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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines hydrostatischen Fahrantriebs. Derartige hydrostatische Fahrantriebe, beispielsweise für Nutzfahrzeuge, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei wird von einer Antriebseinrichtung, wie etwa einem Dieselmotor, zunächst eine hydrostatische Pumpe angetrieben, welche wiederum in Strömungsverbindung mit einem Hydromotor steht.
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So beschreibt die
DE 10 2006 060 014 A1 einen derartigen hydrostatischen Antrieb. Dabei sind aus dem Stand der Technik auch Antriebe bekannt, welche eine Rückgewinnung von Bremsenergien ermöglichen. Auch eine derartige Vorrichtung wird in der
DE 10 2006 014 A1 beschrieben. Der Offenbarungsgehalt dieser Veröffentlichung wird hiermit durch Bezugnahme vollständig auch zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht.
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Der Betrieb von Bremsen, wie beispielsweise Betriebsbremsen oder Feststellbremsen, bringt diverse Schwierigkeiten mit sich. So ist es beispielsweise bekannt, dass der Druck oder der Winkel einer Betriebsbremse erfasst bzw. eingelesen wird. Steigt der Wert dieser Betriebsbremse, so wird die Pumpeneinrichtung des hydrostatischen Antriebs schneller zu einer Zielvorgabe bewegt. Dies ist in der Regel für eine vorgegebene Situation bzw. ein bestimmtes Gelände geeignet. Wird jedoch beispielsweise unter Volllast bergab gebremst, müsste die Pumpeneinrichtung in anderer Weise geschwenkt werden, als etwa bergauf und in im leeren Fahrzeug. Dies führt dazu, dass unter bestimmten Umständen der Antrieb, beispielsweise der Dieselmotor, abgewürgt wird.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, insbesondere bei einer aktivierten Bremse ein optimales Bremsverhalten zu ermöglichen. Falls beispielsweise eine Betriebsbremse oder eine Feststellbremse betätigt wird, sollte daher der hydrostatische Fahrantrieb derart angesteuert werden, dass der Fahrantrieb nicht gegen die Bremse drückt. Insbesondere sollte vermieden werden, dass der Hauptantrieb, wie etwa der Dieselmotor oder ein Benzinmotor, durch eine Last im Fahrantrieb abgewürgt wird.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch einen Antrieb und ein Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein erfindungsgemäßer Antrieb, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, weist einen Antriebsmotor auf, der wenigstens zeitweise eine Pumpeneinrichtung antreibt. Weiterhin ist ein Hydromotor vorgesehen, der mit der Pumpeneinrichtung über wenigstens zwei Verbindungsleitungen in Strömungsverbindung steht. Weiterhin ist auch eine Stelleinrichtung vorgesehen, welche eine physikalische Eigenschaft der Pumpeneinrichtung verändert bzw. verändern kann. Daneben ist auch eine Bremseinrichtung zum Bremsen des Kraftfahrzeugs und eine Aktivierungseinrichtung zum Aktivieren dieser Bremseinrichtung vorgesehen.
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Erfindungsgemäß weist der Antrieb eine erste Erfassungseinrichtung auf, welche wenigstens einen Messwert erfasst, der für eine durch den Bremsvorgang verursachte Wirkung charakteristisch ist. Weiterhin ist auch eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, welche auf Basis dieses Messwerts eine Veränderung der physikalischen Eigenschaft der Pumpeneinrichtung durch die Stelleinrichtung bewirkt.
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Es wird also erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine durch den Bremsvorgang erzeugte Wirkung (beispielsweise durch die entsprechenden Kräfte) ermittelt wird und in Reaktion hierauf die Pumpeneinrichtung entsprechend angesteuert wird.
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Es wäre alternativ auch denkbar, dass der Hydromotor eine Stelleinrichtung aufweist, welche eine physikalische Eigenschaft dieses Hydromotors verändert und auf Basis des obigen Messwerts eine Veränderung der physikalischen Eigenschaft des Hydromotors durch diese Stelleinrichtung bewirkt. In diesem Fall wäre es denkbar, dass die Pumpeneinrichtung konstant arbeitet. Auch der Hydromotor könnte dabei ein schwenkbares Element zur Einstellung seiner Leistung aufweisen wie etwa eine Schwenkwiege. In ähnlicher Weise wie oben beschrieben, wäre es auch möglich die Schwenkzeit dieser Schwenkwiege zu verändern.
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Auch wäre es möglich, dass sowohl die Pumpeneinrichtung als auch der Hydromotor jeweils entsprechende Stelleinrichtungen aufweisen und physikalische Eigenschaften sowohl der Pumpeneinrichtung als auch des Hydromotors auf Basis des oben genannten Messwerts verändert werden. Die Anmelderin behält sich vor, auch für eine derartige Ausführungsform Schutz zu beanspruchen.
