DE112006002748T5 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern des Motors und der Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung
zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs,
wobei die Kraft des Motors einen Fahrantriebsstrang und die Hydraulikpumpe
antreibt, Antriebsräder durch den Fahrantriebsstrang angetrieben
werden, und ein Arbeitsgerät durch die Hydraulikpumpe betätigt
wird, und wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst:
Gasbetätigungsmittel zur Einstellung einer Solldrehzahl des Motors gemäß einem Betriebswert;
Motordrehzahleinstellmittel zur Einstellung der Motordrehzahl auf eine geforderte Solldrehzahl;
Hydraulikpumpeneinstellmittel zur derartigen Einstellung des Fördervolumens der Hydraulikpumpe, dass ein geforderter Förderstrom erzeugt wird;
Beschleunigungserfassungsmittel zur Erkennung, ob der Betriebswert der Gasbetätigungsmittel oder der Motordrehzahl einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet;
Bremsenbetätigungsmittel zur Einstellung einer Bremskraft für einen Fahrzeugaufbau gemäß einem Betriebswert;
Bremsmittel zur Erzeugung der von den Bremsenbetätigungsmitteln eingestellten Bremskraft;
Bremserfassungsmittel zur Erkennung, ob die Bremsmittel aktiviert oder die Bremsenbetätigungsmittel betätigt sind;
Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel zur Erkennung, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet; und
Motor- und Hydraulikpumpensteuermittel,...
Gasbetätigungsmittel zur Einstellung einer Solldrehzahl des Motors gemäß einem Betriebswert;
Motordrehzahleinstellmittel zur Einstellung der Motordrehzahl auf eine geforderte Solldrehzahl;
Hydraulikpumpeneinstellmittel zur derartigen Einstellung des Fördervolumens der Hydraulikpumpe, dass ein geforderter Förderstrom erzeugt wird;
Beschleunigungserfassungsmittel zur Erkennung, ob der Betriebswert der Gasbetätigungsmittel oder der Motordrehzahl einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet;
Bremsenbetätigungsmittel zur Einstellung einer Bremskraft für einen Fahrzeugaufbau gemäß einem Betriebswert;
Bremsmittel zur Erzeugung der von den Bremsenbetätigungsmitteln eingestellten Bremskraft;
Bremserfassungsmittel zur Erkennung, ob die Bremsmittel aktiviert oder die Bremsenbetätigungsmittel betätigt sind;
Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel zur Erkennung, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet; und
Motor- und Hydraulikpumpensteuermittel,...
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Arbeitsfahrzeug, wobei die Kraft eines Motors einen Fahrantriebsstrang und eine Hydraulikpumpe antreibt, Antriebsräder durch den Fahrantriebsstrang angetrieben werden und ein Arbeitsgerät und so weiter durch die Hydraulikpumpe betätigt werden, und die vorliegende Erfindung betrifft im Besonderen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern des Motors und der Hydraulikpumpe.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- In einem Radlader treibt die Kraft eines Motors einen Fahrantriebsstrang und eine Hydraulikpumpe an, Antriebsräder werden durch den Fahrantriebsstrang angetrieben, und ein Arbeitsgerät und so weiter werden durch die Hydraulikpumpe betätigt. In anderen Worten: die Leistung (das Drehmoment) des Motors wird durch den Fahrantriebsstrang (Kraftübertragung), zum Beispiel einen Drehmomentwandler und ein Getriebe, auf die Antriebsräder übertragen. Hierbei werden die Antriebsräder angetrieben, und der Radlader fährt. Wie oben festgestellt wird ein Teil der Motorleistung vom Drehmomentwandler absorbiert.
- Außerdem wird die Motorleistung auf die Hydraulikpumpe übertragen, um diese anzutreiben. Auf die oben beschriebene Weise strömt Drucköl aus der Hydraulikpumpe zu einem hydraulischen Stellantrieb (Hydraulikzylinder) zur Betätigung eines Arbeitsgeräts (Ausleger, Schaufel etc.), eines Lüfters und so weiter, so dass Arbeiten ausgeführt werden. Wie oben beschrieben wird dabei ein Teil der Motorleistung von der Pumpe absorbiert.
- Ein Beispiel für eine Betriebsart des Radladers ist der in
1 gezeigte Ladebetrieb. - In anderen Worten: der Radlader
100 gräbt mit einer Schaufel90 Boden, Erdreich, Sand und andere Ladungen aus und nimmt sie auf. Nach dem Aufnehmen der Ladung wird die Schaufel90 in Neigungsendlage gefahren (1A ). Daraufhin fährt das Fahrzeug unter Heben eines Auslegers (Hubarms)80 vorwärts (1B und1C ). Schließlich wird die Ladung in der Schaufel90 auf den Kippaufbau eines Kippers200 ausgekippt (1D ). - Während sich der Radlader
100 unter Heben des Auslegers80 in Vorwärtsrichtung zur Zeit der Kippanfahrt dem Kipper200 nähert, wird eine Bremse betätigt, um ihn an einer bestimmten Stelle des Kippers200 anzuhalten. - Als Bremseinheit kommt eine Scheibenbremse in Öl zur Anwendung, die auf die Vorder- und Hinterachse wirkt. Außerdem sind für die Vorder- und Hinterachse diverse Zahn räder und so weiter vorgesehen, die zur Schmierung ihrer Gleitflächen und so weiter in das Achsöl eintauchen.
- Die unten genannte Patentschrift 1 beschreibt eine Erfindung, bei welcher anhand der Vertikallage eines Auslegers ermittelt wird, ob es sich um eine Kippanfahrt handelt, und wenn das der Fall ist, wird ein Automatikgetriebe so gesteuert, dass es nicht herunter schaltet, wodurch ein Zustand harten Abbremsens infolge des Herunterschaltens vermieden werden kann.
Patentschrift 1:Japanische Offenlegungsschrift Nr. 63-265730 - OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG
- Von der Erfindung zu lösende Probleme
- Zur Zeit der Kippanfahrt wird zum Heben des Auslegers
80 weitgehend ein Gaspedal heruntergedrückt. Beim Bremsen wird außerdem die Achse mit hohen Antriebskräften beaufschlagt, was die Achse schwer belastet. Durch Bremsen wird die Geschwindigkeit eines schweren, schnell fahrenden, die Ladung tragenden Fahrzeugaufbaus reduziert. Das verursacht starke Reibungswärme an der Scheibenbremse, und diese wird auf das Achsöl übertragen. Da die Achse schwer belastet ist und die beim Bremsen entstehende Wärme auf die Achse einwirkt, steigt die Temperatur des Achsöls, was seine Schmiereigenschaften und so weiter infolge des Temperaturanstiegs beeinträchtigen kann. Außerdem belastet die bei der Bremse entstehende Wärme auch diese selbst schwer, was die Leistung der Bremseinheit, zum Beispiel ihre Haltbarkeit, beeinträchtigt. - In diesem Zusammenhang kann die Anwendung eines Systems in Betracht gezogen werden, das die Achse mittels eines Ölkühlers abkühlt. Das Kühlsystem erhöht jedoch die Kosten.
- Außerdem kann die Möglichkeit in Betracht gezogen werden, die Belastung der Achse und die beim Bremsen entstehende Wärmemenge dadurch zu reduzieren, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs während der Kippanfahrt verringert wird. Diese geringere Fahrzeuggeschwindigkeit hat jedoch eine niedrigere Motordrehzahl zur Folge, die den Förderstrom einer Hydraulikpumpe reduziert. Der geringere Förderstrom verringert seinerseits die Hubgeschwindigkeit des Auslegers
80 , was die Betriebsleistung des Fahrzeugs problematisch verschlechtert. - Die vorliegende Erfindung geht von den oben beschriebenen Umständen aus, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung der nachteiligen Folgen eines Anstiegs in der Öltemperatur durch Reduzieren der auf eine Achse einwirkenden Last und der beim Bremsen erzeugten Wärmemenge, wenn ein Arbeitsfahrzeug unter Heben des Auslegers fährt und sich einer Stelle nähert, wo eine Ladung in einer Schaufel ausgekippt werden soll, zum Beispiel bei der Kippanfahrt; dabei soll außerdem die Schwächung der Betriebsleistung des Arbeitsfahrzeugs vermieden werden, ohne die Hubgeschwindigkeit des Auslegers zu reduzieren.
