(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪と遊動輪を有する履帯式機械を運転する方法であって、
駆動輪から遊動輪に向かう方向の履帯式機械の進行に関連した第１の方向、及び遊動輪から駆動輪に向かう方向の履帯式機械の進行に関連した第２の方向に作動可能な駆動輪を、駆動履帯を駆動輪と遊動輪の回りに進ませるように作動してこれにより履帯式機械を移動することと、
駆動輪が前記第１の方向に作動している場合に駆動輪の作動の方向及び遊動輪の感知された位置に基づいて、また駆動輪が前記第２の方向に作動している場合に、駆動輪の作動方向、駆動輪を作動するために使用されている流体の感知された圧力、及び遊動輪の感知された位置に基づいて、遊動輪に加えるべき力を決定することと、
力を遊動輪に加えることと、からなる方法。
【請求項２】
機械の牽引負荷の関数として遊動輪に加えるべき力を変えることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
加圧流体源と、
流体タンクと、
駆動履帯と、
遊動輪と、
駆動輪であって、駆動輪と遊動輪の回りに駆動履帯を進ませるように作動することができる駆動輪と、
遊動輪に機械的に連結され、遊動輪に加えられる力を増減するように作動させることのできるアクチュエータと、
加圧流体源からアクチュエータへの流体流れおよびアクチュエータから流体タンクへの流体流れを制御するように作動できる弁アセンブリと、
駆動輪の作動方向及び遊動輪の反動量を決定し、且つ駆動輪から遊動輪に向かう方向の履帯式機械の進行に関連した第１の方向に駆動輪が作動している場合に、駆動輪の決定された作動方向及び遊動輪の反動量に基づいて遊動輪に力を加えるように弁アセンブリを作動するように構成された制御装置と、を含む作業機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般に、履帯式作業機械の張力調節機構に関し、より詳細には、運転方向に基づいて機械の遊動輪に変動力を付加する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
履帯式トラクタまたは掘削機のような作業機械は、一対の下部走行体アセンブリによって支持され且つ推進されるのが一般である。一対の下部走行体アセンブリの各々は、複数の相互連結された関節構成部材即ちリンクを有する無端履帯チェーンを含んでいる。各下部走行体アセンブリはまた、駆動輪即ちスプロケットおよび１つ以上の遊動輪を含むのが一般的である。その履帯チェーンは、その駆動スプロケットと１つ以上の遊動輪の回りを進ませられる。
【０００３】
作業機械の運転中、そのチェーンが駆動輪即ちスプロケットまたは遊動輪から外れるのを防ぐために履帯チェーンの張力を維持する必要がある。履帯チェーンの張力を維持するために、油圧シリンダやコイルばねのような張力調節機構がその下部走行体アセンブリにしばしば含まれる。
【０００４】
掘削機に関しては、下部走行体アセンブリに関連する構成部材の摩耗を防止し且つより安定した作業台を得るように、掘削または他型式の作業運転の間履帯チェーンを比較的きつく張らせることが一般に望ましい。履帯チェーンを比較的きつく張ると、作業運転を行う間に発生する反動力の結果履帯チェーンの内部で掘削機が前後にローリングすることを防止する助けとなる。従って、かかる高張力レベルを使用すると下部走行体アセンブリに組み込まれた構成部品が、特に移動中に、摩耗する速度を増大することが知られているにも拘わらず、作業運転中に掘削機の履帯チェーンについて張力レベルが比較的高く維持されることが望ましい。履帯チェーンに張力を発生させるために、張力調節機構の油圧シリンダまたはコイルばねが遊動輪を駆動輪即ちスプロケットから離れるように偏倚して、履帯チェーンが周回しなければならない下部走行体アセンブリの寸法を増大する。
【０００５】
対照的に、掘削機が前進、即ち移動する間、履帯チェーンを比較的緩くすることが一般的に望ましい。履帯チェーンの張力を緩めるまたは別のやり方で減らすことによって、下部走行体アセンブリに関連した構成部品の摩耗は減少される。これは掘削機の効率および使用寿命さえも増大する。履帯チェーンの張力を減少させるために、張力調節機構の油圧シリンダまたはコイルばねは、駆動輪即ちスプロケットに向かって、所定の増分量だけ遊動輪を動かす。
【０００６】
張力調節機構はまた、履帯チェーン内で反動作用を生じ、掘削機の前進中に岩石などが履帯と車輪との間に吸い込まれたときのように履帯に作用する一時的な力を吸収する。この場合、壊さずに岩石を収容するように履帯が回らなければならない余剰長さを吸収するために、遊動輪は駆動スプロケットに向かって反動できる。
【０００７】
一つの方向に移動するときに、駆動輪即ちスプロケットは履帯チェーンの上部移行部分を引っ張り、遊動輪に反動力を与える。反対の方向に移動するとき、駆動輪即ち駆動スプロケットが履帯チェーンの下部移行部分を引っ張るが、下部移行部分は機械の重量を地面に対して支承するので、これは履帯チェーンを介してその力を遊動輪に実質的には伝達しない。通常の履帯／反動システムは、掘削および移動要求に基づいて履帯張力を変動させる張力付加機構を有しており、従って、どちらに対しても最適ではない。
【０００８】
機械が移動するときに所定値だけ履帯の張力を低減する張力付加機構が開示されている（特許文献１参照）。この特許は、機械が移動モードに入るとき（流体が作業器具から駆動装置へ向けられるから）駆動圧の増大を検知し、そして流体駆動圧の増大検知に応答して、履帯チェーンの張力を低減することを開示している。反対に、同特許は、機械が作業モードに入るとき（流体が駆動システムから作業器具に向けられるので）駆動圧の低下を検知し、そして流体駆動圧の増大検知に応答して履帯チェーンの張力を増大することを開示している。しかしながら、この特許は、移動の方向と移動を実現するために必要とされる駆動力との間を区別することを開示していない。
