DE3305296A1

DE3305296A1 - Lenkungs-steuervorrichtung fuer fahrzeuge mit hydromechanischem getriebe

Info

Publication number: DE3305296A1
Application number: DE19833305296
Authority: DE
Inventors: Hideaki Yokohama Kanagawa Aida; Keiji Yokohama Kanagawa Hatayama; Hideyuki Kamakura Kanagawa Konishi; Ryoichi Maruyama; Takayoshi Nishijima
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1982-02-17
Filing date: 1983-02-16
Publication date: 1983-08-25
Also published as: JPH0470186B2; JPS58141969A; US4519275A

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Lenkungs-Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspru'chs. 5

In der US-PS 3 815 698 wird ein hydromechanisches Getriebe beschrieben, bei dem die vom Eingang des Getriebes aufgenommene Antriebsleistung zur hydraulischen Lenkung und zum hydraulischen Antrieb des Fahrzeugs in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung in einem ersten Geschwindigkeitsbereich benutzt wird und bei dem in einem zweiten, höheren Geschwindigkeitsbereich ein kombinierter hydraulischer und mechanischer Antrieb erfolgt, während die Lenkung weiterhin durch den hydraulischen Getriebeteil erfolgt. Das Getriebe umfaßt ferner einen hydromechanischen dritten Geschwindigkeitsbereich. Hydrostatische Getriebe zeichnen sich durch ein sehr hohes Verstärkungsverhältnis aus und sprechen daher bereits auf kleine Eingangs-Steuersignale sehr schnell an. Damit abrupte Änderungen des Übersetzungsverhältnisses vermieden werden, ist daher eine genaue und vorzugsweise langsam wirkende Steuerung erforderlich. Wenn der Ausgang des hydrostatischen Getriebes zur Bildung eines hydromechanischen Getriebes mit einem Mehrstufen-Zahnradgetriebe verbunden ist, so ist die Steuerung des Übersetzungsverhältnisses der hydrostatischen Einheit besonders wichtig, damit unerwünschte ruckartige Belastungen des Zahnrad-Getriebezugs während des Umschaltens des Geschwindigkeitsbereichs vermieden werden.

Da bei mit einem derartigen hydromechanischen Getriebe ausgerüsteten Fahrzeugen die Lenkbewegungen des Fahrzeugs üblicherweise durch Antrieb der rechten und linken Antriebs-Räder oder -Ketten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten erzeugt werden und somit das hydromechanische Getriebe auch auf die Lenkbewegungen des Fahrers anspricht/ ist es wünschenswert, auch die auf das Getriebe

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einwirkenden Lenksignale genau zu steuern.

Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, eine Lenkuncs-Steuervorrichtung zu schaffen, die es gestattet, den Kurvenradius automatisch unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit zu optimieren.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Lenkungs-Steuervorrichtung ist für Fahrzeuge vorgesehen, deren hydromechanisches Getriebe ein mit der Antriebsmaschine des Fahrzeugs verbundenes, mehrere Kupplungen zum Umschalten zwischen verschiedenen Geschwindigkeitsbereichen aufweisendes mechanisches Getriebe, zwei mit dem mechanischen Getriebe verbundene Ausgangswellen, zwei durch die Antriebsmaschine angetriebene Hydraulikpumpen, zwei jeweils durch eine der Hydraulikpumpen angetriebene und mit dem mechanischen Getriebe in Wirkverbindung stehende Hydraulikmotoren und einen "Jmschalthebel zur Auswahl der Fahrtrichtung des Fahrzeugs umfaßt. Die Lenkungs-Steuervorrichtung umfaßt einen Maschinendrehzahl-Sensor zur Abtastung einer Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine und zur Erzeugung eines entsprechenden ersten Signals, einen ersten und einen zweiten Motor-Geschwindigkeitssensor zur Abtastung der Geschwindigkeiten oder Drehzahlen der beiden Hydraulikmotoren und zur Erzeugung eines entsprechenden zweiten bzw. dritten Signals, eine Einrichtung zur selektiven Abtastung einer der Geschwindigkeitsbereichs-Kupplungen, die zu dem gegebenen Zeitpunkt eingerückt ist, und zur Erzeugung eines vierten Signals, eine erste arithmetische Einheit zur Berechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage der ersten bis vierten Signale und zur Erzeugung eines die Fahrzeuggeschwindigkeit angebenden fünften Signals, einen Lenk-

