DE112006002748B4

DE112006002748B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern des Motors und der Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs

Info

Publication number: DE112006002748B4
Application number: DE112006002748T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Hatanaka
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2012-04-12
Anticipated expiration: 2026-09-21
Also published as: CN101287876A; JPWO2007043290A1; SE533161C2; WO2007043290A1; US7959538B2; CN101287876B; JP4712811B2; SE0800826L; DE112006002748T5; US20090111655A1

Abstract

Vorrichtung zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs, wobei die Kraft des Motors einen Fahrantriebsstrang und die Hydraulikpumpe antreibt, Antriebsräder durch den Fahrantriebsstrang angetrieben werden, und ein Arbeitsgerät durch die Hydraulikpumpe betätigt wird, und wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: Gasbetätigungsmittel zur Einstellung einer Solldrehzahl des Motors gemäß einem Betriebswert; Motordrehzahleinstellmittel zur Einstellung der Motordrehzahl auf eine geforderte Solldrehzahl; Hydraulikpumpeneinstellmittel zur derartigen Einstellung des Fördervolumens der Hydraulikpumpe, dass ein geforderter Förderstrom erzeugt wird; Beschleunigungserfassungsmittel zur Erkennung, ob der Betriebswert der Gasbetätigungsmittel oder der Motordrehzahl einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet; Bremsenbetätigungsmittel zur Einstellung einer Bremskraft für einen Fahrzeugaufbau gemäß einem Betriebswert; Bremsmittel zur Erzeugung der von den Bremsenbetätigungsmitteln eingestellten Bremskraft; Bremserfassungsmittel zur Erkennung, ob die Bremsmittel aktiviert oder die Bremsenbetätigungsmittel betätigt sind; Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel zur Erkennung, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet; und Motor- und Hydraulikpumpensteuermittel,...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Arbeitsfahrzeug, wobei die Kraft eines Motors einen Fahrantriebsstrang und eine Hydraulikpumpe antreibt, Antriebsräder durch den Fahrantriebsstrang angetrieben werden und ein Arbeitsgerät und so weiter durch die Hydraulikpumpe betätigt werden, und die vorliegende Erfindung betrifft im Besonderen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern des Motors und der Hydraulikpumpe.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In einem Radlader treibt die Kraft eines Motors einen Fahrantriebsstrang und eine Hydraulikpumpe an, Antriebsräder werden durch den Fahrantriebsstrang angetrieben, und ein Arbeitsgerät und so weiter werden durch die Hydraulikpumpe betätigt. In anderen Worten: die Leistung (das Drehmoment) des Motors wird durch den Fahrantriebsstrang (Kraftübertragung), zum Beispiel einen Drehmomentwandler und ein Getriebe, auf die Antriebsräder übertragen. Hierbei werden die Antriebsräder angetrieben, und der Radlader fährt. Wie oben festgestellt wird ein Teil der Motorleistung vom Drehmomentwandler absorbiert.
Außerdem wird die Motorleistung auf die Hydraulikpumpe übertragen, um diese anzutreiben. Auf die oben beschriebene Weise strömt Drucköl aus der Hydraulikpumpe zu einem hydraulischen Stellantrieb (Hydraulikzylinder) zur Betätigung eines Arbeitsgeräts (Ausleger, Schaufel etc.), eines Lüfters und so weiter, so dass Arbeiten ausgeführt werden. Wie oben beschrieben wird dabei ein Teil der Motorleistung von der Pumpe absorbiert.
Ein Beispiel für eine Betriebsart des Radladers ist der in 1 gezeigte Ladebetrieb.
In anderen Worten: der Radlader 100 gräbt mit einer Schaufel 90 Boden, Erdreich, Sand und andere Ladungen aus und nimmt sie auf. Nach dem Aufnehmen der Ladung wird die Schaufel 90 in Neigungsendlage gefahren (1A). Daraufhin fährt das Fahrzeug unter Heben eines Auslegers (Hubarms) 80 vorwärts (1B und 1C). Schließlich wird die Ladung in der Schaufel 90 auf den Kippaufbau eines Kippers 200 ausgekippt (1D).
Während sich der Radlader 100 unter Heben des Auslegers 80 in Vorwärtsrichtung zur Zeit der Kippanfahrt dem Kipper 200 nähert, wird eine Bremse betätigt, um ihn an einer bestimmten Stelle des Kippers 200 anzuhalten.
Als Bremseinheit kommt eine Scheibenbremse in Öl zur Anwendung, die auf die Vorder- und Hinterachse wirkt. Außerdem sind für die Vorder- und Hinterachse diverse Zahnräder und so weiter vorgesehen, die zur Schmierung ihrer Gleitflächen und so weiter in das Achsöl eintauchen.
Die unten genannte Patentschrift 1 beschreibt eine Erfindung, bei welcher anhand der Vertikallage eines Auslegers ermittelt wird, ob es sich um eine Kippanfahrt handelt, und wenn das der Fall ist, wird ein Automatikgetriebe so gesteuert, dass es nicht herunter schaltet, wodurch ein Zustand harten Abbremsens infolge des Herunterschaltens vermieden werden kann.
Patentschrift 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 63-265730 .
OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG
Von der Erfindung zu lösende Probleme
Zur Zeit der Kippanfahrt wird zum Heben des Auslegers 80 weitgehend ein Gaspedal heruntergedrückt. Beim Bremsen wird außerdem die Achse mit hohen Antriebskräften beaufschlagt, was die Achse schwer belastet. Durch Bremsen wird die Geschwindigkeit eines schweren, schnell fahrenden, die Ladung tragenden Fahrzeugaufbaus reduziert. Das verursacht starke Reibungswärme an der Scheibenbremse, und diese wird auf das Achsöl übertragen. Da die Achse schwer belastet ist und die beim Bremsen entstehende Wärme auf die Achse einwirkt, steigt die Temperatur des Achsöls, was seine Schmiereigenschaften und so weiter infolge des Temperaturanstiegs beeinträchtigen kann. Außerdem belastet die bei der Bremse entstehende Wärme auch diese selbst schwer, was die Leistung der Bremseinheit, zum Beispiel ihre Haltbarkeit, beeinträchtigt.
In diesem Zusammenhang kann die Anwendung eines Systems in Betracht gezogen werden, das die Achse mittels eines Ölkühlers abkühlt. Das Kühlsystem erhöht jedoch die Kosten.
Außerdem kann die Möglichkeit in Betracht gezogen werden, die Belastung der Achse und die beim Bremsen entstehende Wärmemenge dadurch zu reduzieren, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs während der Kippanfahrt verringert wird. Diese geringere Fahrzeuggeschwindigkeit hat jedoch eine niedrigere Motordrehzahl zur Folge, die den Förderstrom einer Hydraulikpumpe reduziert. Der geringere Förderstrom verringert seinerseits die Hubgeschwindigkeit des Auslegers 80, was die Betriebsleistung des Fahrzeugs problematisch verschlechtert.
Die vorliegende Erfindung geht von den oben beschriebenen Umständen aus, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung der nachteiligen Folgen eines Anstiegs in der Öltemperatur durch Reduzieren der auf eine Achse einwirkenden Last und der beim Bremsen erzeugten Wärmemenge, wenn ein Arbeitsfahrzeug unter Heben des Auslegers fährt und sich einer Stelle nähert, wo eine Ladung in einer Schaufel ausgekippt werden soll, zum Beispiel bei der Kippanfahrt; dabei soll außerdem die Schwächung der Betriebsleistung des Arbeitsfahrzeugs vermieden werden, ohne die Hubgeschwindigkeit des Auslegers zu reduzieren.
