EP2189581A1

EP2189581A1 - Fahrzeug mit Ladervorrichtung

Info

Publication number: EP2189581A1
Application number: EP09176120A
Authority: EP
Inventors: Sébastien Portet
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2010-05-26
Also published as: BRPI0904496A2; CA2685664A1; EA200901368A1; DE102008043845A1; US20100125394A1

Abstract

Es wird ein Fahrzeug (10) mit einer Ladervorrichtung (12) beschrieben. Die Ladervorrichtung (12) umfasst eine Laderschwinge (20) und es ist ferner ein Hydrauliksystem (28) zum Heben und Senken der Laderschwinge (20) mit hydraulischer Federung zur Federung der Laderschwinge (20) und eine Steuereinheit (60) zur Ansteuerung der Federung vorgesehen. Um den Komfort und die Produktivität bei aktivierter hydraulischer Federung zu optimieren, wird vorgeschlagen, dass die Steuereinheit (60) derart ausgebildet ist, dass die Federung in Abhängigkeit von einer eine Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Steuergröße ansteuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Ladervorrichtung, wobei die Ladervorrichtung eine Laderschwinge umfasst und ferner ein Hydrauliksystem zum Heben und Senken der Laderschwinge mit hydraulischer Federung zur Federung der Laderschwinge und eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Federung vorgesehen ist.
Federungen für Ladervorrichtungen an Fahrzeugen, insbesondere für Front-End-Lader an landwirtschaftlichen Schleppern, sind bekannt und werden als den Komfort und die Produktivität steigerndes Merkmal von vielen Herstellern angeboten. Derartige Federungen sind in der Regel hydraulisch ausgebildet und basieren auf einer Wechselwirkung zwischen einem oder mehreren hydraulischen Speichern und den die Ladervorrichtung betätigenden Hydraulikzylindern. Die Federungen sind ferner derart ausgebildet, dass sie über ein Schaltventil zu- bzw. abgeschaltet werden können, wobei ein Zu- und Abschalten in der Regel manuell erfolgt und je nach Erfordernissen der Anwendung von dem Fahrzeugführer individuell durchgeführt wird. Dazu kann beispielsweise ein Aktivierungsschalter in der Kabine des Fahrzeugs vorgesehen sein, mit welchem ein entsprechendes Schaltventil angesteuert wird, welches wiederum den oder die hydraulischen Speicher blockiert oder freigibt, wobei das Schaltventil üblicherweise als elektromagnetisches Schaltventil ausgebildet ist. Oftmals ist es jedoch nachteilig, insbesondere bei Arbeiten im Stillstand, dass die Federung aktiviert ist, da bei aktivierter Federung das Ansprechverhalten der Ladervorrichtung verfälscht wird. Der Fahrzeugführer muss entweder diese Nachteile in Kauf nehmen oder bei den entsprechenden Arbeiten daran denken, die Federung zuvor zu deaktivieren bzw. abzuschalten.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Fahrzeug der eingangs genannten Art anzugeben, durch welches die vorgenannten Probleme überwunden werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Erfindungsgemäß weist ein Fahrzeug der eingangs genannten Art eine Steuereinheit auf, die derart ausgebildet ist, dass die Federung der Ladervorrichtung in Abhängigkeit von einer eine Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Steuergröße ansteuerbar ist. Dadurch kann erzielt werden, dass die Federung automatisch bei Stillstand des Fahrzeugs oder bei Erreichen eines vorgebbaren Schwellwerts für eine Fahrzeuggeschwindigkeit beispielsweise aktiviert oder deaktiviert wird, ohne dass der Fahrzeugführer einen Schalter zur Ansteuerung der Federung betätigen muss. Die die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierende Größe kann dabei beispielsweise von einem Geschwindigkeits- oder Drehzahlsensor generiert und an die Steuereinheit gegeben werden. Die die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierende Größe kann ferner auch aus jeder mit der Fahrzeuggeschwindigkeit physikalisch verbundenen Größe hergeleitet und an die Steuereinheit gegeben werden. Es