DE102019206770A1

DE102019206770A1 - Hydrostatic transmission, mobile working machine with the transmission and method for controlling the transmission

Info

Publication number: DE102019206770A1
Application number: DE102019206770.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Schleyer; Steffen Rose
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2020-11-12
Also published as: FR3095846B1; FR3095846A1

Abstract

Offenbart ist ein hydrostatisches Fahrgetriebe für eine mobile Arbeitsmaschine, mit einer mit einer Antriebsmaschine koppelbaren ersten hydrostatischen Maschine und einer mit dieser in geschlossenem, hydraulischem Kreis fluidisch verbundenen zweiten hydrostatischen Maschine, die mit einem Abtrieb koppelbar ist, und mit einer Steuereinheit, in der ein Modell eines Drehmoments der zweiten hydrostatischen Maschine oder des Abtriebs in Abhängigkeit einer Beschleunigungsanforderung, eines verstellbaren Verdrängungsvolumens wenigstens einer der hydrostatischen Maschinen, sowie einer äußeren Last des Fahrgetriebes oder der Arbeitsmaschine abgelegt ist, wobei über die Steuereinheit in Abhängigkeit eines Ausgabewertes des Modells wenigstens eine Verstelleinrichtung der hydrostatischen Maschinen ansteuerbar ist.Offenbart sind weiterhin eine mobile Arbeitsmaschine mit dem Getriebe, sowie ein Verfahren zu dessen Steuerung.Disclosed is a hydrostatic drive transmission for a mobile work machine, with a first hydrostatic machine that can be coupled to a drive machine and a second hydrostatic machine that is fluidically connected to this in a closed, hydraulic circuit and that can be coupled to an output, and with a control unit in which a model a torque of the second hydrostatic machine or the output depending on an acceleration requirement, an adjustable displacement volume of at least one of the hydrostatic machines, and an external load of the drive gear or the work machine is stored, with at least one adjustment device of the hydrostatic via the control unit depending on an output value of the model Machines can be controlled. A mobile working machine with the transmission and a method for its control are also disclosed.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine mobile Arbeitsmaschine mit dem Getriebe, sowie ein Verfahren zur Steuerung des Getriebes.The invention relates to a hydrostatic transmission according to the preamble of claim 1, a mobile work machine with the transmission, and a method for controlling the transmission.

Ein hydrostatisches Fahrgetriebe ermöglicht die stufenlose Verstellung der Übersetzung eines Fahrantriebes, sodass Schaltunterbrechungen entfallen können. Für eine mobile Arbeitsmaschine hat dies den bedeutenden Vorteil, eine Zugkraft/ein Zugmoment kontinuierlich aufbringen zu können.A hydrostatic drive gear enables the stepless adjustment of the transmission ratio of a drive so that switching interruptions are not necessary. For a mobile work machine, this has the significant advantage of being able to continuously apply a tensile force / torque.

Um einen geschwindigkeits- und insbesondere beschleunigungsgeführten Betrieb einer mobilen Arbeitsmaschine zu ermöglichen, sind Konzepte bekannt, bei denen das Drehmoment am Abtrieb des Getriebes modellbasiert steuerbar ist. Ein derartiges Konzept zeigt die Druckschrift DE 10 2015 207 258 A1 . Dazu ist in einer Steuereinheit des Getriebes ein Modell oder Kennfeld eines Ansteuersignals zur Beeinflussung dieses Drehmoments in Abhängigkeit eines vom Bediener angeforderten Drehmoments und des Verdrängungsvolumens des Hydromotors abgelegt.In order to enable speed-controlled and, in particular, acceleration-controlled operation of a mobile work machine, concepts are known in which the torque at the output of the transmission can be controlled based on models. The publication shows such a concept DE 10 2015 207 258 A1 . For this purpose, a model or characteristics map of a control signal for influencing this torque as a function of a torque requested by the operator and the displacement volume of the hydraulic motor is stored in a control unit of the transmission.

Das Fahrverhalten der mobilen Arbeitsmaschine, im Sinne eines Geschwindigkeits- und insbesondere Beschleunigungsverhaltens, ist aber nicht nur vom Drehmoment am Abtrieb, sondern in hohem Maße von der äußeren Last, beziehungsweise von an der Arbeitsmaschine wirksamen Lastkräften abhängig. Nachteilig an der genannten Lösung ist, dass diese Lasten nicht bekannt sind und so in der Steuerung des Drehmomentes am Abtrieb unberücksichtigt bleiben. Mit der bestimmungsgemäß stark variierenden Last der Arbeitsmaschine, kann dies zu einem vom Bediener als nicht mehr nachvollziehbar bewerteten Fahrverhalten führen.The driving behavior of the mobile work machine, in terms of speed and in particular acceleration behavior, is not only dependent on the torque at the output, but to a large extent on the external load or on the load forces acting on the work machine. The disadvantage of the solution mentioned is that these loads are not known and are therefore not taken into account in the control of the torque at the output. With the heavily varying load of the work machine as intended, this can lead to driving behavior that the operator evaluates as no longer comprehensible.

Prinzipiell ist es denkbar, das Fahr- und Beschleunigungsverhalten je nach Anwendungsfall oder Typ der Arbeitsmaschine beliebig einzustellen. Eine Bandbreite kann sich dabei von keinerlei Auswirkung einer Laständerung auf die Beschleunigung bis hin zu maximaler Auswirkung der Laständerung auf die Beschleunigung erstrecken. Der Rahmen, in dem dieses Verhalten einstellbar ist, ist meist systembedingt vorgegeben und eingeschränkt.In principle, it is conceivable to set the driving and acceleration behavior as required depending on the application or type of work machine. A bandwidth can range from no effect of a load change on the acceleration to the maximum effect of the load change on the acceleration. The framework in which this behavior can be set is usually specified and restricted by the system.

Die genannte Lastabhängigkeit des Fahrverhaltens der mobilen Arbeitsmaschine stellt ein entscheidendes Kriterium bei der Beurteilung des Fahrverhaltens dar und ist deshalb so relevant, da der Bereich, in dem sich die Last ändern kann, im Gegensatz zu PKW's, ungleich höher ist. Die äußere Last spielt daher bei der Auslegung des Fahrverhaltens mobiler Arbeitsmaschinen eine wesentliche Rolle.The mentioned load-dependency of the driving behavior of the mobile work machine represents a decisive criterion in the assessment of the driving behavior and is therefore so relevant because the range in which the load can change is much higher than in cars. The external load therefore plays an essential role in the design of the driving behavior of mobile machines.

Typische und äußerst variable äußere Lasten sind beispielsweise die Masse der mobilen Arbeitsmaschine; die Hangabtriebskraft der mobilen Arbeitsmaschine, inklusive ihrer Anhänger und Arbeitsgeräte und ihrer variablen Ladung; der jeweils sehr variable Windwiderstand und Rollwiderstand; die Reaktionskraft, wenn die Arbeitsmaschine beispielsweise gegen feststehende Objekte drückt oder daran zieht; die Zugkraft von Gegenständen, die vom Fahrzeug geschleppt oder geschoben werden, wie beispielsweise Baumstämme oder Anbaugeräte wie Pflüge, etc.Typical and extremely variable external loads are, for example, the mass of the mobile work machine; the downhill force of the mobile work machine, including its trailers and implements and their variable load; the very variable wind resistance and rolling resistance; the reaction force when the work machine pushes or pulls against stationary objects, for example; the pulling force of objects that are dragged or pushed by the vehicle, such as tree trunks or attachments such as plows, etc.