Mittel zur Lösung der Probleme
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs bereit, wobei die Kraft des Motors einen Fahrantriebsstrang und die Hydraulikpumpe antreibt, Antriebsräder durch den Fahrantriebsstrang angetrieben werden und ein Arbeitsgerät durch die Hydraulikpumpe betätigt wird, und wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: Gasbetätigungsmittel zur Einstellung einer Solldrehzahl des Motors gemäß einem Betriebswert; Motordrehzahleinstellmittel zur Einstellung der Motordrehzahl auf die geforderte Solldrehzahl; Hydraulikpumpeneinstellmittel zur derartigen Einstellung des Fördervolumens der Hydraulikpumpe, dass ein geforderter Förderstrom hergestellt wird; Beschleunigungserfassungsmittel zur Erkennung, ob der Betriebswert der Gasbetätigungsmittel oder der Motordrehzahl einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht bzw. überschreitet; Bremsenbetätigungsmittel zur Einstellung einer Bremskraft für einen Fahrzeugaufbau gemäß einem Betriebswert; Bremsmittel zur Erzeugung der von den Bremsenbetätigungsmitteln eingestellten Bremskraft; Bremserfassungsmittel zur Erkennung, ob die Bremsmittel aktiviert oder die Bremsenbetätigungsmittel betätigt sind; Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel zur Erkennung, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet; und Motor- und Hydraulikpumpensteuermittel, die an die Motordrehzahleinstellmittel einen Befehl zur Verringerung der Solldrehzahl des Motors geben, und zur Kompensation der Verringerung des Förderstroms der Hydraulikpumpe infolge des Befehls, an die Hydraulikpumpeneinstellmittel einen Befehl zur Erhaltung des Förderstroms der Hydraulikpumpe geben, vorausgesetzt dass die Beschleunigungserfassungsmittel erkennen, dass der Betriebswert der Gasbetätigungsmittel oder der Motordrehzahl einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, dass die Bremserfassungsmittel erkennen, dass die Bremsmittel aktiviert oder die Bremsenbetätigungsmittel betätigt sind, und dass die Fahrzeuggeschwindigkeitserfasungsmittel erkennen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bereit, wobei das Arbeitsfahrzeug ein Radlader ist und die Schwellenwerte jeweils auf einen Wert eingestellt sind, der für eine Situation geeignet ist, in welcher der Radlader unter Heben des Auslegers fährt und sich einer Stelle nähert, wo eine Ladung in der Schaufel ausgekippt werden soll.
Gemäß der vorliegenden Erfindung gibt, vorausgesetzt dass ein Drosselklappensensor 13 erkennt, dass ein Betätigungsweg S eines Gaspedals 10 einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht (Betätigungsweg 70%) oder überschreitet (Schritt 302), ein Bremsdrucksensor 19 erkennt, dass eine Bremseinheit 16 betätigt wird (Bremse betätigen; Bremsdruck Pbr mindestens 0,5 MPa; Schritt 304), und dass ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 27 erkennt, dass eine Geschwindigkeit V eines Aufbaus 101 einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht (Fahrzeuggeschwindigkeit V 2 km/h) oder überschreitet, eine Getriebesteuerung 50 ein Befehlssignal zur Drosselklappenkorrektur (Befehlssignal zur Verringerung eines Drosselklappenwerts S um 5%) zur Verringerung der Solldrehzahl Nr eines Motors 1 über eine Motorsteuerung 60 an einen Regler 11 aus, und an ein Pumpensteuerventil 12 über die Steuerung 70 des Arbeitsgeräts einen Befehl zur Änderung eines Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers zur Kompensation eines Förderstromwerts Q einer Hydraulikpumpe 3, der durch das Befehlssignal zur Drosselklappenkorrektur reduziert wird (Verringerung des Förderstroms Q um 5% infolge der Verringerung der Motordrehzahl N um 5%, die durch eine Verringerung des Drosselklappenwerts S um 5% bewirkt wird) zur Erhaltung des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe 3 (Schritt 305). Wenn daher der Radlader 100 unter Heben des Auslegers 80 an eine Stelle heranfährt, wo eine Ladung in der Schaufel 90 ausgekippt werden soll, zum Beispiel bei der Kippanfahrt, werden die Belastung der Achse 6 und die bei der Betätigung einer Bremseinheit 16 erzeugte Wärmemenge reduziert, so dass die nachteiligen Folgen einer Erhöhung der Öltemperatur vermieden werden. Außerdem lassen sich Leistungsschwächen beim Betrieb des Radladers 100 vermeiden, da die Hubgeschwindigkeit des Auslegers 80 nicht abnimmt, sondern den ursprünglichen Wert beibehält.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Schwellenwerte für die obigen Bedingungen jeweils so eingestellt, dass sie für eine Situation (Kippanfahrt) geeignet sind, in welcher der Radlader 100 unter Heben des Auslegers 80 fährt und sich einer Stelle nähert, wo eine Ladung in der Schaufel 90 ausgeschüttet werden soll.
Der dritte und der vierte Aspekt der vorliegenden Erfindung betreffen dem ersten und dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung entsprechende Verfahren.
BESTES VERFAHREN ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.
2 ist ein Blockdiagramm des Ausführungsbeispiels und einer Konfiguration einer Vorrichtung zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs, das den die vorliegende Erfindung betreffenden Teil der Konfiguration eines Radladers veranschaulicht.
Wie 2 zeigt, treibt bei einem Radlader 100 die Kraft eines Motors 1 einen Fahrantriebsstrang 40 und eine Hydraulikpumpe 3 an, Antriebsräder 7 werden durch den Fahrantriebsstrang 40 angetrieben, und ein Arbeitsgerät und so weiter werden durch die Hydraulikpumpe 3 betätigt.
Eine Abtriebswelle des Motors 1 für den Radlader 100 ist mit einer Zapfwelle 30 verbunden. Die Zapfwelle 30 steht sowohl mit einem Drehmomentwandler 2 als auch mit einer Hydraulikpumpe 3 in Verbindung. Der Drehmomentwandler 2 verfügt über eine Überbrückungskupplung 4 zur Überbrückung des Drehmomentwandlers 2 und ist mit einem Kraftübertragungsweg 40 parallel geschaltet.
Ein Teil der Leistung des Motors 1 wird über die Zapfwelle 30, den Drehmomentwandler 2/die Überbrückungskupplung 4, ein Getriebe 20, ein Reduziergetriebe (Differential) 5 und eine Achse (Vorderachse, Hinterachse) 6 auf die Räder 7 übertragen. Der Rest der Leistung des Motors 1 wird über die Zapfwelle 30 auf die Hydraulikpumpe 3 übertragen.
3 zeigt das Aussehen des Radladers 100.
Ein Ausleger (Hubarm) 80 und eine Schaufel 90 bilden ein Arbeitsgerät (Lader) und sind vorn am Aufbau 101 des Radladers 100 angeordnet. Der Ausleger 80 ist dem Aufbau 101 gegenüber in senkrechter Richtung schwenkbar, wobei die Drehachse des Auslegers von einer an seinem Fuß angeordneten Drehwelle 82 gebildet wird. Die Schaufel 90 ist in Neigungsrichtung A und Auskipprichtung B schwenkbar, wobei die Drehachse der Schaufel 90 von einer Drehwelle 83 an einem Ende des Auslegers 80 gebildet wird. Eine Kolbenstange eines Auslegerhydraulikzylinders 81 ist mit dem Ausleger 80 verbunden. Eine Kolbenstange eines Schaufelhydraulikzylinders 91 ist über Gelenke 92L, 93L mit der Schaufel 90 verbunden. Die Position des Auslegers 80 kann auf der Basis der Längsrichtung C des Auslegers 80 definiert werden; in anderen Worten: auf der Basis der Achslinie C zwischen der Drehwelle 82 am Fuß des Auslegers 80 und der Drehwelle 83 am Ende des Auslegers 80. Bei der Kippanfahrt verläuft die Achslinie C in der Längsrichtung des Auslegers 80 der waagerechten Linie H gegenüber nach oben; in anderen Worten: die Drehwelle 83 liegt höher als die Drehwelle 82. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung bildet der Winkel α zwischen der Achslinie C in der Längsrichtung des Auslegers 80 und der waagerechten Linie H den „Auslegerwinkel”. Außerdem gilt eine Richtung, in der die Achslinie C in der Längsrichtung des Auslegers 80 der waagerechten Linie H gegenüber nach oben verläuft (d. h. die Drehwelle 83 am Ende des Auslegers höher liegt als die Drehwelle 82 am Fuß), als positive Polarität des „Auslegerwinkels α”. Bei der Kippanfahrt hat der Auslegerwinkel α positive Polarität (waagerechte Lage oder höher).
