DE69802362T2

DE69802362T2 - Elektronische Lenkvorrichtung für Baumaschinen

Info

Publication number: DE69802362T2
Application number: DE69802362T
Authority: DE
Inventors: Umberto Muraro
Original assignee: Komatsu Utility Europe SpA
Current assignee: Komatsu Utility Europe SpA
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2018-02-25
Also published as: EP0905326B1; JPH11107327A; EP0905326A1; ATE208450T1; US6128563A; DE69802362D1; ITVR970090A0; ES2167862T3; ITVR970090A1; DK0905326T3; IT1296535B1; PT905326E; CA2230680A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Lenkvorrichtung zum Handhaben der Steuerung in Baumaschinen.
Wie bekannt ist, ist auf dem Gebiet der Baumaschinen, zum Beispiel bei Baggern, ein sehr wichtiger Aspekt die Sicherheit, insbesondere in Verbindung mit der Lenkbarkeit, die durch die verschiedenen Lenkweisen befähigt wird.
Tatsächlich ist es bei diesen Maschinen allgemein möglich, drei verschiedene Lenkweisen einzustellen, welche je nach den Betriebsanforderungen gewählt werden können, und die normalerweise wie folgt bezeichnet sind: "Krebslenkung" (paralleles Lenken der Vorder- und Hinterräder), "Kreislenkung" (Lenken der Vorder- und Hinterräder in entgegengesetzten Richtungen) und "Frontlenkung" (Lenken nur der Vorderräder).
Der Bediener, der die Maschine von einer speziellen Fahrerkabine aus manövriert, hat natürlich die Möglichkeit, den am besten geeigneten Gang wie auch die gewünschte Lenkweise zu wählen.
Heutzutage erfolgt die Wahl der gewünschten Lenkweise auf eine ziemlich freie Weise, was beispielsweise für den Bediener die Möglichkeit bedeutet, dass er in der Lage ist, die Krebslenkweise oder die Kreislenkweise zu aktivieren, auch wenn er sich mit Geschwindigkeiten bewegt, die den schnellsten Gängen entspricht, welche, wie bekannt ist, nicht eine sichere Manövrierfähigkeit der Maschine erlauben.
Ausserdem gibt es im Augenblick nur unzureichende Vorsichtsmassnahmen gegen die Gefahr durch eine mögliche, ungewollte Aktivierung einer Lenkweise, die anders ist als die benutzte. Dies kann natürlich zur Ausführung eines nicht korrektes Betriebes führen, welcher für das an Ort und Stelle eingesetzte Personal wie auch für den die Maschine fahrenden Bediener selbst gefährlich sein kann.
Da diese Situationen um jeden Preis vermieden werden müssen, ist das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Problem das, eine Vorrichtung zu schaffen, welche in der Lage ist, unabhängig von menschlichen Entscheidungen oder Fehlern, die Aktivierung (ungewollt oder anderswie) einer Lenkweise zu verhindern, welche ungeeignet für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder dessen Arbeitsposition ist.
Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist daher der, das oben erwähnte technische Problem zu lösen, indem eine elektronische Lenkvorrichtung zum Betätigen der Lenkung in Baumaschinen vorgesehen wird, und zwar auf solche Weise, dass die Lenkung selbst unabhängig von allen nicht korrekten Entscheidungen oder ungewollten Betätigungen seitens der Bediener auf der Basis von objektiven technischen Bezugsparametern gewährleistet ist.
Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung ist der, eine elektronische Lenkvorrichtung vorzusehen, welche konstruktionsmässig einfach und im Betrieb vollkommen zuverlässig ist.
Die Zwecke zusammen mit anderen werden alle erreicht durch die betreffende elektronische Lenkvorrichtung zum Steuern, welche im wesentlichen eine programmierbare elektronische Steuereinheit enthält, die als eine Schnittstelle zwischen einer Drucktastentafel und einem Diagnosesystem am Eingang angeordnet ist, zugeordnet dem Getriebe, dem Motor und der Positionierung der Räder.
In Übereinstimmung mit einer weiteren typischen Eigenschaft der Erfindung enthält die elektronische Lenkvorrichtung einen Fühler zum Ausrichten der Vorderräder und einen Fühler zum Ausrichten der Hinterräder, beide dazu bestimmt, die Ausrichtposition der jeweiligen Räder im Verhältnis zu der Längsachse der Maschine zu erfassen.
Die technischen Eigenschaften der Erfindung in Übereinstimmung mit den vorgenannten Zwecken sind in den untenstehenden Ansprüchen dargelegt, und die Vorteile derselben gehen deutlich aus der nachstehenden Beschreibung hervor, und zwar unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung, welche eine rein als Beispiel gedachte und nicht begrenzende Ausführungsform zeigt, indem sie schematisch die Steuerlogik zum Handhaben der Lenkung von Baumaschinen darstellt.
Unter Bezugnahme auf diese Abbildung ist mit 1 eine programmierbare, logische, elektronische Steuereinheit bezeichnet, welche vom logischen und kreismässigen Gesichtspunkt her an eine Drucktastentafel 2 angeschlossen ist und ebenfalls über ein Diagnosesystem 3 am Eingang den Motorumdrehungen (Signal 4), den Getriebefunktionen (Signal 5), der Bewegung oder sonstigem (Signal 6) sowie der Ausrichtung der Vorderräder (Signal 7) und der Hinterräder (Signal 8) der Maschine zugeordnet ist.
Insbesondere sind mit 9 und 10 Mittel zum Erfassen der Motorumdrehungen und Mittel zum Erfassen des eingelegten Ganges bezeichnet.
Mit 11 sind Mittel bezeichnet, welche erfassen, ob sich die Maschine in einem bewegenden oder statischen Zustand befindet.
Es muss bemerkt werden, dass das betreffende Beispiel ein Getriebe mit zwei Gängen enthält, von denen jeder zwei Geschwindigkeiten hat. Es wird somit angenommen (was häufig der Fall ist), dass die Baumaschine insgesamt mit vier Gängen ausgestattet ist, von denen zwei Arbeitsgänge sind und zwei Fahrgänge.
Die elektronische Steuereinheit 1 sendet Signale 40 aus, welche auf spezielle Magnetventile 12-15 wirken, die in der Lage sind, die auf der Drucktastentafel 2 eingegebene Lenkweise zu aktivieren oder zu entaktivieren. Ebenfalls ist ein Ausgang 16 für ein Alarmsignal 17 vorgesehen, dessen Aufgabe nachstehend besser im Detail beschrieben wird.
Genauer gesagt, und in Übereinstimmung mit der beiliegenden Zeichnung, sind mit 18, 19, 20 und 21 jeweils Ausgangssignale bezeichnet, welche sich auf die Kreislenkung, die Frontlenkung, die Doppellenkung und die Krebslenkung beziehen, wobei die Doppellenkung als entweder die Kreislenkung oder die Krebslenkung beziehend verstanden werden muss, welche die Steuerung der Hinterräder wie auch der Vorderräder einbeziehen.