【０００９】
更に、通常の作業機械は、高い牽引負荷を受けている掘削機の前進に対して効果的に補償を行っておらず、これは、履帯チェーンのブッシュが駆動スプロケットの歯を滑り越す状態である、「スプロケット跳び越し」の一般的な原因である。スプロケット跳び越しは、それが駆動モータに入る圧力に大きなスパイクを起こして、下部走行体アセンブリの構成部材の摩耗および油圧駆動モータに対して有害な結果を生ずる。更に一方向へ移動中に、駆動スプロケットによって遊動輪に発生される反動力が、機械を動かすために必要なエネルギ（牽引負荷という）に比例して増大し、高い牽引負荷を受けているとき遊動輪を駆動スプロケットに近づけ過ぎることも時々ある。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第６，２４９，９９４号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、現在の作業機械の上述した一つまたは複数の問題および不都合点を解決することに関する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、駆動輪と遊動輪とを有する履帯式機械を運転する方法を提供する。この方法は、駆動輪と遊動輪との回りに駆動履帯を進ませるように駆動輪を運転してこれにより履帯式機械を動かすことを含む。更にこの方法は、駆動輪の運転方向に基づいて、遊動輪に加える力を決定し、そしてその力を遊動輪に加えることを含む。方法は、機械の牽引負荷の関数として遊動輪に加える力を変動することを含む。方法は、駆動輪を作動するために使用されている流体の圧力を感知することを含んでも良く、そこでは駆動輪を作動するために使用されている流体の感知圧力に基づいて力が決定される。方法は、反動曲線を選択し、遊動輪の位置を感知し、選択された反動曲線上の遊動輪の感知位置に対応する選択反発曲線上の位置に基づいて加えられる力を選択することにより、遊動輪に加える力を決定することを含む。反動曲線は複数の反動曲線から選択することができる。
【００１３】
本発明はまた、加圧流体源、流体タンク、駆動履帯、遊動輪、駆動輪、アクチュエータ、弁アセンブリ、および制御装置を含む作業機械を提供する。駆動輪は、駆動履帯を駆動輪と遊動輪との回りに進むように作動できる。アクチュエータは遊動輪に機械的に連結し、遊動輪に加えられる力を増減するように作動できる。弁アセンブリは、加圧流体源からアクチュエータへの、およびアクチュエータから流体タンクへの流体流れを制御するように作動できる。制御装置は、駆動輪の運転方向に基づいて、遊動輪に力を加えるように弁アセンブリを操作するように構成されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に説明されるこの発明は油圧式ショベルに適用される。本発明は、ゴムベルトまたは駆動履帯チェーンのような無端履帯を有している、例えば、履帯式トラクタ、ローダおよび軍用車両を含む、任意の型の作業機械に適用できると理解すべきである。
【００１５】
図１は履帯式作業機械、例えば油圧式ショベル１０を示しているが、これは掘削や材料移動のような種々の作業機能を行うために使用される。油圧式ショベル１０は、例えば、ブームアーム１６とスティックアセンブリ１８とを有するブームアセンブリ１４の端部に取り付けられる油圧駆動バケットアセンブリ１２のような種々の作業器具を含む。油圧式ショベル１０は更に、油圧式ショベル１０を前進させたりバケットアセンブリ１２とブームアセンブリ１４とを操作したりするための駆動動力を供給するための、例えばディーゼルエンジン２０のような、エンジンを含んでいる。
【００１６】
油圧式ショベル１０はまた、図１および図２には１個の下部走行体アセンブリ３０しか示されていないが、一対の下部走行体アセンブリ３０（図３参照）を含んでいる。各下部走行体アセンブリ３０は一般に、フレームアセンブリ３２、駆動機構３４、遊動輪３６、および複数の中間ローラアセンブリ３８を含んでいる。各下部走行体アセンブリ３０に対して、例えば、無端履帯チェーン、のような駆動履帯４０は、遊動輪３６と各中間ローラアセンブリ３８の回りを進むように駆動輪３４によって駆動されることができ、これにより油圧式ショベル１０を前進させるための駆動力を供給する。駆動機構３４は、駆動履帯４０に摩擦係合する駆動輪または駆動履帯チェーン４０に機械的に係合する駆動スプロケットを有することを理解すべきである。一実施形態において、駆動輪３４は、アセンブリ３０の第１端４０ｂに配置され、一方、遊動輪３６はアセンブリ３０の第２および反対側端部４０ａに配置される。図１に示されるように例示的実施形態において、遊動輪３６はキャブ２２（以下に説明）に対して油圧式ショベル１０の「前」端に配置され、一方、駆動輪３４は、キャブ２２に対して油圧式ショベル１０の「後」端に配置される。
【００１７】
図３は、本発明の実施形態による履帯張力付加アセンブリの概念図を示している。油圧式ショベル１０を前進させるために、エンジン２０（図１参照）からの機械的出力が、１つ以上の油圧駆動モータ５２を有する油圧駆動システム５０を介して駆動輪３４に伝達される。各油圧駆動モータ５２は少なくとも１個の駆動輪３４を駆動して、駆動履帯４０、従って油圧式ショベル１０を前進させる。図３に示されるように、油圧駆動モータ５２ａは、一方の下部走行体アセンブリ３０ａに関連した駆動輪３４を駆動し、そして油圧駆動モータ５２ｂは、他方の下部走行体アセンブリ３０ｂに関連した駆動輪３４を駆動する。駆動システムの油圧回路５４を通して、油圧駆動システム５０の各油圧モータ５２ａ、５２ｂは、例えば、高圧ポンプ（図３参照）のような加圧流体源５６の少なくとも一つに流体連結されている。駆動装置の油圧回路５４は、油圧モータ５２ａ、５２ｂに加圧作動油を供給する。
