RU2548254C2

RU2548254C2 - Транспортное средство с подъемным оборудованием

Info

Publication number: RU2548254C2
Application number: RU2011103120/11A
Authority: RU
Inventors: Клаус МЁРШ; Енс ВОЛЛЕНШЛЕГЕР
Original assignee: КЛААС ИНДУСТРИТЕХНИК ГмбХ
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2015-04-20
Also published as: EP2357116B1; DE102010006942A1; RU2011103120A; EP2357116A1

Abstract

Изобретение относится к сельскохозяйственным транспортным средствам. Транспортное средство содержит двигатель внутреннего сгорания, передаточный механизм, распределяющий мощность двигателя внутреннего сгорания на ходовой механизм и на подъемное оборудование транспортного средства. Регулятор хода в первом рабочем режиме регулирует обороты двигателя в зависимости от скорости транспортного средства и переключает на второй рабочий режим, в котором число оборотов регулируется посредством первого элемента управления независимо от скорости хода. Регулятор хода дополнительно при отсутствии воздействия на первый элемент управления принимает первый рабочий режим, а во втором рабочем режиме регулирует число оборотов в соответствии со степенью воздействия на первый элемент управления. Достигается экономия топлива на низких скоростях и повышается эффективность погрузочно-разгрузочных операций. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к транспортному средству, в особенности к сельскохозяйственному грузовому транспортному средству, содержащему двигатель внутреннего сгорания, подъемное оборудование и передаточный механизм, который выполнен с возможностью распределения мощности двигателя внутреннего сгорания на ходовой механизм транспортного средства, подъемное оборудование и при необходимости на других потребителей. В частности, изобретение относится к трактору, который в качестве подъемного оборудования оснащен фронтальным или задним погрузчиком.

Уровень техники

Транспортное средство указанного типа известно, в частности, из патентного документа DE 29715289 U1.

В транспортных средствах данного типа обычно регулятор хода регулирует число оборотов двигателя и передаточное отношение передаточного механизма между двигателем и ходовым механизмом в соответствии с нагрузкой на двигатель. Для того чтобы при более низкой нагрузке на двигатель экономить топливо, на более низкой скорости движения производится регулирование двигателя на более низкое число оборотов. Это может приводить к проблемам при погрузочно-разгрузочных операциях. Так, когда транспортное средство подъезжает к подлежащему подъему грузу и останавливается возле него и вследствие этого число оборотов двигателя настраивается на более низкое, может оказаться, что его недостаточно для погрузочно-разгрузочных операций или, во всяком случае, эти операции возможны только в неэкономичном медленном темпе.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание транспортного средства указанного типа, которое обеспечивает возможность как движения на низких скоростях с экономией топлива, так и эффективных погрузочно-разгрузочных операций.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в транспортном средстве, содержащем двигатель внутреннего сгорания, передаточный механизм, распределяющий мощность двигателя внутреннего сгорания на ходовой механизм и на подъемное оборудование транспортного средства, и регулятор хода, который выполнен с возможностью в первом рабочем режиме регулировать число оборотов двигателя внутреннего сгорания в зависимости от скорости хода транспортного средства, регулятор хода выполнен дополнительно с возможностью переключения на второй рабочий режим, в котором число оборотов может регулироваться посредством первого элемента управления независимо от скорости хода.

Таким образом, в то время как в режиме нормального хода без погрузочно-разгрузочных операций, который соответствует первому рабочему режиму, число оборотов может быть снижено при более низкой скорости хода или при неподвижном положении для экономии топлива, водителю предоставляется возможность путем переключения на второй рабочий режим непосредственно получать высокое число оборотов, которое обеспечивает возможность надежного и эффективного проведения погрузочно-разгрузочных операций, особенно при пониженной скорости хода.

Согласно первому примеру осуществления регулятор хода выполнен с возможностью при отсутствии воздействия на первый элемент управления принимать первый рабочий режим, а во втором рабочем режиме регулировать число оборотов в соответствии со степенью воздействия на первый элемент управления. Таким образом, одного первого элемента управления достаточно, чтобы обеспечивать возможность переключения на второй рабочий режим и регулирования числа оборотов во втором рабочем режиме в соответствии с потребностью.

Предпочтительно этим первым элементом управления может быть педаль. При этом может получить дополнительное специальное использование педаль сцепления, которая обычно имеется во многих сельскохозяйственных транспортных средствах.