- Mittel zur Lösung der Probleme
- Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs bereit, wobei die Kraft des Motors einen Fahrantriebsstrang und die Hydraulikpumpe antreibt, Antriebsräder durch den Fahrantriebsstrang angetrieben werden und ein Arbeitsgerät durch die Hydraulikpumpe betätigt wird, und wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: Gasbetätigungsmittel zur Einstellung einer Solldrehzahl des Motors gemäß einem Betriebswert; Motordrehzahleinstellmittel zur Einstellung der Motordrehzahl auf die geforderte Solldrehzahl; Hydraulikpumpeneinstellmittel zur derartigen Einstellung des Fördervolumens der Hydraulikpumpe, dass ein geforderter Förderstrom hergestellt wird; Beschleunigungserfassungsmittel zur Erkennung, ob der Betriebswert der Gasbetätigungsmittel oder der Motordrehzahl einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht bzw. überschreitet; Bremsenbetätigungsmittel zur Einstellung einer Bremskraft für einen Fahrzeugaufbau gemäß einem Betriebswert; Bremsmittel zur Erzeugung der von den Bremsenbetätigungsmitteln eingestellten Bremskraft; Bremserfassungsmittel zur Erkennung, ob die Bremsmittel aktiviert oder die Bremsenbetätigungsmittel betätigt sind; Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel zur Erkennung, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet; und Motor- und Hydraulikpumpensteuermittel, die an die Motordrehzahleinstellmittel einen Befehl zur Verringerung der Solldrehzahl des Motors geben, und zur Kompensation der Verringerung des Förderstroms der Hydraulikpumpe infolge des Befehls, an die Hydraulikpumpeneinstellmittel einen Befehl zur Erhaltung des Förderstroms der Hydraulikpumpe geben, vorausgesetzt dass die Beschleunigungserfassungsmittel erkennen, dass der Betriebswert der Gasbetätigungsmittel oder der Motordrehzahl einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, dass die Bremserfassungsmittel erkennen, dass die Bremsmittel aktiviert oder die Bremsenbetätigungsmittel betätigt sind, und dass die Fahrzeuggeschwindigkeitserfasungsmittel erkennen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
- Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereit, wobei das Arbeitsfahrzeug ein Radlader ist und die Schwellenwerte jeweils auf einen Wert eingestellt sind, der für eine Situation geeignet ist, in welcher der Radlader unter Heben des Auslegers fährt und sich einer Stelle nähert, wo eine Ladung in der Schaufel ausgekippt werden soll.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung gibt, vorausgesetzt dass ein Drosselklappensensor
13 erkennt, dass ein Betätigungsweg S eines Gaspedals10 einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht (Betätigungsweg 70%) oder überschreitet (Schritt302 ), ein Bremsdrucksensor19 erkennt, dass eine Bremseinheit16 betätigt wird (Bremse betätigen; Bremsdruck Pbr mindestens 0,5 MPa; Schritt304 ), und dass ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor27 erkennt, dass eine Geschwindigkeit V eines Aufbaus101 einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht (Fahrzeuggeschwindigkeit V 2 km/h) oder überschreitet, eine Getriebesteuerung50 ein Befehlssignal zur Drosselklappenkorrektur (Befehlssignal zur Verringerung eines Drosselklappenwerts S um 5%) zur Verringerung der Solldrehzahl Nr eines Motors1 über eine Motorsteuerung60 an einen Regler11 aus, und an ein Pumpensteuerventil12 über die Steuerung70 des Arbeitsgeräts einen Befehl zur Änderung eines Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers zur Kompensation eines Förderstromwerts Q einer Hydraulikpumpe3 , der durch das Befehlssignal zur Drosselklappenkorrektur reduziert wird (Verringerung des Förderstroms Q um 5% infolge der Verringerung der Motordrehzahl N um 5%, die durch eine Verringerung des Drosselklappenwerts S um 5% bewirkt wird) zur Erhaltung des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe3 (Schritt305 ). Wenn daher der Radlader100 unter Heben des Auslegers80 an eine Stelle heranfährt, wo eine Ladung in der Schaufel90 ausgekippt werden soll, zum Beispiel bei der Kippanfahrt, werden die Belastung der Achse6 und die bei der Betätigung einer Bremseinheit16 erzeugte Wärmemenge reduziert, so dass die nachteiligen Folgen einer Erhöhung der Öltemperatur vermieden werden. Außerdem lassen sich Leistungsschwächen beim Betrieb des Radladers100 vermeiden, da die Hubgeschwindigkeit des Auslegers80 nicht abnimmt, sondern den ursprünglichen Wert beibehält. - Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Schwellenwerte für die obigen Bedingungen jeweils so eingestellt, dass sie für eine Situation (Kippanfahrt) geeignet sind, in welcher der Radlader
100 unter Heben des Auslegers80 fährt und sich einer Stelle nähert, wo eine Ladung in der Schaufel90 ausgeschüttet werden soll. - Der dritte und der vierte Aspekt der vorliegenden Erfindung betreffen dem ersten und dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung entsprechende Verfahren.
- BESTES VERFAHREN ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
- Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.