Ein Auslegerwinkelsensor 84 (2) zur Erfassung des Auslegerwinkels α ist am Ausleger 80 vorgesehen. Der Auslegerwinkelsensor 84 kann von einem Winkelsensor wie z. B. einem Potentiometer, einem Hubsensor zur Erfassung der Hubposition des Auslegerhydraulikzylinders 81 oder von anderen Sensoren gebildet werden. Ein vom Auslegerwinkelsensor 84 erfasstes Signal α wird in eine Steuerung 70 des Arbeitsgerät eingegeben.
Wenn die Kolbenstange des Schaufelhydraulikzylinders 91 in Richtung kürzer betätigt wird, schwenkt sich die Schaufel 90 in Auskipprichtung B. Wenn die Kolbenstange des Schaufelhydraulikzylinders 91 andererseits in Richtung länger betätigt wird, schwenkt sich die Schaufel 90 in Neigungsrichtung A.
Wenn sich die Schaufel 90 in Neigungsrichtung A schwenkt, ist die Öffnung der Schaufel 90 nach oben gekehrt. Wenn sich die Schaufel 90 andererseits in Auskipprichtung B schwenkt, nimmt die Öffnung der Schaufel 90 eine seitliche Lage ein. Bei der Kippanfahrt erreicht der Schaufelhydraulikzylinder 91 die Endlage in Neigungsrichtung; in anderen Worten: die Kolbenstange des Schaufelhydraulikzylinders 91 erreicht ungefähr oder ganz ihre Hubendlage auf der Ausfahrseite. Dazu ist zu sagen, dass im Rahmen der vorliegenden Beschreibung die Endlage in Neigungsrichtung nicht nur eine Position umfasst, in welcher der Schaufelhydraulikzylinder 91 ganz ausgefahren ist, sondern auch eine Position, in welcher der Schaufelhydraulikzylinder 91 fast ganz ausgefahren ist.
Der Schaufelhydraulikzylinder 91 ist mit einem Neigungsendlagensensor 92 (2) zur Erkennung, ob der Zylinder die Endlage in Neigungsrichtung β erreicht, ausgestattet. Der Neigungsendlagensensor 92 kann von einem Näherungsschalter, einem Endschalter, einem Hubsensor und so weiter gebildet werden, der am Schaufelhydraulikzylinder 91 angeordnet ist. Das vom Neigungsendlagensensor 92 erfasste Signal β wird in die Steuerung 70 des Arbeitsgeräts eingegeben.
Der Auslegerhydraulikzylinder 81 ist mit einem Drucksensor für den Auslegerfuß 85 (2) zur Erfassung des Fußdrucks Pbm ausgestattet, wobei es sich um den Druck einer unteren Kammer des Auslegerhydraulikzylinders 81 handelt. Da der Ausleger 80 bei der Kippanfahrt gehoben wird, während die Schaufel 90 die Ladung trägt, steigt der Fußdruck Pbm des Auslegers stark an (auf 20 MPa oder mehr). Das vom Drucksensor für den Auslegerfuß 85 erfasste Signal Pbm wird in die Steuerung 70 des Arbeitsgeräts eingegeben.
Bei Betätigung der Hydraulikpumpe 3 strömt Drucköl aus der Hydraulikpumpe 3 durch ein Betätigungsventil für den Ausleger bzw. für die Schaufel zum Auslegerhydraulikzylinder 81 und zum Schaufelhydraulikzylinder 91. Jetzt wird der Auslegerhydraulikzylinder 81 mit einer dem Förderstrom der Hydraulikpumpe 3 entsprechenden Geschwindigkeit betätigt. Auf ähnliche Weise wird der Schaufelhydraulikzylinder 91 mit einer dem Förderstrom der Hydraulikpumpe 3 entsprechenden Geschwindigkeit betätigt.
Dazu ist zu sagen, dass das Drucköl aus der Hydraulikpumpe 3 auch zu hydraulischen Stellantrieben für einen Lüfter, die Lenkung und so weiter strömt. Die entsprechende Konfiguration des Hydraulikkreislaufs ist jedoch nicht im Bild gezeigt.
Ein Getriebe 20 besteht aus einer Vorwärtskupplung 25 für Vorwärtsgänge, einer Rückwärtskupplung 26 für Rückwärtsgänge und den einzelnen Gängen entsprechenden Kupplungen 21–24.
Durch Regeln eines Hydraulikdrucks (Kupplungsdrucks) des zu den Kupplungen 21–26 strömenden bzw. von den Kupplungen 21–26 abströmenden Drucköls wird eine Reibkupplungskraft zwischen der Antriebs- und der Abtriebsseite der Kupplungen 21–26 geregelt. Auf ähnliche Weise wird durch Regeln eines Hydraulikdrucks (Kupplungsdrucks) des zur Überbrückungskupplung 4 strömenden bzw. von der Überbrückungskupplung 4 abströmenden Drucköls eine Reibkupplungskraft zwischen der Antriebs- und der Abtriebsseite der Überbrückungskupplung 4 geregelt. Das Einrücken (Verbinden) und das Ausrücken (Trennen) der Kupplungen 21–26 und der Überbrückungskupplung 4 im Getriebe 20 werden von einer Getriebesteuerung 50 gesteuert.
Eine Kabine des Radladers 100 ist mit einem Vorwärts- und Rückwärtsfahrtwählhebel 8 ausgestattet, der in der Praxis zur Wahl der Vorwärtsgänge (Vorwärtskupplung 25) bzw. der Rückwärtsgänge (Rückwärtskupplung 26) je nach Betriebsstellung dient.
Ein die Betriebsstellungen (Vorwärtsantrieb „F”, Rückwärtsantrieb „R”, Leerlauf „M”) des Vorwärts- und Rückwärtsfahrtwählhebels 8 anzeigendes Signal wird in die Getriebesteuerung 50 eingegeben.
Außerdem ist die Kabine des Radladers 100 mit einem Schalthebel 9 zur Wahl eines Schaltbereichs je nach Betriebsstellung ausgestattet. Ein die Betriebsstellungen des Schalthebels 9 anzeigendes Schaltsignal wird in die Getriebesteuerung 50 eingegeben.
Die Kabine des Radladers 100 ist mit einem Gaspedal 10 ausgestattet, das ein Beschleunigungsmittel zur Einstellung einer Solldrehzahl Nr des Motors 1 je nach Betätigungsweg (Drosselklappenwert) S bildet.
Der Motor 1 ist mit einem Regler 11 ausgestattet, der ein Mittel zur Einstellung der Drehzahl N des Motors 1 auf die Solldrehzahl Nr bildet. Eine Motorsteuerung 60 gibt ein Drosselklappenbefehlssignal an den Regler 11 aus und regelt die Drehzahl N des Motors 1 je nach dem an den Regler 11 gehenden Drosselklappensignal auf die Solldrehzahl Nr ein.