kann ferner auch ein elektronisches Bussystem, z.B. ein CANBUS-System, vorgesehen sein, welches automatisch die erforderlichen Steuergrößen zur Fahrzeuggeschwindigkeit an die Steuereinheit liefert. Die Steuereinheit generiert dann ein entsprechendes Steuersignal, welches zur Ansteuerung eines die Federung aktivierendes (oder deaktivierendes) Schaltventil herangezogen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit derart ausgebildet, dass die Federung bei Überschreiten eines der Steuereinheit vorgebbaren Schwellwerts für die Fahrzeuggeschwindigkeit zugeschaltet wird. Hierbei wird bei Erreichen eines den Schwellwert für die Fahrgeschwindigkeit repräsentierende Steuergröße von der Steuereinheit ein Steuersignal generiert, welches die Federung zuschaltet bzw. welches das die Federung aktivierende Steuerventil derart ansteuert, dass die Federung für die Ladervorrichtung aktiviert wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit derart ausgebildet, dass die Federung bei Unterschreiten eines der Steuereinheit vorgebbaren Schwellwerts für die Fahrzeuggeschwindigkeit abgeschaltet wird. Hierbei wird bei Erreichen einer den Schwellwert für die Fahrgeschwindigkeit repräsentierenden Steuergröße von der Steuereinheit ein Steuersignal generiert, welches die Federung abschaltet bzw. welches das die Federung aktivierende Steuerventil derart ansteuert, dass die Federung für die Ladervorrichtung deaktiviert wird.
Vorzugsweise ist eine Eingabeeinrichtung am Fahrzeug vorgesehen, mit welcher der Steuereinheit der Schwellwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit vorgebbar ist. Der Fahrzeugführer kann somit über die Eingabevorrichtung die Schwellwertgeschwindigkeit eingeben bzw. vorgeben, bei der die Steuereinheit das entsprechende Steuersignal zur Ansteuerung der Federung auslösen bzw. generieren soll.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass durch die Eingabevorrichtung ein Betriebsmodus zur Aktivierung bzw. Deaktivierung der Federung auswählbar, so dass eine manuelle Ansteuerung der Federung über einen Aktivierungsschalter für die Federung ermöglicht wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Federung elektronisch ansteuerbare Dämpfungsmittel, durch welche eine Dämpfung der Federung variierbar ist und die Dämpfungsmittel in Abhängigkeit von der die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Steuergröße ansteuerbar sind. Die Dämpfungsmittel können als elektronisch einstellbares Drosselventil ausgebildet sein, durch welches die Federungsrate bzw. Dämpfungsrate der Federung variiert werden kann, indem beispielsweise der Leitungsquerschnitt, der zu einem Hydraulikspeicher der Federung führt verringert oder vergrößert wird.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass durch die Eingabevorrichtung ein oder mehrere Stellwerte für die Dämpfungsmittel eingebbar sind, welche von der Steuereinheit in Abhängigkeit von der die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Steuergröße zur Ansteuerung der Dämpfungsmittel herangezogen werden. So können auch unterschiedliche vorgebbare Dämpfungsraten in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt bzw. durch die Steuereinheit angesteuert werden, so dass beispielsweise bei zunehmenden Fahrzeuggeschwindigkeiten die Dämpfungsrate der Federung erhöht wird. Je nach Anwendung kann es aber auch vorgesehen sein, die Dämpfung bei zunehmenden Fahrzeuggeschwindigkeiten zu verringern. Die Stellwerte für die Dämpfungsraten können dabei vorzugsweise in Form von einzelnen Stellwerten oder auch in Form einer Dämpfungskurve als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit in die Eingabevorrichtung eingegeben werden, so dass auch eine kontinuierliche, stufenlose Anpassung der Dämpfung an die Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgen kann.
Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung näher beschrieben und erläutert.
Es zeigt:

Fig. 1: eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs in Form eines Schleppers mit einer Ladervorrichtung und
Fig. 2: ein schematisches Schaltbild einer hydraulischen Federung für die Ladervorrichtung aus Figur 1.

Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 10 in Form eines landwirtschaftlichen Schleppers, der mit einer Ladervorrichtung 12 bestückt ist. Die Ladervorrichtung 12 ist als Front-End-Lader oder Frontlader ausgebildet. Das Fahrzeug 10 weist einen Fahrzeugrahmen 14 auf, an dem eine Konsole 16 zum Anbauen der Ladervorrichtung 12 befestigt ist. Ferner umfasst das Fahrzeug 10 eine Fahrzeugkabine 17.
Die Ladervorrichtung 12 umfasst einen Mast 18, mit welchem diese an die Konsole 16 angeschlossen ist. Ferner umfasst die Ladervorrichtung 12 eine Laderschwinge 20, welche mit einem Arbeitswerkzeug 22 in Form einer Ladeschaufel 24 bestückt ist. Das Arbeitswerkzeug 22 ist hier nur beispielhaft als Ladeschaufel 24 ausgebildet. Selbstverständlich können auch andere Arbeitswerkzeuge 22, beispielsweise eine Ladegabel oder ein Greifer verwendet werden.
Zwischen Laderschwinge 20 und Mast 18 erstreckt sich beidseitig jeweils ein Hydraulikzylinder 26, der zum Heben und Senken der Laderschwinge 20 mittels eines Hydrauliksystems 28 betätigbar ist.
Das Hydrauliksystem 28 zum Heben und Senken der Laderschwinge 20 ist in Figur 2 anhand eines schematischen Hydraulikschaltplans dargestellt.
Das Hydrauliksystem 28 umfasst einen Hydrauliktank 30, eine Hydraulikpumpe 32, ein Hauptsteuerventil 34, einen oder mehrere Hydraulikzylinder 26, eine Schaltventil 36 sowie einen Hydraulikspeicher 38. Ferner ist eine Druckbegrenzungseinrichtung 40 vorgesehen.
Das Hauptsteuerventil 34 ist als 4/3-Wegeventil mit Sperr-Mittelstellung ausgebildet und verbindet den Hydraulikzylinder 26 mit der Hydraulikpumpe 32 und dem Hydrauliktank 30, wobei der Hydraulikzylinder 26 als doppeltwirkender Hydraulikzylinder 26 mit einer hubseitigen Kammer 42 (kolbenseitig) und einer senkseitigen Kammer 44 (stangenseitig) ausgebildet ist. Der Hydraulikzylinder kann hierbei auch einseitig wirkend ausgebildet sein, so dass die senkseitige Kammer entfällt.
In einer ersten Schaltstellung, der Hebestellung 46, wird die Hebefunktion ausgelöst, in welcher die hubseitige Kammer 42 mit der Hydraulikpumpe 32 verbunden wird und das Hydrauliköl aus der senkseitigen Kammer 44 in den Hydrauliktank 30 abfließen kann. In der Hebestellung 46 kann die Laderschwinge 20 angehoben werden.
In einer zweiten Schaltstellung, der Haltestellung 48, wird die Haltefunktion ausgelöst, in welcher die hubseitige und die senkseitige Kammer 42, 44 von Hydraulikpumpe 32 und Hydrauliktank 30 getrennt sind und kein Hydrauliköl von der Hydraulikpumpe 32 zum Hydraulikzylinder 26 fließen kann bzw. kein Hydrauliköl vom Hydraulikzylinder 26 zum Hydrauliktank 30 hin abfließen kann. Mit der Haltestellung 48 kann die Laderschwinge 20 in einer entsprechenden Schwenkstellung gehalten werden.
In einer dritten Schaltstellung, der Senkstellung 50, wird die Senkfunktion ausgelöst, in welcher die senkseitige Kammer 42 mit der Hydraulikpumpe 32 verbunden wird und das Hydrauliköl aus der hubseitigen Kammer 44 in den Hydrauliktank 30 abfließen kann. In der Senkstellung 50 kann die Laderschwinge 20 abgesenkt werden.
Die einzelnen Schaltstellungen können beispielsweise über einen manuellen Steuerhebel 52 oder Joystick durch den Fahrzeugführer angewählt werden.
Die hubseitige Kammer 42 des Hydraulikzylinders 26 ist ferner mit dem Schaltventil 36 verbunden, welches als elektronisch ansteuerbares 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Es weist eine Durchlassstellung 54 und eine Schließstellung 56 auf. Das Schaltventil 36 verbindet über eine Leitung 58 die hubseitige Kammer 42 mit dem Hydraulikspeicher 38, wobei in der Durchlassstellung 54 die hubseitige Kammer 42 mit dem Hydraulikspeicher 38 verbunden ist und in der Schließstellung 56 von diesem getrennt ist. Durch entsprechendes Ansteuern bzw. Schalten des Schaltventils 36 wird somit eine hydraulische Federung für den Hydraulikzylinder 26 aktiviert bzw. deaktiviert, indem die hubseitige Kammer 42 mit dem Hydraulikspeicher 38 verbunden bzw. von diesem getrennt wird. Im aktivierten Zustand, also bei Durchlassstellung 54 des Schaltventils 36, kann Hydrauliköl unter Last aus der hubseitigen Kammer 42 in den Hydraulikspeicher 38 fließen bzw. aus diesem wieder in die hubseitige Kammer 42 zurück fließen, so dass sich eine Federungsfunktion für den Hydraulikzylinder 26 bzw. für die Laderschwinge 20 einstellt.
Ferner umfasst das Hydrauliksystem 28 eine elektronische Steuereinheit 60, einen Aktivierungsschalter 62, einen Geschwindigkeitssensor 64 sowie eine Eingabevorrichtung 66.
