DE102005001526B4

DE102005001526B4 - Verfahren zur Freigabe einer Zusatzmotorleistung in einem Fahrzeug mit Fahr- und Zapfwellenantrieb

Info

Publication number: DE102005001526B4
Application number: DE200510001526
Authority: DE
Inventors: Reinhard Petutschnigg; Gebhard Wöntner; Dipl.-Ing. Pilat Günter; Wolfgang Hollerweger; Marco Devoti
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2025-01-14
Also published as: DE102005001526A1

Abstract

Verfahren zur Freigabe von Zusatzmotorleistung in einem Fahrzeug mit Fahr- und Zapfwellenantrieb, wobei Zusatzmotorleistung in Abhängigkeit von den Verläufen der vorhandenen Messgrößen Motordrehzahl und Zapfwellen- bzw. Zapfwellenstummeldrehzahl freigegeben wird, wobei durch Auswertung der Verläufe von Motordrehzahl und Zapfwellen- bzw. Zapfwellenstummeldrehzahl erkannt wird, ob ein Gerät an der Zapfwelle angebaut ist, so dass für diesen Fall Zusatzmotorleistung freigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen, ob ein Gerät an der Zapfwelle angebaut ist, das Anlaufverhalten der Drehzahlen von Motor und Zapfwelle ausgewertet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Freigabe einer Zusatzmotorleistung in einem Fahrzeug mit Fahr- und Zapfwellenantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Antriebseinheiten bekannt, welche einen Antriebsmotor, ein Getriebe und einen eine Zapfwelle umfassenden Nebenabtrieb aufweisen, wobei die Motorleistung auf das Getriebe bzw. den Fahrantrieb und die Zapfwelle verteilt werden kann. Derartige Antriebseinheiten sind üblicherweise bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen, wie beispielsweise Traktoren vorgesehen; die Zapfwelle ist in Form eines Wellenstummels am Fahrzeug (üblicherweise am Heck oder an der Frontseite) ausgeführt und dient dem Antrieb von Geräten, vorzugsweise über aufgesteckte Gelenkwellen.
Bei einer Leistungsverzweigung auf Fahrantrieb und Zapfwelle kann temporär eine erhöhte Motorleistung bzw. eine Zusatzmotorleistung freigegeben werden, welche das zulässige Maximum jedes einzelnen Leistungszweiges überschreitet. Diese erhöhte Motorleistung wird nachfolgend als PowerBoost bezeichnet. Hierbei entsteht die Notwendigkeit der Erkennung der Betriebszustände, bei denen die Freigabe der Zusatzmotorleistung (PowerBoost) zulässig ist, um den Fahrantrieb bzw. den Zapfwellenantrieb vor Überlastung zu schützen.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die PowerBoost-Freigabe bei Zapfwellenbetrieb alleine durch das Einschaltsignal der Zapfwelle durchzuführen. Hierbei kann es in nachteiliger Weise vorkommen, dass bei eingeschalteter, jedoch lastfreier Zapfwelle, d. h. wenn kein Gerät angeschlossen ist, die gesamte Leistung in den Fahrantrieb fließt, was in einer Überlastungsgefahr des Fahrantriebes bzw. des Getriebes resultiert.
Des weiteren ist aus dem Stand der Technik bekannt, die Zusatzleistung in Abhängigkeit vom Lastzustand in der Zapfwelle, der durch eine Lastmessung ermittelbar ist, freizugeben.
Aus der DE 195 12 637 A1 ist ein Verfahren zum Steuern einer Antriebseinheit der eingangs genannten Art bekannt, im Rahmen dessen mindestens einer der Leistungsanteile des Getriebes bzw. der Zapfwelle erfasst wird und anschließend der auf das Getriebe bzw. den Fahrantrieb entfallende Leistungsanteil auf einen vorgegebenen Grenzwert begrenzt wird.
Nach dem Stand der Technik kann die Last durch eine Messung der Verdrillung der Antriebswelle der Zapfwelle oder durch Schlupferkennung an einer geregelten Reibkupplung, beispielsweise an einer Wandler-Überbrückungskupplung ermittelt werden. Es ist auch möglich, den Lastzustand über eine direkte Momentmessung mit einer Messwelle zu ermitteln, was aber in einem hohen Kostenaufwand resultiert und für eine Serienproduktion nicht geeignet ist.
Andererseits ist zur Messung der Verdrillung der Antriebswelle der Zapfwelle sowie zur Auswertung der Messergebnisse ein zusätzlicher Aufwand erforderlich; ferner sind nicht in allen Einbaufällen die notwendigen Wellenlängen (Funktion im Verdrehwinkel) konstruktiv erreichbar. Zudem erweist sich die Schlupferkennung bei Reibkupplungen ebenfalls als problematisch, da aufgrund des Unterschieds zwischen statischem und dynamischem Reibwert das „Wiederschließen der Kupplung” kritisch in Bezug auf Drehzahlabfall und damit Leistungsverlust am Gerät ist.
Des weiteren ist aus der DE 103 13 482 A1 der Anmelderin ein Verfahren zur Freigabe einer Zusatzmotorleistung für ein Leistungsverzweigungsgetriebe eines Traktors mit Zapfwellenantrieb bekannt, bei dem die Zusatzmotorleistung ab einer definierten Geschwindigkeit freigegeben wird, bei der sichergestellt ist, dass sich das Getriebe in Fahrbereichen befindet, in denen eine Überlastung ausgeschlossen ist.
Die DE 100 49 704 A1 offenbart eine Erkennung eines Fahrzeug-Nebenabtriebs, bei welchem oberhalb einer Fahrgeschwindigkeit die Zapfwellendrehzahl einer Frequenzanalyse unterworfen wird, wobei die zweite Oberwelle mit einem Schwellenwert verglichen wird, wodurch erkannt wird, ob ein Anbaugerät angeschlossen ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Freigabe einer Zusatzmotorleistung in einem Fahrzeug mit Fahr- und Zapfwellenantrieb anzugeben, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und den Fahrantrieb bzw. den Zapfwellenantrieb vor Überlastung wirksam schützt. Insbesondere soll zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kein zusätzlicher Aufwand bezüglich Mechanik oder Sensorik erforderlich sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird vorgeschlagen, die Zusatzmotorleistung in Abhängigkeit von den Verläufen der vorhandenen Messgrößen Motordrehzahl und Zapfwellen- bzw. Zapfwellenstummeldrehzahl freizugeben.
Erfindungsgemäß wird anhand der Verläufe dieser beiden Größen erkannt, ob ein Gerät an der Zapfwelle angebaut ist, wobei zu diesem Zweck das Anlaufverhalten ausgewertet wird. Für den Fall, dass erkannt wird, dass ein Gerät angebaut bzw. angeschlossen ist, wird Zusatzmotorleistung freigegeben. Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die freigegebene Zusatzmotorleistung eine Funktion der Belastung der Zapfwelle.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur, in der die Drehzahlverläufe des Motors und der Zapfwelle mit und ohne Zapfwellenbelastung als Funktion der Zeit dargestellt sind, beispielhaft näher erläutert.
In der Figur ist der Drehzahlverlauf des Motors ohne Zapfwellenlast mit A, der Drehzahlverlauf des Motors mit Zapfwellenlast mit B, der Drehzahlverlauf der Zapfwelle ohne Last mit C und der Drehzahlverlauf der Zapfwelle mit Last mit D bezeichnet.
Gemäß der Erfindung werden folgende Größen des Anlaufverhaltens betrachtet:

– Beginn des Anlaufs der Drehzahl, bezogen auf das Kupplungsansteuersignal;
– Gradient des Anlaufs und/oder
– Motordrückung, d. h. Drehzahlabfall des Motors, bedingt durch Gerätelast an der Zapfwelle.

Bei belasteter Zapfwelle, d. h. bei an der Zapfwelle angeschlossenem Gerät, ergibt sich ein späterer Anlaufbeginn, ein geringerer Drehzahlgradient des Motors und der Zapfwelle und ein höherer Drehzahlabfall am Motor als bei unbelasteter oder weniger belasteter Zapfwelle. Dies wird durch einen Vergleich der Kurve A mit der Kurve B sowie der Kurve C mit der Kurve D verdeutlicht.
Gemäß der Erfindung wird Zusatzmotorleistung in Abhängigkeit von der Erkennung einer vorhandenen Last an der Zapfwelle freigegeben, wobei zu diesem Zweck die oben erwähnten Größen einzeln oder in allen möglichen Kombinationen verwendet werden können. In vorteilhafter Weise ist das hier vorgestellte Verfahren unabhängig davon, ob der Zapfwellenanlauf hydraulisch, mechanisch oder elektronisch gesteuert oder geregelt wird, wobei als Regelgrößen die Drehzahl und der Druck dienen können.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird ein Verfahren zur Freigabe einer Zusatzmotorleistung zur Verfügung gestellt, welches den Fahrantrieb bzw. den Zapfwellenantrieb vor Überlastung wirksam schützt. In vorteilhafter Weise sind keine zusätzlichen Sensoren oder mechanischen Komponenten zur Durchführung des Verfahrens erforderlich.
Bezugszeichen

A

Drehzahlverlauf des Motors ohne Last an der Zapfwelle

B

Drehzahlverlauf des Motors mit Last an der Zapfwelle

C

Drehzahlverlauf der Zapfwelle ohne Last

D

Drehzahlverlauf der Zapfwelle mit Last

Claims

Verfahren zur Freigabe von Zusatzmotorleistung in einem Fahrzeug mit Fahr- und Zapfwellenantrieb, wobei Zusatzmotorleistung in Abhängigkeit von den Verläufen der vorhandenen Messgrößen Motordrehzahl und Zapfwellen- bzw. Zapfwellenstummeldrehzahl freigegeben wird, wobei durch Auswertung der Verläufe von Motordrehzahl und Zapfwellen- bzw. Zapfwellenstummeldrehzahl erkannt wird, ob ein Gerät an der Zapfwelle angebaut ist, so dass für diesen Fall Zusatzmotorleistung freigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen, ob ein Gerät an der Zapfwelle angebaut ist, das Anlaufverhalten der Drehzahlen von Motor und Zapfwelle ausgewertet wird.
Verfahren zur Freigabe von Zusatzmotorleistung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die freigegebene Zusatzmotorleistung eine Funktion der Belastung der Zapfwelle ist.
Verfahren zur Freigabe von Zusatzmotorleistung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Größen des Anlaufverhaltens betrachtet werden: – Beginn des Anlaufs der Drehzahl, bezogen auf das Kupplungsansteuersignal; – Gradient des Anlaufs und/oder – Motordrückung, d. h. Drehzahlabfall des Motors, bedingt durch Gerätelast an der Zapfwelle, wobei sich bei belasteter Zapfwelle ein späterer Anlaufbeginn, ein geringerer Drehzahlgradient des Motors und der Zapfwelle und ein höherer Drehzahlabfall am Motor als bei unbelasteter oder weniger belasteter Zapfwelle ergibt, so dass daraus eine Last an der Zapfwelle erkannt wird.