JP2014528871A - 比率可変型操舵システム用の転舵輪の視覚的フィードバックシステム - Google Patents

Abstract

ステアリングホイールを含む運転ステーションを有する車両で使用するための操舵制御システムであって、前記ステアリングホイールは、前記車両の運転者によって回転されて、前記車両の転舵輪の、本体に対する旋回を生じさせる。前記操舵制御システムは、前記ステアリングホイールの動作に応じて前記転舵輪の転舵位置を変更するための油圧シリンダを含んでいる。また、前記操舵制御システムは、前記ステアリングホイールの回転速度に基づいて、前記ステアリングホイールの１度分の回転毎に前記油圧シリンダに供給される油圧油流の体積を変更する油圧回路装置も含んでいる。前記油圧回路装置は、前記ステアリングホイールが第１の回転速度で回転されているときに、前記ステアリングホイールの１度分の回転動作毎に第１の体積の油圧油流を前記油圧シリンダに向け、前記ステアリングホイールが第２の回転速度で回転されているときに、前記ステアリングホイールの１度分の回転動作毎に第２の体積の油圧油流を前記油圧シリンダに向ける。前記第２の回転速度は前記第１の回転速度よりも大きく、油圧油の前記第２の体積は、油圧油の前記第１の体積よりも大きく、前記ステアリングホイールが前記第２の回転速度で回転されているときの前記操舵制御システムの感度は、前記第１の回転速度のときよりも高い。本システムは、前記転舵輪の転舵位置を検出するセンサと、前記運転ステーションに配置され、前記転舵輪の転舵位置の指示を提供する表示部と、前記油圧回路装置、前記センサ、及び前記表示部に接続されるコントローラと、をさらに含んでいる。

Description

本出願は、米国を除く全ての指定国における出願人である米国企業のイートン コーポレーション、並びに、米国のみの出願人である米国民のケビン ピー． セイヤーの名義において、２０１２年９月７日に出願されたＰＣＴ国際特許出願である。本出願は、２０１１年９月９日に出願された米国特許出願第６１／５３２８７６号に対する優先権を主張するものであり、その開示内容の全体は、参考として本説明に含まれる。

移動車両には、運転ステーションまたは運転室から転舵輪への見通しがきかないものがある。このような車両の好例として、通常は後輪が転舵輪となるリフトトラックが挙げられる。このようなリフトトラックで使用される油圧操舵装置では、通常、ステアリングホイールと転舵輪との間の相関関係は一定である。例えば、転舵輪が中央を向くときにステアリングホイール上の７時の位置にあるノブを備えるリフトトラックの場合、通常の油圧操舵装置では、操舵操作の完了後、転舵輪を再び中央に向けると、ステアリングホイールのノブは、７時の位置に非常に近接する。

同一の例で、比率可変型操舵装置が使用された場合、ステアリングホイールの位置は、転舵輪に相関しない。例えば、比率可変型舵装置を備え、また、転舵輪が中央を向くときにステアリングホイール上の７時の位置にあるノブを備えるリフトトラックの場合、比率可変型操舵装置では、操舵操作の完了後、転舵輪を再び中央に向けても、ステアリングホイールのノブが７時の位置の近くにはない場合がある。これは、転舵輪が運転者の視界に入らないため、望ましくない。

一態様において、本発明に係る技術は、ステアリングホイールを含む運転ステーションを有する車両で使用するための操舵制御システムであって、前記ステアリングホイールは、前記車両の運転者によって回転されて、前記車両の転舵輪の、本体に対する旋回を生じさせる。前記操舵制御システムは、前記ステアリングホイールの動作に応じて前記転舵輪の転舵位置を変更するための油圧シリンダを含んでいる。また、前記操舵制御システムは、前記ステアリングホイールの回転速度に基づいて、前記ステアリングホイールの１度分の回転毎に前記油圧シリンダに供給される油圧油流の体積を変更する油圧回路装置も含んでいる。前記油圧回路装置は、前記ステアリングホイールが第１の回転速度で回転されているときに、前記ステアリングホイールの１度分の回転動作毎に第１の体積の油圧油流を前記油圧シリンダに向け、前記ステアリングホイールが第２の回転速度で回転されているときに、前記ステアリングホイールの１度分の回転動作毎に第２の体積の油圧油流を前記油圧シリンダに向ける。前記第２の回転速度は前記第１の回転速度よりも大きく、油圧油の前記第２の体積は、油圧油の前記第１の体積よりも大きく、前記ステアリングホイールが前記第２の回転速度で回転されているときの前記操舵制御システムの感度は、前記第１の回転速度のときよりも高い。本システムは、前記転舵輪の転舵位置を検出するセンサと、前記運転ステーションに配置され、前記転舵輪の転舵位置の指示を提供する表示部と、前記油圧回路装置、前記センサ、及び前記表示部に接続されるコントローラと、をさらに含んでいる。