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Bei der Stelleinrichtung kann es sich dabei um einen Antrieb handeln, der eine physikalische Eigenschaft der Pumpe verändert, beispielsweise deren Schwenkzeit anpasst. Auch kann es sich um Antriebseinrichtungen handeln, welche allgemein die geometrischen Positionen von Stellelementen verändern. Bei der Aktivierungseinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Pedal oder ein sonstiges Element handeln, welches insbesondere von den Benutzern des Fahrzeugs aktiviert werden kann. Bei einer für den Bremsvorgang verursachten Wirkung handelt es sich insbesondere um Kräfte bzw. Momente, welche entstehen, wenn durch die Bremse beispielsweise einer Antriebskraft entgegengewirkt wird.
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Vorteilhaft handelt es sich bei der physikalischen Eigenschaft der Pumpeneinrichtung um eine Förderleistung der Pumpe und/oder eine Änderung der Förderleistung mit der Zeit. Die Stelleinrichtung der Pumpeneinrichtung kann dabei eine sogenannte Schwenkwiege aufweisen, mittels derer, insbesondere bei Axialkolbenpumpen die Förderleistung der Pumpeneinrichtung eingestellt werden kann. Dabei ist es möglich, dass, um die physikalische Eigenschaft der Pumpeneinrichtung zu verändern, ein bestimmter Parameter der Pumpeneinrichtung verändert wird. Insbesondere wird die Schwenkzeit der Schwenkwiege der Pumpeneinrichtung verändert.
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So ist es beispielsweise möglich, dass bei aktiver oder aktivierter Bremseinrichtung (beispielsweise Betriebsbremse) die Schwenkzeit der Pumpeinrichtung ermittelt wird. Diese Ermittlung kann beispielsweise über einen Druck in den Fahrantrieb erfolgen. Um ein verbessertes Bremsverhalten zu erreichen, ist es möglich, einen minimalen Betriebsdruck einzustellen. Wird dieser minimale Betriebsdruck unterschritten, kann die Schwenkzeit der Pumpeneinrichtung verringert werden. Bei einem Überschreiten des Betriebsdrucks kann die Pumpeneinrichtung schneller geschwenkt werden. Dies bedeutet, dass bei einer Druckunterschreitung die Pumpeneinrichtung stehen gelassen wird, bzw. deren Förderleistung durch die Schwenkzeit der Schwenkwiege wieder erhöht wird, so dass sich der Druck wieder erhöht. In diesem Falle wird also beispielsweise die Schwenkwiege langsamer zurück geschwenkt.
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Allgemein kann bevorzugt der Pumpeneinrichtung über ein Fahrpedal oder ein sonstiges Element zur Geschwindigkeitseinstellung indirekt oder direkt ein Ziel vorgegeben. Normalerweise wird im Fahrbetrieb entweder das Fahrpedal oder das Bremspedal gedrückt. Beim Bremsvorgang ist daher in der Regel diese Zielvorgabe 0 (d. h. keine Förderleistung der Pumpeneinrichtung) und die Pumpeneinrichtung bzw. deren Schwenkwiege wird enstprechend in diese Nullstellung geschwenkt.
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Dieser minimale Fahrantriebsdruck gegen die Bremse spannt dabei den Fahrantrieb wie eine Feder ein. Beim Wegfallen des Bremsmomentes (beispielsweise verursacht durch den Fahrer) führt dies nicht zu einer unerwünschten Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs. So drückt der Druck über den Hydromotor gegen die Betriebsbremse und deren Mechanik wird eingespannt wie eine Feder. Sobald die Bremse gelöst wird, gibt der Hydromotor das Drehmoment ab und es kommt so nicht zu einem abrupten Bremsstopp, wenn die Bremse losgelassen wird. Dabei wäre es zusätzlich möglich, in die Mechanik der Bremseneinrichtung weitere Federelemente zu integrieren, welche die Spannungsaufnahme durch die Mechanik der Bremseneinrichtung erhöht.
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Vorteilhaft handelt es sich bei dem Antriebsmotor um einen Dieselmotor. Es wäre jedoch auch eine Anwendung auf Elektromotoren, Benzinmotoren, Gasmotoren und dergleichen möglich. Dieser Antriebsmotor treibt bevorzugt die Pumpeneinrichtung insbesondere über eine Welle an.
