DE102007017175A1 - Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer Kupplung eines hydrodynamischen Lastschaltgetriebes - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer Kupplung eines Lastschaltgetriebes mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler für ein Fahrzeug, insbesondere für eine Arbeitsmaschine, vorgeschlagen, bei dem die Kupplung zum Einstellen der Fahrzeuggeschwindigkeit bei hohen Motordrehzahlen im Schlupfbereich betrieben wird, wobei ein Kupplungsmoment zum Aufbauen eines korrespondierenden Steuerdruckes (P_Kupplung) beim Inchen an der Kupplung vorgegeben wird.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer Kupplung eines hydrodynamischen Lastschaltgetriebes gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
- Aus der Fahrzeugtechnik sind Arbeitsmaschinen, wie z. B. Gabelstapler, Radlader oder Sonderfahrzeuge bekannt, welche mit einem hydrodynamischen Fahrantrieb ausgestattet sind. Der hydrodynamische Antrieb besteht üblicherweise aus einem Antriebsmotor, einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und einem nachgeschalteten Getriebe.
- Bei den bekannten Arbeitsmaschinen ist es üblich, dass zum Aufnehmen von bestimmten Lasten geringe Fahrgeschwindigkeiten angefordert werden, jedoch die Arbeitshydraulik in diesem Fahrzustand maximale Leistung benötigt, um die Lasten oder auch andere Arbeitsgänge ausführen zu können. Um die Zugkraft bzw. das Drehmoment des hydrodynamischen Antriebs bei hoher Drehzahl zu begrenzen, kann das nachgeschaltete Getriebe eine Reibungskupplung, beispielsweise eine so genannte Inchkupplung aufweisen.
- Die Reibungskupplung wird in einem Fahrzustand, in dem hohe Drehzahlen des Antriebsmotors angefordert werden, im Schlupfbereich betrieben, um damit auch bei einer hohen Motordrehzahl ein langsames Fahren der Arbeitsmaschine zu ermöglichen. Dazu wird bei der bekannten Arbeitsmaschine der Steuerdruck an der Inchkupplung abgesenkt, um das Kupplungsmoment entsprechend zu verringern. Das eingestellte Druckniveau bei der Kupplung wird über den Pedalweg des Brems- oder Inchpedals eingestellt. Dadurch wird der Vortrieb des Fahrzeugs in der Inchkupplung bzw. in einer Fahrtrichtungskupplung über das Druckniveau in Abhängigkeit von der Pedalstellung gesteu ert. Bei dieser Ansteuerung ist das eingestellte Druckniveau vom Reibwert der Kupplungsbeläge als auch von Toleranzen der verwendeten Druckreglern und der hydraulischen Steuerung abhängig. Somit ergibt sich bei dem über die Pedalstellung vorgewählten Druck in Abhängigkeit der Toleranzen ein unterschiedliches Moment an der Kupplung.
- Da in der Regel das maximale Moment an der Kupplung begrenzt werden muss, besteht durch die auftretenden Toleranzen die Gefahr, dass die Leistungsgrenze der Kupplung beim Inchen überschritten wird. Somit ist es erforderlich, dass entsprechende Sicherheiten bezüglich des maximal zulässigen Druckniveaus eingestellt werden müssen. Dadurch wird in nachteiliger Weise die maximal mögliche Inchleistung der Kupplung verringert. Dies bedeutet wiederum, dass die Kupplung leistungsfähiger ausgelegt werden muss, um die auftretenden Toleranzen an den Druckreglern und der hydraulischen Steuerung zu berücksichtigen. Zudem kann die Inchleistung der Kupplung durch einen üblicherweise über die Lebensdauer der Kupplung abfallenden Reibwert der Beläge ebenfalls reduziert werden. Des Weiteren besteht die Gefahr, dass die Kupplung aufgrund von Reibwertunterschieden durch den Einsatz von unterschiedlichen Ölen in der Kupplungshydraulik überlastet wird.
