DE102017221978A1 - Differentialsperreinrichtung für Arbeitsmaschine - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Differentialsperreinrichtung (20) für eine Arbeitsmaschine (1), aufweisend eine Traktionsschnittstelle (24) zum Bereitstellen einer Drehzahl eines angetriebenen Rads (9a), eine Sperrschnittstelle (22) zum Ausgeben eines Sperrsignals an ein sperrbares Differential (12), welches mit dem angetriebenen Rad (9a) in Wirkungszusammenhang steht, und eine Rechnereinrichtung (21). Die Rechnereinrichtung ist eingerichtet, um auf Basis der über die Traktionsschnittstelle (22) bereitgestellten Drehzahl zu ermitteln, ob das Rad (9a) in einem Schlupf- oder Blockierzustand ist, um das Differential (12) beim Vorliegen eines Schlupf- oder Blockierzustands über die Sperrschnittstelle (24) zu sperren, um die Drehzahl des angetriebenen Rads (9a) bei gesperrtem Differential (12) zu überwachen, und um das Differential (12) bis zum Einleiten eines Öffnungsvorgangs zum Öffnen des Differentials (12) gesperrt zu halten. Die Rechnereinrichtung (21) ist eingerichtet, um beim Vorliegen einer Verzögerungsbedingung in einem Verzögerungsmodus betrieben zu werden, bei dem der Öffnungsvorgang des Differentials (12) um eine Verzögerungszeit (Δt) versetzt nach dem Zeitpunkt eingeleitet wird, an dem die an der Traktionsschnittstelle (22) bereitgestellte Drehzahl in einem zulässigen Drehzahlbereich liegt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Differentialsperreinrichtung für eine Arbeitsmaschine, eine Arbeitsmaschine mit solch einer Differentialsperreinrichtung, und ein Verfahren zum Sperren eines Differentials einer Arbeitsmaschine.
  • Stand der Technik
  • Arbeitsmaschinen, beispielsweise Muldenkipper, können eine angetriebene Vorder- und eine angetriebene Hinterachse mit jeweils einem Querdifferential zum Drehzahlausgleich zwischen den beiden Rädern der Achse aufweisen. Zwischen Vorder- und Hinterachse kann ein Längsdifferential zum Drehzahlausgleich zwischen den beiden Achsen vorgesehen sein. Die einzelnen Räder der Arbeitsmaschine können einen Drehzahlsensor aufweisen, über den feststellbar ist, ob ein Rad Schlupf aufweist oder blockiert ist. Wird ein Schlupf- oder Blockierzustand eines Rads über die Drehzahlsensorik erkannt, kann eine Differentialsperreinrichtung der Arbeitsmaschine eines oder mehrere der Differentiale sperren, um den Schlupf- oder Blockierzustand aufzulösen. Bei geschlossenem Differential kann jedoch nicht erkannt werden, ob der Schlupf- oder Blockierzustand weiterhin vorliegt, weshalb die Differentialsperreinrichtung den Sperrzustand wieder aufhebt. Wird im entsperrten Zustand weiterhin ein Schlupf- oder Blockierzustand festgestellt, wiederholt sich der oben beschriebene Prozess bis keine Traktionsprobleme mehr erkannt werden.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Differentialsperreinrichtung für eine Arbeitsmaschine. Die Arbeitsmaschine kann eine Baumaschine, eine Landmaschine oder eine sonstige Arbeitsmaschine sein. Die Differentialsperreinrichtung dient dem Sperren eines Differentials der Arbeitsmaschine, sodass eine starre Verbindung zwischen zwei Rädern einer Achse und/oder einer angetriebenen Vorder- und einer angetriebenen Hinterachse der Arbeitsmaschine hergestellt wird und damit kein Drehzahlausgleich über das Differential zwischen diesen möglich ist.