-
2 ist ein Blockdiagramm des Ausführungsbeispiels und einer Konfiguration einer Vorrichtung zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs, das den die vorliegende Erfindung betreffenden Teil der Konfiguration eines Radladers veranschaulicht. - Wie
2 zeigt, treibt bei einem Radlader100 die Kraft eines Motors1 einen Fahrantriebsstrang40 und eine Hydraulikpumpe3 an, Antriebsräder7 werden durch den Fahrantriebsstrang40 angetrieben, und ein Arbeitsgerät und so weiter werden durch die Hydraulikpumpe3 betätigt. - Eine Abtriebswelle des Motors
1 für den Radlader100 ist mit einer Zapfwelle30 verbunden. Die Zapfwelle30 steht sowohl mit einem Drehmomentwandler2 als auch mit einer Hydraulikpumpe3 in Verbindung. Der Drehmomentwandler2 verfügt über eine Überbrückungskupplung4 zur Überbrückung des Drehmomentwandlers2 und ist mit einem Kraftübertragungsweg40 parallel geschaltet. - Ein Teil der Leistung des Motors
1 wird über die Zapfwelle30 , den Drehmomentwandler2 /die Überbrückungskupplung4 , ein Getriebe20 , ein Reduziergetriebe (Differential)5 und eine Achse (Vorderachse, Hinterachse)6 auf die Räder7 übertragen. Der Rest der Leistung des Motors1 wird über die Zapfwelle30 auf die Hydraulikpumpe3 übertragen. -
3 zeigt das Aussehen des Radladers100 . - Ein Ausleger (Hubarm)
80 und eine Schaufel90 bilden ein Arbeitsgerät (Lader) und sind vorn am Aufbau101 des Radladers100 angeordnet. Der Ausleger80 ist dem Aufbau101 gegenüber in senkrechter Richtung schwenkbar, wobei die Drehachse des Auslegers von einer an seinem Fuß angeordneten Drehwelle82 gebildet wird. Die Schaufel90 ist in Neigungsrichtung A und Auskipprichtung B schwenkbar, wobei die Drehachse der Schaufel90 von einer Drehwelle83 an einem Ende des Auslegers80 gebildet wird. Eine Kolbenstange eines Auslegerhydraulikzylinders81 ist mit dem Ausleger80 verbunden. Eine Kolbenstange eines Schaufelhydraulikzylinders91 ist über Gelenke92L ,93L mit der Schaufel90 verbunden. Die Position des Auslegers80 kann auf der Basis der Längsrichtung C des Auslegers80 definiert werden; in anderen Worten: auf der Basis der Achslinie C zwischen der Drehwelle82 am Fuß des Auslegers80 und der Drehwelle83 am Ende des Auslegers80 . Bei der Kippanfahrt verläuft die Achslinie C in der Längsrichtung des Auslegers80 der waagerechten Linie H gegenüber nach oben; in anderen Worten: die Drehwelle83 liegt höher als die Drehwelle82 . Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung bildet der Winkel α zwischen der Achslinie C in der Längsrichtung des Auslegers80 und der waagerechten Linie H den „Auslegerwinkel". Außerdem gilt eine Richtung, in der die Achslinie C in der Längsrichtung des Auslegers80 der waagerechten Linie H gegenüber nach oben verläuft (d. h. die Drehwelle83 am Ende des Auslegers höher liegt als die Drehwelle82 am Fuß), als positive Polarität des „Auslegerwinkels α". Bei der Kippanfahrt hat der Auslegerwinkel α positive Polarität (waagerechte Lage oder höher). - Ein Auslegerwinkelsensor
84 (2 ) zur Erfassung des Auslegerwinkels α ist am Ausleger80 vorgesehen. Der Auslegerwinkelsensor84 kann von einem Winkelsensor wie z. B. einem Potentiometer, einem Hubsensor zur Erfassung der Hubposition des Auslegerhydraulikzylinders81 oder von anderen Sensoren gebildet werden. Ein vom Auslegerwinkelsensor84 erfasstes Signal α wird in eine Steuerung70 des Arbeitsgerät eingegeben. - Wenn die Kolbenstange des Schaufelhydraulikzylinders
91 in Richtung kürzer betätigt wird, schwenkt sich die Schaufel90 in Auskipprichtung B. Wenn die Kolbenstange des Schaufelhydraulikzylinders91 andererseits in Richtung länger betätigt wird, schwenkt sich die Schaufel90 in Neigungsrichtung A. - Wenn sich die Schaufel
90 in Neigungsrichtung A schwenkt, ist die Öffnung der Schaufel90 nach oben gekehrt. Wenn sich die Schaufel90 andererseits in Auskipprichtung B schwenkt, nimmt die Öffnung der Schaufel90 eine seitliche Lage ein. Bei der Kippanfahrt erreicht der Schaufelhydraulikzylinder91 die Endlage in Neigungsrichtung; in anderen Worten: die Kolbenstange des Schaufelhydraulikzylinders91 erreicht ungefähr oder ganz ihre Hubendlage auf der Ausfahrseite. Dazu ist zu sagen, dass im Rahmen der vorliegenden Beschreibung die Endlage in Neigungsrichtung nicht nur eine Position umfasst, in welcher der Schaufelhydraulikzylinder91 ganz ausgefahren ist, sondern auch eine Position, in welcher der Schaufelhydraulikzylinder91 fast ganz ausgefahren ist. - Der Schaufelhydraulikzylinder
91 ist mit einem Neigungsendlagensensor92 (2 ) zur Erkennung, ob der Zylinder die Endlage in Neigungsrichtung β erreicht, ausgestattet. Der Neigungsendlagensensor92 kann von einem Näherungsschalter, einem Endschalter, einem Hubsensor und so weiter gebildet werden, der am Schaufelhydraulikzylinder91 angeordnet ist. Das vom Neigungsendlagensensor92 erfasste Signal β wird in die Steuerung70 des Arbeitsgeräts eingegeben. - Der Auslegerhydraulikzylinder
81 ist mit einem Drucksensor für den Auslegerfuß85 (2 ) zur Erfassung des Fußdrucks Pbm ausgestattet, wobei es sich um den Druck einer unteren Kammer des Auslegerhydraulikzylinders81 handelt. Da der Ausleger80 bei der Kippanfahrt gehoben wird, während die Schaufel90 die Ladung trägt, steigt der Fußdruck Pbm des Auslegers stark an (auf 20 MPa oder mehr). Das vom Drucksensor für den Auslegerfuß85 erfasste Signal Pbm wird in die Steuerung70 des Arbeitsgeräts eingegeben. - Bei Betätigung der Hydraulikpumpe
3 strömt Drucköl aus der Hydraulikpumpe3 durch ein Betätigungsventil für den Ausleger bzw. für die Schaufel zum Auslegerhydraulikzylinder81 und zum Schaufelhydraulikzylinder91 . Jetzt wird der Auslegerhydraulikzylinder81 mit einer dem Förderstrom der Hydraulikpumpe3 entsprechenden Geschwindigkeit betätigt. Auf ähnliche Weise wird der Schaufelhydraulikzylinder91 mit einer dem Förderstrom der Hydraulikpumpe3 entsprechenden Geschwindigkeit betätigt. - Dazu ist zu sagen, dass das Drucköl aus der Hydraulikpumpe
3 auch zu hydraulischen Stellantrieben für einen Lüfter, die Lenkung und so weiter strömt. Die entsprechende Konfiguration des Hydraulikkreislaufs ist jedoch nicht im Bild gezeigt. - Ein Getriebe
20 besteht aus einer Vorwärtskupplung25 für Vorwärtsgänge, einer Rückwärtskupplung26 für Rückwärtsgänge und den einzelnen Gängen entsprechenden Kupplungen21 –24 . - Durch Regeln eines Hydraulikdrucks (Kupplungsdrucks) des zu den Kupplungen
21 –26 strömenden bzw. von den Kupplungen21 –26 abströmenden Drucköls wird eine Reibkupplungskraft zwischen der Antriebs- und der Abtriebsseite der Kupplungen21 –26 geregelt. Auf ähnliche Weise wird durch Regeln eines Hydraulikdrucks (Kupplungsdrucks) des zur Überbrückungskupplung4 strömenden bzw. von der Überbrückungskupplung4 abströmenden Drucköls eine Reibkupplungskraft zwischen der Antriebs- und der Abtriebsseite der Überbrückungskupplung4 geregelt. Das Einrücken (Verbinden) und das Ausrücken (Trennen) der Kupplungen21 –26 und der Überbrückungskupplung4 im Getriebe20 werden von einer Getriebesteuerung50 gesteuert. - Eine Kabine des Radladers
