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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät und ein Verfahren zur Ausgabe eines Steuersignals ansprechend auf ein eingelesenes Pedalauslenkungssignal gemäß den nebengeordneten Ansprüchen.
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Bei Fahrantrieben über ein hydrostatisch angetriebenes Getriebe oder bei einem hydrostatisch, leistungsverzweigtem stufenlosen Getriebe erfolgt die Fahrgeschwindigkeitsvorgabe über das Fahrpedal. Der Fahrer kommandiert über das Fahrpedal eine Fahrgeschwindigkeit. Die kommandierte Fahrgeschwindigkeit ist abhängig von der jeweiligen Fahrpedalstellung und der vom Fahrer vorgewählten Fahrstufe bzw. Endgeschwindigkeit bei voll getretenem Pedal. Dabei kann das Fahrpedal zusätzlich auch die Antriebsdrehzahl des Antriebmotors zwischen Leerlauf und Vollgas verändern. Bei Fahrantrieben mit konstanter Motordrehzahl erfolgt keine Beeinflussung der Motordrehzahl über dem Fahrpedalweg. Üblicherweise entspricht die Ruhestellung des Fahrpedals Fahrgeschwindigkeit 0% und das voll durchgetretene Fahrpedal 100 % der maximalen Fahrgeschwindigkeit. Dabei kann vom Fahrer über ein Bedienelement die maximale Fahrgeschwindigkeit bei voll durchgetretenem Fahrpedal manuell vorgegeben werden. Dadurch ergibt sich eine unterschiedliche Fahrgeschwindigkeit bei gleicher Fahrpedalstellung auch bei nicht voll durchgetretenem Fahrpedal in Abhängigkeit von der vorgewählten maximalen Fahrgeschwindigkeit (d. h. Fahrstufe). Beim Anfahren verhält sich das Anfahren des Fahrzeuges und auch die Feinfühligkeit der Geschwindigkeitsvorgabe, je nach gewählter Endgeschwindigkeit, unterschiedlich in den einzelnen vorgewählten Fahrstufen / -bereichen. Bei der kleinsten vorgewählten Fahrstufe kann das Fahrzeug durch die große Auflösung des Fahrpedals am feinfühligsten angefahren werden. Je höher die Fahrstufe desto weniger ist die Feinfühligkeit um die Geschwindigkeit zu verändern. Dies ist insbesondere bei Fahrmanövern mit kleiner Fahrgeschwindigkeit von Nachteil.
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EP 1 318 099 A1 offenbart eine mobile Arbeitsmaschine mit einem Fahrantrieb und einen Arbeitsantrieb. Das Beschleunigungs- und/oder das Bremsverhalten des Fahrantriebs und/oder des Arbeitsantriebs ist mittels eines oder einer Mehrzahl von Programmen einstellbar, die in einer in Wirkverbindung mit dem Fahrantrieb und/oder dem Arbeitsantrieb stehenden Steuereinrichtung gespeichert sind. Um die Beeinflussung der Dynamik zu vereinfachen, ist an die Steuereinrichtung eine Mehrzahl von Gebern zur Messung von für die Dynamik des Fahrantriebs und/oder des Arbeitsantriebs der Arbeitsmaschine relevanten Parametern angeschlossen. In Abhängigkeit von den erfassten Messgrößen wird automatisch zwischen den Programmen des Fahrantriebs und/oder den Programmen des Arbeitsantriebs umgeschaltet.
