-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe
eines Arbeitsfahrzeugs, wie dies im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und
2 definiert ist und z. B. bei einem Radlader verwendet wird.
-
Eine
derartige Steuervorichtung ist aus der
US 6 183 210 B1 bekannt,
wobei ein Motordrehmoment über
Hydraulikpumpen eines variablen Verdrängertyps zu einer Arbeitsmaschine
und einem Laufkörper übertragen
wird.
-
In
einem Radlader wird eine Motorleistung (Drehmoment) über eine
Zapfwelle auf eine Fortbewegungskraft und eine Arbeitsmaschinenkraft
verteilt. Das bedeutet, dass die Motorleistung (Drehmoment) über einen
Antriebsstrang (Kraftübertragung) wie
einen Drehmomentwandler und eine Übersetzung (hydraulische Kupplung)
auf Treibräder übertragen
wird, wodurch bewirkt wird, dass sich das Fahrzeug fortbewegt.
-
Die
Motorleistung wird ferner zu einer Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe übertragen,
um die Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe anzutreiben. Dadurch wird
Drucköl
von der Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe einem Arbeitsmaschinenantrieb
(Hydraulikzylinder, Hydraulikmotor) zugeführt, um die Arbeitsmaschine
(z. B. einen Lader) in Gang zu setzen, um eine Leistung zu erbringen.
Ein Teil der Motorleistung wird dabei von der Arbeitsmaschinenpumpe aufgenommen.
-
Demgemäß wird eine
Beziehung begründet, die
durch die nachstehenden Gleichungen dargestellt ist: Motorleistung
= Bewegungsleistung + Arbeitsleistung; und Motordrehmoment
= Bewegungsdrehmoment (Fortbewegungskraft) + Arbeitsmaschinen-Drehmoment (Arbeitsmaschinenkraft)
-
Die
Fahrgeschwindigkeit des Radladers wird in Übereinstimmung mit einem Ausmaß des Niederdrückens des
Gasfußhebels
verändert.
Insbesondere wird in Übereinstimmung
mit dem Ausmaß des Niederdrückens des
Gasfußhebels
die Motordrehzahl verändert,
und in Übereinstimmung
mit der Änderung
der Motordrehzahl wird die Fahrzeugdrehzahl verändert.
-
Im
Vergleich zu anderen Arbeitsfahrzeugen wie einem Hydraulikbagger
wird der Radlader öfters unter
einer Bedingung verwendet, wo sowohl die Fortbewegungskraft als
auch die Arbeitsmaschinenkraft daran angelegt sind, beispielsweise
unter einer Bedingung, wo der Lader während der Fahrt und der Erzeugung
einer Zugkraft bewegt wird.
-
Der
in den Radlader eingebaute Motor ist ein Dieselmotor, und die Arbeitsleistung
des Motors wird durch Einstellen der in einen Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge
gesteuert. Diese Einstellung erfolgt durch Steuern eines Sicherheitsreglers,
der an eine Kraftstoff-Einspritzpumpe des Motors angegliedert ist.
Typischerweise wird als Sicherheitsregler ein Regler des Typs mit
Drehzahlwähler
verwendet, um die Motordrehzahl und Kraftstoff-Einspritzmenge in Übereinstimmung
mit der Belastung einzustellen und so eine Zieldrehzahl entsprechend
einer Betätigungsmenge
des Gasfußhebels
zu erreichen. Dies bedeutet, dass der Sicherheitsregler die Kraftstoff-Einspritzmenge steuert,
um die Differenz zwischen der Zieldrehzahl und einer aktuellen Motordrehzahl
aufzuheben.
-
1 stellt
eine Beziehung zwischen einer Motordrehzahl N und einem Motordrehmoment
T oder eine Motorleistungskurve (Kippmomentkurve) TC dar. Der durch
die Motorleistungskurve TC definierte Bereich gibt die Arbeitsleistung
an, die der Motor liefern kann. Der Sicherheitsregler steuert den Motor,
um zu verhindern, dass das Drehmoment die Motorleistungskurve (Kippmomentkurve)
TC übertrifft
und die Motorrauchgrenze überschreitet,
um zu bewirken, dass Ruß außerhalb
entladen wird, und zu verhindern, dass die Motordrehzahl N eine
hohe Leerlauf-Drehzahl (Leerlauf-Höchstgeschwindigkeit) NH überschreitet
und eine Überdrehzahl-Situation verursacht.
Der Motor wird mit einer niedrigen Leerlauf-Drehzahl (Leerlauf-Mindestgeschwindigkeit)
NL oder darüber
betrieben. Wenn die Motordrehzahl N die Kippmoment-Drehzahl NM erreicht,
wird der Kippmomentpunkt PM auf der Motorleistungskurve TC erreicht,
und im Motor kann das Kippmoment TM erreicht werden. Wenn die Motordrehzahl
weiter erhöht
wird, so dass sie den Nennpunkt PR auf der Motorleistungskurve TC
erreicht, kann eine Soll-Leistung erreicht werden.
-
Gemäß den obigen
Gleichungen wird die Bewegungsleistung (Bewegungsdrehmoment) durch Subtrahieren
der Arbeitsleistung (Arbeitsmaschinen-Drehmoment) von der Motorpferdekraft
(Motordrehmoment) erhalten.
-
Dies
wird nun mit Bezug auf 1 erläutert. Hier ist es möglich, das
Fahrzeug fahren oder eine Zugkraft erzeugen zu lassen, indem das
Drehmoment entsprechend der Drehmomentkurve TS übertragen wird, die durch Subtrahieren
der Arbeitsmaschinenkraft (Arbeitsmaschinen-Drehmoment) von der
Motor-Kippmomentkurve
TC über
den Antriebskrafttrieb (Kraftübertragungsvorrichtung)
zu den Treibrädern
erhalten wird.
-
Als
Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe kann eine Hydraulikpumpe des variablen
Verdrängertyps verwendet
werden.
-
Eines
der Verfahren zur Steuerung der von der Hydraulikpumpe mit variabler
Verdrängung
ausgestoßenen
Durchflussleistung ist ein Verfahren zum Steuern der Leistung der
Hydraulikpumpe mit variabler Verdrängung basierend auf einem Differentialdruck über die Öffnung eines
Schaltventils (Durchflussleistungsrichtung-Steuerventil) (das System mit geschlossener
Mitte genannt wird).
-
In
eine das System mit geschlossener Mitte verwendende Hydraulikschaltung
ist eine Lasterfassungs-Steuervorrichtung eingeschlossen.
-
Die ”Lasterfassungssteuerung”, wie sie
hier verwendet wird, meint eine Steuerung zum Wechseln der Hydraulikpumpenleistung
(cm3/U), insbesondere des Neigungswinkels
einer Nockenscheibe, so dass der Differentialdruck ΔP (= Pp – PL) zwischen
einem Entladedruck Pp der Hydraulikpumpe und einem Lastdruck PL
des hydraulischen Verstellers wie einem Hydraulikzylinder auf einem
Einstellwert ΔPLS gehalten
wird.