100 ist mit einem Vorwärts- und Rückwärtsfahrtwählhebel8 ausgestattet, der in der Praxis zur Wahl der Vorwärtsgänge (Vorwärtskupplung25 ) bzw. der Rückwärtsgänge (Rückwärtskupplung26 ) je nach Betriebsstellung dient. - Ein die Betriebsstellungen (Vorwärtsantrieb „F", Rückwärtsantrieb „R", Leerlauf „M") des Vorwärts- und Rückwärtsfahrtwählhebels
8 anzeigendes Signal wird in die Getriebesteuerung50 eingegeben. - Außerdem ist die Kabine des Radladers
100 mit einem Schalthebel9 zur Wahl eines Schaltbereichs je nach Betriebsstellung ausgestattet. Ein die Betriebsstellungen des Schalthebels9 anzeigendes Schaltsignal wird in die Getriebesteuerung50 eingegeben. - Die Kabine des Radladers
100 ist mit einem Gaspedal10 ausgestattet, das ein Beschleunigungsmittel zur Einstellung einer Solldrehzahl Nr des Motors1 je nach Betätigungsweg (Drosselklappenwert) S bildet. - Der Motor
1 ist mit einem Regler11 ausgestattet, der ein Mittel zur Einstellung der Drehzahl N des Motors1 auf die Solldrehzahl Nr bildet. Eine Motorsteuerung60 gibt ein Drosselklappenbefehlssignal an den Regler11 aus und regelt die Drehzahl N des Motors1 je nach dem an den Regler11 gehenden Drosselklappensignal auf die Solldrehzahl Nr ein. - Die Pumpe
3 ist mit einem Pumpensteuerventil12 ausgestattet, das ein Mittel zur Einstellung des Fördervolumens q (cm3/Umdrehung) der Hydraulikpumpe3 auf den geforderten Förderstrom Q (l/min) bildet. Die Steuerung70 des Arbeitsgeräts, die auch die Pumpe steuert, gibt ein Befehlssignal für die Taumelscheibe der Pumpe aus und regelt den Schwenkwinkel (Fördervolumen q) der Pumpe3 so, dass der Schwenkwinkel (Fördervolumen q) dem Befehlssignal für die Taumelscheibe der Pumpe entspricht. - Der Betätigungsweg (Drosselklappenwert) S des Gaspedals
10 wird von einem Drosselklappensensor13 erfasst, der ein Mittel zur Erkennung des Beschleunigungswerts bildet. Außerdem wird die Motordrehzahl N vom Motordrehzahlsensor14 erfasst. Das vom Drosselklappensensor13 erfasste Signal S und das vom Motordrehzahlsensor14 erfasste Signal N werden in die Motorsteuerung60 eingegeben. Das vom Drosselklappensensor13 erfasste Signal S wird außerdem in die Getriebesteuerung50 eingegeben. - Die Kabine des Radladers
100 ist mit einem Bremspedal15 ausgestattet, das ein Mittel zur Betätigung der Bremse und zur Einstellung der Bremskraft für den Aufbau101 je nach dem Betätigungsweg U des Pedals bildet. - Die Achse
6 ist mit einer Bremseinheit16 ausgestattet, die ein Bremsmittel zur Verringerung der Geschwindigkeit des Aufbaus101 durch Anlegen der Bremskraft an die Achse6 (das Antriebsrad7 ) bildet. Die Bremseinheit16 ist eine hydraulische Bremse, welche die Bremskraft je nach dem Druck (Bremsdruck) des Hydrauliköls anlegt bzw. löst (anzulegen aufhört). - Das Bremssteuerventil
17 hat eine Betätigungsstellung17A und eine Lösestellung17B . Der Druck (Bremsdruck Pbr) des zur Bremseinheit16 strömenden Hydrauliköls ändert sich je nach der Position des Bremssteuerventils17 . Wenn das Bremssteuerventil17 in Betätigungsstellung17A fährt, wird die Bremseinheit16 aktiviert. Wenn das Bremssteuerventil17 in Lösestellung17B fährt, wird die Bremseinheit16 nicht mehr betätigt (sie wird gelöst). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass die Bremsanlage so ausgelegt ist, dass die von der Bremseinheit16 entwickelte Bremskraft mit dem Bremsdruck Pbr zunimmt. - Der Betätigungsweg U des Bremspedals
15 wird von einem Bremsbetätigungswegsensor18 erfasst, der ein Bremserfassungsmittel bildet. Außerdem wird der die Bremseinheit16 beaufschlagende Bremsdruck Pbr von einem Bremsdrucksensor19 erfasst. Das vom Bremsbetätigungswegsensor18 erfasste Signal U und das vom Bremsdrucksensor19 erfasste Signal Pbr werden in die Getriebesteuerung50 eingegeben. Zur Zeit der Aktivierung (des Anziehens) der Bremse beträgt der Bremsdruck Pbr gewöhnlich mindestens 0,5 MPa. - Die Getriebesteuerung
50 generiert ein dem Eingabewert U für den Betätigungsweg des Bremspedals entsprechendes Bremsbefehlssignal und gibt es an das Bremssteuerventil17 aus. Bei zunehmendem Betätigungsweg U des Bremspedals15 fährt daher das Bremssteuerventil17 aus der Lösestellung17B in die Betätigungsstellung17A . Bei zunehmendem Betätigungsweg U des Bremspedals15 nimmt daher auch der die Bremseinheit16 beaufschlagende Bremsdruck Pbr zu, wodurch die von der Bremseinheit16 entwickelte Bremskraft erhöht wird. - Eine Abtriebswelle des Getriebes
20 ist mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor27 ausgestattet, der ein Mittel zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Erfassung der Anzahl der Umdrehungen Nt der Abtriebswelle des Getriebes bildet. Das vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor27 erfasste Signal Nt wird in die Getriebesteuerung50 eingegeben. Die Getriebesteuerung50 setzt die Anzahl der Umdrehungen Nt der Abtriebswelle des Getriebes in eine Geschwindigkeit V des Aufbaus101 um. Bei der Kippanfahrt fährt der Radlader100 gewöhnlich mit einer Geschwindigkeit V von mindestens 2 km/h vorwärts. - Die Getriebesteuerung
50 gibt ein Befehlssignal für den Vorwärts/Rückwärtskupplungsdruck zur Auswahl der Aktivierung der Vorwärtskupplung25 oder der Rückwärtskupplung26 im Getriebe20 aus, um die Kupplungen auf der Basis des Positionssignals für Vorwärts- und Rückwärtsantrieb, des Schaltsignals und so weiter einzurücken, und gibt zum Einrücken einer der Schaltkupplungen21 –24 im Getriebe20 ein Befehlssignal für den Kupplungsdruck der einzelnen Gänge aus. - Wenn zum Beispiel das Positionssignal für Vorwärts/Rückwärtsantrieb zum Umschalten von Rückwärts- auf Vorwärtsantrieb in die Getriebesteuerung
50 eingegeben wird, während der Radlader100 im zweiten Gang rückwärts fährt (zweiter Rückwärtsgang „R2"), gibt die Getriebesteuerung50 das Befehlssignal für den Vorwärts/Rückwärtskupplungsdruck zur Aktivierung der Vorwärtskupplung25 aus, reduziert den Kupplungsdruck in der ausgewählten oder aktivierten Rückwärtskupplung vor dem Schalten gemäß einem vorgeschriebenen hydraulischen Schaltschema, erhöht den Kupplungsdruck in der aktivierten Vorwärtskupplung25 nach dem Schalten und rückt die Vorwärtskupplung25 ein, während die Rückwärtskupplung26 ausgerückt wird. Infolgedessen wird die Kraft des Motors1 durch die aktivierte Vorwärtskupplung25 nach dem Schalten im Getriebe20 über das Reduziergetriebe5 und die Achse6 auf die Antriebsräder7 übertragen, wodurch die Antriebsräder7 angetrieben werden. Der Radlader100 schaltet von Rückwärts- auf Vorwärtsantrieb und fährt im zweiten Gang (zweiten Vorwärtsgang „F2") vorwärts. - Die Kabine des Radladers