- Beispielweise aus den Druckschriften
DE 102 36 090 ,102 36 092 undDE 102 36 116 sind jeweils ein mobiles Fahrzeug mit einem schaltbaren Getriebe bekannt, bei dem die Inchkupplung durch ein so genanntes Inch-Pedal angesteuert wird, um die Fahrgeschwindigkeit bei hohen Motordrehzahlen entsprechend zu regeln. - Dazu wird bei dem aus der Druckschrift
DE 102 36 090 bekannten Fahrzeug vorgesehen, dass durch einen elektronischen Justiervorgang des Inch-Pedalwegs über dem Incheffekt und der Betriebsbremse der Überschneidungszeitpunkt zwischen der Betriebsbremse und der Betätigungskraft der Kupplung eingestellt wird. Bei der DruckschriftDE 102 36 092 wird vorgeschlagen, dass durch die Verwendung einer Öffnungskennlinie und einer Schließkennlinie der Lamellenkupplung die Inchfunktion hysteresefrei realisiert wird. Schließlich soll bei dem Fahrzeug, welches aus der Druckschrift 102 36 116 bekannt ist, ebenfalls durch die Verwendung einer Offnungskennlinie und einer Schließkennlinie der Lamellenkupplung die Inchfunktion verbessert werden. - Jedoch wird bei den bekannten Fahrzeugen bzw. Arbeitsmaschinen die Inchfunktion ausschließlich durch die Ansteuerung des Druckniveaus an der Kupplung realisiert, welches mit den eingangs geschilderten Nachteilen, insbesondere hinsichtlich der auftretenden Toleranzen verbunden ist.
- Demnach liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, mit dem die Kupplung des hydrodynamischen Lastschaltgetriebes derart ansteuerbar ist, dass die Kupplung möglichst über ihren gesamten Leistungsbereich sicher betrieben werden kann.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen.
- Somit wird ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer Kupplung eines Lastschaltgetriebes mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler für ein Fahrzeug, insbesondere für eine Arbeitsmaschine, vorgeschlagen, bei dem die Kupplung zum Einstellen der Fahrzeuggeschwindigkeit bei hohen Motordrehzahlen im Schlupfbereich betrieben wird, wobei ein Kupplungsmoment zum Aufbauen eines korrespondierenden Steuerdruckes an der Kupplung vorgegeben wird. Infolgedessen wird eine Momentenregelung beim Inchen im Dauerbetrieb des Getriebes realisiert.
- Auf diese Weise kann anstelle der bekannten Druckniveausteuerung bzw. -vorgabe das Inchen durch eine Ansteuerung des Kupplungsmomentes realisiert werden, so dass die eingangs beschriebenen Nachteile aus dem Stand der Technik vermieden werden. Insbesondere kann die Kupplung bis an ihre Leistungsgrenzen betrieben werden, ohne dass die Gefahr besteht, die Kupplung zu überlasten und somit zu beschädigen.
- Die erfindungsgemäße Regelung des Kupplungsmomentes beim Inchbetrieb kann im Rahmen einer möglichen Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung dadurch realisiert werden, dass der Druck der Kupplungsansteuerung durch die elektronische Getriebesteuerung in Abhängigkeit des vorgegebenen Kupplungsmoments verändert wird, bis ein korrespondierendes Drehmoment an dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers anliegt. Dieses korrespondierende Drehmoment kann vorher bestimmt werden.
- Das turbinenseitige Drehmoment kann beispielsweise durch die elektronische Getriebesteuerung für jeden Betriebszustand des Fahrzeugs anhand eines vorgegebenen Kennfeldes des hydrodynamischen Drehmomentwandlers ermittelt werden. Bei dieser Vorgehensweise sind lediglich die Toleranzen des Wandlerkennfeldes beim Inchen zu berücksichtigen. Da diese Toleranzen erheblich geringer sind, als die Toleranzen der Druckregler und der hydraulischen Steuerung sowie weiterer Einflussgrößen, kann die Kupplung ohne die Vorgabe von Sicherheitsabständen hinsichtlich ihrer Leistungsgrenzen betrieben werden, ohne dass die Gefahr von Überlastungen der Kupplung auftreten.
- Um eine Optimierung der Ansteuerung der Kupplung zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass die ermittelten turbinenseitigen Drehmomente des Drehmomentwandlers in einem weiteren Kennfeld oder dergleichen abgespeichert werden. Auf dieses Kennfeld kann die elektronische Getriebesteuerung zugreifen, so dass die Ansteuerung der Kupplung weiter vereinfacht wird. Zudem ergibt sich der Vorteil, dass das jeweils ermittelte turbinenseitige Drehmoment auch zur Steuerung von Lastschaltungen bei dem Getriebe verwendet werden kann.
- Vorzugsweise kann die elektronische Getriebesteuerung über einen Regelalgorithmus den Kupplungsdruck erhöhen oder absenken, um diesen an das vorgewählte Drehmoment des Drehmomentwandlers anzupassen. Es sind auch andere Vorgehensweisen möglich.