Die elektronische Steuereinheit 60 kann sowohl im Fahrzeug 10 als auch an der Ladervorrichtung 12 selbst angeordnet sein. Sie kann ferner auch als Teil einer ohnehin schon am Fahrzeug 10 vorhandenen elektronischen Steuereinheit ausgebildet sein bzw. dort implementiert werden.
Der Geschwindigkeitssensor kann als beliebiger, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 repräsentierender Sensor ausgebildet sein, insbesondere als Drehzahlsensor, der im Antriebsstrang oder an den Antriebsachsen des Fahrzeugs 10 angeordnet ist. Es ist auch denkbar ein Geschwindigkeitssignal aus einem vorhandenen CANBUS-System abzugreifen und an die Steuereinheit 60 zu leiten.
Die elektronische Steuereinheit 60 ist mit dem Aktivierungsschalter 62 zur Aktivierung der hydraulischen Federung, mit einem Geschwindigkeitssensor 64 zur Detektion bzw. Erfassung der Fahrgeschwindigkeit bzw. zur Erfassung einer die Fahrgeschwindigkeit repräsentierenden Größe und mit der Eingabevorrichtung 66 zur Eingabe von Stellgrößen und Schwellwerten sowie zur Auswahl eines oder mehrerer Betriebsmodi verbunden.
Der Aktivierungsschalter 62 und die Eingabevorrichtung 66 sind vorzugsweise in der Fahrzeugkabine 17 angeordnet und können von einem Fahrzeugführer dort bedient bzw. betätigt werden.
Durch Betätigen des Aktivierungsschalters 62 kann die hydraulische Federung des Hydrauliksystems aktiviert werden. Die elektronische Steuereinheit 60 generiert dann ein entsprechendes Steuersignal und schaltet das Schaltventil 36 in Durchlassstellung 54. In der Steuereinheit 60 sind ferner ein oder mehrere Schwellwerte, bei deren Erreichen ein Steuersignal zum Ansteuern des Schaltventils generiert werden soll, voreingestellt bzw. hinterlegt (abgespeichert). Bei aktivierter und eingeschalteter hydraulischer Federung (Schaltventil 36 ist auf Durchgangsstellung 54) wird die von dem Geschwindigkeitssensor 64 gelieferten Sensorsignale bzw. Sensorsignalgrößen mit dem in der Steuereinheit 60 hinterlegten Schwellwert verglichen. Nimmt die Fahrgeschwindigkeit ab und erreicht den voreingestellten Schwellwert, so wird von der Steuereinheit 60 ein entsprechendes Steuersignal generiert, welches das Schaltventil 36 in seine Schließstellung 56 schaltet und damit die hydraulische Federung deaktiviert bzw. abschaltet. Wird nun wieder beschleunigt und die Fahrgeschwindigkeit nimmt wieder zu, so wird bei Erreichen des voreingestellten Schwellwertes wiederum ein entsprechendes Steuersignal von der elektronischen Steuereinheit 60 generiert und das Schaltventil 36 wieder in seine Durchlassstellung 54 geschaltet, und damit die hydraulische Federung wieder aktiviert bzw. eingeschaltet.
Die oben genannten Schwellwerte können dabei frei von dem Fahrzeugführer gewählt und über die Eingabevorrichtung 66 eingegeben und in der Steuereinheit 60 abgespeichert werden. Ferner kann in der Eingabevorrichtung 66 ein entsprechender Betriebsmodus gewählt werden, der es erlaubt, die elektronische Steuereinheit 60 ohne automatische, fahrgeschwindigkeitsabhängige Steuerung zu betreiben. Wird dieser Modus aktiviert, so kann die Federung manuell, unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit bzw. unabhängig von einem Fahrgeschwindigkeitssignal, über den Aktivierungsschalter 62 aktiviert bzw. deaktiviert werden.
In einem erweiterten Ausführungsbeispiel ist ferner eine Drosseleinrichtung in Form eines Drosselventils 68 vorgesehen. Das Drosselventil 68 wird in die Leitung 58 zwischen Schaltventil 36 und Hydraulikspeicher 38 angeordnet und ebenfalls entsprechend vorgegebener Sollwerte bzw. Stellgrößen über die elektronische Steuereinheit 60 angesteuert. Je nach Steuersignal, welches von der Steuereinheit 60 in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit generierbar ist, kann dann ein Durchlassquerschnitt des Drosselventils 68 und damit die Dämpfung der hydraulischen Federung elektronisch in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit variiert werden. Beispielsweise kann bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit der Drosselquerschnitt des Drosselventils 68 verringert werden, so dass sich eine härtere Federung (höhere Dämpfung der Federung) einstellt. Ebenso kann auch mit abnehmender Fahrgeschwindigkeit automatisch eine Vergrößerung des Drosselquerschnitts vorgenommen werden, so dass sich eine weichere Federung (geringere Dämpfung der Federung) einstellt. Die dafür erforderlichen Stellwerte bzw. Stellgrößen können von dem Fahrzeugführer in der Eingabevorrichtung 66 eingegeben und abgespeichert werden. Über die Betriebsmodi kann eine Dämpfungsfunktion angewählt bzw. abgewählt werden. Es können auch Dämpfungskurven in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit hinterlegt werden, die es ermöglichen unterschiedliche Dämpfungscharakteristika für unterschiedliche Betriebszustände anzuwählen.