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winkel-Sensor zur Abtastung des Lenkwinkels oder Lenkradeinschlags zur Erzeugung eines entsprechenden sechsten . Signals, eine zweite arithmetische Einheit, in der in einem Speicher die zu verschiedenen Lenkwinkeln gehörenden optimalen Kurvenradien gespeichert sind, und die den gegenwärtigen Kurvenradius mit dem anhand des gegenwärtigen Lenkwinkels ermittelten optimalen Kurvenradius vergleicht und ein siebtes Signal erzeugt, einen Umschalthebel-Positionssensor zur Abtastung wenigstens der Umschalthebel-Positionen "neutral","Vorwärtsfahrt" und "Rückwärtsfahrt" und zur Erzeugung eines achten Signals, eine dritte arithmetische Einheit zur Aufnahme des siebten und achten Signals und zur Erzeugung eines neunten Signals, zwei Stellglieder zur Steuerung des Fluid-Ausstoßes der zugeordneten Hydraulikpumpen und zwei jeweils mit der dritten arithmetischen Einheit und einem der Stellglieder verbundene Addierer, die das neunte Signal aufnehmen und ein zehntes bzw. elftes Signal an das zugeordnete Stellglied liefern. Die .zehnten und elften Signale werden in der Weise gebildet, daß durch die Auswirkung dieser Signale auf das Getriebe das siebte Signal allmählich dem Wert Null angenähert und somit der tatsächliche Kurvenradius an den unter den herrschenden Bedingungen optimalen Kurvenradius angepaßt wird.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer voll-

ständigen Steuervorrichtung eines

hydromechanisehen Fahrzeuggetriebes, bei. dem eine erfindungsgemäße Lenkungs-Steuervorrichtung verwendet wird; und■
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Fig. 2 ist ein Blockdiagranun der erfindungs-

gemäßen Lenkungs-Steuervorrichtung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt ein mechanisches Getriebe 1 eine mit einer Antriebsmaschine 2 verbundene Eingangswelle 3 und zwei (eine linke und eine rechte) Ausgangsweiler; 4 und 5. Rechte und linke Hydraulikpumpen 6 und 7 werden curch die Antriebsmaschine angetrieben. Das von den Hydraulikpumpen 6 und 7 abgegebene Druckfluid treibt zwei Hydrau-

TO likmotoren 8 bzw. 9.an. Die Steuerung durch die Hydraulikmotoren 8 und 9 gestattet eine stufenlose Geschwindigkeitssteuerung mit Hilfe des Getriebes 1. Das mechanische Getriebe 1 umfaßt eine erste Kupplung A zur Auswahl eines ersten Geschwindigkeitsbereichs, eine zweite Kupplung B zur Auswahl eines zweiten Geschwindigkeitsbereichs und dritte und vierte Kupplungen C und D zur Auswahl eines dritten bzw. vierten Geschwindigkeitsbereichs. Die Anordnung ist derart getroffen, daß durch selektive Betätigung der einzelnen Kupplungen A,B,C und D die Drehzahlen der Ausgangswellen 4 und 5 auf jede der ersten bis vierten Geschwindigkeiten oder Geschwindigkeitsbereiche eingestellt werden können.

