DE102017221000B4

DE102017221000B4 - Verfahren zum Betreiben eines Getriebes

Info

Publication number: DE102017221000B4
Application number: DE102017221000.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schwarz; Thomas Kurz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-11-23
Filing date: 2017-11-23
Publication date: 2022-11-03
Anticipated expiration: 2037-11-24
Also published as: CN111133234A; DE102017221000A1; WO2019101514A1; US20200340576A1; US11118674B2; CN111133234B

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (4) mit mehreren einstellbaren Übersetzungen, wobei ein Signal, welches einer Position der Schaufel (1) einer Arbeitsmaschine entspricht, einer Steuereinheit (11) zugeführt wird und die Steuereinheit (11) eine neu einzustellende Übersetzung des Getriebes (4) ausgehend von einer eingestellten Übersetzung und von Betriebsparameter des Fahrzeugs ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) bei Vorliegen von Betriebsparameter, welche eine Rückschaltung und dadurch eine Vergrößerung der Übersetzung auslösen, eine Rückschaltung auf eine weitere noch größere Übersetzung ausgibt, wenn die Steuereinheit (11) ein Signal erhält, dass sich die Position der Schaufel (1) in einer Ladeposition befindet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes sowie eine Steuereinheit für ein Getriebe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Die DE 112013005124 T5 offenbart ein automatisches Schaltsteuersystem für einen Antriebsstrang und ein Verfahren hierfür. Hierbei wird ein Schaltvorgang des Getriebes des Radladers eingeleitet, wenn das Fahrzeug mit seiner Schaufel den Haufen noch nicht erreicht hat. Erkennt das Fahrzeug, dass die Schaufel in einen Abladezustand oder in einen Materialgrabzustand gebracht wird, so wird automatisch in den nächst niedrigeren Gang geschaltet. Da diese automatische Rückschaltung bereits vor dem Zeitpunkt erfolgt, an welchem der Fahrer des Fahrzeugs eine Rückschaltung erwartet, führt dies zu unkomfortablem Fahren des Fahrzeugs.
Die DE 20 2007 006 501 U1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Radladers, wobei ein Dieselmotor über ein hydrostatisches und somit stufenloses Getriebe und ein Achsverteilergetriebe Räder einer Vorderachse und einer Hinterachse antreibt. Die Zugkraft wird mittels Fußpedal vorgegeben, wobei mit einer zentralen Steuereinheit automatisch korrigierend in den Fahrantrieb eingegriffen wird, so dass basierend auf gemessenen Maschinenparametern die Zugkraft der Maschine während des Schaufelfüllvorgangs auf ein notwendiges Niveau geregelt wird. Die Drehmomentvorgabe durch das Fußpedal wird dabei reduziert, indem das maximale Drehmoment durch die Steuerung korrigiert wird um die Belastung der mechanischen Struktur zu minimieren.
Die 10 2011 006 386 A1 offenbart ein Verfahren zur Freigabe einer Rückschaltung in einem automatischen Fahrzeuggetriebe mit mehreren schaltbaren Übersetzungsstufen. Eine Rückschaltung wird erst dann freigegeben, wenn sich das Fahrzeug länger als die Mindestverweilzeit in einem Verzögerungsbereich befindet. Das Fahrzeug muss somit zuerst eine Verzögerung erfahren haben bevor eine Rückschaltung erfolgen kann.
Die DE 198 00 185 A1 offenbart ein Verfahren zur automatischen Schaufelbeladung, bei welchem das Getriebe auf einen niedrigeren Gang heruntergeschaltet wird, wenn die Schaufel den Haufen berührt hat.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zum Betreiben des Getriebes nach dem Stand der Technik weiter zu verbessern.
Die Aufgabe wird mit einem auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden gattungsgemäßen Verfahren gelöst.