Im Falle des berücksichtigten Beispiels wird ein erstes Magnetventil 12 verwendet, welches mit Hilfe einer vorderen Winde 22 nur die Frontlenkung auslöst, wie auch zwei Magnetventile, ein zweites 14 und ein drittes 13, welche die Lenkung der Hinterräder mit Hilfe einer hinteren Winde 23 jeweils in der Krebslenkweise und der Kreislenkweise auslösen. Diese letzteren beiden Magnetventile 13 und 14 werden stromaufwärts von einem Doppelsteuerungs- Magnetventil 15 betätigt, dazu bestimmt, den Ölfluss auch an die Hinterachse der Maschine zu erlauben. Auf diese Weise, wann immer die Doppellenkung gewählt wird, zum Beispiel Krebs- oder Kreislenkung, erregt sich zunächst das oben erwähnte doppelte Magnetventil 15, woraufhin dann die entsprechende gewählte Lenkweise aktiviert wird.
Natürlich ist einem Lenkrad 25 ein hydraulisches Lenksystem 24 zugeordnet, um es dem Bediener zu erlauben, das Lenken der Räder von einer Fahrerkabine (nicht gezeigt) aus vorzunehmen.
In der beiliegenden Abbildung ist mit 26 in seiner Gesamtheit ein Hydraulikkreis bezeichnet, der mit dem hydraulischen Lenksystem 24 verbunden und an eine Hydraulikpumpe 127, die Magnetventile 12, 13, 14 und 15 und an die hydraulischen Winden 22 und 23 angeschlossen ist.
Ein Fühler 28 zum. Ausrichten der Vorderräder und ein Fühler 29 zum Ausrichten der Hinterräder sind im Bereich der Vorder- und Hinterachsen der Maschine angeordnet, wobei die genannten Fühler kreismässig an die elektronische Steuereinheit 1 angeschlossen und jeweils dazu bestimmt sind, die Ausrichtposition der Vorder- und Hinterräder im Verhältnis zu der Längsachse der Baumaschine zu erfassen. Zwei Anzeiger, ein erster 30 und ein zweiter 31, zum Signalisieren, ob die Vorder- und Hinterräder ausgerichtet sind oder nicht, sind mit den obengenannten Fühlern 28, 29 verbunden und innerhalb eines für den Bediener sichtbaren Bereiches in der Steuerkabine montiert.
Die Steuereinheit 1 erlaubt oder verhindert die Aktivierung der auf der Drucktastentafel eingegebenen Lenkweise durch Befähigung spezifizierter Magnetventile 12, 13, 14 und 1 S. abhängig von der in dieser angeordneten Logik und von den Signalen, die von dem Diagnosesystem 3 am Eingang empfangen werden. Diese Logik unterliegt den Wahlen durch den Bediener und präzisen Sicherheitsbedingungen. Die oben erwähnte Logik wurde daher dazu bestimmt, die Möglichkeit der Ausführung gefährlicher Handhabungen zu verhindern und betrachtet somit als erlaubt nur einige Kombinationen der drei möglichen Lenkweisen und den Signalen (4, 5, 6, 7, 8), empfangen von den Mitteln 10 zum Erfassendes eingelegten Ganges, den Mitteln 9 zum Erfassen der Motorumdrehungen, den Mitteln 11 zum Erfassen des bewegenden oder statischen Zustandes der Maschine und den Fühlern 28, 29 zum Erfassen, ob die Vorder- und Hinterräder ausgerichtet sind oder nicht.
Ausserdem kann aus Sicherheitsgründen, die darauf hinzielen zu sichern, dass die Einstellung einer Lenkweise auf der Drucktastentafel 2 vollkommen gewollt vorgenommen wurde, die genannte Einstellung nur mit Hilfe der gleichzeitigen Bedienung von zwei Schaltern ausgeführt werden. In der schematischen Darstellung der Drucktastentafel 2 in der beiliegenden Zeichnung sind tatsächlich vier zueinander parallel angeordnete Druckschalter 50 vorhanden, und nur durch Drücken von gleichzeitig zwei derselben, je nach dem oberhalb der Drucktastentafel 2 selbst gezeigten Diagramm, ist es möglich, die gewünschte Lenkweise einzugeben.
