DE19517513C2

DE19517513C2 - Motorgeschwindigkeits-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE19517513C2
Application number: DE19517513A
Authority: DE
Inventors: Eugene Y Grinberg; Rodney Cisney
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2015-05-13
Also published as: US5479908A; DE19517513A1; CA2147716A1; AU1766795A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors, der in einem Baufahrzeug angeordnet ist, und insbesondere eine Vorrichtung, die die Motorgeschwindigkeit zwischen Maximalgeschwindigkeit, niedriger Leerlaufgeschwindigkeit und Economygeschwindigkeit mit einfachen elektrischen Schaltungs verbindungen einstellt.

Die DE-42 10 251 A1 beschreibt einen Fahrantrieb für Baumaschinen oder Baufahrzeuge, respektive ein Baufahrzeug mit einem darauf befestigten Verbrennungsmotor und einem als Planierschaufel ausgebildeten Arbeitsgerät, mit einem Hauptantrieb, mit dem über den Antriebsmotor gekoppelte Haupttreibräder 3 das Fahrzeug angetrieben wird, sowie mit einem zuschaltbaren Zusatzantrieb für weitere Räder, in diesem Fall Vorderräder 3′, die von dort integrierten Hydraulikmotoren über ein elektronisches Steuersystem drehzahlabhängig an getrieben werden. Es geht hierbei auch insbesondere um die Problematik der Antriebs geschwindigkeitssteuerung der Vorderräder 3′, abhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Baufahrzeugs und der Gestaltung des Fahrweges, das heißt ob gerade, weite oder enge Kurven durchfahren werden sollen.

Die US 4,989,567 von Jun Fujioka beschreibt ein Steuersystem für eine Motorgeschwindig keit zur Reduzierung der Motorgeschwindigkeit aus Wirtschaftlichkeitsgründen, in einem Betriebszustand, während dem das Baufahrzeug nicht fährt, sondern eine Arbeitseinrichtung auf dem Fahrzeug, beispielsweise eine hydraulische Schaufel, arbeitet. Hierbei geht es in erster Linie darum, den Hauptmotor des Baufahrzeugs nur dann auf eine "Spar"-Geschwindig keit einzustellen, wenn der Bediener des Arbeitsgerätes das auch ausdrücklich will. Dabei wird so vorgegangen, daß die Steuerhebel für Arbeitsgeräte jeweils in einer neutralen Position stehen müssen und diese von entsprechenden Sensoren festgestellt und weitergemeldet wird.

Dem folgt ein Kommando der Bedienungsperson, die Geschwindigkeit des Motors zu verrin gern. Ein weiteres Kommando, die Motorgeschwindigkeit wieder auf Arbeitsgeschwindig keitsniveau zu bringen ist nur dann möglich, wenn das Signal, das die Neutralstellung der Schalthebel angegeben hatte, gelöscht wurde.

Die US 5,148,790 beschreibt eine Leistungseinstellungsvorrichtung für einen Verbrennungs motor im gesamten Leerlaufbereich und eine Steuereinrichtung hierfür, die auf Befehle einer Anti-Schlupf-Steuervorrichtung reagiert.

Die genannten Dokumente enthalten mehr oder weniger zahlreiche Vorrichtungen zum Feststellen eines Schaltzustandes, einer Leistung oder einer Position einer Ventilstellung, die mehr oder weniger komplizierte Vorrichtungen bemühen und zudem entsprechend aufwendig und anfällig sind. Aus dem Stand der Technik bekannte Motorgeschwindigkeitssteuervor richtungen benötigen entweder komplizierte Vorrichtungen zum Feststellen der Leistung oder hydraulisch betriebene Vorrichtungen zum Ändern der Motorgeschwindigkeiten. Diese Vorrichtungen sind schwer zu montieren und können Bedenken bezüglich der Zuverlässigkeit aufkommen lassen.

Im vorhergehenden wurden die Grenzen erläutert, die bei vorliegenden Steuervorrichtungen bekannt sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, um einen oder mehrere der genannten Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden, die möglichst einfach gestaltet ist, und eine aufwendige Sensorik vermeidet.

