DE112011101643T5

DE112011101643T5 - Steuereinrichtung für eine Dreh-Feststellbremse bei Baumaschinen

Info

Publication number: DE112011101643T5
Application number: DE112011101643T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Take; Jun Morinaga; Shuuki Akushichi
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2013-03-21
Also published as: JP5421456B2; JP5572750B2; KR20120127476A; JPWO2011142447A1; US20130060432A1; US9212467B2; WO2011142447A1; KR101491529B1; CN102791929B; JP2014025340A; CN102791929A

Abstract

Um das unnötige Betätigen eines Notausschalters zu vermeiden, wird bei einer Steuereinrichtung für eine Dreh-Feststellbremse bei Baumaschinen vorgeschlagen, dass ein mit der Feststellbremse verbundener Hybrid-Controller (10) zur Steuerung des Aufbauantriebs ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse generiert. Ebenso erzeugt eine vom Hybrid-Controller unabhängige Pumpensteuerung (20) ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse, wobei das Bremslösesignal über eine Zwischen-Signalleitung (70) zwischen den Steuergeräten übertragen wird und nur dann an die Bremse (3) abgegeben wird, wenn das vom Hybrid-Controller (10) generierte Signal zum Lösen der Bremse über die Zwischen-Signalleitung (70) von der Pumpensteuerung (20) als zweites Steuermittel übertragen wurde.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine Dreh-Feststellbremse bei Baumaschinen, wobei zum Lösen der Feststellbremse ein Befehlssignal an die Feststellbremse ausgegeben wird.
Hintergrund der Technik
Baumaschinen wie Hydraulikbagger besitzen eine Dreh-Feststellbremse (nachstehend auch nur Bremse genannt), um eine Dreh-Feststellung eines oberen Drehkörpers bzw. Aufbaus zu bewirken, wenn ein Schwenk-Bedienhebel in seiner Neutralposition ist.
Im Bereich der Baumaschinen wurden in den letzten Jahren zunehmend Hybridfahrzeuge, ähnlich wie im allgemeinen Automobilbau entwickelt. In einer Hybrid-Baumaschine wird dabei der obere Aufbau (Oberwagen) durch einen Elektromotor drehend angetrieben.
Das Patentdokument JP 2005-299102 beschreibt eine Steuereinheit, die zugleich die Drehung des oberen Drehkörpers steuert und die Steuerung zur Freigabe der Bremse durchführt. Diese konventionelle Hybrid Baumaschine 1 wird anhand des Block-Diagramms in 10 beschrieben. Ein Dreh-Elektromotor 3 zum Verschwenken des oberen Drehkörpers 2 und eine Bremse 30 zum Anhalten und Feststellen des oberen Drehkörpers 2 sind hierbei mit einem Hybrid-Controller 10 verbunden. Wenn ein Betätigungshebel 4 zum Verschwenken des Aufbaus aus der neutralen Position betätigt wird, gibt der Hybrid-Controller 10 ein Befehlssignal, um die Bremse 30 zu lösen und im offenen Zustand der Bremse 30 das freie Drehen des oberen Drehkörpers 2 zu ermöglichen, sowie ein Antriebssignal an den Elektromotor 3, um den Aufbau 2 drehend anzutreiben.
Aufgabenstellung
Der Hybrid-Controller 30 weist aus Sicherheitsgründen eine CPU-Überwachungsschaltung (sog. ”Watchdog”) auf. Zudem ist ein Notausschalter zwischen dem Bremssignal-Ausgangsanschluss des Hybrid-Controller 30 und dem Bremssteuerventil vorgesehen, um die Dreh-Feststellbremse durch den Bediener betätigen zu können. Der Bediener kann dabei den Notausschalter in jeder Lage bedienen, um im Notfall den oberen Drehkörpers zu stoppen. In dieser Hybrid-Baumaschine sind somit mehrere Sicherheitsschaltungen vorgesehen.
Da jedoch der einzige Controller zwei Funktionen steuert, nämlich die Verschwenkung des Aufbaus mit dem Elektromotor und das Bremsen der oberen Drehkörpers, muss der Bediener bei instabilem Betrieb der Steuerung, aus welchem Grund auch immer, den Notausschalter betätigen. Die vorliegende Erfindung soll daher erreichen, dass eine unnötige Betätigung des Notausschalters durch den Bediener vermieden wird.
Wesen der Erfindung
Gemäss einem ersten Aspekt umfasst eine Steuereinrichtung für eine Dreh-Feststellbremse bei Baumaschinen zur Steuerung der Feststellbremse der Baumaschine:

– ein erstes Steuermittel zur Steuerung des Antriebs eines Dreh-Elektromotors, und
– ein zweites Steuermittel, das vom ersten Steuermittel unabhängig ist, wobei das zweite Steuermittel ein Bremslösesignal zur Ausgabe an die Bremse erzeugt.

Gemäss einem zweiten Aspekt wird bei der vorstehenden Steuereinrichtung durch das erste Steuermittel und das zweite Steuermittel jeweils ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse erzeugt und das Befehlssignal zum Lösen der Bremse von dem einen zum anderen Steuermittel übertragen wird, wobei nach Eingabe des Befehlssignals das andere Steuermittel das Befehlsignal zum Lösen der Bremse ausgibt.
Gemäss einem dritten Aspekt wird bei der vorstehenden Steuervorrichtung das Befehlssignal zum Lösen der Bremse über eine Leitung zur Zufuhr von elektrischer Leistung übertragen.
Eine vierte Ausführung der vorstehenden Steuereinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Steuermittel über ein Fahrzeug-Netzwerk verbunden sind.
Bei einer fünften Ausführung der vorstehenden Steuereinrichtung ist ein Detektor vorgesehen, der die Bewegung eines Betätigungsmittels für die Verschwenkung eines Aufbaus aus seiner Neutralstellung erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Steuermittel das Befehlssignal zum Lösen der Bremse generieren, wenn der Detektor eine Bewegung des Betätigungsmittels aus der Neutralstellung feststellt.
Eine sechste Ausführung der Steuereinrichtung für eine Dreh-Feststellbremse bei Baumaschinen mit Steuermitteln zur Steuerung der Feststellbremse der Baumaschine umfasst:

– ein erstes an die Feststellbremse gekoppeltes Steuermittel, das den Antrieb eines Aufbaus steuert und ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse generiert;
– ein vom ersten Steuermittel unabhängiges zweites Steuermittel, das ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse erzeugt; und
– eine Signalleitung zwischen den Steuermitteln, die das vom zweiten Steuermittel erzeugte Befehlssignal zum Lösen der Bremse an das erste Steuermittel überträgt, wobei das erste Steuermittel das Befehlssignal zum Lösen der Bremse an die Bremse ausgibt, wenn das Befehlssignal zum Lösen der Bremse vom ersten Steuermittel generiert und über die Signalleitung zwischen den Steuermitteln vom zweiten Steuermittel übertragen wurde.

Eine siebte Ausführung der Steuereinrichtung für eine Dreh-Feststellbremse bei Baumaschinen mit Steuermitteln zur Steuerung der Feststellbremse der Baumaschine umfasst:

– ein erstes Steuermittel, das den Antrieb eines Aufbaus steuert und ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse generiert;
– ein vom ersten Steuermittel unabhängiges zweites Steuermittel, das mit der Bremse gekoppelt ist und ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse erzeugt; und
– eine Signalleitung zwischen den Steuermitteln, die das vom ersten Steuermittel erzeugte Befehlssignal zum Lösen der Bremse an das zweite Steuermittel überträgt, wobei das zweite Steuermittel das Befehlssignal zum Lösen der Bremse an die Bremse ausgibt, wenn das Befehlssignal zum Lösen der Bremse vom zweiten Steuermittel generiert und über die Signalleitung zwischen den Steuermitteln vom ersten Steuermittel übertragen wurde.

Wirkung der Erfindung
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das zweite, das Bremslösesignal generierende Steuermittel getrennt und unabhängig von dem ersten, den Antrieb des Dreh-Elektromotors steuernden Steuermittels vorgesehen. Dadurch kann selbst bei einer Störung des ersten Steuermittels genau bestimmt werden, ob ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse vom zweiten Steuermittel generiert werden soll oder nicht. Somit kann verhindert werden, dass die Bremse ungewollt gelöst wird, also die Betätigung des Notausschalters durch die Bedienperson nicht erforderlich wird.
