JP2002500741A - 自走式建設土木機械の液圧式走行駆動装置を負荷に依存して切換えるための方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも１つの液圧可変容量形ポンプと、特に制御される液圧走行モータと、少なくとも１つの２段型のパワーシフトドライブとを備え、このパワーシフトドライブがその被駆動軸を介して建設土木機械の軸を駆動し、パワーシフトドライブが空気圧、液圧または電圧によって少なくとも１個のシフト弁を介してシフトされる、自走式建築土木機械の液圧走行駆動装置をパワーシフト可能に切換えるための方法は、パワーシフトドライブのシフト段の間で負荷に依存して確実にかつ自動的にシフトできるように、改良される。これは、スイッチ（７）を操作することによってパワーシフトドライブ（１）を負荷に依存して自動的にシフトするために、少なくとも１個の切換え要素（５）に作用連結されが少なくとも２個の圧力スイッチ（３，４）が、異なる応答液圧で順々に操作され、一方または他方の圧力スイッチ（３，４）によって液圧式走行回路内の予め定められた負荷状態に依存して切換え要素（５）が操作され、この切換え要素がパワーシフトドライブ（１）をシフトするためのシフト弁（６）を電気的に操作することによって達成される。

Description

【発明の詳細な説明】 自走式建設土木機械の液圧式走行駆動装置を負荷に依存して切換えるための方法 と装置 本発明は、少なくとも１つの液圧可変容量形ポンプと、特に制御される液圧走 行モータと、少なくとも１つの２段のパワーシフトドライブとを備え、このパワ ーシフトドライブがその被駆動軸を介して建設土木機械の軸を駆動し、パワーシ フトドライブが空気圧、液圧または電圧によって少なくとも１個のシフト弁を介 してシフトされる、自走式建築土木機械の液圧走行駆動装置をパワーシフト可能 に切換えるための方法に関する。 本発明は更に、少なくとも１つの液圧可変容量形ポンプと、特に制御される液 圧走行モータと、少なくとも１つの２段のパワーシフトドライブとを備え、この パワーシフトドライブがその被駆動軸を介して建設土木機械の軸を駆動し、パワ ーシフトドライブが空気圧、液圧または電圧によって少なくとも１個のシフト弁 を介してシフトされる、自走式建築土木機械の液圧走行駆動装置をパワーシフト 可能に切換えるための装置に関する。 液圧式走行駆動装置と関連して手動シフト可能な２段の平歯車変速機あるいは 純液圧走行駆動装置（ハイドロトランスマチック）を備えた自走式掘削機または 類似の建設土木機械が知られている。シフトは変速機回路に対する運転者の手動 介入によってあるいは液圧走行駆動装置における自動または手動シフトによって 行われる。 変速機の手動シフトの場合には、走行駆動装置が最適なギヤ段で運転されない ことが閉め出されない。これは不所望な場合、例えば低いギヤから高すぎる走行 速度に切換えるときに、走行安全性を損なうかまたは建設土木機械の構成要素を 危険にさらす。 本出願人のドイツ連邦共和国特許第１９５２０４５４号公報により、自走式建 設機械の少なくとも１個の２段型液圧走行モータを負荷に依存して自動的に切り 換えるための装置が知られている。この建設土木機械の場合、スイッチを操作す ることによって、少なくとも１個の切換え要素に作用連結された少なくとも２個 の圧力スイッチが、異なる応答液圧で順々に操作される。この場合、一方の圧力 スイッチまたは他方の圧力スイッチを介して、液圧走行回路内の予め設定された 負荷状態に依存して操作される切換え弁を介して、最大吸込み量から少ない吸込 み量におよびその逆に走行モータを切換える弁が電気的に操作される。従って、 この公知の方法は、２段の液圧式走行モータの自動切換えに関し、パワーシフト ドライブを切換える冒頭の方法に関するものではない。 