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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug und insbesondere eine Motorsteuervorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug, das geeignet ist für das Umschalten des Betriebsmodus des Motors zwischen einem Leistungsmodus und einem Sparmodus und das für einen zwangsmäßigen Kickdown durch die Gänge eines Getriebes zu einer Seite niedriger Geschwindigkeit geeignet ist.
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Bei Arbeitsfahrzeugen wie zum Beispiel Radladern ist es für den Fahrer möglich, Vorgänge durchzuführen, um einen Leistungsmodus zu wählen, der der Arbeitsleistung Priorität einräumt, und einen Sparmodus, der dem Energieverbrauch Priorität einräumt. Es ist auch möglich, das Motorausgangsdrehmoment und das Absorptionsdrehmoment der Hydraulikpumpe bei einer Motordrehzahl und einem Ausgangsdrehmoment in vergleichsweise hohen Drehzahlbereichen aneinander anzupassen, wenn durch ein derartiges Fahrzeug der Leistungsmodus gewählt wird. Wenn der Sparmodus gewählt wird, ist es im Vergleich zu dem Leistungsmodus ferner auch möglich, die Charakteristik des Ausgangsdrehmoments des Motors relativ niedrig einzustellen und die Menge des von der Hydraulikölpumpe gelieferten Öls für die Hydraulikpumpe eines Arbeitsgeräts einzustellen, um die Charakteristiken des Absorptionsdrehmoments der Pumpe zu ändern. Im Falle des Sparmodus werden das Motorausgangsdrehmoment und das Absorptionsdrehmoment der Hydraulikpumpe in einem Bereich einander angeglichen, in dem die Drehzahl und das Ausgangsdrehmoment des Motors im Vergleich zum Leistungsmodus verhältnismäßig niedrig sind. Ferner ist es im Sparmodus auch möglich, das Ausgangsdrehmoment des Motors und das Absorptionsdrehmoment der Hydraulikpumpe an einem Übereinstimmungspunkt, an dem eine Kraftstoffverbrauchsrate geringer ist als an einem Übereinstimmungspunkt im Leistungsmodus, einander anzugleichen. Es ist daher möglich, den Motor in einem Bereich einzusetzen, in dem der Kraftstoffverbrauch gut ist, und es ist möglich, den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
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Ein Arbeitsfahrzeug ist üblicherweise mit einem Kickdown-Schalter zum Herunterschalten der Gänge ausgestattet (z. B.
JP 10-121 522 A ). Dieser Kickdown-Schalter befindet sich beispielsweise an einer oberen Oberfläche eines Griffs eines Bedienhebels für das Arbeitsgerät. Während der manuellen Getriebesteuerung ist es möglich, bei jedem Drücken des Kickdown-Schalters um jeweils eine Gangstufe nach unten zu schalten (Herunterschalten). Während der automatischen Getriebesteuerung ist es möglich, die Gänge zwangsmäßig nach unten in den niedrigsten Gang zu schalten, indem der Kickdown-Schalter gedrückt wird, wenn das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fährt.
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US 6 582 340 B1 beschreibt einen Radlader, bei welchem der Kraftstoffverbrauch während des Fahrens reduziert ist und die Bedienbarkeit der Fahrcharakteristik erhöht ist.
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Arbeitsfahrzeuge, die geeignet sind, zwischen dem Leistungsmodus und dem Sparmodus umschalten, wählen normalerweise den Leistungsmodus, um bei einer beachtlichen Arbeitslast Arbeiten auszuführen. Arbeiten wie beispielsweise der Aushub von Erdreich können deshalb auf wirksame Weise ausgeführt werden. Dagegen wird der Sparmodus gewählt, wenn die Arbeitslasten leicht sind, oder während der Fahrt, weshalb es möglich ist, den Kraftstoffverbrauch zu senken.
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Es gibt deshalb Fälle, in denen, wenn der Sparmodus gewählt ist, vorübergehend keine Motorausgangsleistung vorliegt. Bei Fahrzeugen des Stands der Technik ist es in solchen Fällen möglich, unter Verwendung eines Moden-Schalters von dem Sparmodus auf den Leistungsmodus umzuschalten.
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Moden-Schalter sind aber normalerweise an einem Armaturenbrett auf der rechten Seite des Fahrers angeordnet. Daher muss der Fahrer die Hand von dem Bedienhebel des Arbeitsfahrzeugs nehmen, um den Moden-Schalter zu betätigen. Die Arbeit wird deshalb unterbrochen und die Arbeitseffizienz verschlechtert sich.
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gleichmäßige Erhöhung der Ausgangsleistung des Motors zu ermöglichen, ohne die Fähigkeit zu Arbeiten während des Betriebs im Sparmodus zu beeinträchtigen.
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Eine Motorsteuervorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Motorsteuervorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug, das geeignet ist für das Umschalten des Motorbetriebs zwischen einem Leistungsmodus, in dem der Motor mit einer hohen Leistung arbeitet und in dem die Priorität auf der Arbeitsleistung liegt, und einem Sparmodus, in dem der Motor mit einer niedrigen Leistung arbeitet und in dem die Priorität auf einem geringen Kraftstoffverbrauch liegt, und das geeignet ist für einen zwangsmäßigen Kickdown durch die Gänge eines Getriebes, um auf eine Seite einer niedrigeren Geschwindigkeit umzuschalten, wobei die Steuervorrichtung eine Motorbetriebsmodus-Bestimmungseinrichtung aufweist, die bestimmt, ob der Betriebsmodus des Motors der Leistungsmodus oder der Sparmodus ist, eine Gang-Detektoreinrichtung, die von einer Mehrzahl von Gängen den aktuellen Gang erfasst, eine Kickdown-Detektoreinrichtung, die das Vorliegen einer Kickdown-Instruktion erfasst, und eine Steuereinrichtung, die den Betriebsmodus des Motors in den Leistungsmodus versetzt, wenn eine Kickdown-Instruktion vorliegt, wobei der Betriebsmodus im Sparmodus ist und die Getrieberäder infolge des Kickdowns in dem niedrigsten Gang sind.
