DE19651506A1

DE19651506A1 - Vorrichtung zur Anpassung des Betriebes einer Fahreinheit bei Baufahrzeugen

Info

Publication number: DE19651506A1
Application number: DE19651506A
Authority: DE
Inventors: Tae Kyu Huh
Original assignee: Samsung Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: Volvo Construction Equipment AB
Priority date: 1996-06-29
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2016-12-12
Also published as: US5884479A; CN1082909C; GB2314606B; KR100208728B1; JP3732293B2; CN1176902A; DE19651506B4; GB2314606A; KR980001208A; JPH1030465A; GB9625700D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vor richtung zur Anpassung des Betriebes einer Fahreinheit bei ei nem Baufahrzeug wie z. B. einem Motorbagger und, mehr insbeson dere, auf eine bauliche Verbesserung bei einer solchen Anpaß vorrichtung zum Reduzieren der verlangten Betätigungskraft ei nes Fahrsteuerpedals, zum einfachen Steuern der Ausgangslei stung eines Hauptmotors und zum sicheren Ändern der Hauptmoto rausgangsleistung und des Hauptmotorausgangsdrehmoments gemäß dem Betätigungshub des Fahrsteuerpedals und gemäß dem Fahrwi derstand, um dadurch die Fahreinheit während eines Betriebes des Baufahrzeuges effektiv zu steuern.

Eine Vorrichtung, die gleichzeitig sowohl eine Haupthydrau likpumpe als auch einen Hauptmotor eines Baufahrzeuges wie z. B. eines Motorbaggers durch einen Betätigungshub eines Fahr steuerpedals steuert, ist bekannt.

Fig. 1 zeigt den Aufbau des Hydrauliksystems einer typischen Vorrichtung zur Anpassung der Fahreinheit bei einem Baufahr zeug. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 wird, wenn sowohl ein Fahrpedal 101 als auch ein Richtungswählventil 103 durch eine Bedienungsperson während des Betriebes eines Baufahrzeuges be tätigt wird, mit einem Servo- oder Vorsteuerdruck, der von ei ner Servo- oder Vorsteuerpumpe 105 geliefert wird, ein Rich tungssteuerventil (Fahrsteuerventil) 109, das einem Fahrmotor M zugeordnet ist, über ein Druckreduktionsventil 107 und das Richtungswählventil 103 beaufschlagt, wodurch der Schieber des Fahrsteuerventils 109 in der einen oder anderen Richtung be wegt wird. Sowohl das Druckreduktionsventil 107 als auch das Richtungswählventil 103 ist mit einer Betätigungsbewegung des Fahrpedals 101 synchronisiert. Wenn der Schieber des Fahrsteu erventils 109 durch den Vorsteuerdruck in der einen oder ande ren Richtung bewegt wird, wird Druckflüssigkeit, die von einer Haupthydraulikpumpe P abgegeben wird, dem Fahrmotor M über das Ventil 109 steuerbar zugeführt, so daß das Baufahrzeug ent sprechend einer gewählten Richtung des Richtungswählventils 103 vorwärts oder rückwärts bewegt wird.

In dem obigen Fall wird die Betätigungskraft des Fahrpedals 101 auf einen Gashebel 113 eines Hauptmotors 120 über ein Ge stänge 111 und ein Seil 115 übertragen, so daß die Drehzahl des Hauptmotors 120 erhöht oder erniedrigt wird. Das Gestänge 111 ist mit dem unteren Ende des Fahrpedals 101 gekuppelt, wo gegen sich das Seil 115 von dem Gestänge 111 zu dem Gashebel 113 des Hauptmotors 120 erstreckt.

Die typische Anpaßvorrichtung steuert also sowohl den Fahr motor M als auch den Hauptmotor 120 durch eine einzige Be tätigungsbewegung des Fahrpedals 101.

Die obige Anpaßvorrichtung ist jedoch insofern problematisch, als sie einen komplizierten Aufbau hat, so daß es schwierig ist, die Vorrichtung zu entwerfen und zusammenzubauen, wodurch die Fertigungskosten und die Kompliziertheit des Fertigungs prozesses der Anpaßvorrichtung erhöht werden. Darüber hinaus wird in dem Gestänge 111 Spiel erzeugt, was es unmöglich ma chen kann, den Hauptmotor 120 und den Fahrmotor M präzise zu steuern.

Zur Beseitigung der obigen Probleme ist eine Vorrichtung be kannt, die den Betätigungshub des Fahrpedals in eine Hydrau likkraft umwandelt und den Gashebel des Hauptmotors unter Ver wendung der Hydraulikkraft bewegt. Die offengelegte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. Sho. 61-167440 (veröffentlicht am 17. Oktober 1986) und die koreanische Ge brauchsmusterregistrierung Nr. 95-06053 zeigen Beispiele einer solchen Vorrichtung.

