DE19647169A1

DE19647169A1 - Steuervorrichtung für Fahrsystem bei Baufahrzeugen

Info

Publication number: DE19647169A1
Application number: DE19647169A
Authority: DE
Inventors: Jin Han Lee; In Taek Nam
Original assignee: Samsung Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: Volvo Construction Equipment AB
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: JPH10147958A; GB2319328A; GB9623605D0; JP3741497B2; GB2319328B; DE19647169B4; US5791229A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine Steuervorrichtung für ein Fahrsystem bei Baufahrzeugen, und insbesondere auf eine Steuervorrichtung, die für eine automatische Steuerung des Betriebs des Fahrsystems eines Baufahrzeuges geeignet ist.

2. Beschreibung des bekannten Standes der Technik

Die Fig. 1 zeigt die hydraulische Schaltung eines typischen Fahrsystems eines Baufahrzeuges. Wie in der Fig. 1 gezeigt wird, umfaßt das typische Fahrsystem eine hydraulische Hauptpumpe P, welche durch die Drehkraft eines Motors E angetrieben wird. Ein Fahrmotor M ist durch eine hydraulische Leitung an die hydraulische Pumpe P angeschlossen, so daß der Motor M durch das unter Druck gesetzte Öl der Pumpe P betätigt wird. Die hydraulische Leitung, die sich zwischen dem Motor M und der Pumpe P erstreckt, ist mit einem Wegeventil V versehen, welches die Zufuhr des unter Druck gesetzten Öls für den Motor M steuert und somit den Motor M startet oder stoppt oder die Drehrichtung des Motors M ändert. Um das obige Wegeventil V zu betätigen, wird der Steuerdruck einer Steuerpumpe Pp an das Ventil V angelegt und somit der Schieber des Ventils V in eine der beiden Richtungen bewegt. Die obige Steuerpumpe Pp wird durch den Motor E angetrieben. Der Steuerdruck der Steuerpumpe Pp wird gemäß eines Betätigungssigals, welches von den Fahrsteuerpedalen D ausgegeben wird, die im Führerstand des Baufahrzeuges installiert sind, wahlweise an eines der beiden Enden des Schiebers des Wegeventils V angelegt. Zwei Überdruckventile R1 und R2 sind an die entsprechenden Pumpen P und Pp angeschlossen und begrenzen den Druck der hydraulischen Schaltung auf ein vorgegebenes Niveau, wodurch die Betriebssicherheit des Fahrsystems beibehalten wird.

In letzter Zeit wurden Mikroprozessoren zum automatischen Steuern des Betriebs von Baufahrzeugen intensiv verwendet. Die Verwendung von Mikroprozessoren ist jedoch leider auf die Steuerung der Arbeitseinheiten wie Ausleger, Arme und Schaufeln der Baufahrzeuge beschränkt, weil das automatische Fahrsystem während des Betriebs des Baufahrzeuges einen Unfall verursachen kann.

Deshalb wurde das Fahrsystem eines Baufahrzeuges leider von Hand betätigt, obwohl die anderen Arbeitseinheiten durch eine Steuerung automatisch betätigt werden. Das manuelle Fahrsystem ist unbequem für den Operateur eines Baufahrzeuges, besonders wenn das Baufahrzeug Bauarbeiten ausführt, während es auf dem Boden fährt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für ein Fahrsystem bei Baufahrzeugen bereit zu stellen, bei der die obigen Probleme überwunden werden können und welches den Betrieb des Fahrsystems automatisch steuert, wenn ein Baufahrzeug Bauarbeiten ausführt, während es auf dem Boden fährt.

Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für ein Fahrsystem bei Baufahrzeugen bereit zu stellen, welche so programmiert ist, daß der manuelle Steuermodus des Operateurs im Falle zum Beispiel eines Notfalles Vorrang gegenüber dem automatischen Steuermodus hat, wodurch die Arbeitseffizienz verbessert wird und die Betriebssicherheit des Baufahrzeuges angestrebt wird.