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Die Steuervorrichtung für das Arbeitsgerät kann bei Baumaschinen Anwendung finden, zum Beispiel bei einem Radlader, der geeignet ist, den Betriebsmodus des Motors zwischen einem Leistungsmodus und einem Sparmodus umzuschalten, und der geeignet ist für einen zwangsmäßigen Kickdown durch die Gänge eines Getriebes, um auf die Seite eines niedrigen Gangs umzuschalten. Während der Motor im Betrieb ist, wird bestimmt, ob der Modus der Leistungsmodus oder der Sparmodus ist. Wenn im Sparmodus eine Kickdown-Instruktion vorliegt und wenn infolge des Kickdown zumindest auf den kleinsten Gang geschaltet wurde, wird auf den Leistungsmodus gewechselt.
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Wenn vorübergehend eine hohe Leistung erforderlich ist, während in de niedrigsten Gang im Sparmodus gearbeitet wird, ist es möglich, durch eine Kickdown-Instruktion, wie sie durch Drücken des Kickdown-Schalters erteilt werden kann, in den Leistungsmodus zu wechseln. Ein Betätigungselement wie beispielsweise ein Schalter für die Kickdown-Instruktion ist an einem Element wie beispielsweise einem Bedienhebel für das Arbeitsgerät vorgesehen, der normalerweise von dem Fahrer bedient wird. Auf diese Weise ist es dem Fahrer möglich, während des Arbeitens gleichmäßig von dem Sparmodus in den Leistungsmodus überzugehen. Die Motorausgangsleistung kann somit auf einfache Weise vorübergehend angehoben werden, ohne hierfür die Arbeit zu unterbrechen, so dass dadurch die Arbeitsleistung verbessert wird.
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Bei der Motorsteuervorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst das Arbeitsfahrzeug in der Steuervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung einen Arbeitsgerät-Bedienhebel zum Bedienen eines Arbeitsgeräts. Ein Instruktionselement für die Instruktion zur Durchführung eines Kickdown ist ebenfalls an einem Griffbereich des Bedienhebels für das Arbeitsgerät vorgesehen.
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Ein Element zur Ausführung des Kickdown ist bei dem Arbeitsfahrzeug, in welchem die Steuervorrichtung zur Anwendung kommt, ebenfalls an einem Griffbereich des Bedienhebels für das Arbeitsgerät angeordnet. Die Instruktion für die Durchführung des Kickdown kann somit während des Betriebs beim Bedienen des Bedienhebels für das Arbeitsgerät erfolgen, um in den Leistungsmodus zu wechseln. Die Arbeitsleistung wird deshalb noch weiter verbessert.
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Bei der Motorsteuervorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung umfasst das Arbeitsfahrzeug in der Steuervorrichtung gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt der Erfindung einen Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebel, der zwischen vorwärts und rückwärts umschaltet, und einen Gangschalthebel zum Schalten der Gänge des Getriebes. Eine Betätigungs-Detektoreinrichtung, die die Betätigung des Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebels oder des Gangschalthebels erfasst, ist ebenfalls vorgesehen. Die Steuereinrichtung hat eine Kickdown-Freigabefunktion, die eine Rückkehr von dem Leistungsmodus in den Sparmodus bewirkt, wenn nach dem Umschalten von dem Sparmodus in den Leistungsmodus infolge der Kickdown-Instruktion der Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebel oder der Gangschalthebel betätigt wird. Ein Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebel und ein Gangschalthebel zum Schalten der Gänge sind in dem Arbeitsfahrzeug, bei dem die Steuervorrichtung zur Anwendung kommt, ebenfalls vorgesehen. Wenn wie vorstehend beschrieben eine Kickdown-Instruktion im Sparmodus und im niedrigsten Gang vorliegt, wird von dem Sparmodus in den Leistungsmodus gewechselt, der aber in diesem Zustand infolge der Betätigung des Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebels oder des Gangschalthebels aufgehoben wird, um von dem Leistungsmodus in den Sparmodus zurückzukehren.
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In der Folge ist es möglich, ohne weiteres in den Leistungsmodus zu wechseln, wenn im Sparmodus zeitweilig Motorleistung gewünscht wird, und dieser Zustand lässt sich durch einen direkten Vorgang aufheben und der Sparmodus wieder einnehmen. Die Arbeitsleistung kann deshalb noch weiter verbessert werden.
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Bei der Motorsteuervorrichtung eines Arbeitsfahrzeugs gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung hat das Arbeitsfahrzeug in einer Steuervorrichtung gemäß einem der Aspekte eins bis drei der Erfindung einen manuellen Getriebemodus, in dem die Gänge manuell geschaltet werden können, und einen automatischen Getriebemodus, in dem die Gangwechsel als Getriebemoden automatisch durchgeführt werden. Eine Getriebemodus-Bestimmungseinrichtung, die feststellt, ob der Getriebemodus der manuelle Getriebemodus oder der automatische Getriebemodus ist, ist ebenfalls vorgesehen. Während des automatischen Getriebemodus begrenzt die Steuereinrichtung das automatische Getriebe auf den zweiten Gang auf der niedrigen Drehzahlseite und schaltet in den ersten Gang, wenn im zweiten Gang eine Kickdown-Instruktion vorliegt. Die Steuereinrichtung schaltet auch um in den Leistungsmodus, wenn in diesem Zustand im Sparmodus eine weitere Kickdown-Instruktion vorliegt. Im manuellen Getriebemodus schaltet die Steuereinrichtung in den ersten Gang, wenn bei der Fahrt im zweiten Gang eine Kickdown-Instruktion vorliegt, und sie stellt sicher, dass der Leistungsmodus übernommen wird, wenn in diesem Zustand im Sparmodus eine weitere Kickdown-Instruktion vorliegt.