Die Aufgabe wird bei einem Aspekt der Erfindung durch ein Baufahrzeug gemäß Anspruch 1 gelöst. Das Baufahrzeug ist u. a. mit einem Verbrennungsmotor und mit darauf montierten Arbeitsgeräten versehen, wobei der Motor ein Hydrauliksystem antreibt, welches ein Fahr zeugvortriebssystem und ein Arbeitsgerätsteuersystem antreibt, mit einem Motorgeschwindig keits-Steuersystem zum Steuern der Motordrehzahlen zwischen einer niedrigen Leerlauf-, einer Höchstgeschwindigkeit und einer Economygeschwindigkeit, mit einer ersten elektrischen Schaltungseinrichtung mit einem Antriebshebel für eine Bedienungs person, um den Antriebshebel wahlweise zu stellen, um dem Antriebssystem zu signalisieren, das Fahrzeug zwischen einer Fahrbewegung in Vorwärtsrichtung, in Rückwärtsrichtung und ei ner neutralen Nichtbewegungsposition zu bewegen; mit einer zweiten elektrischen Schaltungs einrichtung mit einem Start/Stop-Schalter, wobei die zweite elektrische Schaltungseinrichtung mit der ersten elektrischen Schaltungseinrichtung verbunden ist, so daß eine Bedienungsperson wahlweise den Start/Stop-Schalter betätigt, um das Werkzeugsteuersystem zu aktivieren oder zu deaktivieren; und mit einer dritten elektrischen Schaltungseinrichtung mit einem Drosselschalter, wobei die dritte elektrische Schaltungseinrichtung mit der ersten und der zweiten elektrischen Schaltungseinrichtung verbunden ist, wobei eine Bedienungsperson den Drosselschalter in eine niedrige Leerlaufgeschwindigkeitsposition, eine Höchstgeschwindigkeitsposition und eine Posi tion stellt, in der die Geschwindigkeit automatisch eingestellt wird; und mit Antriebsmitteln für den Drosselschalter, um eine Treibstoffzuliefervorrichtung auf dem Fahrzeug zwischen einer niedrigen Leerlauf-, einer Höchstgeschwindigkeits- und einer Economygeschwindigkeitsstel lung zu bewegen.

Das zuvor Gesagte und weitere Merkmale ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschrei bung der Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine schematische auseinandergezogene Darstellung, wobei Teile weggelassen wurden, die eine Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung, verbunden mit einem Drosselhebel eines Motors auf einem Baustellenfahrzeug zeigt.

Fig. 2 ist ein beispielhaftes schematisches elektrisches Schaltungsdiagramm, das die ver bundenen elektrischen Schaltungen und Komponenten der Erfindungen zeigt.

Fig. 1 zeigt gestrichelt einen Verbrennungsmotor 1, der auf einem Baufahrzeug 3, beispielsweise einer Maschine zur Bearbeitung der Straßenoberfläche, montiert ist. Die Motorgeschwindigkeit wird in Umdrehungen pro Minute eingestellt, indem die Motordrossel 5 bewegt wird, um die zu dem Motor 1 zugeführte Kraftstoffmenge zu verändern. Wie allgemein bekannt ist, treibt der Motor 1 das Antriebs- und Steuersystem 2 (in Fig. 2 gestrichelt gezeigt), wobei das System ver schiedene Hydraulikpumpen aufweist, die das Fahrzeug vorwärts und rückwärts antreiben und für die Steuerung des Fahrzeugs zur Verfügung stehen. Die Hydraulikpumpen treiben auch die Funktionssysteme 4 für die Arbeitsgeräte der fahrbaren Herstellungsmaschine an (in Fig. 2 ge strichelt gezeigt). Die Arbeitswerkzeuge weisen einen Bohrer, einen Bohrerschneckenförderer, einen Vibrator für die Profilleiste, einen Profilleistenbrenner, Vorrichtungen zum Ausfahren und Heben der Profilleiste, sowie Steuereinrichtungen für den Trichter und Lastwagenzugeinrich tungen und weitere zusätzliche Arbeitsgeräte auf.

Das eigentliche Bewegen der Drossel 5 geht von einem linearen Antrieb 10 aus, der auf dem Fahrzeug mittels eines Trägers 12 befestigt ist, der mit dem Fahrzeug 3 verbunden ist. Der linea re Antrieb 10 erzeugt eine Linearbewegung in Reaktion auf elektrische Signale, wie im folgen den beschrieben werden wird. Der Antrieb 10 ist innerhalb eines Kunststoffblocks 16 mit einem flexiblen Kabel 18 verbunden. Der Block 16 ist auf einem Träger 12 so montiert, daß seine Po sition verschiebbar im Verlauf des Schlitzes 20 eingestellt werden kann. Ein äußerer Schalter 22 ist auf einem Träger 12 in einer Position montiert, um ausgelöst zu werden, wenn der Antrieb 10 in eine Extremposition bewegt ist, d. h., wenn die Bedienungsperson die elektrischen Schaltun gen betätigt, um mit automatischer Steuerung zu arbeiten, wie im folgenden beschrieben werden wird. Die Bewegung des Antriebs 10 nach hinten oder vorne beschleunigt oder verlangsamt den Motor 1 entsprechend. Vorzugsweise wird ein linearer Antrieb, der von der Firma Warner Elec trics, South Beloit, Illinois, 61080 unter der Marke Electrak 1, Modell Nr. S12-09A4-02 gelie fert wird, eingesetzt.

