(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの液圧可変容量形ポンプと、制御される液圧走行モータと、少なくとも１つの２段のパワーシフトドライブとを備え、このパワーシフトドライブがその被駆動軸を介して建設土木機械の軸を駆動し、パワーシフトドライブが空気圧、液圧または電圧によって少なくとも１個のシフト弁を介してシフトされる、自走式建築土木機械の液圧走行駆動装置をパワーシフト可能に切換えるための方法において、
スイッチ（７）を操作することによってパワーシフトドライブ（１）を負荷に依存して自動的にシフトするために、少なくとも１個の切換え要素（５）に作用連結された少なくとも２個の圧力スイッチ（３，４）が、異なる応答液圧で順々に操作され、一方または他方の圧力スイッチ（３，４）によって液圧式走行回路内の予め定められた負荷状態に依存して切換え要素（５）が操作され、
この切換え要素がパワーシフトドライブ（１）をシフトするためのシフト弁（６）を電気的に操作し、前記建設土木機械の走行速度が監視され、予め定めた速度値を上回るときに、パワーシフトドライブ（１）のシフトダウンが阻止され、
走行速度を監視するために、走行速度に比例する周波数信号が評価ユニットによって評価され、周波数に依存するスイッチ（９）を介してシフトを可能にするかまたは阻止し、
周波数に依存するスイッチ（９）が、シフト弁（６）に作用するか、又は付加的な弁に作用し、この付加的な弁がシフト弁（６）に対して平行に配置され、かつこのシフト弁に液圧的に結合されていることを特徴とする方法。
【請求項２】
パワーシフトドライブ（１）のシフトアップが専ら負荷に依存して圧力スイッチ（３，４）を介して行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
建設土木機械の走行速度が監視され、建設土木機械の停止時にパワーシフトドライブ（１）の低いギヤへのシフトダウンが自動的に行われることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
圧力スイッチ（３，４）の低い応答圧力が、可変容量形ポンプの最大吐出量の範囲において可変容量形ポンプの圧力に対応するように調節されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
圧力スイッチ（３，４）の上側の応答圧力が、最大システム圧力の範囲にあるように調節されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの液圧可変容量形ポンプと、制御される液圧走行モータと、少なくとも１つの２段のパワーシフトドライブとを備え、このパワーシフトドライブがその被駆動軸を介して建設土木機械の軸を駆動し、パワーシフトドライブが空気圧、液圧または電圧によって少なくとも１個のシフト弁を介してシフトされる、自走式建築土木機械の液圧走行駆動装置をパワーシフト可能に切換えるための装置において、
パワーシフトドライブ（１）を負荷に依存して自動的にシフトするために、スイッチ（７）と、異なる応答液圧を有する少なくとも２個の圧力スイッチ（３，４）とが設けられ、圧力スイッチ（３，４）が切換え要素（５）に作用連結され、この切換え要素がシフト弁（６）に連結され、この切換え弁を電気的に操作し、走行速度を監視するための評価ユニットと、この評価ユニットに接続された周波数に依存するスイッチ（９）が設けられ、このスイッチがパワーシフトドライブ（１）のシフトを可能にするかまたは阻止し、
周波数に依存するスイッチ（９）が、シフト弁（６）に作用連結されているか、又は付加的な弁に作用連結され、この付加的な弁がシフト弁（６）に対して平行に配置され、かつこのシフト弁に液圧的に結合されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
周波数に依存するスイッチ（９）が第１の出力部を備え、この出力部がリレー（１２）を介してシフト弁（６）に作用連結されていることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