Согласно второму примеру осуществления регулятор хода выполнен с возможностью в первом рабочем режиме оценивать положение такого первого элемента управления в качестве заданной скорости хода, а во втором рабочем режиме в качестве заданного числа оборотов двигателя.

Предпочтительно этим первым элементом управления может быть педаль, то есть известная сама по себе педаль газа во втором рабочем режиме приобретает функцию элемента управления для настройки числа оборотов двигателя. В рамках данного изобретения в качестве первого элемента управления может также служить рычаг управления ходом, предусмотренный во многих сельскохозяйственных транспортных средствах для регулирования скорости хода.

Второй элемент управления может быть предусмотрен для переключения между двумя рабочими режимами. Предпочтительно этот второй элемент управления выполнен с возможностью непрерывного перемещения для переключения между первым положением, соответствующим первому рабочему режиму, и вторым положением, соответствующим второму рабочему режиму.

Это обеспечивает возможность избежать резких скачков числа оборотов при переключении между первым и вторым рабочими режимами благодаря тому, что регулятор хода выполнен с возможностью, когда второй элемент управления находится в промежуточном положении между первым и вторым положениями, интерполировать заданное число оборотов для двигателя между заданным числом оборотов в первом рабочем режиме и заданным числом оборотов во втором рабочем режиме.

Аналогичным образом может устраняться резкое изменение заданной скорости хода транспортного средства благодаря тому, что регулятор хода выполнен с возможностью, когда второй элемент управления находится в промежуточном положении между первым и вторым положениями, интерполировать заданную скорость хода транспортного средства между заданной скоростью хода в первом рабочем режиме и заданной скоростью хода во втором рабочем режиме.

В целесообразном варианте заданное число оборотов во втором рабочем режиме выше, чем заданное число оборотов в первом рабочем режиме.

Второй элемент управления может быть также выгодным образом выполнен в виде педали. Предпочтительно второй элемент управления расположен слева от рулевого колеса транспортного средства подобно педали сцепления автомобиля, поскольку для водителя ощутимое влияние воздействия на второй элемент управления подобно влиянию воздействия на сцепление в легковом автомобиле, хотя в данном случае та часть передаточного механизма, которая соединяет двигатель с ходовым механизмом, предпочтительно бесступенчатого передаточного механизма с разветвлением мощности, не обязательно содержит сцепление.

В выгодном варианте осуществления во втором рабочем режиме установленная регулятором хода заданная скорость хода транспортного средства равна нулю. С одной стороны, это позволяет производить погрузочно-разгрузочные операции при стоящем транспортном средстве и, с другой стороны, выполнять их при пониженной скорости хода, когда второй элемент управления находится в промежуточном положении.

Для предотвращения непреднамеренного перехода на второй рабочий режим, например, когда подъемное оборудование временно не установлено на транспортном средстве, может быть предусмотрен третий элемент управления. Он выполнен с возможностью переключения между состоянием, в котором второй рабочий режим заперт, и состоянием, которое допускает переключение между первым и вторым рабочими режимами.

Альтернативно регулятор хода может быть выполнен с возможностью воспринимать наличие подъемного оборудования и обеспечивать возможность переключения на второй режим, только когда установлено подъемное оборудование.

Краткий перечень чертежей

Другие особенности и преимущества изобретения будут ясны из последующего описания примеров осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах:

фиг.1 схематично изображает трактор в качестве примера транспортного средства по изобретению,

фиг.2 изображает схему привода трактора в первом примере выполнения,

фиг.3 изображает диаграмму соотношения между положением педали сцепления и заданным числом оборотов двигателя трактора согласно первому примеру осуществления,

фиг.4 изображает диаграмму зависимости заданной скорости движения и заданного числа оборотов двигателя трактора от положения элемента управления во втором примере осуществления, и

фиг.5 изображает аналогичную фиг.2 блок-схему согласно третьему примеру осуществления.

