DE3047025A1

DE3047025A1 - DRIVE CONTROL DEVICE

Info

Publication number: DE3047025A1
Application number: DE19803047025
Authority: DE
Inventors: Thomas R. 55388 Watertown Minn. Fulkerson; Royal R. 55431 Bloomington Minn. Hawkins
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1979-12-17
Filing date: 1980-12-13
Publication date: 1981-08-27
Also published as: SE8007068L; FR2471879A1; GB2065837B; CA1164973A; GB2065837A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung eines Antriebes nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1. Bei modernen Fahrzeugen wird heute der Motor des Fahrzeuges sowohl für den eigentlichen Fahrzeugantrieb als auch für die Erzeugung von Hilfsfunktionen herangezogen. Bezüglich derartiger Fahrzeuge sei beispielsweise auf Hub- und Gabelstapler, Planierraupen, Grabenbagger und Frontlader verwiesen. Bei der Steuerung dieser Fahrzeuge wird durch die Bedienungsperson die Drehzahl des Motors auf einen vorbestimmten geregelten Wert eingestellt um Leistung für alle Funktionen der Maschine bereitzustellen. Wenn somit beispielsweise die Baggerschaufel einesFrontladers betätigt werden soll, so wird der entsprechende Steuerhebel bedient, und wenn die Maschine vorwärts oder rückwärts angetrieben werden soll, so werden die entsprechenden Pedale bedient, um auf das Getriebe des Fahrzeuges einzuwirken. Eine derartige Betriebsweise beinhaltet, daß bei einem Stillstand des Fahrzeuges und der Auslösung einer Hilfsfunktion beispielsweise durch Betätigung der Baggerschaufel der Motor eine viel zu große Leistung liefert und daher unverhältnismäßig viel Treibstoff verbraucht.The present invention relates to a device for controlling a drive according to the generic term of Claim 1. In modern vehicles, the engine of the vehicle is used both for the actual vehicle drive as well as for the generation of auxiliary functions. With regard to such vehicles, for example, lift trucks and forklifts, bulldozers, trenchers and front loaders referenced. When controlling these vehicles, the operator sets the speed of the engine to a predetermined one regulated value set to provide power for all functions of the machine. So if for example the excavator shovel of a front loader is to be operated, the corresponding control lever is operated, and when the machine is to be driven forwards or backwards, the corresponding pedals are operated to access the gearbox of the vehicle. Such a mode of operation includes that when the vehicle is at a standstill and when it is triggered an auxiliary function, for example by pressing the Excavator bucket the engine delivers far too much power and therefore consumes a disproportionate amount of fuel.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Steuereinrichtung für einen Antrieb der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Hilfsfunktionen mit weniger Leistung erzeugt werden können und somit das Fahrzeug einen geringeren Treibstoffverbrauch aufweist. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.It is therefore the object of the present invention to provide a control device for a drive of the type mentioned in such a way that the auxiliary functions are generated with less power can be and thus the vehicle has a lower fuel consumption. The solution to this problem succeeds according to the invention characterized in claim 1. Further advantageous refinements of the invention are set out in the subclaims removable.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der auf die Antriebs-According to the present invention, on the drive

130035/0637130035/0637

-A--A-

räder des Fahrzeuges einwirkende Antrieb in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors gesteuert, so daß ein Motor-Drehzahlbereich gebildet wird, in welchem die Hilfsfunktionen des Fahrzeuges mit Leistung versorgt werden, bevor die für den Antrieb des Fahrzeuges erforderliche zusätzliche Leistung erzeugt wird. Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung gestattet somit ohne Erzeugung einer ausreichenden Antriebsleistung eine für die Hilfsfunktionen ausreichende Motordrehzahl. Bei höheren Motors drehzahlen gestattet der Antrieb eine lastabhängige Anpassung an die Motordrehzahl. Dies bedeutet, daß bei einem Abfall der Motordrehzahl aufgrund einer erhöhten Last der Antrieb ebenfalls nach unten fährt. Das gleiche geschieht, wenn die Aussteuerung über den Steuerhandgriff zurückgenommen wird.wheels of the vehicle acting drive depending on the speed of the motor is controlled so that a motor speed range is formed in which the auxiliary functions of the vehicle be supplied with power before the additional power required to drive the vehicle is generated. The control device according to the invention thus allows one for the without generating sufficient drive power Auxiliary functions sufficient engine speed. With higher engines speeds, the drive allows a load-dependent adaptation to the engine speed. This means that if the Engine speed, the drive also goes down due to an increased load. The same thing happens when the level control is withdrawn via the control handle.

Bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung erfaßt ein Sensor die Drehzahl an der Ausgangswelle des Motors und ein an den Sensor angeschlossener Steuerschaltkreis steuert den Fahrzeugantrieb in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, wobei ein Schwellwertgeber an den Steuerschaltkreis angeschlossen ist, um den Antrieb solange zu sperren, bis die Motordrehzahl einen vorbestimmten Wert erreicht hat.In the control device according to the invention, a sensor detects the speed on the output shaft of the motor and a control circuit connected to the sensor controls the vehicle drive depending on the engine speed, with a threshold value transmitter connected to the control circuit, to block the drive until the engine speed has reached a predetermined value.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Based on one shown in the figures of the accompanying drawing Exemplary embodiment is explained in more detail below, the invention. Show it:

Fig.1 einen Maschinentyp, bei welchem die erfindungsgemäße Steuereinrichtung Anwendung finden kann;1 shows a type of machine in which the inventive Control device can be used;

Fig.2 die erfindungsgemäße Steuereinrichtung; und2 shows the control device according to the invention; and

Fig.3 eine graphische Darstellung der Verstellung einer Taumelscheibe einer Pumpe in Ab-3 shows a graphic representation of the adjustment of a swash plate of a pump in

13C035/063713C035 / 0637

30410253041025

hängigkeit von der Motordrehzahldependence on the engine speed

Gemäß Figur 1 weist ein Frontlader 10 eine Baggerschaufel 11, eine Fahrzeugkabine 12 und einen Motor 13 auf. Innerhalb der Fahrzeugkabine 12 befinden sich die verschiedenen Hebel und Pedale für die Steuerung des Vorwärts- und Rückwärtsantriebes des Fahrzeuges 10 und für die Ausrichtung und Betätigung der Baggerschaufel 11. Da das Fahrzeug 10 ansonsten einen üblichen Aufbau aufweist, sei auf weitere Einzelheiten hier nicht eingegangen. Die Steuereinrichtung für den Antrieb des Fahrzeuges 10 ist jedoch in Figur 2 in näheren Einzelheiten dargestellt.According to FIG. 1, a front loader 10 has an excavator shovel 11, a vehicle cabin 12 and an engine 13. Within the Vehicle cabin 12 are the various levers and pedals for controlling the forward and reverse drive of the vehicle 10 and for the alignment and actuation of the excavator bucket 11. Since the vehicle 10 is otherwise a conventional Has structure, will not go into further details here. The control device for driving the vehicle However, 10 is shown in more detail in FIG.

Gemäß Figur 2 wird der Motor 13 des Fahrzeuges 10 über einen Bedienungshebel 14 gesteuert, der über eine Welle 15 mit dem Motor 13 verbunden ist. Der Hebel 14 steuert die Treibstoffmenge ,die dem Motor 13 zugeführt wird,und er steuert somit Drehgeschwindigkeit der Motor-Ausgangswelle 16. Die Ausgangswelle 16 ist sodann an eine hydrostatische übertragungseinrichtung 20 angeschlossen, die eine Hydraulikpumpe 21 und die einen Hydraulikmotor 22 umfaßt, wobei Pumpe und Motor über Hydraulikleitungen 23 und 24 miteinander verbunden sind. Der Hydraulikmotor 23 ist sodann mit einer Ausgangswelle 25 auf den Getriebezug für den Antrieb des Fahrzeuges geschaltet.According to Figure 2, the engine 13 of the vehicle 10 is a Control lever 14 controlled via a shaft 15 with the Motor 13 is connected. The lever 14 controls the amount of fuel supplied to the engine 13 and thus controls Speed of rotation of the motor output shaft 16. The output shaft 16 is then connected to a hydrostatic transmission device 20 connected, which comprises a hydraulic pump 21 and a hydraulic motor 22, the pump and motor via hydraulic lines 23 and 24 are connected to each other. The hydraulic motor 23 is then with an output shaft 25 on the Gear train switched to drive the vehicle.

Die erfindungsgemäße Einrichtung umfaßt einen Impulsgeber 30 zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit einer Scheibe 31, die auf der Motorausgangswelle 16 sitzt,und zur Erzeugung einer Reihe von Ausgangsimpulsen,deren Frequenz von der Motordrehzahl abhängt. Üblicherweise besitzt die Scheibe 31 mehrere Zähne, die mit einem Magnetfeld zusammenarbeiten, welches durch den Impulsgeber 30 gebildet wird,um Impulse zu induzieren, die einem Frequenz/Spannungswandler 32 zugeführt werden. Der Impuls-The device according to the invention comprises a pulse generator 30 for detecting the rotational speed of a disk 31, which is seated on the motor output shaft 16, and for generating a Series of output pulses, the frequency of which depends on the engine speed. The disk 31 usually has several Teeth that cooperate with a magnetic field created by the pulse generator 30 to induce pulses that a frequency / voltage converter 32 are supplied. The impulse

