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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung, insbesondere eine Motorsteuervorrichtung für ein selbstfahrendes Arbeitsfahrzeug mit einer Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe für den Antrieb einer Arbeitsmaschine.
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Technischer Hintergrund
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Ein Radlader als selbstfahrendes Arbeitsfahrzeug ist derart konfiguriert, dass er die Antriebskraft für das Fahrgestell und die Antriebskraft für das Arbeitsgerät von einem einzigen Motor bezieht. Insbesondere wird die Antriebskraft für das Fahrgestell des Radladers von einem sogenannten HST-Hydraulikfahrsystem oder über einen Drehmomentwandler bezogen. Ebenso wird eine Hydraulikpumpe für den Antrieb einer frontseitigen Arbeitsmaschine durch eine Hydraulikpumpe angetrieben, die durch einen Motor angetrieben wird.
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Der Radlader wird außerdem häufig für eine gleichzeitige Durchführung von verschiedenen Vorgängen eingesetzt, nämlich zum Fahren und zum Laden. Wesentlich ist daher, wie die Ausgangsleistung des Motors ausgewogen einerseits auf das Fahrgestell und andererseits auf das Arbeitsgerät verteilt werden soll.
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Wichtig ist außerdem, dass die Traktionskraft bei dem Radlader (d. h. die Antriebskraft für den Antrieb des Fahrbereichs) und die Hubkraft zum Heben des Hubarms ausgewogen sind. Zum Beispiel wirkt die Traktionskraft als Antihubkraft, wenn eine Arbeit derart ausgeführt wird, dass der Radlader vorwärts fährt, Sedimente in eine Schaufel lädt und die Schaufel dann durch Antrieb eines Hubarms angehoben wird. Mit anderen Worten: Die Traktionskraft wirkt in einer Richtung entgegen der Hubkraft des Hubarms.
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Deshalb wird die Hubkraft reduziert, wenn sich die Traktionskraft erhöht. Das Ausführen einer Arbeit wird in der Folge erschwert. In Reaktion darauf wird bei einem konventionellen Arbeitsfahrzeug die Arbeit ausgeführt, während eine Reduzierung der Hubkraft verhindert wird, indem die Traktionskraft seitens des Fahrers durch die Bedienung des Gaspedals reguliert wird.
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Andererseits führt eine zu hohe Hubkraft zu einer unzureichenden Traktionskraft, und die sogenannte Schubleistung, mit welcher die Schaufel in Sediment gestoßen wird, verschlechtert sich. Deshalb wird der Hubarm vor dem Aufladen von Sediment und dergleichen nach oben bewegt, wodurch sich die Ausführbarkeit verschlechtert.
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In Reaktion darauf wird, wie in der japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr.
JP-A-H05-106243 beschrieben, ein Arbeitsfahrzeug vorgeschlagen, bei dem die Motorgeschwindigkeit reduziert wird, bis die Arbeitsgeschwindigkeit einer frontseitigen Arbeitsmaschine unter der Bedingung, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit etwa Null beträgt und der Antriebsdruck eines Hydraulikzylinders der frontseitigen Arbeitsmaschine größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, einen vorgegebenen Wert erreicht. Bei dem in dieser Veröffentlichung beschriebenen Arbeitsfahrzeug wird das Fahrdrehmoment reduziert, wenn für die frontseitige Arbeitsmaschine die hohe Antriebskraft benötigt wird. Es ist daher möglich, die Hubkraft um den Betrag zu erhöhen, der dem Betrag des reduzierten Fahrdrehmoments entspricht.
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Bei dem in der vorstehend genannten Veröffentlichung beschriebenen Arbeitsfahrzeug werden jeweils der Zustand, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit etwa auf Null reduziert ist, der Hydraulikdruck des Hydraulikzylinders für die Arbeitsmaschine und die Arbeitsgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine erfasst, und die Motorgeschwindigkeit ist für eine Steuerung auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse konfiguriert.
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Was die vorstehend beschriebene, in der konventionellen Vorrichtung durchgeführte Steuerung/Regelung betrifft, gibt es viele Steuerungsparameter, so dass es auch notwendig ist, eine Rückmeldungsregelung durchzuführen. Die Steuerung/Regelung wird daher kompliziert, und es fehlt die Zuverlässigkeit. Die Motorsteuerung wird dadurch durchgeführt, dass die Priorität auf der Arbeitsgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine liegt. Das Gleichgewicht zwischen der Traktionskraft und der Hubkraft ist deshalb schlechter als das Gleichgewicht, das über die Betätigung des Gaspedals durch einen erfahrenen Fahrzeugführer reguliert wird. Deshalb besteht das Problem, dass zwischen der Traktionskraft und der Hubkraft nicht das von dem Fahrer beabsichtigte Gleichgewicht erreicht wird.
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Aus der
DE 101 97 080 T5 ist eine Baumaschine mit Traktionssteuerung in Form eines Radladers mit Knicklenkung offenbart. Hierbei wird die Traktion der Antriebsräder in Abhängigkeit von dem Gelenkwinkel der Knicklenkung gesteuert.
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Aus der
DE 103 53 259 A1 ist ein Verfahren und ein System für die automatische Schaufelbeladung eines Radladers bekannt. Hierbei wird bestimmt, wann der Radlader mit einem Materialhaufen in Eingriff kommt und daraufhin das Schaufelsteuersystem injiziert. Weiter wird eine Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine bestimmt und ein Hubbefehl basierend auf der Fahrgeschwindigkeit erzeugt.
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In der
DE 196 29 542 A1 ist ein einsatzgebietprofilbasiertes Steuersystem und Steuerverfahren für ein Erdbewegungswerkzeug einer Erdbewegungsmaschine offenbart. Es wird die Position des Erdbewegungswerkzeuges automatisch in Abhängigkeit von variierenden Bodenprofilen gesteuert. Die Erdbewegungsmaschine ist eine Planierraupe, wobei zur Steuerung der Position des Raupenschildes auch der Schlupf einer Antriebskette detektiert wird.