Fig. 2 zeigt beispielhaft im Schema eine elektrische Schaltung der Erfindung zum Bereitstellen der automatischen Motorgeschwindigkeitssteuerung gemäß der Erfindung. Der erste Abschnitt 32 der elektrischen Schaltung enthält einen Antriebshebel 34 für eine Bedienungsperson, um wahlweise dem Vortriebssystem 2 zu signalisieren, das Fahrzeug zu bewegen, und zwar nach vorne, nach rückwärts und in eine neutrale Position. Das Vortriebssystem 2 ist nicht Teil der Er findung, soweit es elektrisch mit dem Schaltungsabschnitt 32 auf bekannte Weise verbunden ist. Vorzugsweise werden Relais eingesetzt, die mit einem hydraulischen Antriebsmotor mit kon ventionellen Mitteln verbunden sind.

Ein zweiter Abschnitt 36 der elektrischen Schaltung weist einen Start/Stop-Schalter 38 für eine Bedienungsperson auf, um wahlweise die Gerätefunktionssysteme 4 zu aktivieren und zu deak tivieren, wobei alles zur selben Zeit stattfindet. Ein zweiter elektrischer Schaltungsabschnitt 36 ist mit dem ersten elektrischen Schaltungsabschnitt 32, vorzugsweise wie in Fig. 2 gezeigt ist, verbunden. Die Funktionssysteme 4 der Arbeitsgeräte sind nicht Teil der Erfindung, soweit sie die verschiedenen Geräte mit dem zweiten Abschnitt 36 mit irgendwelchen bekannten Mitteln verbinden. Vorzugsweise werden elektrische Relais und Schalter eingesetzt, die mit hydrauli schen Ventilen verbunden sind, die für jedes individuelle Arbeitsgerät einsetzbar sind.

Ein dritter Abschnitt 40 der elektrischen Schaltung weist einen Drosselschalter 42 mit drei Posi tionen für den Motor 1 auf, so daß eine Bedienungsperson wahlweise die Motorgeschwindigkeit auf niedrige Leerlauf-, auf Höchstgeschwindigkeit und/oder automatische Geschwindigkeits einstellung einstellen kann. Die eigentlichen Motorgeschwindigkeiten bei jedem Einstellen hän gen von der Motorcharakteristik ab und können durch Einstellung des Antriebs 10 ausgewählt werden. Der dritte elektrische Schaltungsabschnitt 40 ist mit dem ersten elektrischen Schal tungsabschnitt 32 und dem zweiten elektrischen Schaltungsabschnitt 36, vorzugsweise wie in Fig. 2 gezeigt, verbunden. Ein Zündungsschalter 44 startet den Motor 1.

Letztendlich ist der Antrieb 10 verantwortlich für die Einstellungen des Drosselschalters 42, um die Drossel 5 zwischen einer niedrigen Leerlaufstellung, einer Höchstgeschwindigkeitsstellung und einer Economygeschwindigkeitsstellung zu bewegen.

Im Betrieb ermöglicht die Erfindung die verschiedenen Kombinationen von Motorgeschwindig keiten und Betriebszuständen, wie in Tafel I gezeigt ist.

TAFEL I

Tafel I zeigt, daß der Antrieb 10 den Motor 1 in eine niedrige Leerlaufstellung bewegt, wobei folgende Bedingungen herrschen:

a. Der Drosselschalter 42 ist in niedriger Leerlaufgeschwindigkeitsposition, unabhängig von der Position des Start/Stop-Schalters 38 und unabhängig von der Position des Antriebshe bels 34;
b. der Drosselschalter 42 ist in einer Stellung zum automatischen Einstellen der Geschwin digkeit, unabhängig von der Stellung des Start/Stop-Schalters 38 und bei zurückgescho benem Antriebshebel 34;
c. der Drosselschalter 42 ist in einer Stellung zum automatischen Einstellen der Geschwin digkeit, wobei der Start/Stop-Schalter 38 eingeschaltet ist und der Antriebshebel 34 sich in neutraler Stellung befindet;
d. der Drosselschalter 42 steht in einer Position zum automatischen Einstellen der Ge schwindigkeit, wobei der Start/Stop-Schalter 38 auf AUS steht und der Antriebshebel 34 nach vorne geschoben ist;
e. der Drosselschalter 42 steht in Position für automatische Geschwindigkeit, wobei der Start/Stop-Schalter 38 ausgeschaltet ist und der Antriebshebel 34 in neutraler Position steht.

Tafel I zeigt auch, daß die Antriebseinrichtung 10 den Motor 1 in Höchstgeschwindigkeitsstel lung bewegt, wenn der Drosselschalter 42 in Position für Höchstgeschwindigkeit steht, unab hängig davon, in welcher Position der Start/Stop-Schalter 38 steht und in welcher Position der Antriebshebel 34 steht.