100 ist mit einem Überbrückungskupplungsschalter28 zum Einschalten (Einrücken) und Ausschalten (Ausrücken) der Überbrückungskupplung4 ausgestattet. - Das Betätigungssignal des Schalters
28 für die Überbrückungskupplung wird in die Getriebesteuerung50 eingegeben. In Ausschaltstellung des Schalters28 für die Überbrückungskupplung gibt die Getriebesteuerung50 ein Befehlssignal für den Überbrückungskupplungsdruck zum Ausrücken der Überbrückungskupplung4 aus. Solange also der Schalter28 für die Überbrückungskupplung ausgeschaltet ist, wird die Kraft des Motors1 über den Drehmomentwandler2 , das Getriebe20 , das Reduziergetriebe5 und die Achse6 auf die Antriebsräder7 übertragen. In der Einschaltstellung des Schalters28 für die Überbrückungskupplung gibt andererseits die Getriebesteuerung50 ein Befehlssignal für den Überbrückungskupplungsdruck zum Einrücken der Überbrückungskupplung4 aus, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit dem vorgeschriebenen Wert entspricht oder höher ist. Wenn daher der Schalter28 für die Überbrückungskupplung eingeschaltet ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit dem vorgeschriebenen Wert entspricht oder höher ist, wird die Kraft des Motors1 über die Überbrückungskupplung4 , das Getriebe20 , das Reduziergetriebe5 und die Achse6 auf die Antriebsräder7 übertragen. - In die Motorsteuerung
60 wird, wie später zu beschreiben, ein Befehlssignal zur Drosselklappenkorrektur (Befehlssignal zur Verringerung eines Drosselklappenwerts) zur Korrektur des Drosselklappenwerts S von der Getriebesteuerung50 eingegeben. Die Motorsteuerung60 steuert den Motor1 so, dass der Drosselklappenwert S je nach dem Betätigungsweg des Gaspedals10 auf der Basis des Befehlssignals der Drosselklappenkorrektur korrigiert wird, sie gibt ein dem korrigierten Drosselklappenwert S' entsprechendes Befehlssignal an den Regler11 aus und erreicht die Solldrehzahl Nr gemäß Drosselklappenwert S'. - Der Motor
1 ist ein Dieselmotor, dessen Leistung durch Einstellen der in den Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge geregelt wird. Zur Einstellung steuert der Regler11 eine Einspritzpumpe des Motors1 . Beim Regler11 handelt es sich im Allgemeinen um einen Drehzahlregler, und Motordrehzahl und Einspritzmenge werden je nach Belastung so geregelt, dass die Solldrehzahl Nr gemäß Drosselklappenwert S' erreicht wird. In anderen Worten: der Regler11 vergrößert bzw. reduziert die Einspritzmenge zur Aufhebung des Unterschiedes zwischen der Solldrehzahl Nr und der Istdrehzahl N des Motors. -
4 zeigt eine Drehmomentkurve des Motors1 . Die Motordrehzahl N ist auf der Horizontalachse aufgetragen, das Motordrehmoment auf der Vertikalachse. - In
4 bezeichnet ein von der Linie des maximalen Drehmoments definierter Bereich die Leistung des Motors1 . Der Regler11 steuert den Motor1 so, dass die Linie des maximalen Drehmoments und eine vorgegebene Abgastemperatur nicht überschritten werden, und so, dass die Motordrehzahl N die Leerlaufdrehzahl nicht überschreitet und keine Überdrehzahl entwickelt. - Wenn die Motorsteuerung
60 einen Befehl für einen Drosselklappenwert S' von 100% ausgibt, wird die Solldrehzahl des Motors1 auf einen einem Nennpunkt entsprechenden Maximalwert Nm eingestellt, und der Regler11 regelt die Drehzahl des Motors entsprechend einer Regellinie Fern für Maximaldrehzahl, die den Nennpunkt mit dem Punkt der Leerlaufdrehzahl verbindet. - Wenn die Motorsteuerung
60 einen Befehl für einen Drosselklappenwert S' von 95% ausgibt, wird die Solldrehzahl des Motors1 auf einen 95% der maximalen Solldrehzahl Nm entsprechenden Drehzahlwert N95 eingestellt, und der Regler11 regelt die Drehzahl des Motors entsprechend einer Regellinie Fe95. -
5A und5B sind Ablaufdiagramme der Vorgänge in der Getriebesteuerung50 und in der Steuerung70 der Arbeitsmaschine. - Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform der Drosselklappensensor
13 erkennt, dass ein Betätigungsweg S des Gaspedals10 einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht (Betätigungsweg 70%) oder überschreitet, der Bremsdrucksensor19 erkennt, dass die Bremseinheit16 betätigt wird (Betätigen der Bremse), und der Geschwindigkeitssensor27 erkennt, dass die Geschwindigkeit V des Aufbaus101 einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht (Fahrzeuggeschwindigkeit V 2 km/h) oder überschreitet, gibt die Getriebesteuerung50 das Befehlssignal zur Drosselklappenkorrektur (Befehlssignal zur Verringerung eines Drosselklappenwerts S um 5%) zur Verringerung der Solldrehzahl Nr des Motors1 über die Motorsteuerung60 an den Regler11 aus, und an das Pumpensteuerventil12 über die Steuerung70 des Arbeitsgeräts einen Befehl zur Kompensation eines Förderstromwerts Q der Hydraulikpumpe3 , der durch das Befehlssignal zur Drosselklappenkorrektur reduziert wird (Verringerung des Förderstroms Q um 5% infolge der Verringerung der Motordrehzahl N um 5%, die durch eine Verringerung des Drosselklappenwerts S um 5% bewirkt wird) zur Erhaltung des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe3 . - Schritte
301 –310 werden von der Getriebesteuerung50 ausgeführt, Schritte321 –329 von der Steuerung70 der Arbeitsmaschine. - In anderen Worten: zuerst wird auf der Basis eines die Betätigungsposition des Vorwärts- und Rückwärtshebels
8 anzeigenden Signals ermittelt, ob der Hebel gegenwärtig in Stellung Vorwärtsantrieb „F", Rückwärtsantrieb „R" oder einer anderen Stellung ist (Schritt301 ). - Dann wird auf der Basis des vom Drosselklappensensor
13 erfassten Signals S ermittelt, ob der einen Betätigungsweg des Gaspedals10 darstellende Drosselklappenwert S 70% beträgt oder überschreitet (mindestens 70% Gas) (Schritt302 ). - Daraufhin wird auf der Basis des vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
27 erfassten Signals Nt ermittelt, ob die Geschwindigkeit V 2 km/h beträgt bzw. überschreitet (Schritt303 ). - Daraufhin wird auf der Basis des vom Bremsdrucksensor
19 erfassten Signals Pbr ermittelt, ob die Bremseinheit16 betätigt wird (Betätigen der Bremse; Bremsdruck Pbr mindestens 0,5 MPa) (Schritt304 ). - Wenn der Vorwärts- und Rückwärtsfahrtwählhebel
8 in Stellung Vorwärtsantrieb „F" oder Rückwärtsantrieb „R" ist (JA in Schritt301 ), das Gaspedal mindestens 70% Gas gibt (JA in Schritt302 ), die Geschwindigkeit V 2 km/h beträgt oder überschreitet, und das Bremspedal betätigt wird (Bremse wird angezogen) (JA in Schritt304 ), erfolgen wie unten beschrieben eine Drosselklappenkorrektur, das zwangsläufige Ausrücken der Überbrückungskupplung und die Änderung des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers. Dazu ist zu sagen, dass die Bedingung in Schritt301 auch die Rückwärtsfahrt des Aufbaus101 umfasst. Auch wenn nämlich das Fahrzeug rückwärts fährt und nicht im Zustand der Kippanfahrt ist, muss die Geschwindigkeit bei großem Betätigungsweg des Gaspedals10 mindestens dem vorgeschriebenen Wert entsprechen. Wenn nun die Bremse angezogen wird, wird die Achse6 schwer belastet und die Bremseinheit16 entwickelt viel Wärme, was zu vermeiden ist. - (1) Drosselklappenkorrektur