【００１８】
図１に示されるように、油圧式ショベル１０はまた、油圧式ショベル１０に関連された装置を取り囲み或いは別のやり方で被うために設けられているキャブ２２を含み、これは油圧式ショベル１０の運転中オペレーターによって使用される。特にキャブ２２は、オペレーター座席（図示せず）と制御レバーアセンブリ（図示せず）および足踏みペダルアセンブリ（図示せず）のような多くの制御装置とを被っている。キャブ２２は、油圧式ショベル１０の下部走行体アセンブリ３０の上にスイベル２４に載って配置されている。スイベル２４は、対の下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂ（図３参照）に関して時計方向および反時計方向の双方にキャブ２２が回転されるようにしている。
【００１９】
エンジン２０に加えて、油圧式ショベル１０の他の構成部材もスイベル２４の上方に配置されている。一実施形態において、少なくとも一つの流体源５６がスイベル２４の上方に配置されている。他の実施形態において、１つ以上の戻しタンク即ち流体タンク５８（図３参照）がスイベル２４の上方に配置される。図３に示されるように、例示的実施形態において、単一の流体源５６と単一のタンク５８とが、モータ５２ａ、５２ｂに作動油を供給する駆動システム５０と各下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂの反動アセンブリ６４（以下に説明）に作動油を供給する制御弁アセンブリ８０（以下に説明）との双方に流体連結している。スイベル２４より上方に配置された構成部材が、スイベル２４を通して延びる通常の種々の流体および電気ライン（図示せず）を介してまたは（ラジオのような）無線通信（図示せず）を介して下部走行体アセンブリ３０の構成部材に連絡していることを当業者は理解している。典型的には、油圧駆動システム５０（図１に図示せず）の油圧モータ５２ａ、５２ｂは、スイベル２４の下方に配置されている。
【００２０】
図２に詳しく示されるように、各下部走行体アセンブリ３０は、履帯張力付加アセンブリ６０を含んでいる。履帯張力付加アセンブリ６０は、（１）摩耗を最小化し且つ作業運転中に油圧式ショベル１０が前後に揺れることを防止するために比較的きつい履帯構成を実現し、（２）各下部走行体構成部材の摩耗を減らすために油圧式ショベル１０の前進中に駆動履帯４０の張力を緩めるように構成されている。
【００２１】
履帯張力付加アセンブリ６０は、それに取り付けられたヨーク６２を有する反動アセンブリ６４を含んでいる。図２および図３に示されるように、遊動輪３６は回転自在にヨーク６２に連結されている。駆動輪３４から離れる（即ち図１〜図３の略矢印２６方向の）ヨーク６２の動き、従って遊動輪３６の動きは、駆動履帯４０の張力を増大する。反対に、駆動輪３４の方向に向かう（即ち図１〜図３の略矢印２８方向の）ヨーク６２、従って遊動輪３６の動きは駆動履帯４０の張力を減らす。
【００２２】
反動アセンブリ６４は、室またはハウジングを画成するシリンダと、そのハウジング内に配置されるロッドおよび／またはピストンを一般に含むアクチュエータを含んでいる。一つの構成部材が下部走行体アセンブリ３０のフレームアセンブリ３２に固定され、一方、他の構成部材が第１の構成部材に関して可動であり、且つ、駆動履帯４０の張力をそれぞれ増減するためにその遊動輪３６を偏倚するように遊動輪３６に接続され（上記したようにヨーク６２を介して）ように、反動アセンブリ６４の構成部材は組み立てられている。
【００２３】
一例示的実施形態において、図２および図３に示されるように、各反動アセンブリ６４はアクチュエータを含むが、これは一対の各下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂ用の右側油圧シリンダ６６ａと左側油圧シリンダ６６ｂとして（図３に）それぞれ示されている。油圧シリンダ６６ａ、６６ｂは各々そこから延びる可動ロッド７０を有する固定シリンダハウジング６８を有している。ロッド７０は、シリンダハウジング６８内に画成されたシール開口７２から延び出している。一例示的実施形態において、ロッド７０の第１端は、シリンダハウジング６８内でピストン（図示せず）に固定されている。各ロッド７０の第２端は、遊動輪３６に関連されたヨーク６２に固定されている。ロッド７０の延び出し（即ち略矢印２６方向のロッド７０の運動）は、遊動輪３６の対応する運動をもたらし、これにより駆動履帯４０の張力を増大する。反対に、ロッド７０の縮退（即ち、略矢印２８の方向のロッド７０の運動）は、遊動輪３６の対応する運動をもたらし、これにより駆動履帯４０の張力を減少する。
【００２４】
代替的な実施形態（図示せず）において、ロッドは油圧式ショベルのフレームアセンブリに固定され、そしてそのシリンダハウジングは固定ロッドに対して可動である。この例示的実施形態において、シリンダハウジングの延び出しが、ヨークを介して遊動輪の対応する動きをもたらすようにシリンダハウジングがヨークに固定されている。この実施形態の利点は、ロッドとシリンダハウジングとの間のシールがシリンダハウジング内に位置していて、より保護された環境にあることである。一般に、遊動輪が地面からの破片を蹴り上げると、破片が蹴り上げられた場所にはシールは位置していない。この実施形態の代替において、反動アセンブリは単一のポートを有する単動シリンダで良く、そのポートはロッドの中にあってよい。
【００２５】
