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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Steuerung eines Hubes einer Hydraulikpumpe für ein Arbeitsgerät eines
Arbeitsfahrzeuges, insbesondere eines Fahrzeuges für Bauarbeiten.
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Stand der
Technik
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Zum
Beispiel gibt es bei einem Hydrauliksystem zum Antreiben eines Arbeitsgerätes eines
Radladers, welcher ein Fahrzeug für Bauarbeiten ist, den Fall,
wo ein Hydraulikdruck erforderlich ist, jedoch nur eine geringe
Durchflussmenge während
eines Aushubbetriebs oder dergleichen erforderlich ist. Wenn eine
Hydraulikpumpe des Typs mit konstantem Hub verwendet wird, wird
in einem solchen Fall eine große
Menge von Drucköl
in einen Behälter
zurückgeführt, und
ein großer
Leistungsverlust wird verursacht. Um den Leistungsverlust zu reduzieren,
ist ein verfahren zur Reduzierung einer Pumpendurchflussmenge während eines
Aushubvorgangs unter Verwendung einer Hydraulikpumpe des Typs mit
variablem Hub vorgesehen. Als ein Beispiel dessen gibt es diejenige,
die in dem Patent der Vereinigten Staaten Nr. 6,073,442 offenbart
ist. Demgemäß wird bei
dem Verfahren für
die Steuerung des Pumpenhubes zur Reduzierung eines vorbestimmten
Hubes des maximalen Hubes oder weniger bestimmt, dass das Arbeitsfahrzeug
im Aushubbetrieb ist, wenn wenigstens eine der folgenden Bedingungen
erfüllt
ist: i) das Getriebe ist in der Vorwärts- und ersten Gangposition,
ii) das Arbeitsgerät
ist in der Aushubposition, und iii) die Fahrzeugfahrgeschwindigkeit
ist bei der festgelegten Geschwindigkeit oder niedriger.
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Unter
den oben beschriebenen Bedingungen ist die Aushubposition des Arbeitsgerätes spezifiziert,
wie in 13 gezeigt ist. 13 ist
eine Seitenansicht eines Arbeitsgerätes 70 in der Aushubposition.
Ein Basisendabschnitt eines Hubarmes 72 ist mit einem Armbolzen 73 an
einem Fahrzeugaufbau 71 schwenkbar angebracht, und der
Fahrzeugaufbau 71 und der Hubarm 72 sind mittels
eines Hubzylinders 74 verbunden. Wenn der Hubzylinder 74 ausgefahren
oder eingefahren wird, schwenkt der Hubarm 72 um den Armbolzen 73.
Eine Schaufel 75 ist mit einem Schaufelbolzen 76 an
einem vorderen Endabschnitt des Hubarmes 72 schwenkbar
angebracht, und der Fahrzeugaufbau 71 und die Schaufel 75 sind über einen
Kippzylinder 77 und eine Gelenkvorrichtung 78 verbunden.
Wenn der Kippzylinder 77 ausgefahren oder eingefahren wird,
schwenkt die Schaufel 75 um den Schaufelbolzen 76.
Bezüglich
der Aushubposition des Arbeitsgerätes 70 ist die Linie
Y-Y, welche den Armbolzen 73 und den Schaufelbolzen 76 verbindet, als
der Bezug festgelegt, und der Fall, wo sich der Hubarm 72 unter
der Linie Y-Y befindet, ist so definiert, das er in der Aushubposition
ist.
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Jedoch
bestehen bei dem oben beschriebenen Verfahren die folgenden Probleme.
Erstens wird, wenn das Getriebe in dem Vorwärts- und ersten Gang ist, die
Pumpenleistung auf einen vorbestimmten Hub reduziert, welcher der
maximale Hub oder weniger ist. Jedoch wird in diesem Fall der Aushubbetrieb
nicht immer durchgeführt,
aber in einigen Fällen
nähert
sich das Arbeitsfahrzeug einer vorbestimmten Stelle mit dem Vorwärts- und
ersten Gang, während
das Arbeitsgerät
in Betrieb ist. In einem solchen Fall wird die Geschwindigkeit des
Arbeitsgerätes
gering, und die Arbeitseffizienz nimmt irgendwann ab. In Abhängigkeit
von der Bodeneigenschaft wird ein Betrieb gelegentlich mit dem Vorwärts- und zweiten
Gang durchgeführt,
aus welchem Grunde der Pumpenhub nicht reduziert wird und daher
ein Leistungsverlust auftritt.
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Zweitens
wird, wenn die Fahrzeugfahrgeschwindigkeit eine festgelegte Geschwindigkeit
oder niedriger ist, der Pumpenhub auf einen vorbestimmten Hub reduziert,
welcher der maximale Hub oder weniger ist. Jedoch gibt es den Fall,
wo sich das Arbeitsfahrzeug ohne Durchführung eines Aushubbetriebs
mit der festgelegten Geschwindigkeit oder niedriger zu einem Zielort
bewegt, während
das Arbeitsgerät
in Betrieb ist. In einem solchen Fall wird die Pumpenleistung ebenfalls
reduziert, und die Geschwindigkeit des Arbeitsgerätes wird
gering, was die Arbeitseffizienz in einigen Fällen verringert. Drittens wird,
wenn das Getriebe in dem Vorwärts- und ersten Gang
ist, das Arbeitsgerät
in der Aushubposition ist und die Fahrzeugfahrgeschwindigkeit die
festgelegte Geschwindigkeit oder niedriger ist, der Pumpenhub auf
den vorbestimmten Hub reduziert, welcher der maximale Hub oder weniger
ist. Während des
normalen Aushubes wird die Schaufel von dem Boden leicht angehoben,
um zu verhindern, dass die Schaufel den Boden kontaktiert und den
Fahrwiderstand erhöht,
bis sie gerade vor das Zielobjekt gelangt, und die Schaufel wird
mit dem Boden schnell in Kontakt gebracht, gerade bevor sie in das
Zielobjekt eindringt. In diesem Fall wird die Reaktionsgeschwindigkeit
des Arbeitsgerätes
gering, und es tritt das Problem auf, dass sich der Betrieb verlangsamt
und der Fahrer eine Unverträglichkeit
spürt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird in Anbetracht der oben beschriebenen
Probleme vorgenommen und hat dessen Ziel, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Steuerung einer Hydraulikpumpe für ein Arbeitsgerät eines
Arbeitsfahrzeuges bereitzustellen, welches den Pumpenhub reduziert,
nachdem zuverlässig
erfasst wird, dass das Arbeitsfahrzeug im Aushubbetrieb ist, und
den Leistungsverlust reduziert, und welche nicht die Arbeitseffizienz
reduziert oder einem Fahrer kein Gefühl von Unverträglichkeit
gibt.
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Um
das oben beschriebene Ziel zu erreichen, ist ein Verfahren zur Steuerung
einer Hydraulikpumpe für
ein Arbeitsgerät
eines Arbeitsfahrzeuges gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Hydraulikpumpe für ein Arbeitsgerät des Arbeitsfahrzeuges,
das einen Zylinder zum Betätigen
des Arbeitsgerätes
und die Hydraulikpumpe zum Zuführen
von vorbestimmtem Drucköl
zu dem Zylinder aufweist, umfassend die Schritte: Messen einer Zeitdauer
eines Zustandes, in welchem ein Hydraulikdruck in einer Unterseite
von wenigstens einem Zylinder des Zylinders auf einem vorbestimmten Wert
oder weniger ist; Bestimmen, dass ein Aushubbetrieb beginnt, wenn
eine vorbestimmte Zeitdauer abläuft
und danach der Hydraulikdruck in der Unterseite den vorbestimmten
Wert überschreitet;
Einstellen eines Hubes der Hydraulikpumpe auf einen vorbestimmten
Hub, der auf weniger als einen maximalen Hub reduziert ist; und
Durchführen
einer Steuerung zum Reduzieren des Hubes der Hydraulikpumpe auf
den vorbestimmten Hub.