Erfindungsgemäß werden Signale einer Steuereinheit zugeführt, mittels welchen die Steuereinheit die Position der Schaufel der Arbeitsmaschine erkennen kann. Hierbei besteht die Möglichkeit einzeln die Position der Schaufel und die Position des Hubgerüstes mittels mehrerer Sensoren zu erfassen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit nur mittels eines Sensors und weiterer Betriebsparameter die Position der Schaufel zu erkennen. Erkennt die Steuereinheit, dass sich die Schaufel in einer Ladeposition befindet, so prüft die Steuereinheit, anhand von weiteren Betriebsparametern, ob ein Rückschaltpunkt erreicht ist. Ladeposition bedeutet hierbei, dass sich das Hubwerk oder Hubgerüst in einer unteren Position nahe des Bodens sich befindet und die Schaufel waagrecht gestellt ist. In dieser Position der Schaufel fährt der Radlader normalerweise in den Haufen, beispielsweise ein Erd- oder Kieshaufen. Ein Rückschaltpunkt wird normalerweise in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern ausgelöst, beispielsweise in Abhängigkeit der Drehzahl des Antriebsmotors und/oder einem Drehmoment des Antriebsmotors. Beispielsweise wird in der DE 102011006386 A1 die Ermittlung eines Rückschaltpunktes beschrieben. Da das Fahrzeug immer bei diesen Betriebsparametern eine Rückschaltung durchführt, empfindet der Fahrzeugführer den Zeitpunkt dieser Rückschaltung als üblichen Zeitpunkt. Erfindungsgemäß wird jedoch beim Erkennen der Ladeposition der Schaufel nicht auf die zuvor normalerweise eingestellte Übersetzung zurückgeschaltet, sondern die elektronische Steuereinheit gibt ein Signal aus, um auf eine weitere größere Übersetzung zurückzuschalten. Dadurch, dass das Getriebe auf eine weitere größere Übersetzung zurückgeschaltet wird, steht die benötigte Zugkraft sofort dem Fahrzeug zur Verfügung und das Fahrzeug kommt während der Einfahrt in den Haufen und dem Befüllen der Schaufel nicht zum Stehen. Würde das Fahrzeug jedoch nur eine normale Rückschaltung ausführen, somit nur auf die nächstgrößere Übersetzung zurückschalten, kommt es zum Stillstand während der Rückschaltung, da die Verzögerung des Fahrzeugs bei der Einfahrt in den Haufen sehr groß ist. Die nächste Rückschaltung würde dann erst im Stillstand erfolgen. Ein schnelles und effektives Befüllen der Schaufel ist somit nicht möglich. Indem mittels der Erfindung jedoch gleich auf die vergrößerte Übersetzung zurückgeschaltet wird, kommt das Fahrzeug nicht mehr zum Stillstand.
Handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Lastschaltgetriebe mit mehreren Gängen und das Fahrzeug befindet sich bei der Einfahrt in den Haufen im dritten Gang, so wird bei Erkennen der Ladeposition der Schaufel und Erreichen des Rückschaltpunktes nicht vom dritten in den zweiten Gang sondern direkt vom dritten in den ersten Gang geschaltet.
Es besteht die Möglichkeit, die Rückschaltung auf die weitere noch größere Übersetzung von weiteren Parametern abhängig zu machen.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Steuereinheit zusätzlich zur Position der Schaufel und dem Erreichen des Rückschaltpunktes prüft, ob das Bremspedal betätigt ist und diese Betätigung geringer ist als eine zuvor definierte Position.
Ist dieses Kriterium erfüllt, so erfolgt die erfindungsgemäße Rückschaltung. Ist das Gaspedal überhaupt nicht betätigt, dann erfolgt keine erfindungsgemäße Rückschaltung, sondern eine Rückschaltung in den nächsten Gang.
Es besteht auch die Möglichkeit, zusätzlich oder optional zu prüfen, ob das Drehmoment am Getriebeeingang somit das Abtriebsdrehmoment des Antriebsmotors größer ist als eine zuvor definierte Schwelle. Hierdurch besteht die Möglichkeit zu detektieren, ob das Fahrzeug sich im Schubbetrieb befindet. Befindet sich das Fahrzeug im Schubbetrieb, so soll die erfindungsgemäße Rückschaltung nicht ausgelöst werden.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit zusätzlich oder optional zu prüfen, ob das Drehmoment am Getriebeeingang, somit das Abtriebsdrehmoment des Antriebsmotors, bei vorhandenem hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer Wandlerüberbrückungskupplung und geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung kleiner ist als ein zuvor definierter Prozentsatz des maximalen Abtriebsdrehmoment des Antriebsmotors. Ist dieses Kriterium nicht erfüllt, so soll die erfindungsgemäße Rückschaltung auf die vergrößerte Übersetzung nicht ausgelöst werden.