別の態様では、本発明に係る技術は、ステアリング要素と油圧シリンダによって動作する少なくとも１つの車輪とを含む車両用の比率可変型操舵システムであって、所定の体積の油圧油を前記油圧シリンダに供給することによって前記ステアリング要素の回転を前記少なくとも１つの車輪に伝達し、前記ステアリング要素の第１の回転速度に基づいて第１の体積を前記油圧シリンダに供給し、前記ステアリング要素の第２の回転速度に基づいて第２の体積を前記油圧シリンダに供給し、前記第２の体積は前記第１の体積よりも大きい、油圧回路と、車輪位置検出器要素と、指示部と、前記車輪位置検出器要素及び前記指示部に接続されるコントローラと、を含んでいる、比率可変型操舵システムである。

好適な実施形態は、添付図面に記載されている。但し、本発明に係る技術は、図示された詳細な構成及び手段に限定されるものではない。

図１は、車両用の操舵及び視覚的フィードフィードバックシステムを模式的に示す図である。 図２は、指示部を模式的に示す図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の原理に従う別の表示部を模式的に示す図である。 図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の原理に従う別の表示部を模式的に示す図である。 図４は、本発明の原理に従う操舵制御システム及び転舵輪位置フィードバックを有する車両を模式的に示す図である。 図５は、図４に示す車両を、転舵輪が右折方向一杯に旋回された状態で示す図である。 図６は、図４に示す車両を、転舵輪が左折方向一杯に旋回された状態で示す図である。 図７は、図４に示す車両を、操舵制御装置が通常流の右折モードで動作する状態で示す図である。 図８は、図４に示す車両を、操舵制御装置が増幅流の右折モードで動作する状態で示す図である。 図９は、図４に示す車両を、操舵制御装置が通常流の左折モードで動作する状態で示す図である。 図１０は、図４に示す車両を、操舵制御装置が増幅流の左折モードで動作する状態で示す図である。

以下、添付図面に記載された本発明の開示の例示的な態様について詳細に説明する。可能な場合、同一または類似の構造には、全図面を通じて同一の参照符号を使用する。本明細書に開示される技術は、例えばイートン コーポレーション（Eaton Corporation）製のＱ−ａｍｐ操舵システムのような、様々な製造業者から市販されている比率可変型操舵システムで使用することができる。

図１に、車両１２用の比率可変型操舵及び視覚的フィードバックシステム１０が模式的に示されている。本明細書に開示される技術が有利に適用される車両の種類には、典型的には、非連結式車両が含まれる。非連結式車両には、例えば、リフトトラック、採掘用トラック、建設用大型車両、または、実行される操舵操作に応じて低い操舵応答性と高い操舵応答性の両方が望まれる他の車両が含まれる。操舵応答性が低い場合、操舵感度が低下し、これによって、運転者は、比較的直線状の経路を容易に維持することができる。これは、車両が高速で運転されているときに有利である。操舵応答性が高い場合、運転者は、最小限の力または動作で急旋回を実施することができる。これによって、ステアリングホイールを繰り返し回転させることを含む操作（例えば、狭い場所での低速操作）に起因する運転者の疲労が軽減される。

一般に、本明細書に記載された操舵及び視覚的フィードバックシステム１０は、ステアリング要素１４（例えば、ステアリングホイール）、油圧回路１６、及び１つまたは複数の転舵輪１８を含む任意の車両１２で使用することができる。転舵輪１８は、駆動輪であってもよい。但し、より一般的には、転舵輪ではない１つまたは複数の車輪が駆動輪として機能して、車両１２に原動力を供給するものである。転舵輪１８は、ステアリング要素１４の回転動作に基づいて回転することができる。ステアリング要素１４の回転は、油圧回路１６によって、車両１２の本体に対する転舵輪１８の旋回動作に変換される。

ステアリング要素１４は、ステアリングホイールまたはステアリングハンドルであってもよく、典型的には、運転室または運転ステーション２２に配置される。ステアリングホイール１４は、油圧回路１６に結合されている。ステアリングホイール１４は、例えば、シャフト、リンケージ、または他の構造によって、油圧回路の制御弁に機械的に結合されるものであってもよい。また、必須の構成要件ではないが、ステアリング要素１４の回転速度及び回転角度のいずれか一方または両方を検出する１つまたは複数の検出器またはセンサ２６が、関連するステアリングコラム２８に含まれるものであってもよい。検出器２６からの信号は、バス３０（例えば、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮＢＵＳ））を介してコントローラ３２に送信されるものであってもよい。あるいは、検出器の信号は、コントローラ３２に直接送信されるものであってもよい。また、信号は、従来のアナログ式の通信方法で送信されるものであってもよい。多くの車両には、製造時にバスが設置されており、この場合、本明細書に開示されるシステムは、追加導入用として理想的なものとなる。それは、この場合には、本明細書に開示されるシステムを追加導入するために必要なのは、既存の車両ネットワークへ電気的に接続することのみとなるためである。検出器２６が使用されている場合、それらの検出器から送信される信号を、車輪の位置を算出するために使用することできる。この車輪の位置は、後述する車輪位置検出器３６によって検出される転舵輪の位置と置き換えられるか、または、その位置を補完するものである。