Осуществление изобретения

На фиг.1 схематично показан на виде сбоку трактор, в котором может быть использовано настоящее изобретение. Дизельный двигатель трактора 1 известным образом служит, с одной стороны, для привода колес 2, 3 и, с другой стороны, для привода подъемного оборудования. Здесь оборудование представлено в виде фронтального погрузчика 4 с двумя телескопическими выдвижными рычагами 6, которые установлены с двух сторон от капота двигателя и могут поворачиваться вокруг горизонтальной оси. На рычагах 6 установлен навесной агрегат 7, в представленном случае в виде агрегата для захвата силосных тюков и погрузочно-разгрузочных операций с ними. В показанном примере осуществления навесной агрегат 7 установлен на рычагах с возможностью поворота вокруг вертикальной оси и содержит параллелограммный механизм 8 и захватные щеки 9 для зажима тюков. В рамках изобретения навесной агрегат 7 может быть заменен любым другим рабочим органом. Вместо фронтального погрузчика может быть также предусмотрен задний погрузчик.

У пола кабины 10 водителя трактора 1 установлены педаль 11 газа и педаль 12 сцепления, расположенные справа или слева от рулевого колеса (не показано). Функции этих педалей 11, 12 будут подробно описаны ниже.

На фиг.2 показана схема системы привода трактора 1. К ведущему валу 14 дизельного двигателя 13 присоединены с одной стороны бесступенчатый раздаточный передаточный механизм 15 и с другой стороны насос 16. Через передаточный механизм 15 могут приводиться колеса 2, 3. Педаль 12 сцепления управляет не показанным на фиг.2 сцеплением для того, чтобы известным образом обеспечивать возможность переключения передаточного механизма 15 на передний или задний ход. Насос 16 питает гидравлический исполнительные органы 17, которые обеспечивают привод перемещения рычагов 6 или привод навесного агрегата. В целях наглядности на фиг.2 показан только один исполнительный орган 17, однако само собой разумеется, что насос 16 через соответствующие клапаны может обеспечивать одновременное или последовательное питание нескольких исполнительный органов.

Всасывающий подвод насоса 16 соединен с баком 18. К напорному отводу насоса 16, с одной стороны, через трехпозиционный двухходовой золотниковый клапан 19 подсоединен исполнительный орган 17 и, с другой стороны, подсоединен дроссельный клапан 20, который со стороны низкого давления соединен с баком 18. В показанном на фиг.2 запертом положении золотникового клапана 19 исполнительный орган 17 зафиксирован, и перекачиваемое насосом 16 масло сливается через дроссельный клапан 20 непосредственно обратно в бак 18. Дроссельный клапан 20 является регулируемым, чтобы свести к минимуму затраты энергии на перекачивание масла. Другими словами, в запертом положении золотникового клапана 19 проходное поперечное сечение дроссельного клапана 20 максимально. Когда золотниковый клапан 19 открыт, отрегулированное проходное поперечное сечение дроссельного клапана 20 определяет распределение перекачиваемого масла между дроссельным клапаном 20 и исполнительным органом 17. Это означает, что скорость исполнительного органа 17 зависит, с одной стороны, от расхода насоса 16 и, с другой стороны, от отрегулированного проходного поперечного сечения дроссельного клапана 20.

В свою очередь расход насоса 16 пропорционален числу оборотов дизельного двигателя 13. Это число оборотов устанавливается электронным регулятором 21 хода на основе положения педалей 11, 12. Когда фронтальный погрузчик 4 не используется, педаль 12 сцепления не подвергается воздействию. При этом регулятор 21 хода регулирует число оборотов двигателя 13 и передаточное число бесступенчатого передаточного механизма 15 таким образом, что достигается заданная скорость хода в соответствии с воспринятым положением педали 11 газа.

Бесступенчатое регулирование передаточного механизма 15 позволяет реализовать заданную скорость путем любого числа комбинаций числа оборотов и передаточного отношения, так что оптимальным образом выбирается такая комбинация, при которой возможно движение, наиболее эффективное в энергетическом отношении.

В результате этой стратегии, когда заданная скорость трактора 1 приближается к нулю, число оборотов двигателя 13 также регулируется на понижение. Однако низкое число оборотов двигателя имеет следствием то, что насос 16 также достигает низкого расхода, и фронтальный погрузчик 4 может работать только медленно.

Для решения этой проблемы согласно первому примеру осуществления изобретения регулятор 21 хода выполнен таким образом, что в случае воздействия на педаль 12 сцепления он переключается в рабочий режим, особенности которого будут объяснены дальше со ссылкой на фиг.3. В том случае, если бесступенчатый передаточный механизм 15 имеет несколько диапазонов режима движения, смена которых возможна только при разомкнутом сцеплении, или если трактор вместо бесступенчатого передаточного механизма 15 оснащен ступенчатым передаточным механизмом с несколькими передачами, переключение которых возможно только путем воздействия на педаль 12 сцепления, может быть предусмотрено, что переход на второй рабочий режим осуществляется только тогда, когда скорость трактора 1 лежит ниже пороговой величины, более низкой чем типовая скорость при переключении между диапазонами режима движения, то есть между первой и второй передачей.