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Aus der
DE 198 00 185 A1 ist ein System und ein Verfahren zur automatischen Schaufelbeladung unter Verwendung von Massendurchdringungsfaktoren für einen Radlader bekannt.
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Aus der
DE 100 18 994 A1 ist eine Schaltsteuervorrichtung eines Arbeitsfahrzeuges in Form eines Muldenkippers bekannt. Mit der Schaltsteuervorrichtung soll eine exzellente Bedienbarkeit beim Schalten ohne Bezugnahme auf die Neigung der Fahrstraße, die Größe der Zuladung und die Straßenbedingungen erreicht werden, ohne notwendigerweise eine Zeit zum Steuern des Motors zu kennen. Mittels einer Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektoreinrichtung wird die Fahrgeschwindigkeit erfasst. Eine Traktionskraft-Steuereinrichtung reduziert hierbei die Traktionskraft in Abhängigkeit von vorgegebenen Geschwindigkeitsstufen um einen gewissen Betrag, wenn die Fahrgeschwindigkeit kleiner oder gleich einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, mit einer einfachen Steuerung einen angemessenen Ausgleich zwischen der Traktionskraft und der Hubkraft zu erzielen und die Ausführbarkeit weiter zu verbessern.
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Eine Motorsteuervorrichtung eines selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs gemäß der Erfindung ist eine Motorsteuervorrichtung eines selbstfahrenden Fahrzeugs mit einer Hydraulikpumpe für den Antrieb einer Arbeitsmaschine und mit einer Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektoreinrichtung für die Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie einer Traktionskraft-Steuereinrichtung. Die Traktionskraft-Steuereinrichtung reduziert die Traktionskraft durch eine Begrenzung eines maximalen Drosselbetrags, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich der vorgegebenen Geschwindigkeit ist, auf der Grundlage eines durch die Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektoreinrichtung erfassten Ergebnisses.
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Bei dieser Vorrichtung wird die Fahrzeuggeschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs erfasst, und der maximale Drosselbetrag wird auf einen vorgegebenen Wert begrenzt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich einer vorgegebenen Geschwindigkeit ist. Deshalb wird beim Ausführen einer Arbeit bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit die Ausgangsleistung des Motors begrenzt, selbst wenn der Fahrer beispielsweise das Gaspedal weiter nach unten drückt. Infolgedessen wird die Traktionskraft im Vergleich zu einem Fall ohne Begrenzung der Motorausgangsleistung reduziert, und es ist möglich, die Hubkraft zu erhöhen.
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Hier ist es möglich, die Traktionskraft zu reduzieren und die Hubkraft zu erhöhen, indem lediglich die Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst und der maximale Drosselbetrag abhängig von dem erfassten Ergebnis begrenzt wird, wodurch eine ganz einfache Konfiguration für die Steuerung angegeben wird. Es wird dementsprechend eine hohe Zuverlässigkeit erzielt.
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Die Motorsteuervorrichtung eines selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs gemäß der Erfindung umfasst ferner eine Pumpenförderdruck-Detektoreinrichtung für die Erfassung des Förderdrucks der Hydraulikpumpe der Arbeitsmaschine. Darüber hinaus reduziert die Traktionskraft-Steuervorrichtung die Traktionskraft durch ein Steuern des maximalen Drosselbetrags abhängig von dem Förderdruck der Pumpe zusätzlich zur Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit.
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Wenn es hier notwendig ist, während einer Arbeit mit dem konventionellen Arbeitsfahrzeug die Traktionskraft zu erzielen, geschieht dies der Konfiguration entsprechend, wenn der Betrieb des Arbeitsgeräts von dem Fahrer gestoppt wird. Andererseits wird, was die in der vorstehend genannten
JP-A-H05-106243 beschriebene Vorrichtung betrifft, der Hydraulikdruck des Hydraulikzylinders der Arbeitsmaschine auch dann nicht geändert, wenn die Arbeit der Arbeitsmaschine gestoppt wird. Die Drehung des Motors wird somit fortlaufend gesteuert, und es ist unmöglich, die Traktionskraft zu erhalten.
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Im Vergleich dazu wird bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Förderdruck der Hydraulikpumpe der Arbeitsmaschine reduziert, wenn der Betrieb der Arbeitsmaschine gestoppt wird. Der maximale Drosselbetrag wird daher abhängig von der Reduzierung gesteuert. Ebenfalls wird im Vergleich dazu der Förderdruck der Hydraulikpumpe der Arbeitsmaschine erhöht, wenn die Arbeitsmaschine im Einsatz ist. Der maximale Drosselbetrag wird abhängig von der Erhöhung gesteuert. Es ist daher möglich, mit der automatischen Steuerung eine Verarbeitung durchzuführen, die ähnlich ist wie die konventionelle Regulierung des Gleichgewichts durch den Eingriff des Fahrers.
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Bei einer Motorsteuervorrichtung eines selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird es dem Arbeitsfahrzeug erlaubt, einen Betriebsmodus des Motors umzuschalten zwischen einem Leistungsmodus für den Einsatz des Motors bei hoher Leistung, wobei der Schwerpunkt auf der Reduzierung der Arbeitsleistung liegt, und einem Sparmodus für den Einsatz des Motors bei niedriger Leistung, wobei der Schwerpunkt auf der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs liegt. Die Motorsteuervorrichtung umfasst ferner eine Motormodus-Beurteilungseinrichtung für die Beurteilung, ob der Motormodus auf den Leistungsmodus oder auf den Sparmodus eingestellt ist. Darüber hinaus führt die Traktionskraft-Steuereinrichtung die Steuerung nur durch, wenn der Motormodus auf den Leistungsmodus eingestellt ist.