130035/0637130035/0637

geber 30 kann dem Typ SB1OOA entsprechen ,wie er durch die Firma Honeywell Inc. hergestellt und vertrieben wird. Der Frequenz/Spannungswandler 32 wandelt die Frequenz der von dem Impulsgeber 30 empfangenen Impulse in eine hierzu proportionale Spannung um,und er liefert diese Spannung an den positiven Eingang eines Operationsverstärkers 33. Der Ausgang des Verstärkers 33 ist über einen Widerstand 34 mit einem Eingang einer Summierstufe 36 verbunden. Der gemeinsame Schaltungspunkt von Summierstufe 36 und Widerstand 34 ist über eine Diode 35 und einen hierzu in Reihe geschalteten Widerstand 41 an Masse angeschlossen. Der andere Eingang der Summierstufe 36 ist an ein Schwellwertglied angeschlossen, welches einen Schwellwertpegel REF liefert, durch den ein Wert vorgegeben wird unterhalb dem die Ausgangswelle 25 des hydrostatischen Wandlers 20 keine Drehung ausführt und oberhalb dem die Drehzahl der Ausgangswelle 25 durch die Drehzahl der Ausgangswelle des Motors 13 gesteuert wird. Der Ausgang der Summierstufe 36 ist mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 33 verbunden. Der Frequenz/Spannungswandler 32 und der Verstärker 33 können einem Baustein entsprechen, der durch die Firma Honeywell Inc. unter der Typ-Nr.W883A hergestellt und vertrieben wird. Der Widerstand 41 und die Diode sind in dem Rückführungszweig des Verstärkers 33 enthalten und sie dienen einer Beeinflussung des Ausgangssignales dieses Verstärkers ,was später anhand von Figur 3 noch näher erläutert wird.encoder 30 can correspond to the type SB1OOA, as he is through Honeywell Inc. is manufactured and sold. The frequency / voltage converter 32 converts the frequency of the pulses received by the pulse generator 30 into a voltage proportional thereto, and it supplies this voltage the positive input of an operational amplifier 33. The output of the amplifier 33 is via a resistor 34 with connected to an input of a summing stage 36. The common circuit point of summing stage 36 and resistor 34 is Connected to ground via a diode 35 and a resistor 41 connected in series for this purpose. The other entrance to the Summing stage 36 is connected to a threshold value element which supplies a threshold value level REF through which a value is specified below which the output shaft 25 of the hydrostatic converter 20 does not rotate and above which the speed of the output shaft 25 is controlled by the speed of the output shaft of the motor 13. The outcome of the Summing stage 36 is connected to the negative input of operational amplifier 33. The frequency / voltage converter 32 and the amplifier 33 may be of a type manufactured by Honeywell Inc. under the type number W883A and is distributed. The resistor 41 and the diode are contained in the feedback branch of the amplifier 33 and they serve to influence the output signal of this amplifier which will be explained in more detail later with reference to FIG.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 33 ist über einen Richtungsunkehrschalter 37 auf ein Elektroventil 38 geschaltet. Das Ventil 38 kann dem Typ V7O58A entsprechen, welches von der Firma Honeywell Inc. hergestellt und vertrieben wird. Aufgrund des über den Richtungsumkehrschalter 37 erhaltenen Signales steuert das Ventil 38 die Taumelscheibe der Pumpe 21 und damit die Fluidmenge an deren Ausgang. Der Richtungsumkehr-The output of the amplifier 33 is via a reversing switch 37 switched to a solenoid valve 38. The valve 38 can be of the type V7O58A, which is of the Honeywell Inc. is manufactured and sold. Based on the signal received via the direction reversal switch 37 the valve 38 controls the swash plate of the pump 21 and thus the amount of fluid at its outlet. The direction reversal

130035/0637130035/0637

schalter 37 steuert die Polarität des dem Ventil 38 zugeführten Signales,um das Fahrzeug 10 vorwärts oder rückwärts anzutreiben.switch 37 controls the polarity of the signal supplied to valve 38 to drive vehicle 10 forward or backward to drive.