Gemäß dem zweiten Aspekt sowie der sechsten und siebten Ausführung wird in unabhängiger Weise voneinander von dem ersten Steuermittel (z. B. einem Hybrid-Controller) und von dem zweiten Steuermittel (z. B. einer Pumpensteuerung) bestimmt, ob die Bremse zu lösen ist, wenn das Befehlssignal zum Lösen der Bremse sowohl vom ersten als auch zweiten Steuermittel generiert wurde. Daher kann selbst bei einer Störung des ersten Steuermittels oder seiner Peripherie und damit einem unbeabsichtigten Bremslösesignal das Öffnen der Bremse verhindert werden, so dass die Bedienperson den Notausschalter nicht betätigen muss.
Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung erfolgt die Signalübertragung vom einen zum anderen Steuermittel bevorzugt über eine stromführende Leitung. Daher kann die Übertragung des Befehlssignals ohne Verzögerung erfolgen. Somit kann das eine Steuermittel rasch feststellen, dass am anderen Steuermittel ein Defekt aufgetreten ist.
Gemäß der vierten Ausführung kann ein Steuermittel über ein Fahrzeug-Netzwerk feststellen, ob das Befehlssignal zum Lösen der Bremse von dem anderen Steuermittel abgegeben wurde, so dass eine Störung des anderen Steuermittels ebenfalls ermittelt werden kann.
Gemäß der fünften Ausführung kann das erste Steuermittel und das zweite Steuermittel unabhängig voneinander bestimmen, ob das Lösen der Bremse gemäss dem Ergebnis des Detektors erforderlich ist oder nicht.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei als Beispiel einer Baumaschine ein Hybrid-Hydraulikbagger beschrieben ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm mit Gemeinsamkeiten der ersten bis fünften Ausführungsform.
2 ist eine schematische Gesamt-Darstellung einer ersten Ausführungsform.
3 ist ein Flussdiagramm, das die CPU-Verarbeitung einer Pumpensteuerung zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das die CPU-Verarbeitung eines Hybrid-Controllers zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine CPU-Verarbeitung mit Überwachung jedes Steuermittels zeigt.
6 ist eine Gesamt-Darstellung eines zweiten Ausführungsform.
7 ist ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform.
8 ist ein Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform.
9 ist ein Blockdiagramm einer fünften Ausführungsform.
10 ist ein Blockdiagramm einer konventionellen Hybrid-Baumaschine.
Zunächst werden die Gemeinsamkeiten der Ausführungsformen mit Bezug auf 1 beschrieben. Die Hybrid-Baumaschine 1 umfasst einen Motor 5, einen umschaltbaren Generator-Motor 6, dessen Welle mit dem Motor 5 für den Generatorbetrieb bzw. den Motorbetrieb gekoppelt ist, sowie als Speicher einen Kondensator 7, der im Generatorbetrieb als Energiespeicher dient und beim Motorbetrieb Leistung an den Motor 6 und einen Dreh-Elektromotor 3 liefert. Letzterer dient zum Drehen eines oberen Aufbaus 2 (Oberwagen) sowie einer Hydraulikpumpe 8. Weiterhin ist ein Inverter 9 vorgesehen, der die Leistung zum Generator-Motor 6 und Dreh-Elektromotor 3 steuert, wobei ein Hybrid-Controller 10 als Steuereinheit im Inverter 9 integral angeordnet ist, um den Antrieb des Dreh-Elektromotors 3 zu steuern. Eine Pumpensteuerung 20 ist unabhängig vom Hybrid-Controller 10 zur separaten Steuerung der Hydraulikpumpe 8 angeordnet. Der obere Aufbau 2 ist mit einem Fahrersitz (nicht gezeigt) ausgestattet sowie mit einer Arbeitsvorrichtung (nicht dargestellt; zum Beispiel bei einem Bagger ein Ausleger mit Arm und Löffel).
Drucköl von der Hydraulikpumpe 8 wird über ein Ventil 40 zu Hydraulikzylindern 41, 42 und 43 für die Arbeitsvorrichtung und zu Hydraulikmotoren 44 und 45 für den Unterwagen zugeführt. Die Hydraulikzylinder 41, 42, 43 für die Arbeitsvorrichtung sind z. B. Hydraulikzylinder am Ausleger, Arm bzw. Löffel (nicht dargestellt). Der Hydraulikmotor 44 treibt hier eine linke Raupenkette (nicht dargestellt) an, während der Hydraulikmotor 45 eine Raupenkette an der rechten Seite des Unterwagens antreibt (nicht gezeigt). Die beiden Hydraulikmotoren 44 und 45 arbeiten entsprechend der Betätigung eines Bedienhebels oder eines Betätigungspedals (nicht dargestellt). Wenn solche Bedienhebel 46a, 46b, 46c jeweils aus ihrer neutralen Position bewegt werden, werden die Hydraulikzylinder 41, 42, 43 jeweils mit Drucköl versorgt, um so einen Ausleger, Arm bzw. Löffel (nicht dargestellt) anzutreiben.
Die Bedienhebel 46a, 46b, 46c sind jeweils mit Pilotdruck-Sensoren 50a, 50b, 50c zum Erfassen eines Vorsteuerdrucks ausgestattet, der abhängig von der Betätigung variabel ist. Die Pilotdruck-Sensoren 50a, 50b, 50c besitzen jeweils einen Drucksensor zur Erfassung von Druckänderungen in Übereinstimmung mit der Betätigung (Winkel) der Bedienhebel 46a, 46b, 46c für die Arbeitsmittel und geben jeweils ein elektrisches Signal entsprechend dem detektierten Druck ab. Wenn diese Sensoren als Potentiometer ausgebildet sind, um den Betätigungsweg zu erfassen, kann das Signal auch von anderen Sensoren abgegeben werden. Das Signal (hier auch als Arbeitsmittel-Betätigungssignal bezeichnet), das den Steuerdruck an den Pilotdruck-Sensoren 50a, 50b, 50c detektiert, wird an den Hybrid-Controller 10 und die Pumpensteuerung 20 weitergeleitet.
Der Bedien- oder Betätigungshebel 4 zum Verschwenken des Oberwagens dient zur Ansteuerung des Dreh-Elektromotors 3. Wenn der Betätigungshebel 4 aus seiner neutralen Position bewegt wird, wird der Elektromotor 3 angetrieben, um so den Oberwagen bzw. oberen Aufbau 2 zu verschwenken. Die Drehzahl des Dreh-Elektromotors 3 wird dabei von einem Getriebe 9a reduziert, um so die Drehantriebskraft zum oberen Aufbau 2 zu übertragen. Der Bedienhebel 4 besitzt einen Pilotdruck-Sensor 51 zum Erfassen des Steuerdrucks, der abhängig von der Betätigung variiert. Der Pilotdruck-Sensor 51 ist ein Drucksensor zum Erfassen von Druckänderungen in Übereinstimmung mit der Betätigung (Winkel) des Bedienhebels 4 und gibt ein elektrisches Signal entsprechend dem erfassten Druck ab. Wenn dieser Sensor als Potentiometer ausgebildet ist, um den Betätigungsweg zu erfassen, kann das elektrische Signal auch von einem anderen Sensor abgegeben werden. Das Signal, (hier auch als Oberwagen-Drehsignal bezeichnet), das den Steuerdruck am Pilotdruck-Sensor 51 detektiert, wird an den Hybrid-Controller 10 und den Pumpenregler 20 weitergeleitet. Die Pilotdruck-Sensoren 50a, 50b, 50c, 51 können an jeder Stelle angeordnet, sofern sie den Betätigungsweg oder -winkel des Betätigungshebels erfassen. Zum Beispiel können sie direkt am Hebel oder auch an einer Rohr- oder Schlauchleitung zum Betätigungshebel angebracht werden.
In dieser Beschreibung wird zur vereinfachten Erläuterung angenommen, dass der nicht dargestellte Ausleger, Arm bzw. Löffel der Arbeitsvorrichtung mit den Betätigungshebeln 46a, 46b, 46c und der Oberwagen 2 mit dem Betätigungshebel 4 gekoppelt ist. Es ist jedoch auch möglich, dass jeweils eine Zweier-Kombination der vorstehenden Geräte mit einem gemeinsamen Betätigungshebel angesteuert wird, z. B. durch eine Seitwärtsbewegung und eine Auf-/Abwärtsbewegung. So können die Betätigungshebel rechts und links vom Fahrersitz angeordnet sein, wobei z. B. der Arm und der Oberwagen mit dem linken Hebel angesteuert werden, während der rechte Hebel zur Bewegung des Löffels und Auslegers dient. So wird beispielsweise der Oberwagen 2 bei Herunterdrücken des linken Hebels im Uhrzeigersinn geschwenkt, während durch Hochziehen des linken Hebels der Oberwagen 2 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird.