Ein Drosselstellungs-Sensor dient zur Abtastung der Stellung einer Drossel , die die Drehzahl der Antriebsmaschine 2 steuert, und liefert ein Ausgangssignal a. Ein Lenkwinkel-Sensor zur Abtastung des Drehwinkels einer Lenkung erzeugt ein Signal b. Ein Umschalthebel-Positionssensor dient zur Abtastung von vier verschiedenen Stellungen eines Umschalthebels und zur Erzeugung eines die jeweilige Stellung angebenden Signals c. Die vier Stellungen des Umschalthebels entsprechen den Getriebezuständen "Vorwärtsfahrt", "Rückwärtsfahrt", "neutral" und "Drehen auf der Stelle". Ein Maschinenbremsen-Schalter 14 liefert ein Signal d entsprechend der Betätigung einer Maschinenbremse. Ein Maschinendrehzahl-Sensor 15 erzeugt

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ein Ist-Drehzahlsignal n„ der Antriebsmaschine. Motor-Geschwindigkeitssensoren 16 und 17 erzeugen Geschwindigkeitssignale η . und η ~ entsprechend den Geschwindigkeiten der Hydraulikmotoren 8 und 9. Der den ersten bis vierten Kupplungen A₁B₁C bzw. D zugeführte Fluiddruck wird durch Fluiddruck-Abtastschalter 18,19,20,21 abgetastet, die entsprechende Signale e,f,g,h erzeugen. Die ersten bis vierten Kupplungen A,B,C und D werden durch Kupplungseingriffs-Schalter 22,23,24 und 25 gesteuert. Stellglieder 26 und 27 dienen zur Steuerung des Fluidausstoßes der Hydraulikpumpen 6 bzw. 7.

Eine logische Steuereinheit 28 nimmt die oben erwähnten Signale a,b,c,d,e,£,g,h und n„, η ₁ und η - als Eingangssignale auf und liefert in Abhängigkeit von diesen Signalen Ausgangssignale i und j an die Stellglieder 26 und 27 zur Steuerung des Fluidausstoßes der Hydraulikpumpen 6,7 sowie Ausgangssignale k,l,m,n für die ersten bis vierten Kupplungseingrif fs-Schalter 22,23,24 und 25.

Das in Fig. 1 gezeigte hydromechanische Getriebe gestattet es, Lenkbewegungen, d.h., Drehungen des Fahrzeugs um eine vertikale Achse dadurch hervorzurufen, daß ein unterschiedlicher Ausstoß an Druckfluid der linken und rechten Hydraulikpumpen 6 und 7 erzeugt wird, der zu unterschiedlichen Drehzahlen der linken und rechten Ausgangswellen 4 und 5 und damit zu der gewünschten Drehung des Fahrzeugs führt. Da die Hydraulikpumpen 6 und 7 eine stufenlose Verstellung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes gestatten, ist es dem Benutzer des Fahrzeugs möglich, Kurven mit einem beliebigen gewünschten Radius zu fahren. Darüber hinaus kann das Fahrzeug derart gesteuert werden, daß der Kurvairadius unter Berücksichtigung des Lenkwinkels θ und der Fahrzeuggeschwindigkeit V optimiert wird.

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Nachfolgend wird mit Bezug auf Fig. 2 ein Beispiel der erfindungsgemäßen Lenkungs-Steuervorrichtung beschrieben.

Die Anordnung ist derart getroffen, daß die Lenkungs-Steuervorrichtung wirksam wird, wenn der Lenkwinkel, d.h., der den Lenkradeinschlag angebende Winkel Θ, größer ist als das Spiel θ~ des Lenkrades. In der Neutralstellung des Lenkrades hat der Lenkwinkel θ den Wert Null.

