JP4198463B2

JP4198463B2 - Brake system for construction machinery

Info

Publication number: JP4198463B2
Application number: JP2002551417A
Authority: JP
Inventors: イー．ジェンセンジェフリー
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2021-11-21
Also published as: JP2004516183A; AU2002225649A1; DE10197081T5; WO2002049899A2; WO2002049899A3

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、建設機械に特に適したブレーキシステムに関し、より詳しくは、ブレーキ制御システムのある機能的構成要素に誤作動または故障が起こったときの誤制動または制動能力の喪失を防止する信頼性のあるブレーキシステムに関する。
【０００２】
（背景技術）
大型の建設機械において信頼性のあるサービスおよび駐車ブレーキシステムに対する要求は、これらの機械のサイズが増すと共に益々重要となる。サービスおよび駐車ブレーキの誤作動が回避されることも望ましい。サービスおよび／または駐車ブレーキ制御システムのある要素が故障または誤作動すると、誤制動となる。誤制動は好ましくなく、幾つかの政府管轄区では、ブレーキシステム内の構成要素の誤作動または故障時に誤制動するブレーキシステムを有する車両の運転が禁止されている。建設機械のサイズが増加すると、運転者が受けるノイズもまた増加する。運転室を隔離するとノイズレベルも減少するが、機械的および流体制御装置によって、および機械的制御用の開口部や運転室内に延びている液圧ホースを介して運転室に伝達されるかなりの量のノイズがある。運転室内に設けられるか、またはその室内に延びている様々な機械的リンクや制御装置は、建設機械の製造時の運転室の設置が複雑になる。危険な、または不健康な環境で運転される建設機械のような、これらの機械のための遠隔制御を提供することも必要である。
【０００３】
電気液圧弁は、「ａＭｅｔｈｏｄａｎｄＡｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙＤｒｉｖｅｎＷｈｅｅｌ−ＳｌｉｐｆｏｒａｎＡｒｔｉｃｕｌａｔｅｄＭａｃｈｉｎｅ」の名称でＪ．Ｈｏｓｓｅｉｎｉその外の１９９９年３月１６日に再発行された米国再発行特許第３６，１５２号に開示のサービスブレーキ制御システムで使用される。このシステムのサービスブレーキは、液圧が加えられ、非係合位置にバネ付勢されるか、または係合位置にバネ付勢され、液圧によって非係合位置に維持されるかのいずれかとして記載されている。このシステムのある構成要素が故障または誤作動すると、ブレーキが運転者の意志に関係なく作動される。
【０００４】
Ｅ．Ｂｕｍｇａｒｔｎｅｒの「ａＢｒａｋｅｂｙＷｉｒｅＳｙｓｔｅｍ」の１９９８年５月１２日発行の米国特許第５，７４９，６３３号は、従来のマスタシリンダとブレーキバイワイヤ制御装置によって補助されるＡＢＳ／ＴＣＳブレーキ制御装置とを有するブレーキシステム内での一対の電気液圧弁の使用を開示する。自動車用マスタシリンダは、大型建設機械に使用するのには適しておらず、この自動車用ブレーキシステムのある構成要素の誤作動または故障によって１つまたはそれ以上のサービスブレーキの誤作動が起こることとなる。
【０００５】
本発明は、上述の問題の１つまたはそれ以上を克服することに向けられている。
【０００６】
（発明の開示）
建設機械の各車軸の車輪は、電気的に制御されるサービス弁を介して送られる圧力流体によって作動される流体圧力作動バネ解除式サービスブレーキを備えている。圧力流体は、圧力流体源に圧力流体を受けるように連結された電気制御される安全弁を介して車軸の２つの車輪のサービスブレーキ用サービス弁に送られる。２つのサービス弁と安全弁とは、運転室内の手動で操作される信号発生制御装置に延びている信号線を含む電気制御装置によって制御される。サービス弁と安全弁とは、サービスブレーキを作用させるためにそれらの常時閉位置から開位置へ全てシフトされなければならない。この弁配置は、ブレーキシステムの構成要素が誤作動または故障したときにサービスブレーキが誤作動するのを回避する。この制動構造はまた、たとえ安全弁が開位置にロックしていても安全な制動が可能である。バネ作動流体圧力解除式駐車ブレーキは、変速装置出力軸に提供されても良く、駐車ブレーキは、次いで運転室内の駐車ブレーキスイッチによって制御される電気的に制御される駐車弁を介して送られる圧力流体によって解除される。
【０００７】
ブレーキシステムの電気制御装置は、一次電子制御モジュールと、安全性のための、バックアップ電子制御モジュールとを含み、これらの両方共に運転室の外側の機械に位置決めされるのが好ましい。２つの電力源と２つの圧力流体源とが機械の安全な動作を確実にするために提供されても良い。本発明のブレーキシステムは、運転室から建設機械のシャーシ上に移動されたブレーキ操作装置を有するブレーキバイワイヤシステムである。これは、運転室内のノイズレベルを低減し、機械の製造時の運転室の設置を簡単にする。
【０００８】
（発明を実施するための最良の形態）
図１は、ホイールローダ１１がパワーステアリング配置、図示せず、によってその回りで操舵される中央垂直軸１６で相互連結された前方セグメント１３と後方セグメント１４とからなるシャーシ１２を有するホイールローダ１１を例示する。前方セグメント１３は、一対の横方向に間隔をもった車輪１８，１９を有する車軸１７によって支持され、後方セグメントは、一対の横方向に間隔をもった車輪２２，２３を有する車軸２１によって支持される。前方セグメント１３は、その前方端にバケット２６を備えたブーム２５を支持し、後方セグメント１４は運転室２７を支持する。後方セグメント１４はまた、バネ作動流体圧力解除式駐車ブレーキ３２が動作可能に関連付けられる出力軸３１を有する変速装置２９を介して駆動するように車輪１７，１８，２２，２３に連結された内燃機関またはパワーユニット２８を支持する。
【０００９】