開示されたシステムは、駆動輪３４の作動方向に基づいて遊動輪３６に加えられる適当な力を決定し、それから駆動履帯４０に張力を掛けるために遊動輪３６にその適当な力を加えることによって、油圧式ショベル１０のような履帯式機械を運転する方法を提供する。遊動輪３６に加える適当な力の決定は、駆動輪３４が第１の方向に作動しているときの第１の力の決定と第１の方向とは逆方向である第２の方向に駆動輪３４が作動されるときの第２の力の決定を含んでいる。
【００２６】
一実施形態において、第１の方向は駆動輪３４から遊動輪３６に向かう方向であり、第２の方向は遊動輪３６から駆動輪３４に向かう方向である。遊動輪３６が油圧式ショベル１０の前端（図１〜図３において４０ａとして示されている）に位置しており、そして駆動輪３４が油圧式ショベル１０の後端（図１〜図３において４０ｂとして示されている）に位置している実施形態において、第１方向は前進方向２６であり、第２方向は後進方向２８である。
【００２７】
図５は、遊動輪に加えるべき力を決定し、そして駆動履帯に張力をもたらすためにその力を遊動輪に加える典型的な操作のブロックダイヤグラム５００を図示している。典型的な操作はステップ５１０で始まる。それからステップ５２０において、駆動機構がどちらの方向に作動しているか判定される。もし、ステップ５３０において、駆動機構が前進方向に作動していれば、制御はそれからステップ５５０へ進み、そこで遊動輪の位置が測定される。もしステップ５３０において、駆動機構が後進方向に作動していれば、制御はそれからステップ５４０へ進み、そこで駆動機構への流体圧力が決定される。制御はそれから、遊動輪の位置が測定されるステップ５５０へ進む。
【００２８】
ステップ５５０の後で、制御は、遊動輪に加える適当な力が決定されるステップ５６０へ進む。前進方向に移動している間は、遊動輪に加えるべき適当な力は遊動輪の測定位置に基づいている。後進方向に移動している間は、遊動輪に加えるべき適当な力は、駆動機構へ供給される流体の測定圧力と遊動輪の測定位置とに基づいている。もし機械が移動しておらず、即ち停止していれば、そのとき遊動輪に加えられる力は、一般に駆動履帯の張力を維持しようとして遊動輪に作用される単一の力である。この単一の力は、機械が前進方向に移動しているとき、および機械が後進方向に移動しているときに遊動輪に加えられる力よりも大きい。これは、機械が停止しているときに、機械が移動しているときのものよりも駆動履帯の張力が大きくなるべき作業モードに機械はしばしばあるためである。
【００２９】
制御は、適当な力が遊動輪に加えられるステップ５７０へ進む。制御はそれからステップ５８０へ進み、ここで制御はステップ５１０へ戻される。
【００３０】
一実施形態において、遊動輪３６に加えられるべき力を決定し、それからその力を遊動輪３６に加えて駆動履帯４０に張力をもたらす方法は、図４のグラフに示された曲線１１２、１１４のような１つ以上の反動曲線を使用することを含む。グラフのｘ軸は遊動輪３６の変位（ｍｍ表示）である。グラフのｙ軸は、反動を制御するために遊動輪３６に及ぼす力（ポンド表示）である。グラフは、２本の曲線１１２、１１４、線１１６および１本の波線１２０を示している。曲線１１２は、油圧式ショベル１０が前進方向２６に移動しているときの適当な反動応答を示している。波線１２０は実際の反動応答を示している。実際の反動応答は曲線１１２に近いが、必ずしも直接曲線１１２に一致するものではない。曲線１１４は、油圧式ショベル１０が後進方向２８に移動しているときの複数の反動応答の一つを示している。線１１６は、張力調節機構にコイルばねを使用する従来型作業機械の反動応答を示している。
【００３１】
曲線１１２と曲線１１４は同じ全体形状を有しているが、後進方向２８への移動中遊動輪３６を引っ張っている駆動輪３４の力に対抗するためにより多くの力が遊動輪３６に加えられる必要があるので、曲線１１４はｙ軸で上の方に平行移動されている。上述したように、後進方向２８への移動中、駆動輪３４は、遊動輪３６の回りの駆動履帯４０の上方移行部分４２を引っ張っている。遊動輪３６が機械の前端に配置されているとき、この力は遊動輪３６を駆動輪３４の方に引っ張り、これは反動機能を助長する。
【００３２】
前進方向２６へ移動中の所望の反動応答曲線を表す曲線１１２は、一般に単一の作業機械に対して単一の曲線である。これは、前進方向２６に移動中には、駆動輪３４は上方移行部分４２に沿って遊動輪３６へ駆動履帯４０を供給するからである。このように、遊動輪３６には対抗すべき駆動輪３４による引張り力が無い。
【００３３】
これに対して、後進方向２８へ移動している間の所望の反動応答曲線を表す曲線１１４は、複数の適当な反動応答曲線の内の一つである。駆動輪３４によって遊動輪３６に及ぼす力は、作業機械が後進方向への移動中の牽引負荷によって変動する。従って、本発明によって得られる反動応答曲線は、後進方向に移動する一つの作業機械に対して複数存在する。複数の適切な反動応答曲線が後進方向への移動に対して提供されるので、本発明を備えた作業機械は、前進および後進方向へ高低の牽引負荷で等しく良好に作動する。
【００３４】
反動応答曲線１１２、１１４を図示するために、下部走行体アセンブリの寸法を含む機械の操作特性、例えば、ブッシュが駆動輪から跳び上がる量および履帯チェーンの摩耗に基づいてデータ点がプロットされる。反動応答曲線１１２、１１４のデータ点はまた、牽引負荷または、足下条件のような環境条件に基づいている。牽引負荷は一般に、作業機械が一方向に動くために打ち克たねばならず、そして、例えば、作業機械の車両総重量、および作業機械に取り付けられた付属装置の車両総重量並びに作業機械が移動している任意の傾斜を含む任意の力である。足下条件は作業機械が移動している面に関連し、舗装面、柔らかい土、泥地、粘土地等を含む。反動応答曲線１１２、１１４のデータ点がグラフ上に記入されれば、これらのデータ点に最良に適合する等式が決定される。この等式は、反動応答曲線１１２、１１４に基づいて遊動輪３６に加えられる力を変えるために使用されるコード（以下に述べる記憶装置１０４の中に記憶されている）の一部であるアルゴリズムの一部として挿入される。