Die Pumpe 3 ist mit einem Pumpensteuerventil 12 ausgestattet, das ein Mittel zur Einstellung des Fördervolumens q (cm³/Umdrehung) der Hydraulikpumpe 3 auf den geforderten Förderstrom Q (l/min) bildet. Die Steuerung 70 des Arbeitsgeräts, die auch die Pumpe steuert, gibt ein Befehlssignal für die Taumelscheibe der Pumpe aus und regelt den Schwenkwinkel (Fördervolumen q) der Pumpe 3 so, dass der Schwenkwinkel (Fördervolumen q) dem Befehlssignal für die Taumelscheibe der Pumpe entspricht.
Der Betätigungsweg (Drosselklappenwert) S des Gaspedals 10 wird von einem Drosselklappensensor 13 erfasst, der ein Mittel zur Erkennung des Beschleunigungswerts bildet. Außerdem wird die Motordrehzahl N vom Motordrehzahlsensor 14 erfasst. Das vom Drosselklappensensor 13 erfasste Signal S und das vom Motordrehzahlsensor 14 erfasste Signal N werden in die Motorsteuerung 60 eingegeben. Das vom Drosselklappensensor 13 erfasste Signal S wird außerdem in die Getriebesteuerung 50 eingegeben.
Die Kabine des Radladers 100 ist mit einem Bremspedal 15 ausgestattet, das ein Mittel zur Betätigung der Bremse und zur Einstellung der Bremskraft für den Aufbau 101 je nach dem Betätigungsweg U des Pedals bildet.
Die Achse 6 ist mit einer Bremseinheit 16 ausgestattet, die ein Bremsmittel zur Verringerung der Geschwindigkeit des Aufbaus 101 durch Anlegen der Bremskraft an die Achse 6 (das Antriebsrad 7) bildet. Die Bremseinheit 16 ist eine hydraulische Bremse, welche die Bremskraft je nach dem Druck (Bremsdruck) des Hydrauliköls anlegt bzw. löst (anzulegen aufhört).
Das Bremssteuerventil 17 hat eine Betätigungsstellung 17 und eine Lösestellung 17B. Der Druck (Bremsdruck Pbr) des zur Bremseinheit 16 strömenden Hydrauliköls ändert sich je nach der Position des Bremssteuerventils 17. Wenn das Bremssteuerventil 17 in Betätigungsstellung 17A fährt, wird die Bremseinheit 16 aktiviert. Wenn das Bremssteuerventil 17 in Lösestellung 17B fährt, wird die Bremseinheit 16 nicht mehr betätigt (sie wird gelöst). Bei der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass die Bremsanlage so ausgelegt ist, dass die von der Bremseinheit 16 entwickelte Bremskraft mit dem Bremsdruck Pbr zunimmt.
Der Betätigungsweg U des Bremspedals 15 wird von einem Bremsbetätigungswegsensor 18 erfasst, der ein Bremserfassungsmittel bildet. Außerdem wird der die Bremseinheit 16 beaufschlagende Bremsdruck Pbr von einem Bremsdrucksensor 19 erfasst. Das vom Bremsbetätigungswegsensor 18 erfasste Signal U und das vom Bremsdrucksensor 19 erfasste Signal Pbr werden in die Getriebesteuerung 50 eingegeben. Zur Zeit der Aktivierung (des Anziehens) der Bremse beträgt der Bremsdruck Pbr gewöhnlich mindestens 0,5 MPa.
Die Getriebesteuerung 50 generiert ein dem Eingabewert U für den Betätigungsweg des Bremspedals entsprechendes Bremsbefehlssignal und gibt es an das Bremssteuerventil 17 aus. Bei zunehmendem Betätigungsweg U des Bremspedals 15 fährt daher das Bremssteuerventil 17 aus der Lösestellung 17B in die Betätigungsstellung 17A. Bei zunehmendem Betätigungsweg U des Bremspedals 15 nimmt daher auch der die Bremseinheit 16 beaufschlagende Bremsdruck Pbr zu, wodurch die von der Bremseinheit 16 entwickelte Bremskraft erhöht wird.
Eine Abtriebswelle des Getriebes 20 ist mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 27 ausgestattet, der ein Mittel zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Erfassung der Anzahl der Umdrehungen Nt der Abtriebswelle des Getriebes bildet. Das vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 27 erfasste Signal Nt wird in die Getriebesteuerung 50 eingegeben. Die Getriebesteuerung 50 setzt die Anzahl der Umdrehungen Nt der Abtriebswelle des Getriebes in eine Geschwindigkeit V des Aufbaus 101 um. Bei der Kippanfahrt fährt der Radlader 100 gewöhnlich mit einer Geschwindigkeit V von mindestens 2 km/h vorwärts.
Die Getriebesteuerung 50 gibt ein Befehlssignal für den Vorwärts/Rückwärtskupplungsdruck zur Auswahl der Aktivierung der Vorwärtskupplung 25 oder der Rückwärtskupplung 26 im Getriebe 20 aus, um die Kupplungen auf der Basis des Positionssignals für Vorwärts- und Rückwärtsantrieb, des Schaltsignals und so weiter einzurücken, und gibt zum Einrücken einer der Schaltkupplungen 21–24 im Getriebe 20 ein Befehlssignal für den Kupplungsdruck der einzelnen Gänge aus.
Wenn zum Beispiel das Positionssignal für Vorwärts/Rückwärtsantrieb zum Umschalten von Rückwärts- auf Vorwärtsantrieb in die Getriebesteuerung 50 eingegeben wird, während der Radlader 100 im zweiten Gang rückwärts fährt (zweiter Rückwärtsgang „R2”), gibt die Getriebesteuerung 50 das Befehlssignal für den Vorwärts/Rückwärtskupplungsdruck zur Aktivierung der Vorwärtskupplung 25 aus, reduziert den Kupplungsdruck in der ausgewählten oder aktivierten Rückwärtskupplung vor dem Schalten gemäß einem vorgeschriebenen hydraulischen Schaltschema, erhöht den Kupplungsdruck in der aktivierten Vorwärtskupplung 25 nach dem Schalten und rückt die Vorwärtskupplung 25 ein, während die Rückwärtskupplung 26 ausgerückt wird. Infolgedessen wird die Kraft des Motors 1 durch die aktivierte Vorwärtskupplung 25 nach dem Schalten im Getriebe 20 über das Reduziergetriebe 5 und die Achse 6 auf die Antriebsräder 7 übertragen, wodurch die Antriebsräder 7 angetrieben werden. Der Radlader 100 schaltet von Rückwärts- auf Vorwärtsantrieb und fährt im zweiten Gang (zweiten Vorwärtsgang „F2”) vorwärts.
Die Kabine des Radladers 100 ist mit einem Überbrückungskupplungsschalter 28 zum Einschalten (Einrücken) und Ausschalten (Ausrücken) der Überbrückungskupplung 4 ausgestattet.
Das Betätigungssignal des Schalters 28 für die Überbrückungskupplung wird in die Getriebesteuerung 50 eingegeben. In Ausschaltstellung des Schalters 28 für die Überbrückungskupplung gibt die Getriebesteuerung 50 ein Befehlssignal für den Überbrückungskupplungsdruck zum Ausrücken der Überbrückungskupplung 4 aus. Solange also der Schalter 28 für die Überbrückungskupplung ausgeschaltet ist, wird die Kraft des Motors 1 über den Drehmomentwandler 2, das Getriebe 20, das Reduziergetriebe 5 und die Achse 6 auf die Antriebsräder 7 übertragen. In der Einschaltstellung des Schalters 28 für die Überbrückungskupplung gibt andererseits die Getriebesteuerung 50 ein Befehlssignal für den Überbrückungskupplungsdruck zum Einrücken der Überbrückungskupplung 4 aus, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit dem vorgeschriebenen Wert entspricht oder höher ist. Wenn daher der Schalter 28 für die Überbrückungskupplung eingeschaltet ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit dem vorgeschriebenen Wert entspricht oder höher ist, wird die Kraft des Motors 1 über die Überbrückungskupplung 4, das Getriebe 20, das Reduziergetriebe 5 und die Achse 6 auf die Antriebsräder 7 übertragen.