Um die obigen Aufgaben zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Steuervorrichtung für ein Fahrsystem bei Baufahrzeugen bereit, wobei das Fahrsystem einen Motor, eine Hauptpumpe und eine Steuerpumpe, einen Fahrmotor, ein Wegeventil und ein Fahrsteuerpedal umfaßt, wobei die Steuervorrichtung eine Ventilsteuereinrichtung umfaßt, um unabhängig vom Fahrsteuerpedal einen Steuerdruck der Steuerpumpe an einen Schieber des Wegeventils anzulegen und somit den Betrieb des Wegeventils auf eine solche Art zu steuern, daß ein Steuermodus, der ausgeführt wird, indem das Fahrsteuerpedal betätigt wird, Vorrang gegenüber einem Steuermodus hat, der durch die Ventilsteuereinrichtung ausgeführt wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Ventilsteuereinrichtung ein Proportionalsteuerventil, das an eine Steuerleitung angeschlossen ist, die sich zwischen der Steuerpumpe und dem Schieber des Wegeventils erstreckt und geeignet ist, um den Steuerdruck der Steuerpumpe in Abhängigkeit eines Eingangsstromsignals an den Schieber anzulegen; einen Druckmeßfühler, der zum Messen von Steuerdrücken geeignet ist, wobei ein Steuerdruck durch das Fahrsteuerpedal erzeugt wird und auf den Schieber wirkt und der andere Steuerdruck durch das Proportionalsteuerventil erzeugt wird und auf den Schieber wirkt; und eine Steuerung, die ein Signal empfängt, das die Steuerdrücke anzeigt, die durch den Druckmeßfühler gemessen werden, und die das Stromsignal an das Proportionalsteuerventil ausgibt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden, in welchen:

Fig. 1 die hydraulische Schaltung eines typischen Fahrsystems eines Baufahrzeuges ist;

Fig. 2 die hydraulische Schaltung eines Fahrsystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und

Fig. 3 ein Flußdiagramm des Steuerverfahrens für das Fahrsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Fig. 2 zeigt die hydraulische Schaltung eines Fahrsystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in der Fig. 2 gezeigt wird, umfaßt das Fahrsystem dieser Erfindung eine hydraulische Hauptpumpe P, welche durch die Drehkraft eines Motors E angetrieben wird. Ein Fahrmotor M ist durch eine hydraulische Leitung an die hydraulische Pumpe P angeschlossen, so daß der Motor M durch das unter Druck gesetzte Öl der Pumpe P betätigt wird. Die hydraulische Leitung, die sich zwischen dem Motor M und der Pumpe P erstreckt, ist mit einem Wegeventil V versehen, welches die Zufuhr des unter Druck gesetzten Öls für den Motor M steuert und somit den Motor M startet oder stoppt oder die Drehrichtung des Motors M ändert. Um das obige Wegeventil V zu betätigen, wird der Steuerdruck einer Steuerpumpe Pp an das Ventil V angelegt und somit der Schieber des Ventils V in eine der beiden Richtungen bewegt. Die obige Steuerpumpe Pp wird durch den Motor E angetrieben. Der Steuerdruck der Steuerpumpe Pp wird gemäß eines Betätigungssigals, welches von den Fahrsteuerpedalen D ausgegeben wird, die im Führerstand des Baufahrzeuges installiert sind, wahlweise an eines der beiden Enden des Schiebers des Wegeventils V angelegt. Zwei Überdruckventile R1 und R2 sind an die entsprechenden Pumpen P und Pp angeschlossen und begrenzen den Druck der hydraulischen Schaltung auf ein vorgegebenes Niveau, wodurch die Betriebssicherheit des Fahrsystems beibehalten wird.

Die Steuervorrichtung für das oben genannte Fahrsystem umfaßt eine Ventilsteuereinrichtung, welche unabhängig von den Fahrsteuerpedalen D den Steuerdruck der Steuerpumpe Pp an den Schieber des Wegeventils V anlegt und somit den Betrieb des Wegeventils V steuert. In diesem Falle hat der Steuermodus, der durch die Fahrsteuerpedale D ausgeführt wird, Vorrang gegenüber einem Steuermodus, der durch die Ventilsteuereinrichtung ausgeführt wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung umfaßt die Ventilsteuereinrichtung zwei Proportionalsteuerventile 2a und 2b, welche an die entsprechenden Steuerleitungen 1a und 1b angeschlossen sind, die sich zwischen der Steuerpumpe Pp und den beiden entsprechenden Enden des Schiebers des Wegeventils erstrecken. Wenn die obigen Proportionalsteuerventile 2a und 2b Stromsignale empfangen, öffnen die Ventile 2a und 2b die Steuerleitungen 1a und 1b proportional und bilden somit die Steuerdrücke, die auf beide Enden des Schiebers des Wegeventils wirken. Das unter Druck gesetzte Steueröl die Steuerpumpe Pp wird sowohl an die Fahrsteuerpedale D als auch an die Proportionalsteuerventile 2a und 2b angelegt. Die Steuerleitungen 1c und 1d für die Proportionalsteuerventile 2a und 2b sind bei entsprechenden Wechselventilen 3a und 3b an die Steuerleitungen 1e und 1f für die Fahrsteuerpedale D angeschlossen und erstrecken sich wiederum zu den entsprechenden Steuerleitungen 1a und 1b für das Wegeventil V.

