には、制御は第９の判定ブロック４１８に進む。第９の制御ブロック４１８において、バルブ作動信号が最高変位に設定される。次いで、制御は主制御ルーチンに戻る。
【００１５】
第５の判定ブロック４１６において、制御入力信号がニュートラルに等しくない場合には、制御は第１０の制御ブロック４２０に進む。第１０の制御ブロック４２０において、デテントフラグがオフに設定される。
図面を参照すると作動において、本発明は、油圧式作業具１０６のデテント機能を与える装置１０２と方法を提供する。例えば、バケットローダ上に、単一の電子制御ハンドルが油圧式作業具すなわちブームリンケージの上下運動を制御する。装置１０２は、油圧式作業具を上げるデテント機能と下げるデテント機能を与えてもよい。
バケットを上げるために、オペレータは制御ハンドルをニュートラル位置から最高レバー移動位置まで１方向に動かす。ニュートラル位置と最高リクエスト位置との間で、バルブ変位がコンピュータルックアップ表から制御される。
【００１６】
デテント位置を作動させるために、オペレータは、電子制御ハンドル１０８をデテントリクエスト領域、すなわち最高リクエスト位置と最高レバー移動位置との間に動かさなければならない。デテント機能を作動させるために、オペレータは電子制御ハンドルをデテントリクエスト領域に動かし、電子制御ハンドル１０８を解放する。
デテント機能が作動すると、電子制御手段１１０は、油圧式作業具がデテントの所望の位置に達するまでか、あるいはオペレータがハンドル１０８をニュートラル位置から動かすかのいずれかまで、バルブ作動信号を最高変位に設定する。
オペレータがレバー１０８をデテントリクエスト領域まで動かし、そこに保持したままになっている場合は、デテント機能は作動しない。オペレータは、電子制御ハンドル１０８をデテントリクエスト領域にまで動かしそれを離さなければならない。電子制御ハンドル１０８がデテントリクエスト領域にある場合には、デテント機能は、所定の時間長さ（タイマーにより表示されている）後に、電子制御ハンドルがニュートラルの位置にある場合のみ、デテント機能が作用する。
【００１７】
この構造によって、オペレータはデテント機能を２つの方法で手で中断させることができる。２つの方法とは、（１）デテント機能が作動すると、ニュートラル位置から制御ハンドルを動かすこと、と（２）デテント機能が作動すると、制御ハンドルをそのニュートラル位置に完全に戻さないこと、である。
本発明の別の態様、目的、および特徴は図面、発明の開示および請求の範囲から得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に従って、電子制御ハンドルにデテントを設けるための装置のブロック線図である。
【図２】ハンドル力およびバルブ変位対レバー位置を表すグラフである。
【図３】本発明の１実施例に従って図１の装置の作動を表す主な制御アルゴリズムのフロー線図である。
【図４】本発明の１実施例に従って図３のフロー線図のデテントアルゴリズムを表すフロー線図である。
【符号】
１０４  油圧式システム
１０６  油圧式作業具
１０７  入力手段
１０８  ジョイスティック
１１０  電子制御手段
１１２  油圧式制御手段
１１６  監視手段
【図１】
0003893175.tif 000002
【図２】
0003893175.tif 000003
【図３】
0003893175.tif 000004
【図４】
0003893175.tif 000005