Der Hybrid-Controller 10 erzeugt entsprechend der Betätigung des Hebels 4 ein Steuersignal an den Dreh-Elektromotor 3, um den Oberwagen bzw. oberen Aufbau 2 zu verschwenken. Wenn sich der Hebel 4 in seiner Neutralposition befindet, wird die Position des Dreh-Elektromotor 3 durch das Servo-System des Elektromotors 3 gehalten wird und die Bremse 30 dient als Feststellbremse, so dass der Oberwagen 2 sicher in seiner Dreh- oder Schwenkstellung gehalten wird. Hierzu wird die Antriebswelle 3a des Dreh-Elektromotors 3 von einem Kolben eines hydraulischen Bremszylinders beaufschlagt, so dass die Antriebswelle 3a arretiert ist und der obere Aufbau 2 in Position gehalten wird. Dieser Zustand wird hier als Bremszustand bezeichnet. Es kann auch eine Scheibenbremse an der Antriebswelle 3a des Dreh-Elektromotors 3 vorgesehen sein, wobei eine Bremsscheibe an der Antriebswelle 3a des Elektromotors 3 befestigt ist, die dann zwischen Bremsbelägen geklemmt wird.
Wenn sich der Kolben des Brems-Hydraulikzylinders von der Antriebswelle 3a des Dreh-Elektromotors 3 zurückzieht, wird der verriegelte Zustand des Dreh-Elektromotors 3 aufgehoben, so dass der obere Aufbau 2 frei schwenkbar ist. Dieser Zustand wird hier auch als Brems-Freigabe bezeichnet. Hierbei wird über ein Druckreduzierventil 8b zwischen Ölleitungen 8a und 8b sowie ein Steuerventil 32 einer Ölkammer des Zylinders der Bremse 30 Drucköl zugeführt, so dass der Kolben von der Antriebswelle 3a des Dreh-Elektromotors 3 zurückgezogen wird, also die Brems-Freigabe erzielt wird. Wenn ein EIN-Signal (hier auch als Bremsöffnungssignal bezeichnet) an einen Elektromagneten 32a am Steuerventil 32 angelegt wird, ist dieses Ventil im offenen Zustand, so dass die Bremse in den Freigabezustand gebracht wird. Hierbei wird von einem Ausgangsanschluss 35 der Pumpensteuerung 20 oder des Hybrid-Controllers 10 (vgl. Strichlinien in 1) das EIN-Signal (Bremslösesignal) an den Elektromagnet 32a angelegt. Der Ausgangsanschluss 35 ist hierbei mit dem Elektromagnet 32a über eine Signalleitung 34 elektrisch verbunden, so dass das Bremslösesignal an das Steuerventil 32 geleitet wird und somit die Bremse gelöst wird.
In die elektrische Signalleitung 34 sind manuelle Schalter 36 und 37 eingebunden, um die elektrische Signalleitung 34 zu verbinden oder zu unterbrechen. Der Schalter 36 ist ein Drehschalter 36 und der Schalter 37 ein Notausschalter. Meist befindet sich der Schalter 36 in einer EIN-Position 36a zur elektrischen Verbindung der Signalleitung 34 und wird manuell in eine AUS-Position 36b gedreht, wenn der obere Aufbau 2 angehalten werden soll. Da hierbei die elektrische Signalleitung 34 zum Schalter 36 hin unterbrochen ist, wird der Bremsvorgang eingeleitet. Der Notaus-Schalter 37 befindet sich normalerweise in der EIN-Stellung 37a, wobei die elektrische Verbindung der Signalleitung 34 besteht, während eine AUS-Stellung 37b des Schalters 37 manuell erfolgt, wenn ein Stopp oder Anhalten des oberen Drehkörpers 2 gewünscht wird. Die elektrische Signalleitung 34 ist elektrisch am Schalter 37 getrennt, so dass der Bremsvorgang eingeleitet wird.
Weiterhin ist eine Batterie 33 zum Zuführen eines elektrischen EIN-Signals an den Elektromagneten 32a des Steuerventils 32 vorgesehen. Der positive Anschluss 33a der Batterie 33 ist elektrisch über eine Leitung 39 mit der Signalleitung 34 verbunden. In der Leitung 39 ist ein Handschalter 38 vorgesehen, um die elektrische Verbindung zu ermöglichen oder zu unterbrechen. Der Schalter 38 ist ein redundanter Schalter, der sich in der Regel in einer AUS-Position 38b zum Abschalten der elektrischen Leitung 39 befindet, während eine EIN-Position 38a manuell eingestellt wird, wenn das freie Verschwenken des oberen Aufbaus 2 gewünscht wird. In diesem Fall sind das elektrische Signal vom Pluspol 33a der Batterie 33 über die Leitung 39 bzw. Signalleitung 34 an den Elektromagneten 32a des Steuerventils 32 geleitet, so dass die Bremse gelöst wird.
1. Ausführungsform
2 zeigt ein Gesamt-Schaltbild der ersten Ausführungsform. Wie dort dargestellt, ist die elektrische Signalleitung 34 mit dem Ausgangsanschluss 35 des Hybrid-Controllers 10 (als erstes Steuermittel oder Steuergerät) verbunden. In dieser ersten Ausführungsform gibt der Hybrid-Controller 10 zum Antrieb des Oberwagens ein Antriebssignal an den Dreh-Elektromotor 3 (vgl. 1) oder generiert ein Bremslösesignal und gibt dieses über den Anschluss 35 an den Elektromagneten 32a des Steuerventils 32 weiter, um die Bremse 30 zu steuern.
In der ersten Ausführungsform erzeugt die Pumpensteuerung 20 ebenfalls ein Bremslösesignal, das über eine Zwischen-Signalleitung 70 an den Hybrid-Controller 10 übermittelt wird. Erst wenn das Bremslösesignal über die Zwischen-Signalleitung 70 übertragen wird und auch das Bremslösesignal vom Hybrid-Controller 10 erzeugt wird, wird dieses Befehlssignal an die Bremse 30 abgegeben. Zudem ist zwischen den Steuereinheiten eine Kommunikationsleitung 60 als Fahrzeug-Netzwerk (in der Baumaschine) vorgesehen, das zum Übertragen und Empfangen von Daten zwischen den Steuergeräten dient. Die Zwischen-Signalleitung 70 ist eine abgeschirmte Leitung, die auch zum Zuführen von elektrischer Energie an Elektromagneten, Schalter usw. dienen kann.
Das Antriebssignal des oberen Aufbaus 2 wird vom Pilotdruck-Sensor 51 am Hebel 4 erfasst und über eine Signalleitung 80 zu einer CPU 21 der Pumpensteuerung 20 geleitet. Die CPU 21 erzeugt auf dieser Basis ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse, wobei auch geprüft wird, dass der Hebel 4 aus einer neutralen Position bewegt wurde, und gibt dieses an einen Schaltanschluss 22a eines Schaltelements 22, wie etwa einen Transistor weiter. Wenn jedoch von der CPU 21 festgestellt wurde, dass sich der Hebel 4 in seiner neutralen Position befindet, erzeugt die CPU 21 das Bremslösesignal nicht.
Das Bremslösesignal kann entsprechend einem Antriebs- bzw. Betriebssignal generiert werden, d. h. wenn die CPU 21 feststellt, dass der Hebel 4 aus seiner Neutralposition bewegt wurde oder dass wenigstens einer der Betätigungshebel 46a, 46b, 46c aus der Neutralstellung bewegt wurden, generiert die CPU 21 ein Bremslösesignal und leitet es an das Schaltelement 22. Wenn die vorigen Bedingungen jedoch nicht zutreffen, also die Hebel 4, 46a, 46b, 46c sich in ihrer Neutralstellung befinden, wird kein Bremslösesignal erzeugt.