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Im Fall des automatischen Getriebemodus schaltet die Steuereinrichtung unter Einsatz des Automatikgetriebes nach unten bis in den zweiten Gang. Wenn im zweiten Gang eine Kickdown-Instruktion vorliegt, wird nach unten in den ersten Gang geschaltet. Wenn in diesem Zustand im Sparmodus wiederum eine Kickdown-Instruktion vorliegt, wird in den Leistungsmodus gewechselt. Wenn bei der Fahrt im zweiten Gang während des manuellen Getriebemodus eine Kickdown-Instruktion vorliegt, wird nach unten in den ersten Gang geschaltet. Wenn in diesem Zustand im Sparmodus wiederum eine Kickdown-Instruktion vorliegt, wird in den Leistungsmodus gewechselt.
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Es ist somit möglich, gleichmäßig von dem Sparmodus in den Leistungsmodus überzugehen, und die Arbeitsleistung wird verbessert.
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Bei einer Motorsteuervorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist in der Steuervorrichtung gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung eine Bremsdetektoreinrichtung vorgesehen, die ermittelt, dass ein Bremsvorgang stattgefunden hat. Die Steuereinrichtung hat eine Brems-Abschaltfunktion, die die Getrieberäder beim Bremsen in eine Neutralstellung bringt und die in den zweiten Gang schaltet, wenn die Bremse losgelassen wird. Die Steuereinrichtung beschränkt die Abschaltfunktion auch und hält die Getrieberäder im ersten Gang, bis die Kickdown-Freigabefunktion ausgeführt wird, wenn infolge des Kickdown in den ersten Gang geschaltet wird.
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Die Steuervorrichtung hat eine Brems-Abschaltfunktion, d. h. wenn der Fahrer die Bremse betätigt, wird ungeachtet der Position der Getrieberäder in eine Neutralposition (Neutralzustand) geschaltet. Wenn die Bremsen gelöst werden, wird in den zweiten Gang geschaltet, und das Getriebe wird derart gesteuert, dass im zweiten Gang angefahren wird.
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Wenn aufgrund der Bremsung im Falle eines Herunterschaltens in den ersten Gang infolge des Kickdown oder im Falle eines Schaltens in den ersten Gang des Leistungsmodus infolge des Kickdown die Brems-Abschaltfunktion wie vorstehend beschrieben zum Einsatz kommt, schaltet das Getriebe in den zweiten Gang. Dabei ist der Unterschied zu früheren Getrieben (erster Gang), dass bei diesen während des Arbeitens ein Eingriff des Fahrers erforderlich ist, um erneut nach unten in den ersten Gang zu schalten. Dies beeinträchtigt ein effizientes Arbeiten.
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Bei vorliegender Erfindung wird das Getriebe daher in der Schaltstellung des ersten Gangs gehalten, bis eine Kickdown-Freigabeinstruktion ausgeführt wird, d. h. bis der Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebel der Gänge oder der Schalthebel betätigt wird, wenn infolge des Kickdown in den ersten Gang geschaltet wird.
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Die Brems-Abschaltfunktion wird deshalb unterdrückt, und der erste Gang bleibt eingelegt, ohne in den zweiten Gang zu schalten, selbst wenn während des Arbeitens im ersten Gang eine Bremsung erfolgt. Eine Verringerung der Arbeitsleistung kann deshalb vermieden werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
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1 ist ein Diagramm einer äußeren Ansicht eines Radladers;
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2 ist eine Draufsicht auf die Kabine des Radladers;
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3 ist eine schematische Darstellung der Anordnung einer rechten Bedienungskonsole in der Kabine;
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4 ist ein Blockdiagramm der Steuerung;
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5 ist ein Flussdiagramm des Steuerungsablaufs für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 ist ein weiteres Flussdiagramm des Steuerungsablaufs für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7 ist ein Kennliniendiagramm zur Darstellung des Sparmodus und des Leistungsmodus;
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8 ist ein Diagramm, das die Relation der Schalthebelbetätigung, des Getriebemodus und des Kickdown-Schalters darstellt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Radlader
- 33
- Arbeitsgerät-Bedienhebel
- 33a
- Kickdown-Schalter
- 40
- Steuerung
- 45
- Vorwärts/Rückwärts-Schalthebel
- 46
- Gangschalthebel
- 47
- Brems-Sensor
- 48
- Beschleuniger-Sensor
- 49
- Geschwindigkeitswechsel-Sensor
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Im Folgenden wird ein Beispiel beschrieben, in dem die Motorsteuervorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einem Radlader zum Einsatz kommt.
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Was die Richtungsangaben in der nachfolgenden Beschreibung betrifft, so zum Beispiel vorne, hinten, links und rechts, so wird mit den Begriffen vorne und hinten eine Richtung von vorne nach hinten und mit links und rechts eine zu der Richtung von vorne nach hinten orthogonale Richtung aus der Perspektive eines Fahrers, der auf dem Fahrersitz Platz genommen hat, beschrieben.
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Gesamtkonfiguration
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Wie in 1 gezeigt ist, hat ein Radlader 10 einen Fahrzeugkörper 11, einen Hubarm 12, der an der Vorderseite des Fahrzeugkörpers 11 befestigt ist, eine Schaufel 13, die an dem Ende des Hubarms 12 befestigt ist, vier Reifen, die an dem Fahrzeugkörper 11 montiert sind und sich drehen, damit sich das Fahrzeug bewegen kann, und eine Kabine 20, die an einem oberen Teil des Fahrzeugkörpers montiert ist.
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Der Fahrzeugkörper 11 hat einen Motorraum, in dem ein Motor (nicht gezeigt) untergebracht ist, und eine Antriebseinheit, die den Hubarm 12 und die Schaufel 13 antreibt.
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Der Hubarm 12 ist ein Armelement zum Heben der Schaufel 13, die an seinem Ende befestigt ist, und wird durch einen ebenfalls vorgesehenen Hubzylinder angetrieben.
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Die Schaufel 13 ist an einem Ende des Hubarms 12 befestigt und kann durch den Schaufelzylinder abgesenkt und gekippt werde.
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Die Kabine 20 ist eine Führerkabine für die Benutzung durch den Fahrer und sie besteht aus einer Kombination von einer Anzahl von Stahlrohren und Stahlplatten und ist von einem zentralen Bereich des Fahrzeugkörpers 11 leicht nach vorne angeordnet.