Diese Störgrößen könnten mit Sensorik erfasst und in die Steuerung eingehen, sodass das Fahrverhalten in Abhängigkeit der Last wunschgemäß beeinflusst werden könnte. Dies stellt jedoch einen großen vorrichtungstechnischen Aufwand dar und ein Sensorausfall gefährdet zudem in hohem Maße den sicheren Betrieb.These disturbance variables could be recorded with sensors and incorporated into the control so that the driving behavior could be influenced as desired depending on the load. However, this represents a great outlay in terms of device technology and a sensor failure also endangers safe operation to a high degree.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein hydrostatisches Getriebe zu schaffen, das mit vorrichtungstechnisch einfachen Mitteln eine Einstellung des Fahrverhaltens ermöglicht. Des Weiteren stellt sich die Aufgabe, eine mobile Arbeitsmaschine zu schaffen, deren Fahrverhalten einfacher einzustellen ist, sowie ein Verfahren hierzu.On the other hand, the invention is based on the object of creating a hydrostatic transmission which enables the driving behavior to be adjusted using simple means in terms of device technology. Furthermore, there is the task of creating a mobile work machine whose driving behavior is easier to set, as well as a method for this.

Diese Aufgaben werden gelöst durch ein hydrostatisches Getriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine mobile Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11.These objects are achieved by a hydrostatic transmission with the features of claim 1, a mobile working machine with the features of claim 9 and a method with the features of claim 11.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen beschrieben.Advantageous developments of the inventions are described in the respective dependent claims.

Ein hydrostatisches Fahrgetriebe für eine mobile Arbeitsmaschine hat eine mit einer Antriebsmaschine koppelbare, insbesondere gekoppelte, erste hydrostatische Maschine, insbesondere Hydropumpe, und eine mit dieser in insbesondere geschlossenem hydraulischem Kreis fluidisch verbundene zweite hydrostatische Maschine, insbesondere einen Hydromotor, die oder der mit einem Abtrieb koppelbar, insbesondere gekoppelt, ist. Wenigstens eine der Hydromaschinen ist als Axialkolbenpumpe mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgestaltet. Zudem ist eine Steuereinheit vorgesehen, in der ein Modell eines Drehmoments der zweiten Hydromaschine oder des Abtriebs in Abhängigkeit einer Beschleunigungsanforderung, eines verstellbaren Verdrängungsvolumens der Pumpe und/oder des Motors, sowie einer äußeren Last des Fahrgetriebes oder der Arbeitsmaschine abgelegt ist. Dabei ist über die Steuereinheit in Abhängigkeit eines Ausgabewertes des Modells eine Verstelleinrichtung der Pumpe und/oder des Motors zur Erfüllung der Beschleunigungsanforderung ansteuerbar. Erfindungsgemäß ist eine Beobachtereinrichtung, insbesondere ein Luenberger-Beobachter, vorgesehen, über die ein, insbesondere skalarer oder vektorieller, Schätzwert der äußeren Last ermittelbar und zumindest anteilig ins Modell einführbar ist.A hydrostatic drive transmission for a mobile work machine has a first hydrostatic machine, in particular a hydraulic pump, which can be coupled, in particular, coupled to a drive machine, and a second hydrostatic machine, in particular a hydraulic motor, which is fluidically connected to this in a closed hydraulic circuit, in particular, which can be coupled to an output , in particular coupled, is. At least one of the hydraulic machines is designed as an axial piston pump with an adjustable displacement volume. In addition, a control unit is provided in which a model of a torque of the second hydraulic machine or the output is stored as a function of an acceleration request, an adjustable displacement volume of the pump and / or the motor, and an external load of the travel gear or the work machine. In this case, an adjusting device of the pump and / or of the motor to meet the requirements is via the control unit, depending on an output value of the model Acceleration request controllable. According to the invention, an observer device, in particular a Luenberger observer, is provided via which an, in particular scalar or vectorial, estimated value of the external load can be determined and at least partially introduced into the model.

Mittels des Beobachters ist es möglich, ohne eine aufwendige und fehleranfällige Sensorik zur direkten Erfassung der äußeren Last, das Drehmoment - und damit insbesondere das Geschwindigkeit- und Beschleunigungsverhalten - in Abhängigkeit der äußeren Last zu definieren.Using the observer, it is possible to define the torque - and thus in particular the speed and acceleration behavior - as a function of the external load, without complex and error-prone sensors for direct detection of the external load.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das erste Verdrängungsvolumen der ersten Hydromaschine verstellbar. Insbesondere ist sie als erste Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise ausgestaltet. Zur Verstellung ihres Hubvolumens hat die erste Axialkolbenpumpe vorzugsweise eine Verstelleinheit mit einem Stellzylinder mit einer ersten Stelldruckkammer, in der über ein erstes Druckreduzierventil ein erster Stelldruck einstellbar ist, der abhängig von einem ersten Strom an einem ersten Elektromagneten des ersten Druckreduzierventils ist. Zudem ist die Steuereinheit derart ausgestaltet, dass das oben genannte Modell ein Modell des ersten Stroms in Abhängigkeit der Beschleunigungsanforderung aufweist.In a preferred embodiment, the first displacement volume of the first hydraulic machine is adjustable. In particular, it is designed as a first axial piston pump in swash plate design. To adjust its stroke volume, the first axial piston pump preferably has an adjustment unit with an adjusting cylinder with a first adjusting pressure chamber, in which a first adjusting pressure can be set via a first pressure reducing valve, which is dependent on a first current at a first electromagnet of the first pressure reducing valve. In addition, the control unit is designed in such a way that the above-mentioned model has a model of the first current as a function of the acceleration requirement.

In einer Weiterbildung ist der Schätzwert in Abhängigkeit wenigstens einer erfassbaren, insbesondere von der äußeren Last abhängigen, Betriebsgröße des Getriebes, des Fahrantriebs oder der mobilen Arbeitsmaschine ermittelbar. Insbesondere ist er in Abhängigkeit der Beschleunigungsanforderung ermittelbar. Auf diese Weise kann die Beobachtereinrichtung die äußere Last indirekt, basierend auf einfacher zu erfassenden Betriebsgrößen schätzen.In a further development, the estimated value can be determined as a function of at least one detectable operating variable of the transmission, the traction drive or the mobile work machine that is in particular dependent on the external load. In particular, it can be determined as a function of the acceleration requirement. In this way, the observer device can estimate the external load indirectly, based on operational variables that are easier to detect.

Zu diesem Zweck ist in einer Weiterbildung wenigstens eine mit der Beobachtereinrichtung signalverbindbare, insbesondere signalverbundene, Erfassungseinrichtung zur Erfassung der wenigstens einen, insbesondere von der äußeren Last abhängigen, Betriebsgröße vorgesehen.For this purpose, in a further development, at least one detection device that can be signal-connected, in particular signal-connected, to the observer device is provided for detecting the at least one operating variable, in particular dependent on the external load.