本発明の課題は、パワーシフトドライブのシフト段の間で負荷に依存して確実 に自動切換え可能であり、それによって異なる走行抵抗の場合に最低速度から最 高速度までの走行範囲全体にわたって手動切換えなしに走行可能であるように、 冒頭に述べた方法と冒頭に述べた装置を改良することである。更に、走行信頼性 が高められ、シフトの際に建設土木機械要素が確実に危険にさらされないように すべきである。 この課題は冒頭に述べた方法の場合、本発明に従い、スイッチを操作すること によってパワーシフトドライブを負荷に依存して自動的に切換えるために、少な くとも１個の切換え要素に作用連結された少なくとも２個の圧力スイッチが、異 なる応答液圧で順々に操作され、一方または他方の圧力スイッチによって液圧式 走行回路内の予め定められた負荷状態に依存して切換え要素が操作され、この切 換え要素がパワーシフトドライブをシフトするためのシフト弁を電気的に操作す ることによって解決される。 それによって、本発明では、スイッチを操作することによって運転者によって 作動開始可能な自動シフトが供される。その際、２個の圧力スイッチと１個のリ レー（切換え要素）あるいは同じように作用する装置によって、切換えウインド ウが生じる。この切換えウインドウは一方では、両方向へ（第１速から第２速へ および第２速から第１速へ）の自動切換えが可能であり、他方では不必要である 頻繁な切換えが阻止される。切換えは走行回路内の液圧（最大値または最低値） に依存して行われる。 切換え時の走行安全性と機械構成要素の安全性を高めるために、特に有利な実 施形ては、建設土木機械の走行速度が監視され、予め定めた速度値を上回るとき に、パワーシフトドライブのシフトダウンが阻止される。これは、走行速度を監 視するために、走行速度に比例する周波数信号が評価ユニットによって評価され 、周波数に依存するスイッチを介してシフトを可能にするかまたは阻止すること によって非常に有利に達成可能である。 従って、低いギヤ段への問題のないシフトは、建設土木機械の走行速度がこれ を問題なく可能にするときにのみ可能である。そのために、走行速度に比例する 車両信号（タコメータ信号）が適当なユニットによって評価される。走行速度（ 周波数）が予め定めたシフトウインドウ内にあるときにのみ、シフトを行うこと ができる。 方法では更に、好ましくは、周波数に依存するスイッチがシフト弁に作用する 。それと代替的に、周波数に依存するスイッチが付加的な弁に作用し、この付加 的な弁かシフト弁に対して平行に配置され、かつこのシフト弁に液圧的に結合さ れている。 更に、パワーシフトドライブのシフトアップが専ら負荷に依存して圧力スイッ チを介して行われる。そのために、周波数に依存するスイッチは適当な要素、例 えばリレーを介してシフト弁に接続すべきである。それによって、シフトダウン のためにのみ有効であるように、周波数に依存する回路を適合させることができ る。 更に、建設土木機械の走行速度が監視され、建設土木機械の停止時にパワーシ フトドライブの低いギヤへのシフトダウンが自動的に行われる。これは好ましく は同様に周波数に依存するスイッチを介して行うことができる。このスイッチを 介して、車両が停止しているかどうかを確認することできる。そのために、周波 数に依存する付加的なスイッチを設けることができる。、 他の有利な実施形では、圧力スイッチの低い応答圧力が、可変容量形ポンプの 最大吐出量の範囲において可変容量形ポンプの圧力に対応するように調節される 。 更に、方法では、圧力スイッチの上側の応答圧力が、最大システム圧力の範囲 にあるように調節される。 