【００３５】
油圧式ショベル１０が後進方向２８へ移動するときは、駆動モータ５２ａへの油圧は、右側下部走行体アセンブリ３０ａの駆動輪３４によって遊動輪３６を引っ張る力に比例し、そして同様に駆動モータ５２ｂへの油圧は、左側下部走行体アセンブリ３０ｂの駆動輪３４によって遊動輪３６を引っ張る力に比例する。下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂの各々にとって、駆動モータ５２に対する流体圧（駆動圧ともいう）が一旦わかると、その油圧シリンダ６６に対する流体圧は、後進方向へ移動する間にその駆動輪３４がその遊動輪３６に作用し、反動をもたらしやすい力に対抗するために増大する。下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂの各々にとって、その油圧シリンダ６６に対する流体圧の増大は、方向２６、即ち後の駆動輪３４から遠ざかるように遊動輪３６に作用して遊動輪３６を引っ張る駆動輪３４の力の作用に対抗する別の力を生み出す。
【００３６】
本発明の反動応答は、機械が高いまたは低い牽引負荷で前方へまたは後方へ移動しても遊動輪３６の反動を生ずるに必要な外力は同じであるというものである。反動に対抗するために加えられる力は、機械が前進方向２６へまたは後進方向２８へ移動しているかによって変動する。
【００３７】
牽引負荷が増大すれば、駆動モータ５２ａ、５２ｂへの流体圧力は増大しようとするので、確実に機械が機械および／または付属装置の重量に打ち克ち、そして所与の方向に動くことができるように牽引負荷の値は駆動圧に比例することを理解すべきである。更に、上述したように機械が後進方向２８へ移動しているときに、駆動モータ５２への流体圧は、遊動輪３６を引っ張る力と比例する。従って、駆動圧は、牽引負荷の量と機械が後進方向２８へ移動しているときに遊動輪３６を引っ張って反動に影響を及ぼす力の量とに比例する。
【００３８】
図３に示されるように、一例示的実施形態において、制御装置１００は、各下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂの各駆動履帯４０の張力を維持するために、電気作動制御弁アセンブリ８０、１つ以上の圧力センサ８４、および１つ以上の位置センサ８６に通じている。例えば、制御装置１００は、油圧式ショベル１０に対する（図４に示された（前進方向２６に対する）曲線１１２および（後進方向２８に対する）曲線１１４のような）適当な反動応答を生ずるために使用される。一般に、制御装置１００は、油圧シリンダ６６ａ、６６ｂの位置を表す位置センサ８６からの信号と、油圧駆動システム５０の油圧モータ５２ａ、５２ｂの各々への流体圧を表す圧力センサ８４からの信号を受け取る。少なくとも一つの反動応答曲線を含むアルゴリズムと同様これらの信号を使用して、流体が油圧シリンダ６６ａ、６６ｂへ供給される必要があるかまたは流体が油圧シリンダ６６ａ、６６ｂから流体が排出される必要があるかを制御装置１００が決定する。制御装置１００からの信号に関して、制御弁アセンブリ８０は適当な反動応答に基づく張力レベルを得るために、油圧シリンダ６６ａ、６６ｂへ流体を給排するように使用される。
【００３９】
制御弁アセンブリ８０は、対応する駆動履帯４０の張力を増減するために油圧シリンダ６６ａ、６６ｂの作動を制御する。制御弁アセンブリ８０は制御装置１００に電気的に連結されている。一例示的実施形態において、制御弁アセンブリ８０のソレノイド８２は、信号線８８を介して制御装置１００に電気的に連結されている。油圧シリンダ６６ａ、６６ｂ内の圧力を増大するために、制御弁アセンブリ８０を通して流体源５６から油圧シリンダ６６ａ、６６ｂへ流体が供給される。油圧シリンダ６６ａ、６６ｂ内の圧力を低減するために、制御弁アセンブリ８０を通して流体タンク５８へ油圧シリンダ６６ａ、６６ｂから流体が排出される。
【００４０】
一例示的実施形態において、制御弁アセンブリ８０は独立計量弁（ＩＭＶ）アセンブリを含んでいる。ＩＭＶアセンブリは、油圧シリンダ６６ａ、６６ｂ内の流体圧を増減するために油圧シリンダ６６ａ、６６ｂと流体連結するように操作されて、駆動履帯４０の張力をそれぞれ増減する。ＩＭＶアセンブリは、内部に圧力センサ８４を含む電気作動弁アセンブリでも良い。
【００４１】
１つ以上の圧力センサ８４は、１つ以上の流体ラインの圧力を感知するために使用される。一例示的実施形態において、一つの圧力センサ８４は（下部走行体アセンブリ３０ａ用の駆動輪３４を駆動する）油圧モータ５２ａへの流体圧を感知し、一方、第２の圧力センサ８４は（下部走行体アセンブリ３０ｂ用の駆動輪３４を駆動する）油圧モータ５２ｂへの流体圧を感知する。各圧力センサ８４は信号線９０を介して制御装置１００に電気的に連結されている。このようにして２個の圧力センサ８４を含む実施形態において、圧力センサ８４によって生成された出力信号は、一対の信号線９０を介して制御装置１００に伝達される。
【００４２】
多数の下部走行体構成部材の相互位置をモニタできるように１つ以上の位置センサ８６が配置される。油圧シリンダ６６ａ、６６ｂの一方の対応するハウジング６８に対する１個のロッド７０の位置を感知するために少なくとも一つの位置センサ８６が配置される。一例示的実施形態において、２個の位置センサ８６が設けられ、各々は、油圧シリンダ６６ａ、６６ｂの各々の対応するハウジング６８に対する各ロッド７０の位置を感知する。位置センサ８６は、ロッド７０の位置を感知することのできる任意の型式のセンサとして配備される。遊動輪３６の位置は、対応するハウジング６８に対するロッド７０の位置から確定されることを理解すべきである。別の例示的実施形態において、少なくとも一つの位置センサ８６が、少なくとも一つの遊動輪３６の位置を感知するために設けられる。例えば、位置センサは、油圧シリンダ６６ａ、６６ｂの一部を構成する磁気歪み位置センサまたは線形変位変換器でよい。