運転ステーション２２には、指示部３４も配置されている。この指示部は、運転者が運転ステーションの座席に着席したときに、指示部の表示部を容易に視認できる位置に配置される。指示部３４は、転舵輪１８の転舵位置を表す視覚的指示を運転者に提供する。これによって、運転者は、転舵輪１８が、中央を向いた状態、左折方向を向いた状態、右折方向を向いた状態のいずれの状態にあるかを容易に確認することができる。指示部３４は、制御パネルの他の要素に組み込まれているものであってもよく、または、別個のパネルもしくは信号灯群であってもよい。別の実施形態では、指示部は、デジタルディスプレイ（例えば、フラットスクリーン形ディスプレイモニター）のような画面表示であってもよい。一実施形態において、車両の制御パネル上に存在するスイッチに、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を組み込むことができる。例えば、現在の多くのリフトトラックは、ライト、環境条件（例えば、座席ヒーターシステム）、安全システム（ハザードランプまたは警告ランプ）、または、他の構成要素もしくはアクセサリーを制御するために使用されるトグルスイッチのバンクを備えている。これらのスイッチに、その中央に配置された複数のＬＥＤを含め、これによって、転舵輪１８の位置を運転者に対して視覚的に示すことができる。図２には、このような指示部３４が模式的に示されている。

図２には、トグルスイッチ１０２のバンク１００が示されている。各スイッチは、上行の左から右へ、アクセサリー・オン（ＯＮ）１０２ａ、ライト高出力１０２ｂ、ハザードランプ１０２ｃをそれぞれ制御するものであり、また、下行の左から右へ、アクセサリー・オフ（ＯＦＦ）１０２ｄ、ライト低出力１０２ｅ、パーキングランプ１０２ｆをそれぞれ制御するものである。図示の例では、各スイッチ１０２のハウジング内にＬ、Ｃ、ＲのＬＥＤが設置され、これらのＬＥＤは、直接または図１に示すバスを介して、コントローラ３２に接続されている。図示の例において、コントローラ３２は、転舵輪の位置を示すために、Ｌ、Ｃ、Ｒの３つのＬＥＤのうちの一つを選択的に点灯させる。ＬのＬＥＤは、車輪が左折方向を向いた状態であることを示し、ＣのＬＥＤは、車輪が中央を向いた状態であることを示し、ＲのＬＥＤは、車輪が右折方向を向いた状態であることを示す。各ＬＥＤに通電されると、関連するスイッチ１０２が照明され、これによって、運転者に対して、転舵輪１８の転舵位置を示す視覚的指示が提供される。勿論、３つよりも多数のスイッチを有するバンクを使用することもでき、これによって、視覚的指示システムの分解能を向上させることができる。特定の実施形態において、各ＬＥＤは、それぞれのＬＥＤが異なる色の光を発光するように、個別のレンズ色を有するものであってもよい。他の実施形態において、ＣのＬＥＤは固有の色（例えば、緑色）の光を発光し、一方、Ｌ、ＲのＬＥＤは、異なる色（例えば、赤色）の光を発光するものであってもよい。

別の実施形態では、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、スイッチ１０３は、各スイッチに組み込まれた４セグメントＬＥＤ１０５とともに使用されるものであってもよい。スイッチ１０３は、転舵輪の位置を運転者に知らせるために１２個のＬＥＤセグメントが使用可能なように、３つのスイッチのモジュールとして備えられるものであってもよく、これによって、高い分解能を実現することできる。中央のスイッチ１０３の２つの中央のＬＥＤ１０５ｃが点灯することは、転舵輪１８が一線に揃っていることを示す。中央の２つのＬＥＤ１０５ｃよりも左側のＬＥＤ１０５が点灯することは、転舵輪１８が左折向きであることを示し、この際、左折向きの角度が増大するにつれて、中央のＬＥＤ１０５ｃに対して更に左方のＬＥＤが点灯する。また、中央の２つのＬＥＤ１０５ｃよりも右側のＬＥＤ１０５が点灯することは、転舵輪１８が右折向きであることを示し、この際、右折向きの角度が増大するにつれて、中央のＬＥＤ１０５ｃに対して更に右方のＬＥＤが点灯する。

ここで、図１に示す視覚的な指示部３４は、液晶表示装置、他の制御要素もしくは表示要素とは別個のＬＥＤ列、表示スクリーン、または、指針を備えた計器を含むものであってもよい。指示部は、十分な解像度を有するスクリーンにおいて、棒グラフ、または、転舵輪１８の実際の位置に基づいて旋回する１つまたは複数の車輪の画像として、情報を提示するものであってもよい。この車輪が中央向きの状態になると、運転者にこのことを示すために、車輪及び表示部の一方または両方の色が変わるものであってもよい。また、図２に示す指示部は、車輪の３つの状態のみを識別するものであるが、車輪位置検出器３６、他の検出器（その動作については後述する）、及び、様々なセンサから送信される情報を処理するコントローラ３２のいずれか１つまたはこれらの任意の組み合わせの分解能に基づいて、指示部の分解能を向上させることもできる。これに応じて、車輪位置は、様々な増分で示すことができる。図２に示す実施形態は、実質的に３位置システムであり、任意の位置だけ中央から外れた場合に、異なるＬＥＤを点灯させることができる。３０度、１５度、５度、及び１度の増分での車輪位置の指示も考えられる。様々な視覚的指示部を用いることにより、様々な分解能を達成することができる。