Das Bremslösesignal kann auch ausschließlich aufgrund des Betriebssignals der Arbeitsvorrichtung erzeugt werden. Das heißt, wenn von der CPU 21 festgestellt wird, dass der Inhalt eines Betriebssignals der Arbeitsvorrichtung zeigt, dass ”mindestens einer der Betätigungshebel 46a, 46b, 46c aus ihrer Neutralstellung bewegt wurden”, wird ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse (= Bremslösesignal) erzeugt und an den Schaltanschluss 22a der Schalteinrichtung 22 abgegeben. Wenn der Servo des Dreh-Elektromotors 3 arbeitet, ist dies kein Problem, weil es nur um die Betätigungshebel 46a, 46b, 46c der Arbeitsvorrichtung geht, um die Bremse zu lösen. Wenn allerdings bestimmt wird, dass ein Inhalt des Betriebssignal anzeigt, dass ”alle Bedienhebel 46a, 46b, 46c in der Neutralstellung sind”, wird von der CPU 21 ein Bremslösesignal nicht erzeugt.
Um ein EIN-Signal an das Schaltelement 22 abzugeben, kann z. B. der Pluspol 33a der Batterie 33 mit dem Versorgungsanschluss 22b elektrisch verbunden sein. Wenn das EIN-Signal als Bremslösesignal am Schaltanschluss 22a des Schaltelements 22 angelegt wird, wird am Ausgangsanschluss 22c des Schaltelements 22 ein elektrisches Signal abgegeben, nämlich das Befehlssignal zum Lösen der Bremse. Der Ausgangsanschluss 22c des Schaltelements 22 ist mit der Zwischen-Signalleitung 70 elektrisch verbunden. Das vom Ausgangsanschluss 22c abgegebene Befehlssignal zum Lösen der Bremse wird über die Signalleitung 70 an den Hybrid-Controller 10 übermittelt. Die Zwischen-Signalleitung 70 ist mit einem Versorgungsanschluss 12b eines Schaltelements 12, z. B. einem Transistor im Hybrid-Controller 10 verbunden.
Das vom Drucksensor 51 am Hebel 4 erfasste Betätigungssignal des Oberwagens wird über eine Signalleitung 81 an die CPU 11 des Hybrid-Controllers 10 eingespeist. Hierbei kann der Drucksensor 51 jeweils gesondert für den Hybrid-Controller 10 und die Pumpensteuerung 20 vorgesehen sein oder auch als ein gemeinsamer Sensor ausgebildet sein. 2 zeigt, dass die Pilotdruck-Sensoren 51 jeweils separat dem Hybrid-Controller 10 und der Pumpensteuerung 20 zugeordnet sind. Durch diese Doppel-Anordnung kann selbst bei Störung eines Pilotdruck-Sensors 51 ein Betriebssignal für den Oberwagen noch vom zweiten Pilotdruck-Sensor 51 gewährleistet werden. Die CPU11 des Hybrid-Controllers 10 erzeugt das Befehlssignal zum Lösen der Bremse basierend auf dem Betätigungssignal des oberen Aufbaus 2. Wenn die CPU feststellt, dass dieses Betriebssignal anzeigt, das ”der Hebel 4 aus seiner neutralen Position bewegt wurde”, generiert die CPU 11 ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse am Schaltanschluss 12a des Schaltelements 12. Wenn jedoch bestimmt wird, dass das Betriebssignal anzeigt, dass ”der Hebel 4 in seiner Neutralposition ist”, wird die CPU 11 ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse nicht produzieren.
Wenn das EIN-Signal (Bremslösesignal) am Schaltanschluss 12a des Schaltelements 12 eingegeben wird und ein Befehl zum Lösen der Bremse von der Pumpensteuerung 20 an den Versorgungsanschluss 12b des Schaltelements 12 angelegt wird, wird ein elektrisches Signal als Befehlssignal zum Lösen der Bremse am Ausgangsanschluss 12c des Schaltelements 12 erzeugt. Der Ausgangsanschluss 12c des Schaltelements 12 ist mit der Signalleitung 34 elektrisch über den Ausgangsanschluss 35 verbunden. Daher wird das Befehlssignal zum Lösen der Bremse nur dann an die Bremse 30 abgegeben, wenn das Bremslösesignal am Hybrid-Controller 10 erzeugt wurde und ebenso von der Pumpensteuerung 20 über die Signalleitung 70 übertragen wurde.
Es ist bevorzugt, dass im Hybrid-Controller 10 eine Detektorschaltung 15 zum Erfassen des über die Zwischen-Signalleitung 70 übertragenen Bremslösesignals vorgesehen ist. Die Detektorschaltung 15 detektiert, ob der Pegel des elektrischen Signals an der Zwischen-Signalleitung 70 EIN oder AUS ist, indem gemessen wird, ob der Pegel höher oder niedriger als eine vorbestimmte Spannung ist. Das elektrische Signal der Detektorschaltung 15 wird an die CPU 11 weitergeleitet. Die CPU 11 kann anhand des EIN- oder AUS-Pegels des elektrischen Signals der Zwischen-Signalleitung 70 unterscheiden, ob das Befehlssignal zum Lösen der Bremse von der Pumpensteuerung 20 übertragen worden ist. So kann eine Unterbrechung der Zwischen-Signalleitung 70 erkannt werden. Wenn zum Beispiel die Detektorschaltung 15 detektiert, dass der Pegel des Signals an der Zwischen-Signalleitung 70 auf AUS steht, obwohl das Bremslösesignal von der Pumpensteuerung 20 an die CPU 11 des Hybrid-Controllers 10 über die Kommunikationsleitung 60 gesendet wurde, kann festgestellt werden, dass an der Zwischen-Signalleitung 70 eine Störung oder Unterbrechung vorliegt.
Die Pumpensteuerung 20 und der Hybrid-Controller 10 sind gegenseitig über die Kommunikationsleitung 60 verbunden, um in regelmäßigen Abständen untereinander Daten frei auszutauschen und Steuerdaten zu empfangen. Über die Kommunikationsleitung 60 empfängt der Hybrid-Controller 10 periodisch Steuerdaten, wie den Förderdruck der Hydraulikpumpe 8, die Stellung des oberen Aufbaus 2, usw. von der Pumpensteuerung 20, wobei der Hybrid-Controller 10 diese Daten auch in der eigenen CPU 11 verarbeitet. Zudem empfängt die Pumpensteuerung 20 über die Kommunikationsleitung 60 periodisch Daten, wie die Drehzahl des Motors 5 vom Hybrid-Controller 10, so dass diese Steuerdaten auch in der CPU 21 verarbeitet werden können. Durch die Kommunikationsleitung 60 können somit die genannten Steuerdaten und Signale, wie Bremslösesignale zwischen der Pumpensteuerung 20 und dem Hybrid-Controller 10 ausgetauscht werden. So erhält der Hybrid-Controller 10 über die Kommunikationsleitung 60 das Bremslösesignal von der Pumpensteuerung 20 und verarbeitet dieses selbst in der CPU 11. Zudem empfängt die Pumpensteuerung 20 durch die Kommunikationsleitung 60 das Bremslösesignal vom Hybrid-Controller 10, und verarbeitet dieses selbst in der CPU 21.
Nachfolgend wird der Verarbeitungsablauf der ersten Ausführungsform mit Verweis auf das Flussdiagramm in 3 und 4 beschrieben. 3 zeigt die Verarbeitung in der CPU 21 der Pumpensteuerung 20, während 4 die Verarbeitung in der CPU 11 des Hybrid-Controllers 10 zeigt. Wie in 3 gezeigt, wird zunächst festgestellt, ob das Bremslösesignal vom Hybrid-Controller 10 über die Kommunikationsleitung 60 eingegeben wurde (Schritt 101). Wenn festgestellt wird, dass das Befehlssignal zum Lösen der Bremse vom Hybrid-Controller 10 nicht über die Kommunikationsleitung 60 übertragen wurde (NEIN bei Schritt 101), wird das Befehlssignal zum Lösen der Bremse nicht erzeugt. Als Ergebnis wird der Bremszustand der Bremse 30 beibehalten (Schritt 104).