In die Motorsteuerung 60 wird, wie später zu beschreiben, ein Befehlssignal zur Drosselklappenkorrektur (Befehlssignal zur Verringerung eines Drosselklappenwerts) zur Korrektur des Drosselklappenwerts S von der Getriebesteuerung 50 eingegeben. Die Motorsteuerung 60 steuert den Motor 1 so, dass der Drosselklappenwert S je nach dem Betätigungsweg des Gaspedals 10 auf der Basis des Befehlssignals der Drosselklappenkorrektur korrigiert wird, sie gibt ein dem korrigierten Drosselklappenwert S' entsprechendes Befehlssignal an den Regler 11 aus und erreicht die Solldrehzahl Nr gemäß Drosselklappenwert S'.
Der Motor 1 ist ein Dieselmotor, dessen Leistung durch Einstellen der in den Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge geregelt wird. Zur Einstellung steuert der Regler 11 eine Einspritzpumpe des Motors 1. Beim Regler 11 handelt es sich im Allgemeinen um einen Drehzahlregler, und Motordrehzahl und Einspritzmenge werden je nach Belastung so geregelt, dass die Solldrehzahl Nr gemäß Drosselklappenwert S' erreicht wird. In anderen Worten: der Regler 11 vergrößert bzw. reduziert die Einspritzmenge zur Aufhebung des Unterschiedes zwischen der Solldrehzahl Nr und der Istdrehzahl N des Motors.
4 zeigt eine Drehmomentkurve des Motors 1. Die Motordrehzahl N ist auf der Horizontalachse aufgetragen, das Motordrehmoment auf der Vertikalachse.
In 4 bezeichnet ein von der Linie des maximalen Drehmoments definierter Bereich die Leistung des Motors 1. Der Regler 11 steuert den Motor 1 so, dass die Linie des maximalen Drehmoments und eine vorgegebene Abgastemperatur nicht überschritten werden, und so, dass die Motordrehzahl N die Leerlaufdrehzahl nicht überschreitet und keine Überdrehzahl entwickelt.
Wenn die Motorsteuerung 60 einen Befehl für einen Drosselklappenwert S' von 100% ausgibt, wird die Solldrehzahl des Motors 1 auf einen einem Nennpunkt entsprechenden Maximalwert Nm eingestellt, und der Regler 11 regelt die Drehzahl des Motors entsprechend einer Regellinie Fern für Maximaldrehzahl, die den Nennpunkt mit dem Punkt der Leerlaufdrehzahl verbindet.
Wenn die Motorsteuerung 60 einen Befehl für einen Drosselklappenwert S' von 95% ausgibt, wird die Solldrehzahl des Motors 1 auf einen 95% der maximalen Solldrehzahl Nm entsprechenden Drehzahlwert N95 eingestellt, und der Regler 11 regelt die Drehzahl des Motors entsprechend einer Regellinie Fe95.
5A und 5B sind Ablaufdiagramme der Vorgänge in der Getriebesteuerung 50 und in der Steuerung 70 der Arbeitsmaschine.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform der Drosselklappensensor 13 erkennt, dass ein Betätigungsweg S des Gaspedals 10 einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht (Betätigungsweg 70%) oder überschreitet, der Bremsdrucksensor 19 erkennt, dass die Bremseinheit 16 betätigt wird (Betätigen der Bremse), und der Geschwindigkeitssensor 27 erkennt, dass die Geschwindigkeit V des Aufbaus 101 einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht (Fahrzeuggeschwindigkeit V 2 km/h) oder überschreitet, gibt die Getriebesteuerung 50 das Befehlssignal zur Drosselklappenkorrektur (Befehlssignal zur Verringerung eines Drosselklappenwerts S um 5%) zur Verringerung der Solldrehzahl Nr des Motors 1 über die Motorsteuerung 60 an den Regler 11 aus, und an das Pumpensteuerventil 12 über die Steuerung 70 des Arbeitsgeräts einen Befehl zur Kompensation eines Förderstromwerts Q der Hydraulikpumpe 3, der durch das Befehlssignal zur Drosselklappenkorrektur reduziert wird (Verringerung des Förderstroms Q um 5% infolge der Verringerung der Motordrehzahl N um 5%, die durch eine Verringerung des Drosselklappenwerts S um 5% bewirkt wird) zur Erhaltung des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe 3.
Schritte 301–310 werden von der Getriebesteuerung 50 ausgeführt, Schritte 321–329 von der Steuerung 70 der Arbeitsmaschine.
In anderen Worten: zuerst wird auf der Basis eines die Betätigungsposition des Vorwärts- und Rückwärtshebels 8 anzeigenden Signals ermittelt, ob der Hebel gegenwärtig in Stellung Vorwärtsantrieb „F”, Rückwärtsantrieb „R” oder einer anderen Stellung ist (Schritt 301).
Dann wird auf der Basis des vom Drosselklappensensor 13 erfassten Signals S ermittelt, ob der einen Betätigungsweg des Gaspedals 10 darstellende Drosselklappenwert S 70% beträgt oder überschreitet (mindestens 70% Gas) (Schritt 302).
Daraufhin wird auf der Basis des vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 27 erfassten Signals Nt ermittelt, ob die Geschwindigkeit V 2 km/h beträgt bzw. überschreitet (Schritt 303).
Daraufhin wird auf der Basis des vom Bremsdrucksensor 19 erfassten Signals Pbr ermittelt, ob die Bremseinheit 16 betätigt wird (Betätigen der Bremse; Bremsdruck Pbr mindestens 0,5 MPa) (Schritt 304).
Wenn der Vorwärts- und Rückwärtsfahrtwählhebel 8 in Stellung Vorwärtsantrieb „F” oder Rückwärtsantrieb „R” ist (JA in Schritt 301), das Gaspedal mindestens 70% Gas gibt (JA in Schritt 302), die Geschwindigkeit V 2 km/h beträgt oder überschreitet, und das Bremspedal betätigt wird (Bremse wird angezogen) (JA in Schritt 304), erfolgen wie unten beschrieben eine Drosselklappenkorrektur, das zwangsläufige Ausrücken der Überbrückungskupplung und die Änderung des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers. Dazu ist zu sagen, dass die Bedingung in Schritt 301 auch die Rückwärtsfahrt des Aufbaus 101 umfasst. Auch wenn nämlich das Fahrzeug rückwärts fährt und nicht im Zustand der Kippanfahrt ist, muss die Geschwindigkeit bei großem Betätigungsweg des Gaspedals 10 mindestens dem vorgeschriebenen Wert entsprechen. Wenn nun die Bremse angezogen wird, wird die Achse 6 schwer belastet und die Bremseinheit 16 entwickelt viel Wärme, was zu vermeiden ist.
(1) Drosselklappenkorrektur
Die Drosselklappenkorrektur dient zur Entlastung der Achse 6 durch Verhindern der Wärmeentwicklung in der Bremseinheit 16. Die Getriebesteuerung 50 gibt das Befehlssignal zur Drosselklappenkorrektur zur Verringerung der Geschwindigkeit V durch Reduzieren des Drosselklappenwerts S um 5% an die Motorsteuerung 60 aus (Schritt 305). Nach Erhalt des Befehlssignals zur Drosselklappenkorrektur von der Getriebesteuerung 50 generiert die Motorsteuerung 60 einen Drosselklappenwert S' als korrigierten Doppelklappenwert S', der durch Abziehen von 5% von dem dem Betätigungsweg des Gaspedals 10 entsprechenden Drosselklappenwert S errechnet wird, und gibt zur Steuerung des Motors 1 einen Befehl an den Regler 11 aus, um eine dem korrigierten Drosselklappenwert S' entsprechende Solldrehzahl des Motors zu erhalten. Auch wenn das Gaspedal 10 100% heruntergedrückt wird und der Drosselklappenwert S 100% beträgt, wird der Drosselklappenwert daher korrigiert und der Wert S' auf 95% des Wertes S begrenzt.