冒頭に述べた課題を解決するためには、当該装置は、本発明に従い、パワーシ フトドライブを負荷に依存して自動的にシフトするために、スイッチと、異なる 応答液圧を有する少なくとも２個の圧力スイッチとが設けられ、圧力スイッチが 切換え要素に作用連結され、この切換え要素がシフト弁に連結され、このシフト 弁を電気的に操作する。 スイッチは通常は建設土木機械の運転室内にあり、手動シフトと自動シフトの 選択を行う。圧力スイッチに連結された切換え要素は特にリレーとして形成可能 である。 装置の特に有利な実施形では、走行速度を監視するための評価ユニットと、こ の評価ユニットに接続された周波数に依存するスイッチが設けられ、このスイッ チがパワーシフトドライブのシフトを可能にするかまたは阻止する。 その際、周波数に依存するスイッチが切換え弁に作用連結されていると有利で ある。その代わりに、周波数に依存するスイッチが付加的な弁に作用連結され、 この弁がシフト弁に対して平行に配置され、かつこのシフト弁に液圧的に結合さ れていてもよい。 周波数に依存するスイッチが第１の出力部を備え、この出力部がリレーを介し てシフト弁に作用連結されていると有利である。このリレーを介して、周波数ひ いては速度に依存するシフトが、速度の低下時にのみ、すなわちパワーシフトド ライブのシフトダウン時にのみ有効となる。それによって、負荷に依存しないシ フトアップを行うことが回避される。それによって、シフトアップは負荷に依存 してのみ行われる。 更に、周波数に依存するスイッチが第２の出力部を備え、この出力部が他のリ レーを介してシフト弁に作用連結され、他のリレーが切換え要素とスイッチおよ びリレーの間に配置されていると有利である。この他のリレーを設けることによ って、車両の停止時に、第１速ギヤへのシフトを自動的に行うことができる。 周波数に依存するスイッチは前述のように２つの出力部を備えることができる 。その代わりに、周波数に依存するスイッチを、それぞれ１つの出力部を有する 別個の２個のスイッチによって形成してもよい。 前述の個々の構成要素の代わりに、圧力スイッチ、切換え要素、周波数に依存 するスイッチおよびリレーを、共通の電子式、液圧式または空気圧式スイッチン グ回路ロジックとして形成してもよい。 次に、図に基づいて本発明を例示的に詳しく説明する。 例示的に示した自走式建設土木機械の液圧式走行駆動装置は、全体を２，１０ で示した走行回路と、この走行回路に接続されたパワーシフトドライブ（パワー シフトトランスミッション）１を備えている。このパワーシフトドライブは図示 した実施の形態では２段である。すなわち、第１速ギヤと第２速ギヤを備えてい る。パワーシフトドライブ１は２本の出力軸を備えている。この出力軸は操舵軸 のための駆動部としておよび建設土木機械のリジッドアクスルのための駆動部と しての働きをする。 走行回路２，１０は普通の要素を備えている。この要素はここでは詳しく説明 しない。液圧式可変容量形ポンプは矢印１０によって示唆的に示してあり、図示 していない。走行回路２，１０内に液圧式シャトル弁１１が設けられている。 平行な２個の圧力スイッチ３，４がこのシャトル弁１１を介して走行回路に接 続されている。この圧力スイッチは切換え要素としての働きをし、異なる応答圧 力を有する。両圧力スイッチ３，４はオープナーとして形成されている。圧力ス イッチ３は圧力スイッチ４よりも小さな応答圧力を有する。両圧力スイッチ３， ４は好ましくはリレーとして形成された切換え要素５と、建設土木機械の運転室 内に配置されたスイッチ７に接続されている。この切換え装置は、以下切換え弁 ６と呼ぶ４／２方向制御弁に作用する。この切換え弁６によって、パワーシフト ドライブ１を第１速ギヤから第２速ギヤにあるいはその逆にシフトすることがで きる。 シフト装置は更に、周波数に依存するスイッチ９を備えている。