図２を参照するに、ブレーキシステムが概略的に示され、車輪１８，１９，２２，２３は、差動装置３３，３４を介して駆動され、流体圧力作動バネ解除式サービスブレーキ３６，３７，３８，３９は、車輪１８，１９，２３，２４とそれぞれ動作可能に関連付けられてそれらの回転を制御する。一対の電気制御される比例サービス弁４１，４２は、一対の流体導管４３，４４によって、サービスブレーキ３６，３７に流体を送るようにそれぞれ連結され、一対の電気制御される比例サービス弁４６，４７は、一対の流体導管４８，４９によって、サービスブレーキ３８，３９に圧力流体を送るように連結される。サービス弁４１，４２，４６，４７は、調整の流体導通および閉位置を有する、流体流れ制御要素５１，５２，５３，５４をそれぞれ有する。サービス弁４１，４２への圧力流体の送りは、電気制御される比例安全弁５６と、サービス弁４１，４２と並列に連結された分岐を有する流体サービス導管５７とによる。同様に、電気制御される比例安全弁５８は、流体サービス導管５９によってサービス弁４６，４７に連結される。安全弁５６，５８は、流体流れ制御要素６０，６１を有し、それらのそれぞれが調整の流体導通および閉位置を有する。サービスおよび安全弁４１，４２，４６，４７，５６，５８の全ての流体流れ制御要素は、常時それらの調整の閉位置にあり、これらの弁へ送られた電流の大きさに応じて比例して開かれる。
【００１０】
ホイールローダ１１は、リザーバ６３からの流体を吸い込み、二重チェック弁６６と流体導管６７，６８とによって２つのアキュムレータ６４，６５へ加圧された流体を送るエンジン被駆動ポンプ６２を包含する圧力流体源を含む。アキュムレータ６４は、流体導管７１によって圧力流体を送るように安全弁５６に連結され、アキュムレータ６５は、流体導管７２によって圧力流体を送るように安全弁５８に連結される。
【００１１】
ホイールローダ１１はまた、そのバネ作動流体圧力解除式駐車ブレーキ３２の流体制御装置を備えている。駐車ブレーキ３２の流体圧力アクチュエータ７４は、電気制御される駐車弁７６，７７およびシャトル弁７８を介してアキュムレータ６４，６５に圧力流体を受けるように連結される。駐車弁７６，７７は、流体導管７９，８０のそれぞれによって流体導管７１，７２に圧力流体を受けるように連結され、シャトル弁７８の一対の入口ポートは、一対の流体導管８１，８２によって駐車弁７６，７７に圧力流体を受けるように連結され、流体導管８３は、シャトル弁７８の出口ポートを駐車ブレーキ３２の流体アクチュエータ７４に連結する。
【００１２】
電気制御装置は、駐車ブレーキ３２と、安全およびサービスブレーキ３６，３７，３８，３９とを作動させるために提供され、一次電子制御モジュール９０とバックアップ電子制御モジュール１００とを含む。サービス弁４１，４２，４６，４７、安全弁５６，５８、および駐車弁７６は、電線９１，９２，９３，９４，９６，９７，９８のそれぞれによって一次電子制御モジュール９０の出力に個々に連結される。サービス弁４６，４７、および後輪軸２１のサービスブレーキ３８，３９と関連付けられた安全弁５８、および駐車弁７７は、電線１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれによってバックアップ電子制御モジュール１００の出力に個々に連結される。図１に示されるように、制御モジュール９０および１００は、運転室２７の外側の位置におけるホイールローダのシャーシ１２の後方セグメント１４上に搭載される。サービス弁４１，４２，４６，４７、安全弁５６，５８、および駐車弁７６，７７は、運転室２７の下のコンソール１０５内、あるいは運転室２７の外側の他の場所に位置決めされても良い。圧力流体供給システムはまた、運転室２７の外側のシャーシ１２で支持される。
【００１３】
電気制御装置は、２つの電源、すなわち、エンジン被駆動ジェネレータ１０６とバッテリ１０７とに一次およびバックアップ電子制御モジュール９０，１００を連結するブレーキ制御システム用の電源を含む。ジェネレータ１０６およびバッテリ１０７は、電力を供給するように一対のリレー１０８，１０９に合同して連結され、これらのリレー１０８，１０９は、次いで一対の電線１１１，１１２によって、電力を供給するように制御モジュール９０，１００のそれぞれに連結される。リレー１０８，１０９は、運転室２７内に位置決めされ、一対の電線１１４，１１６によってリレー１０８，１０９に連結される手動で操作される点火型パワースイッチ１１３によって作動される。例示のごとく、電源１０６，１０７、およびリレー１０８，１０９は運転室２７の外側に配置される。
【００１４】
パワースイッチ１１３に加え、運転室２７内に位置決めされる様々な手動で操作される制御装置および警報装置は、一次鎧装ハーネス１６１およびバックアップ鎧装ハーネス１６２によって一次およびバックアップ電子制御モジュール９０，１００の入力に信号線によって連結されるブザー１３１、一対の警報灯１３２，１３３、駐車ブレーキスイッチ１３６、および手動で移動可動なサービスブレーキ制御装置１３７を含む。サービスブレーキ制御装置１３７は、３つのペダル位置センサ（図示せず）付き足踏み操作式制御装置である。３つのセンサは、ブレーキ制御装置１３７の位置を同時に検出し、３種類の位置検出信号は一次電子制御モジュール９０に送られ、３種類の信号はバックアップ電子制御モジュール１００に送られる。制御モジュール９０，１００のそれぞれにトリプル冗長信号を送るために実際に採用される３線は、図２の信号線で表される。これらのセンサの１つが故障した場合、制御モジュール９０，１００の動作中である方が２つの信号に基づいてブレーキ制御装置１３７の変位を判定する。２つの正しい信号が誤った第３の信号をオーバライドする。２つの位置センサのみが使用された場合、動作中の制御モジュールは、どの信号が正しいかを確かめない。制御モジュール９０，１００の動作中の方は、サービスおよび安全弁へ電流を送り、それがブレーキ制御装置１３７の検出位置に比例して制御し、これらのサービスおよび安全弁は、これらが関連付けられるサービスブレーキに圧力流体を送ってブレーキ制御装置１３７の位置に比例して制動を行う。
【００１５】
一次およびバックアップ電子制御モジュール９０，１００は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）データリンク１４１および診断信号ワイヤ１４２によって相互連結され、それらによってデータが共有され、それらによって、サービスおよび安全弁４６，４７，５８を作動させるバックアップ制御モジュール１００の出力は、バックアップ制御モジュール１００が一次制御モジュール９０の出力不良を検出すると動作状態にされる。駐車弁７７に連結されたバックアップ制御モジュール１００の出力は、機械が動作している場合は常に動作中である。