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Gemäß dem obigen
Verfahren wird bestimmt, dass der Aushubbetrieb beginnt, wenn der Hydraulikdruck
in der Unterseite des Zylinders für die vorbestimmte Zeit auf
dem vorbestimmten Wert oder weniger ist und danach den vorbestimmten
Wert überschreitet,
und der Hub der Hydraulikpumpe wird auf den vorbestimmten Hub reduziert, welche
kleiner als das Maximum ist. Da der Hydraulikdruck in der Unterseite
des Zylinders für
die vorbestimmte Zeit immer in dem Zustand bei dem vorbestimmten
Druck oder niedriger ist, bevor der Aushubbetrieb beginnt, und der
Hydraulikdruck während
des Aushubbetriebs und des Nichtaushubbetriebs offensichtlich differiert, kann
zuverlässig
bestimmt werden, dass das Arbeitsfahrzeug im Aushubbetrieb ist,
und eine effiziente Reduzierung des Leistungsverlustes kann durchgeführt werden.
Da sich der Hub der Hydraulikpumpe nicht reduziert, bis die Schaufel
in das Zielobjekt eindringt, passiert es nicht, dass der Fahrer
eine Unverträglichkeit
infolge der Reduzierung der Arbeitsgeschwindigkeit spürt.
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Das
Steuerungsverfahren kann ferner die Schritte umfassen: Bestimmen,
dass der Aushubbetrieb beendet wird, wenn ein Betätigungsmittel
für Vorwärts- und
Rückwärtsfahrt
des Arbeitsfahrzeuges von einer Vorwärtsfahrtposition in eine Neutral-
oder Rückwärtsfahrtposition
geschaltet wird, auf das Durchführen
einer Steuerung durch Reduzieren des Hubes auf den vorbestimmten
Hub; und Stoppen der Steuerung zum Reduzieren des Hubes der Hydraulikpumpe
auf den vorbestimmten Hub.
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Das
Steuerungsverfahren kann ferner die Schritte umfassen: Bestimmen,
dass der Aushubbetrieb beendet wird, wenn der Hydraulikdruck in
der Unterseite innerhalb einer ersten festgelegten Zeit, die zuvor
aus der Zeit des Bestimmens des Beginns des Aushubbetriebs festgelegt
wird, ein vorbestimmter Wert oder weniger wird, auf das Durchführen einer
Steuerung durch Reduzieren des Hubes auf den vorbestimmten Hub;
und Stoppen der Steuerung zum Reduzieren des Hubes der Hydraulikpumpe
auf den vorbestimmten Hub. Gemäß diesem
Verfahren wird, nachdem bestimmt wird, dass der Aushubbetrieb beginnt,
wenn der Hydraulikdruck in der Unterseite des Zylinders innerhalb
der ersten festgelegten Zeit der vorbestimmte Wert oder weniger
wird, der Aushubbetrieb nicht fortgeführt, und es wird bestimmt,
dass der Aushubbetrieb beendet wird, und die Steuerung zum Reduzieren
des Pumpenhubes wird gestoppt. Daher wird der Hub der Hydraulikpumpe
während
des Nichtaushubbetriebs nicht auf den vorbestimmten Hub reduziert,
und daher wird die Arbeitseffizienz infolge der Reduzierung der
Geschwindigkeit des Arbeitsgerätes
nicht reduziert.
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Das
Steuerungsverfahren kann ferner die Schritte umfassen: Bestimmen,
dass der Aushubbetrieb beendet wird, wenn der Hydraulikdruck in
der Unterseite ein vorbestimmter Wert oder weniger wird und ein
Hydraulikdruckzustand des vorbestimmten Wertes oder weniger für mehr als
eine zweite festgelegte Zeit anhält,
die zuvor aus der Zeit des Bestimmens des Beginns des Aushubvorgangs
festgelegt wird, auf das Durchführen
einer Steuerung durch Reduzieren des Hubes auf den vorbestimmten
Hub; und Stoppen der Steuerung zum Reduzieren des Hubes der Hydraulikpumpe
auf den vorbestimmten Hub. Gemäß diesem
Verfahren wird, nachdem bestimmt wird, dass der Aushubbetrieb beginnt,
wenn der Hydraulikdruck in der Unterseite des Zylinders der vorbestimmte
Wert oder weniger wird und dieser Zustand für mehr als die zweite festgelegte
Zeit anhält, die
Steuerung zum Reduzieren des Pumpenhubes gestoppt. Daher wird, selbst
wenn die Steuerung zum Reduzieren des Pumpenhubes zum Beispiel durch ein
Fehlersignal begonnen wird, das Fehlersignal in einer kurzen Zeit
bestimmt, und die Steuerung zum Reduzieren des Hubes der Hydraulikpumpe
wird gestoppt, wodurch ermöglicht
wird, die Reduzierung der Arbeitseffizienz zu verhindern.
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Das
Steuerungsverfahren kann ferner die Schritte umfassen: Bestimmen,
dass der Aushubvorgang beendet wird, wenn eine Höhe einer Schaufel des Arbeitsgerätes ein vorbestimmter
Wert oder mehr wird, auf das Durchführen einer Steuerung durch
Reduzieren des Hubes auf den vorbestimmten Hub; und Stoppen der
Steuerung zum Reduzieren des Hubes der Hydraulikpumpe auf den vorbestimmten
Hub. Gemäß diesem
Verfahren wird, wenn der Zylinder betätigt wird, die Schaufel angehoben
und schaufelt das Zielobjekt auf, und wenn während des Aushubbetriebs mehr
von dem Zielobjekt in die Schaufel geschaufelt wird, besteht keine
Gefahr, dass die Hubgeschwindigkeit der Schaufel hoch wird und die
Funktionsfähigkeit
reduziert wird.
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Eine
erste Konstruktion einer Vorrichtung zur Steuerung einer Hydraulikpumpe
für ein
Arbeitsgerät eines
Arbeitsfahrzeuges gemäß der vorliegenden
Erfindung weist bei einer Vorrichtung zur Steuerung einer Hydraulikpumpe
für ein
Arbeitsgerät
eines Arbeitsfahrzeuges mit einem Zylinder zum Betätigen des
Arbeitsgerätes
und einer Hydraulikpumpe mit variablem Hub zum Zuführen von
vorbestimmtem Drucköl
zu dem Zylinder auf: einen Bodendruckdetektor zum Erfassen eines
Hydraulikdrucks in einer Unterseite von wenigstens einem Zylinder
des Zylinders; eine Hubsteuervorrichtung zur Steuerung eines Hubes
der Hydraulikpumpe mit variablem Hub; und eine Steuereinrichtung,
welche einen Erfassungswert von dem Bodendruckdetektor darin eingibt,
bestimmt, dass ein Aushubbetrieb beginnt, wenn eine vorbestimmte
Zeit mit dem Erfassungswert bei einem vorbestimmten Wert oder weniger
abläuft
und danach der Erfassungswert den vorbestimmten Wert überschreitet,
und ein Hubsteuersignal zum Reduzieren des Hubes der Hydraulikpumpe
mit variablem Hub auf einen vorbestimmten Hub, der kleiner als ein maximaler
Hub ist, an die Hubsteuervorrichtung abgibt.
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Gemäß der obigen
Konstruktion wird der Hub der Hydraulikpumpe auf den vorbestimmten
Hub reduziert, wenn die vorbestimmte Zeit mit dem Hydraulikdruck
in der Unterseite des Zylinders bei dem vorbestimmten Wert oder
weniger abläuft
und danach der Hydraulikdruck den vorbestimmten Wert überschreitet.
Das heißt,
da zuverlässig
erfasst wird, dass das Arbeitsfahrzeug im Aushubbetrieb ist, und der
Pumpenhub auf den vorbestimmten Hub reduziert werden kann, kann
erreicht werden, dass das Arbeitsfahrzeug in der Lage ist, einen
Leistungsverlust wirksam zu reduzieren und effizient zu arbeiten.