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Innengestaltung der Kabine
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Wie in 2 und in 3 gezeigt ist, die ein vergrößertes perspektivisches Sprengbild von 2 ist, enthält die Kabine 20 einen Fahrersitz (Bedienerstuhl) 22, ein Lenkrad 23, eine rechte Bedienkonsole 24, eine vordere Bedienkonsole 26 und Arbeitsgerät-Bedienhebel 33 vor der rechten Bedienkonsole 24, die in der Nähe des Fahrersitzes 22 angeordnet sind. Ferner ist ein Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebel 45 an einer Vorderseite eines linken Seitenbereichs unter dem Lenkrad 23 und vor dem Fahrersitz 22 angeordnet, wobei ein Gangschalthebel 46 zur Rückseite hin angeordnet ist. Einstiegstüren 25a, 25b sind auf der linken und auf der rechten Seite angeordnet, und der Fahrer sitzt auf dem Fahrersitz 22.
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Der Fahrersitz 22 ist eh Sitz, auf dem der Fahrer Platz nimmt, um den Radlader 10 zu lenken, wobei sich der Sitz im Wesentlichen in der Nähe der Mitte der Kabine 20 befindet. Der Fahrersitz kann entlang einer Schiene (nicht gezeigt), nach vorne und nach hinten bewegt werden.
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Das Lenkrad 23 ist auf solche Weise montiert, dass es von der vorderen Bedienkonsole 26, die sich vor dem Fahrersitz 22 befindet, abragt, und die Richtung des Radladers 10 kann durch ein Drehen des Lenkrads 23 nach links und nach rechts geändert werden.
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Die rechte Bedienkonsole 24 ist eine Konsole, die an der oberen Oberfläche eines Schaltbretts 32 positioniert ist und sich in einem Raum zwischen dem Fahrersitz 22 und der rechtsseitigen Einstiegstür 25a befindet. Die rechte Bedienkonsole 24 kann entlang einer Gleitschiene (nicht gezeigt) nach vorne und nach hinten bewegt werden. Eine Armlehne 31 ist auf einer oberen Oberfläche der rechten Bedienbox 24 angeordnet.
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Die Armlehne 31 ist eine ebene Platte, die benutzt wird, wenn die Hebel 33 für das Arbeitsgerät bedient werden, und sie ist während des Betriebs auf der Seite des rechten Arms des Fahrers und von der rechten Bedienkonsole 24 nach hinten angeordnet.
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Ein Getriebemodus-Umschalter 32a zum Umschalten der Getriebemoden zwischen einem manuellen Getriebemodus und einem automatischen Getriebemodus, ein Motormodus-Umschalter 32b zum Umschalten zwischen dem Leistungsmodus und dem Sparmodus, Arbeitsgerätschalter, die im stationären Zustand benutzt werden, einschließlich eines Schlüsselschalters 32c zum Starten des Motors und eines Fernbedienungsschalters für einen Ausleger und eine Schaufel, und Wartungsschalter, einschließlich eines Schalters für die Umkehr des Gebläses, befinden sich an dem Schaltbrett 32.
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Die Hebel 33 für das Arbeitsgerät sind Hebel zum Bedienen des Arbeitsgeräts, das an der Vorderseite des Radladers 10 montiert ist, d. h. der Hubarm 12 und die Schaufel 13 werden infolge des Kippens der beiden Hebel nach vorne und nach hinten betätigt. Im oberen Bereich der Bedienhebel 33 für das Arbeitsgerät sind Griffe vorgesehen, die die Bedienungsperson umgreift. Ein Kickdown-Schalter 33a für die Durchführung eines Kickdown ist an einer oberen Oberfläche eines der Griffe der Bedienhebel 33 für das Arbeitsgerät vorgesehen (die äußere Seite in diesem Beispiel). Die Geschwindigkeitswechsel-Steuerung unter Betätigung des Kickdown-Schalters 33a wird im Folgenden beschrieben, zusammengefasst jedoch wird nach unten in den ersten Gang geschaltet, wenn der Schalter während des manuellen Getriebemodus bei eingelegtem zweiten Gang nach unten gedrückt wird. Wenn der Schalter während des automatischen Getriebemodus bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit und bei eingelegtem zweitem Gang gedrückt wird, wird nach unten in den ersten Gang geschaltet. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer oder gleich einer bestimmten Geschwindigkeit ist, wird jedesmal sequenziell nach unten geschaltet, wenn der Schalter gedrückt wird, d. h. zum Beispiel von dem vierten in den dritten Gang, von dem dritten in den zweiten Gang. Wenn der Kickdown-Schalter 33 noch einmal gedrückt wird, wenn durch den Kickdown-Schalter 33a von dem zweiten in den ersten Gang geschaltet wird, wird in den Leistungsmodus gewechselt, wenn sich der Motor im Sparmodus befunden hat. Der Fahrer kann somit einen Kickdown durchführen, indem er den Kickdown-Schalter 33a betätigt, während er beim Betrieb des Arbeitsgeräts die Bedienhebel 33 für das Arbeitsgerät umgreift. Die Leistung des Arbeitsgeräts lässt sich auf diese Weise erhöhen.
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Der Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebel 45 ist ein Hebel, der den Schaltvorgang der Vorwärts-Hydraulikkupplung und der Rückwärts-Hydraulikkupplung und das Umschalten zwischen der Vorwärtsfahrt und der Rückwärtsfahrt steuert. Ferner ist der Gangschalthebel 46 ein Hebel zum Schalten der Gänge des Getriebes. Zum Beispiel liegen der erste Gang, der zweite Gang, der dritte Gang und der vierte Gang vor der Bedienungsperson (Fahrer), die auf dem Fahrersitz 22 Platz genommen hat.