【００１６】
（産業上の利用可能性）
本発明のブレーキシステムは、ホイールローダのような建設機械に特に有用である。本発明は、より静粛な運転室の達成に寄与し、建設機械の製造時の運転室の設置を簡単にするブレーキバイワイヤシステムを提供する。ワイヤによる制動は、リモートコントロールによって操作されても良い完全なドライブバイワイヤマシンの枢要な部分である。ドライブバイワイヤマシンは、建設、採掘、および埋め立て作業における完全または部分的な自立的動作を可能にする。
【００１７】
サービスブレーキ３６，３７，３８，３９への圧力流体の流れを制御するために電気制御される比例サービス弁４１，４２，４６，４７を使用すると、個々の車輪のブレーキ圧力の個々の調整が可能となる。圧力流体源と前輪軸ブレーキ３６，３７のサービス弁４１，４２との間の電気制御される比例安全弁５６の使用、および圧力流体源と後輪軸ブレーキ３８，３９のサービス弁４６，４７との間の同種の安全弁５８の使用は、あるブレーキシステム構成要素に故障または誤作動が起こったときのサービスブレーキ３６，３７，３８，３９の誤作動を防止する。例えば、サービスブレーキ３６，３７は、電気制御されるサービス弁４１，４２、および安全弁５６が電気的に励起されないと作動しない。電線９１，９２または９６のいずれか１本が誤って励起されても、サービスブレーキ３６，３７は作動しない。サービス弁４１，４２のいずれかの流れ制御要素５１，５２が調整のその流体導通位置に保持された状態になった場合、安全弁５６の流れ制御要素６０は、導管５７がリザーバに連結されるその例示された閉位置にあるので、関連付けられたサービス弁が作動しない。流れ制御要素５１，５２の一方または両方が開位置で動きがとれなくなったとき、運転者がブレーキ制御装置１３７を操作する場合、電気制御される比例安全弁５６が圧力流体をブレーキ３６，３７に供給してブレーキ制御装置１３７の位置に比例した制動作用力を提供する。安全弁５６，５８のいずれか一方が開位置で故障した場合、関連付けられたサービスブレーキ３６，３７または３８，３９は、ブレーキ制御装置１３７の動きに応じて関連付けられたサービス弁４１，４２または４６，４７の動作によって作動され、解除される。
【００１８】
一次電子制御モジュール９０の出力不良は、相互連結データリンク１４１を介してバックアップ電子制御モジュール１００によって検出され、バックアップ電子制御モジュール１００の電線１０１，１０２，および１０３の出力は、自動的に動作状態にされて後輪軸２１のサービスブレーキ３８，３９および駐車ブレーキ３２の機械運転制御装置を提供する。
【００１９】
駐車ブレーキスイッチ１３６が操作されると、駐車弁７６，７７が調整のそれらの例示された開位置から調整の閉位置まで移動され、そこで駐車弁７６は流体導管８１をリザーバに連結し、駐車弁７７は流体導管８２をリザーバに連結する。制御モジュール９０または１００のいずれが故障しても、駐車ブレーキ３２を不能にしない。２つのアキュムレータ６４，６５を使用することによって、駐車ブレーキ３２は、アキュムレータ６４，６５の一方が故障した場合に誤作動することはない。２つのアキュムレータ６４，６５を使用することによってもまた、駐車ブレーキ３２は、アキュムレータの一方が故障した場合でも、作動され、解除される。
【００２０】
本発明の他の態様、目的、および利点は、図面、明細書、および特許請求の範囲を検討することによって得られる。
【図面の簡単な説明】
本発明の実施態様は、添付の図面に図示される。
【図１】本発明が有利に利用されるホイールローダの側面図である。
【図２】本発明のブレーキシステムの好ましい実施形態の概略図である。[0001]
(Technical field)
The present invention relates to a brake system that is particularly suitable for construction machinery, and more particularly to a reliability that prevents false braking or loss of braking capability when a functional component of the brake control system malfunctions or fails. It relates to a certain brake system.
[0002]
(Background technology)
The demand for reliable service and parking brake systems in large construction machines becomes increasingly important as the size of these machines increases. It is also desirable to avoid service and parking brake malfunctions. If an element of the service and / or parking brake control system fails or malfunctions, false braking occurs. False braking is undesirable, and some government jurisdictions prohibit the operation of vehicles having a brake system that erroneously brakes when a component in the brake system malfunctions or fails. As the size of the construction machine increases, the noise experienced by the driver also increases. Isolating the cab reduces the noise level, but a significant amount is transmitted to the cab by mechanical and fluid control devices and through hydraulic control openings and mechanical hoses. There is no noise. The various mechanical links and controls provided in or extending into the cab complicate installation of the cab when manufacturing construction machinery. There is also a need to provide remote control for these machines, such as construction machines that are operated in hazardous or unhealthy environments.