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Wenn der Motormodus auf den Leistungsmodus eingestellt ist, könnte hier die Traktionskraft zu sehr erhöht werden. Darüber hinaus wird der Motormodus auf den Leistungsmodus eingestellt, wenn beabsichtigt ist, die hohe Hubkraft zu erzielen. In Reaktion darauf wird die Traktionskraftsteuerung nur auf den Leistungsmodus angewandt, in dem die Arbeitsmaschine stärker angetrieben werden muss und die Traktionskraft zu stark erhöht wird. Es ist daher möglich, eine effektive Motorsteuerung nur dann durchzuführen, wenn notwendig.
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Eine Motorsteuervorrichtung eines selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vorrichtung der zuvor erläuterten Ausgestaltung, wobei das Arbeitsfahrzeug ein Getriebe mit einer Mehrzahl von Schaltgängen aufweist. Darüber hinaus führt die Traktionskraft-Steuereinrichtung die Steuerung nur durch, wenn der Motormodus auf den Leistungsmodus eingestellt ist und wenn das Schaltgetriebe auf einen ersten Vorwärtsgang eingestellt ist.
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Hier wird ähnlich wie in dem oben genannten Fall die Traktionskraft oftmals zu sehr erhöht, wenn das Schaltgetriebe auf den ersten Vorwärtsgang eingestellt ist. Außerdem wird im Leistungsmodus der erste Gang gewählt, wenn eine Arbeit mit schweren Lasten auszuführen sind. Deshalb wird die Traktionskraftsteuerung wie vorstehend beschrieben im Leistungsmodus nur im ersten Gang durchgeführt. Ähnlich wie oben ist es folglich möglich, eine effektive Motorsteuerung nur dann durchzuführen, wenn dies notwendig ist.
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Eine Motorsteuervorrichtung eines selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vorrichtung einer der zuvor erläuterten Ausgestaltungen, wobei das Arbeitsfahrzeug eine Arbeitsmodus-Selektionseinrichtung für die Wahl einer Mehrzahl von Arbeitsmoden enthält, die vorab in Übereinstimmung mit dem Arbeitsgerätetyp eingestellt wurden. Hier umfassen die Arbeitsmoden zumindest einen ersten Arbeitsmodus und einen zweiten Arbeitsmodus. Darüber hinaus reduziert die Traktionskraft-Steuereinrichtung die Traktionskraft, indem der maximale Drosselöffnungsgrad bei der Wahl des ersten Arbeitsmodus derart begrenzt wird, dass er niedriger ist als der maximale Drosselöffnungsgrad bei der Wahl des zweiten Arbeitsmodus.
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Wenn beispielsweise ein Zahnmodus, in dem eine Arbeit geleistet wird, während eine Schaufel mit einer Mehrzahl von Zähnen an der vorderen Spitze an dem Arbeitsgerät montiert ist, als der erste Arbeitsmodus eingestellt ist, so wird für diesen Zahnmodus allgemein eine höhere Hubkraft benötigt als in allen anderen Moden als dem Zahnmodus. In Reaktion darauf wird erfindungsgemäß bei der Wahl des ersten Arbeitsmodus als Arbeitsmodus der maximale Drosselbetrag derart begrenzt, dass er niedriger ist als der maximale Drosselbetrag, wenn der zweite Arbeitsmodus gewählt wird.
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Wenn der erste Arbeitsmodus gewählt wird, wird hier der maximale Drosselbetrag noch weiter begrenzt, und die Höhe der Reduzierung der Traktionskraft ist größer als die in den anderen Moden. Es ist daher möglich, die Hubkraft weiter zu erhöhen und die Ausführbarkeit zu verbessern.
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Eine Motorsteuervorrichtung eines selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vorrichtung gemäß einer der oben erläuterten Ausgestaltungen, wobei das Arbeitsfahrzeug eine Arbeitsmodus-Selektionseinrichtung für die Wahl eines von einer Mehrzahl von Arbeitsmoden umfasst, die abhängig von dem Typ der Arbeitsmaschine voreingestellt wurden. Darüber hinaus führt die Traktionskraft-Steuereinrichtung eine Steuerung nur dann durch, wenn durch die Arbeitsmodus-Selektionseinrichtung ein spezieller Arbeitsmodus gewählt wird.
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Hier ist abhängig von dem Typ der Arbeitsmaschine eine Mehrzahl von Arbeitsmoden eingestellt. Wenn beispielsweise ein spezieller Modus wie beispielsweise bei Arbeiten mit schweren Lasten in einem Steinbruch und dergleichen aus der Mehrzahl von Arbeitsmoden ausgewählt wird, ist möglicherweise eine hohe Hubkraft erforderlich, da die schweren Lasten auf die Arbeitsmaschine wirken. In Reaktion darauf wird erfindungsgemäß eine Steuerung zur Reduzierung des maximalen Drosselbetrags nur dann ausgeführt, wenn als Arbeitsmodus ein spezieller Arbeitsmodus gewählt wird. Die Ausführbarkeit wird dadurch verbessert.
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Eine Motorsteuervorrichtung eines selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vorrichtung gemäß der soeben genannten Ausgestaltung, wobei der spezielle Arbeitsmodus zumindest einen ersten Arbeitsmodus und einen zweiten Arbeitsmodus umfasst und die Traktionskraft-Steuereinrichtung die Traktionskraft reduziert, indem der maximale Drosselöffnungsgrad bei der Wahl des ersten Arbeitsmodus derart begrenzt wird, dass er niedriger ist als der maximale Drosselöffnungsgrad bei der Wahl des zweiten Arbeitsmodus.