Tafel I zeigt ebenfalls, daß der Antrieb 10 den Motor 1 auf eine Economygeschwindigkeit bringt, wenn der Drosselschalter 42 in Position für automatische Geschwindigkeitssteuerung steht, der Start/Stop-Schalter 38 eingeschaltet ist und der Antriebshebel 34 nach vorne gescho ben ist.

Diese Kombinationen von Motorgeschwindigkeiten und Einstellungen ermöglichen den höchst effizienten Betrieb des Motors 1 unter den verschiedenen aufgezählten Betriebszuständen.

Claims

1. Baufahrzeug mit einem darauf befestigten Verbrennungsmotor und darauf befestigten Arbeitsgeräten, wobei der Motor ein hydraulisches System antreibt, das ein Fahrzeug fortbewegungssystem und ein Arbeitsgerät-Steuersystem antreibt mit einem Motorgeschwindigkeits-Steuersystem zum Steuern der Motordrehzahl zwischen niedri ger Leerlauf-, Höchstgeschwindigkeit und einer Economygeschwindigkeit mit folgen den Merkmalen:

a. Eine erste elektrische Schaltungseinrichtung mit einem Antriebshebel (34) für eine Bedienungsperson, um den Antriebshebel (34) wahlweise zu stellen, um dem Antriebssystem zu signalisieren, das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts zu bewegen oder in einer neutralen, sich nicht bewegenden Position zu halten;
b. eine zweite elektrische Schaltungseinrichtung mit einem Start/Stop-Schalter (38), wobei die zweite elektrische Schaltungseinrichtung mit der ersten elektri schen Schaltungseinrichtung verbunden ist, für eine Bedienungsperson, um wahlweise den Start/Stop-Schalter (38) einzustellen, um das Arbeitsgerät- Steuersystem in Betrieb zu setzen oder außer Betrieb zu setzen;
c. eine dritte elektrische Schaltungseinrichtung mit einem Drosselschalter (42), wobei die dritte elektrische Schaltungseinrichtung mit der ersten und der zwei ten elektrischen Schaltungseinrichtung verbunden ist, für eine Bedienungsper son, um den Drosselschalter (42) in eine niedrige Leerlaufstellung, eine Position mit Höchstgeschwindigkeit und einer Position zur Einstellung einer automati schen Geschwindigkeit zu stellen;
d. eine Antriebseinrichtung, die auf den Drosselschalter (42) reagiert, um eine Kraftstoffzuliefervorrichtung im Fahrzeug zwischen einer niedrigen Leerlauf-, Höchst- und Economygeschwindigkeitsstellung zu bewegen,
e. wobei die Antriebseinrichtung den Motor in Leerlaufstellung bringt, wenn fol gende Bedingungen vorliegen:
- ea. der Drosselschalter (42) steht in einer niedrigen Leerlaufgeschwindigkeits stellung unabhängig von den Positionen des Start/Stop-Schalters (38) und des Antriebshebels (34);
- eb. der Drosselschalter (42) steht in einer Stellung zum Einstellen einer auto matischen Geschwindigkeit, unabhängig von der Stellung des Start/Stop- Schalters (38), wobei der Antriebshebel (34) in Rückwärtsstellung gescho ben ist;
- ec. der Drosselschalter (42) steht in der Position zum Einstellen einer automa tischen Geschwindigkeit, wobei der Start/Stop-Schalter (38) eingeschaltet ist und sich der Antriebshebel (34) in neutraler Position befindet;
- ed. der Drosselschalter (42) steht in einer Position zur Einstellung einer auto matischen Geschwindigkeit, wobei der Start/Stop-Schalter (38) ausge schaltet ist und der Antriebshebel (34) nach vorne geschoben ist; und
- ee. der Drosselschalter (42) steht in einer Position für automatische Ge schwindigkeit, wobei der Start/Stop-Schalter (38) ausgeschaltet ist und der Antriebshebel (34) sich in neutraler Position befindet.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Antriebseinrichtung den Motor auf maximale Ge schwindigkeit schaltet, wenn der Drosselschalter (42) in Höchstgeschwindigkeitsposi tion steht, unabhängig von den Positionen des Start/Stop-Schalters (38) und des An triebshebels (34).

3. System nach Anspruch 2, wobei die Antriebseinrichtung den Motor auf Economyge schwindigkeit einstellt, wenn der Drosselschalter (42) in der automatischen Geschwin digkeitssteuerposition steht, wobei der Start/Stop-Schalter (38) eingeschaltet ist und der Antriebshebel (34) nach vorne geschoben ist.

4. System nach Anspruch 3, wobei die Antriebseinrichtung ein linearer Motorantrieb ist.