-
Eine
Lasterfassungs-Steuervorrichtung schließt eine Hydraulikpumpe des
variablen Verdrängertyps,
ein Schaltventil zum Steuern des Strömungsverlaufs und der Durchflussleistung
eines von der Hydraulikpumpe einem Hydraulikzylinder zugeführten Drucköls und der
Hydraulikpumpenleistung-Steuereinrichtung ein. Die Fördermengen-Steuereinrichtung
ist durch eine Hydraulikschaltung gebildet, die mit einer Nockenscheiben-Antriebseinheit zum
Antreiben der Nockenscheibe der Hydraulikpumpe und einem Lasterfassung-Steuerventil (LS-Ventil)
zum Steuern des Antriebs der Nockenscheiben-Antriebseinheit versehen
ist. Das Lasterfassung-Steuerventil
weist ein Paar einander gegenüberliegende
Antriebseinheiten auf, und ein Entladedruck Pp der Hydraulikpumpe
und ein Lastdruck PL des Hydraulikzylinders werden jeweils in diese
Antriebseinheiten eingeleitet. Die den Lastdruck PL aufnehmende
Antriebseinheit ist mit einer Feder versehen, die eine Federkraft
entsprechend einem konstanten Differentialdruck ΔPLS besitzt.
-
In
der auf diese Art und Weise gestalteten Hydraulikschaltung wird
das Drucköl
nach Ausstoß aus
der Hydraulikpumpe über
das Schaltventil dem Hydraulikzylinder zugeführt, um den Hydraulikzylinder
anzutreiben und dadurch die Arbeitsmaschine in Gang zu setzen. Auf
die Betätigung
der Arbeitsmaschine hin arbeitet das Lasterfassung-Steuerventil unter
Ansprechen auf den Differentialdruck ΔP zwischen dem Hydraulikpumpen-Entladedruck
Pp und dem Hydraulikzylinder-Lastdruck PL (Höchstlastdruck), um die Nockenscheiben-Antriebseinheit
anzutreiben. Dadurch wird die Fördermenge
der Hydraulikpumpe (der Nockenscheiben-Neigungswinkel) gesteuert,
so dass der Differentialdruck ΔP
auf dem durch die Feder festgelegten konstanten Differentialdruck ΔPLS gehalten
wird.
-
Wenn
eine Öffnungsfläche des
Schaltventilschiebers mit A bezeichnet wird und ein Widerstandskoeffizient
mit c bezeichnet wird, kann die Ausstoß-Durchflussleistung Q (L/min)
der Hydraulikpumpe durch die nachstehend beschriebene Gleichung (1)
dargestellt werden. Q = c·A·√(ΔP) (1)
-
Da
der Differentialdruck ΔP
durch das Lasterfassung-Steuerventil stabil gehalten wird (ΔPLS), hängt die Änderung
der Ausstoß-Durchflussleistung Q
der Hydraulikpumpe nur von der Öffnungsfläche A des
Schaltventilschiebers ab.
-
Wenn
ein Arbeitsmaschinen-Steuerhebel aus der Nullstellung geschaltet
wird, wird die Öffnungsfläche A des
Schaltventilschiebers in Übereinstimmung
mit der Betätigungsmenge
vergrößert, und die
Pumpen-Durchflussleistung Q wird in Übereinstimmung mit der Vergrößerung der Öffnungsfläche A erhöht. Auf
diese Weise wird die Pumpen-Durchflussleistung Q nicht von der Größe der Hydraulikzylinderlast
beeinflusst, sondern hängt
nur von der Betätigungsmenge
des Arbeitsmaschinen-Steuerhebels ab. Durch das Vorsehen des Lasterfassungsventils
lässt sich
somit die Pumpen-Durchflussleistung Q exakt gemäß der Absicht der Bedienperson verändern (die
Schaltstellung des Steuerhebels), ohne durch Belastung erhöht oder
herabgesetzt zu werden. Dies verbessert die Feineinstellbarkeit
oder die Betriebsfähigkeit
im Zwischenbetriebsbereich.
-
Es
wird nun eine Beschreibung der Änderung
der Fördermenge
(des Nockenscheiben-Neigungswinkels) der Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe
vorgenommen, wenn der Arbeitsmaschinen-Steuerhebel ausgehend von
der Nullstellung geschaltet wird.
-
Wenn
der Arbeitsmaschinen-Steuerhebel in der Nullstellung ist und das
Schaltventil in der Nullstellung ist, ist der Lastdruck PL im Wesentlichen
Null und die Hydraulikpumpenleistung (der Nockenscheiben-Neigungswinkel)
auf dem Minimum (dem kleinsten Neigungswinkel).
-
Wenn
der Arbeitsmaschinen-Steuerhebel aus der Nullstellung bewegt und
der Schaltventilschieber angestoßen wird, gelangt der Pumpenentladedruck
Pp durch die Öffnung
des Schaltventils und wird als Lastdruck PL abgegeben. Der Lastdruck
PLS wird dadurch vergrößert und
der Differentialdruck ΔP in Übereinstimmung
damit herabgesetzt. Daher wird die Hydraulikpumpenleistung (der
Nockenscheiben-Neigungswinkel)
maximal (der größte Neigungswinkel),
um den Differentialdruck auf dem festgelegten Wert zu halten. Wenn
der Arbeitsmaschinen-Steuerhebel von der Nullstellung aus betätigt wird,
nimmt das Arbeitsmaschinen-Drehmoment (das Saugstutzen-Drehmoment)
somit einen großen Wert
an.
-
Wie
aus 1 ersichtlich, wird das Arbeitsmaschinen-Drehmoment
(das Saugstutzen-Drehmoment) durch die Lasterfassungssteuerung wie
oben beschrieben vergrößert, aber
das Bewegungsdrehmoment (Drehmomentkurve TS), das verwendet wird,
um das Fahrzeug fahren zu lassen oder die Zugkraft zu erzeugen,
wird um so viel herabgesetzt.
-
Das
US-Patent Nr. 6,073,442 offenbart
eine Erfindung, bei der die Ausstoßmenge einer Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe
kleiner gemacht wird, während
ein Arbeitsfahrzeug einen Aushub durchführt, um den Leistungsverlust
während
der Erdarbeit zu verringern. Dabei wird geprüft, ob die Arbeitsmaschine
des Arbeitsfahrzeugs in der Grabestellung ist, ob das Wechselgetriebe
in der vorwärts
gerichteten Anfahrstellung ist und ob die Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit
eine eingestellte Geschwindigkeit oder niedriger ist. Falls eine
dieser Bedingungen erfasst wird, wird festgestellt, dass das Arbeitsfahrzeug
den Aushub durchführt,
und die Leistung der Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe wird begrenzt,
um die Ausstoßmenge
zu reduzieren. Gemäß der im
US-Patent 6,073,442 offenbarten
Erfindung ist die Leistung der Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe beschränkt, um die
Ausstoßmenge
zu verkleinern, solange ein bestimmter Zustand erfüllt ist,
und ungeachtet der Größe der Motordrehzahl.