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Ferner
kann bei der Steuervorrichtung die Steuereinrichtung darin ein Erfassungssignal
von einem Betriebspositionserfassungsmittel zum Erfassen einer Betriebsposition
des an dem Arbeitsfahrzeug vorgesehenen Betätigungsmittels für Vorwärts- und
Rückwärtsfahrt
eingeben und kann die Übertragung
des Hubsteuersignals an die Hubsteuervorrichtung stoppen, wenn die
Betriebsposition von einer Vorwärtsfahrtposition
in eine Neutral- oder Rückwärtsfahrtposition
geschaltet wird. Gemäß diesem Aufbau
wird, wenn die Betriebsposition des Betätigungsmittels für Vorwärts- und
Rückwärtsfahrt
in einer Neutral- oder Rückwärtsfahrtposition
ist, die Übertragung
des Hubsteuersignals zum Reduzieren des Hubes der Hydraulikpumpe
gestoppt. Daher kann der Zeitpunkt, zu welchem der Aushubbetrieb beendet
wird, zuverlässig
erfasst werden, und der Pumpenhub reduziert sich nicht während des
Nichtaushubbetriebs. Dementsprechend kann das Arbeitsfahrzeug ohne
eine Gefahr der Reduzierung der Arbeitseffizienz erreicht werden.
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Bei
der Steuervorrichtung kann nach dem Bestimmen, dass der Aushubbetrieb
beginnt, die Steuereinrichtung bestimmen, dass der Aushubbetrieb
beendet wird, wenn der Erfassungswert von dem Bodendruckdetektor
innerhalb einer ersten festgelegten Zeit, die zuvor festgelegt wird,
der vorbestimmte Wert oder weniger wird, und kann die Übertragung des
Hubsteuersignals an die Hubsteuervorrichtung stoppen. Gemäß diesem
Aufbau wird, wenn der Erfassungswert von dem Bodendruckdetektor
innerhalb der ersten festgelegten Zeit der vorbestimmte Wert oder
weniger wird, bestimmt, dass der Aushubbetrieb beendet wird, und
die Übertragung
des Hubsteuersignals der Hydraulikpumpe wird gestoppt. Daher wird
der Hydraulikdruck in der Unterseite des Zylinders temporär der vorbestimmte
Wert oder mehr, und wenn der Hydraulikdruck in einer kurzen Zeit
abnimmt, kann die Steuerung zum Reduzieren des Hubes der Hydraulikpumpe
auf den vorbestimmten Hub gestoppt werden. Dementsprechend kann das
Arbeitsfahrzeug ohne eine Gefahr der Reduzierung der Arbeitseffizienz
erreicht werden.
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Bei
der Steuervorrichtung kann nach dem Bestimmen, dass der Aushubbetrieb
beginnt, die Steuereinrichtung bestimmen, dass der Aushubbetrieb
beendet wird, wenn der Erfassungswert von dem Bodendruckdetektor
der vorbestimmte Wert oder weniger wird und ein Zustand bei dem
vorbestimmten wert oder weniger für mehr als eine zweite festgelegte
Zeit, die zuvor festgelegt wird, anhält, und kann die Übertragung
des Hubsteuersignals an die Hubsteuervorrichtung stoppen. Gemäß diesem
Aufbau kann, selbst wenn die Steuerung zum Reduzieren des Pumpenhubes
zum Beispiel mit dem Fehlersignal begonnen wird, das Fehlersignal
in einer kurzen Zeit bestimmt werden, und die Steuerung zum Reduzieren
des Hubes der Hydraulikpumpe auf den vorbestimmten Hub kann gestoppt
werden. Dementsprechend kann das Arbeitsfahrzeug ohne die Gefahr
der Reduzierung der Arbeitseffizienz erreicht werden.
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Bei
der Steuervorrichtung kann ein Schaufelhöhendetektor zum Erfassen einer
Höhe einer Schaufel
des Arbeitsgerätes
einbezogen werden; und die Steuereinrichtung kann nach dem Bestimmen,
dass der Aushubbetrieb beginnt, die Schaufelhöhe von dem Schaufelhöhendetektor
darin eingeben, kann bestimmen, dass der Aushubbetrieb beendet wird,
wenn die Schaufelhöhe
ein vorbestimmter Wert oder mehr wird, und kann die Übertragung
des Hubsteuersignals an die Hubsteuervorrichtung stoppen. Gemäß diesem
Aufbau wird, wenn die Schaufel angehoben wird, das Zielobjekt aufschaufelt,
und während
des Aushubbetriebs mehr von dem Zielobjekt in die Schaufel geschaufelt
wird, die Pumpenhubsteuerung gestoppt, wenn die Schaufel in der
vorbestimmten Höhe
oder darüber
ist, und daher ist die Hubgeschwindigkeit der Schaufel beständig, wodurch
die Gefahr der Reduzierung der Funktionsfähigkeit ausgeschlossen wird.
Dementsprechend kann das Arbeitsfahrzeug ohne eine Gefahr der Reduzierung
der Arbeitseffizienz erreicht werden.
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Eine
zweite Konstruktion einer Vorrichtung zur Steuerung einer Hydraulikpumpe
für ein
Arbeitsgerät
eines Arbeitsfahrzeuges gemäß der vorliegenden
Erfindung weist bei einer Vorrichtung zur Steuerung einer Hydraulikpumpe
für ein
Arbeitsgerät
eines Arbeitsfahrzeuges mit einem Zylinder zum Betätigen des
Arbeitsgerätes,
einer Hydraulikpumpe mit variablem Hub zum Zuführen von vorbestimmtem Drucköl zu dem
Zylinder, einem Steuerventil zur Steuerung einer Durchflussmenge
von Drucköl,
das vorbestimmten Zylindern in dem Zylinder zugeführt wird, und
einem Arbeitsgerätbetätigungshebel
auf: einen Bodendruckdetektor zum Erfassen eines Hydraulikdrucks
in einer Unterseite von wenigstens einem Zylinder der vorbestimmten
Zylinder; eine Hubsteuervorrichtung zur Steuerung eines Hubes der
Hydraulikpumpe mit variablem Hub derart, dass ein die Belastung
erfassender Differenzdruck, der ein Differenzdruck eines Belastungsdrucks
der vorbestimmten Zylinder und eines Ausgangsdrucks der Hydraulikpumpe
mit variablem Hub ist, konstant wird; und eine Steuereinrichtung,
welche einen Erfassungswert von dem Bodendruckdetektor darin eingibt, bestimmt,
dass ein Aushubbetrieb beginnt, wenn eine vorbestimmte Zeit mit
dem Erfassungswert bei einem vorbestimmten Wert oder weniger abläuft und
danach der Erfassungswert einen vorbestimmten Wert überschreitet,
und einen Hub des Steuerventils für einen maximalen Hub des Arbeitsgerätbetätigungshebels
auf einen geringeren vorbestimmten Hub als den maximalen Hub reduziert.
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Gemäß der obigen
Konstruktion wird der Hub der Hydraulikpumpe auf den vorbestimmten
Hub reduziert, wenn die vorbestimmte Zeit mit dem Hydraulikdruck
in der Unterseite des Zylinders bei einem vorbestimmten Wert oder
weniger abläuft
und danach der Hydraulikdruck den vorbestimmten Wert überschreitet.