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Aus
DE 10 2008 011 607 A1 ist ein Verfahren zur situationsabhängigen Anpassung der Fahrpedalcharakteristik in einem Fahrzeug bekannt. In Abhängigkeit von das Umfeld beschreibenden Informationen wird eine Änderung des Motormoments gegenüber einem linearen Zusammenhang von Fahrpedalstellung und angefordertem Motormoment progressiv oder degressiv durchgeführt.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Steuergerät sowie ein verbessertes Verfahren zur Ausgabe eines Steuersignals ansprechend auf ein eingelesenes Pedalauslenkungssignal gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Steuereinheit zur Ausgabe eines Steuersignals ansprechend auf ein eingelesenes Pedalauslenkungssignal, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um ein Pedalauslenkungssignal, das eine Auslenkung eines Pedals aus einer Ruhelage repräsentiert, einzulesen und ansprechend auf das eingelesene Pedalauslenkungssignal das Steuersignal unter Verwendung einer Steuerkennlinie auszugeben, wobei die Steuerkennlinie an einem ersten Pedalauslenkungssignalwert einen ersten Gradienten aufweist und an einem zweiten Pedalauslenkungssignalwert einen zweiten Gradienten aufweist, wobei sich der erste Pedalauslenkungssignalwert von dem zweiten Pedalauslenkungssignalwert unterscheidet und sich der erste Gradient von dem zweiten Gradienten unterscheidet. Die Steuerkennlinie repräsentiert eine Auslenkung des Pedals in Bezug zu einer anzusteuernden Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs oder eines Förderzeugs, wobei die Steuerkennlinie an einem dritten Pedalauslenkungssignalwert einen dritten Gradienten aufweist, wobei sich der dritte Pedalauslenkungssignalwert von dem ersten und zweiten Pedalauslenkungssignalwert unterscheidet und der dritte Gradient sich von dem ersten und zweiten Gradienten unterscheidet, und wobei am Übergangspunkt zwischen dem ersten Kennlinienabschnitt und dem zweiten Kennlinienabschnitt ein Sprung des Steuersignalwerts erfolgt.
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Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Ausgabe eines Steuersignals ansprechend auf ein eingelesenes Pedalauslenkungssignal, das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Einlesen des Pedalauslenkungssignals, das eine Auslenkung eines Pedals aus einer Ruhelage repräsentiert; und
- Ausgeben des Steuersignals, ansprechend auf das eingelesene Signal das Steuersignal, wobei das Steuersignal unter Verwendung einer Steuerkennlinie ausgegeben wird, wobei die Steuerkennlinie für einen ersten Pedalauslenkungssignalwert einen ersten Gradienten aufweist und für einen zweiten Pedalauslenkungssignalwert einen zweiten Gradienten aufweist, wobei sich der erste Pedalauslenkungssignalwert von dem zweiten Pedalauslenkungssignalwert unterscheidet und sich der erste Gradient von dem zweiten Gradienten unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkennlinie eine Auslenkung des Pedals in Bezug zu einer anzusteuernden Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs oder eines Förderzeugs repräsentiert, wobei die Steuerkennlinie an einem dritten Pedalauslenkungssignalwert einen dritten Gradienten aufweist, wobei sich der dritte Pedalauslenkungssignalwert von dem ersten und zweiten Pedalauslenkungssignalwert unterscheidet und der dritte Gradient sich von dem ersten und zweiten Gradienten unterscheidet, und wobei am Übergangspunkt zwischen dem ersten Kennlinienabschnitt und dem zweiten Kennlinienabschnitt ein Sprung des Steuersignalwerts erfolgt.
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Eine Vorrichtung oder ein Steuergerät kann ein elektrisches Gerät sein, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung oder das Steuergerät kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Unter einem Steuersignal ist ein Signal zu verstehen, welches beispielsweise von einem Antrieb eines Fahrzeugs oder Förderzeugs aufgenommen werden kann und wobei hierauf ansprechend beispielsweise eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder Förderzeugs gesteuert wird. Unter einem Fahrzeug kann beispielsweise ein Fahrzeug mit einem hydrostatischen Antrieb wie ein Traktor, ein Bagger oder ein ähnliches Arbeitsgerät verstanden werden. Unter einem Förderzeug kann beispielsweise ein Gabelstapler oder ein ähnliches Arbeitsgerät zur Beförderung von Lasten oder Gütern verstanden werden. Unter einem Pedalauslenkungssignal kann ein Signal verstanden werden, welches eine Auslenkung eines Pedals des Fahrzeugs oder Förderzeugs aus einer Ruhelage heraus repräsentiert. Unter einem Auslenkungswert oder einem Pedalauslenkungssignal (-wert) kann eine aktuell aufgetretene Auslenkung des Pedals aus der Ruhelage oder ein Wert, der eine solche Auslenkung repräsentiert, verstanden werden. Unter einer Steuerkennlinie kann dabei eine in dem Steuergerät bereits vorab definierte (vorzugsweise einzige) Kennlinie über je eine Zuordnung einer Auslenkungsposition des Pedals zu je einem Wert des Steuersignals verstanden werden. Dabei kann der Wert des Steuersignals auch durch eine Wirkung des Steuersignals (wie zum Beispiel