Wenn das Bremslösesignal vom Hybrid-Controller 10 über die Kommunikationsleitung 60 übertragen wurde (JA im Schritt 101), wird geprüft, ob das Betätigungssignal des oberen Aufbaus und der Arbeitsvorrichtung zeigt, dass ”alle Bedienhebel 4, 46a, 46b, 46c in Neutralposition” sind (Schritt 102). Wenn die Prüfung ergibt, dass alle Betätigungshebel 4, 46a, 46b, 46c in ihrer neutralen Position sind (JA in Schritt 102), wird noch festgestellt, dass diese Neutralstellung seit einer bestimmten Zeitspanne (z. B. 5 Sekunden) gilt (Schritt 103). Wenn die Überprüfung ergibt, dass sich alle Hebel 4, 46a, 46b, 46c seit der vorgegebenen Zeitspanne (z. B. 5 Sekunden) in ihrer Neutralstellung befinden (JA bei Schritt 103) wird das Befehlssignal zum Lösen der Bremse nicht erzeugt. Als Ergebnis wird der Bremszustand der Bremse beibehalten (Schritt 104).
Wenn jedoch festgestellt wird, dass der Hebel 4 aus seiner Neutralstellung bewegt wurde, oder aus dem Betätigungssignal erkennbar ist, dass die Betätigungshebel 46a, 46b, 46c aus ihrer Neutralstellung bewegt worden sind (NEIN bei Schritt 102), folgt, dass die Bremse gelöst werden muss und das Bremslösesignal wird generiert (Schritt 105). Wenn im Schritt 103 festgestellt wird, dass die vorbestimmte Zeit (z. B. 5 Sekunden) seit der Neutralstellung der Hebel 4, 46a, 46b, 46c noch nicht abgelaufen ist (NEIN bei Schritt 103), wird der Bremslösezustand angesteuert, indem das Befehlssignal zum Lösen der Bremse erzeugt wird (Schritt 105).
Wie in 4 gezeigt, wird zunächst festgestellt, ob das Bremslösesignal von der Pumpensteuerung 20 über die Kommunikationsleitung 60 eingegeben wurde (Schritt 201). Wenn festgestellt wird, dass das Befehlssignal zum Lösen der Bremse von der Pumpensteuerung 20 nicht über die Kommunikationsleitung 60 übertragen wurde (NEIN bei Schritt 201), wird das Befehlssignal zum Lösen der Bremse nicht erzeugt. Als Ergebnis wird der Bremszustand der Bremse 30 beibehalten (Schritt 204).
Wenn das Bremslösesignal von der Pumpensteuerung 20 über die Kommunikationsleitung 60 übertragen wurde (JA beim Schritt 201), wird geprüft, ob das Betätigungssignal des oberen Aufbaus und der Arbeitsvorrichtung zeigt, dass ”alle Betätigungshebel 4, 46a, 46b, 46c in Neutralposition” sind (Schritt 202). Wenn die Prüfung ergibt, dass alle Betätigungshebel 4, 46a, 46b, 46c in ihrer neutralen Position sind (JA bei Schritt 202), wird noch festgestellt, dass diese Neutralstellung seit einer bestimmten Zeitspanne (z. B. 5 Sekunden) gilt (Schritt 203). Wenn die Überprüfung ergibt, dass sich alle Hebel 4, 46a, 46b, 46c seit der vorgegebenen Zeitspanne (z. B. 5 Sekunden) in ihrer Neutralstellung befinden (JA bei Schritt 203) wird das Befehlssignal zum Lösen der Bremse nicht erzeugt. Als Ergebnis wird der Bremszustand der Bremse beibehalten (Schritt 204).
Wenn jedoch festgestellt wird, dass der Hebel 4 aus seiner Neutralstellung bewegt wurde, oder aus dem Betätigungssignal erkennbar ist, dass die Betätigungshebel 46a, 46b, 46c aus ihrer Neutralstellung bewegt worden sind (NEIN bei Schritt 202), folgt, dass die Bremse gelöst werden muss und das Bremslösesignal wird generiert (Schritt 205). Wenn im Schritt 103 festgestellt wird, dass die vorbestimmte Zeit (z. B. 5 Sekunden) seit der Neutralstellung der Hebel 4, 46a, 46b, 46c noch nicht abgelaufen ist (NEIN bei Schritt 203), wird der Bremslösezustand angesteuert, indem das Befehlssignal zum Lösen der Bremse erzeugt wird (Schritt 205).
Gemäß der ersten Ausführungsform wird somit, wie oben beschrieben, vom Hybrid-Controller 10 und der Pumpensteuerung 20 unabhängig voneinander geprüft, ob die Bremse 30 gelöst werden soll, wobei die Bremse 30 nur dann geöffnet wird, wenn das Befehlssignal zum Lösen der Bremse sowohl von der Pumpensteuerung 20 als auch dem Hybrid-Controller 10 als Steuermittel oder Steuergeräte generiert wird. Selbst wenn der Hybrid-Controller 10 oder seine Peripherie eine Störung aufweist und das Befehlssignal zum Lösen der Bremse fehlerhaft erzeugt würde, hätte dies nicht das Lösen der Bremse 30 zur Folge und damit auch keine Notwendigkeit für die Bedienpeson, den Notausschalter betätigen zu müssen. In anderen Worten ausgedrückt, wird hiermit vermieden, dass die Drehbewegung des Oberwagens 2 und die Ausgabe des Bremslösesignals an die Bremse nur von einer Steuereinheit bewirkt werden kann. Nur dann, wenn die Pumpensteuerung 20 die Bremsenöffnung freigibt und das Bremslösesignal vom Hybrid-Controller 10 über die Kommunikationsleitung 60 zur Pumpensteuerung 20 gesendet ist, wird das Befehlssignal zum Lösen der Bremse von der Pumpensteuerung 20 generiert. Somit wird ein irrtümliches Lösen der Bremse vermieden und damit die Notwendigkeit, den Notausschalter zu benutzen. In ähnlicher Weise wird verfahren, wenn der Hybrid-Controller 10 das Bremslösesignal über die Kommunikationsleitung 60 an die Pumpensteuerung 20 sendet, Auch dadurch kann eine Fehl-Öffnung der Bremse vermieden werden und damit die Notwendigkeit, den Notausschalter betätigen zu müssen.
In der Ausführungsform nach 3 und 4 (Schritt 101, Schritt 201) übermitteln sich der Hybrid-Controller 10 und die Pumpensteuerung 20 über die Kommunikationsleitung 60 gegenseitig das Befehlssignal zum Lösen der Bremse, aber es ist auch möglich, auf die gegenseitige Übermittlung über die Kommunikationsleitung 60 zu verzichten. In diesem Fall führt die Pumpensteuerung 20 nur die Schritte 102 bis 105 in 3 aus, während der Hybrid-Controller 10 den Schritt 201 in 4 nicht durchgeführt, sondern nur die Schritte 202 bis 204 abarbeitet. In 3 und 4 wird die Prüfung in den Schritten 103 und 203 durchgeführt, nämlich ob sich die Hebel 4, 46a, 46b, 46c seit einer vorbestimmten Zeitdauer (z. B. 5 Sekunden) in ihrer Neutralposition befinden. Auf letztere Bedingung beim Schritt 103 bzw. Schritt 203 kann auch verzichtet werden.
Über die Kommunikationsleitung 60 werden vom Hybrid-Controller 10 und der Pumpensteuerung 20 Steuerdaten periodisch gesendet und empfangen, um so deren CPU 11 und CPU 21 gegenseitig zu überwachen. 5 zeigt ein Flussdiagramm, um den Ablauf der gegenseitigen Überprüfung von CPU 11 und CPU 21 darzustellen. Die Pumpensteuerung 20 beurteilt hierbei, ob die Steuerdaten vom Hybrid-Controller 10 periodisch empfangen werden, um ggf. einen Übertragungsfehler zwischen Pumpensteuerung 20 und Hybrid-Controller 10 festzustellen. So wird bestimmt, dass die Pumpensteuerung die Steuerdaten empfängt und keine Kommunikationsunterbrechung vorliegt (NEIN beim Schritt 301) und damit der Normalbetrieb durchgeführt werden kann (Schritt 304). Wenn jedoch die Steuerdaten nicht regelmäßig von der Pumpensteuerung 20 empfangen wurden, bedeutet dies, dass ein Kommunikationsfehler aufgetreten ist (JA beim Schritt 301), so dass noch bestimmt wird, ob der Fehlerzustand weitere Zeit (300 ms, zum Beispiel) andauert (Schritt 302). Wenn sich der Fehlerzustand nach dieser Zeit (300 ms, zum Beispiel) nicht fortgesetzt (NEIN beim Schritt 302), wird angenommen, dass die CPU 11 des Hybrid-Controllers 10 fehlerfrei ist und der Normalbetrieb wird fortgesetzt (Schritt 304).