Das heißt,
da zuverlässig
erfasst wird, dass das Arbeitsfahrzeug im Aushubbetrieb ist, und der
Hub auf den vorbestimmten Hub reduziert werden kann, kann erreicht
werden, dass ein Arbeitsfahrzeug in der Lage ist, einen Leistungsverlust
wirksam zu reduzieren und effizient zu arbeiten. Da der Pumpenhub
durch die die Belastung erfassende Hydraulikdrucksteuerung auf den
geringeren vorbestimmten Hub als den maximalen Hub reduziert wird,
kann eine erforderliche Durchflussmenge unabhängig von der Belastung des
Zylinders sichergestellt werden, und ein effizienter Betrieb kann
durchgeführt
werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht einer Radladers, welcher ein Beispiel eines Arbeitsfahrzeuges
mit einer Steuervorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ist
eine Seitenansicht eines Arbeitsgerätes des Radladers in 1;
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3 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel einer Änderung eines Hydraulikdrucks
zeigt, der an einer Unterseite eines Hubzylinders in jedem Schritt während des
Aushub- und Ladebetriebs des Radladers in 1 auftritt;
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4 ist
ein Schema der Steuervorrichtung der ersten Ausführungsform;
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5 ist
ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines
Steuerungsverfahrens der ersten Ausführungsform;
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6 ist
eine Seitenansicht eines Vorderteils eines Radladers gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
ein Schema einer Steuervorrichtung einer zweiten Ausführungsform;
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8 ist
ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines
Steuerungsverfahrens der zweiten Ausführungsform;
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9 ist
ein Schema einer Steuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10 ist
ein Diagramm zur Erläuterung
eines Steuerungsverfahrens der dritten Ausführungsform;
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11 ist
ein Diagramm zur Erläuterung
eines Modifikationsbeispiels des Steuerungsverfahrens der dritten
Ausführungsform;
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12 ist
ein Diagramm zur Erläuterung
eines anderen Modifikationsbeispiels des Steuerungsverfahrens der
dritten Ausführungsform;
und
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13 ist
eine Seitenansicht, die eine Aushubposition eines Arbeitsgerätes eines
herkömmlichen
Arbeitsfahrzeuges zeigt.
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Beste Ausführungsform
der Erfindung
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen
eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Steuerung einer Hydraulikpumpe
für ein
Arbeitsgerät
eines Arbeitsfahrzeuges gemäß der vorliegenden
Erfindung ausführlich
mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Eine
erste Ausführungsform
wird unten erläutert. 1 ist
eine Seitenansicht eines Radladers, welcher ein Beispiel des Arbeitsfahrzeuges
ist. In 1 weist ein Arbeitsfahrzeug 1 einen
hinteren Fahrzeugaufbau 5 mit einem Fahrerhaus 2,
einem Motorgehäuse 3 und
Hinterrädern 4 und 4,
und einen vorderen Rahmen 7 mit Vorderrädern 6 und 6 auf.
Ein Arbeitsgerät 10 ist
an dem vorderen Rahmen 7 montiert. Das heißt, eine
Schaufel 12 ist an einem vorderen Endabschnitt eines Hubarmes 11 schwenkbar montiert,
dessen Basisendabschnitt an dem vorderen Rahmen 7 schwenkbar
montiert ist. Der vordere Rahmen 7 und der Hubarm 11 sind
mittels eines Satzes von Hubzylindern 13 und 13 verbunden,
und der Hubarm 11 schwenkt durch Ausfahren und Einfahren der
Hubzylinder 13 und 13.
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Ein
im Wesentlichen mittiger Abschnitt des Kipparmes 14 ist
an dem Hubarm 11 schwenkbar abgestützt, und der eine Endabschnitt
des Kipparmes 14 und der vordere Rahmen 7 sind
mittels eines Kippzylinders 15 verbunden. Der andere Endabschnitt
des Kipparmes 14 und die Schaufel 12 sind mittels
einer Kippstange 16 verbunden, und wenn der Kippzylinder 15 ausgefahren
und eingefahren wird, schwenkt die Schaufel 12. Eine Antriebseinheit 20 ist
an dem hinteren Fahrzeugaufbau 5 angebracht. Die Antriebseinheit 20 wird
durch einen Motor 21, einen Drehmomentwandler 22,
ein Getriebe 23, das zum Schalten der Vorwärts- und
Rückwärtsfahrt und
Schalten einer Mehrzahl von Gängen
geeignet ist, einen Verteiler 24, Reduktionsgetriebe 25 und 25 zum
Antrieben des Hinterrades 4 und des Vorderrades 6,
und dergleichen gebildet. Der Motor 21 treibt eine Hydraulikpumpe 26 mit
variablem Hub an, welche Drucköl
zu dem Hubzylinder 13 und dem Kippzylinder 15 führt. Ein
Betätigungsmittel 30 für Vorwärts- und
Rückwärtsfahrt
ist in dem Fahrerhaus 2 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform
bilden ein Satz von Hubzylindern 13 und 13 und
der Kippzylinder 15 einen Zylinder 60 zum Betätigen des
Arbeitsgerätes 10.
Jedoch ist der Zylinder 60 nicht darauf beschränkt, sondern
der Zylinder 60 kann ein üblicher Zylinder mit der Funktion
des „Betätigens des
Arbeitsgerätes
eines Arbeitsfahrzeuges" sein.
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Als
nächstes
wird ein Beispiel der Arbeitsschritte des Aushub- und Ladebetriebs
des Radladers 1 erläutert.
- (1) Vorwärtsfahrtschritt:
Der Fahrer betätigt
den Hubzylinder 13 und den Kippzylinder 15, um
die Schaufel 12 in die Aushubposition zu bringen, und betätigt das
Betätigungsmittel 30 für Vorwärts- und
Rückwärtsfahrt,
um das Fahrzeug zu dem auszuhebenden und aufzuladenden Zielobjekt nach
vorn zu bewegen.
- (2) Aushubschritt: Der Fahrer schiebt den Schaufelrand der Schaufel 12 in
das Zielobjekt und betätigt
den Kippzylinder 5, um die Schaufel 12 zurück zu kippen,
um das Zielobjekt in die Schaufeln 12 hinein zu schaufeln.
- (3) Rückwärtsfahrtschritt:
Nach dem Einschaufeln des Zielobjektes in die Schaufel 12 fährt der
Fahrer das Fahrzeug 1 in der Rückwärtsrichtung.
- (4) Vorwärtsfahrt-
und Auslegerhebeschritt: Während
das Fahrzeug 1 nach vorn fährt, fährt der Fahrer den Hubzylinder 13 aus,
um den Hubarm 11 anzuheben, und während des Anhebens der Schaufel 12 bis
in die Ladeposition fährt
der Fahrer das Fahrzeug 1 an den Kipper heran.
- (5) Bodenbewegungsschritt: Der Fahrer kippt die Schaufel 12 in
einer vorbestimmten Position aus und lädt das Zielobjekt in die hintere
Mulde des Kippers.
- (6) Rückwärtsfahrt-
und Auslegersenkschritt: Der Fahrer senkt den Hubarm 11 ab,
während
das Fahrzeug 1 in der Rückwärtsrichtung
fährt,
und bringt die Schaufel 12 in die Aushubposition.
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Das
Ausheben und Laden werden durch Wiederholen der oben beschriebenen
Schritte durchgeführt.
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2 ist
eine Seitenansicht, die einen Zustand des Aushebens mit der Schaufel 12 zeigt.
Das Fahrzeug 1 wird in der Richtung des Pfeils A nach vorn
gefahren, der Schaufelrand der Schaufel 12 wird in ein
Zielobjekt Z geschoben, und die Schaufel 12 wird zurück gekippt,
wodurch eine Kraft auf die Schaufel 12 in den Richtungen
der Pfeile B und C ausgeübt
wird. Daher tritt ein hoher Hydraulikdruck an den Unterseiten des
Hubzylinders 13 und des Kippzylinders 15 auf.
In Abhängigkeit
von dem Betriebszustand wird eine Kraft in der Richtung des Pfeils
D auf die Schaufel 12 ausgeübt, und in diesem Fall tritt
ein hoher Hydraulikdruck an der Oberseite des Kippzylinders 15 auf.
Die Hydraulikdrücke
differieren deutlich während
des Aushubbetriebs und während
des Nichtaushubbetriebs. Dementsprechend wird der Bezugswert des
Bodendrucks des Hubzylinders festgelegt, und es kann zuverlässig bestimmt
werden, ob dieser im Aushubbetrieb ist oder nicht. Da ein hoher
Hydraulikdruck auch an der Unterseite des Kippzylinders 15 auftritt,
wird der Bezugswert des Bodendrucks des Kippzylinders festgelegt,
und es kann zuverlässig
bestimmt werden, ob dieser im Aushubbetrieb ist oder nicht.
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3 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel einer Änderung des Hydraulikdrucks
zeigt, welcher an der Unterseite des Hubzylinders 13 in
jedem Schritt während
des Aushub- und Ladebetriebs des Radladers 1 auftritt.