[0003]
The electro-hydraulic valve is named “J. Method and Apparatus for Controlling Differential Driven Wheel-Slip for an Articulated Machine”. Used in the service brake control system disclosed in US Reissue Patent No. 36,152, reissued Mar. 16, 1999, Hosseini et al. The service brake of this system is either hydraulically applied and spring biased to the non-engaged position or is spring biased to the engaged position and maintained in the non-engaged position by hydraulic pressure. It is described as. If a component of this system fails or malfunctions, the brake is activated regardless of the driver's will.
[0004]
E. U.S. Pat. No. 5,749,633, issued May 12, 1998, to Bumgartner's "a Brake by Wire System", describes a conventional master cylinder and an ABS / TCS brake controller assisted by a brake-by-wire controller. Disclosed is the use of a pair of electrohydraulic valves in a braking system having. Automotive master cylinders are not suitable for use in large construction machines, and malfunctions or failures of certain components of this automotive brake system can cause one or more service brakes to malfunction. Become.
[0005]
The present invention is directed to overcoming one or more of the problems set forth above.
[0006]
(Disclosure of the Invention)
Each axle wheel of the construction machine is equipped with a fluid pressure actuated spring-released service brake that is actuated by pressure fluid sent through an electrically controlled service valve. The pressure fluid is routed to a service valve for the two wheel service brakes of the axle via an electrically controlled safety valve coupled to receive the pressure fluid at a pressure fluid source. The two service valves and the safety valve are controlled by an electric control unit including a signal line extending to a manually operated signal generation control unit in the cab. The service valve and the safety valve must all be shifted from their normally closed position to the open position in order to activate the service brake. This valve arrangement prevents the service brake from malfunctioning when a component of the brake system malfunctions or fails. This braking structure also allows safe braking even if the safety valve is locked in the open position. A spring-actuated fluid pressure release parking brake may be provided on the transmission output shaft, which is then sent through an electrically controlled parking valve controlled by a parking brake switch in the cab. Released by fluid.