Darüber hinaus beschreibt die offen gelegte japanische Ge brauchsmusterveröffentlichung Nr. Hei. 3-42855 eine Vor richtung, die einen verbesserten Aufbau und eine verbesserte Arbeitsweise gegenüber der vorgenannten japanischen und der vorgenannten koreanischen Vorrichtung hat. Bei den oben er wähnten Vorrichtungen bewirkt eine Betätigungsbewegung eines Fahrpedals einen sekundären Druck, durch den ein Fahrsteuer ventil direkt gesteuert wird, wogegen eine Pumpe und ein Hauptmotor durch eine Signalverarbeitungseinrichtung aufgrund des sekundären Druckes gesteuert werden.

Die obigen Vorrichtungen sind jedoch insofern problematisch, als ein Langsamrücklaufventil, das in den Vorrichtungen ent halten ist, für Fremdstoffe empfindlich ist und dadurch oft nicht in der Lage ist, das Fahrsteuerventil in eine neutrale Position zurückzubringen. In dem obigen Fall gelingt es den Vorrichtungen nicht, die Fahreinheit aufgrund eines hydrauli schen Widerstands zu stoppen, wodurch Sicherheitsgefahren her aufbeschworen werden, auch wenn die Betätigungskraft von dem Fahrpedal entfernt wird. Bei den obigen Vorrichtungen muß das Richtungswählventil in eine neutrale Position zurückgebracht werden, wenn es notwendig ist, die Fahreinheit zu stoppen. Das bedeutet, daß zum Stoppen der Fahreinheit das Richtungswähl ventil in die neutrale Position zurückgebracht werden muß, um die Vorsteuerflüssigkeit aus dem Fahrsteuerventil in einen Rücklauftank zurückzuleiten und das Fahrsteuerventil in eine neutrale Position umzuschalten. Die Vorrichtungen können des halb Sicherheitsgefahren mit sich bringen, wenn das Richtungswählventil nicht durch eine Bedienungsperson während des Betriebes eines Baufahrzeuges gesteuert wird.

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vor richtung zur Anpassung des Betriebes einer Fahreinheit bei einem Baufahrzeug zu schaffen, durch die die obigen Probleme überwunden werden können und die die verlangte Be tätigungskraft eines Fahrsteuerpedals reduziert, die Drehkraft eines Hauptmotors leicht steuert und das Hauptmotor ausgangsdrehmoment gemäß dem Betätigungshub des Fahrsteuer pedals und gemäß einem Fahrwiderstand sicher ändert, wodurch die Fahreinheit während des Betriebes des Baufahrzeuges wirk sam gesteuert wird.

Zum Erreichen des obigen Ziels schafft die vorliegende Er findung eine Vorrichtung zur Anpassung des Betriebes einer Fahreinheit bei einem Baufahrzeug, mit: einem Druckredukti onsventil, das mit einer Betätigungsbewegung eines Fahr steuerpedals synchronisiert ist, um Vorsteuerflüssigkeit aus einer Vorsteuerpumpe einem Richtungswählventil zuzuführen; ei ner Zweigleitung, die von einer Flüssigkeitsleitung abzweigt, welche sich zwischen dem Druckreduktionsventil und dem Rich tungswählventil erstreckt; einem Hydraulikzylinder, der mit der Zweigleitung verbunden ist und wahlweise die Vorsteuer flüssigkeit aus der Vorsteuerpumpe über die Zweigleitung emp fängt, wenn das Fahrsteuerpedal betätigt wird; und einer Ver bindungseinrichtung, die zwischen einen Gashebel eines Haupt motors und den Hydraulikzylinder geschaltet ist und den Gashe bel gemäß der Verlagerung des Hydraulikzylinders wahlweise be wegt, um dadurch die Drehzahl des Hauptmotors zu steuern.

Die Anpaßvorrichtung nach der Erfindung enthält auch eine Schalterbetätigungseinrichtung, die an einem unteren Ende des Fahrsteuerpedals angebracht ist; einen Endschalter, der durch die Schalterbetätigungseinrichtung wahlweise betätigt wird, um eine mechanische Verlagerung des Fahrsteuerpedals in ein elek trisches Signal umzuwandeln, wenn das Fahrsteuerpedal voll be tätigt wird; und eine Steuereinheit, die dazu dient, den Hauptmotor aufgrund eines elektrischen Ausgangssignals aus dem Endschalter zu steuern, um dadurch die Drehzahl des Hauptmo tors zu maximieren.