Infolgedessen wird wie in 4 gezeigt die Solldrehzahl Nr des Motors 1 auf N95 begrenzt, d. h. 95% der maximalen Solldrehzahl Nm. Auch wenn das Gaspedal 10 100% heruntergedrückt wird, wird daher die Drehzahl N des Motors 1 auf N95, d. h. 95% der maximalen Solldrehzahl Nm, begrenzt, und die Fahrzeuggeschwindigkeit V wird entsprechend reduziert.
Wenn also der Radlader 100 unter Heben des Auslegers 80 fährt und sich einer Stelle nähert, wo die Ladung in der Schaufel 90 ausgekippt werden soll, zum Beispiel bei der Kippanfahrt, wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V reduziert. Dadurch werden die Belastung der Achse 6 und die bei der Betätigung der Bremseinheit 16 entstehende Wärmemenge verringert, so dass die nachteiligen Folgen der Erhöhung in der Öltemperatur vermieden werden können.
(2) Zwangsläufiges Ausrücken der Überbrückungskupplung
Wenn die Überbrückungskupplung 4 eingerückt ist, wird ein Befehlssignal für den Überbrückungskupplungsdruck zum Ausrücken (Ausrückzustand) der Überbrückungskupplung 4 ausgegeben (Schritt 305). Auf diese Weise wird die Kraft des Motors 1 über den Drehmomentwandler 2, das Getriebe 20, das Reduziergetriebe 5 und die Achse 6 auf die Antriebsräder 7 übertragen, wodurch die Belastung der Antriebsräder 7 reduziert wird.
(3) Ändern des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers
Durch Ändern des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers wird die Verringerung des Förderstroms Q um 5% kompensiert, die der sich aus der Drosselklappenkorrektur ergebenden Verringerung der Motordrehzahl N um 5% zuzuschreiben ist, um den Förderstrom Q der Hydraulikpumpe 3 aufrecht zu erhalten.
Die Getriebesteuerung 50 gibt an die Steuerung 70 des Arbeitsgeräts ein Befehlssignal zum Ändern des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers aus, um den Förderstrom Q durch Vergrößern des Taumelscheibenwinkels der Hydraulikpumpe 3 um 5% aufrecht zu erhalten (Schritt 305).
Dabei ermittelt die Steuerung 70 des Arbeitsgeräts, ob der Radlader 100 wie bei D in 3 gezeigt den Ausleger 80 beim Aufnehmen der Ladung in der Schaufel 90 anhebt (Schritte 321, 322, 323).
In anderen Worten: auf der Basis des vom Auslegerwinkelsensor 84 erfassten Signals α ermittelt die Steuerung 70 des Arbeitsgeräts, ob der Ausleger waagerecht oder höher gestellt ist (Schritt 321).
Daraufhin wird auf der Basis des vom Neigungsendlagensensor 92 erfassten Signals β ermittelt, ob der Hydraulikzylinder 91 für die Schaufel die Endlage β erreicht hat (Schritt 322).
Daraufhin wird auf der Basis des vom Drucksensor für den Auslegerfuß 85 erfassten Signals Pbm ermittelt, ob der Fußdruck des Auslegers Pbm einen Schwellenwert (20 MPa) erreicht oder überschreitet. Anhand des Schwellenwerts wird ermittelt, ob der Ausleger 80 beim Aufnehmen der Ladung in der Schaufel 90 angehoben wird, und der Schwellenwert hängt von der jeweiligen Ausführung des Radladers 100 ab (Schritt 323).
Wenn der Auslegerwinkel α eine waagerechte oder höhere Lage anzeigt (JA in Schritt 321), der Hydraulikzylinder 91 für die Schaufel die Endlage β erreicht (JA in Schritt 322), und der Fußdruck des Auslegers Pbm den Schwellenwert (20 MPa) erreicht oder überschreitet (JA in Schritt 323), wird ermittelt, dass der Ausleger 80 sich beim Heben in einem Zustand befindet, in dem die Ladung in der Schaufel 90 aufgenommen ist. Jetzt wird der Taumelscheibenwinkelbefehl zur Begrenzung des oberen Grenzwerts des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe 3 auf 70% an das Steuerventil 12 für die Pumpentaumelscheibe ausgegeben. Das stellt den oberen Grenzwert für den Taumelscheibenwinkel der Hydraulikpumpe 3 auf maximal 70% ein, wodurch der obere Grenzwert des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe 3 ebenfalls auf 70% des maximalen Förderstroms reduziert wird. Dieser Steuerungsvorgang wird als Kappung oder Senkung des Auslegerförderstroms bezeichnet. Diese Senkung des Auslegerförderstroms lässt sich dadurch begründen, dass, auch wenn der Förderstrom Q der Hydraulikpumpe 3 auf 70% des Maximums reduziert wird, die betriebliche Funktionalität nicht beeinträchtigt wird (Schritt 324).
Auf Erhalt des Befehls zum Ändern des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers von der Getriebesteuerung 50 (Schritt 325') gibt die Steuerung 70 dem Arbeitsgerät einen Taumelscheibenwinkelbefehl zur Änderung des oberen Grenzwerts des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe 3 von 70% auf 75% an das Steuerventil 12 für die Pumpentaumelscheibe aus. Dadurch wird der obere Grenzwert des Taumelscheibenwinkels der Hydraulikpumpe 3 von 70% auf 75% des Maximums erhöht. Aus diesem Grund bleibt, auch wenn die Motordrehzahl N durch Drosselklappenkorrektur um 5% reduziert wird, der obere Grenzwert des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe 3 weiterhin 70% des Maximums, was den oberen Grenzwert durch die Senkung des Auslegerförderstroms bildet (Schritt 325).
Es bleibt also, auch wenn die Motordrehzahl N durch Drosselklappenkorrektur um 5% reduziert wird, ein Förderstrom Q der Hydraulikpumpe 3 von 70% erhalten, was den ursprünglichen oberen Grenzwert der Senkung des Auslegerföderstroms bildet. Der Ausleger 80 wird daher mit der gewünschten Geschwindigkeit gehoben, und die Schwächung der Betriebsleistung durch langsameres Heben des Auslegers 80 kann vermieden werden.
Auf diese Weise wird die Änderung des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers im Detail gesteuert.
Daraufhin wird ermittelt, ob die Bedingungen zur Aufhebung der Senkung des Auslegerförderstroms in Schritt 324 erfüllt sind.
In anderen Worten: auf der Basis des vom Auslegerwinkelsensor 84 erfassten Signals α ermittelt die Steuerung 70 des Arbeitsgeräts, oh der Auslegerwinkel α unter der Waagerechten liegt (Schritt 326).
Daraufhin wird auf der Basis des vom Neigungsendlagensensor 92 erfassten Signals β ermittelt, ob der Hydraulikzylinder 91 für die Schaufel in einer anderen Lage als der Endlage β ist (Schritt 327).
Daraufhin wird auf der Basis des vom Drucksensor für den Auslegerfuß 85 erfassten Signals Pbm ermittelt, ob der Fußdruck des Auslegers Pbm den Schwellenwert (20 MPa) unterschreitet (Schritt 328).