[0007]
The electrical control device of the brake system includes a primary electronic control module and a safety electronic backup control module, both of which are preferably located on a machine outside the cab. Two power sources and two pressure fluid sources may be provided to ensure safe operation of the machine. The brake system of the present invention is a brake-by-wire system having a brake operating device moved from a cab onto a construction machine chassis. This reduces the noise level in the cab and simplifies installation of the cab during machine manufacture.
[0008]
(Best Mode for Carrying Out the Invention)
FIG. 1 shows a wheel loader 11 having a chassis 12 consisting of a front segment 13 and a rear segment 14 interconnected by a central vertical shaft 16 around which the wheel loader 11 is steered by a power steering arrangement, not shown. Illustrate. The front segment 13 is supported by an axle 17 having a pair of laterally spaced wheels 18, 19 and the rear segment is supported by an axle 21 having a pair of laterally spaced wheels 22, 23. The The front segment 13 supports a boom 25 having a bucket 26 at its front end, and the rear segment 14 supports a cab 27. The rear segment 14 is also an internal combustion engine coupled to the wheels 17, 18, 22, 23 for driving via a transmission 29 having an output shaft 31 with which a spring working fluid pressure release parking brake 32 is operatively associated. Alternatively, the power unit 28 is supported.
[0009]
Referring to FIG. 2, the brake system is schematically shown, wherein the wheels 18, 19, 22, 23 are driven via differentials 33, 34, and fluid pressure actuated spring-release service brakes 36, 37, 38 and 39 are operatively associated with wheels 18, 19, 23 and 24, respectively, to control their rotation. A pair of electrically controlled proportional service valves 41, 42 are connected by a pair of fluid conduits 43, 44 to send fluid to the service brakes 36, 37, respectively, and a pair of electrically controlled proportional service valves 46, 47. Are coupled to deliver pressure fluid to the service brakes 38, 39 by a pair of fluid conduits 48, 49. Service valves 41, 42, 46, 47 have fluid flow control elements 51, 52, 53, 54, respectively, having regulated fluid conduction and closed positions. The delivery of pressure fluid to the service valves 41, 42 is by an electrically controlled proportional safety valve 56 and a fluid service conduit 57 having a branch connected in parallel with the service valves 41, 42. Similarly, an electrically controlled proportional safety valve 58 is connected to service valves 46, 47 by a fluid service conduit 59. Safety valves 56, 58 have fluid flow control elements 60, 61, each of which has a regulated fluid conduction and closed position. All fluid flow control elements of the service and safety valves 41, 42, 46, 47, 56, 58 are always in their regulated closed position and are proportional to the magnitude of the current delivered to these valves. be opened.
[0010]
The wheel loader 11 draws fluid from the reservoir 63 and includes an engine driven pump 62 that delivers pressurized fluid to the two accumulators 64, 65 by the double check valve 66 and fluid conduits 67, 68. Including sources. The accumulator 64 is connected to the safety valve 56 to send pressure fluid by the fluid conduit 71, and the accumulator 65 is connected to the safety valve 58 to send pressure fluid by the fluid conduit 72.
[0011]
The wheel loader 11 also includes a fluid control device for the spring-operated fluid pressure releasing parking brake 32. The fluid pressure actuator 74 of the parking brake 32 is connected to the accumulators 64 and 65 through the electrically controlled parking valves 76 and 77 and the shuttle valve 78 so as to receive the pressure fluid. The parking valves 76, 77 are connected to receive fluid pressure by the fluid conduits 79, 80, respectively, and the pair of inlet ports of the shuttle valve 78 are parked by the pair of fluid conduits 81, 82. The fluid conduit 83 connects the outlet port of the shuttle valve 78 to the fluid actuator 74 of the parking brake 32.
[0012]
Electrical control device, the parking brake 32 is provided to actuate the safety and service brakes 3 6,37,38,39, and a primary electronic control module 90 and the backup electronic control module 100. Service valves 41, 42, 46, 47, safety valves 56, 58, and parking valve 76 are individually connected to the output of primary electronic control module 90 by wires 91, 92, 93, 94, 96, 97, 98, respectively. The The service valves 46 and 47, the safety valve 58 associated with the service brakes 38 and 39 of the rear axle 21, and the parking valve 77 are individually connected to the output of the backup electronic control module 100 by the electric wires 101, 102, 103 and 104, respectively. Connected. As shown in FIG. 1, the control modules 90 and 100 are mounted on the rear segment 14 of the wheel loader chassis 12 at a position outside the cab 27. The service valves 41, 42, 46, 47, the safety valves 56, 58, and the parking valves 76, 77 may be positioned in the console 105 below the cab 27 or at other locations outside the cab 27. The pressure fluid supply system is also supported by the chassis 12 outside the cab 27.