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In diesem Fall ist es auf ähnliche Weise wie bei der Vorrichtung der sechsten Erfindung möglich, eine höhere Traktionskraft zu erzielen, indem der maximale Drosselbetrag nur dann auf einen kleinen Wert reduziert wird, wenn die hohe Traktionskraft benötigt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Außenansicht eines Radladers;
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2 ist eine schematische Darstellung einer Steuerschaltung des Radladers;
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3 ist eine schematische Darstellung der Relation zwischen Traktionskraft und Hubkraft;
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4 ist ein Flussdiagramm der Motorsteuerung;
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5 ist eine schematisch Darstellung des Verhaltens des Motordrehmoments in einem Leistungsmodus und in einem Sparmodus;
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6 enthält Diagramm für die Darstellung der Relation zwischen dem Förderdruck einer Hydraulikpumpe der Arbeitsmaschine und einem maximalen Drosselbetrag.
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Beste Ausführungsform der Erfindung
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Gesamtkonfiguration
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1 zeigt einen Radlader 1 einer Ausführungsform der Erfindung. Der Radlader 1 hat einen Fahrzeugkörper 2, eine Arbeitsmaschine 3, die an dem vorderen Bereich des Fahrzeugkörpers 2 montiert ist, vier Räder 4, die an dem Fahrzeugkörper 2 montiert sind, so dass sich der Fahrzeugkörper 2 durch die Drehung der Räder 4 fortbewegen kann, während er von den Rädern 4 gestützt wird, und eine Fahrerkabine 5, die auf der Oberseite des Fahrzeugkörpers 2 montiert ist. Weiterhin ist der Fahrzeugkorper 2, wie in 2 dargestellt, mit einem Motor 11, einem Getriebe 6, einer Hydraulikpumpe 7 für die Arbeitsmaschine, einer Lenkhydraulikpumpe 8, einem Lenkzylinder 9, einer Steuereinheit 10 und dergleichen ausgestattet. Ein in dem Motor 11 erzeugtes Ausgangsdrehmoment wird auf das Getriebe 6, die Hydraulikpumpe 7 der Arbeitsmaschine, die Lenkhydraulikpumpe 8 und dergleichen verteilt, so dass das Ausgangdrehmoment wirksam ist für den Antrieb der Arbeitsmaschine 3 und/oder als Antriebskraft für die Fahrt. 1 ist eine Außenansicht einer Seite des Radladers 1, und 2 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration eines Hydraulikkreises und eines Steuersystems des Radladers 1.
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Der Motor 11 ist ein Dieselmotor, und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 12 für die Steuerung des Ausgangsdrehmoments und der Drehgeschwindigkeit des Motors 11 ist an dem Motor 11 angebracht. Zusätzlich ist der Motor 11 mit einer Motorgeschwindigkeits-Detektoreinheit 13 versehen, die aus einem Rotationssensor für die Erfassung der tatsächlichen Drehgeschwindigkeit des Motors 11 besteht. Ein von der Motorgeschwindigkeits-Detektoreinheit 13 ausgegebenes Drehgeschwindigkeitssignal wird in die Steuereinheit 10 eingegeben.
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Das Fahrgetriebe 6, das einen Drehmomentwandler 14 aufweist, ist mit einer Ausgangswelle des Motors 11 gekoppelt, und die von dem Motor 11 erzeugte Antriebskraft wird über das Getriebe 6 auf die Räder 4 übertragen. Das Getriebe 6 ist so konfiguriert, dass es das Untersetzungsverhältnis in eine Vielzahl von Phasen unterteilen kann, die von einer hohen bis zu einer niedrigen Geschwindigkeit reichen.
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Die Hydraulikpumpe 7 für die Arbeitsmaschine ist eine Hydraulikpumpe mit variablem Fördervolumen, die durch die Motorkraft des Motors 11 angetrieben wird. Die Hydraulikpumpe 7 für die Arbeitsmaschine ist mit einem Regler 16 zum Regulieren des Kippdrehwinkels einer Taumelscheibe der Hydraulikpumpe 7 für die Arbeitsmaschine versehen, wozu Drucköl verwendet wird, das von der Hydraulikpumpe 7 für die Arbeitsmaschine abgegeben wird, und mit einem elektromagnetischen Steuerventil 17 für die Steuerung des Reglers 16 auf der Grundlage eines Steuerstroms aus der Steuereinheit 10. Außerdem ist ein Drucksensor 18 für die Erfassung des Förderdrucks der Hydraulikpumpe 7 für die Arbeitsmaschine vorgesehen, und ein Pumpenförderdrucksignal von dem Drucksensor 18 wird in die Steuereinheit 10 eingegeben.
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Die Arbeitsmaschine 3 ist eine Einheit, die durch das Drucköl angetrieben wird, das von der Hydraulikpumpe 7 für das Arbeitsgerät zu liefern ist. Die Arbeitsmaschine 3 hat einen Hubarm 19, der an dem vorderen Bereich des Fahrzeugkörpers 2 montiert ist, eine Schaufel 20, die an der Spitze des Hubarms 19 montiert ist, und einen Arbeitsmaschinenzylinder 21. Der Hubarm 19 ist ein Armelement zum Heben der Schaufel 20, die an seiner Spitze befestigt ist. Die Schaufel 20 ist an der Spitze des Hubarms 19 befestigt. Der Arbeitsmaschinenzylinder 21 ist ein hydraulischer Betätiger für den Antrieb des Hubarms 19 und der Schaufel 20 mit dem Drucköl, das von der Hydraulikpumpe 7 für die Arbeitsmaschine 3 zu liefern ist. Es ist anzumerken, dass für den Radlader 1 ein Zahnmodus als Arbeitsmodus eingerichtet ist. Der Zahnmodus ist ein Modus, der hauptsächlich für die Arbeit mit schweren Lasten in einem Steinbruch und dergleichen zum Einsatz kommt, wobei die Schaufel 20 an ihrer Spitze eine Vielzahl von Zähnen aufweist.