Wie zuvor erwähnt, wird dem Referenzeingang der Summierstelle 36 ein Schwellwertpegel für den Betrieb des hydrostatischen Wandlers 20 zugeführt. Figur 3 zeigt in einem Schaubild den Betrieb des hydrostatischen Wandlers 20 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl. Der Leerlauf stellt die niedrigste Einstellung der Drehzahl des Motors 13 dar, so daß sich an der Ausgangswelle 16 ebenfalls die niedrigste Drehzahl ergibt. Wenn der Motor hochgefahren wird, so steigt die Drehzahl an der Ausgangswelle 16 und die Impulsfrequenz des Impulsgebers 30 steigt infolgedessen ebenfalls an. Diese erhöhte Frequenz führt zu einer erhöhten Spannung am positiven Eingang des Verstärkers 33. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 33 erfährt jedoch solange keine Änderung,wie die Spannung am positiven Eingang des Verstärkers 33 nicht die Spannung am negativen Eingang des Verstärkers überschreitet. Wenn jedoch die Referenzspannung am negativen Eingang des Verstärkers von dem Ausgangssignal des Frequenz/Spannungswandlers 32 erreicht und überschritten wird, so folgt der Winkel der Taumelscheibe der Pumpe 21 der Kurve A in Figur 3 bei einem Antrieb in Vorwärtsrichtung und der Kurve B bei einem Antrieb in Rückwärtsrichtung. Kurven C und D ergeben sich,wenn der Widerstand 41 und die Diode 35 wirksam sind.As mentioned before, the reference input is the summing point 36 a threshold level for the operation of the hydrostatic converter 20 is supplied. Figure 3 shows the in a diagram Operation of the hydrostatic converter 20 as a function of the engine speed. Idle is the lowest setting the speed of the motor 13, so that there is also the lowest speed at the output shaft 16. When the motor is started up, the speed on the output shaft 16 and the pulse frequency of the pulse generator increase 30 also rises as a result. This increased frequency leads to an increased voltage at the positive input of the Amplifier 33. However, the output voltage of amplifier 33 does not change as long as the voltage at the positive Input of the amplifier 33 does not exceed the voltage at the negative input of the amplifier. However, if the Reference voltage reached at the negative input of the amplifier from the output signal of the frequency / voltage converter 32 and is exceeded, the angle of the swash plate of the pump 21 follows curve A in FIG. 3 when it is driven in the forward direction and curve B when driving in the reverse direction. Curves C and D result when the resistor 41 and the diode 35 are effective.

Es ist aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, daß bei erhöhter Belastung der Maschine und bei einem Drehzahlabfall an der Ausgangswelle 16 des Motors 33 der Winkel der Taumelscheibe proportional verringert und die Drehzahlnder Ausgangswelle des hydrostatischen Wandlers 20 nach unten verschoben wird. Wenn die Antriebsgeschwindigkeit in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung des Fahrzeuges 10 aufrecht erhalten werden soll, soIt can be seen from Figures 2 and 3 that with increased load on the machine and with a decrease in speed on the Output shaft 16 of the motor 33 proportionally decreases the angle of the swash plate and the speed of the output shaft of the hydrostatic converter 20 is shifted downward. When the drive speed is in the forward or reverse direction of the vehicle 10 is to be maintained, so

13G035/063713G035 / 0637

muß der Steuergriff 14 mehr ausgelenkt werden,um bei erhöhter Last die Leistung des Motors 13 zu erhöhen. Wenn das Fahrzeug 10 während einer Zeit stillsteht, wo die Hilfsfunktionen des Fahrzeuges ausgeführt werden, so muß die Motordrehzahl sich nur zwischen dem Leerlauflund der Referenz-DrehzahlRgemäß Figur 3 bewegen und keine höhere Einstellung aufweisen, wie dies bei bekannten Systemen der Fall ist. Diese Betriebsweise führt zu einer wirksamen und wirtschaftlichen Ausnutzung der Motordrehzahl.the control handle 14 must be deflected more in order to increase the Load to increase the power of the engine 13. If that Vehicle 10 is stationary during a time when the auxiliary functions of the vehicle are being carried out, the engine speed must between idling speed and the reference speed R. Move Figure 3 and not have a higher setting, as is the case with known systems. These Operating mode leads to an effective and economical utilization of the engine speed.

130035/0637130035/0637

Leelee

ι r s e ite ι rse ite

Claims

3047Q25 HONEYWELL INC. , ■; ^. Honeywell Plaza 1008384 Ge Minneapolis, Minn. USA Hz / umw drive control device patent claims:

1. / Device for controlling a drive depending on ^ _ ^ / speed of the speed of an engine, characterized by an on a tachometer (30, 32) and a threshold value transmitter (REF) connected control circuit (33, 37) for blocking the Drive (20) until the engine speed has reached a predetermined value.

2. Device according to claim 1, characterized in that the tachometer has a pulse generator 30 and a downstream frequency / voltage converter (32).

3. Device according to claim 1, characterized in that that the control circuit has an operational amplifier (33), one input of which is on the frequency / voltage converter (32) and its other input is connected to the threshold value transmitter (REF).

4. Device according to claim 3, characterized in that the control circuit also has a Direction switch (37) between the operational amplifier (33) and the drive (20).

130035/0637 * _ocr rm

ORIGINAL INSPECTED

5. Device according to claim 1 or one of the following, characterized by the use a hydrostatic drive (20) with a pump (21) and a hydraulic motor connected to the pump (22) wherein the pump is driven by the variable speed motor (13).

6. Device according to claim 5, characterized by an electromagnetic one acting on the pump (21) and connected to the direction switch (37) Valve (38).

130035/0637