Aufgrund einer besonderen funktionellen Auslegung der betreffenden Vorrichtung aktiviert oder entaktiviert die elektronische Steuereinheit 1 den Ablauf der verschiedenen Lenkweisen nur in Übereinstimmung mit den hier nachstehend beschriebenen Prozeduren.
Vor allem betrachtet sie als zulässige Kombination jede auf der Drucktastentafel 2 gewählte Lenkweise, wenn die Maschine stillsteht oder im ersten oder zweiten Gang fährt. Wenn natürlich die Vorder- und/oder Hinterräder nicht ausgerichtet sind, ist es notwendig zu warten, dass dies geschieht, damit die gewählte Lenkweise wirksam wird. Zu diesem Zweck speichert die elektronische Steuereinheit 1 die auf der Drucktastentafel 2 eingestellte Lenkweise und macht sie betriebsfähig, sobald dem Bediener das erfolgte Ausrichten der Vorder- und Hinterräder durch die beiden Anzeiger 30, 31 mitgeteilt wird.
Die elektronische Steuereinheit 1 berücksichtigt notwendigerweise als unzulässige Kombination die Verbindung der Kreislenkweise mit dem Fahren der Maschine im vierten Gang wie auch die Verbindung der Krebslenkweise mit dem Fahren der Maschine im dritten oder vierten Gang. Wenn diese unzulässigen Kombinationen auftreten, signalisiert die Steuereinheit 1 dem Bediener die Wahl von nicht korrekten Steuerungen mit Hilfe eines ersten und zweiten Alarmsignals, welches ein sichtbares oder ein akustisches sein kann, wie oben erwähnt. In dem Beispiel wurde angenommen, dass diese Signale aus einem einzigen akustischen Summer 17 bestehen.
Aus Sicherheitsgründen, falls die oben erwähnten, nicht zulässigen Kombinationen auftreten, bewirkt die elektronische Steuereinheit 1 zwangsläufig ein Herunterschalten vom vierten in den dritten Gang, wenn während des Fahrens der Maschine im vierten Gang die Kreislenkweise gewählt wurde, und ein allmähliches Anhalten der Maschine, wenn während des Fahrens der Maschine im dritten oder vierten Gang die Krebslenkweise gewählt wurde.
Vorteilhafterweise ist auch ein drittes - sichtbares oder akustisches - Alarmsignal vorgesehen, wobei das genannte Signal dazu dient, das fehlende Ausrichten der Hinterräder im Verhältnis zu der Längsachse der Maschine anzuzeigen, und zwar gleichzeitig mit dem Betrieb der Frontlenkweise. In diesem Beispiel wurde vorausgesetzt, dass dies durch die Aktivierung des oben erwähnten genannten akustischen Summers 17 erfolgt.
Schliesslich muss noch bemerkt werden, dass, wenn ein erneutes Ausrichten der Hinterräder durch das Auftreten eines Fehlers irgendeiner Art nicht möglich ist, trotzdem die Möglichkeit besteht, mit Hilfe eines Schalters 60 die manuelle Lenkweise für die Hinterräder zu aktivieren. Diese erlaubt den Hinterrädern, auf manuelle Weise ausgerichtet zu werden, und zwar mit Hilfe einer Sichtkontrolle, wonach es immer noch möglich ist, sobald die obengenannte manuelle Lenkweise der Hinterräder entaktiviert wird, die Maschine durch Fahren nur in der Frontlenkweise zu bewegen.