  • Die Differentialsperreinrichtung umfasst eine Traktionsschnittstelle zum Bereitstellen einer Drehzahl eines angetriebenen Rads der Arbeitsmaschine. Darüber hinaus umfasst die Differentialsperreinrichtung eine Sperrschnittstelle zum Ausgeben eines Sperrsignals an ein sperrbares Differential der Arbeitsmaschine. Das Differential steht mit dem angetriebenen Rad in Wirkungszusammenhang. Unter einem Wirkungszusammenhang zwischen einem Rad und einem Differential wird verstanden, dass mittels des Differentials ein Drehzahlausgleich zwischen dem Rad und einem weiteren Rad stattfinden kann. Wird das Differential gesperrt, wird diese Fähigkeit des Drehzahlausgleichs blockiert. Bei dem Differential kann es sich um ein Quer- oder Längsdifferential handeln.
  • Bei den Schnittstellen kann es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung um eine Eingabe-/Ausgabeeinrichtung handeln, welche beispielswiese zum Senden und Empfangen von Datenströmen in paketierter oder unpaketierter Form ausgebildet sein kann. Die Schnittstellen können als separate Einrichtungen ausgebildet sein. Alternativ können einige oder alle der Schnittstellen der vorliegenden Erfindung auch über eine einzige Einrichtung, zum Beispiel einen Bus, verwirklicht werden.
  • Die Differentialsperreinrichtung umfasst ferner eine Rechnereinrichtung. Die Rechnereinrichtung kann unterschiedliche Rechnereinheiten aufweisen, welche an verschiedenen Orten angeordnet sein können. Alternativ kann die Rechnereinrichtung auch nur eine einzige Rechnereinheit aufweisen.
  • Die Rechnereinrichtung ist eingerichtet, um auf Basis der über die Traktionsschnittstelle bereitgestellten Drehzahl zu ermitteln, ob das Rad in einem Schlupf- oder Blockierzustand ist. Unter einer Einrichtung der Rechnereinrichtung für eine bestimmte Funktion wird eine spezifische Programmierung dieser für die entsprechende Funktion verstanden. Beim Schlupf- und Blockierzustand wird die maximale Haftreibungskraft überschritten, sodass es zum Durchdrehen beziehungsweise Rutschen des Rads kommt.
  • Die Ermittlung eines Schlupf- oder Blockierzustands kann dadurch erfolgen, dass überprüft wird, ob die über die Traktionsschnittstelle bereitgestellte Drehzahl in einem zulässigen Drehzahlbereich liegt. Der zulässige Drehzahlbereich des Rads ist ein Bereich von Drehzahlen, bei denen das Rad keinen Schlupf aufweist und nicht blockiert. Alternativ kann das Rad im zulässigen Drehzahlbereich auch ein akzeptables Ausmaß an Schlupf aufweisen beziehungsweise zu einem akzeptablen Ausmaß blockiert sein. Der zulässige Drehzahlbereich ist abhängig von unterschiedlichen Fahrtparametern, wie beispielsweise Geschwindigkeit und Lenkwinkel und ändert sich dynamisch mit Veränderung der Fahrtsituation.
  • Wird mittels der Rechnereinrichtung detektiert, dass das Rad Schlupf aufweist oder blockiert ist, ist die Rechnereinrichtung ferner eingerichtet, um das Differential über die Sperrschnittstelle zu sperren. Ziel der Sperrung des Differentials ist es, die Raddrehzahl an dem Rad wieder in den zulässigen Bereich und damit die Drehmomentverteilung im Antriebsstrang wieder auf alle Räder zurückzuführen. Befindet sich das Differential im gesperrten Zustand, wird mittels der Rechnereinrichtung über die Traktionsschnittstelle die Drehzahl des Rads bei gesperrtem Differential überwacht. Die Rechnereinrichtung ist eingerichtet, das Differential bis zum Einleiten eines Öffnungsvorgangs zum Öffnen des Differentials gesperrt zu halten.