Die wenigstens eine oder mehrere Erfassungseinrichtungen sind vorzugsweise aus einer Gruppe aus Folgenden ausgewählt: Beschleunigungserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Betriebsgröße Beschleunigung, beispielsweise ein Beschleunigungssensor; Geschwindigkeitserfassungseinrichtung zur Erfassung einer Betriebsgröße Geschwindigkeit über Grund, beispielsweise ein Radarsensor oder eine Kamera; Drehzahlerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Betriebsgröße Drehzahl am Abtrieb, beispielsweise ein Raddrehzahlsensor; Druck- oder Druckdifferenzerfassungseinrichtung zur Erfassung eines Betriebsgröße Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckdifferenz an der zweiten Hydromaschine; Weg- oder Winkelerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Betriebsgröße Weg oder Winkel, von dem das wenigstens eine, verstellbare Verdrängungsvolumen abhängt. Darüber ist das Ist- oder das Soll-Drehmoment am Hydromotor oder Abtrieb ermittelbar.The at least one or more detection devices are preferably selected from a group consisting of the following: acceleration detection device for detecting an operating variable acceleration, for example an acceleration sensor; Speed detection device for detecting an operating variable speed over ground, for example a radar sensor or a camera; Speed detection device for detecting an operating variable speed at the output, for example a wheel speed sensor; Pressure or pressure difference detection device for detecting an operating variable working pressure or working pressure difference on the second hydraulic machine; Distance or angle detection device for detecting an operating variable distance or angle on which the at least one adjustable displacement volume depends. The actual or the setpoint torque on the hydraulic motor or output can be determined via this.

In einer Weiterbildung weist die Steuereinheit, insbesondere das Modell, wenigstens einen änderbaren Parameter auf, über den eine Lastabhängigkeit des Geschwindigkeit- und/oder Beschleunigungsverhaltens beliebig, insbesondere diskret oder kontinuierlich, einstellbar ist.In one development, the control unit, in particular the model, has at least one changeable parameter via which a load dependency of the speed and / or acceleration behavior can be set as desired, in particular discretely or continuously.

Über einen Grenzwert des Parameters ist in einer Weiterbildung vollständige Lastunabhängigkeit und alternativ oder ergänzend über einen anderen Grenzwert des Parameters starke Lastabhängigkeit des genannten Verhaltens einstellbar.In a further development, complete load independence can be set using a limit value of the parameter and, alternatively or additionally, strong load dependency of the behavior mentioned can be set using another limit value of the parameter.

Ob lastabhängiges oder lastunabhängiges Verhalten vorteilhaft ist, hängt im Wesentlichen von der Anwendung ab. Maschinen, die eine möglichst konstante Geschwindigkeit erfordern, benötigen ein lastunabhängiges (Geschwindigkeits-) Verhalten. Beispiele hierfür sind z.B. Kehrmaschinen, Mähmaschinen und Schneefräsen, da sie ihre Funktion nur bei einer gewissen Geschwindigkeit oder in einem gewissen Geschwindigkeitsbereich erfüllen können.Whether load-dependent or load-independent behavior is advantageous essentially depends on the application. Machines that require a speed that is as constant as possible require load-independent (speed) behavior. Examples are e.g. Sweepers, mowers and snow blowers, as they can only fulfill their function at a certain speed or in a certain speed range.

Bei anderen Maschinen ist ein lastabhängiges (Geschwindigkeits-) Verhalten toleriert oder sogar gewünscht, da der Bediener einen Lastkraftanstieg in Form einer Geschwindigkeitsverringerung wahrnehmen kann. Beispiele hierfür sind Radlader.In other machines, load-dependent (speed) behavior is tolerated or even desired, since the operator can perceive an increase in load force in the form of a decrease in speed. Examples of this are wheel loaders.

Bei Multi-Purpose-Maschinen, wie z.B. Telehandlern kann je nach ausgeführter Aufgabe das eine oder andere Verhalten gewünscht sein. Gerade bei diesen Maschinen kann es besonders vorteilhaft sein, die Lastabhängigkeit im Betrieb über den Parameter an die gerade auszuführende Aufgabe anpassen zu können.With multi-purpose machines, such as Telehandlers may want one or the other behavior depending on the task performed. With these machines in particular, it can be particularly advantageous to be able to adapt the load dependency during operation to the task to be carried out via the parameter.

diese Weise kann das Fahrgetriebe für Fahrsituationen mit hoher benötigter Fahrkraft/benötigtem Drehmoment am Abtrieb, beispielsweise beim Schleppen von Anbaugeräten wie einem Pflug oder einem Anhänger, ausreichend Beschleunigung entwickeln.In this way, the drive transmission can develop sufficient acceleration for driving situations with high required driving force / required torque at the output, for example when towing attachments such as a plow or a trailer.

In einer Weiterbildung weist die Steuereinheit, insbesondere das Modell ein einstellbares unteres und/oder oberes Limit auf, über das eine jeweilige Beschleunigungsgrenze einstellbar ist. Auch dies dient der Sicherheit und dem Komfort, da insbesondere bei niedriger äußerer Last ruckartiges Fahrverhalten vermieden wird.In one development, the control unit, in particular the model, has an adjustable lower and / or upper limit, via which a respective acceleration limit can be set. This is also used for safety and comfort, since jerky driving behavior is avoided, especially when there is a low external load.

Dies ist insbesondere in Fahrsituationen hilfreich, in denen eher eine geringe Fahrkraft/ein geringes Drehmoment am Abtrieb und ein sanftes Beschleunigen vorteilhaft sind - beispielsweise beim Stapeln von Gut mittels einem Gabelstapler - um beispielsweise ein Herabfallen des Gutes durch Beschleunigungskräfte zu verhindern. So kann mit dem unteren und/oder oberen Limit und/oder mit dem Parameter ein sanfteres Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsverhalten eingestellt werden.This is particularly helpful in driving situations in which a low driving force / low torque at the output and gentle acceleration are more advantageous - for example when stacking goods with a forklift truck - to prevent the goods from falling due to acceleration forces, for example. A smoother speed or acceleration behavior can be set with the lower and / or upper limit and / or with the parameter.

In einer Weiterbildung weist der Schätzwert vorzugsweise eine Komponente der äußeren Last in Längsrichtung oder Fahrrichtung der mobilen Arbeitsmaschine auf.In one development, the estimated value preferably has a component of the external load in the longitudinal direction or the direction of travel of the mobile work machine.

Die Beobachtereinrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass über sie der Schätzwert - insbesondere im Fahrbetrieb - kontinuierlich oder periodisch ermittelbar ist.The observer device can be designed in such a way that it can be used to determine the estimated value continuously or periodically, in particular when driving.

Die Anmelderin behält sich vor, einen Anspruch auf einen hydrostatischen Fahrantrieb für eine mobile Arbeitsmaschine mit dem hydrostatischen Getriebe gemäß wenigstens einem Aspekt der vorangegangenen Beschreibung zu richten. Dabei ist die erste hydrostatische Maschine mit einer Antriebsmaschine, insbesondere einem Diesel- oder einer Elektromaschine, gekoppelt und die zweite hydrostatische Maschine ist mit einem Abtrieb, insbesondere mit einem Rad, einer Achse oder einem Differential, gekoppelt.The applicant reserves the right to make a claim on a hydrostatic drive for a mobile work machine with the hydrostatic transmission according to at least one aspect of the preceding description. The first hydrostatic machine is coupled to a drive machine, in particular a diesel or an electric machine, and the second hydrostatic machine is coupled to an output, in particular to a wheel, an axle or a differential.