- Eine nächste Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass durch die elektronische Getriebesteuerung das Kupplungsmoment anhand der internen Getriebeübersetzungsstufen aus dem vorgegebenen turbinenseitigen Drehmoment ermittelt wird. Auch diese Vorgehensweise optimiert die vorgeschlagene Ansteuerung der Kupplung erheblich, insbesondere deshalb, weil die internen Übersetzungen ebenfalls in der elektronischen Getriebesteuerung abgelegt sind, so dass auf diese Werte ohne weiteres zugegriffen werden kann.
- Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
- Die einzige Figur der vorliegenden Erfindung zeigt einen prinzipiellen Verlauf eines Inch-Vorganges über den Pedalweg des Inch-Pedals zwischen 0 und 100%. In dem Diagramm ist auf der Ordinate jeweils der Steuerdruck P_Kupplung für die hydraulische Kupplungsansteuerung und der Steuerdruck P_Bremse der hydraulische Betriebsbremsenansteuerung aufgetragen. Der Pedalweg des Inch-Pedals ist auf der Abzisse dargestellt.
- Wenn der Pedal-Weg des Inch-Pedals 0% beträgt und sich somit in seiner Ausgangsstellung befindet, wird die Kupplung mit maximalem Kupplungsdruck beaufschlagt und ist somit geschlossen. In diesem Zustand wird somit das maximale Kupplungsmoment vorgegeben, welches durch einen Doppelpfeil max_torque an dem Verlauf A des erfindungsgemäß vorgegebenen Kupplungsmomentes angedeutet ist.
- Wenn das Inchen beginnt, wird dazu das Inch-Pedal betätigt, so dass der Kupplungsdruck P_Kupplung abgesenkt wird, da die Vorgabe des Kupplungsmoments abgesenkt wird. Durch das Absenken des Kupplungsmoments wird die Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine reduziert. Dieser Vorgang kann kontinuierlich weitergeführt werden, indem das Inch-Pedal weiter betätigt wird. Wenn das Inch-Pedal zu 100% betätigt ist, wird die Vorgabe des Kupplungsmoments auf ein minimales Kupplungsmoment abgesenkt, welches durch einen Doppelpfeil min_torque an dem rechten Ende des Verlaufes A des Kupplungmomentes angedeutet ist.
- Sobald die Vorgabe des Kupplungsmomentes dem minimalen Kupplungsmoment entspricht, kann zudem der Steuerdruck P_Bremse der Betriebsbremse erhöht werden, um sicherzustellen, dass bei 100% Pedalweg des Inch-Pedals die Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine auf null gebracht wird. Der Verlauf B des Steuerdruckes P Bremse der Betriebsbremse ist durch eine strichpunktierte Linie in der Figur angedeutet.
-
- A
- Verlauf des vorgegebenen Kupplungsmomentes
- B
- Verlauf des Bremsdruckes
- P_Kupplung
- Steuerdruck an der Kupplung
- P_Bremse
- Steuerdruck an der Betriebsbremse
- max_torque
- maximal vorgegebenes Kupplungsmoment
- min_torque
- minimal vorgegebenes Kupplungsmoment
- Inching_On
- Beginn des Inchens
- Inching_OFF
- Ende des Inchens
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10236090 [0006, 0007]
- - DE 10236092 [0006, 0007]
- - DE 10236116 [0006]
Claims (8)
- Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer Kupplung eines Lastschaltgetriebes mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler für ein Fahrzeug, insbesondere für eine Arbeitsmaschine, bei dem die Kupplung zum Einstellen der Fahrzeuggeschwindigkeit bei hohen Motordrehzahlen im Schlupfbereich betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kupplungsmoment zum Aufbauen eines korrespondierenden Steuerdruckes (P_Kupplung) beim Inchen an der Kupplung vorgegeben wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck (P_Kupplung) an der Kupplung durch die elektronische Getriebesteuerung (EST) in Abhängigkeit des vorgegebenen Kupplungsmoments verändert wird, bis ein korrespondierendes Drehmoment turbinenseitig des Drehmomentwandlers anliegt.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die elektronische Getriebesteuerung (EST) für jeden Betriebszustand anhand eines vorgegebenen Kennfeldes des hydrodynamischen Drehmomentwandlers ein turbinenseitiges Drehmoment ermittelt wird.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Drehmomente abgespeichert werden.
- Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Drehmomente zur Steuerung einer Lastschaltung verwendet werden.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck (P_Kupplung) an der Kupplung über einen Regelalgorithmus verändert wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die elektronische Getriebesteuerung (EST) das Kupplungsmoment anhand der internen Getriebeübersetzungsstufen aus dem turbinenseitigen Drehmoment ermittelt wird.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die internen Getriebeübersetzungsstufen in der elektronischen Getriebesteuerung (EST) abgespeichert werden.
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