Die vertikale Achse in 3 ist ein Hydraulikdruck an
der Unterseite des Hubzylinders 13, und die horizontale
Achse ist die Zeit. Wie in 3 gezeigt,
ist der Bodendruck des Hubzylinders 13 in dem Vorwärtsfahrtschritt
gering, wird in dem Aushubschritt hoch, und wird gering, wenn der
Aushub beendet ist und der Radlader 1 in der Rückwärtsrichtung fährt. Wenn
nun ein vorbestimmter Druck P festgelegt wird, ist der Bodendruck
des Hubzylinders 13 geringer als P in dem gesamten Bereich
des Vorwärtsfahrtschrittes,
während
dieser sehr viel höher
als P in dem gesamten Bereich des Aushubschrittes ist, und die Differenz
ist offensichtlich. Der Bodendruck des Hubzylinders 13 ist
höher als
P in dem Rückwärtsfahrtschritt,
dem Vorwärtsfahrt-
und Auslegerhebeschritt, und der ersten Hälfte des Bodenbewegungsschrittes,
und danach ist dieser geringer als P. Die Zeit des Vorwärtsfahrtschrittes
existiert immer für mehrere
Sekunden (zum Beispiel fünf
Sekunden). Dementsprechend kann durch Erfassen des Zeitpunktes,
wenn der Bodendruck des Hubzylinders 13 höher als
P wird, nachdem dieser geringer als der vorbestimmte Druck P für eine vorbestimmte
Zeit (zum Beispiel eine Sekunde) ist, der Zeitpunkt des Beginns
des Aushubbetriebs zuverlässig
erfasst werden. Es ist das Effizienteste, die Zeit festzulegen, wenn
das Betätigungsmittel 30 für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt
auf die Rückwärtsfahrt
als das Ende des Aushubbetriebs geschaltet wird, und die Steuerung
zum Reduzieren des Hubes der Hydraulikpumpe in dem Aushubschritt
zwischen dem Startpunkt des Aushubbetriebs und dem Endpunkt des
Aushubbetriebs durchzuführen.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung zur Steuerung der Hydraulikpumpe werden
nachfolgend erläutert. 4 ist
ein Schema, das ein Beispiel einer Steuervorrichtung 40 zeigt.
In 4 ist eine Leistungssteuervorrichtung 41 mit
einer Hydraulikpumpe 26 mit variablem Hub verbunden. Ein
Kippbetätigungsventil 43,
das mit dem Kippzylinder 15 verbunden ist, und ein Hubbetätigungsventil 44,
das mit dem Hubzylinder 13 verbunden ist, sind in einem
Ausgangskreis 42 der Hydraulikpumpe 26 mit variablem Hub
angeordnet. Ein Bodendruckdetektor 45 ist an einer Unterseite 13A des
Hubzylinders 13 vorgesehen. Der Bodendruckdetektor 45 ist
zum Beispiel ein Druckschalter. Die Leistungssteuervorrichtung 41 und
der Bodendruckdetektor 45 sind jeweils mit einer Steuereinrichtung 50 verbunden,
Die Steuereinrichtung 50 ist mit einem Betriebspositionserfassungsmittel 31 zum
Erfassen der Betriebsposition des Betätigungsmittels 30 für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt verbunden
und erfasst, ob das Getriebe 23 in der Vorwärts-, Neutral-
oder Rückwärtsposition
ist.
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Als
nächstes
wird das Steuerungsverfahren basierend auf einem Flussdiagramm in 5 erläutert. Nach
dem Beginn des Betriebs gibt die Steuereinrichtung 50 das
Erfassungsergebnis von dem Bodendruckdetektor 45 ein und
bestimmt in Schritt 101, ob der Bodendruck des Hubzylinders
der vorbestimmte Druck P oder weniger ist oder nicht. In dem Fall
von NEIN in Schritt 101 kehrt der Fluss in den vorhergehenden
Schritt zu Schritt 101 zurück. In dem Fall von JA in Schritt 101 verläuft der
Fluss zu Schritt 102, und die Steuereinrichtung 50 beginnt
die Zeitmessung. In Schritt 103 bestimmt die Steuereinrichtung 50,
ob der Zustand, in welchem der Bodendruck des Hubzylinders der vorbestimmte
Druck P oder weniger ist, für
eine vorbestimmte Zeit (zum Beispiel eine Sekunde) oder darüber andauert
oder nicht. In dem Fall von NEIN in Schritt 103 kehrt der
Fluss in den vorhergehenden Schritt zu Schritt 103 zurück. In dem
Fall von JA in Schritt 103 verläuft der Fluss zu Schritt 104,
und die Steuereinrichtung 50 bestimmt, ob der Bodendruck
des Hubzylinders den vorbestimmten Druck P überschreitet oder nicht. In
dem Fall von NEIN in Schritt 104 kehrt der Fluss zu dem vorhergehenden
Schritt zu Schritt 104 zurück. In dem Fall von JA in Schritt 104 verläuft der
Fluss zu Schritt 105, und die Steuereinrichtung 50 bestimmt,
dass der Aushubbetrieb beginnt.
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In
Schritt 106 stellt die Steuereinrichtung 50 einen
vorbestimmten Hub Q ein, welcher von dem maximalen Hub Qmax der
Hydraulikpumpe 26 mit variablem Hub als Q = α·Qmax reduziert
ist. Hier kann α ein
Koeffizient sein, der zum Beispiel entsprechend der Größe der Fahrantriebskraft
und der Hydraulikkraft bestimmt wird, wenn der Radlader 1 arbeitet,
oder kann ein Koeffizient sein, der entsprechend der Bodeneigenschaft
oder dergleichen (der Arten, wie Erdboden, Fels und Stein und dergleichen, Dichte,
Viskosität)
der Stelle bestimmt wird, wo der Radlader 1 arbeitet, und α ist normalerweise
0,5 bis 0,9. Dementsprechend wird, wenn zum Beispiel α gleich 0,7
ist, der vorbestimmte Hub Q auf den Hub eingestellt, welcher 0,7-mal
so groß wie
der maximale Hub Qmax ist. In Schritt 107 gibt die Steuereinrichtung 50 ein
Steuersignal an die Hubsteuervorrichtung 41 ab, und der
Hub der Hydraulikpumpe 26 mit variablem Hub wird auf den
vorbestimmten Hub reduziert. Zu dem Zeitpunkt, wenn der Aushubbetrieb
beendet ist, betätigt
der Fahrer das Betätigungsmittel 30 für Vorwärts- und
Rückwärtsfahrt
und ändert
in Schritt 108 das Getriebe 23 auf die Neutral-
oder die Rückwärtsfahrt.
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In
Schritt 109 gibt die Steuereinrichtung 50 darin
ein Erfassungssignal von dem Betriebspositionserfassungsmittel 31 ein
und bestimmt, ob das Getriebe 23 in der Neutral- oder der
Rückwärtsfahrtposition
ist. In dem Fall von NEIN in Schritt 109 kehrt der Fluss
zu dem vorhergehenden Schritt zu Schritt 108 zurück. In dem
Fall von JA in Schritt 109 verläuft der Fluss zu Schritt 110,
die Steuereinrichtung 50 bestimmt, dass der Aushubbetrieb
beendet ist, und der Fluss verläuft
zu Schritt 111. In Schritt 111 stoppt die Steuereinrichtung 50 die
Pumpenhubsteuerung und kehrt den Hub der Hydraulikpumpe 26 mit
variablem Hub in den Zustand vor der Steuerung um.
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Nachdem
die Steuereinrichtung 50 in Schritt 105 bestimmt,
dass der Aushubbetrieb beginnt, beginnt sie in Schritt 112 die
Zeitmessung. In Schritt 113 bestimmt die Steuereinrichtung 50,
ob die Zeit, in welcher der Bodendruck des Hubzylinders den vorbestimmten
Druck P überschreitet,
die erste festgelegte Zeit (zum Beispiel eine Sekunde), die zuvor festgelegt
wird, überschreitet
oder nicht. Die Schritte 112 und 113 werden parallel
zu den Schritten 106 und 107 ausgeführt. In
dem Fall von NEIN in Schritt 113 bestimmt die Steuereinrichtung 50,
dass der Aushubbetrieb nicht fortgeführt wird, geht dann weiter
zu Schritt 110 und bestimmt, dass der Aushubbetrieb beendet
wird. In dem Fall von JA in Schritt 113 bestimmt die Steuereinrichtung 50,
dass der Aushubbetrieb fortgeführt
wird, und geht zu Schritt 108 weiter. Während dieser Zeit wird die
Steuerung zum Reduzieren des Hubes der Hydraulikpumpe durchgeführt.
