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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 ein Arbeitsgerät von einem einzigen Motor
bezieht. Insbesondere die Antriebskraft für ein Fahrgestell
des Radladers wird 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 die Durchführung
von Vorgängen gleichzeitig eingesetzt, nämlich
zum Fahren und zum Laden. Wesentlich ist daher, wie die Ausgangsleistung
des Motors ausgewogen auf die Seite des Fahrgestells und auf die
Seite des Arbeitsgeräts 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, in der die Hubkraft des Hubarms zurückgebracht
wird.
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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 durch die
Bedienung des Beschleunigers seitens des Fahrers reguliert wird.
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Andererseits
führt eine zu hohe Hubkraft zu einer unzureichenden Traktionskraft,
und eine 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-Publikation
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 Publikation 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.
- Patentreferenz
1 japanische Patentanmeldungs-Publikation Nr. JP-A-H05-106243
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Offenbarung der Erfindung
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Bei
dem in der vorstehend genannten Publikation 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 Rückführungsregelung
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 Beschleunigers
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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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, mit einer einfachen Steuerung/Regelung
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 einer
ersten 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/Regelung angegeben wird. Es wird dementsprechend
eine hohe Zuverlässigkeit erzielt.
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Eine
Motorsteuervorrichtung eines selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs gemäß einer
zweiten Erfindung ist die Vorrichtung gemäß der
ersten Erfindung und 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/Regeln 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 konventionellen Publikation 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/geregelten,
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 Gegensatz dazu wird
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/Regelung
eine Verarbeitung durchzuführen, die ähnlich ist
wie die konventionelle Regulierung des Gleichgewichts durch den
Eingriff des Fahrers.
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Eine
Motorsteuervorrichtung eines selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs einer
dritten Erfindung ist die Vorrichtung gemäß der
ersten oder der zweiten Erfindung, und es wird den Arbeitsfahrzeug
erlaubt, einen Betriebsmodus des Motors umzuschalten zwischen einem
Leistungsmodus für den Einsatz des Motors bei hoher Leistung,
wobei der Schwerpunkt auf der Reduzierung 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/Regelung
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
vierten Erfindung ist die Vorrichtung der dritten Erfindung, und
das Arbeitsfahrzeug enthält ein Getriebe mit einer Vielzahl von
Geschwindigkeitswechselrädern. Darüber hinaus
führt die Traktionskraft-Steuereinrichtung die Steuerung/Regelung
nur durch, wenn der Motormodus auf den Leistungsmodus eingestellt
ist und wenn das Geschwindigkeitswechselrad 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 Geschwindigkeitswechselrad
auf den ersten Vorwärtsgang eingestellt ist. Außerdem
wird im Leistungsmodus der erste Gang gewählt, wenn eine
Arbeit mit schweren Lasten ausgeführt wird. 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
fünften Erfindung ist die Vorrichtung einer der Erfindungen
eins bis vier, und 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.
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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 anderen Moden, den Zahnmodus ausschließend. 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 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
sechsten Erfindung ist die Vorrichtung gemäß einem
der Aspekte eins bis vier, und das Arbeitsfahrzeug umfasst eine Arbeitsmodus-Selektionseinrichtung
für die Wahl eines von einer Mehrzahl von Arbeitsmoden,
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/Regelung 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
siebten Erfindung ist die Vorrichtung gemäß der
sechsten Erfindung, und der spezielle Arbeitsmodus umfasst zumindest
einen ersten Arbeitsmodus und einen zweiten Arbeitsmodus und die
Traktionskraft-Steuereinrichtung reduziert 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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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 schematische Darstellung des Verhaltens des Motordrehmoments
in einem Leistungsmodus und in einem Sparmodus;
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6 enthält
Diagramme 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 fortbewegen kann, während er von den
Rädern gestützt wird, und eine Fahrerkabine 5,
die auf der Oberseite des Fahrzeugkörpers 2 montiert
ist. Weiterhin ist der Fahrzeugkörper 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
zu liefern ist. Es ist anzumerken, dass für den Radlader
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
ist höher als in dem Leistungsmodus, 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/Regelung
des Motors, als Hydraulikpumpensteuerabschnitt für die
Steuerung/Regelung der Hydraulikpumpe der Arbeitsmaschine und dergleichen.