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Konfiguration der Steuerung und/oder Regelung
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Ein Blockdiagramm, das schematisch die Steuerung und/oder Regelung des Radladers 10 darstellt, ist in 4 gezeigt. Der Radlader 10 hat eine Steuerung 40. Die Steuerung 40 ist durch einen Microcomputer mit einer CPU, einem RAM und ROM etc. gebildet. Der Motor 41, das Getriebe 42 und verschiedene Hydraulikpumpen 43, einschließlich der Hydraulikpumpen für das Arbeitsgerät, sind mit der Steuerung 40 verbunden. Insbesondere sind ein Regler für die Kraftstoffzuführung zu dem Motor 41 und ein elektromagnetisches Schaltventil zum Steuern der Vorwärts/Rückwärts-Hydraulikkupplungen und die an dem Getriebe 42 vorgesehene Hydraulikkupplung für den Geschwindigkeitswechsel mit der Steuerung 40 verbunden, jedoch nicht im Detail beschrieben. Der Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebel 45, der Gangschalthebel 46, ein Bremssensor 47 und ein Beschleunigersensor 48, ein Geschwindigkeitswechsel-Sensor 49, der Motormodus-Umschalter 32b, der Getriebemodus-Umschalter 32a und der Schalter 33a sind mit der Steuerung 40 verbunden.
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Der Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebel 45 gibt ein Signal für die Steuerung der Vorwärts/Rückwärts-Umschalthydraulikkupplungen an die Steuerung 40 aus. Die Steuerung 40 steuert ein elektromagnetisches Schaltventil für die hydraulische Steuerung des Getriebes 42 gemäß dem Signal von dem Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebel 45. Wie bei dem Gangschalthebel 46, steuert die Steuerung 40 ein elektromagnetisches Schaltventil für die Hydraulikkupplungssteuerung des Getriebes 42 gemäß einem Signal von dem Gangschalthebel 46. Die Steuerung 40 kann unter Verwendung der Signale von den Hebeln 45, 46 erkennen, in welche Position jeder der Hebel 45, 46 gebracht wird, d. h. in die Vorwärts- oder Rückwärtsposition, und in welchen Gang die Getrieberäder geschaltet wurden. Die Steuerung 40 kann den gewählten Gang selbstverständlich auch in dem automatischen Getriebemodus erkennen.
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Der Bremssensor 47 ist ein Sensor, der anhand des Niederdrückens des Bremspedals durch den Fahrer erfasst, ob die Bremse betätigt oder losgelassen wird. Der Beschleunigersensor 48 ist ein Sensor, der den Grad der Beschleunigeröffnung erfasst, indem er den Hub des Gaspedals erfasst. Der Geschwindigkeitswechsel-Sensor 49 ist ein Sensor, der die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst. Signale von den Sensoren 47, 48 und 49 werden in die Steuerung 40 eingegeben.
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Ferner werden Signale von jedem der Schalter 32b, 32a und 33a in die Steuerung 40 eingegeben. Die Steuerung 40 schaltet dann den Betriebsmodus des Motors und den Betriebsmodus des Getriebes auf der Grundlage der Signale von jedem der Schalter um und führt den Kickdown aus.
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Steuerungsablauf
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Im Folgenden wird der Steuerungsablauf gemäß den Flussdiagrammen der 5 und 6 beschrieben. Die Beschreibung erfolgt hauptsächlich im Zusammenhang mit der Motorsteuerung bei Betätigung des Kickdown-Schalters während der Fahrt oder während eines Arbeitsvorgangs. Der Betriebsmodus des Motors ist beim Start auf den Sparmodus eingestellt, wobei die Arbeiten unter dem Sparmodus ausgeführt werden, vorausgesetzt, der Betriebsmodenschalter für den Motor wird nicht betätigt.
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Unter den vorgenannten Bedingungen wird in Schritt S1 bestimmt, ob der Motormodus-Schalter 32b betätigt wird oder nicht. In Schritt S2 wird bestimmt, ob der Kickdown-Schalter 33a betätigt wird oder nicht. In Schritt S3 wird bestimmt, ob ein Bremsvorgang stattfindet. In Schritt S4 wird bestimmt, ob der Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebel 45 oder der Gangschalthebel 46 betätigt wird.
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Sparmodus und Leistungsmodus
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Wenn der Motormodus-Schalter 32b betätigt wird, führt der Ablauf von Schritt S1 zu Schritt S10, und der Betriebsmodus des Motors wird umgeschaltet. Und zwar wird der Leistungsmodus in den Sparmodus bzw. der Sparmodus in den Leistungsmodus geschaltet.
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Es folgt nun eine direkte Beschreibung des Leistungsmodus und des Sparmodus. Der Leistungsmodus ist ein Modus, der Gewicht auf die Arbeitsleistung legt, und der Sparmodus ist ein Modus, der Gewicht auf den Kraftstoffverbrauch legt.
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Wenn der Leistungsmodus gewählt ist, wird eine Motorausgangsdrehmoment-Charakteristik wie anhand der Motorausgangsdrehmoment-Linie ELa in 7 gezeigt eingestellt. Ferner erfolgt die Einstellung einer Drehmoment-Absorptionscharakteristik wie anhand einer Absorptionsdrehmoment-Linie PLa gezeigt. Das Absorptionsdrehmoment ist die Summe des Drehmomentwandler-Absorptionsdrehmoments und des Absorptionsdrehmoments der Hydraulikpumpe für das Arbeitsgerät und es wird bestimmt unter Berücksichtigung der Fahrumgebung, der Arbeitslast und der für die Hydraulikpumpe des Arbeitsgeräts eingestellten Ölfördermenge. In 7 ist die Absorptionsdrehmomentlinie PLa eine monoton ansteigende Funktion mit der Motordrehzahl als Variable. In diesem Fall ist es möglich, schwere Erdaushubarbeiten auf höchst effiziente Weise auszuführen, indem das Ausgangsdrehmoment des Motors 41 an dem Übereinstimmungspunkt Ma und das Absorptionsdrehmoment einander angepasst werden und indem die Hydraulikpumpe eine an dem Übereinstimmungspunkt Ma vorliegende Ausgangsleistung absorbiert, d. h. die maximale Leistung des Motors 41.