-
Daher
ist die Leistung der Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe sogar dann
beschränkt,
wenn der Motor in einem hohen Drehzahlbereich ist. Dies begrenzt
die Kraft der Arbeitsmaschine. Außerdem ist es gemäß dem
US-Patent 6,073,442 notwendig
zu prüfen,
ob die Arbeitsmaschine des Arbeitsfahrzeugs in der Grabestellung
ist, ob das Wechselgetriebe in der vorwärts gerichteten Anfahrstellung
ist und ob die Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit eine eingestellte Geschwindigkeit
oder niedriger ist. Dies erfordert eine große Anzahl von Messfühlern und
eine komplizierte Steuerung. Ferner kann gemäß der im
US-Patent 6,073,442 offenbarten Erfindung
nur erfasst werden, dass das Arbeitsfahrzeug gerade einen Aushub durchführt.
-
Die
vorliegende Erfindung ist angesichts der obigen Umstände gemacht
worden, und es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die nachstehend
beschriebenen Probleme zu lösen:
- a) Rasche Beschleunigung des Motors, um das Fahrzeug
schnell starten zu lassen und rasche Erzeugung einer großen Zugkraft,
wenn die Bedienperson anfängt,
den Gasfußhebel
niederzudrücken,
und gleichzeitig den Arbeitsmaschinen- Steuerhebel aus der Nullstellung schaltet.
- b) Aktivierung der Arbeitsmaschine zum Erhalt einer großen Kraft,
wenn der Arbeitsmaschinen-Steuerhebel in dem Zustand betätigt wird,
wo das Niederdrücken
des Gasfußhebels
beendet ist.
- c) Ermöglichen
der Entwicklung eines Systems zur Steuerung der Leistung einer Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe
mit gesenkten Kosten durch Vereinfachen der Messfühler- und
Steuervorrichtungsgestaltung.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Steuervorrichtung für
eine Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe
eines Arbeitsfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruches 1
bzw. 2. Bevorzugte Ausführungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein Diagramm zur Bezugnahme für die
Erläuterung
der herkömmlichen
Technik und stellt eine Beziehung zwischen einer Motordrehzahl und einem
Motordrehmoment dar;
-
2 ist
ein Diagramm zur Darstellung einer Gestaltung eines Arbeitsfahrzeugs
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
-
3 ist
ein Diagramm zur Bezugnahme für die
Erläuterung
der Ausführungsform
und stellt eine Beziehung zwischen einer Motordrehzahl und einem Motordrehmoment
dar;
-
4(a), 4(b), 4(c), 4(d) und 4(e) sind Diagramme zur Darstellung der Kennlinien
der jeweils in der Ausführungsform
verwendeten Leistungsdrosselungssignale;
-
5 ist
ein Diagramm zur Erläuterung
von durch die Steuereinheit durchgeführten Verarbeitungsschritten;
und
-
6 ist
ein Diagramm zur Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels.
-
Gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung steuert die Steuereinrichtung (eine Steuereinheit 18), wenn
eine von der Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung 1a erfasste
Motordrehzahl N eine vorbestimmte Drehzahl (die Kippmoment-Drehzahl
NM) oder darunter ist, die Leistung q der Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe 8,
wie z. B. in 4(a) gezeigt, damit sie die
Leistungsobergrenze qm entsprechend der aktuell erfassten Motordrehzahl
N nicht überschreitet.
-
Gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung erzeugt die Leistungssteuersignal-Erzeugungseinrichtung
(ein LS-Ventil 22) ein Leistungssteuersignal, um die Leistung
q der Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe 8 einem gewünschten
Pegel gleichzusetzen. Wenn eine von der Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung 1a erfasste
Motordrehzahl N eine vorbestimmte Drehzahl (Kippmoment-Drehzahl
NM) oder darunter ist, steuert die Steuereinrichtung (eine Steuereinheit 18)
die Leistung der Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe 8, wie
z. B. in 4(a) gezeigt, derart, dass die
gewünschte
Leistung entsprechend dem Leistungssteuersignal-Ausgang von der
Leistungssteuersignal-Erzeugungseinrichtung (LS-Ventil 22) die
Leistungsobergrenze qm entsprechend der aktuell erfassten Motordrehzahl
N nicht überschreitet.
-
Gemäß dem dritten
Aspekt der Erfindung erzeugt die Leistungssteuersignal-Erzeugungseinrichtung
(das LS-Ventil 22) ein Leistungssteuersignal, um einen
Differentialdruck ΔP
zwischen einem Entladedruck Pp der Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe 8 und
einem Lastdruck PLS des hydraulischen Arbeitsmaschinenverstellers 14 einem
vorbestimmten Druck PLS gleichzusetzen.
-
Gemäß dem ersten,
zweiten und dritten Aspekt der Erfindung wird die Leistung q der
Hydraulikpumpe 8 gemäß den Kennlinien
eines Leistungsdrosselungssignals beschränkt, wie z. B. in 4(a) gezeigt, wenn die Motordrehzahl N in einem
niedrigen Drehzahlbereich liegt (Drehzahlbereich einer Kippmoment-Drehzahl
NM oder darunter).
-
Wie
in 3 gezeigt, wird daher das Arbeitsmaschinen-Drehmoment
in dem Bereich, wo die Motordrehzahl N gleich wie oder niedriger
als die Kippmoment-Drehzahl NM ist, um das der schraffierten Fläche entsprechende
Ausmaß kleiner
als in der herkömmlichen
Technik (1). Das Bewegungsdrehmoment
(die Drehmomentkurve TS), das dazu verwendet wird, den Radlader 100 fahren
zu lassen oder eine Zugkraft zu erzeugen, wird somit um das Maß vergrößert, auf
welches das Arbeitsmaschinen-Drehmoment herabgesetzt wird (entsprechend
der schraffierten Fläche).
-
Da
das Bewegungsdrehmoment (die Drehmomentkurve TS) in einem niedrigen
Drehzahlbereich des Motors 1 erhöht wird, wird der Motor 1 rasch
beschleunigt werden, um den Radlader 100 schnell zu starten
und rasch eine große
Zugkraft zu erzeugen, wenn die Bedienperson anfängt, den Gasfußhebel 17 herunterzudrücken und
dabei den Ladersteuerhebel 7 aus der Nullstellung schaltet.
Die Reaktion des Motors 1 wird verbessert, wodurch die Unannehmlichkeit
für die
Bedienperson beseitigt und die Betriebsfähigkeit verbessert wird.
-
Gemäß dem ersten,
zweiten und dritten Aspekt der Erfindung ist die Leistungsobergrenze
qm der Hydraulikpumpe 8 die Höchstleistung qmax, wie in 4(a) gezeigt, wenn der Motor 1 in einem
hohen Drehzahlbereich ist (Bereich, in dem die Motordrehzahl höher ist
als die Kippmoment-Drehzahl NM). Daher ist das von der Leistungssteuersignal-Erzeugungseinrichtung
(LS-Ventil 22) ausgegebene Leistungssteuersignal nicht
beschränkt.