In einer weiteren Ausgestaltungsform soll optional oder zusätzlich geprüft werden, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer ist als ein eine zuvor definierte Fahrzeuggeschwindigkeit. Ist diese Fahrzeuggeschwindigkeit größer als die zuvor definierte Fahrzeuggeschwindigkeit, so soll das Schalten auf die weitere vergrößerte Übersetzung nicht ausgelöst werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Erzeugnis findet in einer Arbeitsmaschine, wie beispielsweise einem Radlader, Anwendung. Es besteht jedoch die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Erzeugnis in jedem Mobilfahrzeug zu verwenden, welches eine bewegliche Schaufel aufweist, beispielsweise einem Baggerlader.
Als Getriebe können alle Arten von Getrieben mit mehreren Übersetzung verwendet werden, welches auch stufenlos verstellbare Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem hydraulischen oder elektrischen Leistungszweig und einem mechanischen Leistungszweig sowie rein hydrostatische verstellbare Getriebe und jegliche Art von automatischen oder manuellen Schaltgetrieben mit oder ohne hydrodynamischen Drehmomentwandler einschließt.
Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen.
Die einzige Figur zeigt einen Radlader mit einer Schaufel 1, bei welchem die Schaufel 1 gerade in den Haufen 2 bewegt wird. Ein Antriebsmotor 3, beispielsweise ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor, treibt über ein Getriebe 4 Antriebswellen 5 an, mittels welchen die Vorderräder 6 und die Hinterräder 7 angetrieben werden. Der Radlader befindet sich auf dem Untergrund 8. Die Schaufel 1 ist über ein Hubgerüst 9 mit dem Rahmen des Radladers verbunden. Das Hubgerüst 9 kann über den Zylinder 10 bewegt werden. Das Getriebe 4 ist als in seiner Übersetzung veränderbares Getriebe ausgebildet. Es besteht die Möglichkeit, das Getriebe 4 als lastschaltbares Getriebe mit mehreren festen Übersetzungen und einem Drehmomentwandler mit Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung auszubilden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit das Getriebe 4 als hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigtes Getriebe oder hydrostatisches Getriebe auszubilden. An der Schaufel 1 und am Hubgerüst 9 sind Sensoren angebracht, mittels welchen eine Ladeposition der Schaufel 1 detektierbar ist. Eine Ladeposition der Schaufel ist dann erreicht, wenn das Hubgerüst 9 sich im unteren Bereich befindet und die Schaufel 1 auf dem Untergrund 8 aufliegt. Hierbei ist die Schaufel 1, wie in der Figur dargestellt, waagrecht angeordnet, um in den Haufen 2 einfahren zu können. Fährt der Radlader nach dem Stand der Technik bei höherer Geschwindigkeit, beispielsweise im dritten Gang mit der Schaufel 1 in Ladeposition in den Haufen 2, so wird der Radlader sehr schnell verzögert. Die Gangwahlautomatik nach dem Stand der Technik schaltet beim Erreichen des Rückschaltpunktes einen Gang zurück. Somit würde der Radlader in den zweiten Gang schalten. Da die Verzögerung jedoch sehr groß ist, kommt das Fahrzeug während dieser Rückschaltung in den zweiten Gang zum Stillstand und die nächste Rückschaltung in den ersten Gang erfolgt erst dann, wenn sich das Fahrzeug bereits im Stillstand befindet. Durch diese längere Schaltzeit kann der Fahrer des Fahrzeugs die Schaufel nach dem Stand der Technik nicht schnell und effektiv befüllen.
Erfindungsgemäß wird jedoch zusätzlich die Position des Hubgerüstes 9 und/oder der Schaufel 1 mitberücksichtigt, wenn die Steuereinheit 11 anhand der Betriebsparameter des Fahrzeugs erkennt, dass eine Rückschaltung, somit eine Schaltung in eine größere Übersetzung, notwendig ist. Erkennt die Steuereinheit 11, dass sich die Schaufel in Ladeposition befindet und anhand der weiteren Betriebsparameter eine Gangrückschaltung notwendig wäre, gibt die Steuereinheit 11 ein Schaltsignal an das Getriebe 4 aus, welche das Getriebe 4 veranlasst, auf eine weitere noch größere Übersetzung zurückzuschalten und nicht die normalerweise anhand der Betriebsparameter eingestellte Übersetzung anzusteuern.