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Nachdem
die Steuereinrichtung 50 in Schritt 105 bestimmt,
dass der Aushubbetrieb beginnt, wird in Schritt 114 bestimmt,
ob der Bodendruck des Hubzylinders geringer als der vorbestimmte
Druck P wird oder nicht. In dem Fall von NEIN in Schritt 114 kehrt der
Fluss zu dem vorhergehenden Schritt zu Schritt 114 zurück. In dem
Fall von JA in Schritt 114 beginnt die Steuereinrichtung 50 in
Schritt 115 die Zeitmessung. In Schritt 116 bestimmt
die Steuereinrichtung 50, ob die Zeit, in welcher der Bodendruck
des Hubzylinders geringer als der vorbestimmte Druck P ist, für eine zweite
festgelegte Zeit, die zuvor festgelegt wird (zum Beispiel 0,5 Sekunden),
oder darüber
andauert oder nicht. Die Schritte 114 bis 116 werden
parallel zu den Schritten 106 und 107 ausgeführt. In dem
Fall von NEIN in Schritt 116 kehrt der Fluss zu dem vorhergehenden
Schritt zu Schritt 116 zurück. In dem Falle von JA in
Schritt 116 bestimmt die Steuereinrichtung 50,
dass diese nicht im Aushubbetrieb ist, geht dann weiter zu Schritt 110 und
bestimmt, dass der Aushubbetrieb beendet wird.
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Bei
der oben beschriebenen Erläuterung
ist der Bodendruckdetektor 45 an der Unterseite 13A des
Hubzylinders 13 vorgesehen, und wenn der Hydraulikdruck
in der Unterseite 13A des Hubzylinders 13 für die vorbestimmte
Zeit der vorbestimmte Wert oder weniger ist und danach der Hydraulikdruck
den vorbestimmten Wert überschreitet,
wird bestimmt, dass das Arbeitsfahrzeug den Aushubbetrieb beginnt,
dann wird der Hub der Pumpe auf den vorbestimmten Hub reduziert,
welcher kleiner als der maximale Hub ist, jedoch ist die vorliegende
Erfindung nicht darauf beschränkt.
Zum Beispiel ist der Bodendruckdetektor an der Unterseite 15A des
Kippzylinders 15 vorgesehen, und wenn der Hydraulikdruck der
Unterseite 15A des Kippzylinders 15 für die vorbestimmte
Zeit der vorbestimmte Wert oder weniger ist und danach den vorbestimmten
Wert überschreitet,
wird bestimmt, dass das Arbeitsfahrzeug den Aushubbetrieb beginnt,
dann kann der Hub der Pumpe auf den vorbestimmten Hub reduziert
werden, welcher kleiner als der maximale Hub ist. Demgemäß ist es
selbstverständlich,
dass derselbe Betrieb und Effekt erreicht werden können.
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Als
nächstes
wird eine zweite Ausführungsform
des Verfahrens und der Vorrichtung zur Steuerung einer Hydraulikpumpe
für ein
Arbeitsgerät
eines Arbeitsfahrzeuges gemäß der vorliegenden
Erfindung ausführlich
mit Bezug auf 6 bis 8 beschrieben. 6 unterscheidet
sich von 1 in der Hinsicht, dass ein
Schaufelhöhendetektor 32 in
den Radlader 1 einbezogen ist. 7 ist ein
Schema, das ein Beispiel einer Steuervorrichtung 40A zeigt.
Die Steuervorrichtung 40A unterscheidet sich von der Steuervorrichtung 40 in 4 in
der Hinsicht, dass die Steuervorrichtung 40A den Schaufelhöhendetektor 32 aufweist.
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8 unterscheidet
sich von 5 in der Hinsicht, dass der
Schritt 118 hinzugefügt
ist. Dementsprechend werden in der Erläuterung in 6 bis 8 dieselben
Bezugszeichen und Symbole für dieselben
Teile vergeben, wie in 1 bis 5 erläutert sind,
und deren Erläuterung
wird weggelassen.
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Wie
in 6 gezeigt, weist der vordere Rahmen 7 den
Schaufelhöhendetektor 32 zum
Erfassen der Position der oberen Fläche des Basisendabschnitts
des Hubarmes 11 in Bezug auf den vorderen Rahmen 7 auf.
Die Schaufel 12 ist an dem vorderen Endabschnitt des Hubarmes 11 schwenkbar montiert,
dessen Basisendabschnitt mit einem Schaufelgelenkbolzen 12P an
dem vorderen Rahmen 7 schwenkbar montiert ist. Wenn eine
Höhe H der
Mitte des Schaufelgelenkbolzens 12P von einer Bodenfläche GL eine
vorbestimmte Höhe,
zum Beispiel 1,5 m wird, wird ein Signal von dem Schaufelhöhendetektor 32 ausgegeben.
Das heißt,
wenn die Höhe
der Schaufel 12 des Arbeitsgerätes 10 der vorbestimmte
Wert oder höher
ist, gibt der Schaufelhöhendetektor 32 das
Signal aus. Der Schaufelhöhendetektor 32 ist
zum Beispiel ein Annäherungssensor, welcher
ein elektrisches Signal ausgibt, wenn die obere Fläche des
Basisendabschnitts des Hubarmes 11 innerhalb des vorbestimmten
Abstandes von dem Annäherungssensor
gelangt. Wie in 7 gezeigt, ist der Schaufelhöhendetektor 32 mit
der Steuereinrichtung 50 verbunden. Die Steuereinrichtung 50 nimmt
das Signal von dem Schaufelhöhendetektor 32 auf
und bestimmt, ob die Schaufel 12 in der vorbestimmten Höhe oder
höher ist
oder nicht, wie später beschrieben
wird.
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Wenn
der Schaufelrand der Schaufel 12 in das Zielobjekt geschoben
wird, wird die Schaufel 12 durch Betätigen des Kippzylinders 15 zurück gekippt, um
in dem Aushubschritt das Zielobjekt in die Schaufel 12 zu
schaufeln, wie in 6 gezeigt ist, und durch Betätigen des
Hubzylinders 13 wird die Schaufel 12 gelegentlich
in der Richtung des Pfeils Y angehoben, schaufelt das Zielobjekt
auf und schaufelt mehr von dem Zielobjekt in die Schaufel 12.
In diesem Fall ist, wenn die Hubsteuerung der Hydraulikpumpe durchgeführt bleibt,
die Ausfahrgeschwindigkeit des Hubzylinders 13 gering,
da die Durchflussmenge der Hydraulikpumpe gering ist, und daher
ist die Hubgeschwindigkeit der Schaufel 12 gering, wodurch
die Effizienz des Betriebs reduziert wird. Daher wird, wenn die
Schaufel 12 in der vorbestimmten Höhe ist, die Hubsteuerung der
Hydraulikpumpe gestoppt, um die Hubgeschwindigkeit der Schaufel 12 bei
dieser Ausführungsform
zu erhöhen.
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Als
nächstes
wird das Steuerungsverfahren dieser Ausführungsform basierend auf einem
Flussdiagramm in 8 erläutert. Nach dem Bestimmen in
Schritt 105, dass der Aushubbetrieb beginnt, bestimmt die
Steuereinrichtung 50 in Schritt 118 durch das
Signal von dem Schaufelhöhendetektor 32,
ob die Höhe
der Schaufel 12 auf dem vorbestimmten Wert oder darüber ist
oder nicht. Der Schritt 118 wird parallel zu den Schritten 106 und 107 ausgeführt. In dem
Fall von JA in Schritt 118 bestimmt die Steuereinrichtung 50,
dass der Aushubbetrieb nicht fortgeführt wird, geht weiter zu Schritt 110 und
bestimmt, dass der Aushubbetrieb beendet wird, und geht dann weiter
zu Schritt 111. In dem Fall von NEIN in Schritt 118 bestimmt
die Steuereinrichtung 50, dass der Aushubbetrieb fortgeführt wird,
und geht weiter zu Schritt 108. während dieser Zeit wird die
Steuerung zum Reduzieren des Hubes der Hydraulikpumpe ausgeführt.