einer gewünschten Geschwindigkeit bei der Steuerung einer Fahrgeschwindigkeit durch das Steuersignal ausgedrückt werden. Die Steuerkennlinie kann auch aus mehreren Teilabschnitten bestehen, wobei der Übergang zwischen den einzelnen Teilabschnitten durch zumindest je ein vorabdefiniertes Übergangskriterium festgelegt ist. Eine manuelle Auswahl eines oder mehrerer Teilabschnitte durch einen Nutzer des Steuergerätes kann hierdurch vermieden werden. Unter einem Gradienten kann beispielsweise eine (differenzielle) Änderung des Steuersignalwertes bei einer geringen Änderung des Pedalauslenkungssignalwertes verstanden werden, entsprechend beispielsweise einem Ableitungswert oder einer Steigung einer durch das Steuersignal über die unterschiedlichen Werte des Pedalauslenkungssignals gebildeten Kennlinie an den jeweils betreffenden Pedalauslenkungssignalwerten. Somit kann unter einem Gradienten ein Wert der Ableitung oder Steigung der Steuerungskennlinie beim entsprechenden Pedalauslenkungssignalwert verstanden werden. Dabei kann der Gradient sowohl ein positives als auch ein negatives Vorzeichen aufweisen, braucht also nicht zwingenderweise ein Absolutwert sein.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine sehr feinfühlige Steuerung, ansprechend auf eine durch ein entsprechendes Signal eingelesene Auslenkung eines Pedals des Fahrzeugs oder des Förderzeugs aus der Ruhelage möglich ist, wenn eine Änderung des Steuersignals nicht nur von einer Änderung der Auslenkung des Pedals aus der Ruhelage abhängt, sondern auch von der tatsächlichen Auslenkung des Pedals aus der Ruhelage. Hierdurch lässt sich während des Betätigens des Pedals bei unterschiedlichen tatsächlichen Auslenkungen aus der Ruhelage auch ein unterschiedlicher, insbesondere nicht proportionaler Steuersignalwert erreichen, durch welchen beispielsweise ein langsames Anfahren des Fahrzeugs oder Förderzeugs angesteuert werden kann, jedoch bei einem stärkeren Durchtreten des Pedals (das heißt bei einer großen Auslenkung des Pedals aus der Ruhelage) auch eine deutlich stärkere Änderung des Steuersignalwertes erreicht werden kann. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine nicht-proportionale Steuerung in Abhängigkeit von der Auslenkung des Pedals aus der Ruhelage ermöglicht, sodass beispielsweise bei der Steuerung der Geschwindigkeit durch den Steuersignalwert auf sehr komfortable Weise bei einem fast durchgetretenen Pedal die Fahrt des Fahrzeugs oder Förderzeugs mit hohen Fahrtgeschwindigkeiten ermöglicht, wobei insbesondere zugleich auch ein sehr feinfühliges Anfahren bei einem nicht weit durchgetretenen Pedal ermöglicht wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinheit ausgebildet, um als Steuerkennlinie eine Kennlinie zu verwenden, die eine Auslenkung des Pedals in Bezug zu einer anzusteuernden Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs oder eines Förderzeugs repräsentiert. Hierdurch kann eine besonders komfortable und feinfühlige Steuerung der Fahrtgeschwindigkeit in einem großen Fahrtgeschwindigkeitsbereich erreicht werden, ohne dass ein Fahrer des Fahrzeugs oder Förderzeugs manuell eine Fahrstufe zum sanften Anfahren oder zur Fahrt mit einer höheren Fahrtgeschwindigkeit wählen braucht, mit der das Fahr- oder Förderzeug aktuell gerade fahren soll.
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Vor Vorteil ist ferner auf eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Steuereinheit ausgebildet ist, um als Steuerkennlinie eine Kennlinie zu verwenden, bei der der zweite Gradient einen größeren Wert als der erste Gradient aufweist, wenn der zweite Pedalauslenkungssignalwert größer als der erste Pedalauslenkungssignalwert ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer besonders gut durch das Pedal dosierbaren Veränderung des Steuersignals in einem Bereich einer geringen Auslenkung des Pedals aus seiner Ruhelage und einer optimalen Ausnutzung der maximalen Steuersignalwertbandbreite, wenn das Pedal eine große Auslenkung aus der Ruhelage aufweist. Auf diese Weise kann beispielsweise eine einfache und komfortable Steuerung einer gesteuerten Einheit wie eines Getriebes durch die Betätigung des Pedals erfolgen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuereinheit ausgebildet, um als Steuerkennlinie eine Kennlinie zu verwenden, die an einem dritten Pedalauslenkungssignalwert einen dritten Gradienten aufweist, wobei sich der dritte Pedalauslenkungssignalwert von dem ersten und zweiten Pedalauslenkungssignalwert unterscheidet und der dritte Gradient sich von dem ersten und zweiten Gradienten unterscheidet. Dies bietet den Vorteil, dass an mehreren unterschiedlichen Positionen, die unterschiedliche Auslenkungen des Pedals aus der Ruhelage repräsentieren, unterschiedliche Steigungen einer durch die Werte des Steuersignals über die Pedalauslenkung aus der Ruhelage gebildeten Kennlinie erhalten wird. Beispielsweise kann eine solche Kennlinie einen streng monotonen Verlauf aufweisen. Hierdurch wird eine sehr komfortable, feinfühlige und von einem Nutzer der Steuereinheit einfach zu bedienende Steuerung einer gesteuerten Einheit möglich.