Eine erfindungsgemäße mobile Arbeitsmaschine hat ein hydrostatisches Getriebe, das gemäß wenigstens einem Aspekt der vorhergehenden Beschreibung ausgestaltet ist.A mobile work machine according to the invention has a hydrostatic transmission which is configured in accordance with at least one aspect of the preceding description.

Dabei sind die bereits erwähnten Vorteile bezüglich des Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverhaltens, die sich aus der Verwendung des genannten Getriebes ergeben bereits weiter oben genannt, sodass auf deren erneute Nennung an dieser Stelle verzichtet werden soll.The advantages already mentioned with regard to the speed and acceleration behavior, which result from the use of the said transmission, are already mentioned above, so that they will not be mentioned again at this point.

In einer Weiterbildung weist die Arbeitsmaschine ein Arbeitsgerät auf, dessen Last oder Arbeitslast zumindest anteilig zur bereits oben beschriebenen äußeren Last beiträgt.In a further development, the work machine has a work device whose load or work load contributes at least in part to the external load already described above.

In einer Weiterbildung ist wenigstens eine zusätzliche Erfassungseinrichtung zur direkten oder indirekten Erfassung der Arbeitslast vorgesehen, deren Erfassungswert wiederum in das Modell zur Schätzung der äußeren Last mittels der Beobachtereinrichtung einführbar oder eingeführt ist.In a further development, at least one additional detection device is provided for direct or indirect detection of the workload, the detection value of which can in turn be introduced into the model for estimating the external load by means of the observer device.

In einer Weiterbildung geht der Schätzwert in eine Steuerung oder Steuereinheit des Arbeitsgerätes ein, sodass insbesondere die Beschleunigungsanforderung erfüllbar ist. Dies kann dadurch erfolgen, dass die äußere Last durch entsprechende Steuerung des Arbeitsgerätes verringert wird, um beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit nicht einbrechen zu lassen, sondern zu halten; oder umgekehrt.In a further development, the estimated value is included in a control or control unit of the implement, so that in particular the acceleration requirement can be met. This can take place in that the external load is reduced by appropriate control of the implement in order not to let the driving speed collapse, for example, but to keep it; or the other way around.

Beispielhaft sei hier ein Traktor mit Ausheben und Absenken eines Zuggerätes - beispielsweise eines Pfluges - genannt, da die Arbeitslast (Zuglast) des Pfluges massiv zur äußeren Last beiträgt und dadurch das Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverhalten der Arbeitsmaschine massiv beeinflusst.A tractor with lifting and lowering of a pulling device - for example a plow - is mentioned here as an example, since the workload (pulling load) of the plow makes a massive contribution to the external load and thus has a massive influence on the speed and acceleration behavior of the work machine.

Ein Signal zum Ausheben und Absenken und / oder zum Einstellen einer Arbeitstiefe/Pflugtiefe kann dabei in Abhängigkeit einer erfassten Druckdifferenz über die zweite Hydromaschine des Getriebes erfolgen. Diese ist insbesondere als Äquivalent der Arbeitslast des Pfluges oder der Pflugkraft zu bewerten. So wird der Entfall der derzeit verwendeten Zugkraftmessbolzen ermöglicht.A signal for lifting and lowering and / or for setting a working depth / plowing depth can take place via the second hydraulic machine of the transmission as a function of a detected pressure difference. This is to be assessed in particular as the equivalent of the working load of the plow or the plowing power. This makes it possible to dispense with the tensile force measuring pins currently used.

Die Arbeitsmaschine kann beispielsweise ein Radlader und das Arbeitsgerät eine Schaufel sein.The work machine can be a wheel loader and the work device a shovel, for example.

Prinzipiell bietet sich die Beobachtereinrichtung bei derartigen Arbeitsmaschinen besonders an, bei denen das Arbeitsgerät eine Lastkomponente parallel zur Fahrtrichtung der Arbeitsmaschine hat oder zumindest haben kann.In principle, the observer device is particularly suitable for such work machines in which the work device has or at least can have a load component parallel to the direction of travel of the work machine.

Ein Verfahren zur Steuerung des hydrostatischen Getriebes oder der Arbeitsmaschine, das oder die gemäß wenigstens einem Aspekt der vorangegangenen Beschreibung ausgestaltet ist, hat Schritte „Erfassen der Beschleunigungsanforderung“ und „Ansteuern der wenigstens einen Verstelleinrichtung der Hydropumpe oder des Hydromotors gemäß dem Ausgabewertes des Modells“. Erfindungsgemäß hat es zudem einen Schritt „Ermitteln des Schätzwertes der äußeren Last über eine Beobachtereinrichtung und Einführen des Schätzwertes ins Modell“.A method for controlling the hydrostatic transmission or the work machine, which is configured according to at least one aspect of the preceding description, has the steps of “detecting the acceleration request” and “controlling the at least one adjusting device of the hydraulic pump or the hydraulic motor according to the output value of the model”. According to the invention, it also has a step “Determining the estimated value of the external load using an observer and introducing the estimated value into the model”.

Durch den Schritt, den Schätzwert zu ermitteln - anstatt die Last aufwendig direkt zu erfassen - ist es möglich, auf die ansonsten notwendige, vorrichtungstechnisch aufwendige und fehleranfällige Sensorik zur direkten Erfassung der äußeren Last zu verzichten und dennoch das Drehmoment - und damit insbesondere das Geschwindigkeit- und Beschleunigungsverhalten - in Abhängigkeit der äußeren Last gezielt definieren zu können.By taking the step of determining the estimated value - instead of directly recording the load - it is possible to dispense with the otherwise necessary, complex and error-prone sensors for direct detection of the external load and still use the torque - and thus in particular the speed. and acceleration behavior - to be able to specifically define depending on the external load.

In einer Weiterbildung des Verfahrens hat es einen Schritt „Einführen des Schätzwertes in eine Steuerung des Arbeitsgeräts“. So kann durch veränderte Steuerung des Arbeitsgerätes die Arbeitslast reduziert oder erhöht werden, sodass die Beschleunigungsanforderung, insbesondere in den Grenzbereichen des Drehmoments am Abtrieb, immer noch erfüllt werden kann. Beispielhaft sei hier das Absenken und Ausheben des Pfluges genannt.In a further development of the method, it has a step “introducing the estimated value into a control of the implement”. By changing the control of the implement, the workload can be reduced or increased, so that the acceleration requirement, especially in the limit ranges of the torque at the output, still remains can be met. The lowering and lifting of the plow is an example here.

In einer Weiterbildung weist das Verfahren einen Schritt „Limitieren der Beschleunigung“ auf. Insbesondere um Fahrsituationen zu entschärfen, in denen die Erfassung und/oder die Schätzung versagt und dennoch einen sicheren komfortablen Fahrbetrieb zu gewährleisten.In a further development, the method has a step “limiting the acceleration”. In particular, in order to defuse driving situations in which the detection and / or the estimation fails and still ensure safe, comfortable driving.