Wenn allerdings der Fehlerzustand über die vorbestimmte Zeit (300 ms, zum Beispiel) andauert (JA beim Schritt 302), wird angenommen, dass in der CPU 11 des Hybrid-Controllers 10 als Quelle der Steuerdaten ein Fehler aufgetreten ist, so dass der Ablauf in 3 gestoppt wird, also kein Bremslösesignal erzeugt wird. Als Ergebnis bleibt die Bremse 30 im betätigten Zustand (Schritt 303). Der Ablauf in 5 wird in ähnlicher Weise auch vom Hybrid-Controller 10 durchgeführt, wobei für einen Fehlerzustand über die vorbestimmte Zeit (JA beim Schritt 302), angenommen wird, dass in der CPU 21 der Pumpensteuerung 20 als (zweite) Steuerdatenquelle ein Fehler aufgetreten ist, so dass der Ablauf in 4 gestoppt wird, also kein Bremslösesignal erzeugt wird und damit die Bremse 30 im betätigten Zustand verbleibt (Schritt 303).
Gemäß der ersten Ausführungsform wird somit, wie oben beschrieben, von der CPU 11 des Hybrid-Controllers 10 überprüft, ob die CPU 21 der Pumpensteuerung 20 fehlerhaft ist, so dass dann das Bremslösesignal nicht erzeugt wird. Damit kann die Bremse 30 nicht gelöst werden, so dass eine Betätigung des Notausschalters durch die Bedienperson nicht erforderlich ist. In der gleichen Weise wird von der CPU 21 der Pumpensteuerung 20 geprüft, ob die CPU 11 des Hybrid-Controllers 10 defekt, so dass dann kein Befehlssignal zum Lösen der Bremse erzeugt wird und vermeiden wird, dass die Bremse 30 geöffnet wird. Auch hiermit entfällt die Notwendigkeit, den Notausschalter zu verwenden. Obwohl in der ersten Ausführungsform die Verarbeitung nach 5 bevorzugt ist, kann auf den in 5 gezeigten, gegenseitigen Überwachungsprozess direkt zwischen der CPU 11 des Hybrid-Controllers 10 und der CPU 21 der Pumpensteuerung 20 auch verzichtet werden.
2. Ausführungsform:
Beim ersten Ausführungsbeispiel wurde beschrieben, dass die Bremse 30 mit dem Hybrid-Controller 10 verbunden ist. Jedoch kann die Bremse 30 auch direkt mit der Pumpensteuerung 20 verbunden sein. Im Folgenden werden für die Beschreibung der zweiten Ausführungsform für dieselben Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie bei den Bauteilen der ersten Ausführungsform verwendet, so dass Wiederholungen vermieden werden.
6 zeigt eine Gesamtdarstellung der zweiten Ausführungsform. Wie in 6 gezeigt, ist die elektrische Signalleitung 34 der Bremse 30 am Ausgangsanschluss 35 der Pumpensteuerung 20 angeschlossen. In der zweiten Ausführungsform gibt. der Hybrid-Controller 10 ein Steuersignal an den Dreh-Elektromotor 3 ab und steuert den Antrieb des Oberwagens 2 (vgl. 1) mit Generierung des Bremslösesignals. Das vom Hybrid-Controller 10 erzeugte Bremslösesignal wird über die Zwischen-Signalleitung 70 an die Pumpensteuerung 20 gesendet. In der Pumpensteuerung 20 wird ebenfalls das Befehlssignal zum Lösen der Bremse generiert, wobei dieses nur dann an die Bremse 30 gesendet wird, wenn auch das Bremslösesignal vom Hybrid-Controller 10 über die Zwischen-Signalleitung 70 empfangen wurde.
Das Betätigungssignal für die Oberwagendrehung wird vom Drucksensor 51 erfasst, der am Hebel 4 angebracht ist, und über die Signalleitung 81 an die CPU 11 des Hybrid-Controllers 10 übertragen. Wie beim ersten Ausführungsform kann der Pilotdruck-Sensor 51 zur Eingabe des Betätigungssignals zur Pumpensteuerung 20 und zum Hybrid-Controller 10 ein gemeinsamer Sensor sein oder auch jeweils separat für den Hybrid-Controller 10 und die Pumpensteuerung 20 vorgesehen sein. Die CPU 11 erzeugt das Bremslösesignal basierend auf dem Betätigungssignal für den oberen Aufbau 2. Wenn von der CPU 11 festgestellt wird, dass das Betätigungssignal enthält ”Hebel 4 zum Betrieb des Oberwagens aus seiner Neutralposition bewegt”, erzeugt die CPU 11 ein Bremslösesignal und gibt dieses an den Schaltanschluss 13a des Schaltelements 13, wie einen Transistor weiter. Wenn jedoch festgestellt wird, dass ”der Hebel 4 zum Betrieb des Oberwagens in seiner Neutralstellung positioniert ist”, wird in der CPU 11 kein Bremslösesignal generiert. Die Stromversorgung für das elektrische EIN-Signal an das Schaltelement 13, z. B. der Pluspol 33a der Batterie 33 ist hierbei elektrisch mit dem Versorgungsanschluss 13b des Schaltelements 13 verbunden.
Wenn das elektrische EIN-Signal, nämlich das Bremslösesignal am Schaltanschluss 13a des Schaltelements 13 anliegt, wird das entsprechende Befehlssignal zum Lösen der Bremse vom Ausgangsanschluss 13c des Schaltelements 13 abgegeben. Der Ausgangsanschluss 13c des Schaltelements 13 ist mit der Zwischen-Signalleitung 70 elektrisch verbunden. Das von dem Ausgangsanschluss 13c des Schaltelementes 13 abgegebene Bremslösesignal wird somit über die Zwischen-Signalleitung 70 an die Pumpen-Steuerung 20 übermittelt. Die Zwischen-Signalleitung 70 ist dabei mit einem Versorgungsanschluss 23b des Schaltelements 23 (z. B. ein Transistor) in der Pumpensteuerung 20 verbunden.
Das Betätigungssignal des Oberwagens wird vom Drucksensor 51 erfasst, der am Hebel 4 angebracht ist, und über eine Signalleitung 80 in die CPU 21 der Pumpensteuerung 20 eingegeben. Wenn die CPU 21 über das Betätigungssignal feststellt, dass ”der Hebel 4 aus seiner Neutralstellung bewegt wurde” oder ein Betriebsignal anzeigt, dass ”wenigstens einer der Hebel 46a, 46b, 46c aus der Neutralposition bewegt wurde”, generiert die CPU 21 das Bremslösesignal und sendet dieses an den Schaltanschluss 23a des Schaltelements 23. Wenn jedoch die CPU 21 feststellt, dass ”der Hebel 4 in seiner Neutralstellung ist und sich ”alle Hebel 46a 46b, 46c in ihrer Neutralposition befinden”, wird das Bremslösesignal von der CPU 21 nicht generiert. Ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel kann das Bremslösesignal nur auf Basis des Betriebssignals für den Oberwagen oder nur auf Basis des Betätigungssignals für die Arbeitsvorrichtungen erfolgen.
Wenn das elektrische EIN-Signal, nämlich das Bremslösesignal als Schaltsignal am Schaltanschluss 23a des Schaltelements 23 anliegt und auch das Bremslösesignal vom Hybrid-Controller 10 am Anschluss 23b des Schaltelements 23 vorliegt, wird das elektrische EIN-Signal als Befehlssignal zum Lösen der Bremse vom Ausgangsanschluss 23c des Schaltelements 23 abgegeben. Der Ausgangsanschluss 23c des Schaltelements 23 ist elektrisch mit der elektrischen Signalleitung 34 der Bremse 30 über den Ausgangsanschluss 35 verbunden. Daher wird nur dann das Befehlssignal zum Lösen der Bremse an die Bremse 30 abgegeben, wenn das Bremslösesignal sowohl von der Pumpensteuerung 20 erzeugt wird als auch vom Hybrid-Controller 10 über die Zwischen-Signalleitung 70 übertragen wird.
Bevorzugt ist in der Pumpensteuerung 20 eine Detektorschaltung 15 zum Erfassen des von der Zwischen-Signalleitung 70 übertragenen Bremslösesignals vorgesehen. Anhand des elektrischen Signalpegels der Zwischen-Signalleitung 70 kann die CPU 21 prüfen, ob das Bremslösesignal vom Hybrid-Controller 10 übertragen worden ist.