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Technisch einfach realisierbar ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Steuereinheit ausgebildet ist, um als Steuerkennlinie eine Kennlinie zu verwenden, die an zwei unterschiedlichen Pedalauslenkungssignalwerten in einem ersten Auslenkungsbereich um den ersten Pedalauslenkungssignalwert einen gleichen ersten Gradienten aufweist und/oder die an zwei unterschiedlichen Pedalauslenkungssignalwerten in einem zweiten Auslenkungsbereich um den zweiten Pedalauslenkungssignalwert einen gleichen zweiten Gradienten aufweist. Unter einem Auslenkungsbereich kann hierbei ein Wertebereich von mehreren unterschiedlichen benachbarten Pedalauslenkungssignalwerten verstanden werden. Insbesondere kann hierdurch eine abschnittsweise lineare Kennlinie oder ein Zusammenhang zwischen den auszugebenden Steuersignalwerten und den zugeordneten Pedalauslenkungssignalwerten erhalten werden, die technisch einfach in dem Steuergerät zu implementieren ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinheit ausgebildet sein, um als Steuerkennlinie eine Kennlinie zu verwenden, bei der der zweite Auslenkungsbereich an den ersten Auslenkungsbereich angrenzt. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass bei einem Übergang des Pedalauslenkungssignalwertes vom ersten in den zweiten Auslenkungsbereich ein einfaches Umschalten eines ersten linearen Zusammenhangs zwischen den Pedalauslenkungssignalwerten und den Steuersignalwerten im ersten Auslenkungsbereich zu einem zweiten linearen Zusammenhang zwischen den Pedalauslenkungssignalwerten und den Steuersignalwerten im zweiten Auslenkungsbereich. Hierdurch kann beispielsweise ein einfaches automatisches Umschalten zwischen einzelnen Kennlinien für die unterschiedlichen Auslenkungsbereiche erfolgen, ohne dass ein Benutzer der Steuereinheit manuell eine Umschaltung durchführen braucht. Dennoch können technisch einfach zu realisierende lineare Zusammenhänge in Abschnitten der Kennlinie implementiert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinheit ausgebildet sein, um als Steuerkennlinie eine Kennlinie zu verwenden, bei der ein Wert des Steuersignals an einer Grenze des ersten und/oder zweiten Auslenkungsbereichs eine vorbestimmte Geschwindigkeit eines Fahrzeugs oder Förderzeugs repräsentiert. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Umschaltung zwischen einzelnen Abschnitten beim Erreichen einer vorbestimmten Geschwindigkeit des Fahr- oder Förderzeugs ermöglicht wird, ohne dass ein Nutzer der Steuereinheit bzw. des Fahr- oder Förderzeugs eine Fahrstufenwahl manuell vorgeben braucht. Hiedurch kann eine geschwindigkeitsabhängige Umschaltung zwischen einzelnen Teilen der Kennlinie erfolgen, so dass möglichst der zur Verfügung stehenden Bereich der Fahrgeschwindigkeiten optimal ausgenutzt werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinheit ausgebildet sein, um das Steuersignal derart auszugeben, dass zumindest ein Gradient des Steuersignals an einer Grenze des ersten Auslenkungsbereichs gleich einem Gradienten des Steuersignals dem ersten Auslenkungsbereich gegenüberliegenden Grenze des zweiten Auslenkungsbereichs ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass keine abrupten Übergänge zwischen Teilabschnitten der Kennlinie, beispielsweise in der Form von nicht-differenzierbaren Stellen in der Kennlinie, auftreten. Hierdurch kann eine sanftere Steuerung der gesteuerten Einheit wie dem Getriebe oder dem Antrieb gewährlistet werden, mit dem beispielsweise keine ruckartigen Bewegungen auftreten, wenn durch das Steuersignal eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder Förderzeugs gesteuert werden soll. Dies erleichtert den Bedienkomfort und führt zu einer sanften und ruckfreien Bewegung des Fahr- oder Förderzeugs.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Staplers mit einer Steuereinheit gemäß einem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 ein Diagramm eines Kennlinienfeldes, das eine Zuordnung einer Auslenkung des Pedals zu Steuersignalwerten unter Verwendung von mehreren Einzelkennlinien gemäß dem Stand der Technik darstellt;