In einer Weiterbildung weist das Verfahren einen Schritt „Einstellen einer Lastabhängigkeit der Beschleunigung“ auf, insbesondere um auf die Verwendung des Fahrgetriebes in unterschiedlichen Arbeitsmaschinen oder auf unterschiedliche Anwendungen mit unterschiedlichen Lastfällen ein und derselben Arbeitsmaschine zu reagieren.In a further development, the method has a step “setting a load dependency of the acceleration”, in particular in order to react to the use of the drive gear in different work machines or to different applications with different load cases of one and the same work machine.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Fahrgetriebes einer mobilen Arbeitsmaschine, sowie eines Verfahrens zur Steuerung des Fahrgetriebes sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.An embodiment of a hydrostatic drive transmission according to the invention of a mobile work machine, as well as a method for controlling the drive transmission are shown in the drawings. The invention will now be explained in more detail using the figures of these drawings.

Es zeigen:

1 einen hydraulischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Fahrgetriebes gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
2 und 3 unterschiedliche Sichten auf einen Schätzschritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Show it:

1 a hydraulic circuit diagram of a hydrostatic drive transmission according to the invention according to an embodiment, and
2 and 3 different views of an estimation step of a method according to the invention.

Gemäß 1 hat ein erfindungsgemäßes hydrostatisches Fahrgetriebe 1 einer (nicht dargestellten) mobilen Arbeitsmaschine eine erste Hydromaschine 2 (Hydropumpe) mit einem Gehäuse 3, an dem zwei Arbeitsanschlüsse A, B gebildet sind, an die jeweils eine Arbeitsleitung angeschlossen ist, über die eine zweite Hydromaschine 4 (Hydromotor) in fluidisch geschlossenem Kreis angebunden ist. Der Hydromotor 4 ist über eine Triebwelle 5 mit einem Abtrieb der mobilen Arbeitsmaschine gekoppelt. Andererseits ist die Hydropumpe 2 über eine Triebwelle 6 mit einer (nicht dargestellten Antriebsmaschine gekoppelt. Die Hydropumpe 2 ist in Axialkolbenbauweise mit einer verstellbaren Schrägscheibe ausgeführt, deren Schwenkwinkel α_P über eine Verstelleinheit 8 einstellbar ist. Dazu dient ein doppeltwirkender Stellzylinder 10, der eine erste Stelldruckkammer 10₁ und eine dem entgegenwirkende, zweite Stelldruckkammer 10₂ aufweist. Ein erster Steuerdruck p_st1 wirkt in der ersten Stelldruckkammer 10₁ in Richtung einer Vergrößerung des Schwenkwinkels α_P und damit in Richtung einer Vergrößerung eines Verdrängungsvolumens V_P der Hydropumpe 2. Dem entgegen wirkt ein zweiter Stelldruck p_st2 in der zweiten Stelldruckkammer 10₂ in Richtung einer Verkleinerung des Schwenkwinkels α_P und damit in Richtung einer Verringerung des Verdrängungsvolumens V_P. Die Triebwelle 6 rotiert mit einer Drehzahl np.According to 1 has a hydrostatic drive transmission according to the invention 1 a (not shown) mobile work machine, a first hydraulic machine 2 (Hydraulic pump) with a housing 3 , on which two working connections A, B are formed, to each of which a working line is connected, via which a second hydraulic machine 4th (Hydraulic motor) is connected in a fluidically closed circuit. The hydraulic motor 4th is via a drive shaft 5 coupled with an output of the mobile work machine. On the other hand is the hydraulic pump 2 via a drive shaft 6th coupled to a drive machine (not shown. The hydraulic pump 2 is designed in axial piston design with an adjustable swash plate, the swivel angle of which is α _P via an adjustment unit 8th is adjustable. A double-acting adjusting cylinder is used for this 10 , which has a first actuating pressure chamber 10 ₁ and a counteracting, second actuating pressure chamber 10 ₂ having. A first control pressure p _st1 acts in the first control pressure chamber 10 ₁ in the direction of an increase in the swivel angle α _P and thus in the direction of an increase in a displacement volume V _{P of} the hydraulic pump 2 . This is counteracted by a second control pressure p _st2 in the second control pressure chamber 10 ₂ in the direction of a reduction in the pivot angle α _P and thus in the direction of a reduction in the displacement volume V _P. The drive shaft 6th rotates with a speed np.

Eine Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsanforderung a_soll ist über eine als Fahrpedal ausgestaltete Bedienerschnittstelle 28 des Fahrgetriebes 1 erfassbar. Diese ist mit der Steuereinheit 12 signalverbindbar, vorzugsweise -verbundenA speed and / or acceleration request a _soll is made via an operator interface designed as an accelerator pedal 28 of the drive gear 1 detectable. This is with the control unit 12 signal connectable, preferably -connected

Ein Modell des hydrostatischen Fahrgetriebes 1, insbesondere Charakteristiken der Hydropumpe 2 und des Hydromotors 4, ist oder sind in der elektronischen Steuereinheit 12, insbesondere in Form von Formeln und/oder als Kennfelder bzw. Kennlinien, abgelegt. Weiterhin sind Erfassungseinrichtungen 14 bis 22 zur Erfassung von Betriebsgrößen des Fahrgetriebes 1 vorgesehen und mit der Steuereinheit signalverbunden. Diese sind im gezeigten Ausführungsbeispiel: Ein Beschleunigungssensor 14 zur Erfassung einer Beschleunigung der mobilen Arbeitsmaschine; ein Radarsensor 16 zur Erfassung einer Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine über Grund; ein Drehzahlsensor 18 zur Erfassung der Drehzahl n_M am Abtrieb und/oder an einem Rad der Arbeitsmaschine (auch mehrere an mehreren sind möglich); jeweils ein Drucksensor 20, 22 zur Erfassung der Drücke in den Arbeitsleitungen und zur Ermittlung einer Druckdifferenz über den Hydromotor 4, und zur Ermittlung des Abtriebs-Drehmomentes mittels dem bekannten, konstanten Verdrängungsvolumen des Hydromotors 4; sowie einen Schwenkwinkelsensor 24 zur Erfassung des Schwenkwinkels α_P der Hydropumpe 2. Die beiden Stelldrücke psti, p_st2 werden über zwei Druckreduzierventile gesteuert. Diese haben jeweils einen elektrischen Magneten a, b, der über eine jeweilige elektrische Leitung mit der elektronischen Steuereinheit 12 verbunden ist. Die beiden Druckreduzierventile sind derart ausgelegt, dass der jeweilige Stelldruck psti, p_st2 proportional zu einer jeweiligen Stromstärke der Elektromagnete a, b ist. Die beiden Druckreduzierventile sind eingangsseitig über eine Speisedruckleitung von der Speisepumpe des Fahrgetriebes 1 versorgt.A model of the hydrostatic transmission 1 , in particular characteristics of the hydraulic pump 2 and the hydraulic motor 4th , is or are in the electronic control unit 12 , in particular in the form of formulas and / or as maps or characteristic curves. Furthermore there are detection devices 14th to 22nd for the acquisition of operating parameters of the travel gear 1 provided and signal-connected to the control unit. In the exemplary embodiment shown, these are: An acceleration sensor 14th for detecting an acceleration of the mobile work machine; a radar sensor 16 for detecting a speed of the working machine over ground; a speed sensor 18th for detecting the speed n _M on the output and / or on a wheel of the work machine (several of several are also possible); one pressure sensor each 20th , 22nd for recording the pressures in the working lines and for determining a pressure difference across the hydraulic motor 4th , and to determine the output torque by means of the known, constant displacement volume of the hydraulic motor 4th ; and a swivel angle sensor 24 for detecting the swivel angle α _{P of} the hydraulic pump 2 . The two set pressures psti, p _st2 are controlled via two pressure reducing valves. These each have an electrical magnet a, b, which connects to the electronic control unit via a respective electrical line 12 connected is. The two pressure reducing valves are designed in such a way that the respective control pressure psti, p _{st2 is} proportional to a respective current intensity of the electromagnets a, b. The two pressure reducing valves are on the input side via a feed pressure line from the feed pump of the drive gear 1 provided.