Inzwischen hat die hydraulische Schaltung auch eine Steuerung 4, welche den rückgekoppelten Steuerdruck empfängt, der auf beide Enden des Schiebers des Wegeventils wirkt, und die oben genannten Stromsignale an die Proportionalsteuerventile 2a und 2b ausgibt. Die obige Steuerung 4 empfängt die rückgekoppelten Steuerdrücke der Steuerleitungen 1a und 1b durch den Druckmeßfühler 5, welcher an die Steuerleitungen 1a und 1b und das Wechselventil 3c angeschlossen ist.

Zwei Druckschalter 6a und 6b sind an die Steuerleitungen 1e und 1f angeschlossen, welche sich zu den Fahrsteuerpedalen D erstrecken. Die obigen Druckschalter 6a und 6b messen die Steuerdrücke der Steuerleitungen 1e und 1f, welche sich zu den Fahrsteuerpedalen D erstrecken, und geben Meßsignale, welche die Betätigungswerte der Pedale D anzeigen, an die Steuerung 4 aus.

Das obige Fahrsystem wird folgendermaßen betrieben.

Im Falle eines automatischen Steuermodus werden die Proportionalsteuerventile 2a und 2b in Abhängigkeit der Steuersignale betätigt, die von der Steuerung 4 ausgegeben werden, um dadurch einen Steuerdruck zu bilden. Der Steuerdruck wiederum wird mittels der Wechselventile 3a und 3b an den Schieber des Wegeventils V angelegt, so daß sich der Schieber in eine der beiden Richtungen bewegt und den Fahrmotor M startet. Im obigen Zustand wird der Steuerdruck durch den Druckmeßfühler 5 zur Steuerung 4 zurück gekoppelt, womit erlaubt wird, daß die Steuerung 4 den Betrieb des Fahrmotors M ununterbrochen steuert.

Im Falle eines manuellen Steuermodus betätigt der Operateur des Baufahrzeuges die Fahrsteuerpedale D, so daß die Pedale D einen Steuerdruck bilden. Aufgrund des obigen Steuerdruckes sind die Druckschalter 6a und 6b eingeschaltet und geben Signale an die Steuerung 4 aus, wobei sie die Steuerung 4 informieren, daß das Fahrsystem in den manuellen Fahrsteuermodus gebracht worden ist.

Wenn die Pedale D durch den Operateur während eines automatischen Steuermodus betätigt werden, wo die Steuerung 4 die Stromsignale an die Proportionalsteuerventile 2a und 2b ausgibt und das Fahrsystem automatisch steuert, stoppt die Steuerung 4 die Ausgabe der Stromsignale an die Ventile 2a und 2b. Inzwischen wird der Steuerdruck, der durch die Betätigung der Pedale D verursacht wird, mittels eines der beiden Wechselventile 3a oder 3b an den Schieber des Wegeventils V angelegt, wodurch der Schieber in eine der beiden Richtungen bewegt wird und der Fahrmotor M gestartet wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, die Daten, welche die Betätigung der Fahrsteuerpedale D betreffen, bei einem manuellen Betrieb des Fahrsystems im Speicher der Steuerung 4 zu speichern und die gespeicherten Daten in einem nächsten Betriebsvorgang des Fahrsystems zu verwenden, um das Fahrsystem automatisch zu steuern. Um das obige Ziel zu erreichen, wird der Steuerdruck, der durch die betätigten Pedale D erzeugt wurde, sowohl durch den Druckmeßfühler 5 als auch durch die Druckschalter 6a und 6b gemessen und wiederum an die Steuerung 4 übergeben, womit er im Speicher der Steuerung 4 gespeichert wird. Im obigen Falle muß das Fahrsystem einen Funktionswahlschalter (nicht gezeigt) haben, welcher verwendet wird, um bei einem manuellen Betrieb des Fahrsystems eine Funktion zum Speichern der Daten, welche die Betätigung der Fahrsteuerpedale D betreffen, im Speicher der Steuerung 4 auszuwählen, oder eine Funktion zum Wiederholen des Betriebs des Fahrsystems auf der Basis der gespeicherten Daten. Wenn der obige Wahlschalter eingeschaltet ist, um die Datenspeicherfunktion auszuwählen, werden sowohl das Ausgangssignal der Druckschalter 6a und 6b als auch der durch den Druckmeßfühler 5 gemessene Steuerdruck an die Steuerung 4 übergeben. Die Steuerung 4 speichert das Signal und den Steuerdruck in der Form von Daten im Speicher. Wenn die Wiederholfunktion des Wahlschalters ausgewählt ist, wird der Betrieb des Fahrsystems gemäß den gespeicherten Daten automatisch wiederholt.