- Die Drosselklappenkorrektur dient zur Entlastung der Achse
6 durch Verhindern der Wärmeentwicklung in der Bremseinheit16 . Die Getriebesteuerung50 gibt das Befehlssignal zur Drosselklappenkorrektur zur Verringerung der Geschwindigkeit V durch Reduzieren des Drosselklappenwerts S um 5% an die Motorsteuerung60 aus (Schritt305 ). Nach Erhalt des Befehlssignals zur Drosselklappenkorrektur von der Getriebesteuerung50 generiert die Motorsteuerung60 einen Drosselklappenwert S' als korrigierten Doppelklappenwert S', der durch Abziehen von 5% von dem dem Betätigungsweg des Gaspedals10 entsprechenden Drosselklappenwert S errechnet wird, und gibt zur Steuerung des Motors1 einen Befehl an den Regler11 aus, um eine dem korrigierten Drosselklappenwert S' entsprechende Solldrehzahl des Motors zu erhalten. Auch wenn das Gaspedal10 100% heruntergedrückt wird und der Drosselklappenwert S 100% beträgt, wird der Drosselklappenwert daher korrigiert und der Wert S' auf 95% des Wertes S begrenzt. - Infolgedessen wird wie in
4 gezeigt die Solldrehzahl Nr des Motors1 auf N95 begrenzt, d. h. 95% der maximalen Solldrehzahl Nm. Auch wenn das Gaspedal10 100% heruntergedrückt wird, wird daher die Drehzahl N des Motors1 auf N95, d. h. 95% der maximalen Solldrehzahl Nm, begrenzt, und die Fahrzeuggeschwindigkeit V wird entsprechend reduziert. - Wenn also der Radlader
100 unter Heben des Auslegers80 fährt und sich einer Stelle nähert, wo die Ladung in der Schaufel90 ausgekippt werden soll, zum Beispiel bei der Kippanfahrt, wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V reduziert. Dadurch werden die Belastung der Achse6 und die bei der Betätigung der Bremseinheit16 entstehende Wärmemenge verringert, so dass die nachteiligen Folgen der Erhöhung in der Öltemperatur vermieden werden können. - (2) Zwangsläufiges Ausrücken der Überbrückungskupplung
- Wenn die Überbrückungskupplung
4 eingerückt ist, wird ein Befehlssignal für den Überbrückungskupplungsdruck zum Ausrücken (Ausrückzustand) der Überbrückungskupplung4 ausgegeben (Schritt305 ). Auf diese Weise wird die Kraft des Motors1 über den Drehmomentwandler2 , das Getriebe20 , das Reduziergetriebe5 und die Achse6 auf die Antriebsräder7 übertragen, wodurch die Belastung der Antriebsräder7 reduziert wird. - (3) Ändern des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers
- Durch Ändern des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers wird die Verringerung des Förderstroms Q um 5% kompensiert, die der sich aus der Drosselklappenkorrektur ergebenden Verringerung der Motordrehzahl N um 5% zuzuschreiben ist, um den Förderstrom Q der Hydraulikpumpe
3 aufrecht zu erhalten. - Die Getriebesteuerung
50 gibt an die Steuerung70 des Arbeitsgeräts ein Befehlssignal zum Ändern des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers aus, um den Förderstrom Q durch Vergrößern des Taumelscheibenwinkels der Hydraulikpumpe3 um 5% aufrecht zu erhalten (Schritt305 ). - Dabei ermittelt die Steuerung
70 des Arbeitsgeräts, ob der Radlader100 wie bei D in3 gezeigt den Ausleger80 beim Aufnehmen der Ladung in der Schaufel90 anhebt (Schritte321 ,322 ,323 ). - In anderen Worten: auf der Basis des vom Auslegerwinkelsensor
84 erfassten Signals α ermittelt die Steuerung70 des Arbeitsgeräts, ob der Ausleger waagerecht oder höher gestellt ist (Schritt321 ). - Daraufhin wird auf der Basis des vom Neigungsendlagensensor
92 erfassten Signals β ermittelt, ob der Hydraulikzylinder91 für die Schaufel die Endlage β erreicht hat (Schritt322 ). - Daraufhin wird auf der Basis des vom Drucksensor für den Auslegerfuß
85 erfassten Signals Pbm ermittelt, ob der Fußdruck des Auslegers Pbm einen Schwellenwert (20 MPa) erreicht oder überschreitet. Anhand des Schwellenwerts wird ermittelt, ob der Ausleger80 beim Aufnehmen der Ladung in der Schaufel90 angehoben wird, und der Schwellenwert hängt von der jeweiligen Ausführung des Radladers100 ab (Schritt323 ). - Wenn der Auslegerwinkel α eine waagerechte oder höhere Lage anzeigt (JA in Schritt
321 ), der Hydraulikzylinder91 für die Schaufel die Endlage β erreicht (JA in Schritt322 ), und der Fußdruck des Auslegers Pbm den Schwellenwert (20 MPa) erreicht oder überschreitet (JA in Schritt323 ), wird ermittelt, dass der Ausleger80 sich beim Heben in einem Zustand befindet, in dem die Ladung in der Schaufel90 aufgenommen ist. Jetzt wird der Taumelscheibenwinkelbefehl zur Begrenzung des oberen Grenzwerts des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe3 auf 70% an das Steuerventil12 für die Pumpentaumelscheibe ausgegeben. Das stellt den oberen Grenzwert für den Taumelscheibenwinkel der Hydraulikpumpe3 auf maximal 70% ein, wodurch der obere Grenzwert des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe3 ebenfalls auf 70% des maximalen Förderstroms reduziert wird. Dieser Steuerungsvorgang wird als Kappung oder Senkung des Auslegerförderstroms bezeichnet. Diese Senkung des Auslegerförderstroms lässt sich dadurch begründen, dass, auch wenn der Förderstrom Q der Hydraulikpumpe3 auf 70% des Maximums reduziert wird, die betriebliche Funktionalität nicht beeinträchtigt wird (Schritt324 ). - Auf Erhalt des Befehls zum Ändern des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers von der Getriebesteuerung
50 (Schritt325' ) gibt die Steuerung70 dem Arbeitsgerät einen Taumelscheibenwinkelbefehl zur Änderung des oberen Grenzwerts des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe3 von 70% auf 75% an das Steuerventil12 für die Pumpentaumelscheibe aus. Dadurch wird der obere Grenzwert des Taumelscheibenwinkels der Hydraulikpumpe3 von 70% auf 75% des Maximums erhöht. Aus diesem Grund bleibt, auch wenn die Motordrehzahl N durch Drosselklappenkorrektur um 5% reduziert wird, der obere Grenzwert des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe3 weiterhin 70% des Maximums, was den oberen Grenzwert durch die Senkung des Auslegerförderstroms bildet (Schritt325 ). - Es bleibt also, auch wenn die Motordrehzahl N durch Drosselklappenkorrektur um 5% reduziert wird, ein Förderstrom Q der Hydraulikpumpe
3 von 70% erhalten, was den ursprünglichen oberen Grenzwert der Senkung des Auslegerförderstroms bildet. Der Ausleger80 wird daher mit der gewünschten Geschwindigkeit gehoben, und die Schwächung der Betriebsleistung durch langsameres Heben des Auslegers80 kann vermieden werden. - Auf diese Weise wird die Änderung des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers im Detail gesteuert.