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Wenn der Sparmodus gewählt ist, wird eine Motorausgangsdrehmoment-Charakteristik wie anhand der Motorausgangsdrehmoment-Linie für das Signal ELb eingestellt. In diesem Fall stimmen das Ausgangsdrehmoment des Motors 41 an dem Übereinstimmungspunkt Mb und das Absorptionsdrehmoment überein. Im Sparmodus ist es möglich, das Ausgangsdrehmoment und das Absorptionsdrehmoment des Motors 41 an einem Übereinstimmungspunkt Mb, an dem der Kraftstoffverbrauch niedriger als an dem Übereinstimmungspunkt Ma für den Leistungsmodus ist, in Übereinstimmung zu bringen. Deshalb ist es möglich, den Motor 41 in einem Bereich mit guter Kraftstoffeffizienz zu nutzen, und der Kraftstoffverbrauch lässt sich somit verbessern.
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Schalter
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Wenn der Kickdown-Schalter 33a betätigt wird, führt der Ablauf von Schritt S2 zu Schritt S11. In Schritt S11 wird bestimmt, ob sich der Motor im Sparmodus oder im Leistungsmodus befindet.
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(1) Kickdown/Leistungsmodus
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Wenn sich der Motor bei Betätigung des Kickdown-Schalters 33a im Leistungsmodus befindet, führt der Ablauf von Schritt S11 zu Schritt S12. In Schritt S12 wird dann bestimmt, ob der Betriebsmodus des Getriebes der manuelle Getriebemodus ist.
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Im manuellen Getriebemodus führt der Ablauf von Schritt S12 zu Schritt S13, und es wird eine ”Kickdown-Steuerung -1” (nachfolgend mit Bezugnahme auf 8 beschrieben) ausgeführt.
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Wenn der Motor im Leistungsmodus und der Getriebemodus der automatische Getriebemodus ist, führt der Ablauf von Schritt S12 zu Schritt S14. In Schritt S14 wird bestimmt, ob die Geschwindigkeit 10 km/h oder mehr beträgt oder nicht.
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Wenn die Geschwindigkeit 10 km/h oder höher ist, d. h. keine niedrige Drehzahl, führt der Ablauf von Schritt S14 zu Schritt S15, und es wird eine ”Kickdown-Steuerung -2” (nachfolgend mit Bezugnahme auf 8 beschrieben) ausgeführt.
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Wenn die Geschwindigkeit niedriger als 10 km/h ist, d. h. eine niedrige Drehzahl, führt der Ablauf von Schritt S14 zu Schritt S16, und es wird eine ”Kickdown-Steuerung-3” (nachfolgend mit Bezugnahme auf 8 beschrieben) ausgeführt.
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Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs im automatischen Getriebemodus 10 km/h oder mehr beträgt, wird ein Herunterschalten um jeweils einen Gang gegenüber einem zwangsmäßigen Herunterschalten in den ersten Gang bevorzugt, weil das Herunterschalten bis in den ersten Gang ein abruptes Einsetzen der Motorbremse bewirken kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ hoch ist, und dies ist nicht wünschenswert.
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(2) Kickdown/Sparmodus
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Wenn sich der Motor zum Zeitpunkt der Betätigung des Kickdown-Schalters 33a im Sparmodus befindet, führt der Ablauf von Schritt S11 zu Schritt S20. In Schritt S20 wird bestimmt, ob sich der Vorwärts/Rückwrts-Umschalthebel auf der Vorwärtsseite befindet oder nicht. Befindet sich der Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebel auf der Vorwärtsseite, führt der Ablauf von Schritt S20 zu Schritt S21, und es wird in Schritt S21 eine ”Kickdown-Steuerung -4” (siehe nachfolgende 8) ausgeführt.
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Kickdown-Steuerung: Betrieb durch Betätigung des Kickdown-Schalters
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Unter Bezugnahme auf 8 folgt eine Beschreibung des Betriebs (Kickdown-Steuerung -1, -2, -3, -4) für die Fälle, in denen der Kickdown-Schalter 33a in jedem der Zustände betätigt wurde. Es wird hier ein Beispiel mit vier Geschwindigkeiten für die Vorwärtsfahrt und für die Rückwärtsfahrt beschrieben.
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(1) Kickdown-Steuerung -1
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Die Beschreibung gilt für den Fall der Kickdown-Steuerung -1 in Schritt S13, d. h. wenn im Leistungsmodus der manuelle Getriebemodus eingestellt ist. Wenn sich der Gangschalthebel in dem ersten, dritten oder vierten Gang befindet, sind die Getrieberäder des Getriebes festgelegt. Ein Gangwechsel wie beispielsweise ein Herunterschalten findet folglich nicht statt, selbst dann nicht, wenn der Kickdown-Schalter 33a gedrückt wird, d. h. der Kickdown-Schalter 33a ist nicht wirksam. Wenn der Gangschalthebel in der Stellung des zweiten Gangs ist, sind die Getrieberäder des Getriebes im zweiten Gang festgelegt. Wenn in diesem Fall der Kickdown-Schalter 33a gedrückt wird, wird von dem zweiten Gang nach unten in den ersten Gang geschaltet. Selbst wenn der Kickdown-Schalter 33a in diesem Zustand erneut gedrückt wird, wird der Betriebsmodus des Motors nicht umgeschaltet, da sich der Motor bereits im Leistungsmodus befindet.
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(2) Kickdown-Steuerung -2
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Es folgt eine Beschreibung für den Fall der Kickdown-Steuerung -2 in Schritt S15, d. h. wenn im Leistungsmodus der automatische Getriebemodus eingestellt ist und die Geschwindigkeit hoch ist. Wenn sich der Gangschalthebel in der Stellung des dritten und vierten Gangs befindet, findet an dem Getriebe automatisch ein Gangwechsel zwischen den Gängen zwei bis vier statt. Wenn in diesem Fall der Kickdown-Schalter gedrückt wird, wird jeweils um einen Gang nach unten geschaltet, d. h. der Kickdown-Schalter 33a ist wirksam. Selbst wenn der Kickdown-Schalter 33a im ersten Gang noch einmal gedrückt wird, wird der Betriebsmodus des Motors nicht umgeschaltet, da dieser sich bereits im Leistungsmodus befindet.