Claims

Fahrzeug (10) mit einer Ladervorrichtung (12), wobei die Ladervorrichtung (12) eine Laderschwinge (20) umfasst und ferner ein Hydrauliksystem (28) zum Heben und Senken der Laderschwinge (20) mit hydraulischer Federung zur Federung der Laderschwinge (20) und eine Steuereinheit (60) zur Ansteuerung der Federung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (60) derart ausgebildet ist, dass die Federung in Abhängigkeit von einer eine Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Steuergröße ansteuerbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federung bei Überschreiten eines der Steuereinheit (60) vorgebbaren Schwellwertes für die Fahrzeuggeschwindigkeit zugeschaltet wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federung bei Unterschreiten eines der Steuereinheit (60) vorgebbaren Schwellwerts für die Fahrzeuggeschwindigkeit abschaltbar ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingabevorrichtung (66) vorgesehen ist, mit welcher der Steuereinheit (60) der Schwellwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit vorgebbar ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingabevorrichtung (66) vorgesehen ist, mit welcher wenigstens ein Betriebsmodus für die Federung auswählbar ist, der eine manuelle Ansteuerung der Federung über einen Aktivierungsschalter (62) für die Federung ermöglicht.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem (28) elektronisch ansteuerbare Dämpfungsmittel (68) für die hydraulische Federung umfasst, durch welche eine Dämpfung der Federung variierbar ist und die Dämpfungsmittel (68) in Abhängigkeit von einer die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Steuergröße ansteuerbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Eingabevorrichtung (66) Stellwerte für die Dämpfungsmittel (68) eingebbar bzw. vorgebbar sind, welche von der Steuereinheit (60) in Abhängigkeit von der die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Steuergröße zur Ansteuerung der Dämpfungsmittel (68) herangezogen werden.