Wenn keine der Bedingungen zur Aufhebung der Senkung des Auslegerförderstroms erfüllt ist (NEIN in allen Schritten 326, 327, 328), wird die Senkung des Auslegerförderstroms nicht aufgehoben, und die Änderung des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers bleibt erhalten (Schritt 325). Wenn jedoch eine der Bedingungen zur Aufhebung der Senkung des Auslegerförderstroms erfüllt ist, in anderen Worten: wenn der Auslegerwinkel α unter der Waagerechten liegt (JA in Schritt 326) oder wenn der Hydraulikzylinder 91 für die Schaufel in einer anderen Lage als der Endlage β ist (JA in Schritt 327) oder wenn der Fußdruck des Auslegers Pbm den Schwellenwert (20 MPa) unterschreitet (JA in Schritt 328), wird ermittelt, dass der Ausleger 80 sich nicht beim Heben in einem Zustand befindet, in dem die Ladung in der Schaufel 90 aufgenommen ist. Jetzt wird anstelle der Senkung des Auslegerförderstroms auf normalen Förderstrom geschaltet, und ein Taumelscheibenwinkelbefehl, der den oberen Grenzwert des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe 3 auf 100% bringt, geht an das Steuerventil 12 für die Pumpentaumelscheibe. Dadurch wird der obere Grenzwert des Taumelscheibenwinkels der Hydraulikpumpe 3 auf das Maximum eingestellt, und der obere Grenzwert des Förderstroms Q der Hydraulikpumpe 3 nimmt den Maximalwert (100%) an (Schnitt 329). Dazu ist zu sagen, dass der Auslegerförderstrom nicht gesenkt ist, wenn eine der Bedingungen für die Senkung des Auslegerförderstroms nicht erfüllt ist (NEIN in wenigstens einem der Schritte 321, 322, 323), so dass der normale Förderstrom erhalten bleibt.
Nach der Drosselklappenkorrektur in Schritt 305 und so weiter ermittelt die Getriebesteuerung 50, ob die Bedingungen zur Aufhebung der Drosselklappenkorrektur und so weiter erfüllt sind.
In anderen Worten: auf der Basis des die Stellung des Vorwärts- und Rückwärtsfahrtwählhebels 8 anzeigenden Signals wird ermittelt, ob der Hebel gegenwärtig in Leerlaufstellung „M” ist, die von der Vorwärtsstellung „F” und der Rückwärtsstellung „R” abweicht (Schritt 306).
Daraufhin wird auf der Basis des vom Drosselklappensensor 13 erfassten Signals S ermittelt, ob ein Zustand, in dem der Drosselklappenwert S, der dem Betätigungsweg des Gaspedals 10 entspricht, 50% beträgt oder unterschreitet (50% Gas oder weniger), für eine vorgeschriebene Zeit (0,3 Sekunden) oder länger anhält (Schritt 307).
Daraufhin wird auf der Basis des vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 27 erfassten Signals Nt ermittelt, ob die Geschwindigkeit V 2 km/h unterschreitet (Schritt 308).
Daraufhin wird auf der Basis des vom Bremsdrucksensor 19 erfassten Signals Pbr ermittelt, ob die Bremseinheit 16 gelöst ist (Bremse nicht betätigt; ein Zustand, in dem ein Bremsdruck Pbr von weniger als 0,5 MPa für eine vorgeschriebene Zeit (0,3 Sekunden) oder länger anhält) (Schritt 309).
Wenn keine der Aufhebungsbedingungen erfüllt ist (NEIN in allen Schritten 306, 307, 308, 309), bleiben die Drosselklappenkorrektur und so weiter erhalten (Schritt 305). Wenn jedoch eine der Aufhebungsbedingungen erfüllt wird, in anderen Worten: wenn der Vorwärts- und Rückwärtsfahrtwählhebel 8 in Leerlaufstellung „M” ist (JA in Schritt 306) oder wenn ein Zustand, in dem 50% oder weniger Gas gegeben wird, für eine vorgeschriebene Zeit anhält (JA in Schritt 307) oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V 2 km/h unterschreitet (JA in Schritt 308) oder wenn die Bremseinheit 16 gelöst ist (Bremse nicht betätigt) (JA in Schritt 309), werden die Drosselklappenkorrektur, das zwangsläufige Ausrücken der Überbrückungskupplung und die Änderung des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers freigegeben (Schritt 310).
In anderen Worten: der Befehl zur Drosselklappenkorrektur wird nicht mehr an die Motorsteuerung 60 übertragen; die Verringerung der Drehzahl N des Motors 1 um 5% wird aufgehoben; und die Solldrehzahl Nr des Motors wird auf einen Wert eingestellt, der dem Betätigungsweg des Gaspedals 10 entspricht.
Das zwangsläufige Ausrücken der Überbrückungskupplung wird ebenfalls aufgehoben. Wenn zum Beispiel nach dem zwangsläufigen Ausrücken der Überbrückungskupplung 4 fünf Sekunden oder mehr vergehen, wird das zwangsläufige Ausrücken der Überbrückungskupplung aufgehoben, und die Überbrückungskupplung 4 wird gemäß dem Signal des Schalters 28 für die Überbrückungskupplung normal gesteuert. Wenn nach dem zwangsläufigen Ausrücken der Überbrückungskupplung 4 weniger als fünf Sekunden vergehen, wird das zwangsläufige Ausrücken der Überbrückungskupplung zu dem Zeitpunkt aufgehoben, wenn fünf Sekunden nach dem zwangsläufigen Ausrücken der Überbrückungskupplung 4 abgelaufen sind.
Außerdem wird der Befehl zum Ändern des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers nicht mehr an die Steuerung 70 der Arbeitsmaschine übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Förderstrom der Hydraulikpumpe 3 auf normale Weise (Schritt 329) so geregelt, dass der obere Grenzwert des Taumelscheibenwinkels 100% beträgt.
Dazu ist zu sagen, dass die Drosselklappenkorrektur und so weiter, wenn eine der Bedingungen für Drosselklappenkorrektur und so weiter nicht erfüllt ist (NEIN in wenigstens einem der Schritte 301, 302, 303, 304) nicht erfolgen und die normale Steuerung erhalten bleibt.
Wie bereits oben beschrieben wird bei der vorliegenden Ausführungsformq, wenn der Drosselklappensensor 13 erkennt, dass der Betätigungsweg S des Gaspedals 10 einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht (Betätigungsweg 70%) oder überschreitet (Schritt 302), der Bremsdrucksensor 19 erkennt, dass die Bremseinheit 16 betätigt wird (Betätigung der Bremse; Bremsdruck Pbr mindestens 0,5 MPa; Schritt 304), und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 27 erkennt, dass die Geschwindigkeit V des Aufbaus 101 einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht (Fahrzeuggeschwindigkeit V 2 km/h) oder überschreitet, über die Motorsteuerung 60 das Befehlssignal zur Drosselklappenkorrektur (Befehlssignal zur Verringerung des Drosselklappenwerts S um 5%) zur Verringerung der Sollgeschwindigkeit Nr des Motors 1 an den Regler 11 ausgegeben, und über die Steuerung 70 des Arbeitsgeräts wird an das Pumpensteuerventil 12 der Befehl zum Ändern des Taumelscheibenwinkels beim Heben des Auslegers zur Kompensation des Förderstromwerts Q der Hydraulikpumpe 3 ausgegeben, da dieser durch den Befehl zur Drosselklappenkorrektur reduziert wird (Verringerung des Förderstroms Q der Pumpe um 5% infolge der Verringerung der Motordrehzahl N um 5%, die sich aus der Verringerung des Drosselklappenwerts S um 5% ergibt), um den Förderstrom Q der Hydraulikpumpe 3 aufrecht zu erhalten (Schritt 305). Wenn daher der Radlader 100 unter Heben des Auslegers 80 an eine Stelle heranfährt, wo eine Ladung in der Schaufel 90 ausgekippt werden soll, zum Beispiel bei der Kippanfahrt, werden die Belastung der Achse 6 und die bei der Betätigung der Bremseinheit 16 erzeugte Wärmemenge reduziert, so dass die nachteiligen Folgen einer Erhöhung in der Öltemperatur vermieden werden. Außerdem bleibt die ursprüngliche Hubgeschwindigkeit des Auslegers 80 erhalten, so dass Leistungsschwächen beim Betrieb des Radladers 100 vermieden werden können.