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Die Lenkhydraulikpumpe 8 ist eine Hydraulikpumpe mit variablem Fördervolumen, die durch den Ausgang des Motors 11 angetrieben wird. Die Lenkhydraulikpumpe 8 ist mit einem Regler 22 für die Regulierung des Kippdrehwinkels einer Taumelscheibe der Lenkhydraulikpumpe 8 unter Nutzung des von der Lenkhydraulikpumpe 8 zu liefernden Drucköls und mit einem elektromagnetischen Steuerventil 23 für die Steuerung des Reglers 22 auf der Grundlage eines Steuerstroms aus der Steuereinheit 10 versehen. Der Lenkzylinder 9 wird durch Drucköl angetrieben, das von der Lenkhydraulikpumpe 8 zu liefern ist, und ändert die Bewegungsrichtung während der Fahrt. Außerdem ist ein Drucksensor 24 für die Erfassung des Förderdrucks der Lenkhydraulikpumpe 8 vorgesehen, und ein Pumpenförderdrucksignal von dem Drucksensor 24 wird in die Steuereinheit 10 eingegeben.
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Die Führerkabine 5 ist auf einem Teil des Fahrzeugkörpers 2 angeordnet, der etwas vor der Mitte des Fahrzeugkörpers 2 liegt. Die Führerkabine 5 ist mit einem von dem Fahrer betätigten Gaspedal 25, einer Bedieneinheit 15, einer Anzeigeeinheit für die Anzeige einer Vielfalt von Informationen und dergleichen ausgestattet.
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Das Gaspedal 25 ist ein Mittel, das die Anweisung für eine Zieldrehgeschwindigkeit des Motors 11 gibt, und eine Detektoreinheit 27 für die Erfassung des Beschleunigeröffnungsgrads, die aus einem Potenziometer für die Erfassung des Betätigungsgrads des Gaspedals 25 besteht, und dergleichen sind mit dem Gaspedal 25 gekoppelt. Ein Öffnungssignal, das den Öffnungsgrad des Gaspedals 25 angibt, wird von der Detektoreinheit 27 für die Erfassung des Beschleunigeröffnungsgrads an die Steuereinheit 10 gesandt, und es wird ein Steuersignal von der Steuereinheit 10 an die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 12 ausgegeben. Darüber hinaus ist ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 26 für die Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit an der Ausgangsseite des Getriebes 6 angeordnet. Ein Signal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 26 wird in die Steuereinheit 10 eingegeben.
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Die Bedieneinheit 15 umfasst ein Bedienfeld mit einer Lenkung, einem Bedienhebel und einem Bedienknopf (sämtlich in der Zeichnung nicht dargestellt) und dergleichen. Die Bedieneinheit 15 wird von einem Fahrer bedient, um die Bewegungsrichtung des Radladers 1 zu ändern, um zwischen einem Leistungsmodus und einem Sparmodus umzuschalten, um in den Zahnmodus zu schalten, um das Untersetzungsverhältnis für das Getriebe 6 zu wählen und dergleichen. Der Leistungsmodus ist ein Arbeitsmodus, der zu wählen ist, wenn im Vergleich zur Kraftstoffverbrauchsrate die Arbeitsleistung Priorität erhalten soll, und er ist für eine Ausgangsleistung des Motors konfiguriert, die höher ist als im Sparmodus. Der Sparmodus ist ein Arbeitsmodus, bei dem die Leistung im Vergleich zu dem Leistungsmodus geringer ist, aber die Kraftstoffverbrauchsrate höher als in dem Leistungsmodus ist, und der Sparmodus ist für eine Motorausgangsleistung konfiguriert, die auf eine geringere Ausgangsleistung als die im Leistungsmodus reduziert ist.
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Die Steuereinheit 10 hat eine Vielfalt von Funktionen, umfassend die Funktion als Motorsteuerabschnitt für die Steuerung des Motors 11, als Hydraulikpumpensteuerabschnitt für die Steuerung der Hydraulikpumpe 7 der Arbeitsmaschine und dergleichen. Die Steuereinheit 10 ist eine Einheit für die Durchführung des Fahrbetriebs des Radladers 1, d. h. eine Einheit zum Steuern einer Vielfalt von Einheiten wie Motor 11 und Arbeitsmaschine 3. Beispielsweise hat die Steuereinheit 10 Funktionen zum Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 12 auf der Grundlage des Öffnungsgrads des Gaspedals 25 und der tatsächlichen Drehgeschwindigkeit des Motors 11 und zum Steuern der Traktionskraft abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Förderdruck der Hydraulikpumpe 7 für das Arbeitsgerät und dergleichen.
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Steuerungsablauf
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Der Ablauf einer Steuerung durch die Steuereinheit 10 wird im Folgenden beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf der Ausgleichssteuerung zwischen der Hubkraft und der Traktionskraft liegt.
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Hubkraft und Traktionskraft
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Zunächst wird die Relation zwischen Hubkraft und Traktionskraft mit Bezugnahme auf 3 erläutert.
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Wie in 3 dargestellt ist, wird der Hubarm 19 durch den Arbeitsmaschinenzylinder 21 nach oben und nach unten bewegt. Wenn hier die Hubkraft, die ausschließlich durch den Arbeitsmaschinenzylinder 21 erzeugt wird, als die Hubkraft Ls definiert wird, wird erwartet, dass der Hubkraft Ls ein Widerstand durch die Traktionskraft R entgegengebracht wird. Mit anderen Worten: Die Traktionskraft R wirkt als Antihubkraft Lr, wenn zum Beispiel eine Arbeit verrichtet wird, bei der der Radlader vorwärts fährt und Sediment in die Schaufel 20 lädt und die Schaufel 20 dann durch den Antrieb des Hubarms 19 nach oben bewegt wird. Folglich wird die gesamte Hubkraft Lt angegeben als Lt = Ls – Lr. Deshalb ist es notwendig, die Traktionskraft zu reduzieren, wenn eine hohe Hubkraft benötigt wird.