-
Wenn
der Motor 1 in dem hohen Drehzahlbereich ist, wird die
Leistung der Hydraulikpumpe 8 demnach von der Leistungssteuersignal-Erzeugungseinrichtung
gemäß einer
normalen Steuerung (Lasterfassungssteuerung) gesteuert. Somit wird
die von der Arbeitsmaschine (Lader) erzeugte Kraft nicht beschränkt, und
es kann eine große
Kraft erreicht werden.
-
Nur
ein Messfühler,
nämlich
der Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a, ist zur Ausführung der Steuerung
gemäß den oben
beschriebenen Aspekten der vorliegenden Erfindung erforderlich.
Wie in 5 gezeigt, ist darüber hinaus die Steuerung gemäß den Aspekten
der vorliegenden Erfindung eine einfache Steuerung, wodurch eine
Pumpenleistung-Obergrenze qm entsprechend einem erfassten Wert N,
der durch den Messfühler 1a erfasst
wird, basierend auf den in 4(a) gezeigten
Kennlinien gefunden und als Leistungsdrosselungssignal an das Servoventil 20 ausgegeben
wird (in den Schritten 101, 102 und 103).
Daher kann das System ohne eine signifikante Änderung am herkömmlichen
Lasterfassung-Steuersystem
und folglich mit verringerten Entwicklungskosten gebaut werden.
-
Gemäß dem vierten
Aspekt der Erfindung wird die Steuerung der Leistung der Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe 8 durch
die Steuereinrichtung (die Steuereinheit 18), wie oben
beschrieben, unter der Bedingung durchgeführt, dass die Betätigungsmenge
der Fahrbetriebsmittel (Gasfußhebel) 17 eine vorbestimmte
Betätigungsmenge
oder darüber
ist. Insbesondere wird festgestellt, ob die Betätigungsmenge der Fahrbetriebsmittel
(des Gasfußhebels 17) gleich
wie oder größer als
die vorbestimmte Betätigungsmenge
ist oder nicht, und wenn die Betätigungsmenge
der Fahrbetriebsmittel (Gasfußhebel 17)
gleich wie oder größer als
die vorbestimmte Betätigungsmenge
ist (die Drosselklappenöffnung
ist groß),
wird bestimmt, dass die Bedienperson die Absicht hat, den Motor 1 zu
beschleunigen. Nur in diesem Fall gibt die Steuereinrichtung (Steuereinheit 18) ein
Leistungsdrosselungssignal entsprechend der von dem Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a erfassten
Motordrehzahl N aus, wie in 4(a) gezeigt.
-
Gemäß dem fünften Aspekt
der Erfindung wird die oben erwähnte
Steuerung der Leistung der Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe 8 von
der Steuereinrichtung (der Steuereinheit 18) unter der
Bedingung durchgeführt,
dass die Maschinenbetriebseinrichtung (der Ladersteuerhebel 7)
betätigt
wurde.
-
BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
-
Es
wird nun eine Beschreibung einer Ausführungsform einer Steuervorrichtung
für eine
Hydraulikpumpe einer Arbeitsmaschine eines Arbeitsfahrzeugs gemäß der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen vorgenommen.
-
2 stellt
eine Gestaltung eines Radladers 100 gemäß der Ausführungsform nur für den Teil
dar, der Bezug zu der vorliegenden Erfindung hat. Die folgende Beschreibung
der Ausführungsform
erfolgt unter der Annahme, dass die Arbeitsmaschine ein am Vorderteil
des Fahrzeugkaskos angebauter Lader ist.
-
Wie
in 2 gezeigt, weist der Motor 1 des Radladers 100 eine
Kraftabgabewelle auf, die an eine Zapfwelle 6 angeschlossen
ist. Die Zapfwelle 6 ist an einen Drehmomentwandler 2 angeschlossen und
ist auch an eine Laderhydraulikpumpe 8 angeschlossen.
-
Die
Laderhydraulikpumpe 8 ist eine Hydraulikpumpe des variablen
Verdrängertyps, welche
die Pumpenleistung q (cm3/U) unter Ansprechen
auf die Änderung
des Neigungswinkels einer Nockenscheibe 8a verändert.
-
Eine
Leistung des Motors 1 wird über den Drehmomentwandler 2,
ein Wechselgetriebe 3 und ein Differentialgetriebe 4 zu
Treibrädern 5 übertragen.
Das Wechselgetriebe 3 schließt eine hydraulische Vorwärtskupplung,
eine hydraulische Rückwärtskupplung
und Getriebekupplungen bestehend aus einer hydraulischen Kupplung
für den
ersten Gang, einer hydraulischen Kupplung für den zweiten Gang, einer hydraulischen
Kupplung für
den dritten Gang und einer hydraulischen Kupplung für den vierten
Gang ein und ist derart ausgelegt, dass entweder die hydraulische
Vorwärtskupplung
oder die hydraulische Rückwärtskupplung
gemäß der Fahrzeugdrehzahl
oder dergleichen ausgewählt
wird und eine der Getriebekupplungen ausgewählt wird, um die Getriebeschaltung
durchzuführen.
-
Die
Arbeitsleistung des Motors 1 wird ferner zu der Laderhydraulikpumpe 8 übertragen.
-
Sobald
die Laderhydraulikpumpe 8 angetrieben wird, wird einem
Laderhydraulikzylinder 14 über ein Laderschaltventil 12 ein
Förderdrucköl zugeführt.
-
Der
Laderhydraulikzylinder 14 ist mit dem Lader verbunden.
Der Lader wird betätigt,
sobald der Laderhydraulikzylinder 14 mit dem Drucköl gespeist wird.
Insbesondere wird ein den Lader bildender Ausleger auf- oder abbewegt
und ein Baggerlöffel
angekippt. Eine Fördertrommel
des Laderschaltventils 12 wird gemäß der Bedienung des Ladersteuerhebels 7 verschoben.
Die Öffnungsfläche des
Schaltventils 12 wird in Übereinstimmung damit verändert, um
die Durchflussleistung des dem Laderhydraulikzylinder 14 zugeführten Drucköls zu ändern.
-
Die
Kraftabgabewelle des Motors 1 ist mit einem Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a zum
Erfassen einer aktuellen Drehzahl N des Motors 1 versehen.
Die von dem Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a erfasste
Motordrehzahl N wird in die Steuereinheit 18 eingegeben.
-
Ein
Gasfußhebel 17 wird
von der Bedienperson bedient. Die Betätigungsmenge (Ausmaß des Niederdrückens) des
Gasfußhebels 17 wird
von einem in dem Nachweis-Gasfußhebel 17 vorgesehenen
Hubsensor 17a erfasst und ein die Betätigungsmenge anzeigendes Signal
in die Steuereinheit 18 eingegeben.
-
Die
Steuereinheit 18 steuert den Motor 1 basierend
auf dem vom Hubsensor 17a erhaltenen Signal, so dass die
Drehzahl des Motors 1 zu einer Zieldrehzahl gemäß der Betätigungsmenge
des Gasfußhebels 17 wird.