Eine Drehzahlerfassungseinrichtung zum Erfassen der Drehzahl des Hauptmotors ist mit dem Hauptmotor gekuppelt. Ein Propor tionalsteuerventil steuert die Menge an Druckflüssigkeit, die von der Haupthydraulikpumpe abgegeben wird. Die Steuereinheit steuert das Proportionalventil aufgrund eines Signals, das von der Drehzahlerfassungseinrichtung abgegeben wird, um dadurch die von der Haupthydraulikpumpe abgegebene Druckflüssigkeit zu steuern und die Fahreinheit effektiv zu steuern. In dem obigen Fall ändert die Steuereinheit sicher die Hauptmotorausgangs leistung, das Hauptmotorausgangsdrehmoment und die Drehzahl des Fahrmotors zwischen zwei Betriebsarten: einer ersten Be triebsart, in welcher der Hauptmotor frei von einem Fahrwider stand ist, wodurch die maximale Ausgangsleistung und das maxi male Ausgangsdrehmoment erzeugt werden, und einer zweiten Be triebsart, in welcher ein Fahrwiderstand auf den Hauptmotor einwirkt, wodurch die Ausgangsleistung und das Ausgangsdrehmo ment des Hauptmotors verringert werden.

Das bedeutet, daß in dem Fall der höchsten Drehzahl des Haupt motors die Steuereinheit die Ausgangsleistung des Hauptmotors vollständig auf den Fahrmotor überträgt, wodurch das Baufahr zeug mit der höchsten Fahrgeschwindigkeit bewegt wird. Wenn dagegen die Drehzahl des Hauptmotors aufgrund eines Fahrwider stands reduziert wird, reduziert die Steuereinheit die Fahrge schwindigkeit des Fahrzeuges, wodurch verhindert wird, daß der Hauptmotor unerwartet zum Stillstand kommt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild, das den Aufbau des Hydrauliksystems einer typischen Vorrichtung zur Anpassung der Fahreinheit bei einem Baufahrzeug zeigt; und

Fig. 2 ein Schaltbild, das den Aufbau des Hydrauliksystems einer Vorrichtung zur Anpassung der Fahreinheit bei einem Baufahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist ein Schaltbild, das den Aufbau des Hydrauliksystems einer Vorrichtung zur Anpassung der Fahreinheit bei einem Bau fahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegen den Erfindung zeigt. In Fig. 2 bezeichnen die Bezugszahlen 1, 3, 5 und 7 ein Fahrsteuerpedal, ein Richtungswählventil, eine Servo- oder Vorsteuerpumpe bzw. ein Druckreduktionsventil. In der Anpaßvorrichtung nach der Erfindung ist das Druckredukti onsventil 7 mit einer Betätigungsbewegung des Fahrsteuerpedals 1 synchronisiert und leitet Servo- oder Vorsteuerflüssigkeit aus der Servo- oder Vorsteuerpumpe 5 zu dem Richtungswählven til 3. Zwei Hauptpumpen P1 und P2 sind gemeinsam mit einem Hauptmotor 20 verbunden, wogegen ein Fahrsteuerventil 9, wel ches ein Wegeventil ist, mit einem Fahrmotor M verbunden ist.

Die Anpaßvorrichtung nach der Erfindung hat auch eine Zweigleitung 13, die von einer Position einer Flüssigkeits leitung 11 abzweigt, welche sich zwischen dem Druckredukti onsventil 7 und dem Richtungswählventil 3 erstreckt. Ein Hydraulikzylinder 15 ist mit der Zweigleitung 13 verbunden und empfängt wahlweise die Vorsteuerflüssigkeit aus der Vorsteuer pumpe 5 über die Zweigleitung 13, wenn das Fahrsteuerpedal 1 betätigt wird. Der Zylinder 15 bewegt sich in dem obigen Zu stand im Verhältnis zu dem Druck innerhalb der Zweigleitung 13. Eine Verbindungseinrichtung 19 ist zwischen den Gashebel 21 des Hauptmotors 20 und den Hydraulikzylinder 15 geschaltet und bewegt den Gashebel 21 des Hauptmotors 20 gemäß der Verla gerung der Kolbenstange des Hydraulikzylinders 15, wodurch die Drehzahl des Hauptmotors 20 gesteuert wird. Die obige Anpaß vorrichtung hat außerdem eine Schalterbetätigungseinrichtung 33 und einen Endschalter 31. Die Schalterbetätigungseinrich tung 33 ist an dem unteren Ende des Fahrsteuerpedals 1 ange bracht. Der Endschalter 31 wird durch die Schalterbetätigungs einrichtung 33 betätigt, um eine mechanische Verlagerung des Fahrsteuerpedals 1 in ein elektrisches Signal umzuwandeln, wenn das Fahrsteuerpedal 1 vollständig betätigt wird.