На фиг.3 показано соотношение между положением педали 12 сцепления и максимальным крутящим моментом, передаваемым сцеплением без проскальзывания, а также числом оборотов. При возрастающем воздействии на педаль 12 известным для специалиста образом предельный крутящий момент снижается. Как только он становится настолько слабым, что повышение числа оборотов двигателя трактора 1 уже не может быть значительным, регулятор 21 хода повышает число оборотов, начиная от числа n0 оборотов холостого хода, так что когда сцепление полностью разомкнуто и трактор 1 стоит на месте, предоставляется в распоряжение мощность, требуемая для привода подъемного оборудования.

Согласно второму примеру осуществления изобретения педаль 12 сцепления служит для переключения между рабочим режимом нормального хода и рабочим режимом, в котором при стоящем тракторе 1 число оборотов двигателя повышается, чтобы иметь возможность быстро приводить подъемное оборудование. В то время когда педаль 12 сцепления не подвергается воздействию, заданная скорость v_S хода трактора 1 является восходящей функцией f положения θ педали газа,

v_S=f(θ),

при этом при полном нажатии ногой на педаль 12 сцепления она равна нулю независимо от положения педали 11 газа. При промежуточном нажатии ногой на педаль 12 сцепления действительно уравнение:

v_S=(1-φ)f(θ),

где φ обозначает нормированную в интервале [0,1] степень воздействия на педаль 12 сцепления, при этом величина 0 соответствует отсутствию воздействия, а величина 1 соответствует нажатию педали 12 сцепления до упора.

Фиг.4 наглядно иллюстрирует это соотношение графически. Заданная скорость v_S, отложенная по оси ординат диаграммы, линейно снижается с повышением степени φ воздействия на педаль 12 сцепления. Ответным образом при полностью нажатой педали 12 сцепления (φ=1) регулятор 21 хода интерпретирует положение педали 11 газа для задания заданного числа n_S оборотов двигателя:

n_S=g₂(θ).

Если соотношение между воздействием 9 на педаль 11 газа и заданным числом n_S оборотов двигателя при отсутствии воздействия на педаль 12 сцепления (φ=0) обозначить как n=g₁(θ), то при частичном воздействии на педаль 12 сцепления действительно:

n_S=(φ-1)g₁(θ)+φg₂(θ).

За счет установки g₂(θ)>g₁(θ) можно путем нажатия на педаль 12 сцепления повышать число оборотов двигателя, не повышая одновременно скорость хода. Когда водитель трактора 1 приближается к грузу, подлежащему операциям с ним, и при этом при приближении к грузу постепенно нажимает на педаль 12 сцепления точно так же, как он делал бы это в обычном автомобиле с переключающим передаточным механизмом, чтобы остановить автомобиль перед грузом, нажатие ногой на педаль вызывает замедление и затем остановку трактора 1. Однако здесь это одновременно вызывает повышение числа оборотов, которое приводит к высокому расходу насоса 16 и, соответственно, к быстрому эффективному приводу фронтального погрузчика 4.

Для предотвращения ошибок при обращении с педалью 12 сцепления целесообразно предусмотреть датчик 27 для определения наличия или отсутствия на рычагах 6 навесного агрегата 7. Этот датчик 27 связан с регулятором 21 хода, чтобы препятствовать переходу на второй рабочий режим, когда навесной агрегат 7 отсутствует. В этом случае регулятор 21 хода игнорирует какое-либо воздействие на педаль 12 сцепления.

Альтернативно позицией 27 может быть обозначен также установленный в кабине водителя дополнительный элемент управления, который должен приводиться в действие водителем, чтобы регулятор 21 хода реагировал описанным образом на воздействие на педаль 12 сцепления.

Принцип решения по изобретению не ограничивается представленной на фиг.2 приводной системой. Так, например, бесступенчатый передаточный механизм по фиг.2 при двух зацепляющихся зубчатых колесах 22, 23 на входной стороне может производить распределение мощности между механической и гидравлической ветвями с жестким передаточным отношением. При этом на выходной стороне две ветви вновь сводятся вместе через планетарную передачу 24 с помощью бесступенчатого передаточного механизма 15' с планетарной передачей 24 на ведущей стороне и зубчатой парой 22, 23 на выходной стороне, как это показано на фиг.5.