- Daraufhin wird ermittelt, ob die Bedingungen zur Aufhebung der Senkung des Auslegerförderstroms in Schritt
324 erfüllt sind. - In anderen Worten: auf der Basis des vom Auslegerwinkelsensor
84 erfassten Signals α ermittelt die Steuerung70 des Arbeitsgeräts, ob der Auslegerwinkel α unter der Waagerechten liegt (Schritt326 ). - Daraufhin wird auf der Basis des vom Neigungsendlagensensor
92 erfassten Signals β ermittelt, ob der Hydraulikzylinder91 für die Schaufel in einer anderen Lage als der Endlage β ist (Schritt327 ). - Daraufhin wird auf der Basis des vom Drucksensor für den Auslegerfuß
85 erfassten Signals Pbm ermittelt, ob der Fußdruck des Auslegers Pbm den Schwellenwert (20 MPa) unterschreitet (Schritt328 ). - Wenn keine der Bedingungen zur Aufhebung der Senkung des Auslegerförderstroms erfüllt ist (NEIN in allen Schritten
326 ,327 ,328 ), wird die Senkung des Auslegerförderstroms nicht aufgehoben, und die Änderung des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers bleibt erhalten (Schritt325 ). Wenn jedoch eine der Bedingungen zur Aufhebung der Senkung des Auslegerförderstroms erfüllt ist, in anderen Worten: wenn der Auslegerwinkel α unter der Waagerechten liegt (JA in Schritt326 ) oder wenn der Hydraulikzylinder91 für die Schaufel in einer anderen Lage als der Endlage β ist (JA in Schritt327 ) oder wenn der Fußdruck des Auslegers Pbm den Schwellenwert (20 MPa) unterschreitet (JA in Schritt328 ), wird ermittelt, dass der Ausleger80 sich nicht beim Heben in einem Zustand befindet, in dem die Ladung in der Schaufel90 aufgenommen ist. Jetzt wird anstelle der Senkung des Auslegerförderstroms auf normalen Förderstrom geschaltet, und ein Taumelscheibenwinkelbefehl, der den oberen Grenzwert des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe3 auf 100% bringt, geht an das Steuerventil12 für die Pumpentaumelscheibe. Dadurch wird der obere Grenzwert des Taumelscheibenwinkels der Hydraulikpumpe3 auf das Maximum eingestellt, und der obere Grenzwert des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe3 nimmt den Maximalwert (100%) an (Schnitt329 ). Dazu ist zu sagen, dass der Auslegerförderstrom nicht gesenkt ist, wenn eine der Bedingungen für die Senkung des Auslegerförderstroms nicht erfüllt ist (NEIN in wenigstens einem der Schritte321 ,322 ,323 ), so dass der normale Förderstrom erhalten bleibt. - Nach der Drosselklappenkorrektur in Schritt
305 und so weiter ermittelt die Getriebesteuerung50 , ob die Bedingungen zur Aufhebung der Drosselklappenkorrektur und so weiter erfüllt sind. - In anderen Worten: auf der Basis des die Stellung des Vorwärts- und Rückwärtsfahrtwählhebels
8 anzeigenden Signals wird ermittelt, ob der Hebel gegenwärtig in Leerlaufstellung „M" ist, die von der Vorwärtsstellung „F" und der Rückwärtsstellung „R" abweicht (Schritt306 ). - Daraufhin wird auf der Basis des vom Drosselklappensensor
13 erfassten Signals S ermittelt, ob ein Zustand, in dem der Drosselklappenwert S, der dem Betätigungsweg des Gaspedals10 entspricht, 50% beträgt oder unterschreitet (50% Gas oder weniger), für eine vorgeschriebene Zeit (0,3 Sekunden) oder länger anhält (Schritt307 ). - Daraufhin wird auf der Basis des vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
27 erfassten Signals Nt ermittelt, ob die Geschwindigkeit V 2 km/h unterschreitet (Schritt308 ). - Daraufhin wird auf der Basis des vom Bremsdrucksensor
19 erfassten Signals Pbr ermittelt, ob die Bremseinheit16 gelöst ist (Bremse nicht betätigt; ein Zustand, in dem ein Bremsdruck Pbr von weniger als 0,5 MPa für eine vorgeschriebene Zeit (0,3 Sekunden) oder länger anhält) (Schritt309 ). - Wenn keine der Aufhebungsbedingungen erfüllt ist (NEIN in allen Schritten
306 ,307 ,308 ,309 ), bleiben die Drosselklappenkorrektur und so weiter erhalten (Schritt305 ). Wenn jedoch eine der Aufhebungsbedingungen erfüllt wird, in anderen Worten: wenn der Vorwärts- und Rückwärtsfahrtwählhebel8 in Leerlaufstellung „M" ist (JA in Schritt306 ) oder wenn ein Zustand, in dem 50% oder weniger Gas gegeben wird, für eine vorgeschriebene Zeit anhält (JA in Schritt307 ) oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V 2 km/h unterschreitet (JA in Schritt308 ) oder wenn die Bremseinheit16 gelöst ist (Bremse nicht betätigt) (JA in Schritt309 ), werden die Drosselklappenkorrektur, das zwangsläufige Ausrücken der Überbrückungskupplung und die Änderung des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers freigegeben (Schritt310 ). - In anderen Worten: der Befehl zur Drosselklappenkorrektur wird nicht mehr an die Motorsteuerung
60 übertragen; die Verringerung der Drehzahl N des Motors1 um 5% wird aufgehoben; und die Solldrehzahl Nr des Motors wird auf einen Wert eingestellt, der dem Betätigungsweg des Gaspedals10 entspricht. - Das zwangsläufige Ausrücken der Überbrückungskupplung wird ebenfalls aufgehoben. Wenn zum Beispiel nach dem zwangsläufigen Ausrücken der Überbrückungskupplung
4 fünf Sekunden oder mehr vergehen, wird das zwangsläufige Ausrücken der Überbrückungskupplung aufgehoben, und die Überbrückungskupplung4 wird gemäß dem Signal des Schalters28 für die Überbrückungskupplung normal gesteuert. Wenn nach dem zwangsläufigen Ausrücken der Überbrückungskupplung4 weniger als fünf Sekunden vergehen, wird das zwangsläufige Ausrücken der Überbrückungskupplung zu dem Zeitpunkt aufgehoben, wenn fünf Sekunden nach dem zwangsläufigen Ausrücken der Überbrückungskupplung4 abgelaufen sind. - Außerdem wird der Befehl zum Ändern des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers nicht mehr an die Steuerung
70 der Arbeitsmaschine übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Förderstrom der Hydraulikpumpe3 auf normale Weise (Schritt329 ) so geregelt, dass der obere Grenzwert des Taumelscheibenwinkels 100% beträgt. - Dazu ist zu sagen, dass die Drosselklappenkorrektur und so weiter, wenn eine der Bedingungen für Drosselklappenkorrektur und so weiter nicht erfüllt ist (NEIN in wenigstens einem der Schritte
301 ,302 ,303 ,304 ) nicht erfolgen und die normale Steuerung erhalten bleibt. - Wie bereits oben beschrieben wird bei der vorliegenden Ausführungsform, wenn der Drosselklappensensor
13 erkennt, dass der Betätigungsweg S des Gaspedals10 einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht (Betätigungsweg 70%) oder überschreitet (Schritt302 ), der Bremsdrucksensor19 erkennt, dass die Bremseinheit16 betätigt wird (Betätigung der Bremse; Bremsdruck Pbr mindestens 0,5 MPa; Schritt304 ), und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor27 erkennt, dass die Geschwindigkeit V des Aufbaus101 einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht (Fahrzeuggeschwindigkeit V 2 km/h) oder überschreitet, über die Motorsteuerung60 das Befehlssignal zur Drosselklappenkorrektur (Befehlssignal zur Verringerung des Drosselklappenwerts S um 5%) zur Verringerung der Sollgeschwindigkeit Nr des Motors1 an den Regler11 ausgegeben, und über die Steuerung70 des Arbeitsgeräts wird an das Pumpensteuerventil12 der Befehl zum Ändern des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers zur Kompensation des Förderstromwerts Q der Hydraulikpumpe3 ausgegeben, da dieser durch den Befehl zur Drosselklappenkorrektur reduziert wird (Verringerung des Förderstroms Q der Pumpe um 5% infolge der Verringerung der Motordrehzahl N um 5%, die sich aus der Verringerung des Drosselklappenwerts S um 5% ergibt), um den Förderstrom Q der Hydraulikpumpe3 aufrecht zu erhalten (Schritt305 ). Wenn daher der Radlader100 unter Heben des Auslegers80 an eine Stelle heranfährt, wo eine Ladung in der Schaufel90 ausgekippt werden soll, zum Beispiel bei der Kippanfahrt, werden die Belastung der Achse6 und die bei der Betätigung der Bremseinheit16 erzeugte Wärmemenge reduziert, so dass die nachteiligen Folgen einer Erhöhung in der Öltemperatur vermieden werden. Außerdem bleibt die ursprüngliche Hubgeschwindigkeit des Auslegers80 erhalten, so dass Leistungsschwächen beim Betrieb des Radladers100 vermieden werden können. - Dazu ist zu sagen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform auf der Basis des vom Drosselklappensensor