比率可変型操舵システム１０は、ステアリング要素１４の回転動作に応じて転舵輪８の転舵位置を変更するための油圧シリンダ３８を含む。比率可変型操舵システムで使用できる例示的な油圧回路は、米国特許第４７５９１８２号に開示されており、その開示の全体は、参考として本明細書に含まれる。一般に、油圧回路１６は、動作モードに応じて所定の体積の油圧油を油圧シリンダ３８に供給する。一般に、操舵システム１０は、通常流モードと増幅流モードといった２つの動作モードを有している。システム１０が動作するモードは、ステアリング要素１４の回転速度に応じて決めることができる。

通常流モードは、典型的には、高速走行時に車両を操舵するために使用される。この場合、ステアリング要素の回転速度はかなり低く、操舵応答性は低いことが望ましい。このモードにおいて、油圧回路１６は、ステアリング要素１４の１度分の回転毎に第１の体積の油圧油を油圧シリンダ３８に供給する。特定の実施形態において、通常流モードでの作動は、最大で約１０ｒｐｍのステアリング要素１４の回転速度で実施される。すなわち、ステアリング要素１４が１０ｒｐｍ以下の回転速度で回転される場合、油圧回路１６は、油圧シリンダ３８に対して一貫した体積の油圧油を供給し、これに応じて転舵輪１８を回転させる。リフトトラック用の操舵システム１０の一実施形態では、ステアリング要素１４が４．４回転する間に、７２１０．３１ｃｍ^３（４４０立方インチ）の油圧油が供給され、ロック位置からロック位置までの転舵が実施される。ここで、ロック位置には、転舵輪が機械的ストップに到達したときに到達する。ロック位置に到達すると、ステアリング要素１４のその方向への更なる回転は、油圧回路により停止される。

増幅流モードでは、油圧回路１６は、ステアリング要素１４の１度分の回転毎に第２の体積の油圧油を油圧シリンダ３８に供給する。第２の体積は、第１の体積よりも大きい。一実施形態では、ステアリング要素１４の回転速度が１０ｒｐｍから約６０ｒｐｍの範囲にあるときに、システムの増幅流モードでの動作が実施される。ステアリング要素１４の回転速度が増大するにつれて、油圧油の流量も増大する。このモードでは、ステアリング要素１４が２．２回転するだけで、７２１０．３１ｃｍ^３（４４０立方インチ）の油圧油が供給され、ロック位置からロック位置までの転舵が実施される。したがって、運転者は、ステアリング要素１４の回転数を低減し、ひいては運転者の疲労を低減しながら、同じ体積の油圧油を油圧シリンダ３８に供給することができる。これに関連して、比率可変型操舵システム１０は、ステアリング要素１４が高い回転速度で回転するときに、感度が高くなるものである。勿論、操舵システム１０は、第１及び第２のモードの動作が、１０ｒｐｍ及び６０ｒｐｍ以外の回転速度に基づくように構成されるものであってもよい。さらに、流量増幅率は、１つの比率に設定される必要はなく、代わりに、ステアリング要素の回転速度または他の因子とともに変動させることもできる（すなわち、可変増幅率を使用する、または備えることもできる）。

車輪位置センサまたは検出器３６は、キングピンセンサ、シリンダ位置センサ、リミットスイッチもしくは他のスイッチ、ソレノイド、または、転舵輪１８の位置を検出可能な他の種類の機械的もしくは電気的装置であってもよい。車両の後部に配置された単一の転舵輪を含むリフトトラックの場合、単一の検出器３６で十分な場合もある。複数の転舵輪を備えた車両では、１つまたは複数の検出器が使用されるものであってもよい。複数の検出器システムにおいて、誤差または車輪の整列のずれが存在しているかどうか判別するために、それぞれの転舵輪１８の位置を示す信号に平均化または他の処理が施されるものであってもよい。不良または不整合の信号がコントローラ３６に送信された場合、コントローラは、運転者に警告を発するものであってもよい。

基本的な視覚的フィードバックシステムの一実施形態は、コントローラ、車輪位置センサ３６、及び指示部を含んでいる。他の実施形態では、車輪位置センサ３６によって送信される情報を置き換えるか、または補完するために、他のシステム構成要素上に存在する検出器を使用するものであってもよい。例えば、代わりの車輪位置検出器要素は、コントローラに組み込まれるか、または独立した回路であり、他の検出器からの信号に基づいて車輪の位置を算出するものであってもよい。一実施形態において、ステアリングコラム２８に配置されたセンサ２６から送信される信号は、ステアリング要素の回転速度及び回転角度の一方または両方に対応するものであってもよく、これらの信号を使用して、結果として生じる車輪の転舵位置を算出するものであってもよい。油圧シリンダに供給される油圧油の量は、ステアリング要素の回転速度及び回転角度に基づいているため、その結果として生じる転舵輪の位置は、検出器２６から送信される信号に基づいて算出することができる。