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Wenn der Gangschalthebel in der Stellung des zweiten Gangs ist, sind die Getrieberäder des Getriebes im zweiten Gang festgelegt. In diesem Fall wird bei Drücken des Kickdown-Schalters 33a von dem zweiten Gang nach unten in den ersten Gang geschaltet. Selbst wenn der Kickdown-Schalter 33a in diesem Zustand noch einmal gedrückt wird, wird der Betriebsmodus des Motors nicht umgeschaltet, da sich der Motor bereits im Leistungsmodus befindet.
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Wenn ferner der Gangschalthebel in der Stellung des ersten Gangs ist, sind die Getrieberäder des Getriebes im ersten Gang festgelegt. Selbst wenn der Kickdown-Schalter 33a gedrückt wird, ist der Vorgang nicht wirksam, und es findet keine Verarbeitung statt.
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(3) Kickdown-Steuerung -3
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Es folgt nun eine Beschreibung der Kickdown-Steuerung -3 in Schritt S16, d. h. wenn im Leistungsmodus der automatische Getriebemodus eingestellt ist und wenn die Geschwindigkeit niedrig ist. Befindet sich der Gangschalthebel im dritten und vierten Gang, erfolgt an dem Getriebe automatisch ein Gangwechsel zwischen dem zweiten bis vierten Gang. Wenn in diesem Fall der Kickdown-Schalter 33a betätigt wird, wird zwangsmäßig nach unten in den ersten Gang geschaltet, d. h. der Kickdown-Schalter 33a ist wirksam. Selbst wenn der Kickdown-Schalter 33a im ersten Gang noch einmal gedrückt wird, wird der Betriebsmodus des Motors nicht umgeschaltet, da der Motor sich bereits im Leistungsmodus befindet.
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Im Fall einer Stellung des Gangschalthebels im zweiten und im ersten Gang gilt das gleiche wie bei der vorstehend beschriebenen Kickdown-Steuerung -2, d. h., wenn sich der Gangschalthebel in der Stellung des zweiten und des ersten Gangs befindet, sind die Getrieberäder des Getriebes im zweiten oder im ersten Gang festgelegt. Wenn dann im zweiten Gang der Kickdown-Schalter 33a gedrückt wird, wird nach unten in den ersten Gang geschaltet. Wenn sich der Gangschalthebel in der Stellung des ersten Gangs befindet, ist dieser Vorgang unwirksam, selbst wenn der Kickdown-Schalter 33a gedrückt wird.
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(4) Kickdown-Steuerung -4
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Es folgt nun die Beschreibung für den Fall der Kickdown-Steuerung -4 in Schritt S21, d. h. wenn der Sparmodus eingestellt ist.
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Bei der Kickdown-Steuerung in diesem Fall ist der Ablauf nach dem Herunterschalten in den ersten Gang infolge der Betätigung des Kickdown-Schalters 33a anders als bei der vorstehend beschriebenen Kickdown-Steuerung -1 bis -3, danach jedoch ist der Ablauf der gleiche.
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Wenn bei der Kickdown-Steuerung -4 in einer Situation, in der bei Wirksamkeit des Kickdown-Schalters 33a nach dem Herunterschalten in den ersten Gang durch die Betätigung des Kickdown-Schalters 33a der Kickdown-Schalter 33a noch einmal betätigt wird, schaltet der Motor um von dem Sparmodus in den Leistungsmodus.
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Wie vorstehend gezeigt wurde, kann der Fahrer den Motor in den Leistungsmodus umschalten, indem am Kopf eines der Bedienhebel 33 für das Arbeitsgerät der Kickdown-Schalter 33a gedrückt wird, wenn innerhalb des Sparmodus in einem Zustand, indem infolge eines Kickdown nach unten in den ersten Gang geschaltet wurde, Leistung benötigt wird. Somit ist es einfach, die Motorausgangsleistung zu erhöhen, ohne die Arbeit zu unterbrechen, und es ist möglich mit schweren Lasten zu arbeiten.
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Bremsvorgang
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Zunächst erfolgt eine direkte Erläuterung einer Bremsabschaltfunktion. Die Bremsabschaltfunktion ist eine Funktion, die eine Steuerung und/oder Regelung derart durchführt, dass eine beschränkende Kraft wirksam wird, wenn das Bremspedal betätigt wird, wobei die Getrieberäder des Getriebes automatisch in Neutralstellung gebracht werden und wobei eine anschließende Bewegung im zweiten Gang stattfindet.
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Im Falle von hohen Arbeitslasten ist es üblich, durch einen Kickdown in den ersten Gang zu schalten und darin zu fahren/zu arbeiten. Wenn in dieser Situation bei jeder Betätigung des Bremspedals infolge der Bremsabschaltfunktion in den zweiten Gang geschaltet wird, muss der Fahrer durch eine Betätigung des Kickdown-Schalters jedesmal wieder in den ersten Gang zurückschalten, was frustrierend ist.
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Aus diesem Grund wird bei dieser Ausführungsform, wenn die Bremsen betätigt werden, bestimmt, ob das Getriebe einen Kickdown in den ersten Gang durchgeführt hat. Ob dann die Bremsabschaltfunktion wirksam ist oder beschränkt ist, wird auf der Grundlage dieser Ergebnisse gesteuert. Der Steuerungsablauf in diesem Fall wird im Folgenden beschrieben.
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Wenn die Bremsen betätigt werden, führt der Ablauf von Schritt S3 in 6 zu Schritt S30. In Schritt S30 wird bestimmt, ob infolge eines Kickdown gerade nach unten in den ersten Gang geschaltet wird oder nicht. Wenn nicht infolge des Kickdown in den ersten Gang zurückgeschaltet wurde, führt der Ablauf von Schritt S30 zu Schritt S31, und es wird eine Bremsabschaltfunktion in Schritt S31 ausgeführt.
