DE102012208922A1 - Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer Antriebsmaschine und mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges (1) mit einer Antriebsmaschine (2), einem hydrodynamischen Drehmomentwandler (3), einer Getriebeeinrichtung (4) und einem Abtrieb (5) beschrieben. Ein zwischen der Antriebsmaschine (2) und dem Abtrieb (5) geführtes Drehmoment sowie die Abtriebsdrehzahl werden bestimmt und bei Vorliegen eines zwischen der Antriebsmaschine (2) und dem Abtrieb (5) geführten Drehmomentes größer oder gleich einem Grenzwert sowie einer Abtriebsdrehzahl kleiner oder gleich einem vordefinierten Schwellwert wird ein aktuell von der Antriebsmaschine (2) zur Verfügung gestelltes Antriebsmoment durch Variieren der Drehzahl der Antriebsmaschine verändert, um das zwischen dem Abtrieb (5) und der Antriebsmaschine (2) geführte Drehmoment auf Werte kleiner als der vordefinierte Grenzwert zu führen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer Antriebsmaschine und mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
  • Bei aus der Praxis bekannten Fahrzeugantriebssträngen, die mit einer Antriebsmaschine, einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, einer Getriebeeinrichtung und einem Abtrieb ausgeführt sind, wird jeweils während Anfahrvorgängen und Fahrvorgängen mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit bei gleichzeitig zwischen der Antriebsmaschine und dem Abtrieb geführtem hohem Drehmoment bzw. bei gleichzeitig hoher Zugkraft ein signifikanter Anteil der Antriebsleistung der Antriebsmaschine, die ein Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine oder dergleichen sein kann, insbesondere im Bereich des Drehmomentwandlers in Wärme umgewandelt, da während diesen Betriebszuständen eines Fahrzeugantriebsstranges aufgrund der großen Differenzdrehzahlen im Bereich des hydrodynamischen Drehmomentwandlers große Verlustleistungen auftreten. Diese Verluste sind durch die sich ergebende Drehmomentwandlung im Bereich des Drehmomentwandlers und einem Drehzahlverhältnis zwischen einer Drehzahl des Turbinenrades und einer Drehzahl des Pumpenrades des hydrodynamischen Drehmomentwandlers beschreibbar.
  • Die Drehmomentwandlung entspricht einem Verhältnis zwischen dem vom Turbinenrad abgegebenen Drehmoment und dem vom Pumpenrad aufgenommenen Drehmoment. Das Produkt aus der Drehmomentwandlung und dem Drehzahlverhältnis entspricht dem Wirkungsgrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers, weshalb im jeweilig betrachteten Betriebspunkt für die im Bereich des hydrodynamischen Drehmomentwandlers auftretenden betragsmäßigen Verlustleistungen das vom Pumpenrad aufgenommene Drehmoment und das vom Turbinenrad abgegebene Drehmoment sowie das Drehzahlverhältnis zwischen den Drehzahlen des Pumpenrades und des Turbinenrades entscheidend sind. Die Verluste im Bereich des hydrodynamischen Drehmomentwandlers betragen in einem so genannten Stallpunkt bis zu 100 % der von der Antriebsmaschine abgegebenen Leistung.
  • Die Leistungsaufnahme des Pumpenrades wird im Wesentlichen von der Antriebsdrehzahl und der Ausführung der Beschaufelung des Pumpenrades bestimmt. Das vom Pumpenrad über den gesamten Betriebsbereich jeweils aufgenommene Drehmoment wird in der Regel experimentell ermittelt und liegt einem Applikateur als Diagramm und als Datentabelle vor. Hierin enthalten ist ebenfalls das Drehmomentverhältnis bezogen auf das aktuelle Drehzahlverhältnis zwischen den Drehzahlen des Pumpenrades und des Turbinenrades. Das vom Pumpenrad bei der jeweiligen Antriebsdrehzahl aufgenommene Drehmoment ist rechnerisch ermittelbar.