Ähnlich der ersten Ausführungsform erfolgt der Verfahrensablauf in der zweiten Ausführungsform auch in Übereinstimmung mit dem Flussdiagramm in 3 bzw. 4. Zudem können die in 3 bzw. 4 gezeigten Schritte 101 bzw. 201, die das Senden und Empfangen über die Kommunikationsleitung 60 zeigen, weggelassen werden.
Wie bei der ersten Ausführungsform werden auch in der zweiten Ausführungsform die CPU 11 des Hybrid-Controllers 10 und die CPU 21 der Pumpensteuerung 20 in Übereinstimmung mit dem Flussdiagramm in 5 überwacht. Dabei kann in der zweiten Ausführungsform dieser Ablauf auch weggelassen werden.
3. Ausführungsform:
In der ersten Ausführungsform wurden die über die Kommunikationsleitung 60 übertragenen Steuerdaten überwacht, um zu bestimmen, ob die CPU 11 des Hybrid-Controllers 10 fehlerfrei arbeitet. Es kann aber auch eine interne Kommunikationsleitung 82 im Hybrid-Controller 10 überwacht werden, um den fehlerfreien Betrieb der CPU 11 des Hybrid-Controllers 10 zu bestimmen. Für ähnliche Bauteile wie bei der ersten Ausführungsform werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, so dass auf eine doppelte Beschreibung verzichtet werden kann. Nachfolgend werden somit nur unterschiedliche Komponenten beschrieben.
7 zeigt eine Gesamtdarstellung der dritten Ausführungsform. Hierbei ist die CPU 11 des Hybrid-Controllers 10 mit einer Unter-CPU 14 verbunden, die von der CPU 11 unabhängig ist. Darüber hinaus ist bevorzugt eine Detektorschaltung 15 vorgesehen ist. Die CPU 11 und die Unter-CPU 14 sind durch die vorstehend erwähnte Kommunikationsleitung 82 verbunden, um Steuerdaten zu senden bzw. zu empfangen. Dabei gibt die Unter-CPU 14 ein Ansteuersignal an den Dreh-Elektromotor 3 ab. Die CPU 11 generiert einen Geschwindigkeitsbefehl für die Ziel-Drehgeschwindigkeit des Oberwagens entsprechend der Betätigung des Hebels 4. Diese Steuerdaten zur Drehgeschwindigkeit werden über die interne Kommunikationsleitung 82 an die Unter-CPU 14 übertragen. Die Unter-CPU 14 berechnet einen entsprechenden Drehmoment-Befehl unter Berücksichtigung der Ziel-Drehgeschwindigkeit und sendet diesen an den Dreh-Elektromotor 3. Die Unter-CPU 14 überträgt auch die aktuelle Dreh-Geschwindigkeit und Ist-Drehmomentwerte als Steuerdaten über die interne Kommunikationsleitung 82 an die CPU 11.
Ähnlich der ersten Ausführungsform generiert die CPU 11 ein Bremslösesignal auf der Basis des Betätigungssignals. Wenn die CPU 11 feststellt, dass ”der Hebel 4 aus seiner Neutralstellung bewegt wurde”, wird das Bremslösesignal, nämlich ein elektrisches EIN-Signal, an einen Eingabeanschluss 16a einer UND-Schaltung 16 abgegeben. Die Unter-CPU 14 bestimmt durch die Prüfung der über die Kommunikationsleitung 82 gesendeten Steuerdaten, ob eine Störung in der CPU 11 vorliegt. Wenn die von der CPU 11 ausgehenden Steuerdaten ohne Unterbrechung empfangen werden, wird von einem fehlerfreien Betrieb der CPU 11 ausgegangen, so dass das Bremslösesignal freigegeben wird und am anderen Eingangsanschluss 16b der UND-Schaltung 16 angelegt wird. Wenn allerdings das von der CPU 11 ausgehende elektrische Signal fehlerhaft oder für eine vorbestimmte Zeitperiode unterbrochen ist, wird von einem Defekt in der CPU 11 ausgegangen, so dass das Bremslösesignal nicht freigegeben wird. Hierzu wird das elektrische Signal an den anderen Eingangsanschluss 16b der UND-Schaltung 16 umgeschaltet (von EIN auf AUS). Der Ausgang 16c der UND-Schaltung 16 ist elektrisch mit dem Schaltanschluss 12a des Schaltelements 12 verbunden. Nur wenn das elektrische Signal an beiden Eingangsanschlüssen 16a, 16b ein EIN-Signal ist, gibt die UND-Schaltung 16 das Bremslösesignal an den Ausgangsanschluss 16c weiter. Somit wird das Bremslösesignal vom Schaltelement 12 über den Ausgang 35 an die Bremse 30 nur dann abgegeben, wenn das entsprechende EIN-Signal von der CPU 11 generiert wurde, aber von der Unter-CPU 14 kein Fehlersignal erzeugt wird und zudem das Bremslösesignal (EIN-Signal) von der Pumpensteuerung 20 über die Zwischen-Signalleitung 70 übertragen wurde. Wenn andererseits von der Unter-CPU 14 eine Fehlermeldung erzeugt wird (AUS-Signal), wird kein Bremslösesignal an die Bremse 30 abgegeben, also der Bremszustand aufrechterhalten, selbst wenn das Befehlssignal zum Lösen der Bremse von der Pumpensteuerung 20 generiert wird.
Die Verarbeitung in der Unter-CPU 14 wird nun mit Bezug auf das Flussdiagramm in 5 beschrieben werden. Die Unter-CPU 14 prüft regelmäßig, ob die Steuerdaten aus der CPU 11 periodisch empfangen werden, um festzustellen, ob die Kommunikation zwischen der CPU 11 und der Unter-CPU 14 in Ordnung ist (Schritt 301). Wenn bestimmt wurde, dass die Steuerdaten in regelmäßigen Abständen empfangen werden und in der Unter-CPU 14 keine Störung auftritt (NEIN beim Schritt 301), wird ein EIN-Signal zur Bremsfreigabe generiert und als Normalbetrieb an die UND-Schaltung 16 abgegeben (Schritt 304). Wenn aber festgestellt wird, dass die Steuerdaten nicht in regelmäßigen Abständen in der Unter-CPU 14 empfangen werden und somit eine Kommunikationsstörung aufgetreten ist (JA beim Schritt 301), wird die Überprüfung aufeinanderfolgend für eine vorbestimmte Zeitdauerfortgesetzt (Schritt 302). Wenn die Störung nicht andauert (NEIN bei Schritt 302), wird bestimmt, dass kein fortgesetzter Kommunikationsfehler in der CPU 11 vorliegt, so dass das EIN-Signal zur Bremsfreigabe generiert und zur Fortsetzung des Normalbetriebs an die UND-Schaltung 16 abgegeben wird (Schritt 304). Wenn jedoch festgestellt wird, dass die Störung über eine längere Zeit andauert (JA beim Schritt 302), wird davon ausgegangen, dass in der CPU 11 als Steuerdatenquelle ein Fehler vorliegt, so dass das EIN-Signal auf ein AUS-Signal umgeschaltet wird, um die Bremsfreigabe zu sperren. Somit verbleibt die Bremse 30 im Betätigungszustand (Schritt 303).
Gemäß der dritten Ausführungsform wird somit, wie oben beschrieben, von der Unter-CPU 14 geprüft, ob die CPU 11 eine Störung aufweist und falls dies zutrifft, wird an die Bremse 30 kein Befehlssignal zum Lösen abgegeben. Daher wird das Öffnen der Bremse vermieden und damit die Notwendigkeit für die Bedienperson, ggf. den Notausschalter verwenden zu müssen. Obwohl vorstehend beschrieben wurde, dass Fehler in der CPU 11 von der Unter-CPU 14 bestimmt werden, ist es auch möglich, Störungen in der Unter-CPU 14 durch die CPU 11 festzustellen. In diesem Fall wird ein ähnlicher Ablauf wie in 5 von der CPU 11 durchgeführt und überprüft, ob eine Störung für eine bestimme Zeit andauert (JA beim Schritt 302), so dass dann von einem Kommunikationsfehler in der Unter-CPU 14 ausgegangen wird und der Ablauf in 4 gestoppt wird, also kein Befehlssignal zum Lösen der Bremse erzeugt und der Bremszustand der Bremse 30 beibehalten wird (Schritt 303).