- 3 ein Diagramm einer Kennlinie, die eine Zuordnung einer Auslenkung des Pedals zu Steuersignalwerten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 4 ein Diagramm einer Kennlinie, die eine Zuordnung einer Auslenkung des Pedals zu Steuersignalwerten gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
- 5 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Staplers 100 mit einer Steuereinheit 110 gemäß einem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei weist der Stapler 100, der ein Förderzeug zur Förderung von Gütern darstellt, ein Pedal 120 auf, welches einen Auslenkungssensor 130 aufweist, der eine Auslenkung x des Pedals 120 aus einer Ruhelage 140 erfasst und hierauf ansprechend ein Pedalauslenkungssignal 150 an die Steuereinheit 110 übermittelt. In der Steuereinheit 110 wird unter Verwendung des Pedalauslenkungssignals 150 und einer Kennlinie 160 entsprechend der nachfolgend noch detaillierter beschriebenen Vorgehensweise ein Steuersignal 165 bestimmt und an ein hydrostatisches Getriebe 170 übertragen, in welchem nun, ansprechend auf einen Wert des Steuersignals 165, beispielsweise ein Öldruck in ein Antriebselement aufgebaut wird, sodass der Stapler 100 mit einer Geschwindigkeit v fortbewegt wird. Dabei kann auch ein Sensor vorhanden sein, der ein der Geschwindigkeit v entsprechendes Geschwindigkeitssignal 180 aufzeichnet und an die Steuereinheit 110 überträgt, wobei die Steuereinheit 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das Steuersignals 165 ferner unter Berücksichtigung des Geschwindigkeitssignals 180 bestimmt. Das Geschwindigkeitssignal 180 kann dabei beispielsweise mittels einer Messung eines Fluidflusses (beispielsweise einen Fluss von Hydraulik-Öl) durch eine Fluidleitung (beispielsweise eine Hydraulik-Ölleitung) erfasst werden, oder direkt eine Bewegung v des Staplers 100 über Grund repräsentieren, beispielsweise durch eine Erfassung der Raddrehzahl bestimmt werden.
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Anstelle des Staplers 100 kann die Erfindung natürlich in Bezug auf ein anderes Förder- oder Fahrzeug wie beispielsweise ein Traktor oder Radlader verwendet werden, wobei in diesem Fall ebenfalls ein Steuergerät 100 verwendet wird, das eine Auslenkung des Pedals 120 in ein entsprechendes Steuersignal 165 überführt.
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Mit Bezug auf die 2 bis 4 wird nun die Funktionsweise der Steuereinheit 110 näher erläutert. 2 zeigt ein Diagramm eines Kennlinienfeldes, das eine Zuordnung einer Auslenkung des Pedals 120 zu Steuersignalwerten unter Verwendung von mehreren Einzelkennlinien ST1, ST2, ST3, ST4 gemäß dem Stand der Technik darstellt. Dabei ist in dem Diagramm aus 2 auf der Abszisse eine auf 100 % normierte Auslenkung x des Pedals 120 aus 1 (d. h. der Fahrpedalweg) aufgetragen, wogegen auf der Ordinate die Fahrgeschwindigkeit v in km/h aufgetragen ist, die beispielsweise in linearem Zusammenhang mit den Werten des von der Steuereinheit 110 ausgegebenen Steuersignals 165 steht. In dem Diagramm sind vier Kennlinien ST1, ST2, ST3 und ST4 eingetragen, die jeweils einen Zusammenhang zwischen dem Fahrpedalweg und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (bzw. dem Wert des vom Steuergerät 110 auszugebenden Steuersignals 165) für eine Fahrstufe repräsentiert. Dabei hat jede Kennlinie ST1, ST2, ST3, ST4, die als Ursprungsgerade ausgebildet ist, eine andere Steigung m1, m2, m3, m4, d. h. die Gradienten (bzw. Steigungen) der unterschiedlichen Kennlinien sind voneinander unterschiedliche, aber für jede Kennlinie gleich. Möchte nun der Fahrer des Staplers 100 mit einem Steuergeräte 110 anfahren, wobei in dem Steuergerät 110 ein Kennlinienfeld entsprechend der 2 einprogrammiert ist, sollte er zunächst die Kennlinie der Fahrstufe ST1 wählen, damit bei einer geringen Auslenkung x des Pedals 120 aus der Ruhelage 140 ein sanftes Anfahren möglich wird. Ist der Stapler 100 angefahren und nimmt eine höhere Fahrtgeschwindigkeit v auf, ist ein manuelles Umschalten der Kennlinien ST1 auf ST2 erforderlich, damit der Stapler 100 seine maximale Geschwindigkeit erreichen kann. Dies ist einerseits sehr unkomfortabel und andererseits auch gefährlich, da durch ein Umschalten auf eine andere Fahrstufe bzw. Kennlinie ein ruckartiges Beschleunigen oder Abbremsen erfolgen kann, wodurch möglicherweise die vom Stapler 100 zu transportierenden Güter beschädigt werden könnten.