  • Die Drehmomentwandlung entsteht aufgrund der vom Pumpenrad erzeugten Strömung und der Beschaufelung des Turbinenrades. Die Abstimmung der Getriebeübersetzung und des hydrodynamischen Drehmomentwandlers erfolgt auf Basis anwendungsbezogener Erfordernisse in Bezug auf Fahrgeschwindigkeit und Zugkraft. Bei der Auslegung wird generell die Zusammenarbeit des hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit der Antriebsmaschine bei Volllast herangezogen. Teillastbereiche werden hierbei in der Regel nicht betrachtet. Ist die Antriebsmaschine als Verbrennungsmaschine, beispielsweise als Dieselbrennkraftmaschine, ausgeführt, ist der Kraftstoffverbrauch im Wesentlichen von der Drehzahl der Antriebsmaschine und dem jeweils abgegebenen Drehmoment abhängig. Der Wirkungsgrad einer Dieselbrennkraftmaschine ist in der Regel bei mittleren Drehzahlen im oberen Teillastbereich am höchsten.
  • Um im Betrieb eines Fahrzeugantriebsstranges unzulässig hohe Belastungen zu vermeiden, wird eine Kennung des Drehmomentwandlers an die Charakteristik der Antriebsmaschine sowie an die von der Getriebeeinrichtung zur Verfügung gestellten Übersetzungen angepasst. Das bedeutet, dass als Auslegungskriterium in einem so genannten Zusammenarbeitsdiagramm Schnittpunkte eines Verlaufes der Kennung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit der Volllastkennlinie der Antriebsmaschine dienen.
  • Bei aus der Praxis bekannten Fahrzeugantriebssträngen werden relativ weiche Drehmomentwandler verwendet, deren Drehmomentwandlung bei geringen Pumpenaufnahmemomenten niedrig ist. Der Arbeitspunkt der vorzugsweise als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine liegt bei hohen Zugkräften beispielsweise im Bereich von 2.065 bis 2.200 Umdrehungen pro Minute, um im Bereich des Abtriebs ein gewünschtes Drehmoment zur Verfügung stellen zu können und weitere von der Antriebsmaschine mit Drehmoment zur versorgende Einrichtungen, wie beispielsweise eine Arbeitshydraulik oder dergleichen, mit einer für dessen Betriebsweise erforderlichen Antriebsdrehzahl antreiben zu können.
  • Der vorbeschriebene Arbeitspunkt einer als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine bei gleichzeitig hohen zwischen der Antriebsmaschine und dem Abtrieb über den hydrodynamischen Drehmomentwandler geführten Zugkräften bzw. Drehmomenten führt jedoch nachteilhafterweise dazu, dass ein Kraftstoffverbrauch bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten und gleichzeitig hohen Zugkräften unerwünscht hoch ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer Arbeitsmaschine, einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, einer Getriebeeinrichtung und mit einem Abtrieb zur Verfügung zu stellen, mittels welchem ein Energieverbrauch der Antriebsmaschine im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Fahrzeugantriebssträngen nachhaltig reduzierbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer Antriebsmaschine, einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, einer Getriebeeinrichtung und einem Abtrieb werden ein zwischen der Antriebsmaschine und dem Abtrieb geführtes Drehmoment sowie die Abtriebsdrehzahl bestimmt. Bei Vorliegen eines zwischen der Antriebsmaschine und dem Abtrieb geführten Drehmomentes größer oder gleich einem Grenzwert sowie einer Abtriebsdrehzahl kleiner oder gleich einem vordefinierten Schwellwert wird ein aktuell von der Antriebsmaschine zur Verfügung gestelltes Antriebsmoment durch Variieren der Drehzahl der Antriebsmaschine verändert, um das zwischen dem Abtrieb und der Antriebsmaschine geführte Drehmoment auf Werte kleiner als der vordefinierte Grenzwert zu führen.