Der Endschalter 31 ist mit einer Steuereinheit 23 elektrisch verbunden. Die Steuereinheit 23 steuert den Hauptmotor 20 auf grund eines elektrischen Signals, das von dem Endschalter 31 abgegeben wird, wodurch die Drehzahl des Hauptmotors 20 ge steuert wird.

Die Steuereinheit 23 ist mit einer Drehzahlerfassungsein richtung 35 verbunden, die mit dem Hauptmotor 20 gekuppelt ist und die Drehzahl des Hauptmotors 20 erfaßt. Ein Schrittmotor 25 ist mit der Steuereinheit 23 verbunden und betätigt den Gashebel 21 des Hauptmotors 20. Der Schrittmotor 25 wird gemäß der Drehzahl des Hauptmotors 20 steuerbar betätigt, um den Gashebel 21 zu betätigen.

Ein Proportionalventil 27 ist mit den beiden Hauptpumpen P1 und P2 verbunden und wird durch ein Ausgangssteuersignal der Steuereinheit 23 gesteuert, wodurch die Bewegung der Ventil platten der Hauptpumpen P1 und P2 gesteuert wird und dadurch die Ausgangsleistung des Hauptmotors 20 eingestellt wird.

In Fig. 2 bezeichnet die Bezugszahl 29 ein Entlastungsventil, welches einen konstanten Druck innerhalb des Hydrauliksystems aufrechterhält.

Die Arbeitsweise der Anpaßvorrichtung wird im folgenden be schrieben.

Im Betrieb der Anpaßvorrichtung nach der Erfindung empfängt die Steuereinheit 23 ein elektrisches Ausgangssignal aus dem Endschalter 31 und gibt ein Stromsteuersignal an den Schritt motor 25 ab, was folgendermaßen bewirkt, daß der Hauptmotor 20 mit der höchsten Drehzahl läuft. Bei dem Empfang des Strom steuersignals, das von der Steuereinheit 23 abgegeben wird, wird der Schrittmotor 25 gestartet, um den Gashebel 21 des Hauptmotors 20 vollständig zu betätigen, wodurch bewirkt wird, daß der Hauptmotor 20 die maximale Ausgangsleistung erzeugt. Die Steuereinheit 23 gibt außerdem ein elektrisches Signal an das Proportionalventil 27 ab, so daß das Ventil 27 die Ventil platten der Hauptpumpen P1 und P2 steuert, um die Ausgangslei stung des Hauptmotors 20 vollständig auf die Fahreinheit zu übertragen und dadurch das Baufahrzeug mit der maximalen Fahr geschwindigkeit zu bewegen.

Wenn der Fahrwiderstand zunimmt und dadurch die Drehzahl des Hauptmotors 20 reduziert, wird die Änderung der Drehzahl des Hauptmotors 20 durch die Drehzahlerfassungseinrichtung 35 er faßt. Die Drehzahlerfassungseinrichtung 35 gibt in diesem Fall ein elektrisches Signal, welches die Änderung der Drehzahl an zeigt, an die Steuereinheit 23 ab. Die Steuereinheit 23 steu ert das Proportionalventil 27 aufgrund des Ausgangssignals aus der Drehzahlerfassungseinrichtung 35, wodurch die Menge an Druckflüssigkeit gesteuert wird, die von den Hauptpumpen P1 und P2 abgegeben wird, und die Fahrgeschwindigkeit des Bau fahrzeuges reduziert wird. Die Steuereinheit 23 ändert so si cher die Hauptmotorausgangsleistung, das Hauptmotorausgangs drehmoment und die Fahrmotordrehzahl gemäß dem Fahrwiderstand und verhindert dadurch, daß der Hauptmotor 20 unerwartet zum Stillstand gelangt. Die Anpaßvorrichtung nach der Erfindung steuert also die Fahreinheit des Baufahrzeuges in einer von zwei Betriebsarten: einer ersten Betriebsart, in welcher der Hauptmotor 20 frei von einem Fahrwiderstand ist, wodurch die Ausgangsleistung und das Ausgangsdrehmoment maximiert werden, und einer zweiten Betriebsart, in welcher ein Fahrwiderstand auf den Hauptmotor 20 einwirkt, wodurch die Ausgangsleistung und das Ausgangsdrehmoment des Hauptmotors 20 reduziert wer den.