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Um nun ein verbessertes Fahrverhalten zu erreichen, wird nun gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in die Steuereinheit 110 eine Kennlinie KL entsprechend der 3 einprogrammiert, wobei die auf den Achsen des Diagramms aus 3 aufgetragenen Größen denjenigen Größen entsprechend, die auf den Achsen des Diagramms aus der 2 aufgetragen sind. Hierbei werden Teile KL1, KL2, KL3, KL4 der einzelnen Kennlinien KL der Fahrstufen ST1, ST2, ST3 oder ST4 aus der 2 weiterverwendet, es werden jedoch Übergänge zwischen den einzelnen Fahrstufen implementiert, sodass in der Steuereinheit 110 lediglich eine einzige Kennlinie KL einprogrammiert zu sein braucht, die entsprechend dem Pedalauslenkungssignal 150 auszuwerten ist. Um beim Anfahren des Fahrzeuges bzw. Staplers 100 im unteren Fahrpedalweg, unabhängig von der vorgewählten Endgeschwindigkeit (bei volldurchgetretenem Fahrpedal) ein gleiches Anfahrverhalten zu erhalten, wird somit die Fahrpedalkennlinie KL bzw. die Steigung m oder der Gradient der Kennlinie KL über der zunehmenden Fahrzeuggeschwindigkeit v verändert. Dabei weist die Kennlinie KL dann beispielsweise in einem ersten Auslenkungsbereich x12 bei kleinen Auslenkungen des Pedals 120 aus der Ruhelage 140 um eine erste Auslenkung x1 eine erste Steigung bzw. einen ersten Gradienten m1 auf. Bei einem an den ersten Auslenkungsbereich x12 anschließenden zweiten Auslenkungsbereich x23 um eine zweite Auslenkung x2 weist die Kennlinie KL eine zweite Steigung bzw. einen zweiten Gradienten m2 auf, wobei am Übergangspunkt P12 zwischen dem ersten Kennlinienabschnitt KL1 und dem zweiten Kennlinienabschnitt KL2 ein Sprung des Steuersignalwerts 165 erfolgt. Bei einem an den zweiten Auslenkungsbereich x23 anschließenden dritten Auslenkungsbereich x34 um eine dritte Auslenkung x3 weist die Kennlinie KL eine dritte Steigung bzw. einen dritten Gradienten m3 auf, wobei am Übergangspunkt P23 zwischen dem zweiten Kennlinienabschnitt KL2 und dem dritten Kennlinienabschnitt KL3 ein Sprung des Steuersignalwerts 165 erfolgt. Bei einem an den dritten Auslenkungsbereich x34 anschließenden vierten Auslenkungsbereich x4- um eine vierte Auslenkung x4 weist die Kennlinie KL eine vierte Steigung bzw. einen vierten Gradienten m4 auf, wobei am Übergangspunkt P34 zwischen dem dritten Kennlinienabschnitt KL3 und dem vierten Kennlinienabschnitt KL4 ein Sprung des Steuersignalwerts 165 erfolgt. Dabei können die Sprünge der Steuersignalwerte derart erfolgen, dass sie bestimmte Geschwindigkeiten des Staplers 100 repräsentieren. Beispielsweise kann das Ende des dritten Auslenkungsbereichs x34 dann vorgesehen sein, wenn das Steuersignal 165 einen Wert aufweist, der einer Geschwindigkeit von 10 km/h des Staplers repräsentiert. Dabei kann dann am Übergangspunkt P34 ein Wertesprung auf einen Wert des Steuersignals 165 erfolgen, der eine Geschwindigkeit des Staplers 100 von beispielsweise 20 km/h repräsentiert. Wie aus dem Diagramm aus 2 zu entnehmen ist, bleiben die Gradienten m innerhalb der einzelnen Abschnitte KL1, KL2, KL3 oder KL4 der Kennlinie KL selbst zwar konstant, nehmen jedoch bei jedem Übergang in einen Abschnitt mit größeren Werten der Auslenkung x ebenfalls zu.