Es besteht die Möglichkeit weitere Kriterien für die Schaltung auf die weitere größere Übersetzung als Auslösekriterium zu verwenden.
Somit besteht beispielsweise die Möglichkeit bei Verwendung eines Getriebes 4 als lastschaltbares mehrstufiges Schaltgetriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und Wandlerüberbrückungskupplung die Rückschaltung von der Steuereinheit auf die weitere noch größere Übersetzung nur dann anzusteuern, wenn die Schaufel 1 in Ladeposition ist und ein Betätigungsweg eines Bremspedals geringer als ein zuvor definierter Betätigungsweg und das Drehmoment am Getriebeeingang somit das Drehmoment des Antriebsmotors 3 größer ist als ein zuvor definiertes Drehmoment, wodurch sichergestellt ist, dass sich das Fahrzeug nicht im Schubbetrieb befindet und das Drehmoment am Getriebeeingang, somit das Abtriebsdrehmoment des Antriebsmotors 3, bei geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung kleiner ist als ein zuvor definierter Prozentsatz des maximalen Abtriebsmomentes des Abtriebsmotors 3 und die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner ist als eine zuvor definierte Fahrzeuggeschwindigkeit. Nur wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind, steuert die Steuereinheit 11, welche beispielsweise die Getriebesteuerung sein kann, anstelle der normalen Rückschaltung, eine Rückschaltung auf eine weitere noch größere Übersetzung an. Dadurch steht die benötigte Zugkraft sofort zur Verfügung und das Fahrzeug kommt während dem Befüllen der Schaufel 1 nicht zum Stehen.
Fährt das Fahrzeug beispielsweise im dritten Gang in den Haufen 2, so würde normalerweise eine Rückschaltung in den zweiten Gang erfolgen. Liegen jedoch die zuvor genannten Parameter vor, beispielsweise dass die Schaufel sich in einer Ladeposition befindet, so steuert die Steuereinheit sofort eine Rückschaltung in den ersten Gang an, wodurch das Getriebe nicht in den zweiten sondern direkt in den ersten Gang schaltet. Die Schaltung erfolgt somit am für den Fahrer erwarteten Zeitpunkt und das Fahrzeug kommt bei der Einfahrt in den Haufen 2 nicht zum Stillstand.
Bezugszeichenliste

1: Schaufel
2: Haufen
3: Antriebsmotor
4: Getriebe
5: Antriebswellen
6: Vorderräder
7: Hinterräder
8: Untergrund
9: Hubgerüst
10: Zylinder
11: Steuereinheit

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (4) mit mehreren einstellbaren Übersetzungen, wobei ein Signal, welches einer Position der Schaufel (1) einer Arbeitsmaschine entspricht, einer Steuereinheit (11) zugeführt wird und die Steuereinheit (11) eine neu einzustellende Übersetzung des Getriebes (4) ausgehend von einer eingestellten Übersetzung und von Betriebsparameter des Fahrzeugs ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) bei Vorliegen von Betriebsparameter, welche eine Rückschaltung und dadurch eine Vergrößerung der Übersetzung auslösen, eine Rückschaltung auf eine weitere noch größere Übersetzung ausgibt, wenn die Steuereinheit (11) ein Signal erhält, dass sich die Position der Schaufel (1) in einer Ladeposition befindet.
Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschaltung auf die weitere noch größere Übersetzung nur dann ausgegeben wird, wenn die Steuereinheit (11) erkennt, dass sich das Fahrzeug nicht in einem Schubbetrieb befindet.
Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschaltung auf die weitere noch größere Übersetzung nur dann ausgegeben wird, wenn die Steuereinheit (11) erkennt, dass ein Bremspedal des Fahrzeugs weniger als ein zuvor definierter Wert betätigt ist.
Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (4) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschaltung auf die weitere noch größere Übersetzung nur dann ausgegeben wird, wenn die Steuereinheit (11) erkennt, dass ein Drehmoment des Antriebsmotors (3) des Fahrzeugs somit das Drehmoment am Getriebeeingang größer als ein zuvor definierter Wert ist.
Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (4) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschaltung auf die weitere noch größere Übersetzung nur dann ausgegeben wird, wenn die Steuereinheit (11) erkennt, dass eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs kleiner als eine zuvor definierte Geschwindigkeit ist.
Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (4) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschaltung auf die weitere noch größere Übersetzung nur dann ausgegeben wird, wenn die Steuereinheit (11) erkennt, dass ein Drehmoment des Antriebsmotors (3) des Fahrzeugs somit das Drehmoment am Getriebeeingang bei geschlossener Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers kleiner ist als ein zuvor definierter Wert.
Steuereinheit (11) für ein Getriebe (4) mit mehreren einstellbaren Übersetzungen, wobei die Steuereinheit (11) ein Signal erhält, welches einer Position der Schaufel (1) einer Arbeitsmaschine entspricht und die Steuereinheit (11) eine neu einzustellende Übersetzung des Getriebes (4) ausgehend von einer eingestellten Übersetzung und von Betriebsparameter des Fahrzeugs ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) bei Vorliegen von Betriebsparameter, welche eine Rückschaltung und dadurch eine Vergrößerung der Übersetzung auslösen, eine Rückschaltung auf eine weitere noch größere Übersetzung ausgibt, wenn die Steuereinheit (11) ein Signal erhält, dass sich die Position der Schaufel (1) in einer Ladeposition befindet.
Steuereinheit (11) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschaltung auf die weitere noch größere Übersetzung nur dann ausgegeben wird, wenn die Steuereinheit (11) erkennt, dass sich das Fahrzeug nicht in einem Schubbetrieb befindet und die Steuereinheit (11) erkennt, dass ein Bremspedal des Fahrzeugs weniger als ein zuvor definierter Wert betätigt ist und die Steuereinheit (11 ) erkennt, dass ein Drehmoment des Antriebsmotors (3) des Fahrzeugs, somit das Drehmoment am Getriebeeingang größer als ein zuvor definierter Wert ist und die Steuereinheit (11) erkennt, dass eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs kleiner als eine zuvor definierte Geschwindigkeit ist und die Steuereinheit (11) erkennt, dass ein Drehmoment des Antriebsmotors (3) des Fahrzeugs somit das Drehmoment am Getriebeeingang bei geschlossener Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers kleiner als ein zuvor definierter Wert ist.
Fahrzeug mit einer Schaufel (1) und einer Steuereinheit (11) und einem Getriebe (4) mit mehreren einstellbaren Übersetzungen, wobei die Steuereinheit (11) ein Signal erhält, welches einer Position einer Schaufel (1) einer Arbeitsmaschine entspricht und die Steuereinheit (11) eine neu einzustellende Übersetzung des Getriebes ausgehend von einer eingestellten Übersetzung und von Betriebsparameter des Fahrzeugs ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) bei Vorliegen von Betriebsparameter, welche eine Rückschaltung und dadurch eine Vergrößerung der Übersetzung auslösen, eine Rückschaltung auf eine weitere noch größere Übersetzung ausgibt, wenn die Steuereinheit (11) ein Signal erhält, dass sich die Position der Schaufel in einer Ladeposition befindet.
Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschaltung auf die weitere noch größere Übersetzung nur dann ausgegeben wird, wenn die Steuereinheit (11) erkennt, dass sich das Fahrzeug nicht in einem Schubbetrieb befindet und die Steuereinheit (11) erkennt, dass sich ein Bremspedal des Fahrzeugs weniger als ein zuvor definierter Wert betätigt ist und die Steuereinheit (11) erkennt, dass ein Drehmoment des Antriebsmotors (3) des Fahrzeugs somit das Drehmoment am Getriebeeingang größer ist als ein zuvor definierter Wert und die Steuereinheit (11) erkennt, dass eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs kleiner als eine zuvor definierte Geschwindigkeit ist und die Steuereinheit (11) erkennt, dass ein Drehmoment des Antriebsmotors (3) des Fahrzeugs somit das Drehmoment am Getriebeeingang bei geschlossener Überbrückungskupplung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers kleiner als ein zuvor definierter Wert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Radlader ist, mit einem unter Last schaltbaren Getriebe (4) mit einem zwischen einem Antriebsmotor (3) und einem Getriebe (4) angeordneten hydrodynamischen Drehmomentwandler und mit einer Überbrückungskupplung, wobei statt einer Rückschaltung von einem dritten Gang in einen zweiten Gang direkt in einen ersten Gang geschaltet wird, wobei der erste Gang die größte Übersetzung aufweist.