Ein durch den Maschinen-Drehzahlsensor 15 erzeugtes Maschinen-Drehzahlsignal n„ und durch die linken und rechten Motor-Geschwindigkeitssensoren 16 und 17 erzeugte Motor-Geschwindigkeitssignale η^ und n_m2 sowie eines der durch einen der Fluid-Abtastschalter 18,19,20 und 21 erzeugten Geschwindigkeitsbereichs-Signale e,f,g und h, das den jeweils eingestellten Geschwindigkeitsbereich angibt, werden von einer arithmetischen Fahrzeuggeschwindigkeits-Einheit 50 verarbeitet, die unter Berücksichtigung des eingestellten Geschwindigkeitsbereiches die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit V ermittelt und ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Signal ν erzeugt. Das Fahrzeuggeschwindigkeits-Signal v, das durch den Lenkwinkel-Sensor 12 erzeugte Lenkwinkel-Signal b, das durch den Maschinen-Drehzahlsensor 15 erzeugte Maschinen-Drehzahlsignal n„ und die Motor-Geschwindigkeitssignale η .. und η ~» die die Drehzahlen der Hydraulikmotoren 8 und 9 angeben, gelangen an eine weitere arithmetische Einheit 52. In einem Speicher der arithmetischen Einheit 52 sind die optimalen Kurvenradien zu den einzelnen Lenkwinkeln gespeichert. In der arithmetischen Einheit 52 wird durch Verarbeitung der von dieser Einheit aufgenommenen Eingangssignale der Momentanwert des Kurvenradius ermittelt und mit dem gespeicherten optimalen Radius verglichen, der dem gegenwärtigen Lenkwinkel entspricht. Als Ergebe nis wird von der arithmetischen Einheit 52 ein Lenksignal I erzeugt. Das Lenksignal I wird in der Weise gebil-

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det. daß es den Wert Null annimmt, wenn sich aus dem Lehkwinkel θ und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ein optimaler Kurvenradius ergibt. Das Lenksignal I gelangt an eine weitere arithmetische Einheit 53, die außerdem das Sig-" nal c des Umschalthebel-Positionssensors 13 aufnimmt und Ausgangssignale an Addierer 54,55 liefert. Die Addierer 54,55 liefern die Ausgangssignale i und j an die Stellglieder 26 und 27 zur Steuerung des Druckfluid-Ausstoßes der Hydraulikpumpe 6 bzw. 7, so daß das Lenksignal I auf den Wert Null eingeregelt wird, wenn die arithemtische Einheit 5 3 das Lenksignal I und das Signal c des Umschalthebel-Positionssensors aufnimmt und verarbeitet.

Während der Lenkungs-Steuerung wird bei niedrigen Fahraeuggeschwindigkeiten der Kurvenradius in bezug auf den Lenkwinkel θ unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit im Verhältnis von 1 : 1 festgelegt, während bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten die Steuerung in der Weise ausgeführt wird, daß die Zentripetal-Beschleunigung in bezug auf den Lenkwinkel θ konstant gehalten werden kann.

Bei den Addierern 54 und 55 handelt es sich um arithmecische Elemente, die zu dem zu einem gegebenen Augenblick erzeugten Signalen i und j das Lenksignal +1 und -I hinzuaddieren.

Die Addierer 54 und 55 können zusätzlich zu dem Lenksignal no^h weitere Signale nicht gezeigter Elemente der logischen Steuereinheit 28 aufnehmen, aus denen sich die Signale i und j zusammen mit den Ausgangssignalen der arithmecischen Einheit 53 additiv zusammensetzen. Bei diesen weiteren Elementen kann es sich beispielsweise um eine Steuerung handeln, die bei einem Gangwechsel den Gleichlauf der miteinander in Eingriff zu bringenden Kupplungshalften der entsprechenden Kupplung des Getriebes gewährleistet, oder um eine Maschinendrehzahl-Steuerung, die

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die Drehzahl der Antriebsmaschine auf einen vorgegebenen Wert einregelt.

Die oben beschriebene erfindungsgemäße Lenkungs-Steuer-· vorrichtung gestattet es, den Wendekreis-Radius entsprechend dem Lenkradeinschlag oder Lenkwinkel θ und der Fahrzeuggeschwindigkeit V zu optimieren.