Die vorliegende Erfindung schafft, wie oben beschrieben, eine Vorrichtung zur Anpassung des Betriebes einer Fahreinheit bei einem Baufahrzeug. Wenn ein Fahrsteuerpedal vollständig betä tigt wird, bewegt die Anpaßvorrichtung das Baufahrzeug mit ei ner maximalen Fahrgeschwindigkeit. Wenn dagegen das Fahrsteu erpedal nicht vollständig niedergedrückt wird, während gleich zeitig das Baufahrzeug betrieben wird, bevor der Endschalter betätigt wird, steuert die Anpaßvorrichtung entsprechend die Ausgangsleistung des Hauptmotors in einer normalen Betriebs art, wodurch die erwartete Lebensdauer des Hauptmotors verlän gert wird.

Die Anpaßvorrichtung nach der Erfindung verhindert effektiv Sicherheitsgefahren, welche durch die Fehlfunktion eines Lang samrücklaufventils verursacht werden. Bei der Vorrichtung wird auch ein Hydraulikzylinder benutzt, dessen Bewegungshub im Verhältnis zu dem Druck eines Proportionalventils steht, der durch den Hub des Fahrsteuerpedals geändert wird, wodurch die verlangte Betätigungskraft des Pedals reduziert und die Ar beitseffizienz während des Betriebes verbessert wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Anpassung des Betriebes einer Fahreinheit bei einem Baufahrzeug, mit:
einem Druckreduktionsventil (7), das mit einer Betätigungsbe wegung eines Fahrsteuerpedals (1) synchronisiert ist, um Vor steuerflüssigkeit aus einer Vorsteuerpumpe (5) einem Rich tungswählventil (3) zuzuführen;
einer Zweigleitung (13), die von einer Flüssigkeitsleitung ab zweigt, welche sich zwischen dem Druckreduktionsventil (7) und dem Richtungswählventil (3) erstreckt;
einem Hydraulikzylinder (15), der mit der Zweigleitung (13) verbunden ist und wahlweise die Vorsteuerflüssigkeit aus der Vorsteuerpumpe (5) über die Zweigleitung (13) empfängt, wenn das Fahrsteuerpedal (1) betätigt wird; und
einer Verbindungseinrichtung (19), die zwischen einen Gashebel (21) eines Hauptmotors (20) und den Hydraulikzylinder (15) ge schaltet ist und den Gashebel (21) gemäß der Verlagerung des Hydraulikzylinders (15) wahlweise bewegt, um dadurch die Dreh zahl des Hauptmotors (20) zu steuern.

2. Anpaßvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
eine Schalterbetätigungseinrichtung (33), die an einem unteren Ende des Fahrsteuerpedals (1) angebracht ist;
einen Endschalter (31), der durch die Schalterbetätigungsein richtung (33) wahlweise betätigt wird, um eine mechanische Verlagerung des Fahrsteuerpedals (1) in ein elektrisches Si gnal umzuwandeln, wenn das Fahrsteuerpedal (1) voll betätigt wird; und
eine Steuereinheit (23), die dazu dient, den Hauptmotor (20) aufgrund eines elektrischen Ausgangssignals aus dem Endschal ter (31) zu steuern, um dadurch die Drehzahl des Hauptmotors (20) zu maximieren.

3. Anpaßvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch:
eine Drehzahlerfassungseinrichtung (35) zum Erfassen der Dreh zahl des Hauptmotors (20);
ein Proportionalventil (27), das die Menge der von einer Haupthydraulikpumpe (P1, P2) abgegebenen Flüssigkeit steuert;
wobei die Steuereinheit (23) das Proportionalventil (27) und die Haupthydraulikpumpe (P1, P2) aufgrund eines Ausgangssi gnals aus der Drehzahlerfassungseinrichtung (35) steuert, um so die Ausgangsleistung des Hauptmotors (20) entweder voll ständig zu der Fahreinheit zu übertragen und dadurch das Bau fahrzeug mit einer maximalen Fahrgeschwindigkeit in dem Fall einer höchsten Drehzahl des Hauptmotors (20) zu bewegen oder um die Fahrgeschwindigkeit des Baufahrzeuges zu reduzieren, bis die Drehzahl des Hauptmotors (20) aufgrund eines Fahrwiderstands reduziert wird.

4. Anpaßvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch:
einen Schrittmotor (25), der den Gashebel (21) des Hauptmotors (20) aufgrund eines elektrischen Ausgangssignals aus dem End schalter (31) wahlweise vollständig betätigt, um dadurch die Ausgangsleistung des Hauptmotors (20) zu maximieren.