Claims

1. Elektronische Lenkvorrichtung für Baumaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine programmierbare, logische, elektronische Steuereinheit (1) enthält, welche angeordnet ist als Schnittstelle zwischen einer Drucktastentafel (2) zur Einstellung einer Lenkweise aus einer möglichen Anzahl von Weisen und einem Diagnosesystem (3) am Eingang, zugeordnet den Getriebe- und Motorfunktionen sowie der Positionierung der Räder der Maschine, wobei die elektronische Steuereinheit (1) den Betrieb der eingestellten Lenkweise erlaubt oder verhindert, welche durch die Auslösung von entsprechenden Magnetventilen (12, 13, 14, 15) aktiviert werden kann, abhängig von der darin enthaltenen Logik und den von dem genannten Diagnosesystem (3) am Eingang kommenden Signalen.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung von einer der genannten Lenkweisen auf der genannten Drucktastentafel (2) mit Hilfe der gleichzeitigen Betätigung von wenigstens zwei Schaltern (50) erfolgt.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen Fühler (28) zum Ausrichten der Vorderräder und wenigstens einen Fühler (29) zum Ausrichten der Hinterräder enthält, jeweils positioniert im Bereich der Vorder- und Hinterachsen der Baumaschine und dazu bestimmt, jeweils wenigstens eine Ausrichtposition der Vorder- und Hinterräder im Verhältnis zu der Längsachse der Maschine selbst zu erfassen.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Baumaschine ein Viergang-Getriebe hat, und dadurch, dass die genannte elektronische Steuereinheit (1) jede beliebige, auf der genannten Drucktastentafel (2) gewählte Lenkweise als zulässige Kombination betrachtet, wenn die genannte Maschine im ersten Gang oder im zweiten Gang fährt oder stillsteht.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Baumaschine ein Viergang-Getriebe hat, und dadurch, dass die genannte elektronische Steuereinheit (1) notwendigerweise die Verbindung der Kreislenkweise zusammen mit dem Fahren der Maschine im vierten Gang als unzulässige Kombination betrachtet.

6. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Baumaschine ein Viergang-Getriebe hat, und dadurch, dass die genannte elektronische Steuereinheit (1) notwendigerweise die Verbindung der Krebslenkweise zusammen mit dem Fahren der Maschine im dritten oder vierten Gang als unzulässige Kombination betrachtet.

7. Vorrichtung nach Patentanspruch 5. dadurch gekennzeichnet, dass die genannte elektronische Steuereinheit (1) ein Herunterschalten vom vierten in den dritten Gang bewirkt, wenn während des Fahrens der Maschine im vierten Gang die Kreislenkweise gewählt wird.

8. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte elektronische Steuereinheit (1) ein allmähliches Anhalten der Maschine bewirkt, wenn während des Fahrens der Maschine im dritten oder vierten Gang die Krebslenkweise gewählt wird.

9. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte elektronische Steuereinheit (1) ein erstes Alarmsignal (17) aktiviert, welches ein nicht korrektes Manövrieren in Gegenwart der genannten nicht zulässigen Kombination von Kreislenkweise zusammen mit dem Fahren der Maschine im vierten Gang anzeigt.

10. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte elektronische Steuereinheit (1) ein zweites Alarmsignal (17) aktiviert, welches ein nicht korrektes Manövrieren in Gegenwart der genannten nicht zulässigen Kombination von Krebslenkweise zusammen mit dem Fahren der Maschine im dritten oder vierten Gang anzeigt.

11. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen ersten Anzeiger (30) enthält, angeschlossen an den genannten Fühler (28) zum Ausrichten der Vorderräder, und wenigstens einen zweiten Anzeiger (31), angeschlossen · an den genannten Fühler (29) zum Ausrichten der Hinterräder, jeweils dazu bestimmt, die Ausrichtpositionen der genannten Vorder- und Hinterräder anzuzeigen.

12. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte elektronische Steuereinheit (1) die auf der genannten Drucktastentafel (2) eingestellte Lenkweise speichert, so dass sie betriebsbereit ist, sobald die Ausrichtung der Vorderräder und der Hinterräder erreicht wird.

13. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch

- gekennzeichnet, dass sie einen Schalter (60) zum Aktivieren einer manuellen Lenkweise der Hinterräder enthält, dazu bestimmt, das Lenken von nur den Hinterrädern zu erlauben, wobei die Ausrichtung derselben mit Hilfe einer Sichtkontrolle durch den Fahrer möglich ist.

14. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte elektronische Steuereinheit (1) ein drittes Alarmsignal (17) aktiviert, falls ein Verlust der Ausrichtung der Hinterräder im Verhältnis zu der Längsachse der Baumaschine vorliegt, wenn die genannte vordere Lenkweise betrieblich aktiv ist.