  • Damit besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, die Kennung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers dahingehend zu verändern, dass im Bereich des hydrodynamischen Drehmomentwandlers eine hohe Drehmomentwandlung bei großer Pumpenaufnahme zu verwenden ist, da unzulässig hohe Zugkräfte bzw. zwischen der Antriebsmaschine und dem Abtrieb geführte Drehmomente durch Variieren der Drehzahl der Antriebsmaschine vermeidbar sind.
  • Die Verwendung eines im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Fahrzeugantriebssträngen steiferen hydrodynamischen Drehmomentwandlers würde zunächst dazu führen, dass die am Turbinenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers im Volllastbetriebsbereich der Antriebsmaschine angreifenden Drehmomente signifikant zu groß wären und beispielsweise eine als Dieselbrennkraftmaschine ausgeführte Antriebsmaschine bzw. deren Drehzahl vorzugsweise von 2.065 bzw. 2.200 Umdrehungen pro Minute auf 1.800 Umdrehungen pro Minute gedrückt werden würde.
  • Bei Veränderung einer ersten Übersetzung einer vorzugsweise als 5-Gang-Getriebe ausgeführten Getriebeeinrichtung in Richtung größerer Übersetzungswerte in Verbindung mit einem steiferen Drehmomentwandler wird bei gleichzeitiger Absenkung der Antriebsdrehzahl der Antriebsmaschine auf vorzugsweise 1750 Umdrehungen pro Minute erreicht, dass sich zwischen der Antriebsmaschine und dem Abtrieb die gleiche Zugkraft einstellt wie bei der Verwendung eines relativ weicheren hydrodynamischen Drehmomentwandlers. Die Antriebsmaschine wird dann aufgrund des bezüglich der Antriebsmaschine im Bereich des Drehmomentwandlers und der Getriebeeinrichtung teillastoptimiert ausgelegten Fahrzeugantriebsstranges im Teillastbereich betrieben, in dem eine Leistungsaufnahme des hydrodynamischen Drehmomentwandlers signifikant reduziert ist und in dem von der Antriebsmaschine eine niedrigere Motorleistung abzugeben ist.
  • Damit wird der Energieverbrauch einer vorzugsweise als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine besonders bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten und gleichzeitig hohen Zugkräften im Bereich des Abtriebs nachhaltig reduziert. Die Kraftstoffreduzierung wird durch eine den Erfordernissen angepasste Motordrehzahl bei gleichzeitig optimierter Auslegung des Fahrzeugantriebsstranges erreicht, da die Dieselbrennkraftmaschine in einem für sie optimalen Betriebspunkt betrieben wird. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren für alle Arbeitsmaschinen vorteilhaft, die bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten im Bereich des Abtriebs hohe Zugkräfte zur Verfügung stellen.
  • Bei einer mit geringem Steuer- und Regelaufwand durchführbaren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zwischen der Antriebsmaschine und dem Abtrieb geführte Drehmoment in Abhängigkeit des von der Antriebsmaschine erzeugten Antriebsmomentes oder in Abhängigkeit wenigstens einer hierzu äquivalenten Betriebsgröße ermittelt. Das von der Antriebsmaschine erzeugte Antriebsmoment ist beispielsweise über einen CAN-Bus von einem Motorsteuergerät übermittelbar. Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, das zwischen der Antriebsmaschine und dem Abtrieb geführte Drehmoment in Abhängigkeit eines Wandlerschlupfes im Bereich des hydrodynamischen Drehmomentwandlers zu bestimmen, wobei hierfür eine Ermittlung der Eingangs- und der Ausgangsdrehzahl des hydrodynamischen Drehmomentwandlers durchzuführen ist.
  • Bei Vorliegen einer Anforderung für einen Antrieb einer mit der Antriebsmaschine gekoppelten Arbeitsmaschineneinrichtung, beispielsweise einer Arbeitshydraulik einer Arbeitsmaschine, wird das von der Antriebsmaschine zur Verfügung gestellte Drehmoment bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Einstellen der Antriebsdrehzahl der Antriebsmaschine auf Werte geführt, zu denen sowohl die Arbeitsmaschineneinrichtung als auch der Abtrieb antriebsmaschinenseitig jeweils mit einem betriebszustandsabhängig angeforderten Drehmoment beaufschlagt werden.