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Wie
oben beschrieben, wird gemäß der zweiten
Ausführungsform
durch Betätigen
des Hubzylinders 13 während
eines Aushubbetriebs die Schaufel 12 angehoben, schaufelt
das Zielobjekt auf und schaufelt mehr von dem Zielobjekt in die
Schaufel 12. Wenn die Schaufel 12 in der vorbestimmten
Höhe oder
darüber
ist, wird die Hubsteuerung der Pumpe gestoppt, und daher wird die
Hubgeschwindigkeit der Schaufel 12 hoch, wodurch die Gefahr
der Reduzierung der Funktionsfähigkeit
ausgeschlossen wird. Bei dieser Ausführungsform wird ein Annäherungssensor
als der Schaufelhöhendetektor 32 als
ein Beispiel verwendet, jedoch ist der Schaufelhöhendetektor 32 nicht
darauf beschränkt.
Zum Beispiel kann die Höhe
des Schaufelgelenkbolzens 12P der Schaufel 12 durch
Erfassen des Winkels des Hubarmes 11 erfasst werden. Ferner
kann die Höhe
des Schaufelgelenkbolzens 12P der Schaufel 12 durch
Erfassen des Hubes des Hubzylinders 13 erfasst werden.
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Als
nächstes
wird eine dritte Ausführungsform
der Vorrichtung zur Steuerung der Hydraulikpumpe für das Arbeitsgerät des Arbeitsfahrzeuges gemäß der vorliegenden
Erfindung ausführlich
mit Bezug auf 9 bis 12 beschrieben. 9 ist ein
Schema, das ein Beispiel einer Steuervorrichtung 40B zeigt.
In der Erläuterung
der Steuervorrichtung 40B werden denselben Teilen wie bei
der in 4 erläuterten
Steuervorrichtung 40 und der in 7 erläuterten
Steuervorrichtung 40A dieselben Bezugszeichen und Symbole
vergeben, und deren Erläuterung
wird weggelassen. In 9 ist eine Hubsteuervorrichtung 41B mit
einer Hydraulikpumpe 26B mit variablem Hub verbunden. Das
Kippbetätigungsventil 43,
welches mit dem Kippzylinder 15 verbunden ist, und ein
Hubbetätigungsventil 44B,
welches mit dem Hubzylinder 13 verbunden ist, sind in dem
Ausgangskreis 42 der Hydraulikpumpe 26B mit variablem
Hub angeordnet. Das Hubbetätigungsventil 44B ist
ein elektromagnetisches Proportionalsteuerventil, welches mit einer
Steuereinrichtung 50B verbunden ist und entsprechend der
Größe des Signals
des Hubbetätigungsventils
von der Steuereinrichtung 50B betätigt wird.
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Ein
Hubzylinderbetätigungshebel 55,
welcher ein Arbeitsgerätbetätigungshebel
ist, ist mit der Steuereinrichtung 50B verbunden, und wenn
der Fahrer den Hubzylinderbetätigungshebel 55 betätigt, wird
das Hubzylinderbetätigungssignal
an die Steuereinrichtung 50B übertragen. Die Steuereinrichtung 50B gibt
ein Hubbetätigungssignal
an das Hubbetätigungsventil 44B entsprechend
dem Hubzylinderbetätigungssignal
von dem Hubzylinderbetätigungshebel 55 aus,
und die Steuereinrichtung 50B gibt das Signal des Hubbetätigungsventils
durch Änderung des
Ausgabewertes eines elektrischen Befehlswertes i des Hubbetätigungsventils
in der normalen Zeit und in der Aushubbetriebszeit aus.
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Ein
die Belastung erfassender Kreis 42AL zum Erfassen des Ausgangsdrucks
der Hydraulikpumpe 26B mit variablem Hub zweigt von einem Ausgangskreis 42A der
Hydraulikpumpe 26B mit variablem Hub ab, und der die Belastung
erfassende Kreis 42AL ist mit der Hubsteuervorrichtung 41B verbunden.
Ein Auslassdruckerfassungskreis 42BL des Hubbetätigungsventils 44B zweigt
von einem Auslasskreis 42B des Hubsteuerventils 44B ab,
und der Auslassdruckerfassungskreis 42BL ist mit der Hubsteuervorrichtung 41B verbunden.
Durch diesen Aufbau wird eine die Belastung erfassende Hydraulikdrucksteuerung
durchgeführt.
Dadurch führt
die Hubsteuervorrichtung 41B eine so genannte Belastungserfassungssteuerung
zur Steuerung eines Hubes der Hydraulikpumpe 26B mit variablem
Hub durch, so dass der die Belastung erfassende Differenzdruck ΔP, welcher
der Differenzdruck zwischen dem Ausgangsdruck der Hydraulikpumpe 26B mit
variablem Hub und dem Auslassdruck (Belastungsdruck des Hubzylinders 13)
des Hubbetätigungsventils 44B ist, konstant
wird. Dementsprechend kann unabhängig von
der Größe des Belastungsdrucks
des Hubzylinders 13 die Durchflussmenge entsprechend dem Öffnungsbereich
des Hubbetätigungsventils 44B sichergestellt
werden, und der effiziente Betrieb kann durchgeführt werden.
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Als
nächstes
wird ein Betrieb dieser Ausführungsform
erläutert.
Der Inhalt der Steuerung dieser Ausführungsform ist derselbe wie
die Steuerungsflüsse
in 5 und 8, jedoch sind die Verfahren der
Einstellung des reduzierten Pumpenhubes in Schritt 106 verschieden.
Wenn der Fahrer den Hubzylinderbetätigungshebel 55 in
der normalen Zeit betätigt,
wenn nicht bestimmt wird, dass der Aushubbetrieb beginnt, ändert sich
der elektrische Befehlswert i des Signals des Hubbetätigungsventils
von der Steuereinrichtung 50B in Bezug auf das Hubzylinderbetätigungssignal
(Hub des Hubzylinderbetätigungshebels 55)
wie die durchgehende Linie, wie in 10 gezeigt
ist. Das heißt,
bei dem maximalen Wert LSmax des Hubzylinderbetätigungssignals, wo der Hub des
Hubzylinderbetätigungshebels 55 ein
Maximum wird, wird der elektrische Befehlswert i gleich imax. Wenn
der elektrische Befehlswert i gleich imax wird, wird der Hub des
Hubbetätigungsventils 44B gleich VSmax.
Dann wird der Öffnungsbereich
des Hubbetätigungsventils 44B ein
Maximum, und der Winkel 8 der Pumpentaumelscheibe wird
als θmax
festgelegt, so dass der die Belastung erfassende Differenzdruck ΔP in diesem
Zustand ein vorbestimmter festgelegter Wert wird, um den Pumpenhub
der Hydraulikpumpe 26B mit variablem Hub auf Qmax zu steuern,
welches der maximale Hub ist.
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Wenn
die Steuereinrichtung 50B weiter zu Schritt 105 in 5 geht
und bestimmt, dass der Aushubbetrieb beginnt, verläuft der
Fluss zu Schritt 106 und die Steuereinrichtung 50B stellt
den reduzierten Pumpenhub ein. Das heißt, wenn der Fahrer den Hubzylinderbetätigungshebel 55 in
dem Zustand betätigt,
in welchem der Aushubbetrieb beginnt, ändert sich der elektrische
Befehlswert i wie die unterbrochene Linie, wie in 10 gezeigt
ist. Das heißt, bei
dem maximalen Wert LSmax des Hubzylinderbetätigungssignals wird der elektrische Befehlswert
i der reduzierte Wert iα (zum
Beispiel 0,7-mal so groß wie
imax), und der Hub des Hubbetätigungsventils 44B wird
der reduzierte Hub VSα zum
Beispiel 0,7-mal so groß wie
VSmax).