このスイッチ は近接スイッチ８に接続されている。この近接スイッチは駆動装置のリジッドア クスルの範囲にあるいはパワーシフトドライブの被駆動側の他の場所に配置可能 である。 周波数に依存するスイッチ９は２つの出力部を備えている。この場合、第１の 出力部はリレー１２を介してシフト弁６に接続されている。周波数に依存するス イッチ９の第２の出力部はリレー１３を介してシフト弁６に接続されている。こ の場合、リレー１３はシフト弁６と、運転室内のスイッチ７、リレー１２および 周波数に依存するスイッチ９の間に配置されている。この建設土木機械の作用に ついて次に詳しく説明する。 電流を通じていない図示した静止位置では、電気的に予備制御（パイロットコ ントロール）されたシフト弁６は第１速ギヤが接続されるような位置にある。こ の状態で、両圧力スイッチ３，４は閉じている。運転室内のスイッチ７によって 、その閉鎖位置のオートマチックと、開放位置の固定された第１速ギヤとを選択 することができる。 スイッチ７の位置に関係なく、他のリレー１３は建設土木機械の停止状態で開 放によって第１速ギヤに切換える。次に、状態“オートマチック”について説明 する。 停止状態からのスタートは常に第１速ギヤで行われる。なせなら、これが停止 状態で開放しているリレー１３によって行われるからである。０よりも大きな速 度の場合には、負荷に依存して、場合によっては第２速ギヤに切換えられる。 第２速ギヤにおいて走行回路２，１０内に、圧力スイッチ３の応答圧力よりも 低い圧力が発生する場合には、両圧力スイッチ３，４と切換え要素５は閉じてお り、第２速ギヤは接続されたままである。走行回路２，１０の圧力が上昇すると （この場合、走行方向に応じて走行回路内の高い圧力がシャトル弁１１を経て圧 力スイッチ３，４に作用する）、先ず最初に圧力スイッチ３が開放する。しかし 、これはまだ働かない。更に高い圧力に達すると、圧力スイッチ４も開放する。 これにより、切換え要素５が開放し、それによって第１速ギヤに切換えるための 信号を発生する。第１速ギヤは勿論、周波数に依存するスイッチ９が開放したと きにのみシフト弁６の切換えによって接続される。近接スイッチ８の予め設定さ れた、走行速度に依存する周波数信号が限界値を下回るときに、スイッチ９はそ の第１の切換え出力部がオープナーとして作用する。それによって、速く走行す る自走式建設土木機械の場合には、走行速度が許容されないほど速いときに、高 いギヤから低いギヤへの危険なシフトが阻止される。それによって同様に、第１ 速ギヤへの手動シフトが阻止される。 周波数に依存するスイッチ９の第１の出力に対して直列にリレー１２が設けら れている。このリレーは、第１速ギヤから第２速ギヤへのシフトが走行回路内の 負荷圧力のみに依存して行われ、速度に依存して行われないように電気的に切換 えられる。 走行回路２の液圧モータは圧力上昇中にＱ_maxにもたらされ（走行回路２，１ ０の内部コントロール）、ポンプ１０は双曲線状の最大出力カーブに沿って小さ な搬送量に戻される。 第２速ギヤにシフトする前と同じ第１速ギヤの走行速度のために、主ポンプ（ 走行用）は低下する作動液圧に基づいて再び搬送量が多くなり、液圧走行モータ の吸込み量は少なくなる。 その際、変更されたドライブ変速比に基づく低い作動液圧および液圧モータの 少ない吸込み量にもかかわらず、ほぼ同じパワーシフトドライブ出力トルクが軸 に伝わる。 走行抵抗が更に増大すると、パワーシフトドライブ出力トルクは走行回路２， １０内の大きな作動液圧と、液圧モータの多い吸込み容量によって、双極線状の 駆動力カーブに沿って（最大出力）、最大トルクまで（パワーシフトドライブ被 駆動部）上昇する。この場合、走行速度は低下する。 走行抵抗が低下し、走行回路内の圧力が再び低下すると、先ず最初に圧力スイ ッチ４が閉じる。