  • Damit ist gewährleistet, dass die Antriebsmaschine über den gesamten Betriebsbereich eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang ausgeführten Fahrzeuges ein an den jeweiligen Betriebspunkt angepasstes Drehmoment zur Verfügung stellt und für einen Fahrer des Fahrzeuges ein durchgängiges und nachvollziehbares Verhalten der Antriebsmaschine zur Verfügung stellbar ist.
  • Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren bei allen Arten von Antriebsmaschinen anwendbar. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist sowohl bei PKW-Anwendungen mit hydrodynamischen Drehmomentwandlern, insbesondere während Anfahrvorgängen, als auch bei LKW-Anwendungen mit hydrodynamischen Drehmomentwandlern zur Reduzierung eines Energieverbrauchs einer Antriebsmaschine vorteilhaft.
  • In Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Konfiguration des Fahrzeugantriebsstranges und insbesondere der Antriebsmaschine sind bei einem als Radlader ausgeführten Fahrzeug während eines Ladevorganges unter Umständen 50 kW einsparbar. Dies entspricht bei überschlägiger Rechnung im Betriebspunkt einer Kraftstoffeinsparung von etwa 13,7 Liter pro Stunde, wenn von einem spezifischen Verbrauch der Antriebsmaschine von etwa 240 Gramm je Kilowattstunde ausgegangen wird. Daraus ergibt sich eine Kraftstoffeinsparung von etwa 27 % während des Ladevorgangs. Dieser Betriebspunkt wird zwischen 5 und 7 Sekunden im Ladespiel gehalten. Ein durchschnittlicher Ladezyklus beim Beladen eines LKWs dauert in etwa 25 Sekunden. Zusätzliches Einsparungspotential ergibt sich durch den Betrieb der Antriebsmaschine in ihrem optimalen Betriebspunkt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit geringem konstruktivem Aufwand anwendbar, da herkömmliche Fahrzeugantriebsstränge mit handelsüblichen Fahrzeugantriebsstrangkomponenten in vorbeschriebenem Umfang konfigurierbar sind. Des Weiteren ist für die Implementierung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise in bestehende Fahrzeugantriebsstrangkonzepte nur ein geringer Aufwand bei der Umsetzung im Bereich der Getriebe- und der Antriebsmaschinenansteuerung erforderlich.
  • Darüber hinaus ist von Vorteil, dass durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise keinerlei Einbußen im Bereich der Fahrleistung und der vom Fahrzeug zur Verfügung gestellten Performance vorliegen. Des Weiteren ist im Bereich der Antriebsmaschine ein ausreichender Leistungsüberschuss für den Betrieb einer Arbeitsmaschineneinrichtung, wie einer Arbeitshydraulik, vorhanden, da der Betrieb der Antriebsmaschine nach wie vor von der Teil- auf die Volllastkennlinie der Antriebsmaschine erfolgt.
  • Wird der Fahrzeugantriebsstrang im Rückwärtsfahrbetrieb betrieben, treten ebenfalls keine Fahrleistungseinbußen auf, wenn die Übersetzung für Rückwärtsfahrt der ersten Übersetzung für Vorwärtsfahrt mit entsprechender Drehrichtungsumkehr im Bereich der Getriebevorrichtung entspricht.
  • Ist der hydrodynamische Drehmomentwandler im Bereich einer so genannten Wandlerüberbrückungskupplung in geschlossenem Betriebszustand der Wandlerüberbrückungskupplung überbrückbar, hat die erfindungsgemäße Vorgehensweise keinen negativen Einfluss auf den Betrieb mit geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung.
  • Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die im nachfolgenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
  • Es zeigt:
  • 1 eine stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeugantriebsstranges;
  • 2 ein sogenanntes Wandlerdiagramm des hydrodynamischen Drehmomentwandlers des Fahrzeugantriebsstranges gemäß 1, der bezüglich der Antriebsmaschine teillastoptimiert ausgelegt ist; und
  • 3 ein Zusammenarbeitsdiagramm des Fahrzeugantriebsstranges gemäß 1, der bezüglich der Antriebsmaschine teillastoptimiert ausgelegt ist.