[0013]
The electrical controller includes two power sources, namely, a power source for the brake control system that couples the primary and backup electronic control modules 90, 100 to the engine driven generator 106 and the battery 107. The generator 106 and the battery 107 are jointly connected to a pair of relays 108 and 109 so as to supply power, and these relays 108 and 109 are then controlled to supply power by a pair of electric wires 111 and 112. Connected to each of the modules 90 and 100. The relays 108 and 109 are positioned in the cab 27 and are operated by a manually operated ignition type power switch 113 coupled to the relays 108 and 109 by a pair of electric wires 114 and 116. As illustrated, the power sources 106 and 107 and the relays 108 and 109 are disposed outside the cab 27.
[0014]
In addition to the power switch 113, various manually operated control devices and alarm devices positioned within the cab 27 include primary and backup electronic control modules 90, 100 through primary armor harness 161 and backup armor harness 162. It includes a buzzer 131 connected to an input by a signal line, a pair of warning lights 132 and 133, a parking brake switch 136, and a service brake control device 137 that can be moved manually. The service brake control device 137 is a stepping operation type control device with three pedal position sensors (not shown). The three sensors simultaneously detect the position of the brake control device 137, and three kinds of position detection signals are sent to the primary electronic control module 90, and three kinds of signals are sent to the backup electronic control module 100. The three wires actually used to send the triple redundant signal to each of the control modules 90 and 100 are represented by the signal wires in FIG. If one of these sensors fails, the displacement of the brake control device 137 is determined based on the two signals when the control modules 90 and 100 are operating. Two correct signals override an incorrect third signal. If only two position sensors are used, the active control module does not verify which signal is correct. The operating one of the control modules 90, 100 sends current to the service and safety valve, which controls in proportion to the detected position of the brake control device 137, and these service and safety valves are on the service brake with which they are associated. The pressure fluid is sent to perform braking in proportion to the position of the brake control device 137.
[0015]
The primary and backup electronic control modules 90, 100 are interconnected by a controller area network (CAN) data link 141 and diagnostic signal wires 142 to share data thereby activating service and safety valves 46, 47, 58 . The output of the backup control module 100 is activated when the backup control module 100 detects an output failure of the primary control module 90. The output of the backup control module 100 connected to the parking valve 77 is always in operation when the machine is operating.
[0016]
(Industrial applicability)
The brake system of the present invention is particularly useful for construction machines such as wheel loaders. The present invention provides a brake-by-wire system that contributes to the achievement of a quieter cab and simplifies installation of the cab when manufacturing construction machinery. Wire braking is a key part of a complete drive-by-wire machine that may be operated by a remote control. Drive-by-wire machines allow full or partial autonomous operation in construction, mining, and landfill operations.
[0017]
Use of electrically controlled proportional service valves 41, 42, 46, 47 to control the flow of pressure fluid to the service brakes 36, 37, 38, 39 allows for individual adjustment of the brake pressure of the individual wheels. It becomes. Use of an electrically controlled proportional safety valve 56 between the pressure fluid source and the service valves 41, 42 of the front axle brakes 36, 37, and between the pressure fluid source and the service valves 46, 47 of the rear axle brakes 38, 39. The same type of safety valve 58 prevents malfunction of the service brakes 36, 37, 38, 39 in the event of failure or malfunction of certain brake system components. For example, the service brakes 36 and 37 do not operate unless the electrically controlled service valves 41 and 42 and the safety valve 56 are electrically excited. Even if any one of the electric wires 91, 92 or 96 is erroneously excited, the service brakes 36 and 37 are not operated. When the flow control element 51, 52 of either service valve 41, 42 is held in its fluid conducting position of regulation, the flow control element 60 of the safety valve 56 will have its conduit 57 connected to the reservoir Since it is in the illustrated closed position, the associated service valve does not operate. When one or both of the flow control elements 51, 52 become stuck in the open position and the driver operates the brake control device 137, an electrically controlled proportional safety valve 56 supplies pressure fluid to the brakes 36, 37. Thus, a braking action force proportional to the position of the brake control device 137 is provided. If any one of the safety valves 56, 58 fails in the open position, the associated service brake 36, 37 or 38, 39 is associated with the associated service valve 41, 42 or 46, depending on the movement of the brake controller 137. It is activated and released by the operation of 47.
[0018]
The output failure of the primary electronic control module 90 is detected by the backup electronic control module 100 via the interconnection data link 141, and the outputs of the electric wires 101, 102, and 103 of the backup electronic control module 100 are automatically set to the operating state. Thus, a service operation control device for the service brakes 38 and 39 of the rear wheel shaft 21 and the parking brake 32 is provided.
[0019]
When the parking brake switch 136 is operated, the parking valves 76, 77 are moved from their illustrated open position of adjustment to the closed position of adjustment, where the parking valve 76 connects the fluid conduit 81 to the reservoir, and the parking valve 77 connects fluid conduit 82 to the reservoir. If either control module 90 or 100 fails, the parking brake 32 is not disabled. By using the two accumulators 64 and 65, the parking brake 32 will not malfunction if one of the accumulators 64 or 65 fails. By using the two accumulators 64 and 65, the parking brake 32 is also activated and released even if one of the accumulators fails.