Die Fig. 3 ist ein Flußdiagramm des Steuerverfahrens für das Fahrsystem gemäß der vorliegenden Erfindung.

Beim Betrieb des Fahrsystems empfängt die Steuerung 4 beim Schritt 1 Signale von den Druckschaltern 6a und 6b und dem Druckmeßfühler 5, welche die Steuerdrücke anzeigen. Beim Schritt 2 prüft die Steuerung 4 den Betriebsmodus des Fahrsystems gemäß den Eingangssignalen. Das heißt, die Steuerung 4 prüft, ob ein automatischer Steuermodus ausgeführt wurde.

Wenn bestimmt wird, daß das Fahrsystem in einem automatischen Steuermodus betrieben wird, prüft die Steuerung 4 beim Schritt 3 den Signalausgang von den Druckschaltern 6a und 6b und bestimmt somit, ob die Pedale D betätigt wurden. Wenn bestimmt wird, daß die Pedale D nicht betätigt wurden, empfängt die Steuerung 4 beim Schritt 4 Daten zum Steuern der Proportionalsteuerventile 2a und 2b. Nach dem Empfang der Daten zum Steuern der Proportionalsteuerventile 2a und 2b verarbeitet die Steuerung 4 beim Schritt 5 die Eingangsdaten, bevor sie Steuersignale an die Proportionalsteuerventile 2a und 2b ausgibt. Danach kehrt das Verfahren zum Schritt 1 zurück.

Inzwischen wird das Fahrsystem in einem manuellen Steuermodus betätigt, und die Steuerung 4 prüft beim Schritt 6, ob die Datenspeicherfunktion des Funktionswahlschalters ausgewählt wurde. Wenn die Datenspeicherfunktion des Funktionswahlschalters ausgewählt wurde, speichert die Steuerung 4 beim Schritt 7 die Daten, die sowohl die Ausgangssignale der Druckschalter 6a und 6b als auch den durch den Druckmeßfühler 5 gemessenen Steuerdruck betreffen, im Speicher. Die gespeicherten Daten werden für eine automatische Wiederholung des Betriebs des Fahrsystems in einem nächsten Vorgang verwendet.

Wenn entweder die Datenspeicherfunktion des Funktionswahlschalters nicht ausgewählt wurde oder die Daten im Speicher gespeichert worden sind, gibt die Steuerung 4 beim Schritt 8 ein Nullsignal an die Proportionalsteuerventile 2a und 2b aus, bevor sie zum Schritt 1 zurückkehrt.

Wenn die Steuerung 4 beim Schritt 3 bestimmt, daß die Fahrsteuerpedale D betätigt wurden, führt die Steuerung 4 den Schritt 8 aus, um ein Nullsignal an die Proportionalsteuerventile 2a und 2b auszugeben, bevor sie zum Schritt 1 zurückkehrt. Bei der Steuervorrichtung gemäß dieser Erfindung hat der manuelle Steuermodus Vorrang gegenüber dem automatischen Steuermodus, wodurch die Betriebssicherheit des Fahrsystems besonders im Falle eines Notfalles beibehalten wird.