4. Ausführungsform:
Die dritte Ausführungsform mit gegenseitiger Überwachung zwischen der Unter-CPU 14 und der CPU 11 kann auch auf die zweite Ausführungsform angewendet werden. Für die selben Bauteile der zweiten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform werden dabei die gleichen Bezugszahlen verwendet, um eine doppelte Beschreibung zu vermeiden. Im folgenden werden daher nur abweichende Bauteile beschrieben.
8 zeigt eine Gesamtdarstellung der vierten Ausführungsform. Der Pumpensteuerung 20 weist vorzugsweise eine Detektorschaltung 15 auf. Der Ausgangsanschluss 16c der UND-Schaltung 16 ist elektrisch mit dem Schaltanschluss 13a des Schaltelements 13 verbunden. Wenn die CPU 11 ein Bremslösesignal (elektrisches EIN-Signal) generiert und von der Unter-CPU 14 kein Fehlersignal (elektrisches AUS-Signal) erzeugt wird sowie das Bremslösesignal über die Zwischen-Signalleitung 70 an die Pumpensteuerung 20 gesendet und weiterhin das Bremslösesignal (EIN-Signal) auch von der CPU 21 der Pumpensteuerung 20 generiert wurde, wird dieses vom Schaltelement 23 über den Ausgangsanschluss 35 an die Bremse 30 übertragen. Wenn andererseits von der Unter-CPU 14 ein Fehlersignal (elektrisches AUS-Signal) erzeugt wird, wird das Bremslösesignal nicht über die Zwischen-Signalleitung 70 zur Pumpensteuerung 20 übertragen, so dass selbst bei Generierung des Bremslösesignal durch die CPU 21 der Pumpensteuerung 20 dieses nicht an die Bremse 30 übertragen wird und so der Bremszustand beibehalten wird. Die Verfahrensabläufe für die CPU 11 und die Unter-CPU 14 entsprechen der dritten Ausführungsform in 5.
5. Ausführungsform:
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde das Bremslösesignal sowohl vom Controller 10 als auch der Pumpensteuerung 20 generiert und über deren Zwischen-Signalleitung 70 übertragen; es ist jedoch auch möglich, dass die Übertagung über die Zwischen-Signalleitung 70 entfällt.
9 zeigt eine Gesamtdarstellung einer fünften Ausführung. Bauteile, die mit der zweiten Ausführungsform übereinstimmen, werden hierbei nicht nochmals beschrieben. Der Hybrid-Controller 10 ist mit dem Dreh-Elektromotor 3 verbunden, um diesen zum Drehen bzw. Verschwenken des oberen Aufbaus 2 (vgl. 1) anzusteuern. Dabei ist in der Pumpensteuerung 20 das Schaltelement 23 vorgesehen und die Leistungsquelle, z. B. der Pluspol 33a der Batterie 33 ist mit dem Versorgungsanschluss 23b des Schaltelements 23 elektrisch verbunden, um das EIN-Signal zum Schaltelement 23 zu leiten. Die Pumpensteuerung 20 ist über den Ausgangsanschluss 35 mit der Bremse 30 verbunden. Wenn somit die CPU 21 der Pumpensteuerung 20 das Bremslösesignal erzeugt, wird dieses über den Ausgangsanschluss 35 an die Bremse 30 abgegeben, um die Bremse zu öffnen.
Gemäß der fünften Ausführungsform ist somit die Pumpensteuerung 20 unabhängig vom Hybrid-Controller 10 vorgesehen, um das Bremslösesignal zu generieren und an die Bremse 30 abzugeben. Daher kann selbst bei einem defekten Hybrid-Controller 10 noch genau überprüft werden, ob das Bremslösesignal von der korrekt arbeitenden Pumpensteuerung 20 zu generieren ist. Es kann damit vermieden werden, dass die Bremse 30 freigegeben wird und der Notausschalter von der Bedienperson zu betätigen ist. Ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform wird der Ablauf in Übereinstimmung mit dem Flussdiagramm in 3 auch in der fünften Ausführungsform durchgeführt. Ferner kann nach 3 der Schritt der Übertragung des Bremslösesignals vom Hybrid-Controller 10 zur Pumpensteuerung 20 über die Zwischen-Kommunikationsleitung 60 weggelassen werden (Schritt 101 in 3).
Ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform kann die Überwachung der CPU 11 des Hybrid-Controllers 10 von der CPU 21 der Pumpensteuerung 20 in Übereinstimmung mit dem Flussdiagramm in 5 auch in der fünften Ausführungsform durchgeführt werden. In der fünften Ausführungsform kann das Verfahren gemäss 5 jedoch auch weggelassen werden. In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde jeweils die Pumpensteuerung 20 zur unabhängigen Kontrolle des Hybrid-Controllers 10 zur Ansteuerung des Dreh-Elektromotors 3 eingesetzt. Anstatt der Pumpensteuerung 20 kann auch eine andere Steuereinheit verwendet werden, z. B. eine Motorsteuerung oder eine Monitorsteuerung. Die vorstehenden Ausführungsformen wurden anhand einer Hybrid-Baumaschine beschrieben, können aber auch auf rein elektrisch angetriebene Baumaschinen angewendet werden, sofern diese ähnliche Komponenten wie einen Dreh-Elektromotor umfassen und festzustellen ist, ob eine Bremse zu lösen ist oder nicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005-299102 [0004]

Claims

Steuereinrichtung für eine Dreh-Feststellbremse bei Baumaschinen zur Steuerung der Feststellbremse der Baumaschine, umfassend: – ein erstes Steuermittel zur Steuerung des Antriebs eines Dreh-Elektromotors, und – ein zweites Steuermittel, das vom ersten Steuermittel unabhängig ist, wobei das zweite Steuermittel ein Bremslösesignal zur Ausgabe an die Bremse erzeugt.
Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuermittel und das zweite Steuermittel jeweils ein Bremslösesignal erzeugen, und das Bremslösesignal von dem einen zum anderen Steuermittel übertragen wird, wobei nach Eingabe des Befehlssignals das andere Steuermittel das Befehlsignal zum Lösen der Bremse ausgibt.
Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremslösesignal über eine Leitung zur Zufuhr von elektrischer Leistung übertragen wird.
Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Steuermittel über ein Fahrzeug-Netzwerk verbunden sind.
Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Detektor vorgesehen ist, der die Bewegung eines Betätigungsmittels für die Verschwenkung eines Aufbaus aus seiner Neutralstellung erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Steuermittel das Befehlssignal zum Lösen der Bremse generieren, wenn der Detektor eine Bewegung des Betätigungsmittels aus der Neutralstellung feststellt.
Steuereinrichtung für eine Dreh-Feststellbremse bei Baumaschinen mit Steuermitteln zur Steuerung der Feststellbremse der Baumaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel umfassen: – ein erstes an die Feststellbremse gekoppeltes Steuermittel, das den Antrieb eines Aufbaus steuert und ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse generiert; – ein vom ersten Steuermittel unabhängiges zweites Steuermittel, das ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse erzeugt; und – eine Signalleitung zwischen den Steuermitteln, die das vom zweiten Steuermittel erzeugte Befehlssignal zum Lösen der Bremse an das erste Steuermittel überträgt, wobei das erste Steuermittel das Befehlssignal zum Lösen der Bremse an die Bremse ausgibt, wenn das Befehlssignal zum Lösen der Bremse vom ersten Steuermittel generiert und über die Signalleitung zwischen den Steuermitteln vom zweiten Steuermittel übertragen wurde.
Steuereinrichtung für eine Dreh-Feststellbremse bei Baumaschinen mit Steuermitteln zur Steuerung der Feststellbremse der Baumaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel umfassen: – ein erstes Steuermittel, das den Antrieb eines Aufbaus steuert und ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse generiert; – ein vom ersten Steuermittel unabhängiges zweites Steuermittel, das mit der Bremse gekoppelt ist und ein Befehlssignal zum Lösen der Bremse erzeugt; und – eine Signalleitung zwischen den Steuermitteln, die das vom ersten Steuermittel erzeugte Befehlssignal zum Lösen der Bremse an das zweite Steuermittel überträgt, wobei das zweite Steuermittel das Befehlssignal zum Lösen der Bremse an die Bremse ausgibt, wenn das Befehlssignal zum Lösen der Bremse vom zweiten Steuermittel generiert und über die Signalleitung zwischen den Steuermitteln vom ersten Steuermittel übertragen wurde.