  • 1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeugantriebsstranges 1 mit einer Antriebsmaschine 2, einem hydrodynamischen Drehmomentwandler 3, einer Getriebeeinrichtung 4 und einem Abtrieb 5, anhand welchem die erfindungsgemäße Vorgehensweise später näher beschrieben wird. Der hydrodynamische Drehmomentwandler 3 ist vorliegend mit einer nicht näher dargestellten Wandlerüberbrückungskupplung ausgeführt, über welche der Drehmomentwandler 3 in an sich bekannter Art und Weise überbrückbar ist. Die Getriebeeinrichtung 4 ist vorliegend als 5-Gang-Getriebe ausgebildet, wobei eine erste Übersetzung für Vorwärtsfahrt einen Wert von 4,043 aufweist. Ein Übersetzungswert der zweiten Übersetzung für Vorwärtsfahrt ist 2,255, während eine dritte Übersetzung für Vorwärtsfahrt einen Übersetzungswert von 1,466 aufweist. Der Wert der vierten Übersetzung für Vorwärtsfahrt ist gleich 0,942, während die fünfte Übersetzung für Vorwärtsfahrt einen Wert von 0,613 aufweist. Ein Wert einer ersten Übersetzung für Rückwärtsfahrt ist gleich 3,834, während eine zweite Übersetzung für Rückwärtsfahrt einen Übersetzungswert von 2,138 und eine dritte Übersetzung für Rückwärtsfahrt einen Übersetzungswert von 0,894 aufweist.
  • Eine Arbeitshydraulik 6 ist vorliegend direkt an eine Motorausgangswelle 7 der Antriebsmaschine 2 gekoppelt und somit direkt von der Antriebsmaschine 2 mit Drehmoment versorgbar. Über die Arbeitshydraulik 6 wird vorliegend ein Hydraulikdruck erzeugt, über den beispielsweise eine Ladeschaufel eines Radladers in an sich bekannter Art und Weise während eines Ladevorganges betätigt wird.
  • 2 zeigt ein sogenanntes Wandlerdiagramm des Drehmomentwandlers 3 des teillastoptimiert ausgelegten Fahrzeugantriebsstranges 1, wobei ein erster Verlauf eta über dem Drehzahlverhältnis nue zwischen der Drehzahl des Pumpenrades des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 und der Drehzahl des Pumpenrades des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 aufgetragen ist und dem Wirkungsgrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 entspricht. Dabei ist die Drehzahl des Pumpenrades des Drehmomentwandlers 3 gleich der Eingangsdrehzahl des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 bzw. gleich der Drehzahl der Antriebsmaschine 2, während die Drehzahl des Turbinenrades der Ausgangsdrehzahl des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 bzw. der Getriebeeingangsdrehzahl der Getriebeeinrichtung 4 ist.
  • Des Weiteren zeigt 2 einen Verlauf mue, der das Verhältnis zwischen dem vom Turbinenrad abgegebenen Drehmoment und dem vom Pumpenrad aufgenommenen Drehmoment in Abhängigkeit des Drehzahlverhältnisses nue wiedergibt. Zusätzlich ist auch ein Verlauf TP_1000 über dem Drehzahlverhältnis nue dargestellt, der jeweils ein vom Pumpenrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 aufgenommenes Drehmoment bei 1.000 Umdrehungen pro Minute des Pumpenrades in Abhängigkeit des Drehzahlverhältnisses nue angibt. Der Wert TP_1000 wird in folgendem formelmäßigem Zusammenhang verwendet, um das vom Pumpenrad bei der jeweiligen Antriebsdrehzahl aufgenommene Drehmoment TP bei gleichzeitiger Kenntnis der damit korrespondierenden Drehzahl nP des Pumpenrades bestimmen zu können.