  • Darüber hinaus ist die Rechnereinrichtung eingerichtet, um in einem Normalmodus betrieben zu werden, bei dem der Öffnungsvorgang des Differentials direkt nach dem Zeitpunkt eingeleitet wird, an dem die an der Traktionsschnittstelle bereitgestellte Drehzahl im zulässigen Drehzahlbereich liegt. Ebenso ist die Rechnereinrichtung eingerichtet, um beim Vorliegen einer Verzögerungsbedingung in einem Verzögerungsmodus betrieben zu werden. Das Vorliegen der Verzögerungsbedingung kann auf Basis einer Größe ermittelt werden, die mit der Erwärmung des Differentials aufgrund von Sperrvorgängen korreliert. Liegt eine Verzögerungsbedingung vor, ist die Rechnereinrichtung eingerichtet, um den Öffnungsvorgang des Differentials um eine Verzögerungszeit versetzt einzuleiten. Die Einleitung erfolgt versetzt nach dem Zeitpunkt, an dem die an der Traktionsschnittstelle bereitgestellte Drehzahl in einen zulässigen Drehzahlbereich fällt.
  • Durch Bereitstellung des Verzögerungsmodus kann die Differentialsperreinrichtung die Sperrdauer beim Vorliegen einer Verzögerungsbedingung erhöhen. Dies hat den Vorteil, dass pro Zeiteinheit weniger Sperrvorgänge eingeleitet werden und damit eine Überhitzung des Differentials verhindert werden kann. Daneben kann der Verschleiß des Differentials aufgrund der Verringerung der Sperrvorgänge pro Zeiteinheit reduziert werden.
  • Die Differentialsperreinrichtung kann eine Zähleinrichtung zum Ermitteln der Anzahl von Sperrvorgängen des Differentials innerhalb einer bestimmten Zeitdauer aufweisen. Die Rechnereinrichtung kann eingerichtet sein, um in dem Verzögerungsmodus betrieben zu werden, wenn die ermittelte Anzahl von Sperrvorgängen innerhalb der bestimmten Zeitdauer einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Der Schwellenwert und/oder die Zeitdauer können einstellbare Werte sein. Da die Differentialerwärmung mit der Anzahl von Sperrvorgängen in einer bestimmten Zeitdauer korreliert, kann mit dieser Ausführungsform auf einfache und kosteneffiziente Weise das Vorliegen einer Verzögerungsbedingung erkannt werden.
  • Die Differentialsperreinrichtung kann ferner einer Temperaturschnittstelle zum Bereitstellen einer ermittelten Temperatur des Differentials aufweisen. An die Temperaturschnittstelle kann ein im Differential vorgesehener Temperatursensor angeschlossen sein. Dabei kann die Rechnereinrichtung eingerichtet sein, um in dem Verzögerungsmodus betrieben zu werden, wenn die an der Temperaturschnittstelle bereitgestellte Temperatur einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Der Schwellenwert kann einstellbar sein. Mit dieser Ausführungsform kann mit hoher Genauigkeit einer Differentialüberhitzung vorgebeugt werden, da die Temperatur des Differentials direkt als Steuergröße verwendet wird.
  • In einer Ausführungsform ist die Rechnereinrichtung eingerichtet, um vom Verzögerungsmodus in den Normalmodus zu wechseln, wenn nach einem Öffnungsvorgang des Differentials eine vorbestimmte Abkühlzeitspanne verstrichen ist. In der Abkühlzeitspanne darf keine erneute Sperrung des Differentials eingeleitet worden sein. Die Abkühlzeitspanne kann einstellbar sein. Mit dieser Ausführungsform kann eine effiziente Abkühlung eines erwärmten Differentials sichergestellt werden.
  • Die Rechnereinrichtung kann eingerichtet sein, um beim fortlaufenden Betrieb im Verzögerungsmodus, die Verzögerungszeit von einem Sperrvorgang zum folgenden Sperrvorgang zu erhöhen. Unter einem fortlaufenden Verzögerungsbetrieb wird ein Betrieb verstanden, bei dem die Einrichtung ausschließlich im Verzögerungsmodus und nicht zwischenzeitig im Normalmodus betrieben wird. Durch die Ausführungsform kann eine weitere Aufheizung des Differentials im Verzögerungsmodus verhindert werden. Die Rechnereinrichtung ist in einer Ausführungsform eingerichtet, um die Verzögerungszeit bei fortlaufendem Betrieb im Verzögerungsmodus degressiv bis zu einer maximalen Verzögerungszeit zu erhöhen. Die maximale Verzögerungszeit kann so gewählt sein, dass die Manövrierfähigkeit der Arbeitsmaschine aufrechterhalten bleibt. Alternativ ist hier auch ein linearer oder progressiver Anstieg denkbar.
  • Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Arbeitsmaschine mit einem Antriebsstrang. Der Antriebsstrang weist eine Antriebseinrichtung, ein sperrbares Differential, eine Achse und ein an der Achse angebrachtes Rad auf. Die Antriebseinrichtung kann ein Verbrennungs- oder Elektromotor sein. Bei der Achse kann es sich um eine Vorder- oder Hinterachse handeln. Das Differential kann ein Quer- oder Längsdifferential sein. Die Arbeitsmaschine umfasst ferner einen Drehzahlsensor zur Ermittlung der Drehzahl des Rads. Bei dem Rad kann es sich um ein Vorder- oder Hinterrad handeln. Ferner weist die Arbeitsmaschine eine Differentialsperreinrichtung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf. Der Drehzahlsensor ist mit der Traktionsschnittstelle und das sperrbare Differential mit der Sperrschnittstelle verbunden. Hinsichtlich des Verständnisses der einzelnen Merkmale und deren Vorteile wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
  • Das sperrbare Differential kann als Lamellensperre ausgebildet sein. Die vorliegende Erfindung zeigt hier vorteilhafte Wirkung, weil Lamellensperren hohe Wärmeentwicklung während des Sperrvorgangs aufweisen.
  • Die Arbeitsmaschine kann ein Muldenkipper sein. Alternativ kann die Arbeitsmaschine eine beliebige andere Baumaschine, beispielsweise ein Radlader, oder eine Landmaschine, beispielsweise ein Ackerschlepper sein.
  • Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Sperren eines Differentials einer Arbeitsmaschine. Das Verfahren umfasst das Ermitteln der Drehzahl eines angetriebenen Rads der Arbeitsmaschine und das Vergleichen der ermittelten Drehzahl mit einem zulässigen Drehzahlbereich des Rads. Ferner umfasst das Verfahren den Schritt des Sperrens eines Differentials der Arbeitsmaschine, welches mit dem angetriebenen Rad in Wirkungszusammenhang steht, wenn die ermittelte Drehzahl außerhalb des zulässigen Drehzahlbereichs liegt. Erfolgt eine Sperrung des Differentials, wird ermittelt, ob die Drehzahl des Rads bei gesperrtem Differential im zulässigen Drehzahlbereich liegt. Ferner wird ermittelt, ob eine Verzögerungsbedingung vorliegt. Bei Vorliegen keiner Verzögerungsbedingung, wird das Differential in einem Normalmodus direkt nach dem Zeitpunkt, an dem die Drehzahl des Rads im zulässigen Drehzahlbereich liegt, geöffnet. Liegt hingegen eine Verzögerungsbedingung vor, wird das Differentials im Verzögerungsmodus um eine Verzögerungszeit versetzt nach dem Zeitpunkt, an dem die Drehzahl im zulässigen Drehzahlbereich liegt, geöffnet. Hinsichtlich des Verständnisses der Merkmale und deren Vorteile wird auf die obigen Ausführungen verweisen.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 zeigt Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Sperren eines Differentials einer Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 zeigt einen Verlauf einer Verzögerungszeit Δt in Abhängigkeit der Anzahl von Sperrvorgängen im Verzögerungsmodus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform einer Arbeitsmaschine 1 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Arbeitsmaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Muldenkipper.
  • Der Muldenkipper weist einen Vorderwagen 2 und einen Hinterwagen 3 auf, welche über eine Knicklenkung 4 miteinander verbunden sind. Die Knicklenkung 4 umfasst ein Knickgelenk 5 und zwei Lenkzylinder 6a, 6b. Die Lenkzylinder 6a, 6b sind in dieser Ausführungsform Hydraulikzylinder, die über ein nicht gezeigtes Hydrauliksystem betätigt werden können. Durch Verstellung der Hydraulikzylinder 6a, 6b kann eine Relativverschwenkung von Vorder- 2 und Hinterwagen 3 um das Knickgelenk 5 und damit ein Einlenken des Muldenkippers 1 herbeigeführt werden.