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Wenn dagegen während des Fahrens/Arbeitens im ersten Gang, auf den durch einen Kickdown zurückgeschaltet wurde, ein Bremsvorgang stattfindet, führt der Ablauf von Schritt S30 zu Schritt S32. Die Bremsabschaltfunktion wird dann in Schritt S32 unterbunden. Insbesondere während des Bremsens wirken beschränkende Kräfte, und die Getrieberäder werden automatisch in eine Neutralstellung geschaltet. Das Anfahren findet dann nicht im zweiten Gang, sondern im ersten Gang statt.
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Im vorstehenden Fall wird die Bremsabschaltfunktion beim Fahren/Arbeiten im ersten Gang, in den durch einen Kickdown geschaltet wurde, beschränkt, und die Getrieberäder werden so gesteuert, dass sie im ersten Gang bleiben, selbst wenn das Bremspedal betätigt wird. Ein Abfallen der Arbeitsleistung beim Arbeiten mit schweren Lasten kann somit vermieden werden.
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Freigabe des Kickdown
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Als nächstes führt der Ablauf von Schritt S4 zu Schritt S40, wenn der Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebel 45 oder der Gangschalthebel 46 betätigt wird. Dies gibt den ”Kickdown-Zustand” frei.
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Hier ist der ”Kickdown-Zustand” ein Zustand, in dem infolge der Betätigung des Kickdown-Schalters 33a in Schritt S21 in den ersten Gang zurückgeschaltet wird. Dies ist auch der ”Kickdown-Zustand” in dem Fall, in dem der vorstehende Schritt S32 ausgeführt wird.
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Nach Ausführung von Schritt S40 wird im Falle eines Zustands, in dem Schritt S21 ausgeführt wird, von dem Leistungsmodus in den Sparmodus zurückgewechselt. Die übliche Bremsabschaltfunktion wird dann wirksam gemacht, wenn Schritt S32 ausgeführt wird und die Bremsabschaltfunktion beschränkt ist.
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Gemäß den vorstehenden Ausführungsformen ist es möglich, in den Leistungsmodus zu wechseln, indem einfach der Kickdown-Schalter 33a, der an dem Bedienhebel für das Arbeitsgerät vorgesehen ist, gedrückt wird, während infolge des Kickdown im Sparmodus im ersten Gang gearbeitet wird. Es ist daher einfach für den Fahrer, eine höhere Ausgangsleistung des Motors zu erhalten, ohne hierfür die Arbeit unterbrechen zu müssen. Die Arbeitsleistung wird deshalb verbessert.
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Wenn ferner während des Fahrens oder Arbeitens im ersten Gang, auf den infolge eines Kickdown zurückgeschaltet wurde, ein Bremsvorgang stattfindet, wird die Bremsabschaltfunktion beschränkt. Das bedeutet, dass die Getrieberäder in der Stellung des ersten Gangs verbleiben, selbst wenn das Bremspedal betätigt wird. Ein Abfallen der Arbeitsleistung beim Arbeiten mit schweren Lasten kann dadurch vermieden werden.
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Es ist auch möglich, den Kickdown freizugeben, indem der Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebel oder der Gangschalthebel betätigt wird. Auf diese Weise ist es möglich, einfach in den Leistungsmodus zu wechseln, wenn während des Sparmodus vorübergehend Leistung benötigt wird. Durch Aufheben dieses Zustands mittels eines einfachen Vorgangs kann in den Sparmodus zurückgewechselt werden. Es ist ferner möglich, die Unterdrückung der Bremsabschaltfunktion auf einfache Weise aufzuheben und dadurch die Arbeitsleistung weiter zu verbessern.
- (a) In der vorstehenden Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, in dem als Betriebsmoden des Motors der Sparmodus und der Leistungsmodus verfügbar sind, jedoch sind die Betriebsmoden des Motors diesbezüglich in keiner Weise begrenzt. Zum Beispiel ist die vorliegende Erfindung ähnlich anwendbar, wenn der Sparmodus in eine Anzahl von Moden unterteilt ist.
- (b) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird in den Leistungsmodus gewechselt, wenn der Kickdown-Schalter während des Fahrens oder Arbeitens im ersten Gang, in den im Sparmodus durch einen Kickdown zurückgeschaltet wurde, betätigt wird. Es ist aber auch möglich, infolge einer Betätigung des Kickdown-Schalters in anderen Zuständen als in dem Sparmodus in den Leistungsmodus zu wechseln. Zum Beispiel ist in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Kickdown-Schalter nicht wirksam, wenn im manuellen Betriebsmodus des Getriebes oder in einem automatischen Betriebsmodus des Getriebes die Getrieberäder in der Position für den ersten Gang festgelegt sind. Jedoch kann die Betätigung des Kickdown-Schalters in diesem Fall wirksam sein, so dass der Betriebsmodus des Motors infolge der Betätigung des Kickdown-Schalters von dem Sparmodus in den Leistungsmodus umgeschaltet werden kann.
- (c) Die Positionierung des Kickdown-Schalters ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt. Es wird jedoch bevorzugt, dass der Kickdown-Schalter an einem Element vorgesehen ist, das der Fahrer während der Arbeit bedienen kann.
- (d) Die Bedingungen für die Freigabe des Kickdown sind keineswegs auf jene der vorstehenden Ausführungsform beschränkt. Es ist ebenso möglich, dass der Kickdown infolge von anderen Betätigungen als der des Vorwärts/Rückwärts-Umschalthebels oder des Ganghebels freigegeben wird.
- (e) In der vorstehenden Ausführungsform ist die Erfindung auf Radlader angewandt, ist aber ebenso ähnlich auf andere Baufahrzeuge anwendbar.
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Die vorliegende Erfindung ist geeignet, während des Arbeitens im Sparmodus ohne Beeinträchtigung der Arbeitsleistung einen gleichmäßigen Anstieg der Ausgangsleistung eines Motors zu ermöglichen. Die vorliegende Erfindung ist daher nützlich als Motorsteuervorrichtung.