別の実施形態では、油圧回路１６中に配置された１つまたは複数の流量センサを使用して、油圧シリンダに供給される流量及び体積の一方または両方を算出するものであってもよい。これらの流量センサからの信号は、コントローラに組み込まれるか、または独立した回路に送信され、転舵輪の位置の算出に使用されるものであってもよい。操舵及び視覚的フィードバックシステムの特定の実施形態は、１つまたは複数の車輪位置検出器３６、ステアリング要素のセンサ２６、及び、油圧回路１６のセンサを使用するものであってもよい。それぞれの種類のセンサから送信される信号及びそれらの信号から算出された情報は、別のセンサから受信された情報を補完するかまたは置き換えるために使用されるものであってもよい。例えば、検出された車輪位置（例えば、車輪位置センサ３６から）と算出された車輪位置（例えば、ステアリングコラムの検出器２６から）との間で相違があった場合、コントローラによって、車両の運転者に対してエラーメッセージが通知されるものであってもよい。その代わりに、または、それに追加して、車輪位置検出器３６に故障がある場合、１つまたは複数の車輪位置算出システム（例えば、ステアリング要素のセンサ２６または油圧回路１６のセンサ）を使用することができる。

視覚的フィードバックシステムは、比率可変型操舵システムとともに使用され、比率可変型システムの動作のために車両の運転者にとって転舵輪の位置が未知である場合に、特に有利である。視覚的フィードバックシステムは、比率可変型ステアバイワイヤシステムまたは比率可変型油圧システムの両方とともに使用することができる。電動油圧式ステアバイワイヤシステム及び電動式ステアバイワイヤシステムの両方を使用することができる。電動油圧式ステアバイワイヤシステムでは、ステアリング要素（例えば、ステアリングホイール）に電子装置が接続されている。この電子装置からの信号はコントローラに送信され、コントローラは、その内部に保存された比率可変アルゴリズムに基づいて油圧弁を動作させる。この弁は、油圧回路を通る流れを制御し、油圧回路は、転舵輪の油圧シリンダを動作させる。電動式ステアバイワイヤシステムでは、ステアリング要素に関連する電子装置がコントローラに信号を送信し、コントローラは、モータに通電することによって転舵輪の位置を制御する。この場合でも、コントローラは、比率可変アルゴリズムに基づいてモータに通電する。以下、図４−図１０を参照して、油圧式比率可変型操舵システムの例示的な実施形態を説明する。

図４には、本発明の原理に従う静油圧式操舵システム３０１及び操舵フィードバックを有する車両３００が模式的に示されている。静油圧式操舵システムは、システムリザーバ３１３から油圧油を引き出す流体ポンプ３１１を含む。制御弁３１５は、ポンプ３１１から出力される油圧油の流れを、主操舵回路３１５と補助回路３１６との間で配分する。主操舵回路３１５は、操舵油圧シリンダ３１９に出入する油圧油の流れを制御する流体コントローラ３１７を含む。例えば、流体コントローラ３１７は、流体ポンプ３１１と油圧シリンダ３１９との間の流体連通を制御し、また、油圧シリンダ３１９とリザーバ３１３との間の流体連通も制御する。

操舵油圧シリンダ３１９は、シリンダ本体３２１と、シリンダ本体３２１内を前後に滑動するピストン３２２とを含む。ピストン３２２は、ピストンロッド３２３とピストンヘッド３２５とを含む。シリンダ本体３２１には、ピストンヘッド３２５の両側にポート３２１ａ、３２１ｂが設けられている。ピストンロッド３２３は、ピボットリンケージによってホイールハブ３２７に旋回可能に結合された両端部を含む。車輪３２８は、ホイールハブ３２７に取り付けられており、略水平な回転軸３３０回りに回転可能である。ホイールハブ３２７は、略鉛直な回転軸３３１を定め、これによって、ホイールハブ３２７及びそれに結合された車輪３２８は、車両３００に対して旋回または回転することができる。操舵油圧シリンダ３１９は、車両３００を操舵するために、ホイールハブ３２７が軸３３１回りに旋回するための原動力を与える。

図４に示す車両３００は、運転席３４２を有する運転ステーション３４０を含む。運転席３４２の前には、ステアリングホイール３４４が配置されている。一実施形態において、車両３００はリフトトラックであり、１つまたは複数の転舵輪３２８は、車両３００の後部に備えられている。したがって、運転者は、運転席３４２に着いた状態で通常の前方の視野を有しており、車輪３２８を視認することはできない。このため、運転ステーション３４０には、転舵輪位置の表示部３５０が備えられており、これによって、運転者は、車輪３２８の転舵位置を容易に確認することができる。車輪位置センサ３４５は、車輪３２８の転舵位置を検出し、車輪の転舵位置を示すデータを生成する。一実施形態において、車輪位置センサ３４５は、ピストンロッド３２３の軸方向位置を検出するか、または、車輪及びホイールハブの一方または両方の回転位置を検出する。車輪３２８の転舵位置を示すデータは、電子制御ユニット３４７に送信される。電子制御ユニット３４７は、転舵輪位置の表示部３４７に接続されており、転舵輪位置の表示部３５０からのデータを使用して、転舵輪位置の表示部３５０に、１つまたは複数の転舵輪３２８の検出された位置を示す適切な表示を提供する。