-
Der
Motor 1 ist ein Dieselmotor, und seine Arbeitsleistung
wird durch Einstellen der in einen Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge
gesteuert. Diese Einstellung wird durch Ansteuern eines Sicherheitsreglers
vorgenommen, die an die Kraftstoff-Einspritzpumpe des Motors 1 angegliedert
ist. Typischerweise wird als Sicherheitsregler zum Einstellen der
Motordrehzahl und der Kraftstoff-Einspritzmenge gemäß der Belastung
ein Sicherheitsregler des Drehzahlwählertyps verwendet, um eine
Zieldrehzahl gemäß dem Ausmaß des Niederdrückens des
Gasfußhebels 17 zu
erreichen. Mit anderen Worten, der Sicherheitsregler erhöht oder
vermindert die Kraftstoff-Einspritzmenge, um die Differenz zwischen
der Zieldrehzahl und einer aktuellen Motordrehzahl aufzuheben. 3 zeigt
Ausgangskennlinien des Motors. In 3 ist die
Motordrehzahl N auf der x-Achse aufgetragen und das Motordrehmoment
T auf der y-Achse aufgetragen.
-
3 stellt
eine Beziehung zwischen einer Motordrehzahl N und einem Motordrehmoment
T dar, d. h. eine Motorleistungskurve (Kippmomentkurve) TC. Der
durch die Motorleistungskurve TC definierte Bereich gibt die Arbeitsleistung
an, die der Motor liefern kann. Der Sicherheitsregler steuert den
Motor 1, um zu verhindern, dass das Drehmoment die Motorleistungskurve
(die Kippmomentkurve) TC übertrifft und
die Motorrauchgrenze überschreitet,
um den Ausstoß von
Ruß nach
draußen
zu bewirken, und auch, um zu verhindern, dass die Motordrehzahl
N über
eine hohe Leerlauf-Drehzahl (Leerlauf-Höchstdrehzahl) NH hinausgeht,
um eine Überdrehzahl-Situation zu bewirken.
Der Motor 1 wird mit einer niedrigen Leerlauf-Drehzahl
(Leerlauf-Mindestdrehzahl) NL oder höher betrieben. Wenn die Motordrehzahl
N die Kippmoment-Drehzahl NM erreicht, wird der Kippmomentpunkt
PM auf der Motorleistungskurve TC erlangt, und im Motor 1 kann
ein Kippmoment TM erreicht werden. Wenn die Motordrehzahl weiter
erhöht
wird, um den Nennpunkt PR auf der Motorleistungskurve TC zu erlangen,
kann eine Soll-Leistung erreicht werden.
-
Es
wird nun eine Beschreibung der Gestaltung zur Durchführung der
Lasterfassungssteuerung an der Laderhydraulikpumpe 8 vorgenommen.
-
Ein
LS-(Lasterfassungs-)Ventil 22 erzeugt ein Leistungssteuersignal
und gibt es aus, um den Differentialdruck ΔP zwischen dem Entladedruck
Pp der Hydraulikpumpe 8 und dem Lastdruck PLS des Laderhydraulikzylinders 14 einem
konstanten Differentialdruck ΔPLS
gleichzumachen.
-
Das
LS-Ventil 22 ist mit einer Feder 19 zum Einstellen
des konstanten Differentialdrucks ΔPLS versehen. Der Entladedruck
Pp der Hydraulikpumpe 8 wird als Vorsteuerdruck an die
Steueröffnung
des LS-Ventils 22 auf der gegenüberliegenden Seite der Feder 19 angelegt,
während
der Lastdruck PLS des Laderhydraulikzylinders 14 als Vorsteuerdruck
an die Steueröffnung
auf der der Feder 19 zugewandten Seite angelegt wird.
-
Dementsprechend
wird von dem LS-Ventil 22 ein Leistungssteuersignal (hydraulisches
Signal) zu einem Servoventil 20 bereitgestellt, um den
Differentialdruck ΔP
mit dem konstanten Differentialdruck ΔPLS gleichzusetzen. Das Servoventil 20 wird
unter Ansprechen auf das bereitgestellte Leistungssteuersignal betätigt, um
die Nockenscheibe 8a der Hydraulikpumpe 8 anzutreiben,
die Leistung q der Hydraulikpumpe 8 zu steuern.
-
Wenn
eine Öffnungsfläche des
Laderschaltventils 12 mit A bezeichnet wird und ein Widerstandskoeffizient
mit c bezeichnet wird, kann die Ausstoß-Durchflussleistung Q der
Hydraulikpumpe 8 durch diese Gleichung ausgedrückt werden: Q = c·A·√ΔP) (1)
-
Da
der Differentialdruck ΔP
durch das LS-Ventil 22 festgelegt ist, variiert die Pumpen-Durchflussleistung
Q nur in Abhängigkeit
von einer Öffnungsfläche A der
Fördertrommel
des Schaltventils 12.
-
Wenn
der Ladersteuerhebel 7 betätigt wird, wird die Öffnungsfläche A des
Laderschaltventils 12 gemäß der Betätigungsmenge vergrößert, und
die Pumpen-Durchflussleistung
Q wird gemäß der Vergrößerung der Öffnungsfläche A vergrößert.
-
Die
Pumpen-Durchflussleistung Q wird nicht durch eine hydraulische Betriebsbelastung
beeinflusst, sondern hängt
nur von der Betätigungsmenge des
Ladersteuerhebels 7 ab. Das Vorsehen des LS-Ventils 22 ermöglicht die
Veränderung
der Pumpen-Durchflussleistung Q exakt gemäß der Absicht der Bedienperson
(gemäß einer
angesteuerten Stellung des Ladersteuerhebels 7), ohne durch
die hydraulische Betriebsbelastung erhöht oder vermindert zu werden.
Auf diese Weise kann die Feineinstellbarkeit oder die Betriebsfähigkeit
in einem Zwischenbetriebsbereich verbessert werden.
-
Bei
Verwendung der Lasterfassungssteuerung stellt der Laderhydraulikzylinder 14 allerdings immer
eine Durchflussleistung bereit, wie vom Laderhydraulikzylinder 14 gefordert,
ungeachtet der Größe der Motordrehzahl
N. Wenn der Ladersteuerhebel 7 von der Nullstellung aus
geschaltet wird, wird der Neigungswinkel der Nockenscheibe 8a der
Hydraulikpumpe 8 daher sogar dann maximal, wenn der Motor 1 im
niedrigen Drehzahlbereich ist, ähnlich
wie wenn er im hohen Drehzahlbereich ist. Dies erhöht dann
den Entladedruck und folglich das Ansaugdrehmoment der Hydraulikpumpe 8.