Mittels einer Beobachtereinrichtung 26, die im Ausführungsbeispiel in der Steuereinheit 12 integriert ist, und basierend auf den erfassten Betriebsgrößen der mit ihr signalverbundenen Erfassungseinrichtungen 14 bis 24, kann eine äußere Last/können äußere Lastkräfte oder - Momente der (nicht dargestellten) mobilen Arbeitsmaschine laufend geschätzt werden. Alternativ oder ergänzend ist oft eine noch einfachere Bestimmung der äußeren Last/der Lastkräfte für bestimmte Fahrsituationen möglich, beispielsweise für einen Stillstand am Hang.By means of an observer device 26th , which in the exemplary embodiment in the control unit 12 is integrated, and based on the recorded operating variables of the recording devices connected to it signal 14th to 24 , an external load / external load forces or moments of the mobile working machine (not shown) can be continuously estimated. As an alternative or in addition, an even simpler determination of the external load / load forces for certain driving situations is often possible, for example for a standstill on a slope.

Die Schätzung der äußeren Last/der Lastkräfte mittels der Beobachtereinrichtung 26, unter Verwendung der erfassten (Fahrzeuglängs-) Beschleunigung, der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Schwenkwinkes der Hydropumpe 2 sowie des Motors (im gezeigten Ausführungsbeispiel ist hier ein konstantes Schluckvolumen, also ein „konstanter Schwenkwinkel“ des Hydromotors 4 gegeben und bekannt) und des Hoch- und Niederdrucks im hydrostatischen Fahrgetriebe 1, wird im Folgenden anhand der 2 und 3 besprochen.The estimation of the external load / load forces by means of the observer device 26th , using the recorded (vehicle longitudinal) acceleration, vehicle speed, des Swivel angle of the hydraulic pump 2 as well as the motor (in the exemplary embodiment shown here there is a constant displacement, that is to say a “constant swivel angle” of the hydraulic motor 4th given and known) and the high and low pressure in the hydrostatic transmission 1 , is explained below using the 2 and 3 discussed.

Für die Bewegung der mobilen Arbeitsmaschine („vehicle“, Index veh) gilt die folgende Beziehung: $m_{v e h} \cdot {\dot{v}}_{v e h} = F_{R ä d e r} + F_{L a s t}$

The following relationship applies to the movement of the mobile work machine ("vehicle", index veh):

m_{v e H} \cdot {\dot{v}}_{v e H} = {F.}_{R. Ä d e r} + {F.}_{L. a s t}

Mit der Beschleunigung und Ableitung der Geschwindigkeit v̇, die im Folgenden gleichbedeutend als a bezeichnet wird, mit a_soll als angeforderter Beschleunigung.With the acceleration and derive the speed V which is equivalent to hereinafter referred to as a, with a _soll as a requested acceleration.

Sind die Fahrzeugmasse und Summe der Lastkräfte hinreichend genau bekannt/geschätzt, kann bereits damit über eine Steuerung und/oder Regelung des Abtriebsmomentes oder der entsprechenden Abtriebskraft ein gewünschtes oder angeforderte Beschleunigungsverhalten erreicht werden.If the vehicle mass and the sum of the load forces are known / estimated with sufficient accuracy, a desired or requested acceleration behavior can already be achieved by controlling and / or regulating the output torque or the corresponding output force.

Eine mögliches Verfahren ist, dass abhängig von der Geschwindigkeit der mobilen Arbeitsmaschine oder des Fahrzeugs eine Sollabtriebskraft F_Abtrieb (v_veh) vorgegeben wird (Vgl. 3). Zusätzlich sollen Beschränkungen der Beschleunigung a_veh als Limits eingehalten werden. Hierfür sind die geschätzten Lastkräfte und die Masse benötigt. One possible method is that, depending on the speed of the mobile work machine or the vehicle, a target _output force F _output (v _veh ) is specified (cf. 3 ). In addition, restrictions on the acceleration a _veh should be observed as limits. The estimated load forces and the mass are required for this.

Insgesamt ergibt sich dann ein lastabhängiges Beschleunigungsverhalten innerhalb definierter Beschleunigungsgrenzen.Overall, a load-dependent acceleration behavior then results within defined acceleration limits.

Alternativ kann die Vorgabe der Sollabtriebskraft F_Abtrieb (v_veh, ΣF_{Last,geschätzt}) abhängig von den geschätzten Lastkräften vorgegeben werden.Alternatively, the specification of the target _output force F _output (v _veh , ΣF _{load, estimated} ) can be specified as a function of the estimated load forces.

Das von einer Antriebsmaschine, insbesondere einem Diesel- oder beispielsweise einem Elektromotor, erzeugte Antriebsmoment wird über das hydrostatische Fahrgetriebe 1 und möglicherweise weitere mechanische Übersetzungen, die vereinfachend in einer Gesamtübersetzung i zusammengefasst werden, an gleich große Räder geleitet: $m_{v e h} \cdot {\dot{v}}_{v e h} = \frac{i}{r_{R a d}} \cdot M_{G e t r i b e a u s g a n g} + F_{L a s t}$

The drive torque generated by a drive machine, in particular a diesel engine or, for example, an electric motor, is transmitted via the hydrostatic transmission 1 and possibly other mechanical ratios, which are summarized in a simplified overall ratio i, to wheels of the same size:

m_{v e H} \cdot {\dot{v}}_{v e H} = \frac{i}{r_{R. a d}} \cdot {M.}_{G e t r i b e a u s G a n G} + {F.}_{L. a s t}

Das Getriebeausgangsmoment lässt sich wie folgt beschreiben: $M_{G e t r i b e a u s g a n g} = \frac{V_{G M}}{2 \cdot π} \cdot Δ p$

The transmission output torque can be described as follows:

{M.}_{G e t r i b e a u s G a n G} = \frac{V_{G M.}}{2 \cdot π} \cdot Δ p

V_GM stellt das Schluckvolumen der zweiten Hydromaschine 4, also des Hydromotors dar, Δp ist die Druckdifferenz über ebendiesen, erfasst über die Drucksensoren 20, 22. So ergibt sich als Bewegungsdifferentialgleichung für die mobile Arbeitsmaschine, beispielsweise einen Traktor, der folgende Zusammenhang für die Beschleunigung: ${\dot{v}}_{v e h} = \frac{i \cdot V_{G M}}{2 \cdot π \cdot r_{R a d} \cdot m_{v e h}} \cdot Δ p + \frac{1}{m_{v e h}} \cdot F_{P l u g}$

V _GM represents the displacement of the second hydraulic machine 4th , i.e. of the hydraulic motor, Δp is the pressure difference across it, recorded by the pressure sensors 20th , 22nd . The following relationship for the acceleration results as the motion differential equation for the mobile work machine, for example a tractor:

{\dot{v}}_{v e H} = \frac{i \cdot V_{G M.}}{2 \cdot π \cdot r_{R. a d} \cdot m_{v e H}} \cdot Δ p + \frac{1}{m_{v e H}} \cdot {F.}_{P l u G}

Die Druckdifferenz über den Hydromotor 4 ergibt sich aus den folgenden Zusammenhängen $Δ p = p_{A} - p_{B}$

Δ \dot{p} = {\dot{p}}_{A} - {\dot{p}}_{B}

wobei die Drücke p_A und p_B die Drücke in den Arbeitsleitungen des hydraulischen Kreises darstellen, über die die erste 2 mit der zweiten Hydromaschine 4 fluidisch verbunden ist. Für die jeweiligen Druckaufbaugleichungen gelten die folgenden Gleichungen:

{\dot{p}}_{A} = \frac{E}{V} \cdot [Q_{P} - Q_{M}]

{\dot{p}}_{B} = \frac{E}{V} \cdot [Q_{M} - Q_{P}]

The pressure difference across the hydraulic motor 4th results from the following relationships

Δ p = p_{A.} - p_{B.}

Δ \dot{p} = {\dot{p}}_{A.} - {\dot{p}}_{B.}

where the pressures p _A and p _{B represent} the pressures in the working lines of the hydraulic circuit via which the first 2 with the second hydraulic machine 4th is fluidically connected. The following equations apply to the respective pressure build-up equations:

{\dot{p}}_{A.} = \frac{E.}{V} \cdot [Q_{P} - Q_{M.}]

{\dot{p}}_{B.} = \frac{E.}{V} \cdot [Q_{M.} - Q_{P}]

Hierbei sind E das hydraulische Kompressionsmodul, V Knotenvolumina in den Arbeitsleitungen sowie Q die in der ersten Hydromaschine 2 (Hydropumpe), bzw. zweiten Hydromaschine 4 (Hydromotor) umgesetzten Druckmittelvolumenströme (Wirkungsgradverluste in den Hydromaschinen sind hierbei nicht berücksichtigt).Here E is the hydraulic compression module, V node volumes in the working lines and Q those in the first hydraulic machine 2 (Hydraulic pump) or second hydraulic machine 4th (Hydraulic motor) converted pressure medium volume flows (efficiency losses in the hydraulic machines are not taken into account).

Berücksichtigt man wiederum die Zusammenfassung aller relevanten Übersetzungen i, das Schluckvolumen V_GM des Hydromotors 4, sowie einen Raddurchmesser r_Rad der Räder, ergibt sich für die von der Fahrgeschwindigkeit abhängige Druckaufbaugleichung: $Δ \dot{p} = \frac{2 E}{V} Q_{p} - \frac{2 i V_{G M} E}{r_{R a d} V} v_{v e h}$

If one again takes into account the summary of all relevant gear ratios i, the displacement V _{GM of} the hydraulic motor 4th , as well as a wheel diameter r _{wheel of} the wheels, results for the pressure build-up equation depending on the driving speed:

Δ \dot{p} = \frac{2 E.}{V} Q_{p} - \frac{2 i V_{G M.} E.}{r_{R. a d} V} v_{v e H}

Mit Hilfe der Gleichungen (4-4) sowie (4-9) können die folgenden Zustandsgleichungen für den Entwurf eines Beobachters der Beobachtereinrichtung 26 formuliert werden: ${\dot{v}}_{v e h} = a_{v e h}$

{\dot{a}}_{v e h} = \frac{i \cdot V_{G M}}{2 \cdot π \cdot r_{R a d} \cdot m_{v e h}} \cdot Δ \dot{p} + \frac{1}{m_{v e h}} \cdot {\dot{F}}_{L a s t}

Δ \dot{p} = \frac{2 \cdot E}{V} \cdot Q_{P} - \frac{2 \cdot i \cdot V_{G M} \cdot E}{r_{R a d} \cdot V} \cdot v_{v e h}

{\dot{F}}_{L a s t} = \frac{1}{τ} \cdot F_{L a s t}

With the help of equations (4-4) and (4-9), the following equations of state for the Draft of an observer of the observer facility 26th be formulated:

{\dot{v}}_{v e H} = a_{v e H}

{\dot{a}}_{v e H} = \frac{i \cdot V_{G M.}}{2 \cdot π \cdot r_{R. a d} \cdot m_{v e H}} \cdot Δ \dot{p} + \frac{1}{m_{v e H}} \cdot {\dot{F.}}_{L. a s t}

Δ \dot{p} = \frac{2 \cdot E.}{V} \cdot Q_{P} - \frac{2 \cdot i \cdot V_{G M.} \cdot E.}{r_{R. a d} \cdot V} \cdot v_{v e H}

{\dot{F.}}_{L. a s t} = \frac{1}{τ} \cdot {F.}_{L. a s t}

Da die Beschleunigung der Arbeitsmaschine gemessen wird, muss sie gemäß 2 in einem rückgeführten Vektor y als Zustand aufgeführt sein. Dies macht eine Ableitung von Gleichung (4-4) nach der Zeit notwendig. Die zu beobachtende/schätzende Lastkraft F_Last muss ebenso als Zustand vorliegen, so dass Gleichung (4-13) eingefügt wird. Hierbei wird ein einfacher dynamischer Aufbau der Lastkraft gewählt, da in der Regel keine Modelldaten der Lastkraft vorliegen. Die Gleichungen (4-10) bis (4-13) führen zu folgender Darstellung des Differentialgleichungssystems $\begin{matrix} \begin{matrix} (\begin{matrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & - \frac{i \cdot V_{G M}}{2 \cdot π \cdot r_{R} \cdot m_{T r}} & \frac{1}{m_{T r}} \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{matrix}) \cdot (\begin{matrix} {\dot{v}}_{v e h} \\ {\dot{a}}_{v e h} \\ Δ \dot{p} \\ {\dot{F}}_{L a s t} \end{matrix}) = \end{matrix} \\ \begin{matrix} (\begin{matrix} 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & - \frac{k_{V}}{m_{T r} \cdot r_{R}^{2}} & 0 & 0 \\ - \frac{2 \cdot i \cdot E \cdot V_{G M}}{r_{R} \cdot V} & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & \frac{1}{r} \end{matrix}) \cdot (\begin{matrix} v_{v e h} \\ a_{v e h} \\ Δ p \\ F_{L a s t} \end{matrix}) + (\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ \frac{2 \cdot E}{V} \\ 0 \end{matrix}) \cdot Q_{P} \end{matrix} \end{matrix}$

in der folgenden Form:

A_{1} \cdot \dot{x} = A_{0} \cdot x + B_{1} \cdot u

Since the acceleration of the working machine is measured, it must be in accordance with 2 be listed as a state in a returned vector y. This makes it necessary to derive equation (4-4) with respect to time. The load force F _{load to} be observed / estimated must also be present as a state, so that equation (4-13) is inserted. A simple dynamic structure of the load force is selected here, since there are usually no model data on the load force. Equations (4-10) to (4-13) lead to the following representation of the differential equation system

\begin{matrix} \begin{matrix} (\begin{matrix} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & - \frac{i \cdot V_{G M.}}{2 \cdot π \cdot r_{R.} \cdot m_{T r}} & \frac{1}{m_{T r}} \\ 0 & 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{matrix}) \cdot (\begin{matrix} {\dot{v}}_{v e H} \\ {\dot{a}}_{v e H} \\ Δ \dot{p} \\ {\dot{F.}}_{L. a s t} \end{matrix}) = \end{matrix} \\ \begin{matrix} (\begin{matrix} 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & - \frac{k_{V}}{m_{T r} \cdot r_{R.}^{2}} & 0 & 0 \\ - \frac{2 \cdot i \cdot E. \cdot V_{G M.}}{r_{R.} \cdot V} & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & \frac{1}{r} \end{matrix}) \cdot (\begin{matrix} v_{v e H} \\ a_{v e H} \\ Δ p \\ {F.}_{L. a s t} \end{matrix}) + (\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ \frac{2 \cdot E.}{V} \\ 0 \end{matrix}) \cdot Q_{P} \end{matrix} \end{matrix}

in the following form:

{A.}_{1} \cdot \dot{x} = {A.}_{0} \cdot x + {B.}_{1} \cdot u

Aufgelöst nach ẋ kann das folgende Zustandsmodell bestimmt werden: $\dot{x} = A_{1}^{- 1} \cdot A_{0} \cdot x + A_{1}^{- 1} \cdot B_{1} \cdot A \cdot x + B \cdot u$

Solved for ẋ, the following state model can be determined:

\dot{x} = {A.}_{1}^{- 1} \cdot {A.}_{0} \cdot x + {A.}_{1}^{- 1} \cdot {B.}_{1} \cdot A. \cdot x + B. \cdot u

Mit Hilfe von Gleichung (4-16) und dem Vektor der rückzuführenden Zustände $\hat{y} = [\begin{matrix} v_{v e h} \\ a_{v e h} \\ Δ p \end{matrix}] = C \cdot x = [\begin{array}{l} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \end{array}] x$

kann die in 2 gezeigte Rückführmatrix L zum Beispiel durch Polvorgabe bestimmt werden. Die Beobachtereinrichtung 26, bzw. deren Beobachtermodell, ermittelt dann den vektoriellen Schätzwert der Lastkraft.

r^{T} = [\begin{array}{l} 0 & 0 & 0 & 1 \end{array}]

Using equation (4-16) and the vector of the states to be returned

\hat{y} = [\begin{matrix} v_{v e H} \\ a_{v e H} \\ Δ p \end{matrix}] = C. \cdot x = [\begin{array}{l} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \end{array}] x

can the in 2 The feedback matrix L shown can be determined, for example, by specifying the pole. The observer device 26th , or its observer model, then determines the vector estimated value of the load force.

r^{T} = [\begin{array}{l} 0 & 0 & 0 & 1 \end{array}]

Offenbart ist ein hydrostatisches Fahrgetriebe für eine mobile Arbeitsmaschine mit einer Steuereinheit zur Ansteuerung wenigstens einer der Hydromaschinen des Fahrgetriebes zur Erfüllung einer Beschleunigungsanforderung. Erfindungsgemäß ist dabei ein Beobachter vorgesehen, über den die äußere Last des Getriebes oder der Arbeitsmaschine, insbesondere mittelbar, schätzbar ist und der Steuereinheit zur Anpassung eines Steuersignals zuführbar ist.Disclosed is a hydrostatic drive transmission for a mobile work machine with a control unit for controlling at least one of the hydraulic machines of the drive transmission in order to meet an acceleration requirement. According to the invention, an observer is provided via which the external load of the transmission or the work machine can be estimated, in particular indirectly, and can be fed to the control unit for adapting a control signal.

Offenbart ist weiterhin eine mobile Arbeitsmaschine mit dem Getriebe.A mobile work machine with the transmission is also disclosed.

Zudem ist ein Verfahren zur Steuerung des Getriebes offenbart, in dem ein Ermitteln eines Schätzwertes der äußeren Last und dessen Einführen in die Steuereinheit, sowie eine Anpassung des Steuersignals daran erfolgt.In addition, a method for controlling the transmission is disclosed, in which an estimated value of the external load is determined and introduced into the control unit, and the control signal is adapted to it.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102015207258 A1 [0003]

Claims

Hydrostatic drive gear for a mobile work machine, with a first hydrostatic machine (2) that can be coupled to a drive machine and a second hydrostatic machine (4) that is fluidically connected to it in a closed hydraulic circuit and that can be coupled to an output, and with a control unit (12 ), in which a model of a torque (M) of the second hydrostatic machine (4) or of the output as a function of an acceleration requirement (a _soll ), an adjustable displacement volume (V _P ) of at least one (2) of the hydrostatic machines (2, 4) , and an external load of the travel gear (1) or the work machine is stored, with at least one adjusting device (8) of the hydrostatic machines being controllable via the control unit (12) as a function of an output value of the model, characterized in that an observer device (26) is provided, via which an estimated value of the external load can be determined and at least t can be partially introduced into the model.

Driving gear according to Claim 1 , wherein the estimated value can be determined as a function of at least one detectable operating variable (a, v, p _A , p _B , n _M , a _P ) that is in particular dependent on the external load.

Driving gear according to Claim 2 with at least one detection device (14, 16, 18, 20, 22, 24) which can be signal-connected to the observer device (26) for detecting the operating variable (a, v, p _A , p _B , n _M , a _p ).

Driving gear according to Claim 3 , wherein the detection _{device comprises} an acceleration detection _device (14) for detecting an acceleration (a, a _veh ), a speed detection _device (16) for detecting a speed (v, v _veh ) above ground, a speed detection _device (18) for detecting a speed (n _M ), in particular on the output, at least one pressure or pressure difference detection device (20, 22) for detecting at least one working pressure (p _A , p _B ) on and / or one working pressure difference across the hydraulic motor (4) and / or a displacement or angle detection device ( 24) for detecting a path or angle (a _P ) on which the at least one adjustable displacement volume (V _P ) depends.

Drive transmission according to one of the preceding claims, wherein the control unit (12) has at least one parameter by means of which a load dependency of the acceleration behavior can be set.

Driving gear according to one of the preceding claims, wherein the control unit (12) has an adjustable lower and / or upper limit, via which a respective acceleration limit can be set.

Drive transmission according to one of the preceding claims, wherein the estimated value is or has a component of the external load in the longitudinal direction or the direction of travel.

Drive transmission according to one of the preceding claims, wherein the observer device (26) is designed in such a way that the estimated value can be determined continuously or periodically continuously via it.

Mobile work machine with a hydrostatic drive transmission (1), which is designed according to at least one of the preceding claims, and with a work device, the load of which contributes at least partially to the external load.

Working machine after Claim 9 , the estimated value being entered into a control or control unit of the implement, in particular to meet the acceleration requirement (a _soll ).

Method for controlling a hydrostatic transmission (1) according to one of the Claims 1 to 8th , especially after a work machine Claim 9 or 10 , with the steps "Acquiring the acceleration requirement (a _soll )" and "Controlling the at least one adjustment device (8) according to the output value of the model", characterized by a step - "Determining the estimated value of the external load and introducing it into the model"

Procedure according to Claim 11 with one step - “Introducing the estimated value into a control of the implement, in particular to meet the acceleration requirement (a _soll ).

Procedure according to Claim 11 or 12 with one step - "Limiting the acceleration (a)".

Procedure according to Claim 11 to 13 with one step - "Setting a load dependency of the acceleration (a)".