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Das heißt, dass beispielsweise die Getriebeabtriebsdrehzahl des Getriebes 170 (die eine Geschwindigkeit des Staplers 100 repräsentiert) über das eingelesene Geschwindigkeitssignal 180 als Stellgröße in der Getriebeelektronik (bzw. die Steuereinheit 110) benutzt wird, um die Auflösung der Fahrpedalkennlinie KL zu verändern. Wird in der Fahrstufe ST1 angefahren, wo die Pedallauflösung am größten ist, erfolgt keine Beeinflussung der Fahrpedalkennlinie bzw. es wird eine Kennlinie verwendet, die einer Kennlinie aus der 2 mit der kleinsten Steigung m entspricht. In den anderen höheren Fahrstufen ST2, ST3, ST4 wird jeweils bei Erreichen einer programmierbaren Abtriebsdrehzahl des Getriebes 170 (d. h. der Fahrgeschwindigkeit), die kleiner als die Endgeschwindigkeit der niedrigeren Fahrstufe ist, auf die Kennlinie der nächsthöheren Fahrstufe umgeschaltet. Dies bedeutet, dass bei Fahrstufe ST2 vor Erreichen der maximalen Fahrgeschwindigkeit von der Kennlinie der Fahrstufe ST1 auf die Kennlinie der Fahrstufe ST2 umgeschaltet wird. Das Anfahren bei der Wahl der Fahrpedalstufe ST2 ist somit durch die automatische Einstellung der Fahrstufe ST1 beim Anfahren gleich feinfühlig wie in der Fahrstufe ST1. In den höheren Fahrstufen wird dann ebenfalls fahrgeschwindigkeitsabhängig von der Fahrstufe ST2 auf die Fahrstufe ST3 und dann auf die Fahrstufe ST3 bis zur höchsten Fahrstufe ST4 umgeschaltet. Das heißt unabhängig von der Fahrstufe erfolgt das erste Anfahren des Fahrzeuges immer mit der gleichen Fahrpedalauflösung, bei der die Fahrstufe ST1 ausgewühlt ist. Bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit wird dann beispielsweise wieder von der Fahrstufe ST4 auf die Kennlinienabschnitte KL3, KL2 bzw. KL1 der nächstniedrigen Fahrstufe ST3, ST2 bzw. ST1 umgeschaltet. Um den Übergang von einer Fahrpedalkennlinie auf die nächste sanfter zu machen, kann diese über einen Übergangsgradienten bei den Umschaltpunkten P12, P23 und P34 umgeschaltet werden. Hierbei kann beispielsweise eine Gesamtkennlinie KL aus den TeilabschnittenKL1, KL2, KL3 oder KL4 der Einzelkennlinien zusammengesetzt werden, wobei die Übergänge dann zur Vermeidung von abrupten Geschwindigkeitsänderungen die Gesamtkennlinie KL in diesen Übergangspunkten P möglichst knickfrei, d. h. differenzierbar sein sollte.