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In Reaktion darauf führt der Radlader gemäß der vorliegenden Erfindung eine Steuerung für die Reduzierung der Traktionskraft beispielsweise gemäß einem in 4 dargestellten Flussdiagramm durch.
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Traktionskraftsteuerung
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Zunächst wird in Schritt S1 beurteilt, ob der Motor 11 auf den Leistungsmodus eingestellt ist. Der Leistungsmodus und der Sparmodus werden hier in einfacher Weise erklärt. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist der Radlader 1 so konfiguriert, dass er durch die Betätigung der Bedieneinheit 15 durch den Fahrer den Leistungsmodus, mit Priorität auf der Arbeitsleistung, und den Sparmodus, mit Priorität auf der Kraftstoffverbrauchsrate, wählen kann.
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Leistungsmodus und Sparmodus
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Wenn der Leistungsmodus gewählt wird, wird eine Ausgangsdrehmomentcharakteristik des Motors 11 eingestellt, die anhand der Ausgangsdrehmomentlinie des Motors ELa in 5 dargestellt ist. Darüber hinaus wird eine Absorptionsdrehmomentcharakteristik eingestellt, die anhand der Absorptionsdrehmomentlinie T/C dargestellt ist. Das Absorptionsdrehmoment ist die Summe des Absorptionsdrehmoments des Drehmomentwandlers und des Absorptionsdrehmoments der Hydraulikpumpe der Arbeitsmaschine und es wird bestimmt durch die Fahrbedingung, die Arbeitslast, die Regulierung der Menge des von der Hydraulikpumpe für die Arbeitsmaschine gelieferten Öls und dergleichen. In 5 ist die Absorptionsdrehmomentlinie T/C eine monoton ansteigende Funktion mit einer Variablen der Motordrehzahl. Darüber hinaus ist es in diesem Fall möglich, eine Arbeit mit hoher Last höchst effizient auszuführen, wenn das Ausgangsdrehmoment und das Absorptionsdrehmoment des Motors 11 an einem Abstimmungspunkt Ma abgestimmt werden und wenn die Hydraulikpumpe die Motorausgangsleistung an dem Abstimmungspunkt Ma, d. h. die maximale Leistung der Motors 11 absorbiert.
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Wenn dagegen der Sparmodus gewählt wird, wird eine Ausgangsdrehmomentcharakteristik des Motors eingestellt, die anhand der Ausgangsdrehmomentlinie des Motors ELb dargestellt ist. Dann werden das Ausgangsdrehmoment und das Absorptionsdrehmoment des Motors 11 an einem Abstimmungspunkt Mb abgestimmt. Wie vorstehend beschrieben, ist der Sparmodus derart konfiguriert, dass das Ausgangsdrehmoment und das Absorptionsdrehmoment des Motors 11 an dem Abstimmungspunkt Mb mit der Kraftstoffverbrauchsrate abgestimmt werden können, die niedriger ist als jene an dem Abstimmungspunkt Ma im Leistungsmodus. Es ist daher möglich, den Motor in einem Bereich mit gutem Kraftstoffwirkungsgrad einzusetzen, so dass dementsprechend die Kraftstoffverbrauchsrate verbessert werden kann.
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Wenn der Sparmodus gewählt wird, führt der Ablauf von Schritt S1 zu Schritt S2, und der maximale Drosselbetrag wird auf 100% eingestellt. Mit anderen Worten: Die Traktionskraft wird nicht ohne Begrenzung des maximalen Drosselbetrags reduziert. Dies deshalb, weil die Traktionskraft ursprünglich nicht zu hoch ist und der Widerstand hinsichtlich der Hubkraft gering ist, wenn die Fahrbewegung und die Arbeit im Sparmodus erfolgen. Dies auch deshalb, weil die hohe Hubkraft bei der Fahrbewegung und Arbeit im Sparmodus nicht benötigt wird.
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Wenn dagegen der Leistungsmodus gewählt wird, führt der Ablauf von Schritt S1 zu Schritt S5. In Schritt S5 wird beurteilt, ob das Schaltgetriebe des Getriebes 6 auf den ersten Vorwärtsgang eingestellt ist.
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Steuerung durch das Schaltgetriebe
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Wenn das Schaltgetriebe nicht auf den ersten Vorwärtsgang eingestellt ist, führt der Ablauf von Schritt S5 zu Schritt S2, und der maximale Drosselbetrag wird ähnlich wie oben auf 100% eingestellt. Wenn im Leistungsmodus der erste Gang eingestellt ist, besteht folglich die Tendenz, dass eine zu hohe Traktionskraft erzeugt wird. Wenn somit eine zu hohe Traktionskraft erzeugt wird, wird die Schleppkraft der Hubkraft relativ hoch, so dass die Ausführbarkeit reduziert wird. Ebenso wird beim Durchführen einer Arbeit mit schwerer Last das Schaltgetriebe des Getriebes allgemein in den ersten Gang gewechselt, und es wird die hohe Traktionskraft benötigt. Wenn jedoch andere Arten von Arbeiten durchgeführt werden, ist die zu erzeugende Traktionskraft nicht zu hoch, und die Schleppkraft der Hubkraft ist gering. Deshalb wird der maximale Drosselbetrag nicht begrenzt.
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Steuerung durch die Fahrzeuggeschwindigkeit
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Wenn das Schaltgetriebe des Getriebes 6 auf den ersten Vorwärtsgang eingestellt wird, führt der Ablauf von Schritt S5 zu Schritt S6. In Schritt S6 wird auf der Grundlage eines Signals von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 26 beurteilt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich 3 km/h ist. Es ist anzumerken, dass in dieser Ausführungsform die Traktionskraft auf der Grundlage der Beurteilung gesteuert wird, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich 3 km/h ist, und es wird ein geeigneter Wert abhängig von dem Fahrzeugtyp gewählt.