周波数に依存するスイッチ（９）が第２の出力部を備え、この出力部が他のリレー（１３）を介してシフト弁（６）に作用連結され、他のリレー（１３）がシフト要素（６）とスイッチ（７）およびリレー（１２）の間に配置されていることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
周波数に依存するスイッチ（９）がそれぞれ１つの出力部を有する別個の２個のスイッチによって形成されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
圧力スイッチ（３，４）、切換え要素（５）、周波数に依存するスイッチ（９）およびリレー（１２，１３）が、共通の電子式、液圧式または空気圧式スイッチング回路ロジックとして形成されていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、少なくとも１つの液圧可変容量形ポンプと、特に制御される液圧走行モータと、少なくとも１つの２段のパワーシフトドライブとを備え、このパワーシフトドライブがその被駆動軸を介して建設土木機械の軸を駆動し、パワーシフトドライブが空気圧、液圧または電圧によって少なくとも１個のシフト弁を介してシフトされる、自走式建築土木機械の液圧走行駆動装置をパワーシフト可能に切換えるための方法に関する。
本発明は更に、少なくとも１つの液圧可変容量形ポンプと、特に制御される液圧走行モータと、少なくとも１つの２段のパワーシフトドライブとを備え、このパワーシフトドライブがその被駆動軸を介して建設土木機械の軸を駆動し、パワーシフトドライブが空気圧、液圧または電圧によって少なくとも１個のシフト弁を介してシフトされる、自走式建築土木機械の液圧走行駆動装置をパワーシフト可能に切換えるための装置に関する。
液圧式走行駆動装置と関連して手動シフト可能な２段の平歯車変速機あるいは純液圧走行駆動装置（ハイドロトランスマチック）を備えた自走式掘削機または類似の建設土木機械が知られている。シフトは変速機回路に対する運転者の手動介入によってあるいは液圧走行駆動装置における自動または手動シフトによって行われる。
変速機の手動シフトの場合には、走行駆動装置が最適なギヤ段で運転されないことが起こり得る。これは不所望な場合、例えば低いギヤから高すぎる走行速度に切換えるときに、走行安全性を損なうかまたは建設土木機械の構成要素を危険にさらす。
本出願人のドイツ連邦共和国特許第１９５２０４５４号公報により、自走式建設機械の少なくとも１個の２段型液圧走行モータを負荷に依存して自動的に切り換えるための装置が知られている。この建設土木機械の場合、スイッチを操作することによって、少なくとも１個の切換え要素に作用連結された少なくとも２個の圧力スイッチが、異なる応答液圧で順々に操作される。この場合、一方の圧力スイッチまたは他方の圧力スイッチを介して、液圧走行回路内の予め設定された負荷状態に依存して操作される切換え弁を介して、最大吸込み量から少ない吸込み量におよびその逆に走行モータを切換える弁が電気的に操作される。従って、この公知の方法は、２段の液圧式走行モータの自動切換えに関し、パワーシフトドライブを切換える冒頭の方法に関するものではない。
本発明の課題は、パワーシフトドライブのシフト段の間で負荷に依存して確実に自動切換え可能であり、それによって異なる走行抵抗の場合に最低速度から最高速度までの走行範囲全体にわたって手動切換えなしに走行可能であるように、冒頭に述べた方法と冒頭に述べた装置を改良することである。更に、走行信頼性が高められ、シフトの際に建設土木機械要素が確実に危険にさらされないようにすべきである。
この課題は冒頭に述べた方法の場合、本発明に従い、スイッチを操作することによってパワーシフトドライブを負荷に依存して自動的に切換えるために、少なくとも１個の切換え要素に作用連結された少なくとも２個の圧力スイッチが、異なる応答液圧で順々に操作され、一方または他方の圧力スイッチによって液圧式走行回路内の予め定められた負荷状態に依存して切換え要素が操作され、この切換え要素がパワーシフトドライブをシフトするためのシフト弁を電気的に操作し、前記建設土木機械の走行速度が監視され、予め定めた速度値を上回るときに、パワーシフトドライブのシフトダウンが阻止され、走行速度を監視するために、走行速度に比例する周波数信号が評価ユニットによって評価され、周波数に依存するスイッチを介してシフトを可能にするかまたは阻止し、周波数に依存するスイッチが、シフト弁に作用するか、又は付加的な弁に作用し、この付加的な弁がシフト弁に対して平行に配置され、かつこのシフト弁に液圧的に結合されていることによって解決される。