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Vorteilhaft handelt es sich bei dem Messwert, der für die durch den Bremsvorgang verursachte Wirkung charakteristisch ist, um einen Druck. Dieser Druck kann dabei beispielsweise in einer der oben erwähnten Verbindungsleitungen gemessen werden oder aber auch in einem Bereich der Pumpeneinrichtung. Bevorzugt wird der Druck sowohl in der Hinleitung (von der Pumpeneinrichtung zu dem Hydromotor) als auch in der Rückleitung (von dem Hydromotor zu der Pumpeneinrichtung) gemessen.
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Vorteilhaft ist damit die erste Erfassungseinrichtung eine Druckmesseinrichtung. Es wäre jedoch auch möglich, andere Messeinrichtungen, wie beispielsweise Durchflussmesseinrichtungen, vorzusehen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird mittels einer Erfassungseinrichtung eine Aktivierung der Bremseinrichtung erfasst. Dabei ist es möglich, dass festgestellt wird, ob beispielsweise die Bremseinrichtung aktiviert ist, beispielsweise ein Bremspedal gedrückt ist. Zusätzlich kann auch noch das Maß der Aktivierung der Bremseinrichtung erfasst werden, beispielsweise indem eine Schwenkstellung eines Bremspedals erfasst wird oder auch mittelbar die Aktivierung über einen Druckunterschied festgestellt wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung derart gestaltet, dass sie nur bei aktiver Bremseinrichtung eine Veränderung der physikalischen Eigenschaften der Pumpeneinrichtung bewirkt. Damit wird die hier beschriebene Steuerung bzw. Regelung nur bei Aktivieren der Bremseinrichtung durchgeführt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ändert die Steuerungseinrichtung die physikalische Eigenschaft der Pumpeneinrichtung auch auf Basis eines Ist-Werts dieser physikalischen Eigenschaft. Mit anderen Worten wird hier eine Regelung dieses Werts vorgenommen.
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Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs gerichtet, wobei ein Antriebsmotor eine Pumpeneinrichtung antreibt und diese Pumpeneinrichtung einen Hydromotor, der mit der Pumpeneinrichtung über wenigstens zwei Verbindungsleitungen in Strömungsverbindung steht, wenigstens zeitweise antreibt.
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Erfindungsgemäß erfasst bei Aktivierung einer Bremseinrichtung des Fahrzeugs eine erste Erfassungseinrichtung wenigstens einen ersten Messwert, der für eine durch den Bremsvorgang verursachte Wirkung charakteristisch ist und eine Steuerungseinrichtung bewirkt auf Basis dieses Messwerts eine Veränderung der physikalischen Eigenschaft der Pumpeneinrichtung durch eine Stelleinrichtung der Pumpeneinrichtung.
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Es wird daher auch verfahrensseitig vorgeschlagen, dass insbesondere bei Aktivierung einer Bremse ein Arbeitsbetrieb der Pumpeneinrichtung verändert wird, insbesondere durch den besagten Stellantrieb.
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Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird bei einer aktivierten Bremseinrichtung eine Schwenkzeit der Pumpeneinrichtung verändert. Vorteilhaft erfolgt dabei eine Änderung der Schwenkeinrichtung der Pumpeneinrichtung in einem Bereich der zwischen ±30%, bevorzugt ±20% liegt. Vorteilhaft wird dabei die Schwenkzeit der Pumpeneinrichtung innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters verändert.
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Vorteilhaft kann dabei ein Druck in der wenigstens einen Verbindungsleitung zwischen der Pumpe und dem Fahrantrieb ermittelt werden. Bevorzugt wird ein Druck in beiden Verbindungsleitungen gemessen.
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Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird die physikalische Veränderung der physikalischen Eigenschaft geregelt. Damit wird beispielsweise ein Soll-Wert der Schwenkzeit auch in Abhängigkeit von einem Ist-Wert eingestellt.
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Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Kraftfahrzeug mit einem Antrieb der oben beschriebenen Art gerichtet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Straßenkraftfahrzeug. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Antriebsmotor um einen Verbrennungsmotor und insbesondere um einen Dieselmotor.
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Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:
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Darin zeigen:
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1 Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung; und
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2 eine Detaildarstellung zur Veranschaulichung der Regelung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebs 1 zum Antreiben eines (nur schematisch dargestellten) Kraftfahrzeugs 10. Bei diesem Kraftfahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Nutzfahrzeug und beispielsweise um einen Radlader, einen Telehandler oder ein Kommunalfahrzeug.
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Dabei kennzeichnet das Bezugszeichen 2 einen Antriebsmotor, welcher eine Pumpeneinrichtung 4, bei der es sich insbesondere um eine Axialkolbenpumpe handelt, antreibt. Diese Pumpeneinrichtung 4 steht über zwei Verbindungsleitungen, eine Zuleitung 22 und eine Rückleitung 24 in Strömungsverbindung mit einem Hydromotor 6. Dieser Hydromotor 6 treibt ein Getriebe 50 an, und dieses wiederum eine Abtriebswelle 51, welche die Räder des Kraftfahrzeugs 10 antreibt.