-
Daher
ist die Steuereinheit 18 derart ausgelegt, dass wenn die
Drehzahl des Motors 1 gleich wie oder niedriger als eine
vorbestimmte Drehzahl ist, ein Leistungsdrosselungssignal an das
Servoventil 20 ausgegeben wird, um den Leistungssteuersignal-Ausgang
durch das LS-Ventil 22 zu einzuschränken, um den Neigungswinkel
der Nockenscheibe 8a der Hydraulikpumpe 8 auf
einem vorbestimmten Pegel oder darunter zu halten.
-
(Erste Ausführungsform)
-
4(a) zeigt Kennlinien des von der Steuereinheit 18 abgegebenen
Leistungsdrosselungssignals. Diese Kennlinien werden in Form eines
Funktionsausdrucks oder einer Datentabelle in einem internen Speicher
der Steuereinheit 18 festgelegt. In 4(a) gibt
die x-Achse eine Motordrehzahl N an, und die y-Achse gibt eine Obergrenze
qm der Leistung q (Nockenscheiben-Neigungswinkel) der Hydraulikpumpe 8 an.
Wie in 4(a) gezeigt, definiert das
Leistungsdrosselungssignal die Obergrenze qm des Leistungsvermögens der Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe 8 entsprechend
der Motordrehzahl N, in dem Bereich, wo die Motordrehzahl N gleich
wie oder niedriger als die Kippmoment-Drehzahl NM ist. Die Kennlinien des
Leistungsdrosselungssignals sind derart festgelegt, dass die Obergrenze
qm der Leistung q der Hydraulikpumpe 8 einen Mindestwert
qmin annimmt, wenn die Motordrehzahl N auf einer niedrigen Leerlauf-Drehzahl NL ist und
dann proportional zur Erhöhung
der Motordrehzahl N erhöht
wird, um einen Höchstwert
qmax anzunehmen, wenn die Motordrehzahl N ein Kippmoment-Drehzahl
NM ist.
-
Die
in 4(a) gezeigten Kennlinien des Leistungsdrosselungssignals
sind nur ein Beispiel dafür.
Statt wie in 4(a) gezeigt, können die
Kennlinien des Leistungsdrosselungssignals festgelegt werden, wie
in 4(b) oder 4(c) gezeigt.
-
4(b) zeigt ein Kennlinienbeispiel, in dem die
Beziehung zwischen der Motordrehzahl N und der Obergrenze qm des
Leistungsvermögens
der Hydraulikpumpe 8 nicht linear ist.
-
4(c) zeigt Kennlinien, bei denen die Obergrenze
qm des Leistungsvermögens
der Hydraulikpumpe 8 ungeachtet einer Änderung der Motordrehzahl N
festgelegt ist.
-
Obwohl
die Spanne zum Beschränken
der Leistung q der Hydraulikpumpe 8 in 4(a) als der Bereich definiert ist, wo die Motordrehzahl
gleich wie oder niedriger als die Kippmoment-Drehzahl NM ist, kann
die Leistung q der Hydraulikpumpe 8, wie in 4(d) gezeigt, in einem Bereich beschränkt sein, wo
die Motordrehzahl gleich wie oder niedriger als eine vorbestimmte
Drehzahl N1 ist, die niedriger ist als die Kippmoment-Drehzahl NM.
Ferner kann die Leistung q der Hydraulikpumpe 8, wie in 4(e) gezeigt, in einem Bereich beschränkt sein,
wo die Motordrehzahl gleich wie oder niedriger als eine vorbestimmte
Drehzahl N2 ist, die höher
ist als die Kippmoment-Drehzahl NM. Dasselbe gilt für 4(b) und 4(c).
-
5 ist
ein Flussdiagramm, das die von der Steuereinheit 18 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
durchgeführten
Verarbeitungsschritte zeigt.
-
Eine
vom Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a erfasste Motordrehzahl
N wird in die Steuereinheit 18 eingegeben (Schritt 101).
-
Eine
Leistungsobergrenze qm entsprechend der Eingangsstrom-Motordrehzahl
N wird gemäß den in 4(a) gezeigten Kennlinien erreicht (Schritt 102).
-
Ein
Leistungsdrosselungssignal zur Anzeige der so erreichten Leistungsobergrenze
qm wird von der Steuereinheit 18 ausgegeben und an das
Servoventil 20 angelegt (Schritt 103).
-
Dadurch
wird der Neigungswinkel der Nockenscheibe 8a der Hydraulikpumpe 8 derart
gesteuert, dass eine gewünschte
Leistung entsprechend dem vom LS-Ventil 22 abgegebenen
Leistungssteuersignal die Leistungsobergrenze qm entsprechend dem
von der Steuereinheit 18 abgegebenen Leistungsdrosselungssignal
nicht überschreitet.
-
Wenn
die gewünschte
Leistung (z. B. die Mindestleistung qmin) entsprechend dem aktuell vom
LS-Ventil 22 ausgegebenen Leistungssteuersignal gleich
wie oder niedriger als die Leistungsobergrenze qm (z. B. die Höchstleistung
qmax) entsprechend dem aktuell von der Steuereinheit 18 ausgegebenen
Leistungsdrosselungssignal ist, wird die Leistung q der Hydraulikpumpe 8 auf
die gewünschte Leistung
(die Mindestleistung qmin) entsprechend dem aktuell vom LS-Ventil 22 ausgegebenen
Leistungssteuersignal eingestellt und die Lasterfassungssteuerung
durchgeführt.
-
Wenn
dagegen die gewünschte
Leistung (z. B. die Höchstleistung
qmax) entsprechend dem aktuell vom LS-Ventil 22 ausgegebenen
Leistungssteuersignal höher
ist als die Leistungsobergrenze qm (z. B. die Mindestleistung qmin)
entsprechend dem aktuell von der Steuereinheit 18 ausgegebenen
Leistungsdrosselungssignal, wird die Leistung q der Hydraulikpumpe 8 auf
die Leistungsobergrenze qm (die Mindestleistung qmin) entsprechend
dem aktuell von der Steuereinheit 18 ausgegebenen Leistungsdrosselungssignal
eingestellt, wodurch die Leistung q der Hydraulikpumpe 8 beschränkt wird.
-
Es
folgt nun eine Beschreibung der verdienstvollen Wirkungen der vorliegenden
Ausführungsform
mit Bezug auf 3.
-
Wenn
die Bedienperson beginnt, den Gasfußhebel 17 herunterzudrücken, während sie
den Ladersteuerhebel 7 aus der Nullstellung schaltet, ist
die Situation oft so, dass besser der Beschleunigung des Motors
Vorrang eingeräumt
werden sollte als der raschen Betätigung des Laders als Arbeitsmaschine. Wenn
beispielsweise der Radlader 100 zum Boden abgelassen wird,
während
die Grabestellung des Laders korrigiert wird, ist es erwünscht, den
Motor 1 rasch zu beschleunigen, um den Radlader 100 schnell
und zur selben Zeit zu starten, um rasch eine große Zugkraft
zu erzeugen.
-
Wenn
die Lasterfassungssteuerung durchgeführt wird, wird zu Beginn der
Bewegung des Ladersteuerhebels 7 ein Leistungssteuersignal
abgegeben, um die Leistung q der Laderhydraulikpumpe 8 der
Höchstleistung
qmax gleichzusetzen.