Wie oben beschrieben wurde, stellt die vorliegende Erfindung eine automatische Steuervorrichtung für ein Fahrsystem bei Baufahrzeugen bereit. Die Steuervorrichtung steuert den Betrieb des Baufahrzeuges automatisch, wodurch die Arbeitseffizienz verbessert wird, wenn ein Baufahrzeug Bauarbeiten ausführt, während es auf dem Boden fährt. Die obige Steuervorrichtung ist programmiert um zu erlauben, daß der manuelle Steuermodus Vorrang gegenüber dem automatischen Steuermodus hat, wodurch die Betriebssicherheit des Baufahrzeuges im Falle zum Beispiel eines Notfalles angestrebt wird.

Obwohl zum Zwecke der Darstellung die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart wurden, wird der Fachmann erkennen, daß verschiedene Modifikationen, Zusätze und Substitutionen möglich sind, ohne vom Schutzbereich und von der Idee der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beiliegenden Patentansprüchen offenbart wird.

Claims

1. Steuervorrichtung für Fahrsystem bei Baufahrzeugen, wobei das Fahrsystem einen Motor, eine Hauptpumpe und eine Steuerpumpe, einen Fahrmotor, ein Wegeventil und ein Fahrsteuerpedal umfaßt und wobei die Steuervorrichtung umfaßt:
eine Ventilsteuereinrichtung, um unabhängig vom Fahrsteuerpedal einen Steuerdruck der Steuerpumpe an einen Schieber des Wegeventils anzulegen und somit den Betrieb des Wegeventils auf eine solche Art automatisch zu steuern, daß ein Steuermodus, der durch das Fahrsteuerpedal ausgeführt wird, Vorrang gegenüber einem Steuermodus hat, der durch die Ventilsteuereinrichtung ausgeführt wird.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Ventilsteuereinrichtung umfaßt:
ein Proportionalsteuerventil, das an eine Steuerleitung angeschlossen ist, die sich zwischen der Steuerpumpe und dem Schieber des Wegeventils erstreckt und geeignet ist, um den Steuerdruck der Steuerpumpe in Abhängigkeit eines Eingangsstromsignals an den Schieber anzulegen;
einen Druckmeßfühler, der zum Messen von Steuerdrücken geeignet ist, wobei ein Steuerdruck durch das Fahrsteuerpedal erzeugt wird und auf den Schieber wirkt und der andere Steuerdruck durch das Proportionalsteuerventil erzeugt wird und auf den Schieber wirkt; und
eine Steuerung, die ein Signal empfängt, das die Steuerdrücke anzeigt, die durch den Druckmeßfühler gemessen werden, und die das Stromsignal an das Proportionalsteuerventil ausgibt.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, die weiter ein Wechselventil umfaßt, das eine erste Steuerleitung, die sich zum Proportionalsteuerventil erstreckt, und eine zweite Steuerleitung, die sich zum Fahrsteuerpedal erstreckt, aneinander anschließt und die erste sowie die zweite Steuerleitung wiederum an die Steuerleitung anschließt, die sich zum Schieber des Wegeventils erstreckt.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, die weiter einen Druckschalter umfaßt, der an die Steuerleitung angeschlossen ist, die sich zum Fahrsteuerpedal erstreckt, und der geeignet ist, um den Steuerdruck der Steuerleitung zu messen, die sich zum Fahrsteuerpedal erstreckt, und ein Signal an die Steuerung auszugeben, um Informationen an die Steuerung zu geben, die den Betrieb des Fahrsteuerpedals betreffen.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, bei der, wenn das Fahrsteuerpedal betätigt worden ist, die Steuerung die Ausgabe des Stromsignals an das Proportionalsteuerventil stoppt.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Steuerung eine Einrichtung zum Speichern von Ausgangsdaten sowohl des Druckschalters als auch des Druckmeßfühlers umfaßt und die gespeicherten Daten in einem nächsten Betriebsvorgang des Fahrsystems verwendet, wodurch das Fahrsystem automatisch gesteuert wird.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Steuerung eine Einrichtung zum Speichern von Ausgangsdaten sowohl des Druckschalters als auch des Druckmeßfühlers umfaßt und die gespeicherten Daten. In einem nächsten Betriebsvorgang des Fahrsystems verwendet, wodurch das Fahrsystem automatisch gesteuert wird.