Claims

3 3U5296 TER ME E R-MU LL E R-STE I N MEIST E R PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl -Ing H. Steinmeister Dipl.-lng. F. E. Müder Artur-Ladebeck-Strasse 51 Triftstrasse 4, D-80OO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD 1 St/Wi/ri KABUSHIKI KAISHA KOMATSU SEISAKUSHO 3-6, Akasaka 2-chome, Minato-ku, TOKYO, Japan LENKUNGS-STEUERVORRICHTUNG FÜR FAHRZEUGE MIT HYDRO-MECHANISCHEM GETRIEBE PRIORITÄT: 17. Februar 1982, Japan, No. 022821/1982 PATENTANSPRÜCHE

1.-'- Lenkungs-Steuervorrichtung für Fahrzeuge mit einer Antriebsmaschine und einem hydromechanischen Getriebe, das ein mit der Antriebsmaschine verbundenes, mehrere Kupplungen zum Umschalten zwischen unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen aufweisendes mechanisches Getriebe, zwei mit dem mechanischen Getriebe verbundene Ausgangswellen, zwei durch die Antriebsmaschine angetriebene Hydraulikpumpen, zwei jeweils durch eine

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der Hydraulikpumpen angetriebene, mit dem mechanischen Getriebe in Wirkverbindung stehende Hydraulikmotoren und einen Umschalthebel zur Auswahl der Fahrtrichtung des Fahrzeugs umfaßt, gekennzeichnet durch einen Maschinen-Drehzahlsensor (15) zur Abtastung der Ist-Drehzahl der Antriebsmaschine (2) und zur Erzeugung eines entsprechenden ersten Signals (η_ρ) , einen ersten und einen zweiten Motor-Geschwindigkeitssensor (16 bzw. 17) zur Abtastung der Drehzahl eines der Hydrau- !ikmotoren (8,9) und zur Erzeuguna eines entsprechenden zweiten bzw. dritten Signals (n . bzw. η -), eine Einrichtung (T8,19 ,20 ,21) zur Abtastung derjenigen der Geschwindigkeitsbereichs-Kupplungen (A,B,C,D), die in dem gegebenen Augenblick eingerückt ist, und zur Erzeugung eines vierten Signals (e,f,g,h), eine erste arithmetische Einheit (50) zur Berechnung der Fahrzeugqeschwindigkeit anhand der ersten bis vierten Signale und zur Erzeuguna eines die Fahrzeuggeschwindigkeit angebenden fünften Signals (v), einen Lenkwinkel-Sensor (12) zur Abtastung des 0 Lenk^inkels oder Lenkradeinschlags (θ) und zur Erzeugung eines sechsten Signals (b) , eine zweite arithmetische Einheit (52), die einen Speicher aufweist, in dem die den unterschiedlichen Lenkwinkeln entsprechenden optimalen Kurvenradien gespeichert sind, und die den gegenwärtigen

2b Kurvenradius mit dem dem gegenwärtigen Lenkwinkel entsprechenden optimalen Kurvenradius vergleicht und ein siebtes Signal (I) erzeugt, einen Umschalthebel-Positionssensor (13) zur Abtastung wenigstens der Umschalthebel-Positionen "neutral", "Vorwärtsfahrt" und "Rückwärtsfahrt" und zur Erzeugung eines achten Signal (c), eine dritte arithmetische Einheit (53) zur Aufnahme des siebten Signals (I) und des achten Signals (c) und zur Erzeugung eines neunten Signals, zwei Stellglieder (26,27) zur Steuerung des Ausstoßes der zugeordneten Hydraulikpumpen (6,7) und zwei jeweils mit der dritten arithmetischen Einheit (53) und einem der Stellglieder (26,27) verbundene Addierer (54,55)

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zur Aufnahme des neunten Signals und zur Übermittlung eines zehnten bzw. elften Signals (i bzw. j) an das Stellglied (26 bzw, 27), welche zehnten und elften Signale (i,j) das siebte Signal (I) allmählich auf den Wert Null einregeln,

2. Lenkungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß die Einrichtung zur selektiven Abtastung der jeweils eingerückten Kupplung (A, B,C oder D) eine Anzahl von Fluiddruck-Abtastschaltern (18-21) zur Abtastung des den Kupplungen (A-D) zugeführten Fluiddruckes umfaßt.

3. Lenkungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalthebel-Positionssensor (13) die Umschalthebe]-Positionen "neutral", "Vorwärtsfahrt", "Rückwärtsfahrt" und "Drehen auf der Stelle" abtastet.