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Als
ein Ergebnis wird, selbst wenn der Hub des Hubzylinderbetätigungshebels 55 das
Maximum ist, der Öffnungsbereich
des Hubbetätigungsventils 44B der
reduzierte Öffnungsbereich,
der kleiner als der maximale Wert sein soll. Als ein Ergebnis arbeitet die
Hubsteuervorrichtung 41B so, dass der die Belastung erfassende
Differenzdruck ΔP
ein vorbestimmter festgelegter Wert wird, und die Steuerung wird
so ausgeführt,
dass der Winkel θ der
Pumpentaumelscheibe der reduzierte Winkel θα der Pumpentaumelscheibe wird,
der kleiner als θmax
sein soll. Als ein Ergebnis wird der Pumpenhub der Hydraulikpumpe 26B mit
variablem Hub der reduzierte Hub Qα, der kleiner als der maximale
Hub Qmax sein soll. In dieser Weise stellt die Steuervorrichtung 40B den
Hub der Hydraulikpumpe 26B mit variablem Hub als einen reduzierten
vorbestimmten Hub Q ein, der kleiner als der maximale Hub Qmax sein
soll, das heißt
Q = a·Qmax
(= Qα).
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Wenn
bestimmt wird, dass der Aushubbetrieb beendet wird und mit Schritt 111 fortgefahren wird,
kehrt die Steuereinrichtung 50B den elektrischen Befehlswert
i an dem Hubbetätigungsventil 44B in
die Form um, die sich wie die durchgehende Linie (in der normalen
Zeit) ändert.
Als ein Ergebnis wird in dem Maximum (maximaler wert LSmax) des Hubes
des Hubzylinderbetätigungshebels 55 der elektrische
Befehlswert i gleich imax. Da der Hub des Hubbetätigungsventils 44B als
ein Ergebnis VSmax wird, wird der Öffnungsbereich des Hubbetätigungsventils 44B der
maximale Wert, und die Hubsteuervorrichtung 41B arbeitet
so, dass der die Belastung erfassende Differenzdruck ΔP ein festgelegter
Wert wird, und führt
die Steuerung so aus, dass der Winkel θ der Pumpentaumelscheibe gleich θmax wird.
Dadurch wird die Pumpenhubsteuerung gestoppt, und der Hub der Hydraulikpumpe 26B mit
variablem Hub kehrt in den Zustand vor der Steuerung zurück.
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Diese
Ausführungsform
ist dieselbe wie die erste Ausführungsform
und die zweite Ausführungsform
in den folgenden Hinsichten: i) die Hubsteuerung der Pumpe wird
gestoppt, wenn der Fahrer das Betätigungsmittel für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt
in die Neutral- oder Rückwärtsfahrtposition
bringt, nachdem der Aushubbetrieb beendet ist, ii) die Steuerung
zum Reduzieren des Pumpenhubes wird durch Bestimmen gestoppt, dass
der Aushubbetrieb nicht fortgeführt
wird, wenn der Hydraulikdruck an der Unterseite des Hubzylinders
innerhalb der ersten festgelegten Zeit, die zuvor festgelegt wird,
der vorbestimmte Wert oder weniger wird, nachdem bestimmt wird,
dass der Aushubbetrieb begonnen wird, iii) die Steuerung zum Reduzieren
des Pumpenhubes wird durch Bestimmen gestoppt, dass der Aushubbetrieb beendet
wird, wenn der Hydraulikdruck an der Unterseite des Hubzylinders
der vorbestimmte Wert oder weniger wird und dieser Zustand die zweite
festgelegte Zeit überschreitet,
die zuvor festgelegt wird, nachdem bestimmt wird, dass der Aushub
begonnen wird, iv) die Hubsteuerung der Pumpe wird gestoppt, wenn
die Schaufel 12 in einer vorbestimmten Höhe oder
höher ist,
wenn durch Betätigen
des Hubzylinders 13 während
des Aushubbetriebs die Schaufel 12 angehoben wird, das
Zielobjekt aufschaufelt und mehr von dem Zielobjekt in die Schaufel 12 schaufelt. Die
Inhalte der Steuerung dieser anderen als der obigen Ausführungsform
sind dieselben wie bei der ersten Ausführungsform und der zweiten
Ausführungsform,
und daher wird die Erläuterung
weggelassen. Gemäß dieser
wie oben beschriebenen Ausführungsform
kann auch dieselbe Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform
erreicht werden.
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11 zeigt
den Fall, wo der elektrische Befehlswert i des Signals des Hubbetätigungsventils
für den
Hub des Hubzylinderbetätigungshebels 55 in
der Form wie die durchgehende Linie (die normale Zeit) und in der
Form wie die unterbrochene Linie (Aushubbetriebszeit) ist. In diesem
Fall wird der maximale Hub der Hydraulikpumpe 26B mit variablem
Hub reduziert, die Empfindlichkeit in dem Zwischenbereich des Hubes
des Hubzylinderbetätigungshebels 55 wird
verringert, um die Empfindlichkeit in dem Feinsteuerungsbereich
abzuschwächen,
und die Feinsteuerung des Hubzylinders 13 kann erleichtert
werden.
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12 zeigt
den Fall, wo der maximale Wert des elektrischen Befehlswertes i
des Signals des Hubbetätigungsventils
für den
Hub des Hubzylinderbetätigungshebels 55 während des
Aushubbetriebs heruntergefahren wird. In diesem Fall wird nur der maximale
Hub der Hydraulikpumpe 26B mit variablem Hub reduziert,
und die Empfindlichkeit in dem Zwischenbereich des Hubes des Hubzylinderbetätigungshebels 55 wird
nicht geändert,
so dass es möglich
gemacht wird, dass sich die Empfindlichkeit in dem Zwischenbereich
des Hubes des Hubzylinderbetätigungshebels 55 nicht ändert. Als
ein Ergebnis wird keine Änderung
der Empfindlichkeit in dem Feinsteuerungsbereich vorgenommen, so
dass es möglich
gemacht wird, dass sich die Geschwindigkeit, mit welcher der Hubzylinder 13 bewegt
wird, nicht ändert,
und keine Unverträglichkeit
für den
Fahrer auftritt.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung ist als ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Steuerung einer Hydraulikpumpe für ein Arbeitsgerät eines
Arbeitsfahrzeuges nutzbar, welches in der Lage ist, den Leistungsverlust
durch zuverlässiges
Erfassen, dass das Arbeitsfahrzeug im Aushubbetrieb ist, zu reduzieren, und
welches nicht die Arbeitseffizienz reduziert oder dem Fahrer ein
Gefühl
von Unverträglichkeit
gibt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine
Vorrichtung zur Steuerung des Hubes einer Hydraulikpumpe für ein Arbeitsfahrzeug,
die in der Lage ist, das Arbeitsfahrzeug im Aushubbetrieb zuverlässig zu
erfassen und den Leistungsverlust zu reduzieren, wird bereitgestellt.
Zu diesem Zweck weist die Steuervorrichtung einen Bodendruckdetektor
(45) zum Erfassen eines Hydraulikdrucks in einer Unterseite
(13A) eines Zylinders (60) zum Betätigen eines
Arbeitsgerätes
(10), eine Hubsteuervorrichtung (41) zur Steuerung
eines Hubes einer Hydraulikpumpe (26) mit variablem Hub,
und eine Steuereinrichtung (50) auf, welche bestimmt, dass
ein Aushubbetrieb beginnt, wenn eine vorbestimmte Zeit mit einem Erfassungswert
von dem Bodendruckdetektor bei einem vorbestimmten Wert oder weniger
abläuft
und danach der Erfassungswert den vorbestimmten Wert überschreitet,
und ein Hubsteuersignal zum Reduzieren des Hubes der Hydraulikpumpe
auf einen vorbestimmten Hub, der kleiner als ein maximaler Hub ist, an
die Hubsteuervorrichtung abgibt.