    Figure 00090001
  • In 3 ist ein Zusammenarbeitsdiagramm des teillastoptimierten Fahrzeugantriebsstranges 1 dargestellt, das Verläufe von im Bereich der Komponenten des Fahrzeugantriebsstranges 1 anliegender Drehmomente über der Drehzahl n_2 der Antriebsmaschine 2 zeigt. Ein Drehmomentverlauf m_2max gibt das in Abhängigkeit von der Drehzahl n_2 der Antriebsmaschine 2 von der Antriebsmaschine 2 jeweils maximal zur Verfügung stellbare Antriebsmoment wieder. Dabei ist 3 entnehmbar, dass seitens der Antriebsmaschine 2 in einem Drehzahlbereich von etwa 1.200 bis 1600 Umdrehungen pro Minute das maximale Antriebsmoment m_2max von über 1.000 Nm zur Verfügung stellbar ist. Bei Drehzahlen n_2 größer als 1.600 Umdrehungen pro Minute sinkt das Antriebsmoment m_2max der Antriebsmaschine 2 im Wesentlichen stetig und fällt ab einer Drehzahl von etwa 2.300 Umdrehungen pro Minute mit größerem Gradienten in Richtung Null ab.
  • Bei dem vorliegend betrachteten Ausführungsbeispiel ist der Fahrzeugantriebsstrang 1 in einem Radlader mit einer Masse von 14.500 kg verbaut. Die Antriebsmaschine 2 weist eine maximale Drehzahl von 2240 Umdrehungen pro Minute auf und gibt eine maximale Leistung von 210 kW bei 2200 Umdrehungen pro Minute ab. Die Antriebsmaschine 2 stellt in einem Drehzahlbereich von 1200 bis 1600 Umdrehungen pro Minute ein maximales Drehmoment von 1120 Nm zur Verfügung.
  • Das Zusammenarbeitsdiagramm gemäß 3 dient als Auslegungskriterium des Fahrzeugantriebsstranges 1, um unzulässig hohe Drehmomente im Bereich des Fahrzeugantriebsstranges 1 zu vermeiden bzw. in den verschiedenen Betriebspunkten zu bestimmen und durch die nachfolgend näher beschriebene Betätigung der Antriebsmaschine 2 zu vermeiden.
  • Während eines Ladevorganges des mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführten Radladers wird zwischen der Antriebsmaschine 2 und dem Abtrieb 5 ein sehr hohes Drehmoment bei gleichzeitig geringer Abtriebsdrehzahl geführt. Um über die Antriebsmaschine 2 hohe Drehmomente bzw. ein hohes Antriebsmoment zur Verfügung stellen zu können sowie das Fahrzeug mit der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit bewegen zu können und gleichzeitig im Antriebsstrang 1 unzulässig hohe Drehmomente zu vermeiden, wird die Antriebsdrehzahl n_2 der Antriebsmaschine 2 auf einen vordefinierten Wert eingestellt, zu dem das für den aktuellen Betriebspunkt am Abtrieb erforderliche Antriebsmoment anliegt, ohne unzulässig hohe Drehmomentwerte im Fahrzeugantriebsstrang zu erzeugen.
  • Fällt die Abtriebsdrehzahl auf einen vordefinierten Schwellwert ab und nimmt das zwischen der Antriebsmaschine und dem Abtrieb geführte Drehmoment Werte an, die größer oder gleich einem Grenzwert sind, der im Wesentlichen geringfügig unterhalb eines unzulässigen Drehmomentwertes liegt, wird die Antriebsdrehzahl n_2 der Antriebsmaschine derart verändert, dass das zwischen der Antriebsmaschine 2 und dem Abtrieb 5 geführte Drehmoment unter den Grenzwert abfällt und Beschädigungen im Bereich des Fahrzeugantriebsstranges vermieden werden.