しかし、これは電気的な接続間違いに基づいて影響を与えない 。というのは、切換え要素５がまだ給電されないままであるからである（第１速 のままである）。圧力スイッチ３の切換え圧力に達して初めて、切換え要素５に 給電され、この切換え要素が閉じる。その結果、シフト弁６が切換えられ、第２ のギヤ段（第２速）へのシフトが行われる。変更された変速被は走行回路内の高 い圧力を生じる。この圧力は走行ポンプ１０の吸込み容積を適合させることにな る。走行抵抗が更に低下すると、液圧式走行駆動装置は最高速度まで駆動出力が 最大であると共に、駆動力が双極線状の駆動力カーブに沿って変化する。 上記の機能は図２のフローチャートにも示してある。このフローチャートから 個々の切換え条件が正確に推測可能である。その際、図１と同じ参照符号が用い られ、単にスイッチ９の第１の出力部が９ａで、そして第２の出力部が９ｂによ って示してある。電圧は普通の記号Ｕで、周波数はＦで、そして圧力はＰで示し てある。 図１，２から、個々の切換え要素についてそれぞれ次の切換え位置が明らかで ある。 圧力スイッチ３は高圧のときに開放している。これは、信号が切換え要素５と スイッチ７に供給されていないことを意味する。低い圧力の場合には、圧力スイ ッチ３が閉じ、切換え要素５とスイッチ７に信号を供給する。 圧力スイッチ４は最高圧力Ｐ_maxの下方で閉じ、電圧が切換え要素５に加えら れる。 切換え要素５はパワーシフトドライブ１の第１速で開放し、第２速で閉じてい る。 スイッチ７は手動で開閉可能である。このスイッチ７が開放すると、第１速が 固定され、スイッチ７が閉じると、第１速ギヤまたは第２速ギヤが自動的に接続 される。 スイッチ９は図示した実施の形態では２つの出力部を備えている。第１の出力 部９ａ（切換えウインドウ）が開放すると、電圧が中断され、要素３，４，５， ７のロジックに従って切換えが行われる。第１の出力部が閉じると、電圧がリレ ー１２に導かれる。 スイッチ９の第２の出力部９ｂが開放していると（周波数０の場合）、切換え 信号がリレー１３に供給されない。周波数が０よりも大きいときに、第２の出力 部９ｂは閉じる。これは、切換え信号がリレー１３に供給されることを意味する 。 リレー１２は第１速で開放し、第２速で閉じる。 他のリレー１３が開放すると、第１速ギヤが接続され、閉じた状態で、要素１ ２，７，５の位置に応じて、第１速ギヤと第２速ギヤが接続される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１つの液圧可変容量形ポンプと、特に制御される液圧走行モータ と、少なくとも１つの２段のパワーシフトドライブとを備え、このパワーシフ トドライブがその被駆動軸を介して建設土木機械の軸を駆動し、パワーシフト ドライブが空気圧、液圧または電圧によって少なくとも１個のシフト弁を介し てシフトされる、自走式建築土木機械の液圧走行駆動装置をパワーシフト可能 に切換えるための方法において、スイッチ（７）を操作することによってパワ ーシフトドライブ（１）を負荷に依存して自動的にシフトするために、少なく とも１個の切換え要素（５）に作用連結された少なくとも２個の圧力スイッチ （３，４）が、異なる応答液圧で順々に操作され、一方または他方の圧力スイ ッチ（３，４）によって液圧式走行回路内の予め定められた負荷状態に依存し て切換え要素（５）が操作され、この切換え要素がパワーシフトドライブ（１ ）をシフトするためのシフト弁（６）を電気的に操作することを特徴とする方 法。 ２．建設土木機械の走行速度が監視され、予め定めた速度値を上回るときに、パ ワーシフトドライブ（１）のシフトダウンが阻止されることを特徴とする請求 項１記載の方法。 ３．