Dazu ist zu sagen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform auf der Basis des vom Drosselklappensensor 10 erfassten Signals ermittelt wird, ob der Betätigungsweg des Gaspedals 10 einen vorgeschriebenen Wert erreicht oder überschreitet (Schritt 302). Es kann jedoch auch eine Konfiguration zur Anwendung kommen, bei der in Schritt 302 auf des Basis des vom Motordrehzahlsensor 14 erfassten Signals ermittelt wird, ob die Motordrehzahl N einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, da in Schritt 302 lediglich ermittelt werden muss, ob die Motordrehzahl N weitgehend dadurch erhöht wird, dass das Gaspedal 10 stark heruntergedrückt wird.
Außerdem wird bei der vorliegenden Ausführungsform auf der Basis des vom Bremsdrucksensor 19 erfassten Signals ermittelt, ob die Bremseinheit 16 betätigt wird (Bremse betätigt) (Schritt 304). Es kann jedoch auch eine Konfiguration zur Anwendung kommen, bei der in Schritt 304 auf des Basis des vom Bremsbetätigungswegsensor 18 erfassten Signals ermittelt wird, ob der Betätigungsweg des Bremspedals 15 einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, da in Schritt 304 lediglich ermittelt werden muss, ob das Bremspedal 15 heruntergedrückt und die Bremseinheit 16 betätigt wird.
Bezüglich der vorliegenden Ausführungsform ist auch zu beachten, dass zwar in der Beschreibung für Schritte 302, 303, 304 spezifische Schwellenwerte verwendet wurden, dass diese jedoch nur Beispiele sind und von der jeweiligen Ausführung des Radladers 100 abhängen. Es empfiehlt sich jedoch, die Schwellenwerte für Schritte 302, 303, 304 der Situation (Kippanfahrt) anzupassen, in welcher der Radlader 100 unter Heben des Auslegers 80 fährt und sich einer Stelle nähert, wo eine Ladung in der Schaufel 90 ausgekippt werden soll.
Außerdem wird bei der vorliegenden Ausführung eine Situation (Kippanfahrt), in welcher der Radlader 100 unter Heben des Auslegers 80 fährt und sich einer Stelle nähert, wo eine Ladung in der Schaufel 90 ausgekippt werden soll, auf der Basis der Betriebsbedingungen bestimmt (Schritte 301–304). Anstelle dessen kann die Situation jedoch auch auf der Basis der Bedingungen des Arbeitsgeräts gemäß Schritten 321, 322, 323 bestimmt werden.
Bei der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform wurde auch angenommen, dass das Arbeitsgerät ein Radlader ist. Die Erfindung kann jedoch auch bei Gabelstaplern und ähnlichen Fahrzeugen zur Anwendung kommen, vorausgesetzt, dass die Kraft des Motors 1 auf die Hydraulikpumpe 3 und den Fahrantriebsstrang 40 übertragen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A, 1B, 1C und 1D sind schematische Darstellungen einer Kippanfahrt;
2 ist ein Konfigurationsschema eines Radladers der vorliegenden Ausführungsform;
3 ist eine Seitenansicht des Radladers der vorliegenden Ausführungsform;
4 ist eine Drehmomentkurve des Radladers der vorliegenden Ausführungsform; und
5A und 5B sind Ablaufdiagramme der in der Steuerung der vorliegenden Ausführungsform ablaufenden Prozesse.

Claims

Vorrichtung zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs, wobei die Kraft des Motors einen Fahrantriebsstrang und die Hydraulikpumpe antreibt, Antriebsräder durch den Fahrantriebsstrang angetrieben werden, und ein Arbeitsgerät durch die Hydraulikpumpe betätigt wird, und wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: Gasbetätigungsmittel zur Einstellung einer Solldrehzahl des Motors gemäß einem Betriebswert; Motordrehzahleinstellmittel zur Einstellung der Motordrehzahl auf eine geforderte Solldrehzahl; Hydraulikpumpeneinstellmittel zur derartigen Einstellung des Fördervolumens der Hydraulikpumpe, dass ein geforderter Förderstrom erzeugt wird; Beschleunigungserfassungsmittel zur Erkennung, ob der Betriebswert der Gasbetätigungsmittel oder der Motordrehzahl einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet; Bremsenbetätigungsmittel zur Einstellung einer Bremskraft für einen Fahrzeugaufbau gemäß einem Betriebswert; Bremsmittel zur Erzeugung der von den Bremsenbetätigungsmitteln eingestellten Bremskraft; Bremserfassungsmittel zur Erkennung, ob die Bremsmittel aktiviert oder die Bremsenbetätigungsmittel betätigt sind; Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel zur Erkennung, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet; und Motor- und Hydraulikpumpensteuermittel, die an die Motordrehzahleinstellmittel einen Befehl zur Verringerung der Solldrehzahl des Motors geben, und zur Kompensation der Verringerung des Förderstroms der Hydraulikpumpe infolge des Befehls, an die Hydraulikpumpeneinstellmittel einen Befehl zur Erhaltung des Förderstroms der Hydraulikpumpe geben, vorausgesetzt dass die Beschleunigungserfassungsmittel erkennen, dass der Betriebswert der Gasbetätigungsmittel oder der Motordrehzahl einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, dass die Bremserfassungsmittel erkennen, dass die Bremsmittel aktiviert oder die Bremsenbetätigungsmittel betätigt sind, und dass die Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsmittel erkennen, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugaufbaus einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
Vorrichtung zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das Arbeitsfahrzeug ein Radlader ist; und die Schwellenwerte jeweils auf einen Wert eingestellt sind, der für eine Situation geeignet ist, in welcher der Radlader unter Heben des Auslegers fährt und sich einer Stelle nähert, wo eine Ladung in der Schaufel ausgekippt werden soll.
Verfahren zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs, wobei die Kraft des Motors einen Fahrantriebsstrang und die Hydraulikpumpe antreibt, Antriebsräder durch den Fahrantriebsstrang angetrieben werden, und ein Arbeitsgerät durch die Hydraulikpumpe betätigt wird, und wobei das Verfahren Folgendes umfasst: vorausgesetzt, dass erkannt wird, dass ein Betriebswert der Beschleunigungsmittel oder eine Motordrehzahl einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, dass erkannt wird, dass die Bremsmittel aktiviert oder die Bremsenbetätigungsmittel betätigt sind, und dass erkannt wird, dass die Geschwindigkeit eines Fahrzeugaufbaus einen vorgeschriebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet, Verringern einer Solldrehzahl des Motors; und Kompensieren der Verringerung im Förderstrom der Hydraulikpumpe infolge der Verringerung der Solldrehzahl des Motors zur Erhaltung des Förderstroms der Hydraulikpumpe.
Verfahren zum Steuern eines Motors und einer Hydraulikpumpe eines Arbeitsfahrzeugs nach Anspruch 3, wobei das Arbeitsfahrzeug ein Radlader ist; und die Schwellenwerte jeweils auf einen Wert eingestellt sind, der für eine Situation geeignet ist, in welcher der Radlader unter Heben des Auslegers fährt und sich einer Stelle nähert, wo eine Ladung in der Schaufel ausgekippt werden soll.