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Die Pumpeneinrichtung 4 weist eine Stelleinrichtung 42 auf, mit der eine physikalische Eigenschaft der Pumpeneinrichtung 4 verändert werden kann. Diese Stelleinrichtung 42 kann dabei die oben erwähnte (nicht im Detail gezeigte) Schwenkwiege aufweisen, deren Schwenkzeit wiederum veränderbar ist.
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Das Bezugszeichen 16 kennzeichnet eine Aktivierungseinrichtung, mit der eine Bremseinrichtung 8 (nur grob schematisch gezeigt) aktiviert werden kann, etwa in Form eines Bremspedals. Dabei steuert die Aktivierungseinrichtung 16 die Bremseinrichtung 8 direkt über eine Verbindungsleitung 18 an.
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Das Bezugszeichen 20 kennzeichnet eine Steuerungseinrichtung zum Steuern des Antriebs 1. Diese Steuerungseinrichtung 20 steht über eine (elektrische) Sammelleitung 30 und eine Vielzahl weiterer Verbindungsleitungen 32, 34, 36 mit dem Antriebsmotor 2, der Pumpeneinrichtung 4 und dem Hydromotor 6 in Verbindung. Dabei kann die Steuerungseinrichtung 20 etwa über die Verbindungsleitung 32 eine Drehzahl des Antriebsmotors erfassen. Über eine Verbindungsleitung 34 steuert die Steuerungseinrichtung 20 die Pumpeneinrichtung 4 und genauer deren Stelleinrichtung 42. Optional kann die Steuerungseinrichtung – insbesondere aber nicht ausschließlich – über die Verbindungsleitung 36 den Hydromotor 6 steuern. Die Bezugszeichen 54 und 58 kennzeichnen jeweils Erfassungseinrichtungen welche Drehzahlen des Getriebes messen und mittels Leitungen an die Steuerungseinrichtung 20 übertragen.
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Wird nun festgestellt, dass die Bremsen 8 betätigt wurden, setzt der oben beschriebene Regelmechanismus des Stellantriebs ein. Dabei kann die Aktivierung der Bremse 8 mittels einer Erfassungseinrichtung 17 erfasst werden, welche etwa eine Stellung eines Bremspedals erfasst, oder etwa auch mit Hilfe von Erfassungseinrichtungen 12, 14 (nur schematisch dargestellt, welche eine Druck in eines Hydraulikmediums in den Verbindungsleitungen 22, 24 erfassen. Diese Verbindungsleitungen 22, 24 bilden gemeinsam mit der Pumpeneinrichtung 4 und dem Hydromotor 6 den Fahrantrieb 1 aus.
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2 veranschaulicht die Regelung. Dabei erfasst die Steuerungseinrichtung 20, ob die Bremseinrichtung 8 aktiviert wurde, was durch das Symbol 0/1 veranschaulicht wird. Weiterhin erfasst die Steuerungseinrichtung 20 auch Messwerte W1, die für die von der Bremsung verursachte Wirkung charakteristisch sind, wie etwa einen Druck in wenigstens einer der Leitungen 22, 24 oder aber direkt einen Druck an der Pumpeneinrichtung 4. Die Steuerungseinrichtung 20 regelt dahin einen von der Stelleinrichtung 42 übermittelten Istwert E' auf einen Sollwert E, der wiederum an die Stelleinrichtung 42 ausgegeben wird. Dabei kann es sich bei dem so geregelten Wert, wie oben angemerkt, insbesondere um die Schwenkzeit der Pumpeneinrichtung 4 bzw. deren Schwenkwiege handeln.
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Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antrieb
- 2
- Antriebsmotor
- 4
- Pumpeneinrichtung
- 6
- Hydromotor
- 8
- Bremseinrichtung
- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Erfassungseinrichtung
- 14
- Erfassungseinrichtung
- 16
- Aktivierungseinrichtung
- 17
- Erfassungseinrichtung
- 18
- Verbindungsleitung
- 20
- Steuerungseinrichtung
- 22
- Verbindungsleitung, Zuleitung
- 24
- Verbindungsleitung, Rückleitung
- 30
- Sammelleitung
- 32, 34, 36
- elektrische Verbindungsleitung
- 42
- Stelleinrichtung
- 51
- Abtriebswelle
- 52, 56
- Verbindungsleitungen
- 54, 58
- Messeinrichtung
- 52, 56
- elektrische Verbindungsleitung
- W
- Messwert
- E'
- Istwert
- E
- Sollwert
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006060014 A1 [0002]
- DE 102006014 A1 [0002]