Die Steuereinheit 10 ist eine Einheit für die
Durchführung des Fahrbetriebs des Radladers 1,
d. h. eine Einheit zum Steuern/Regeln einer Vielfalt von Einheiten
wie Motor und Arbeitsmaschine. Beispielsweise hat die Steuereinheit 10 Funktionen
zum Steuern/Regeln 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 Schwerkpunkt 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 Si beurteilt, ob der Motor auf den Leistungsmodus
eingestellt ist. Der Leistungmodus 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
wählen kann, mit Priorität auf der Arbeitsleistung,
und den Sparmodus, mit Priorität auf der Kraftstoffverbrauchsrate.
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Leistungsmodus und Sparmodus
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Wenn
der Leistungsmodus gewählt wird, wird eine Ausgangsdrehmomentcharakteristik
des Motors 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 Absorptiondrehmoment 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 Kraftstoffverbrauch 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 Si zu Schritt S5. In Schritt S5 wird beurteilt,
ob das Geschwindigkeitswechselrad des Getriebes auf den ersten Vorwärtsgang
eingestellt ist.
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Steuerung durch das Geschwindigkeitswechselrad
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Wenn
das Geschwindigkeitswechselrad 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 folglich
die Ausführbarkeit reduziert wird. Ebenso wird beim Durchführen
einer Arbeit mit schwerer Last das Geschwindigkeitswechselrad 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 Geschwindigkeitswechselrad des Getriebes 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 Fahrzeugsensor
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 der niedrigen Geschwindigkeit ausgeführt.
Deshalb wird, wenn die Geschwindigkeit nicht niedrig ist, beurteilt,
dass eine Arbeit mit schwerer Last nicht ausgeführt wird.
Demzufolge wird keine Steuerung/Regelung 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
Zahnmessermodus 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 Zahnmessermodus, 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 Geschwindigkeitswechselrad
auf den ersten Vorwärtsgang einer niedrigen Geschwindigkeit
und der Arbeitsmodus nicht auf den Zahnmodus eingestellt wird und
wenn ferner der Arbeitsmodus nicht auf den anderen speziellen Arbeitsmodus
eingestellt wird, 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 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 das Geschwindigkeitswechselrad 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 Geschwindigkeitswechselrad (abhängig
davon, ob das Geschwindigkeitswechselrad 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/geregelt.
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 gestoppt wird. Andererseits wird die Zugkraft
reduziert und die Hubkraft erhöht, wenn die Arbeitsmaschine
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 in die Steuerung zur Reduzierung der Traktionskraft nur
dann durchgeführt, wenn der Motormodus auf den Leistungsmodus
eingestellt wird und wenn das Geschwindigkeitswechselrad 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 (Zahnmessermodus) 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 gemäß der
vorliegenden Erfindung 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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Zusammenfassung
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, die Ausführbarkeit durch
einen geeigneten Ausgleich zwischen der Traktionskraft und der Hubkraft
mit einer einfachen Steuerung zu verbessern. Diese Motorsteuervorrichtung
eines selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs ist eine Motorsteuervorrichtung
eines selbstfahrenden Arbeitsfahrzeugs, das eine Arbeitsmaschinen-Hydraulikpumpe 7 für
den Antrieb einer Arbeitsmaschine und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 26 für
die Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit sowie eine Traktionskraft-Steuereinrichtung 10 umfasst.
Die Traktionskraft-Steuereinrichtung 10 reduziert die Traktionskraft
durch eine Begrenzung des maximalen Drosselbetrags, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
kleiner oder gleich einer vorgegebenen Geschwindigkeit ist, auf
der Grundlage des durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 26 erfassten Ergebnisses.
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- 1
- Radlader
- 3
- Arbeitsmaschine
- 7
- Hydraulikpumpe
der Arbeitsmaschine
- 10
- Steuereinheit
- 18
- Druckfühler
- 19
- Hubarm
- 20
- Schaufel
- 25
- Gaspedal
- 26
- Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 05-106243
A [0007, 0007]