流体コントローラ３１７は、米国特許第４７９１８２号に記載され、かつ図示された一般的な種類のものであってもよく、米国特許第４７９１８２号の開示の全体は、参考として本明細書に含まれる。流体コントローラ３１７に関する他の情報は、米国再発行特許第Ｒｅ．２５１２６号（U.S.PatentNo.Re.25,126）及び米国特許第４１０９６７９号に開示されており、これらの開示の全体は、参考として本明細書に含まれる。

流体コントローラ３１７は、様々な位置で動作可能な弁装置３４９を含むものであってもよい。特定の実施形態において、弁装置３４９は、ステアリングホイール３４４に機械的に結合された主ロータリースプール弁を含み、この主ロータリースプール弁は、ステアリングホイール３４４の回転によって主ロータリースプール弁の回転が生じするように結合されている。弁装置３４９には、さらに、主ロータリースプール弁に対する相対回転動作が可能な追従部材も含めることができる。弁装置３４９は、さらに、通常流の流体コントローラ３１７の流路を通じて油圧シリンダ３１９に流れる油量を計測し、また、追従部材の追従動作を実施するための流量計３５１を含むものであってもよい。このような追従動作機能は、操舵シリンダ３１９に一定量の油圧油が流れた後に、弁装置３４９を中立位置に戻すためのものである。この追従動作は、機械的追従結合部３５３により達成される。

ここで、流体コントローラ３１７は、通常流モードと増幅流モードで動作可能なものである。流体コントローラ３１７がどの動作モードで動作するかは、主ロータリースプールと追従部材との間の弁押し退け容量の大きさまたは程度に依存する。主ロータリースプールと追従部材との間の弁押し退け容量の大きさまたは程度は、ステアリングホイール３４４が回転される速度に依存する。したがって、ステアリングホイール３４４が回転される速度が弁装置３４６の弁押し退け容量の程度を定め、これによって、流体コントローラ３１７が通常流モードまたは増幅流モードのいずれで動作するかが決定される。

特定の実施形態では、流体コントローラ３１７は、ステアリングホイール３４４が１０ｒｐｍ（回転数／分）よりも低い回転速度で回転されているときに、通常流モードで動作し、ステアリングホイール３４４が、１０ｒｐｍ以上の回転速度で回転されているときに、増幅流モードで動作する。勿論、これらの範囲は、例として記載されているものであり、通常流モードと増幅流モードとを区切るために、他の範囲を使用することも可能である。

図４に示す車両３００では、流体コントローラ３１７は中立位置にあり、車輪３２８は中央を向いている。中立位置にあるとき、流体コントローラ３１７は、操舵シリンダ３１７とポンプ３１１との間の流体連通を遮断し、また、操舵シリンダ３１９とリザーバ３１３との間の流体連通も遮断する。この場合、図４に示すように、転舵輪位置の表示部３５０の中央のＬＥＤが点灯され、これによって、車輪３２８が中央向きの状態にあることが示される。

図５に示す車両３００では、流体コントローラ３１７は中立位置にあり、車輪３２８は、右折方向一杯に旋回された、または傾いた状態である。この場合、図５に示すように、転舵輪位置の表示部３５０の最も右側のＬＥＤが点灯され、これによって、車輪３２８が右折方向一杯に旋回された状態にあることが示される。

図６に示す車両３００では、流体コントローラ３１７は中立位置にあり、車輪３２８は、左折方向一杯に旋回された、または傾いた状態である。この場合、図５に示すように、転舵輪位置の表示部３５０の最も左側のＬＥＤが点灯され、これによって、車輪３２８が左折方向一杯に旋回された状態にあることが示される。

図７に示す車両３００では、車輪３２８は、右折方向一杯の状態に到達し、流体コントローラ３１７は、通常流の右折操舵モードにある。このモードでは、通常流の右折流線３７０によって、流体ポンプ３１１と流量計３５１とが流体連通し、流線３７１によって、流量計３５１とシリンダ本体３２１の右側ポート３２１ｂとが流体連通する。この構成において、シリンダ本体３２１への全ての流れは流量計３５１を通過し、追従部材が機械的追従結合部３５３によって中立位置に戻ることを促進する。したがって、図７は、運転者が、比較的遅いステアリングホイールの回転速度で車両を右折させている間の、通常流モードで動作するシステム３０１を示している。