  • Die vorbeschriebene Konfiguration des Fahrzeugantriebsstranges 1 im Bereich des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 und im Bereich der Getriebeeinrichtung 4 bietet im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Fahrzeugantriebssträngen, deren hydrodynamische Drehmomentwandler weicher als der vorliegend verwendete hydrodynamische Drehmomentwandler 3 sind und deren erste Übersetzung für Vorwärtsfahrt im Bereich der Getriebeeinrichtung lediglich einen Wert von 3,921 aufweist, die Möglichkeit, bei geringerer Antriebsdrehzahl der Antriebsmaschine 2 wenigstens annähernd die gleichen Zugkräfte im Bereich des Abtriebs 5 wie bei einem aus der Praxis bekannten Fahrzeugantriebsstrang zur Verfügung zu stellen. Das bedeutet, dass bei einer Antriebsdrehzahl von etwa 1.750 Umdrehungen der Antriebsmaschine 2 im Bereich des Abtriebs 5 die gleichen Zugkräfte anliegen wie bei einem bekannten Fahrzeugantriebsstrang, wenn die Antriebsmaschine 2 in einem Drehzahlbereich von 2.065 bis 2.200 Umdrehungen pro Minute betrieben wird. D. h., dass Ladevorgänge des Radladers im Teillastbereich der Antriebsmaschine 2 bei wesentlich geringerem Kraftstoffverbrauch durchführbar sind, da die Antriebsmaschine 2 wie dem Zusammenarbeitsdiagramm gemäß 3 entnehmbar lediglich im Teillastbereich betrieben wird. Dies führt zu einer signifikanten Reduzierung der Leistungsaufnahme des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 3 und damit zu einer niedrigeren Motorleistung.
  • Um Zugkräfte im gesamten Bereich auf dem Niveau der ursprünglichen Auslegung bzw. der aus der Praxis bekannten Auslegung des Fahrzeugantriebsstranges 1 halten zu können, ist die Drehzahl n_2 der Antriebsmaschine 2 ab einer bestimmten Geschwindigkeit bzw. einer bestimmten Abtriebsdrehzahl bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit anzuheben. Hierdurch wird ebenfalls erreicht, dass die Schaltpunkte der bisherigen Auslegung des Fahrzeugantriebsstranges 1 unverändert bleiben.
  • Im Anschluss an eine Rückschaltung von der zweiten Übersetzung in die erste Übersetzung für Vorwärtsfahrt wird die Antriebsmaschine 2 durch eine entsprechende niedrigere Motordrehzahl n_2 kommandiert. Hierdurch wird wiederum erreicht, dass die Antriebsmaschine 2 in Kombination mit dem steiferen hydrodynamischen Drehmomentwandler 3 nur noch im Teillastbereich läuft und die von der Antriebsmaschine 2 abgegebene Leistung signifikant reduziert wird. Dies erfolgt in einem Umfang, dass die gewünschte Zugkraft am Abtrieb 5 anliegt.
  • Über die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird erreicht, dass die Antriebsmaschine 2 während Betriebszuständen des mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 gemäß 1 ausgeführten Fahrzeuges bzw. Radlader, während welchen das Fahrzeug mit niedrigen Fahrgeschwindigkeiten bewegt wird, und im Bereich des Abtriebs 5 gleichzeitig hohe Zugkräfte angefordert werden, im verbrauchsgünstigen Teillastbetrieb betrieben werden kann. Im Volllastbetrieb der Antriebsmaschine 2 aufgrund der Konfiguration des Fahrzeugantriebsstranges 1 auftretende unzulässig hohe und zwischen der Antriebsmaschine 2 und dem Abtrieb 5 geführte Drehmomente werden über die erfindungsgemäße Vorgehensweise auf einfache Art und Weise dadurch vermieden, dass die Drehzahl n_2 der Antriebsmaschine 2 variiert und dadurch das von der Antriebsmaschine 2 zur Verfügung gestellte Antriebsmoment verändert wird, um das zwischen dem Abtrieb 5 und der Antriebsmaschine 2 geführte Drehmoment auf Werte unterhalb des unzulässigen Betriebsbereiches zu führen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeugantriebsstrang
    2
    Antriebsmaschine
    3
    Drehmomentwandler
    4
    Getriebeeinrichtung
    5
    Abtrieb
    6
    Arbeitshydraulik
    7
    Motorausgangswelle
    eta
    Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers 3
    mue
    Drehmomentverhältnis
    m_2max
    Drehmomentverlauf
    nue
    Drehzahlverhältnis
    nP
    Drehzahl des Pumpenrades des Drehmomentwandlers
    n_2
    Drehzahl der Antriebsmaschine
    TP
    vom Pumpenrad aufgenommenes Drehmoment
    TP_1000
    Drehmomentwert

Claims (3)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges (1) mit einer Antriebsmaschine (2), einem hydrodynamischen Drehmomentwandler (3), einer Getriebeeinrichtung (4) und einem Abtrieb (5), dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen der Antriebsmaschine (2) und dem Abtrieb (5) geführtes Drehmoment sowie die Abtriebsdrehzahl bestimmt werden und bei Vorliegen eines zwischen der Antriebsmaschine (2) und dem Abtrieb (5) geführten Drehmomentes größer oder gleich einem Grenzwert sowie einer Abtriebsdrehzahl kleiner oder gleich einem vordefinierten Schwellwert ein aktuell von der Antriebsmaschine (2) zur Verfügung gestelltes Antriebsmoment durch Variieren der Drehzahl (n_2) der Antriebsmaschine (2) verändert wird, um das zwischen dem Abtrieb (5) und der Antriebsmaschine (2) geführte Drehmoment auf Werte kleiner als der vordefinierte Grenzwert zu führen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen der Antriebsmaschine (2) und dem Abtrieb (5) geführte Drehmoment in Abhängigkeit des von der Antriebsmaschine (2) erzeugten Antriebsmomentes oder in Abhängigkeit wenigstens einer hierzu äquivalenten Betriebsgröße ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer Anforderung für einen Antrieb einer mit der Antriebsmaschine (2) gekoppelten Arbeitsmaschineneinrichtung (6) das von der Antriebsmaschine (2) zur Verfügung gestellte Drehmoment durch Einstellen der Antriebsdrehzahl der Antriebsmaschine (2) auf Werte geführt wird, zu denen sowohl die Arbeitsmaschineneinrichtung (6) als auch der Abtrieb (5) antriebsmaschinenseitig jeweils mit einem betriebszustandsabhängig angeforderten Drehmoment beaufschlagt werden.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017219793A1 (de) * 2017-11-08 2019-05-09 Zf Friedrichshafen Ag Überwachung und Steuerung der Fahrantriebsleistung eines Arbeitsfahrzeugs

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10253493A1 (de) * 2002-11-16 2004-05-27 Zf Friedrichshafen Ag Hydrodynamischer Antrieb für Arbeitsmaschinen
DE4304779B4 (de) * 1992-06-20 2005-11-24 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Steuerung des von einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs abzugebenden Drehmoments
DE102005004224A1 (de) * 2005-01-28 2006-08-10 Voith Turbo Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Steuerung des Anfahrvorganges in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges
DE102010022553A1 (de) * 2010-06-02 2011-12-08 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4304779B4 (de) * 1992-06-20 2005-11-24 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Steuerung des von einer Antriebseinheit eines Fahrzeugs abzugebenden Drehmoments
DE10253493A1 (de) * 2002-11-16 2004-05-27 Zf Friedrichshafen Ag Hydrodynamischer Antrieb für Arbeitsmaschinen
DE102005004224A1 (de) * 2005-01-28 2006-08-10 Voith Turbo Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Steuerung des Anfahrvorganges in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges
DE102010022553A1 (de) * 2010-06-02 2011-12-08 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017219793A1 (de) * 2017-11-08 2019-05-09 Zf Friedrichshafen Ag Überwachung und Steuerung der Fahrantriebsleistung eines Arbeitsfahrzeugs
DE102017219793B4 (de) 2017-11-08 2022-03-17 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Fahrzeugsteuereinheit zur Überwachung und Steuerung der Fahrantriebsleistung eines Arbeitsfahrzeugs

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