それによって、本発明では、スイッチを操作することによって運転者によって作動開始可能な自動シフトが供される。その際、２個の圧力スイッチと１個のリレー（切換え要素）あるいは同じように作用する装置によって、切換えウインドウが生じる。この切換えウインドウは一方では、両方向へ（第１速から第２速へおよび第２速から第１速へ）の自動切換えが可能であり、他方では不必要である頻繁な切換えが阻止される。切換えは走行回路内の液圧（最大値または最低値）に依存して行われる。
切換え時の走行安全性と機械構成要素の安全性を高めるために、特に有利な実施形では、建設土木機械の走行速度が監視され、予め定めた速度値を上回るときに、パワーシフトドライブのシフトダウンが阻止される。これは、走行速度を監視するために、走行速度に比例する周波数信号が評価ユニットによって評価され、周波数に依存するスイッチを介してシフトを可能にするかまたは阻止することによって非常に有利に達成可能である。
従って、低いギヤ段への問題のないシフトは、建設土木機械の走行速度がこれを問題なく可能にするときにのみ可能である。そのために、走行速度に比例する車両信号（タコメータ信号）が適当なユニットによって評価される。走行速度（周波数）が予め定めたシフトウインドウ内にあるときにのみ、シフトを行うことができる。
方法では更に、好ましくは、周波数に依存するスイッチがシフト弁に作用する。それと代替的に、周波数に依存するスイッチが付加的な弁に作用し、この付加的な弁がシフト弁に対して平行に配置され、かつこのシフト弁に液圧的に結合されている。
更に、パワーシフトドライブのシフトアップが専ら負荷に依存して圧力スイッチを介して行われる。そのために、周波数に依存するスイッチは適当な要素、例えばリレーを介してシフト弁に接続すべきである。それによって、シフトダウンのためにのみ有効であるように、周波数に依存する回路を適合させることができる。
更に、建設土木機械の走行速度が監視され、建設土木機械の停止時にパワーシフトドライブの低いギヤへのシフトダウンが自動的に行われる。これは好ましくは同様に周波数に依存するスイッチを介して行うことができる。このスイッチを介して、車両が停止しているかどうかを確認することできる。そのために、周波数に依存する付加的なスイッチを設けることができる。
他の有利な実施形では、圧力スイッチの低い応答圧力が、可変容量形ポンプの最大吐出量の範囲において可変容量形ポンプの圧力に対応するように調節される。
更に、方法では、圧力スイッチの上側の応答圧力が、最大システム圧力の範囲にあるように調節される。
冒頭に述べた課題を解決するためには、当該装置は、本発明に従い、パワーシフトドライブを負荷に依存して自動的にシフトするために、スイッチと、異なる応答液圧を有する少なくとも２個の圧力スイッチとが設けられ、圧力スイッチが切換え要素に作用連結され、この切換え要素がシフト弁に連結され、このシフト弁を電気的に操作する。
スイッチは通常は建設土木機械の運転室内にあり、手動シフトと自動シフトの選択を行う。圧力スイッチに連結された切換え要素は特にリレーとして形成可能である。
装置の特に有利な実施形では、走行速度を監視するための評価ユニットと、この評価ユニットに接続された周波数に依存するスイッチが設けられ、このスイッチがパワーシフトドライブのシフトを可能にするかまたは阻止する。
その際、周波数に依存するスイッチが切換え弁に作用連結されていると有利である。その代わりに、周波数に依存するスイッチが付加的な弁に作用連結され、この弁がシフト弁に対して平行に配置され、かつこのシフト弁に液圧的に結合されていてもよい。
周波数に依存するスイッチが第１の出力部を備え、この出力部がリレーを介してシフト弁に作用連結されていると有利である。このリレーを介して、周波数ひいては速度に依存するシフトが、速度の低下時にのみ、すなわちパワーシフトドライブのシフトダウン時にのみ有効となる。それによって、負荷に依存しないシフトアップを行うことが回避される。それによって、シフトアップは負荷に依存してのみ行われる。