【００４３】
各位置センサ８６は、信号線９２、またはその代わりに無線伝達（図示せず）を介して制御装置１００に電気的に連絡されている。このような訳で、両下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂの各遊動輪３６を感知する２個の位置センサ８６を含む実施形態において、位置センサ８６によって生成された出力信号は、一対の信号線９２を介して制御装置１００に伝えられる。かかる出力信号は、非常に多くの形の位置センサ８６によって生成されて伝達される。例えば、位置センサ８６は、アナログ直流電圧の形の、或いは電流パルス信号同期またはパルス幅変調を使用する信号の形の出力信号を生成しうる。
【００４４】
制御装置１００は、マイクロプロセッサ１０２、記憶装置１０４およびインターフェース回路１０６のような他の作業機械の制御装置で一般に見られる電気構成部品を含む。制御装置１００は、図３に示された構成部材を制御するための専用の制御装置であっても良い。その代わりに、制御装置１００は、エンジン制御装置（図示せず）、変速機制御装置（図示せず）、または作業器具制御装置（図示せず）のような、油圧式ショベル１０に関連した他の制御装置に一体化しても良い。
【００４５】
インターフェース回路１０６は、１つ以上の圧力センサ８４および１つ以上の位置センサ８６からの出力信号をマイクロプロセッサ１０２の入力への提供に適した信号へ変換する。各圧力センサ８４によって生成される電圧の値は油圧モータ５２ａ、５２ｂの一方への作動油圧を表し、一方各位置センサ８６によって生成される電圧の値は対応するシリンダハウジング６８内の一つのロッド７０の位置、より一般的には、一つの遊動輪３６の位置を表すことを理解すべきである。
【００４６】
インターフェース回路１０６はまた、マイクロプロセッサ１０２によって生成された出力信号を制御弁アセンブリ８０に関連したソレノイド８２によって使用するに適した信号に変換する。特に、インターフェース回路１０６はマイクロプロセッサ１０２からの出力信号をソレノイド８２を作動するアナログ作動パルスに変換し、これにより上述したように油圧シリンダ６６ａ、６６ｂの延出または縮退を生ずるために制御弁アセンブリ８０を作動位置の一つに位置決めする。インターフェース回路１０６は離散的装置即ち多くの装置として実施化でき、またはマイクロプロセッサ１０２に一体化され得ると理解すべきである。
【００４７】
記憶装置１０４は、履帯張力付加アセンブリ６０の作動中制御装置１００によって実行されるコード即ち命令のセットを記憶するために設けられる。例えば、種々のパラメータに対する複数の適当な反動応答、例えば、前進方向２６への移動に対する反動曲線１１２（図４参照）および後進方向２８への移動に対する複数の反動曲線１１４（図４参照）、を含むアルゴリズムを内包しているコードを記憶するために使用される。更に運転パラメータがまた記憶装置１０４の中に記憶される。記憶装置は、ＲＡＭ装置および／またはＲＯＭ装置のような任意の既知の記憶装置として実施化され得る。
【００４８】
上述したように、例示的実施形態において、制御装置１００は制御弁アセンブリ８０、圧力センサ８４、および位置センサ８６と共に作業機械の反動応答がその機械の所望の反動曲線１１２、１１４に基づく張力レベルに一致するか近くなることを確保するために使用される。再び、実際の反動応答は、直接的には曲線１１２、または１１４にならないが、曲線１１２の全体的な形状に従う波線１２０に示されているように、略この曲線の周辺にある。
【００４９】
以上に示したように、１基の作業機械に対して複数の反動応答曲線１１４がある。一実施形態において、制御装置１００は先ず、入手できる反動応答曲線のどれが適当な反動応答曲線であるかを決定する。例えば、制御装置１００は、後進駆動圧が遊動輪３６を引っ張る力に比例するので、圧力センサ８４によって感知された後進駆動圧（油圧式ショベルが後進方向２８に移動しているときの油圧モータ５２ａ、５２ｂへの駆動圧）に基づいて、適当な反動応答曲線１１４を選択する。このようにして、選択された適当な反動応答曲線１１４は、遊動輪３６を引っ張るその力の補償または対抗に基づいている。上述したように、入手できる反動応答曲線が牽引負荷と足下条件の反映であるデータ点を含んでいるので、選択された適当な反動応答曲線１１４は牽引負荷と足下条件の間接的な反映である。
【００５０】
例示的実施形態において、駆動モータ５２ａ、５２ｂへの後進駆動圧が圧力センサ８４によって連続して感知されると、制御装置１００は各下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂに対してそれぞれ適当な反動応答曲線１１４を連続して選択する。後から選択された適当な反動応答曲線１１４は、条件が比較的一定であれば前の曲線と同様であり、また条件が、例えば、異なる面の上を（異なる足下条件）移動するように変われば全く異なるものとなろう。
【００５１】
任意に、反動曲線１１２または１１４に基づいて遊動輪３６に適当な力を加えることは、遊動輪３６の反動の量を決定するために遊動輪３６の位置を感知し、遊動輪３６の感知位置を反動曲線１１２または１１４に記入し、そして反動曲線１１２または反動曲線１１４に基づいて遊動輪３６への力を変更することを含んでいる。
【００５２】