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Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 3 km/h übersteigt, führt der Ablauf von Schritt S6 zu Schritt S2, und der maximale Drosselbetrag wird auf 100% eingestellt. Mit anderen Worten: Es wird allgemein eine Arbeit mit schwerer Last bei niedriger Geschwindigkeit ausgeführt. Deshalb wird, wenn die Geschwindigkeit nicht niedrig ist, beurteilt, dass eine Arbeit mit schwerer Last nicht ausgeführt wird. Demzufolge wird keine Steuerung für die Reduzierung der Traktionskraft durchgeführt.
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Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich 3 km/h ist, führt der Ablauf von Schritt S6 zu Schritt S7. In Schritt S7 wird beurteilt, ob der Arbeitsmodus auf den Zahnmodus (erster Arbeitsmodus) eingestellt ist. Ob der Arbeitsmodus auf den Zahnmodus eingestellt ist, wird auf der Grundlage der Beurteilung festgestellt, ob ein Umschalter an einem Bedienfeld, der zum Umschalten des Arbeitsmodus in den Zahnmodus verwendet wird, betätigt wird.
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Steuerung durch den Arbeitsmodus
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Wenn der Arbeitsmodus nicht auf den Zahnmodus eingestellt ist, führt der Ablauf von Schritt S7 zu Schritt S8. In Schritt S8 wird beurteilt, ob der Arbeitsmodus auf den anderen speziellen Arbeitsmodus (zweiten Arbeitsmodus) eingestellt ist. Der spezielle Arbeitsmodus ist hier der Modus, in dem zwar die zu bewältigende Last nicht schwerer ist als im Zahnmodus, jedoch die Hubkraft benötigt wird. Wenn dieser Arbeitsmodus gewählt wird, führt der Ablauf von Schritt S8 zu Schritt S9, und der maximale Drosselbetrag wird auf 80% eingestellt. Es ist anzumerken, dass der maximale Drosselbetrag in Schritt S9 auf 80% eingestellt wird, doch wie in der noch zu beschreibenden 6 dargestellt ist, kann der maximale Drosselbetrag so konfiguriert sein, dass er in einem Bereich von 78–100% (78% und 100% nicht eingeschlossen) mit einer Tabelle gesteuert werden kann, abhängig von dem Förderdruck der Hydraulikpumpe 7 für die Arbeitsmaschine.
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Deshalb wird selbst dann, wenn der Fahrer das Gaspedal voll durchdrückt, der maximale Drosselbetrag auf 80% des Normalzustands (100%) begrenzt. Deshalb wird die Traktionskraft reduziert, und es ist möglich, die Hubkraft um den Betrag zu erhöhen, der dem Reduzierbetrag der Traktionskraft entspricht.
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Wenn dagegen der Leistungsmodus gewählt wird und das Schaltgetriebe auf der ersten Vorwärtsgang einer niedrigen Geschwindigkeit und der Arbeitsmodus nicht auf den Zahnmodus eingestellt ist und wenn ferner der Arbeitsmodus nicht auf den anderen speziellen Arbeitsmodus eingestellt ist, führt der Ablauf von Schritt S8 zu Schritt S10, und der maximale Drosselbetrag wird auf 100% eingestellt. Mit anderen Worten: der maximale Drosselbetrag wird nicht begrenzt.
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Wird der Arbeitsmodus dagegen auf den Zahnmodus eingestellt, führt der Ablauf von Schritt S7 zu Schritt S11. In Schritt S11 wird der maximale Drosselbetrag auf der Grundlage einer in 6(a) gezeigten Tabelle begrenzt, d. h. auf der Grundlage des Förderdrucks der Hydraulikpumpe 7. Insbesondere dann, wenn der Förderdruck kleiner oder gleich P1 (z. B. 200 kg/cm2) ist, wird der maximale Drosselbetrag auf B1 (78% in diesem Fall) eingestellt. Wenn der Förderdruck P2 (z. B. 250 kg/cm2) ist, wird der maximale Drosselbetrag auf B2 (67% in diesem Fall) eingestellt, der niedriger ist als B1. Wenn der Förderdruck P3 (z. B. 300 kg/cm2) ist, wird der maximale Drosselbetrag auf B3 (57% in diesem Fall) begrenzt, der noch niedriger ist als B2. Wie anhand der durchgezogenen Linie in 6(b) dargestellt ist, wird der maximale Drosselbetrag außerdem durch eine Interpolationsberechnung für die lineare Änderung des maximalen Drosselbetrags eingestellt. Es muss nicht eigens erwähnt werden, dass die in 6a angegebenen Zahlenwerte lediglich ein Beispiel sind und dass eine geeignete Tabelle gemäß dem Fahrzeugtyp, dem Inhalt der Arbeit und dergleichen erstellt wird.
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Hier wird eine Verarbeitung für die Reduzierung des maximalen Drosselbetrags in Reaktion auf die Erhöhung des Förderdrucks der Hydraulikpumpe 7 der Arbeitsmaschine 3 durchgeführt. Die Traktionskraft wird deshalb in Reaktion auf die Erhöhung der Arbeitslast weiter reduziert und die Hubkraft dementsprechend erhöht. Die Ausführbarkeit der Arbeit wird weiter verbessert.
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Wenn der vorstehend beschriebene maximale Drosselbetrag begrenzt wird, erfolgt eine unmittelbare Änderung des maximalen Drosselbetrags, wenn die Bedingungen jeweils erfüllt sind. Wenn jedoch der maximale Drosselbetrag nach seiner Begrenzung (z. B. von 100% auf 78%) auf die ursprünglichen 100% zurückgeführt wird, speziell beim Umschalten von der Vorwärtsbewegung auf die Rückwärtsbewegung, ist der maximale Drosselbetrag so konfiguriert, dass er in einem Zustand geändert wird, in dem der Hydraulikdruck auf einem konstanten Druck gehalten wird, und er ist so konfiguriert, dass er nicht in einer Phase geändert wird, in der der Hydraulikdruck der Hydraulikkupplung variiert, während der Schaltgang des Getriebes geschaltet wird.