図８に示す車両３００では、車輪３２８は、右折方向一杯の状態に到達し、一方、流体コントローラ３１７は、増幅流の右折操舵モードにある。この増幅流の右折操舵モードでは、通常流の流線３７０によって、流体ポンプ３１１と流量計３５１とが流体連通する。また、増幅流の右折流線３７３によって、流体ポンプ３１１と流線３７１とが流体連通し、これによって、流量計３５１は迂回される。このようにして、流体コントローラ３１７が通常流の右折操舵モードで動作しているとき（図７参照）と比較して増幅された流れの体積が、ステアリングホイール３４４の１度分の回転毎に、操舵シリンダ３１９の右側ポート３２１ｂに供給されることになる。したがって、図８は、運転者が、比較的高速のステアリングホイールの回転速度で車両を右折させている間の、増幅流モードで動作するシステム３０１を示している。

図９に示す車両３００では、車輪３２８は、左折方向一杯の状態に到達し、流体コントローラ３１７は、通常流の左折操舵モードにある。このモードでは、通常流の左折流線３７５によって、流体ポンプ３１１と流量計３５１とが流体連通する。また、流線３７６によって、流量計３５１とシリンダ本体３２１の左側ポート３２１ａとが流体連通する。この構成において、シリンダ本体３２１の左側に供給される全ての流れは流量計３５１を通過し、追従部材が機械的追従結合部３５３によって中立位置に戻るために使用される。したがって、図９は、運転者が、比較的遅いステアリングホイールの回転速度で車両を左折させている間の、通常流モードで動作するシステム３０１を示している。

図１０に示す車両３００では、車輪３２８は、左折方向一杯の状態に到達し、流体コントローラ３１７は、増幅流の左折操舵モードにある。このモードでは、通常流の左折流線３７５によって、流体ポンプ３１１と流線３７６とが流体連通する。また、増幅流の左折流線３７８によって、流体ポンプ３１１と流線３７６とが流体連通する。増幅流の左折流線３７８は、流量計３５１を迂回する。このようにして、流体コントローラ３１７が増幅流の左折操舵モードで動作しているときには、流体コントローラ３１７が通常流の左折操舵モードで動作しているとき（図９参照）と比較して、大きな体積の油圧油が、ステアリングホイール３４４の１度分の回転毎に、操舵シリンダ３１９の左側ポート３２１ａに供給されることになる。したがって、図１０は、運転者が、比較的高速のステアリングホイールの回転速度で車両を左折させている間の、増幅流モードで動作するシステム３０１を示している。

上述した視覚的指示システムは、単一のパッケージまたは複数のパッケージのいずれの形態でも、組立用部品一式（キット）として販売することができる。キットは、車輪位置センサ、表示部、及びコントローラを含むものであってもよい。あるいは、コントローラは、別個に販売されるものであってもよく、その際、ユーザは、様々なセンサ及び指示器（例えば、ＬＥＤ）を、第三者もしくはコントローラの販売元から別個に入手するものであってもよい。特定の設置方法に基づいて必要な配線のタイプは、キットに含まれる指示書で指定するものであってもよいが、所望の場合、キットに制御用配線を含めてもよい。コントローラとともに、互換性のあるバスシステムが指定されるものであってもよい。

さらに、コントローラには、システムを使用するために必要なソフトウェアがロードされていてもよい。本明細書に記載された制御アルゴリズム技術は、ハードウェア、ソフトウェア、または、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより実現することができる。本明細書に記載された技術は、単一のコンピュータシステムにより集中型技術で実現することもでき、または、異なる要素がいくつかの相互接続されたコンピュータシステムにわたって分散されている、分散型技術で実現することもできる。任意の種類のコンピュータシステム、または、本明細書に記載された方法を実行するために適した他の装置が、適切なものである。ハードウェアとソフトウェアの典型的な組み合わせは、コンピュータ上にロードされて実行されたときに、そのコンピュータシステムが本明細書に記載された方法を実行するように、そのコンピュータシステムを制御するコンピュータプログラムを備えた汎用コンピュータシステムである。しかしながら、本発明に係る技術は、車両上で使用されることが考慮されているため、必要なセンサを含む独立型のハードウェアシステムが望ましい。例えば、遠隔運転される採掘用超巨大車両のような、より複雑な車両の場合には、外部のコンピュータシステムに接続されたコントロールシステムを使用することもできる。

本明細書に記載された技術は、コンピュータプログラム製品に埋め込むことも可能である。このコンピュータプログラム製品は、本明細書に記載された方法を実行するために必要な全ての特徴が含まれており、コンピュータシステムにロードされた場合に、これらの方法を実行可能なものである。本発明において、コンピュータプログラムとは、直接的に、または、ａ）別の言語、コード、または記法への変換、及び、ｂ）異なる物質形態への再生産のうちのいずれか一方または両方の後に、システムに特定の機能を実行するための情報処理能力を持たせることを意図した一群の指示の、任意の言語、コード、または記法における任意の表現を意味する。

以上、本発明に係る技術の例示及び好適な実施形態と考えられるものについて説明してきたが、当業者には、本明細書に記載された教示から本発明に係る技術の他の変形は明らかである。本明細書に開示される特定の製造方法及び幾何学構成は、例示的な性質のものであり、限定的なものではない。したがって、全てのこのような変形は、本発明に係る技術の思想及び範囲内に含まれるものとして、添付請求項において保護されることが望ましい。それに応じて、特許権による保護を望むものは、添付請求項に定義されかつ差別化された技術及びその全ての均等物である。