  • Der Muldenkipper 1 weist eine Antriebsmaschine 7 sowie ein mit der Antriebsmaschine 7 verbundenes Getriebe 8 mit mindestens einer Übersetzungsstufe, Vorwärts- und Rückwärtsrichtung und einer Neutralstellung auf. Ferner weist der Muldenkipper 1 eine Vorderachse 9 mit daran angebrachten Vorderrädern 9a, 9b auf, die im Vorderwagen 2 gelagert ist. Im Hinterwagen 3 des Muldenkippers 1 dieser Ausführungsform sind zwei Hinterachsen 10, 11 gelagert, wobei an jeder Hinterachse 10, 11 jeweils Hinterräder 10a, 10b beziehungsweise 11a, 11b montiert sind.
  • Die Vorderachse 9 mit den daran vorgesehenen Vorderrädern 9a, 9b und die beiden Hinterachsen 10, 11 mit den daran jeweils vorgesehenen Hinterrädern 10a, 10b und 11a, 11b werden jeweils über die Antriebsmaschine 7 und das Getriebe 8 angetrieben.
  • Die Vorderachse 9 umfasst ein sperrbares Querdifferential 12 zum Drehzahlausgleich zwischen den beiden Vorderrädern 9a und 9b. Ebenso umfassen die beiden Hinterachsen 10, 11 jeweils ein sperrbares Querdifferential 13, 14 zum Drehzahlausgleich zwischen den Rädern 10a, 10b beziehungsweise 11a, 11b. Ferner weist der Muldenkipper 1 dieser Ausführungsform ein sperrbares Längsdifferential 15 auf, welches zum Drehzahlausgleich zwischen der Vorderachse 9 und den Hinterachsen 10, 11 vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform ist das sperrbare Längsdifferential 15 im Vorderwagen 2 angeordnet.
  • Ferner umfasst der Muldenkipper 1 eine Differentialsperreinrichtung 20. Die Differentialsperreinrichtung 20 umfasst eine Rechnereinrichtung 21, welche in Form eines Mikroprozessors ausgebildet ist.
  • Die Differentialsperreinrichtung 20 weist eine Traktionsschnittstelle 22 zur Bereitstellung der Drehzahlen der Räder 9a, 9b der Vorderachse 9 und der Räder 10a, 10b und 11a, 11b der Hinterachsen 10, 11 auf. Jedes der Räder 9a, 9b, 10a, 10b, 11a, 11b des Muldenkippers 1 dieser Ausführungsform weist einen Drehzahlsensor 23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f zur Ermittlung der Raddrehzahl auf. Die Drehzahlsensoren 23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f sind jeweils mit der Traktionsschnittstelle 22 der Differentialsperreinrichtung 20 verbunden.
  • Ferner umfasst die Differentialsperreinrichtung 20 eine Sperrschnittstelle 24. Die Sperrschnittstelle 24 ist mit dem Querdifferential 12 der Vorderachse 9, den beiden Querdifferentialen 13, 14 der Hinterachsen 10, 11 und dem Längsdifferential 15 verbunden. Über die Sperrschnittstelle 24 kann die Differentialsperreinrichtung 20 ein Signal zum Sperren eines oder mehrerer Differentiale ausgeben.
  • Darüber hinaus umfasst die Differentialsperreinrichtung 20 eine Zähleinrichtung 25, mit der die Anzahl von Sperrvorgängen von jedem Differential 12, 13, 14, 15 innerhalb einer bestimmten Zeitspanne ermittelt werden kann.
  • Die Rechnereinrichtung 21 der Differentialsperreinrichtung 20 ist eingerichtet, um das im Folgenden in Verbindung mit 2 beschriebene Verfahren auszuführen.
  • In einem ersten Schritt I werden mittels der Drehzahlsensoren 23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f die Drehzahlen der einzelnen Räder 9a, 9b, 10a, 10b, 11a, 11b des Muldenkippers 1 erfasst und an der Traktionsschnittstelle 22 bereitgestellt.