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Bei der vorstehenden Konfiguration wird der maximale Drosselbetrag abhängig von dem Motormodus (abhängig davon, ob der Leistungsmodus gewählt wird), von dem Schaltgang (abhängig davon, ob der Schaltgang in den ersten Vorwärts/Rückwärtsgang geschaltet wird), von dem Arbeitsmodus (abhängig davon, ob der Arbeitsmodus entweder auf den Zahnmodus oder auf den anderen Spezialmodus eingestellt ist) und von dem Förderdruck der Hydraulikpumpe 7 der Arbeitsmaschine eingestellt, und der eingestellte maximale Drosselbetrag wird an den Motorsteuerabschnitt der Steuereinheit 10 ausgegeben.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der maximale Drosselbetrag begrenzt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist. Demzufolge wird die Motorausgangsleistung begrenzt, selbst wenn der Fahrer das Gaspedal niederdrückt. Es ist deshalb möglich, die Traktionskraft zu reduzieren, und es ist möglich, die Hubkraft um den Betrag zu erhöhen, der dem reduzierten Betrag der Traktionskraft entspricht.
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Ebenso wird bei Einstellung des Arbeitsmodus auf den Zahnmodus der maximale Drosselbetrag abhängig von dem Förderdruck der Hydraulikpumpe 7 der Arbeitsmaschine gesteuert. Es ist deshalb möglich, die Traktionskraft abhängig von einer Last geeignet zu steuern, und es ist entsprechend möglich, die Hubkraft zu erhöhen. Ferner ist es möglich, den Hubbetrag abhängig von dem Förderdruck der Hydraulikpumpe 7 für die Arbeitsmaschine zu steuern. Deshalb wird die Traktionskraft nicht reduziert, wenn der Betrieb der Arbeitsmaschine 3 gestoppt wird. Andererseits wird die Zugkraft reduziert und die Hubkraft erhöht, wenn die Arbeitsmaschine 3 betrieben wird. Es ist demzufolge möglich, eine Verarbeitung durch eine automatische Steuerung durchzuführen, die ähnlich ist wie die Regulierung des Gleichgewichts, die durch die konventionelle Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer erfolgt.
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Ferner wird hier die Steuerung zur Reduzierung der Traktionskraft nur dann durchgeführt, wenn der Motormodus auf den Leistungsmodus eingestellt wird und wenn das Schaltgetriebe in den ersten Vorwärtsgang oder in den ersten Rückwärtsgang geschaltet wird. Die Durchführung einer wirksamen Motorsteuerung ist somit nur möglich, wenn die Steuerung der Traktionskraft benötigt wird.
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Weitere Ausführungsformen
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In der vorstehenden Ausführungsform ist der Zahnmodus als der erste Arbeitsmodus eingestellt, und der andere spezielle Arbeitsmodus ist als der zweite Arbeitsmodus eingestellt. Jedoch sind die Arbeitsmoden jeweils nicht auf diese beschränkt. Zum Beispiel kann ein Arbeitsmodus, in welchem eine Klaue (oder Klauen) anstelle der Schaufel an dem Fahrzeug befestigt ist (sind) und mit dieser Klaue Holz aufgenommen und aufgeladen wird, als der erste Arbeitsmodus eingestellt sein, und der vorstehend beschriebene Zahnmodus kann als der zweite Arbeitsmodus eingestellt sein. In diesem Fall kann der maximale Drosselbetrag in dem ersten Arbeitsmodus gemäß einer Charakteristik gesteuert werden, die anhand der Strichpunktlinie in 6 dargestellt ist. Auf ähnliche Weise wie oben kann der maximale Drosselbetrag im zweiten Arbeitsmodus (Zahnmodus) gemäß einer Charakteristik gesteuert werden, die anhand einer durchgezogenen Linie in 6 dargestellt ist.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es erfindungsgemäß möglich, einen angemessenen Ausgleich zwischen der Traktionskraft und der Hubkraft mit einer einfachen Steuerung zu erzielen, wodurch die Ausführbarkeit weiter verbessert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radlader
- 2
- Fahrzeugkörper
- 3
- Arbeitsmaschine
- 4
- Räder
- 5
- Fahrerkabine
- 6
- Getriebe
- 7
- Hydraulikpumpe der Arbeitsmaschine
- 8
- Lenkhydraulikpumpe
- 9
- Lenkzylinder
- 10
- Steuereinheit
- 11
- Motor
- 12
- Kraftstoffeinspritzvorrichtung
- 13
- Motorgeschwindigkeits-Detektoreinheit
- 14
- Drehmomentwandler
- 15
- Bedieneinheit
- 16
- Regler
- 17
- elektromagnetisches Steuerventil
- 18
- Drucksensor
- 19
- Hubarm
- 20
- Schaufel
- 21
- Arbeitsmaschinenzylinder
- 22
- Regler
- 23
- elektromagnetisches Steuerventil
- 24
- Drucksensor
- 25
- Gaspedal
- 26
- Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
- 27
- Detektoreinheit
- Ls
- Hubkraft
- R
- Traktionskraft
- Lr
- Antihubkraft
- Lz
- gesamte Hubkraft
- ELa
- Ausgangsdrehmomentlinie des Motors (Leistungsmodus)
- T/C
- Absorptionsdrehmomentlinie
- Ma
- Abstimmungspunkt (Leistungsmodus)
- ELb
- Ausgangsdrehmomentlinie des Motors (Sparmodus)
- Mb
- Abstimmungspunkt (Sparmodus)