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Möglich ist ebenfalls eine kontinuierliche Anpassung der Pedalkennlinie über der Ist-Fahrgeschwindigkeit, wie sie beispielsweise in dem Diagramm gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entsprechend der Darstellung aus 4 wiedergegeben ist. Hier wird eine durchgehende Kennlinie KL mit streng monoton steigenden Gradienten m als Steuerkennlinie KL gewählt, sodass keine linearen Teilabschnitte in einer solchen Kennlinie vorliegen. Beispielsweise wird somit eine Kennlinie erhalten, bei der der Gradient m2 der Kennlinie KL für eine zweite Auslenkung x2 einen größeren Wert aufweist, als für eine erste Auslenkung x1, wobei die erste Auslenkung x1 eine geringere Auslenkung des Pedals 120 aus der Ruhelage 140 repräsentiert, als die zweite Auslenkung x2. Auch kann die Kennlinie KL an einer dritten Auslenkung x3, die einen größere Auslenkung des Pedals 120 aus der Ruhelage repräsentiert, als die zweite Auslenkung x2, einen Gradienten m3 aufweisen, der ebenfalls einen größeren Wert als der zweite Gradient aufweist. Bei Verwendung einer solchen Steuerkennlinie KL in der Steuereinheit 110 lässt sich ein sehr ruckfreies Steuern der Geschwindigkeit und somit ein sehr sanftes Bewegen des Staplers 100 bzw. des anderen Arbeitsgerätes realisieren.
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Ein solches Fahrverhalten, wie es vorstehend unter Einsatz der beispielhaft beschriebenen Steuerkennlinien KL ist bei Rangiermanövern mit kleiner Fahrgeschwindigkeit bei Arbeitsmaschinen wie Radlader / Stapler/Traktoren von Vorteil. Außerdem wird das Anfahren bis zu einer kleineren Fahrgeschwindigkeit unabhängig von der vorgewählten Fahrstufe und damit für den Fahrer bei jeder Fahranwendung reproduzierbarer.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren 500 zur Ausgabe eines Steuersignals ansprechend auf ein eingelesenes Pedalauslenkungssignal. Das Verfahren 500 umfasst einen Schritt des Einlesens 510 des Pedalauslenkungssignals, das eine Auslenkung eines Pedals aus einer Ruhelage repräsentiert. Ferner umfasst das Verfahren 500 einen Schritt des Ausgebens 520 des Steuersignals, ansprechend auf das eingelesene Pedalauslenkungssignal, wobei das Steuersignal unter Verwendung einer Steuerkennlinie ausgegeben wird, wobei die Steuerkennlinie an einem ersten Pedalauslenkungssignalwert, einen ersten Gradienten aufweist und an einem zweiten Pedalauslenkungssignalwert einen zweiten Gradienten aufweist, wobei sich der erste Gradient und der zweite Gradient voneinander unterscheiden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Stapler
- 110
- Steuereinheit
- 120
- pedal.
- 130
- Auslenkungssensor
- 140
- Ruhelage
- x
- Auslenkung des Pedals aus der Ruhelage
- 150
- Pedalauslenkungssignal
- 160
- Kennlinie
- 170
- Getriebe
- v
- Fahrgeschwindigkeit des Staplers
- 180
- Geschwindigkeitssignal
- ST1
- Kennlinie der ersten Fahrstufe
- ST2
- Kennlinie der zweiten Fahrstufe
- ST3
- Kennlinie der dritten Fahrstufe
- ST4
- Kennlinie der vierten Fahrstufe
- KL
- Gesamtkennlinie, Steuerkennlinie
- KL1
- erster Abschnitt der Gesamtkennlinie
- KL2
- zweiter Abschnitt der Gesamtkennlinie
- KL3
- dritter Abschnitt der Gesamtkennlinie
- KL4
- vierter Abschnitt der Gesamtkennlinie
- x12
- erster Auslenkungsbereich
- x23
- zweiter Auslenkungsbereich
- x34
- dritter Auslenkungsbereich
- x4-
- vierter Auslenkungsbereich
- x1
- erste Auslenkung
- x2
- zweite Auslenkung
- x3
- dritte Auslenkung
- x4
- vierte Auslenkung
- P12
- Übergangspunkt zwischen dem ersten und zweiten Auslenkungsbereich
- P23
- Übergangspunkt zwischen dem zweiten und dritten Auslenkungsbereich
- P34
- Übergangspunkt zwischen dem dritten und vierten Auslenkungsbereich
- m1
- Gradient der Kennlinie bei der ersten Auslenkung oder im ersten Auslenkungsbereich
- m2
- Gradient der Kennlinie bei der zweiten Auslenkung oder im zweiten Auslenkungsbereich
- m3
- Gradient der Kennlinie bei der dritten Auslenkung oder im dritten Auslenkungsbereich
- m3
- Gradient der Kennlinie bei der vierten Auslenkung oder im vierten Auslenkungsbereich
- 500
- Verfahren zur Ausgabe eines Steuersignals
- 510
- Schritt des Einlesens
- 520
- Schritt des Ausgebens