  • In einem Folgeschritt II wird durch die Rechnereinrichtung 21 ermittelt, ob eines der Räder 9a, 9b, 10a, 10b, 11a, 11b Schlupf aufweist oder blockiert ist. In dieser Ausführungsform erfolgt dies durch einen Vergleich der über die Traktionsschnittstelle 22 bereitgestellten Drehzahlen der einzelnen Räder 9a, 9b, 10a, 10b, 11a, 11b mit zulässigen Drehzahlbereichen der einzelnen Räder. Weicht die Drehzahl eines der Räder von dem zulässigen Drehzahlbereich des Rads ab, wird festgestellt, dass dieses Rad Schlupf aufweist oder blockiert ist. Weist keines der Räder 9a, 9b, 10a, 10b, 11a, 11b Schlupf auf oder ist blockiert, kehrt das Verfahren zurück zum Ausgangsschritt I.
  • Weist eines der Räder Schlupf auf oder ist blockiert, wird in einem Folgeschritt III eines oder werden mehrere der Differentiale 12, 13, 14, 15 durch Ausgabe eines Sperrsignals über die Sperrschnittstelle 24 gesperrt. Die Sperrung dient dem Auflösen des Schlupf- oder Blockierzustands des Rads. Die Rechnereinrichtung 21 ist dabei eingerichtet, um zu bestimmen, welche(s) der Differentiale zur Wiederherstellung von Traktion des Rads gesperrt werden muss/müssen.
  • Wird mindestens eines der Differentiale 12, 13, 14, 15 im Schritt III gesperrt, wird in einem Folgeschritt IV überprüft, ob die Drehzahl des betroffenen Rads bei gesperrtem Differential/gesperrten Differentialen im zulässigen Drehzahlbereich liegt. Ist dies nicht der Fall, werden die Schritte III und IV so oft wiederholt, bis an dem betroffenen Rad des Muldenkippers 1 eine zulässige Drehzahl anliegt.
  • Sobald an dem betroffenen Rad eine zulässige Drehzahl anliegt, wird in einem Folgeschritt V der Öffnungsmodus von jedem gesperrten Differential bestimmt. Hierfür wird zunächst ermittelt, ob für das jeweilige Differential eine Verzögerungsbedingung vorliegt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform liegt eine Verzögerungsbedingung für ein Differential dann vor, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Sperrvorgängen des Differentials in einer bestimmten Zeitspanne vor Beginn von Schritt V durchgeführt wurde. Die Anzahl von Sperrvorgängen innerhalb der Zeitspanne wird mittels der Zähleinrichtung 25 der Differentialsperreinrichtung 20 ermittelt. Ebenso liegt eine Verzögerungsbedingung in dieser Ausführungsform dann vor, wenn beim vorherigen Sperrvorgang eine Verzögerungsbedingung vorlag und eine vorbestimmte Abkühlzeitspanne zwischen dem Öffnen des Differentials und dem Beginn von Schritt III noch nicht verstrichen ist. In allen anderen Fällen liegt keine Verzögerungsbedingung vor.
  • Sofern keine Verzögerungsbedingung für das jeweilige Differential in Schritt V ermittelt wurde, erfolgt in Schritt VI die Öffnung des Differentials im Normalmodus. Im Normalmodus wird das Differential direkt nach dem Zeitpunkt geöffnet, an dem in Schritt IV festgestellt wurde, dass das entsprechende Rad eine zulässige Drehzahl aufweist.
  • Wurde jedoch eine Verzögerungsbedingung für das jeweilige Differential in Schritt V ermittelt, erfolgt in Schritt VII die Öffnung des Differentials im Verzögerungsmodus. Im Verzögerungsmodus wird das Differential um eine Verzögerungszeit Δt versetzt nach dem Zeitpunkt geöffnet, an dem in Schritt IV festgestellt wurde, dass das entsprechende Rad eine zulässige Drehzahl aufweist. Die Verzögerungszeit Δt ist in dieser Ausführungsform dabei eine Funktion der Anzahl von Öffnungen des Differentials im Verzögerungsmodus. Wie in 3 gezeigt, steigt die Verzögerungszeit Δt mit steigender Anzahl von Öffnungsvorgängen des Differentials im Verzögerungsmodus, ohne dass dazwischen ein Öffnungsvorgang im Normalmodus erfolgt, degressiv auf einen Maximalwert Δtmax an.