更に、周波数に依存するスイッチが第２の出力部を備え、この出力部が他のリレーを介してシフト弁に作用連結され、他のリレーが切換え要素とスイッチおよびリレーの間に配置されていると有利である。この他のリレーを設けることによって、車両の停止時に、第１速ギヤへのシフトを自動的に行うことができる。
周波数に依存するスイッチは前述のように２つの出力部を備えることができる。その代わりに、周波数に依存するスイッチを、それぞれ１つの出力部を有する別個の２個のスイッチによって形成してもよい。
前述の個々の構成要素の代わりに、圧力スイッチ、切換え要素、周波数に依存するスイッチおよびリレーを、共通の電子式、液圧式または空気圧式スイッチング回路ロジックとして形成してもよい。
次に、図に基づいて本発明を例示的に詳しく説明する。
例示的に示した自走式建設土木機械の液圧式走行駆動装置は、全体を２，１０で示した走行回路と、この走行回路に接続されたパワーシフトドライブ（パワーシフトトランスミッション）１を備えている。このパワーシフトドライブは図示した実施の形態では２段である。すなわち、第１速ギヤと第２速ギヤを備えている。パワーシフトドライブ１は２本の出力軸を備えている。この出力軸は操舵軸のための駆動部としておよび建設土木機械のリジッドアクスルのための駆動部としての働きをする。
走行回路２，１０は普通の要素を備えている。この要素はここでは詳しく説明しない。液圧式可変容量形ポンプは矢印１０によって示唆的に示してあり、図示していない。走行回路２，１０内に液圧式シャトル弁１１が設けられている。
平行な２個の圧力スイッチ３，４がこのシャトル弁１１を介して走行回路に接続されている。この圧力スイッチは切換え要素としての働きをし、異なる応答圧力を有する。両圧力スイッチ３，４はオープナーとして形成されている。圧力スイッチ３は圧力スイッチ４よりも小さな応答圧力を有する。両圧力スイッチ３，４は好ましくはリレーとして形成された切換え要素５と、建設土木機械の運転室内に配置されたスイッチ７に接続されている。この切換え装置は、以下切換え弁６と呼ぶ４／２方向制御弁に作用する。この切換え弁６によって、パワーシフトドライブ１を第１速ギヤから第２速ギヤにあるいはその逆にシフトすることができる。
シフト装置は更に、周波数に依存するスイッチ９を備えている。このスイッチは近接スイッチ８に接続されている。この近接スイッチは駆動装置のリジッドアクスルの範囲にあるいはパワーシフトドライブの被駆動側の他の場所に配置可能である。
周波数に依存するスイッチ９は２つの出力部を備えている。この場合、第１の出力部はリレー１２を介してシフト弁６に接続されている。周波数に依存するスイッチ９の第２の出力部はリレー１３を介してシフト弁６に接続されている。この場合、リレー１３はシフト弁６と、運転室内のスイッチ７、リレー１２および周波数に依存するスイッチ９の間に配置されている。この建設土木機械の作用について次に詳しく説明する。
電流を通じていない図示した静止位置では、電気的に予備制御（パイロットコントロール）されたシフト弁６は第１速ギヤが接続されるような位置にある。この状態で、両圧力スイッチ３，４は閉じている。運転室内のスイッチ７によって、その閉鎖位置のオートマチックと、開放位置の固定された第１速ギヤとを選択することができる。
スイッチ７の位置に関係なく、他のリレー１３は建設土木機械の停止状態で開放によって第１速ギヤに切換える。次に、状態“オートマチック”について説明する。
停止状態からのスタートは常に第１速ギヤで行われる。なぜなら、これが停止状態で開放しているリレー１３によって行われるからである。０よりも大きな速度の場合には、負荷に依存して、場合によっては第２速ギヤに切換えられる。