-
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform wird
das Leistungssteuersignal jedoch durch das Leistungsdrosselungssignal
in einem niedrigen Motordrehzahlbereich beschränkt (Motordrehzahlbereich gleich
wie oder niedriger als die Kippmoment-Drehzahl NM), wie oben beschrieben.
-
Daher
wird das Arbeitsmaschinen-Drehmoment gemäß der vorliegenden Ausführungsform,
wie in 3 gezeigt, in dem Bereich, wo die Motordrehzahl
N gleich wie oder niedriger als die Kippmoment-Drehzahl NM ist,
um das der schraffierten Fläche
entsprechende Maß kleiner
gemacht als in der herkömmlichen
Technik (1). Dies hat zur Folge, dass
das Bewegungsdrehmoment (die Drehmomentkurve TS), das verwendet
wird, um den Radlader 100 fahren oder eine Zugkraft erzeugen
zu lassen, in dem Ausmaß erhöht wird,
in dem das Arbeitsmaschinen-Drehmoment vermindert wird (entsprechend
der schraffierten Fläche).
-
Da
das Bewegungsdrehmoment (die Drehmomentkurve TS) im niedrigen Drehzahlbereich
des Motors 1 erhöht
wird, kann der Motor 1 rasch beschleunigt und damit bewirkt
werden, dass der Radlader 100 schnell anläuft und
rasch eine große
Zugkraft erzeugt, wenn mit dem Niederdrücken des Gasfußhebels 17 begonnen
wird, während
der Ladersteuerhebel 7 aus der Nullstellung geschaltet
wird. Ferner wird die Reaktion des Motors 1 verbessert, wodurch
die Unannehmlichkeit für
die Bedienperson beseitigt und die Betriebsfähigkeit verbessert wird.
-
Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform ist
die Leistungsobergrenze qm der Hydraulikpumpe 8 hingegen
die Höchstleistung
qmax, wenn der Motor 1 im hohen Drehzahlbereich ist (der
Motordrehzahlbereich ist höher
als die Kippmoment-Drehzahl
NM), und das Leistungssteuersignal ist nicht beschränkt.
-
Wenn
der Motor 1 im hohen Drehzahlbereich ist, wird daher die
Leistung der Hydraulikpumpe 8 durch die Lasterfassungssteuerung
gesteuert und der Arbeitsmaschine (Lader) erlaubt, eine große Kraft
ohne Beschränkung
zu erzeugen.
-
Des
Weiteren ist nur ein Messfühler,
nämlich der
Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a, zur Ausführung der
Steuerung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
erforderlich. Darüber
hinaus ist die Steuerung gemäß der oben
beschriebenen vorliegenden Ausführungsform
ganz einfach und leicht, wie in 5 gezeigt,
es wird nämlich
eine Pumpenleistung-Obergrenze qm entsprechend einem erfassten Wert
N, erfasst vom Messfühler 1a,
gemäß den in 4(a) gezeigten Kennlinien gefunden und als Leistungsdrosselungssignal
an das Servoventil 20 abgegeben. Daher kann das System
ohne signifikante Änderung
an dem herkömmlichen
Lasterfassung-Steuersystem
und folglich mit verringerten Entwicklungskosten gebaut werden.
-
(Zweite Ausführungsform)
-
Die
oben beschriebene erste Ausführungsform
kann auf verschiedene Arten modifiziert werden.
-
Die
Beschreibung betreffend die erste Ausführungsform ist unter Annahme
eines Falles erfolgt, in dem zur Lasterfassungssteuerung ein Leistungssteuersignal
vom LS-Ventil 22 abgegeben wird. Das System zum Steuern
der Leistung der Hydraulikpumpe 8 ist jedoch nicht auf
das System mit geschlossener Mitte beschränkt. Die vorliegende Erfindung
kann auf einen Fall angewendet werden, in dem das System mit offener
Mitte zum Steuern der Leistung der Hydraulikpumpe 8 verwendet
wird. Gemäß dem System
mit offener Mitte ist eine Nullschaltung in dem Laderschaltventil 7 vorgesehen,
um die Durchflussleistung von durch die Nullschaltung strömendem Drucköl zu erfassen,
und die Leistung der Hydraulikpumpe 8 wird basierend auf
der erfassten Durchflussleistung gesteuert. In diesem Fall wird
eine gewünschte
Leistung entsprechend einem Leistungssteuersignal gemäß dem System
mit offener Mitte durch eine Leistungsobergrenze qm entsprechend einem
durch die Steuereinheit 18 abgegebenen Leistungsdrosselungssignal
beschränkt.
-
(Dritte Ausführungsform)
-
Gemäß den oben
beschriebenen Ausführungsformen
wird ein Leistungsdrosselungssignal gemäß der vom Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a erfassten
Motordrehzahl N ungeachtet der Betätigungsmenge des Gasfußhebels 17 abgegeben.
Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch derart verwirklicht sein,
dass festgestellt wird, ob die Betätigungsmenge des Gasfußhebels 17 gleich
wie oder größer als
die vorbestimmte Betätigungsmenge
ist und ein Leistungsdrosselungssignal gemäß der vom Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a erfassten
Motordrehzahl N nur abgegeben wird, wenn festgestellt wird, dass
die Betätigungsmenge
des Gasfußhebels 17 gleich
wie oder größer als
eine vorbestimmte Betätigungsmenge
ist (die Drosselklappenöffnung
ist groß)
und basierend auf dieser Bestimmung festgestellt wird, dass die
Bedienperson die Absicht hat, den Motor 1 zu beschleunigen.
-
In
diesem Fall wird in dem Schritt, der dem Schritt 101 in 5 vorausgeht, ”die Verarbeitung zur
Eingabe einer vom Hubsensor 17a des Gasfußhebels 17 zur
Steuereinheit 18 erfassten Betätigungsmenge und Bestimmung,
ob die eingegebene Betätigungsmenge
des Gasfußhebels 17 gleich
wie oder größer als
eine vorbestimmte Betätigungsmenge
ist oder nicht” durchgeführt, und
die Verarbeitung rückt
nur zu Schritt 101 vor, wenn die Betätigungsmenge des Gasfußhebels 17 gleich
wie oder größer als
die vorbestimmte Betätigungsmenge
ist. Basierend auf den in 4(a) gezeigten
Kennlinien wird eine Pumpenleistung-Obergrenze qm entsprechend dem
erfassten Wert N erreicht, der vom Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a erfasst
wurde, und als Leistungsdrosselungssignal an das Servoventil 20 abgegeben
(in den Schritten 101, 102 und 103).
-
(Vierte Ausführungsform)
-
Die
Beschreibung betreffend die obigen Ausführungsformen ist unter Annahme
eines Falles erfolgt, in dem ein Leistungsdrosselungssignal ungeachtet
der angesteuerten Stellung des Ladersteuerhebels 7 von
der Steuereinheit 18 abgegeben wird.