Возможно также, как это тоже представлено на фиг.5, присоединить исполнительный орган 17 к гидравлической ветви передаточного механизма 15 или 15'. При этом насос 25 гидравлической ветви избирательным образом, предпочтительно в непрерывно изменяемой пропорции, приводит гидромотор 26 и исполнительный орган 17.

Claims

1. Транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания, передаточный механизм (14-16), распределяющий мощность двигателя внутреннего сгорания на ходовой механизм (2, 3) и на подъемное оборудование (4) транспортного средства (1), и регулятор (21) хода, который выполнен с возможностью в первом рабочем режиме регулировать число оборотов двигателя внутреннего сгорания в зависимости от скорости хода транспортного средства (1), причем регулятор (21) хода выполнен с возможностью переключения на второй рабочий режим, в котором число оборотов может регулироваться посредством первого элемента (11, 12) управления независимо от скорости хода, отличающееся тем, что регулятор (21) хода выполнен с возможностью при отсутствии воздействия на первый элемент управления принимать первый рабочий режим, а во втором рабочем режиме регулировать число оборотов в соответствии со степенью воздействия на первый элемент управления.

2. Транспортное средство по п. 1, отличающееся тем, что первый элемент (11, 12) управления обеспечивает возможность регулирования числа оборотов в соответствии с потребностью подъемного оборудования в мощности.

3. Транспортное средство по п. 1, отличающееся тем, что первый элемент управления выполнен в виде педали, в особенности педали сцепления.

4. Транспортное средство по п. 1, отличающееся тем, что регулятор (21) хода выполнен с возможностью в первом рабочем режиме оценивать положение первого элемента управления в качестве заданной скорости хода, а во втором рабочем режиме в качестве заданного числа оборотов двигателя внутреннего сгорания.

5. Транспортное средство по п. 4, отличающееся тем, что первый элемент управления выполнен в виде педали, в особенности педали газа или рычага управления ходом.

6. Транспортное средство по любому из п.п. 1, 2, 4, 5, отличающееся тем, что второй элемент (12) управления выполнен с возможностью непрерывного перемещения для переключения между первым положением, соответствующим первому рабочему режиму, и вторым положением, соответствующим второму рабочему режиму.

7. Транспортное средство по п. 6, отличающееся тем, что регулятор (21) хода выполнен с возможностью, когда второй элемент управления находится в промежуточном положении между первым и вторым положениями, интерполировать заданное число оборотов для двигателя внутреннего сгорания между заданным числом оборотов в первом рабочем режиме и заданным числом оборотов во втором рабочем режиме.

8. Транспортное средство по п. 7, отличающееся тем, что заданное число оборотов во втором рабочем режиме выше, чем заданное число оборотов в первом рабочем режиме.

9. Транспортное средство по любому из п.п. 1, 2, 4, 5, 7, 8, отличающееся тем, что регулятор (21) хода выполнен с возможностью, когда второй элемент (12) управления находится в промежуточном положении между первым и вторым положениями, интерполировать заданную скорость хода транспортного средства между заданной скоростью хода в первом рабочем режиме и заданной скоростью хода во втором рабочем режиме.

10. Транспортное средство по п. 6, отличающееся тем, что второй элемент управления выполнен в виде педали, в особенности педали сцепления.

11. Транспортное средство по любому из п.п. 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, отличающееся тем, что во втором рабочем режиме заданная скорость хода транспортного средства равна нулю.

12. Транспортное средство по любому из п.п. 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, отличающееся тем, что содержит третий элемент (27) управления, выполненный с возможностью переключения между состоянием, в котором второй рабочий режим заперт, и состоянием, которое допускает переключение между первым и вторым рабочими режимами.

13. Транспортное средство по любому из п.п. 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, отличающееся тем, что подъемное оборудование (4) выполнено съемным, а регулятор (21) хода выполнен с возможностью воспринимать наличие подъемного оборудования (4) и обеспечивать возможность переключения на второй режим только при наличии подъемного оборудования (4).

14. Транспортное средство по любому из п.п. 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, отличающееся тем, что выполнено в виде трактора.