特に、位置センサ８６は、油圧シリンダ６６ａ、６６ｂの少なくとも一つの対応するハウジング６８内のロッド７０の位置を感知する。例示的実施形態において、２個の位置センサ８６は各々、両油圧シリンダ６６ａ、６６ｂの対応するハウジング６８内のロッド７０の位置を感知する。遊動輪３６の位置はロッド７０の位置に依存することを理解すべきである。このようにして、対応するハウジング６８に対するロッド７０の位置が一旦感知されると、それから遊動輪３６の位置が測定され、換言すれば、遊動輪３６の反動の量が測定される。例示的実施形態において、両油圧シリンダ６６ａ、６６ｂが感知されているので、両遊動輪３６の反動の量が測定される。
【００５３】
遊動輪３６の反動の量が制御装置１００に入力されると、制御装置１００は、遊動輪３６の位置を反動曲線１１２（油圧式ショベル１０が前進方向２６に移動しているとき）または制御装置１００がその状態のために選択した適当な反動曲線１１４（油圧式ショベル１０が後進方向２８に移動しているとき）と比較する。例示的実施形態において、両方の遊動輪３６の反動の量が測定されるので、両方の遊動輪３６の位置はその下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂ用の反動曲線１１２または１１４と比較される。
【００５４】
各下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂにとって、遊動輪３６の反動の量は、図４に示されるように、グラフ上の（ｘ軸での）位置値である。遊動輪３６の位置がわかると、遊動輪３６への適当な力が（前進方向２６に移動しているときに）反動曲線１１２に基づくべきであり、（後進方向２８に移動しているときには）適当な反動曲線１１４に基づくべきであることを決定することによって遊動輪３６に加えられる力がどの程度変化するかが測定される。もし、例えば、遊動輪３６の反動が約２０ｍｍであるとすると、遊動輪３６に加えるべき力の値は、前進方向２６への移動では図４においてＸｆとして示され、そして後進方向２８への移動中ではＸｒとして示される。例示的実施形態において、遊動輪３６に加えられる力の量は、反動曲線１１２または各下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂに対して制御装置が選択した適当な反動応答曲線１１４に基づいて、両方の下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂの両遊動輪３６に対して決定される。
【００５５】
如何なる大きさの力が反動応答曲線１１２または適当な反動応答曲線１１４に基づいて遊動輪３６に加えられるべきかが決定された後に、制御装置１００は、一方または両方の下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂの遊動輪３６にそれぞれより多くの力またはより少ない力を加えるために、そのまたはそれらの対応するハウジング６８に対して一方または双方のロッド７０を動かすために、一方または両方の反動アセンブリ６４へ流体を供給するか、或いは一方または両方の反動アセンブリ６４から流体を排出するかを制御弁アセンブリ８０に信号で知らせる。後進方向２８に移動中、遊動輪３６へのこの付加的な力は、後進方向２８に移動中に駆動輪３４によって遊動輪３６に及ぼす力の作用に対抗する力である。従って上述の態様で、一方または両方の遊動輪３６により多くの力を及ぼすための油圧シリンダ６６ａおよび／または油圧シリンダ６６ｂにおける流体圧を増大するように制御装置１００が制御弁アセンブリ８０の作動を制御する。この力は前進方向２６の方向の遊動輪３６へ及ぼされ、後進方向２８へ移動中に後方駆動輪３４が遊動輪３６に及ぼす力に対抗する。
【００５６】
（産業上の利用可能性）
本発明は、履帯式作業機械の運転方向に基づいて遊動輪３６に加えられるべき適当な力を決定することと、駆動履帯４０に予め定められた張力を実現するために遊動輪３６に適当な力を加えることとを斟酌している。履帯式作業機械が駆動輪３４から遊動輪３６に向かう方向に移動しているときに、遊動輪３６への適当な力は、曲線１１２のような反動曲線に基づく可変の方法で加えられる。履帯式作業機械が遊動輪３６から駆動輪３４に向かう方向に移動しているときに、先ず曲線１１４のような適当な反動曲線を選択するために駆動輪への圧力を測定し、それから遊動輪の位置を測定し、そしてそれから選択された反動曲線に基づいて適当な力を決定するために測定された遊動輪位置値を使用することにより可変の方法で、遊動輪３６への適当な力が加えられる。
【００５７】
例示的実施形態の油圧式ショベル１０に関し、油圧式ショベル１０の反動応答が特定の状態にある油圧式ショベル１０のための適当な反動曲線に一致することが確実になるように制御装置１００は制御弁アセンブリ８０、圧力センサ８４および位置センサ８６に通じている。圧力センサ８４が油圧装置５０の両方の油圧モータ５２ａ、５２ｂへの流体圧を感知し、感知された流体圧の値が制御装置１００に入力される。同様に、両方の下部走行体アセンブリ３０用の対応するハウジング６８に関するロッド７０の位置を位置センサ８６が感知し、これらの位置値もまた制御装置１００に入力される。制御装置１００の記憶装置１０４内に内蔵されたアルゴリズムにおいて、制御装置１００はこれらの値を使用する。記憶装置１０４内のアルゴリズムは、油圧式ショベル１０が後進方向２８に移動しているときのための複数の反動応答曲線を含み、牽引負荷と足下条件に少なくとも部分的に依存している種々の運転パラメータを内部に含んでいる。さらに、前進方向２６に移動している油圧式ショベル１０には、所望の反動応答曲だけが一般に存在する。
【００５８】