第２速ギヤにおいて走行回路２，１０内に、圧力スイッチ３の応答圧力よりも低い圧力が発生する場合には、両圧力スイッチ３，４と切換え要素５は閉じており、第２速ギヤは接続されたままである。走行回路２，１０の圧力が上昇すると（この場合、走行方向に応じて走行回路内の高い圧力がシャトル弁１１を経て圧力スイッチ３，４に作用する）、先ず最初に圧力スイッチ３が開放する。しかし、これはまだ働かない。更に高い圧力に達すると、圧力スイッチ４も開放する。これにより、切換え要素５が開放し、それによって第１速ギヤに切換えるための信号を発生する。第１速ギヤは勿論、周波数に依存するスイッチ９が開放したときにのみシフト弁６の切換えによって接続される。近接スイッチ８の予め設定された、走行速度に依存する周波数信号が限界値を下回るときに、スイッチ９はその第１の切換え出力部がオープナーとして作用する。それによって、速く走行する自走式建設土木機械の場合には、走行速度が許容されないほど速いときに、高いギヤから低いギヤへの危険なシフトが阻止される。
周波数に依存するスイッチ９の第１の出力に対して直列にリレー１２が設けられている。このリレーは、第１速ギヤから第２速ギヤへのシフトが走行回路内の負荷圧力のみに依存して行われ、速度に依存して行われないように電気的に配線される。
走行回路２の液圧モータは圧力上昇中にＱmaxにもたらされ（走行回路２，１０の内部コントロール）、ポンプ１０は双曲線状の最大出力カーブに沿って小さな搬送量に戻される。
第２速ギヤにシフトする前と同じ第１速ギヤの走行速度のために、主ポンプ（走行用）は低下する作動液圧に基づいて再び搬送量が多くなり、液圧走行モータの吸込み量は少なくなる。
その際、変更されたドライブ変速比に基づく低い作動液圧および液圧モータの少ない吸込み量にもかかわらず、ほぼ同じパワーシフトドライブ出力トルクが軸に伝わる。
走行抵抗が更に増大すると、パワーシフトドライブ出力トルクは走行回路２，１０内の大きな作動液圧と、液圧モータの多い吸込み容量によって、双曲線状の駆動力カーブに沿って（最大出力）、最大トルクまで（パワーシフトドライブ被駆動部）上昇する。この場合、走行速度は低下する。
走行抵抗が低下し、走行回路内の圧力が再び低下すると、先ず最初に圧力スイッチ４が閉じる。しかし、これについて、電気的な配線による影響はない。というのは、切換え要素５がまだ給電されないままであるからである（第１速のままである）。圧力スイッチ３の切換え圧力に達して初めて、切換え要素５に給電され、この切換え要素が閉じる。その結果、シフト弁６が切換えられ、第２のギヤ段（第２速）へのシフトが行われる。変更された変速比は走行回路内の高い圧力を生じる。この圧力は走行ポンプ１０の吸込み容積を適合させることになる。走行抵抗が更に低下すると、液圧式走行駆動装置は最高速度まで駆動出力が最大であると共に、駆動力が双曲線状の駆動力カーブに沿って変化する。
上記の機能は図２のフローチャートにも示してある。このフローチャートから個々の切換え条件が正確に推測可能である。その際、図１と同じ参照符号が用いられ、単にスイッチ９の第１の出力部が９ａで、そして第２の出力部が９ｂによって示してある。電圧は普通の記号Ｕで、周波数はＦで、そして圧力はＰで示してある。
図１，２から、個々の切換え要素についてそれぞれ次の切換え位置が明らかである。
圧力スイッチ３は高圧のときに開放している。これは、信号が切換え要素５とスイッチ７に供給されていないことを意味する。低い圧力の場合には、圧力スイッチ３が閉じ、切換え要素５とスイッチ７に信号を供給する。
圧力スイッチ４は最高圧力Ｐmaxの下方で閉じ、電圧が切換え要素５に加えられる。
切換え要素５はパワーシフトドライブ１の第１速で開放し、第２速で閉じている。
スイッチ７は手動で開閉可能である。このスイッチ７が開放すると、第１速が固定され、スイッチ７が閉じると、第１速ギヤまたは第２速ギヤが自動的に接続される。
スイッチ９は図示した実施の形態では２つの出力部を備えている。第１の出力部９ａ（切換えウインドウ）が開放すると、電圧が中断され、要素３，４，５，７のロジックに従って切換えが行われる。第１の出力部が閉じると、電圧がリレー１２に導かれる。
スイッチ９の第２の出力部９ｂが開放していると（周波数０の場合）、切換え信号がリレー１３に供給されない。周波数が０よりも大きいときに、第２の出力部９ｂは閉じる。これは、切換え信号がリレー１３に供給されることを意味する。
リレー１２は第１速で開放し、第２速で閉じる。
他のリレー１３が開放すると、第１速ギヤが接続され、閉じた状態で、要素１２，７，５の位置に応じて、第１速ギヤと第２速ギヤが接続される。
【図１】
0004499191.tif 000002
【図２】
0004499191.tif 000003