[0020]
Other aspects, objects, and advantages of the invention can be obtained from a study of the drawings, the specification, and the claims.
[Brief description of the drawings]
Embodiments of the invention are illustrated in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a side view of a wheel loader in which the present invention is advantageously used.
FIG. 2 is a schematic diagram of a preferred embodiment of the brake system of the present invention.

Claims

出力軸（３１）を有する変速装置（２９）を介してパワーユニット（２８）によって駆動される一対の横方向に間隔を空けて配置された車輪（２２，２３）を有する車軸（２１）で部分的に支持されたシャーシ（１２）上に搭載された運転室（２７）を有する建設機械（１１）用ブレーキシステムであって、
前記車輪（２２，２３）のそれぞれと動作可能に関連付けられた流体圧力作動バネ解除式サービスブレーキ（３８，３９）と、
前記サービスブレーキ（３８，３９）のそれぞれに圧力流体を送るように連結された電気制御されるサービス弁（４６，４７）と、
前記サービス弁（４６，４７）に圧力流体を送るように連結された電気制御される安全弁（５８）と、
それぞれが、流体導通位置と閉位置との間で調整可能な流れ制御要素（５３，５４，６１）を有し、通常は閉位置にある前記サービスおよび安全弁（４６，４７，５８）と、
前記安全弁（５８）に連結された圧力流体源（６２，６３，６５，６６）と、
前記運転室（２７）内に手動で移動可能なサービスブレーキ制御装置（１３７）を含む、前記サービスおよび安全弁に制御するように連結された電気制御装置とを備え、
前記弁（４６，４７，５８）のすべてが前記サービスブレーキ制御装置（１３７）の所定の動きに応じて流体導通位置に調整されるブレーキシステム。Partially on the axle (21) with a pair of laterally spaced wheels (22, 23) driven by a power unit (28) via a transmission (29) having an output shaft (31) A brake system for a construction machine (11) having a cab (27) mounted on a chassis (12) supported by
A fluid pressure actuated spring-release service brake (38, 39) operatively associated with each of the wheels (22, 23);
Electrically controlled service valves (46, 47) coupled to deliver pressure fluid to each of the service brakes (38, 39);
An electrically controlled safety valve (58) coupled to deliver pressure fluid to the service valve (46, 47);
Each, have a adjustable flow control element (53,54,61) with the fluid-conducting position and a closed position, and the service and the safety valve is normally in the closed position (46,47,58),
A pressure fluid source (62, 63, 65, 66) coupled to the safety valve (58);
An electrical control unit coupled to control the service and safety valve, including a service brake control unit (137) manually movable in the cab (27);
A brake system in which all of the valves (46, 47, 58) are adjusted to a fluid conducting position in response to a predetermined movement of the service brake control device (137).

前記電気制御装置は、
前記手動で移動可能なサービスブレーキ制御装置（１３７）に制御されるように連結され、前記サービスおよび安全弁（４６，４７，５８）に制御するように連結された出力を有する、一次電子制御モジュール（９０）と、
前記サービスブレーキ制御装置（１３７）に制御されるように連結され、前記サービスおよび安全弁（４６，４７，５８）に制御するように連結された出力を有するバックアップ電子制御モジュール（１００）であって、前記サービスおよび安全弁（４６，４７，４８）に連結された前記バックアップ電子制御モジュール（１００）の前記出力は、前記一次電子制御モジュール（９０）が動作中であるとき非動作状態にある、バックアップ電子制御モジュール（１００）と、
前記サービスおよび安全弁（４６，４７，５８）の前記バックアップ電子制御モジュール（１００）の前記出力が前記一次電子制御モジュール（９０）の故障時に動作状態にされる前記電子制御モジュール（９０，１００）間の通信リンク（１４１，１４２）とを含む請求項１に記載のブレーキシステム。The electrical control device
A primary electronic control module (coupled to be controlled by the manually movable service brake controller (137) and having an output coupled to control the service and safety valves (46, 47, 58)). 90),
A backup electronic control module (100) coupled to the service brake controller (137) to be controlled and having an output coupled to control the service and safety valves (46, 47, 58); The output of the backup electronic control module (100) coupled to the service and safety valve (46, 47, 48) is a backup electronic that is inactive when the primary electronic control module (90) is in operation. A control module (100);
Between the electronic control module (90, 100) where the output of the backup electronic control module (100) of the service and safety valve (46, 47, 58) is activated upon failure of the primary electronic control module (90) The brake system according to claim 1, comprising a communication link (141, 142).