Claims (16)

1. ステアリングホイールを含む運転ステーションを有する車両で使用するための操舵制御システムであって、前記ステアリングホイールは、前記車両の運転者によって回転されて、前記車両の転舵輪の、本体に対する旋回を生じさせ、前記ステアリングホイールの動作に応じて前記転舵輪の転舵位置を変更するための油圧シリンダを含んでおり、
   前記ステアリングホイールの回転速度に基づいて、前記ステアリングホイールの１度分の回転毎に前記油圧シリンダに供給される油圧油流の体積を変更し、前記ステアリングホイールが第１の回転速度で回転されているときに、前記ステアリングホイールの１度分の回転動作毎に第１の体積の油圧油流を前記油圧シリンダに向け、前記ステアリングホイールが第２の回転速度で回転されているときに、前記ステアリングホイールの１度分の回転動作毎に第２の体積の油圧油流を前記油圧シリンダに向け、前記第２の回転速度は前記第１の回転速度よりも大きく、油圧油の前記第２の体積は、油圧油の前記第１の体積よりも大きく、前記ステアリングホイールが前記第２の回転速度で回転されているときの前記操舵制御システムの感度は、前記第１の回転速度のときよりも高い、油圧回路装置と、
   前記転舵輪の転舵位置を検出するセンサと、
   前記運転ステーションに配置され、前記転舵輪の転舵位置の指示を提供する表示部と、
   前記油圧回路装置、前記センサ、及び前記表示部に接続されるコントローラと、をさらに含んでいる操舵制御システム。
2. 前記車両は、非連結式車両であることを特徴とする請求項１に記載の操舵制御システム。
3. 前記操舵制御システムは、前記油圧シリンダの一側に最大量の油圧油が供給されたときに、前記ステアリングホイールの一方向への回転動作を停止することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御システム。
4. 前記運転ステーションは、前記車両の様々な構成要素を制御するためのトグルスイッチのバンクを含み、該トグルスイッチのバンクは、中央に配置された複数の発光ダイオードを含んでおり、該複数の発光ダイオードは、発光ダイオードの列を形成し、該発光ダイオードの列の発光ダイオードは、前記転舵輪の転舵位置に基づいて選択的に点灯されて、前記発光ダイオードの列が前記表示部として機能することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御システム。
5. 前記運転者が前記運転ステーショに着席したときに、前記転舵輪は、前記運転者の通常の視野の外にあることを特徴とする請求項１に記載の操舵制御システム。
6. 前記転舵輪は、前記運転ステーションの後にあることを特徴とする請求項５に記載の操舵制御システム。
7. ステアリング要素と油圧シリンダによって動作する少なくとも１つの車輪とを含む車両用の比率可変型操舵システムであって、
   所定の体積の油圧油を前記油圧シリンダに供給することによって前記ステアリング要素の回転を前記少なくとも１つの車輪に伝達し、前記ステアリング要素の第１の回転速度に基づいて第１の体積を前記油圧シリンダに供給し、前記ステアリング要素の第２の回転速度に基づいて第２の体積を前記油圧シリンダに供給し、前記第２の体積は前記第１の体積よりも大きい、油圧回路と、
   車輪位置検出器要素と、
   指示部と、
   前記車輪位置検出器要素及び前記指示部に接続されるコントローラと、を含んでいる比率可変型操舵システム。
8. 前記車輪位置検出器要素は、キングピンセンサを含むことを特徴とする請求項７に記載の比率可変型操舵システム。
9. 前記車輪位置検出器要素は、ソレノイド及びスイッチの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項７に記載の比率可変型操舵システム。
10. 前記車輪位置検出器要素は、前記ステアリング要素の回転速度及び前記ステアリング要素の回転角度に少なくとも部分的に基づいて、車輪位置を算出する回路を含むことを特徴とする請求項７に記載の比率可変型操舵システム。
11. 前記車輪位置検出器要素は、前記油圧回路内の油圧油の流量を算出する回路を含むことを特徴とする請求項７に記載の比率可変型操舵システム。
12. 前記回路は、前記コントローラに組み込まれていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の比率可変型操舵システム。
13. 前記指示部は、複数の発光要素を含んでおり、前記コントローラは、前記車輪の転舵位置に少なくとも部分的に基づいて、前記発光要素のうちの少なくとも１つを点灯することを特徴とする請求項７に記載の比率可変型操舵システム。
14. 複数のトグルスイッチをさらに含んでおり、該複数のトグルスイッチのそれぞれに、少なくとも１つの前記発光要素が対応し、選択された前記発光要素が、対応するトグルスイッチを照明することを特徴とする請求項１３に記載の比率可変型操舵システム。
15. 複数の前記発光要素は、一列に配列されていることを特徴とする請求項１３に記載の比率可変型操舵システム。
16. 前記指示部は、表示部を含むことを特徴とする請求項７に記載の比率可変型操舵システム。

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