  • Nachdem das entsprechende Differential in Schritt VI beziehungsweise VII geöffnet wurde, kehrt das Verfahren zurück zum Ausgangsschritt I.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Muldenkipper
    2
    Vorderwagen
    3
    Hinterwagen
    4
    Knicklenkung
    5
    Kickgelenk
    6a, 6b
    Lenkzylinder
    7
    Antriebsmaschine
    8
    Getriebe
    9
    Vorderachse
    9a, 9b
    Vorderräder
    10, 11
    Hinterachse
    10a, 10b, 11a, 11b
    Hinterräder
    12, 13, 14
    sperrbares Querdifferential
    15
    sperrbares Längsdifferential
    20
    Differentialsperreinrichtung
    21
    Rechnereinrichtung
    22
    Traktionsschnittstelle
    23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f
    Drehzahlsensor
    24
    Sperrschnittstelle
    25
    Zähleinrichtung
    I
    Ermitteln einer Raddrehzahl
    II
    Ermitteln des Traktionszustands
    III
    Sperren eines Differentials
    IV
    Ermitteln der Raddrehzahl bei gesperrtem Differential
    V
    Ermitteln, ob Verzögerungsbedingung vorliegt
    VI
    Differentialöffnung im Normalmodus
    VII
    Differentialöffnung im Verzögerungsmodus
    Δtmax
    Maximalwert

Claims (10)

  1. Differentialsperreinrichtung (20) für eine Arbeitsmaschine (1), aufweisend eine Traktionsschnittstelle (22) zum Bereitstellen einer Drehzahl eines angetriebenen Rads (9a; 9b; 10a; 10b; 11a; 11b) der Arbeitsmaschine (1); eine Sperrschnittstelle (24) zum Ausgeben eines Sperrsignals an ein sperrbares Differential (12; 13; 14; 15) der Arbeitsmaschine (1), welches mit dem angetriebenen Rad (9a; 9b; 10a; 10b; 11a; 11b) in Wirkungszusammenhang steht; eine Rechnereinrichtung (21), die eingerichtet ist, um auf Basis der über die Traktionsschnittstelle (22) bereitgestellten Drehzahl zu ermitteln, ob das Rad (9a; 9b; 10a; 10b; 11a; 11b) einen Schlupf- oder Blockierzustand aufweist, um das Differential (12; 13; 14; 15) beim Vorliegen eines Schlupf- oder Blockierzustands über die Sperrschnittstelle (24) zu sperren, um die Drehzahl des angetriebenen Rads (9a; 9b; 10a; 10b; 11a; 11b) bei gesperrtem Differential (12; 13; 14; 15) zu überwachen, und um das Differential (12; 13; 14; 15) bis zum Einleiten eines Öffnungsvorgangs zum Öffnen des Differentials (12; 13; 14; 15) gesperrt zu halten; wobei die Rechnereinrichtung (21) ferner eingerichtet ist, um in einem Normalmodus betrieben zu werden, bei dem der Öffnungsvorgang des Differentials (12; 13; 14; 15) direkt nach dem Zeitpunkt eingeleitet wird, an dem die an der Traktionsschnittstelle (22) bereitgestellte Drehzahl in einem zulässigen Drehzahlbereich liegt; und um beim Vorliegen einer Verzögerungsbedingung in einem Verzögerungsmodus betrieben zu werden, bei dem der Öffnungsvorgang des Differentials (12; 13; 14; 15) um eine Verzögerungszeit (Δt) versetzt nach dem Zeitpunkt eingeleitet wird, an dem die an der Traktionsschnittstelle (22) bereitgestellte Drehzahl in einem zulässigen Drehzahlbereich liegt.