従って、前進方向２６に移動している間、アルゴリズムは反動応答曲線１１２を含んでいる。後進方向２８に移動している間、圧力センサ８４が感知し、両油圧駆動モータ５２ａ，５２ｂに向かっている駆動圧に基づいて、制御装置１００がアルゴリズムにおいて使用可能な複数の反動応答曲線から、（各下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂの各遊動輪３６に関し）適当な反動応答曲線１１４を提供する。この駆動圧は、油圧式ショベルが後進方向２８に移動しているときに遊動輪３６を引っ張る力に比例している。このようにして、制御装置１００は、各下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂ用の遊動輪３６を引っ張る力を補償するために各遊動輪３６用の適当な反動応答曲線１１４を提供する。
【００５９】
両下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂに対し、制御装置は、両油圧シリンダ６６ａ、６６ｂの対応するハウジング６８に対するロッド７０の位置を感知する位置センサ８６を使用して遊動輪３６がどのくらい多く跳ね返るかを測定する。遊動輪３６が各下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂからどれ位反動を起こすかがわかって、制御装置１００は遊動輪３６の感知された位置値を各下部走行体アセンブリ３０ａ、３０ｂのための反動応答曲線１１２（前進方向２６に移動しているとき）または反動応答曲線１１４（後進方向２８に移動しているとき）と比較する。上述したように、例として、図４のグラフに示された反動応答曲線１１２、１１４を使用して、もし遊動輪３６の反動が約２０ｍｍであれば、そのとき遊動輪３６に及ぼされるのに適当な力の大きさは、前進方向２６に移動しているときは図４においてＸｆとして示され、後進方向２８に移動しているときは図４においてＸｒとして示される。
【００６０】
遊動輪３６に適当な力を実現するために、制御装置１００は制御弁アセンブリ８０に信号を出力する。制御装置１００から出力信号を受け取ると、制御弁アセンブリ８０はその適当な力を実現するために、油圧シリンダ６６ａ、６６ｂの一方または両方へ流体を供給したり、油圧シリンダ６６ａ、６６ｂの一方または両方から流体を排出したりする。
【００６１】
現在使用可能な作業機械とは対照的に、本発明は前後進双方の方向に対する反動応答を斟酌している。駆動圧のようなシステム状態をモニタすることによって、本発明は、適当な反動応答曲線を選択するに際し、牽引負荷や足下条件のような要因を考慮している。このことは、作業運転中と移動中とにおける履帯チェーンの適当な張力を斟酌しており、これにより機械の使用寿命の延長を生じている。開示した実施形態は、油圧式ショベルに関連しているが、本発明は種々の型式の履帯式車両に広く適用できるものである。
【００６２】
本発明の他の形態および特徴は、図面、明細書および特許請求の範囲を研究することによって得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の例示的実施形態を内部に組み入れている掘削機の側面図である。
【図２】図１の掘削機の下部走行体アセンブリの拡大された部分側面図である。
【図３】本発明の例示的実施形態による履帯張力付加アセンブリの概念図である。
【図４】本発明の例示的実施形態の反動応答を示すグラフである。
【図５】本発明に従って機械の運転方向に基づいて履帯式作業機械の遊動輪に加えられる力を決定する方法を示すブロックダイヤグラムである。
【符号の説明】
１０  油圧式ショベル
１２  油圧駆動バケットアセンブリ
１４  ブームアセンブリ
１６  ブームアーム
１８  スティックアセンブリ
２０  ディーゼルエンジン
２２  キャブ
２４  スイベル
２６  前進方向
２８  後進方向
３０  下部走行体アセンブリ
３０ａ  右側下部走行体アセンブリ
３０ｂ  左側下部走行体アセンブリ
３２  フレームアセンブリ
３４  駆動輪
３６  遊動輪
３８  中間ローラアセンブリ
４０  駆動履帯
４０ａ  履帯式機械の第２端
４０ｂ  履帯式機械の第１端
４２  駆動履帯の上部移行部分
５０  油圧駆動システム
５２  油圧モータ（５２ａ、５２ｂ）
５４  駆動システムの流体回路
５６  加圧流体源
５８  流体タンク
６０  履帯張力付加アセンブリ
６２  ヨーク
６４  反動アセンブリ
６６  油圧シリンダ（６６ａ、６６ｂ）
６８  ハウジング
７０  ロッド
７２  シール開口
８０  弁アセンブリ
８２  制御弁アセンブリのソレノイド
８４  圧力センサ
８６  位置センサ
８８  制御装置１００からソレノイド８２への信号線
９０  圧力センサ８４から制御装置１００への信号線
９２  位置センサ８６から制御装置１００への信号線
１００  制御装置
１０２  マイクロプロセッサ
１０４  記憶装置
１０６  インターフェース回路
１１０  反動曲線
１１２  前進方向へ移動しているときの反動曲線
１１４  後進方向へ移動しているときの反動曲線
１１６  ばね式張力調節装置を備えた従来型機械の反動応答
１２０  前進方向へ移動しているときの実際の反動曲線
５００  典型的操作
５１０  ステップ−開始
５２０  ステップ−駆動輪の作動方向の判定
５３０  ステップ−駆動輪は後進か？
５４０  ステップ−駆動輪へ導かれる流体への圧力を測定
５５０  ステップ−遊動輪の位置を測定
５６０  ステップ−遊動輪に加える力の決定
５７０  ステップ−遊動輪に力を加える
５８０  ステップ−戻り
【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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