運転室（２７）を支持するシャーシ（１２）、前記シャーシ（１２）を支持する一対の車軸（１７，２１）、および駆動されるようにパワーユニット（２８）に連結された変速装置（２９）の出力軸（３１）を介して各車軸（１７，２１）の一対の車輪（１８，１９，２２，２３）を駆動する前記パワーユニット（２８）を有する建設機械（１１）用の信頼性のあるブレーキシステムを提供する方法であって、
各車輪（１８，１９，２２，２３）に流体圧力作動バネ解除式サービスブレーキ（３６，３７，３８，３９）を提供するステップと、
調整の流体導通および閉位置を有し、通常は閉位置にある、電気操作されるサービス弁（４１，４２，４６，４７）を各サービスブレーキ（３６，３７，３８，３９）に提供するステップと、
前記車軸（２１）の一方の前記ブレーキ（３８，３９）と関連付けられた前記サービス弁（４６，４７）に流体を送るように連結された第１の電気制御される安全弁（５８）を提供するステップと、
前記車軸（１７）の他方の前記ブレーキ（３６，３７）と関連付けられた前記サービス弁（４１，４２）に流体を送るように連結された第２の電気制御される安全弁（５７）を提供するステップと、
１つまたはそれ以上のその入力側において所定の制御信号を受けたときにその出力側から電気を送ることができる一次電子制御モジュール（９０）を提供するステップと、
前記弁（４１，４２，４６，４７，５７，５８）のそれぞれと前記一次電子制御モジュール（９０）との間に電線を連結するステップと、
前記運転室（２７）内に手動で操作可能なサービスブレーキ制御装置（１３７）を提供するステップと、
前記サービスブレーキ制御装置（１３７）を前記一次電子制御モジュール（９０）の前記入力側の１つに連結するステップと、
入力側と出力側、および１つまたはそれ以上の前記入力側を介して所定信号を受けると１つまたはそれ以上の前記出力側を介して電気を送る能力を有するバックアップ電子制御モジュール（１００）を提供するステップと、
前記バックアップ電子制御モジュール（１００）の前記出力側からの個々の電線（１０３，１０１，１０２）を前記安全弁（５８）、および前記車軸（２１）の一方の前記車輪（２２，２３）の前記ブレーキ（３８，３９）と関連付けられた前記サービス弁（４６，４７）のそれぞれに連結するステップと、
前記サービスブレーキ制御装置（１３７）を前記バックアップ電子制御モジュール（１００）の前記入力側の一方に連結するステップと、
前記バックアップ制御モジュール（１００）から前記一方の車軸（２１）と関連付けられた前記サービスおよび安全弁（４６，４７，５８）への前記電線（１０１，１０２，１０３）が前記一次電子制御モジュール（９０）の故障時に動作状態にされる通信リンク（１４１，１４２）によって前記制御モジュールを互いに連結するステップと、
前記安全弁（５７，５８）に連結された圧力流体源（６２，６３，６４，６５，６６）を提供するステップとを備える方法。A chassis (12) supporting the cab (27), a pair of axles (17, 21) supporting the chassis (12), and a transmission (29) connected to the power unit (28) to be driven. Reliable brake for construction machine (11) having said power unit (28) that drives a pair of wheels (18, 19, 22, 23) of each axle (17, 21) via output shaft (31) A method of providing a system,
Providing each wheel (18, 19, 22, 23) with a fluid pressure actuated spring-release service brake (36, 37, 38, 39);
Have a fluid-conducting and a closed position of the adjustment, usually provides in the closed position, the service valve is electrically operated the (41,42,46,47) to each service brakes (36, 37, 38, 39) Step When,
A first electrically controlled safety valve (58) coupled to route fluid to the service valve (46, 47) associated with one of the brakes (38, 39) of the axle (21) is provided. Steps,
A second electrically controlled safety valve (57) coupled to route fluid to the service valve (41, 42) associated with the other brake (36, 37) of the axle (17) is provided. Steps,
Providing a primary electronic control module (90) capable of delivering electricity from its output when it receives a predetermined control signal at one or more of its inputs;
Connecting a wire between each of the valves (41, 42, 46, 47, 57, 58) and the primary electronic control module (90);
Providing a manually operable service brake control device (137) in the cab (27);
Coupling the service brake controller (137) to one of the inputs of the primary electronic control module (90);
A backup electronic control module (100) having the ability to send electricity via one or more of said output sides upon receipt of a predetermined signal via input and output sides and one or more of said input sides Providing steps;
The individual electric wires (103, 101, 102) from the output side of the backup electronic control module (100) are connected to the brakes of the safety valve (58) and one of the wheels (22, 23) of the axle (21). Coupling to each of the service valves (46, 47) associated with (38, 39);
Connecting the service brake control device (137) to one of the input sides of the backup electronic control module (100);
The wires (101, 102, 103) from the backup control module (100) to the service and safety valves (46, 47, 58) associated with the one axle (21) are connected to the primary electronic control module (90). Connecting the control modules to each other by communication links (141, 142) that are activated in the event of a failure;
Providing a pressure fluid source (62, 63, 64, 65, 66) coupled to the safety valve (57, 58).