10 erfassten Signals ermittelt wird, ob der Betätigungsweg des Gaspedals10 einen vorgeschriebenen Wert erreicht oder überschreitet (Schritt302 ). Es kann jedoch auch eine Konfiguration zur Anwendung kommen, bei der in Schritt302 auf des Basis des vom Motordrehzahlsensor14 erfassten Signals ermittelt wird, ob die Motordrehzahl N einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, da in Schritt302 lediglich ermittelt werden muss, ob die Motordrehzahl N weitgehend dadurch erhöht wird, dass das Gaspedal10 stark heruntergedrückt wird. - Außerdem wird bei der vorliegenden Ausführungsform auf der Basis des vom Bremsdrucksensor
19 erfassten Signals ermittelt, ob die Bremseinheit16 betätigt wird (Bremse betätigt) (Schritt304 ). Es kann jedoch auch eine Konfiguration zur Anwendung kommen, bei der in Schritt304 auf des Basis des vom Bremsbetätigungswegsensor18 erfassten Signals ermittelt wird, ob der Betätigungsweg des Bremspedals15 einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, da in Schritt304 lediglich ermittelt werden muss, ob das Bremspedal15 heruntergedrückt und die Bremseinheit16 betätigt wird. - Bezüglich der vorliegenden Ausführungsform ist auch zu beachten, dass zwar in der Beschreibung für Schritte
302 ,303 ,304 spezifische Schwellenwerte verwendet wurden, dass diese jedoch nur Beispiele sind und von der jeweiligen Ausführung des Radladers100 abhängen. Es empfiehlt sich jedoch, die Schwellenwerte für Schritte302 ,303 ,304 der Situation (Kippanfahrt) anzupassen, in welcher der Radlader100 unter Heben des Auslegers80 fährt und sich einer Stelle nähert, wo eine Ladung in der Schaufel90 ausgekippt werden soll. - Außerdem wird bei der vorliegenden Ausführung eine Situation (Kippanfahrt), in welcher der Radlader
100 unter Heben des Auslegers80 fährt und sich einer Stelle nähert, wo eine Ladung in der Schaufel90 ausgekippt werden soll, auf der Basis der Betriebsbedingungen bestimmt (Schritte301 –304 ). Anstelle dessen kann die Situation jedoch auch auf der Basis der Bedingungen des Arbeitsgeräts gemäß Schritten321 ,322 ,323 bestimmt werden. - Bei der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform wurde auch angenommen, dass das Arbeitsgerät ein Radlader ist. Die Erfindung kann jedoch auch bei Gabelstaplern und ähnlichen Fahrzeugen zur Anwendung kommen, vorausgesetzt, dass die Kraft des Motors
1 auf die Hydraulikpumpe3 und den Fahrantriebsstrang40 übertragen wird. - KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1A ,1B ,1C und1D sind schematische Darstellungen einer Kippanfahrt; -
2 ist ein Konfigurationsschema eines Radladers der vorliegenden Ausführungsform; -
3 ist eine Seitenansicht des Radladers der vorliegenden Ausführungsform; -
4 ist eine Drehmomentkurve des Radladers der vorliegenden Ausführungsform; und -
5A und5B sind Ablaufdiagramme der in der Steuerung der vorliegenden Ausführungsform ablaufenden Prozesse. - ZUSAMMENFASSUNG
- Motor eines Arbeitsfahrzeugs, bei dem ein Anstieg der Öltemperatur dadurch vermieden wird, dass während der Kippanfahrt die Belastung des Gaspedals verringert wird, wenn der Radlader unter Heben des Auslegers fährt, und dass die Bremswärme dadurch reduziert und Leistungsschwächen des Arbeitsfahrzeugs dadurch vermieden werden, dass die Verringerung der Hubgeschwindigkeit eines Auslegers verhindert wird, mit einer Steuerung der Hydraulikpumpe, so dass wenn ein Drosselklappensensor erkennt, dass ein Betätigungsweg des Gaspedals einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, ein Bremsdrucksensor erkennt, dass eine Bremseinheit betätigt wird, und ein Geschwindigkeitssensor erkennt, dass eine Geschwindigkeit des Aufbaus einen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, die Getriebesteuerung ein Befehlssignal zur Drosselklappenkorrektur zur Verringerung der Solldrehzahl des Motors und einen Befehl beim Heben des Auslegers zur Erhaltung des Förderstroms der Hydraulikpumpe abgibt.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
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Claims (4)
- Vorrichtung zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs, wobei die Kraft des Motors einen Fahrantriebsstrang und die Hydraulikpumpe antreibt, Antriebsräder durch den Fahrantriebsstrang angetrieben werden, und ein Arbeitsgerät durch die Hydraulikpumpe betätigt wird, und wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: Gasbetätigungsmittel zur Einstellung einer Solldrehzahl des Motors gemäß einem Betriebswert; Motordrehzahleinstellmittel zur Einstellung der Motordrehzahl auf eine geforderte Solldrehzahl; Hydraulikpumpeneinstellmittel zur derartigen Einstellung des Fördervolumens der Hydraulikpumpe, dass ein geforderter Förderstrom erzeugt wird; Beschleunigungserfassungsmittel zur Erkennung, ob der Betriebswert der Gasbetätigungsmittel oder der Motordrehzahl einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet; Bremsenbetätigungsmittel zur Einstellung einer Bremskraft für einen Fahrzeugaufbau gemäß einem Betriebswert; Bremsmittel zur Erzeugung der von den Bremsenbetätigungsmitteln eingestellten Bremskraft; Bremserfassungsmittel zur Erkennung, ob die Bremsmittel aktiviert oder die Bremsenbetätigungsmittel betätigt sind; Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel zur Erkennung, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet; und Motor- und Hydraulikpumpensteuermittel, die an die Motordrehzahleinstellmittel einen Befehl zur Verringerung der Solldrehzahl des Motors geben, und zur Kompensation der Verringerung des Förderstroms der Hydraulikpumpe infolge des Befehls, an die Hydraulikpumpeneinstellmittel einen Befehl zur Erhaltung des Förderstroms der Hydraulikpumpe geben, vorausgesetzt dass die Beschleunigungserfassungsmittel erkennen, dass der Betriebswert der Gasbetätigungsmittel oder der Motordrehzahl einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, dass die Bremserfassungsmittel erkennen, dass die Bremsmittel aktiviert oder die Bremsenbetätigungsmittel betätigt sind, und dass die Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel erkennen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
- Vorrichtung zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das Arbeitsfahrzeug ein Radlader ist; und die Schwellenwerte jeweils auf einen Wert eingestellt sind, der für eine Situation geeignet ist, in welcher der Radlader unter Heben des Auslegers fährt und sich einer Stelle nähert, wo eine Ladung in der Schaufel ausgekippt werden soll.
- Verfahren zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs, wobei die Kraft des Motors einen Fahrantriebsstrang und die Hydraulikpumpe antreibt, Antriebsräder durch den Fahrantriebsstrang angetrieben werden, und ein Arbeitsgerät durch die Hydraulikpumpe betätigt wird, und wobei das Verfahren Folgendes umfasst: vorausgesetzt, dass erkannt wird, dass ein Betriebswert der Beschleunigungsmittel oder eine Motordrehzahl einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, dass erkannt wird, dass die Bremsmittel aktiviert oder die Bremsenbetätigungsmittel betätigt sind, und dass erkannt wird, dass die Geschwindigkeit eines Fahrzeugaufbaus einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, Verringern einer Solldrehzahl des Motors; und Kompensieren der Verringerung im Förderstrom der Hydraulikpumpe infolge der Verringerung der Solldrehzahl des Motors zur Erhaltung des Förderstroms der Hydraulikpumpe.
- Verfahren zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs nach Anspruch 3, wobei das Arbeitsfahrzeug ein Radlader ist; und die Schwellenwerte jeweils auf einen Wert eingestellt sind, der für eine Situation geeignet ist, in welcher der Radlader unter Heben des Auslegers fährt und sich einer Stelle nähert, wo eine Ladung in der Schaufel ausgekippt werden soll.
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R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
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