走行速度を監視するために、走行速度に比例する周波数信号が評価ユニット によって評価され、周波数に依存するスイッチ（９）を介してシフトを可能に するかまたは阻止することを特徴とする請求項２記載の方法。 ４．周波数に依存するスイッチ（９）がシフト弁（６）に作用することを特徴と する請求項３記載の方法。 ５．周波数に依存するスイッチ（９）が付加的な弁に作用し、この付加的な弁が シフト弁（６）に対して平行に配置され、かつこのシフト弁に液圧的に結合さ れていることを特徴とする請求項３記載の方法。 ６．パワーシフトドライブ（１）のシフトアップが専ら負荷に依存して圧力スイ ッチ（３，４）を介して行われることを特徴とする請求項３，４または５記載 の方法。 ７．建設土木機械の走行速度が監視され、建設土木機械の停止時にパワーシフト ドライブ（１）の低いギヤへのシフトダウンが自動的に行われることを特徴と する請求項１または２〜６のいずれか一つに記載の方法。 ８．圧力スイッチ（３，４）の低い応答圧力が、可変容量形ポンプの最大吐出量 の範囲において可変容量形ポンプの圧力に対応するように調節されることを特 徴とする請求項１または２〜７のいずれか一つに記載の方法。 ９．圧力スイッチ（３，４）の上側の応答圧力が、最大システム圧力の範囲にあ るように調節されることを特徴とする請求項１または２〜７のいずれか一つに 記載の方法。 10．少なくとも１つの液圧可変容量形ポンプと、特に制御される液圧走行モータ と、少なくとも１つの２段のパワーシフトドライブとを備え、このパワーシフ トドライブがその被駆動軸を介して建設土木機械の軸を駆動し、パワーシフト ドライブが空気圧、液圧または電圧によって少なくとも１個のシフト弁を介し てシフトされる、自走式建築土木機械の液圧走行駆動装置をパワーシフト可能 に切換えるための装置において、パワーシフトドライブ（１）を負荷に依存し て自動的にシフトするために、スイッチ（７）と、異なる応答液圧を有する少 なくとも２個の圧力スイッチ（３，４）とが設けられ、圧力スイッチ（３，４ ）が切換え要素（５）に作用連結され、この切換え要素がシフト弁（６）に連 結され、この切換え弁を電気的に操作することを特徴とする装置。 11．走行速度を監視するための評価ユニットと、この評価ユニットに接続された 周波数に依存するスイッチ（９）が設けられ、このスイッチがパワーシフトド ライブ（１）のシフトを可能にするかまたは阻止することを特徴とする請求項 １０記載の装置。 12．周波数に依存するスイッチ（９）がシフト弁（６）に作用連結されているこ とを特徴とする請求項１１記載の装置。 13．周波数に依存するスイッチ（９）が付加的な弁に作用連結され、この弁がシ フト弁（６）に対して平行に配置され、かつこのシフト弁に液圧的に結合され ていることを特徴とする請求項１１記載の装置。 14．周波数に依存するスイッチ（９）が第１の出力部を備え、この出力部がリレ ー（１２）を介してシフト弁（６）に作用連結されていることを特徴とする請 求項１２記載の装置。 15．周波数に依存するスイッチ（９）が第２の出力部を備え、この出力部が他の リレー（１３）を介してシフト弁（６）に作用連結され、他のリレー（１３） がシフト要素（６）とスイッチ（７）およびリレー（１２）の間に配置されて いることを特徴とする請求項１４記載の装置。 16．周波数に依存するスイッチ（９）がそれぞれ１つの出力部を有する別個の２ 個のスイッチによって形成されていることを特徴とする請求項１５記載の装置 。 17．圧力スイッチ、切換え要素（５）、周波数に依存するスイッチ（９）および リレー（１２，１３）が、共通の電子式、液圧式または空気圧式スイッチング 回路ロジックとして形成されていることを特徴とする請求項１０または１１〜 １６のいずれか一つに記載の装置。