-
Die
vorliegende Erfindung kann jedoch auch derart verwirklicht sein,
dass ein Hebelschaltstellung-Erfassungssensor zur Erfassung der
Schaltstellung des Ladersteuerhebels 7 vorgesehen ist und
ein Leistungsdrosselungssignal von der Steuereinheit 18 unter
der Bedingung abgegeben wird, dass der Hebelschaltstellung-Erfassungssensor
erfasst, dass der Ladersteuerhebel 7 aus der Nullstellung
geschaltet wurde.
-
In
diesem Fall wird in dem Schritt, der dem Schritt 101 in 5 vorausgeht, ”die Verarbeitung zur
Eingabe eines Signals zur Anzeige der Schaltstellung des Ladersteuerhebels 7 an
die Steuereinheit 18 und Bestimmung, ob der Ladersteuerhebel 7 aus
der Nullstellung geschaltet wurde oder nicht” durchgeführt. Die Verarbeitung rückt nur
zum Schritt 101 vor, wenn der Ladersteuerhebel 7 aus
der Nullstellung geschaltet wurde. Dann wird basierend auf den in 4(a) gezeigten Kennlinien eine Pumpenleistung-Obergrenze
qm entsprechend dem erfassten Wert N gefunden, der vom Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a erfasst
wurde, und als Leistungsdrosselungssignal an das Servoventil 20 abgegeben (in
den Schritten 101, 102 und 103).
-
(Fünfte
Ausführungsform)
-
Gemäß der oben
beschriebenen Ausführungsformen
wird von der Steuereinheit 18 ungeachtet der vom Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a erfassten
Motordrehzahl ein Leistungsdrosselungssignal abgegeben. Die vorliegende
Erfindung kann jedoch auch so verwirklicht sein, dass festgestellt
wird, ob die vom Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a erfasste
Motordrehzahl N gleich wie oder niedriger als eine vorbestimmte
Drehzahl (Kippmoment-Drehzahl NM) ist oder nicht, und festgestellt
wird, dass die Bedienperson begonnen hat, den Gasfußhebel 17 niederzudrücken, wenn
die Motordrehzahl N gleich wie oder niedriger als die vorbestimmte
Drehzahl (Kippmoment-Drehzahl NM) ist. Das Leistungsdrosselungssignal
entsprechend der vom Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a erfassten
Motordrehzahl N wird nur abgegeben, wenn eine derartige Bestimmung
erfolgt.
-
In
diesem Fall wird ”die
Verarbeitung zum Bestimmen, ob die vom Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a erfasste
Motordrehzahl N gleich wie oder niedriger als die vorbestimmte Drehzahl
(Kippmoment-Drehzahl NM) ist oder nicht” in dem in 5 auf
den Schritt 101 folgenden Schritt durchgeführt, und
die Verarbeitung rückt
nur zu Schritt 102 vor, wenn die Motordrehzahl N gleich
wie oder niedriger als die vorbestimmte Drehzahl (Kippmoment-Drehzahl
NM) ist. Dann wird eine Pumpenleistung-Obergrenze qm entsprechend
dem erfassten Wert N, der vom Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a erfasst wird,
basierend auf den in 4(a) gezeigten
Kennlinien gefunden und als Leistungsdrosselungssignal an das Servoventil 20 abgegeben
(in den Schritten 102 und 103).
-
(Sechste Ausführungsform)
-
Die
Beschreibung der obigen Ausführungsformen
wurde auf der Annahme des Falles vorgenommen, in dem ein vom LS-Ventil 22 zum
Servoventil 20 bereitgestelltes Leistungssteuersignal durch ein
von der Steuereinheit 18 zum Servoventil 20 abgegebenes
Leistungsdrosselungssignal beschränkt wird.
-
Es
ist jedoch auch möglich,
die Leistung der Hydraulikpumpe 8 im niedrigen Drehzahlbereich
dadurch zu beschränken,
dass das an das Servoventil 20 bereitgestellte Leistungssteuersignal
wechselweise zwischen dem niedrigen Drehzahlbereich und dem hohen
Drehzahlbereich des Motors 1 umgeschaltet wird.
-
Wie
in 6 gezeigt, ist beispielsweise ein Umsteuerventil 23 in
dem vom LS-Ventil 22 zum Servoventil 20 verlaufenden Ölkanal vorgesehen.
Ein von der Steuereinheit 18 abgegebenes Leistungssteuersignal
(elektrisches Signal) wird an ein Proportionaldruck-Minderungsventil 24 angelegt.
Ein Leistungssteuersignal (hydraulisches Signal), das gemäß dem Leistungssteuersignal
(elektrisches Signal) vom Proportionaldruck-Minderungsventil 24 zum
Servoventil 20 bereitgestellt wird, wird als ein erstes
Leistungssteuersignal definiert. Andererseits wird das von dem LS-Ventil 22 abgegebene
Leistungssteuersignal als ein zweites Leistungssteuersignal definiert.
-
Wenn
die vom Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a erfasste Motordrehzahl
N dabei gleich wie oder niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl
(die Kippmoment-Drehzahl NM) ist, wird das Umsteuerventil 23 in
die Stellung zum Bereitstellen des ersten Leistungssteuersignals
an das Servoventil 20 geschaltet. Daher gibt die Steuereinheit 18 ein
Leistungssteuersignal gemäß den in 4(a) gezeigten Kennlinien ab, und das erste Leistungssteuersignal wird
vom Proportionaldruck-Minderungsventil 24 über das
Umsteuerventil 23 zum Servoventil 20 bereitgestellt.
Demgemäß wird die
Leistung q der Hydraulikpumpe 2 im niedrigen Drehzahlbereich
des Motors 1 (in dem Motordrehzahlbereich gleich wie oder
niedriger als die Kippmoment-Drehzahl NM) gemäß den in 4(a) gezeigten Kennlinien verändert und die Leistung q der
Hydraulikpumpe 8 beschränkt. Wenn
hingegen die vom Motordrehzahl-Erfassungssensor 1a erfasste
Motordrehzahl N höher
ist als die vorbestimmte Drehzahl (die Kippmoment-Drehzahl NM),
wird das Umsteuerventil 23 in die Stellung zur Bereitstellung
eines zweiten Leistungssteuersignals an das Servoventil 20 umgeschaltet.
Dadurch wird das zweite Leistungssteuersignal vom LS-Ventil 22 über das
Umsteuerventil 23 zum Servoventil 20 bereitgestellt.
Demgemäß wird die
Leistung q der Hydraulikpumpe 8 gemäß der Lasterfassungssteuerung im
hohen Drehzahlbereich des Motors 1 verändert (in dem Motordrehzahlbereich,
der höher
ist als die Kippmoment-Drehzahl NM).
-
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht nur auf einen Radlader, sondern
auch auf jedes andere Arbeitsfahrzeug anwendbar, solange die Motorleistung (Motordrehmoment)
sowohl auf die Fortbewegungskraft als auch die Arbeitskraft verteilt
ist.