  2. Differentialsperreinrichtung (20) nach Anspruch 1, ferner mit einer Zähleinrichtung (25) zum Ermitteln der Anzahl von Sperrvorgängen des Differentials (12; 13; 14; 15) innerhalb einer bestimmten Zeitdauer; wobei die Rechnereinrichtung (21) eingerichtet ist, um in dem Verzögerungsmodus betrieben zu werden, wenn die mit der Zähleinrichtung (25) ermittelte Anzahl von Sperrvorgängen innerhalb der bestimmten Zeitdauer einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
  3. Differentialsperreinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, ferner mit einer Temperaturschnittstelle zum Bereitstellen einer ermittelten Temperatur des Differentials (12; 13; 14; 15); wobei die Rechnereinrichtung (21) eingerichtet ist, um in dem Verzögerungsmodus betrieben zu werden, wenn die an der Temperaturschnittstelle bereitgestellte Temperatur einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
  4. Differentialsperreinrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinrichtung (21) eingerichtet ist, um vom Verzögerungsmodus in den Normalmodus zu wechseln, wenn nach einem Öffnungsvorgang des Differentials (12; 13; 14; 15) eine vorbestimmte Abkühlzeitspanne verstrichen ist, in welcher keine erneute Sperrung des Differentials (12; 13; 14; 15) eingeleitet wurde.
  5. Differentialsperreinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinrichtung (21) eingerichtet ist, um beim fortlaufenden Betrieb im Verzögerungsmodus, die Verzögerungszeit (Δt) von einem Sperrvorgang zum folgenden Sperrvorgang zu erhöhen.
  6. Differentialsperreinrichtung (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinrichtung (21) eingerichtet ist, um die Verzögerungszeit (Δt) degressiv bis zu einer maximalen Verzögerungszeit (Δtmax) zu erhöhen.
  7. Arbeitsmaschine (1), aufweisend einen Antriebsstrang mit einer Antriebseinrichtung (7), einem sperrbaren Differential (12; 13; 14; 15), einer Achse (9; 10; 11) und einem an der Achse angebrachten Rad (9a; 9b; 10a; 10b; 11a, 11b); einen Drehzahlsensor (23a; 23b; 23c; 23d; 23e; 23f) zur Ermittlung der Drehzahl des Rads (9a; 9b; 10a; 10b; 11a; 11b); und eine Differentialsperreinrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Drehzahlsensor (23a; 23b; 23c; 23d; 23e; 23f) mit der Traktionsschnittstelle (22) und das sperrbare Differential (12; 13; 14; 15) mit der Sperrschnittstelle (24) verbunden sind.
  8. Arbeitsmaschine (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das sperrbare Differential (12; 13; 14; 15) als Lamellensperre ausgebildet ist.
  9. Arbeitsmasche (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine (1) ein Muldenkipper ist.
  10. Verfahren zum Sperren eines Differentials (12; 13; 14; 15) einer Arbeitsmaschine (1), umfassend Ermitteln (I) der Drehzahl eines angetriebenen Rads (9a; 9b; 10a; 10b; 11a; 11b) der Arbeitsmaschine (1); Vergleichen (II) der ermittelten Drehzahl mit einem zulässigen Drehzahlbereich des Rads (9a; 9b; 10a; 10b; 11a; 11b); Sperren (III) eines Differentials (12; 13; 14; 15) der Arbeitsmaschine (1), welches mit dem angetriebenen Rad (9a; 9b; 10a; 10b; 11a; 11b) in Wirkungszusammenhang steht, wenn die ermittelte Drehzahl außerhalb des zulässigen Drehzahlbereichs liegt; Ermitteln (IV), ob die Drehzahl des Rads (9a; 9b; 10a; 10b; 11a; 11b) bei gesperrtem Differential (12; 13; 14; 15) im zulässigen Drehzahlbereich liegt; Ermitteln (V), ob eine Verzögerungsbedingung vorliegt; Öffnen (VI) des Differentials (12; 13; 14; 15) in einem Normalmodus direkt nach dem Zeitpunkt, an dem die Drehzahl des Rads im zulässigen Drehzahlbereich liegt, wenn keine Verzögerungsbedingung vorliegt; und Öffnen (VII) des Differentials (12; 13; 14; 15) in einem Verzögerungsmodus um eine Verzögerungszeit (Δt) versetzt nach dem Zeitpunkt, an dem die Drehzahl im zulässigen Drehzahlbereich liegt, wenn eine Verzögerungsbedingung vorliegt.
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