DE102017222111B4

DE102017222111B4 - Verfahren zum Kalibrieren eines Kennfelds eines Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine sowie Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102017222111B4
Application number: DE102017222111.9A
Authority: DE
Inventors: Hans Höfler; Udo Brehmer; Thomas Kurz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2019-10-31
Anticipated expiration: 2037-12-08
Also published as: WO2019110259A3; WO2019110259A4; DE102017222111A1; WO2019110259A2; US20200324771A1

Abstract

Verfahren zum Kalibrieren eines Kennfelds (14) eines Antriebsstrangs (1) einer Arbeitsmaschine (2) das eine Bremspedalkennlinie (15) eines Bremssystems (11) und eine Kupplungskennlinie (16) einer Fahrantriebskupplung (5) umfasst, bei dem ein Öffnungspunkt (17), zu dem die Fahrantriebskupplung (5) beim Betätigen eines Bremspedals des Bremssystems (11) in Abhängigkeit eines Pedalwegs (27, 28) geöffnet wird, und/oder ein Schließpunkt (18), zu dem die Fahrantriebskupplung (5) beim Lösen des Bremspedals in Abhängigkeit des Pedalwegs (27, 28) geschlossen wird, kalibriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betätigen und/oder Lösen des Bremspedals zumindest ein Ist-Drehzahlverlauf (19) des Antriebsstrangs (1) ermittelt wird, dass der ermittelte Ist-Drehzahlverlauf (19) mit einem abgespeicherten korrespondierenden Soll-Drehzahlverlauf (20) verglichen wird und dass der Öffnungspunkt (17) und/oder Schließpunkt (18) der Fahrantriebskupplung (5) derart angepasst wird, dass die Abweichung des Ist-Drehzahlverlaufs (19) vom Soll-Drehzahlverlauf (20) minimiert wird, wobei während der Ermittlung des Ist-Drehzahlverlaufs (19) ein Abtriebsdrehmoment ermittelt wird und dass aus mehreren für unterschiedliche Abtriebsdrehmomente hinterlegten Kennfeldern (14) und Soll-Drehzahlverläufen (20), das mit dem ermittelten Abtriebsdrehmoment korrespondierende Kennfeld (14) und der zugehörige Soll-Drehzahlverlauf (20) ausgewählt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines Kennfelds eines Antriebsstrangs sowie eine Arbeitsmaschine gemäß der im Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche näher definierten Art.
Aus der Fahrzeugtechnik sind Arbeitsmaschinen, wie z. B. Gabelstapler, Radlader oder Sonderfahrzeuge bekannt, welche mit einem hydrodynamischen Fahrantrieb ausgestattet sind. Der hydrodynamische Antrieb besteht üblicherweise aus einem Antriebsmotor, einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und einen nachgeschalteten Getriebe. Der Antriebsmotor treibt einerseits über den Drehmomentwandler und eine Kupplungsvorrichtung Antriebsräder und andererseits direkt Verbraucher, wie beispielsweise hydraulische Pumpen, an. Mittels der hydraulischen Pumpe kann beispielsweise eine Ladeschaufel des Radladers betätigt werden. Solche Arbeitsmaschinen verfügen über eine Steuerungsfunktion, durch welche zu Beginn des Ladebetriebs beim Betätigen der Betriebsbremse, welche auf die Antriebsräder wirkt, die Fahrkupplung geöffnet wird. Durch das Öffnen der Fahrkupplung steht die Motorleistung fast vollständig der Fahrzeughydraulik eines Nebenantriebs zur Verfügung. In diesem Zustand, in welchem die Betriebsbremse aktiviert und der Nebenantrieb zugeschaltet ist, entsteht eine sehr große Verlustleistung im Drehmomentwandler, da ein Turbinenrad desselbigen nahezu oder vollständig steht, während sich ein Pumpenrad mit der Festbremsdrehzahl dreht.
Um die Antriebsmaschine in dieser Arbeitssituation zu entlasten, ist es gemäß der WO 2005/078304 A1 vorgesehen, die Fahrantriebskupplung zu öffnen, damit die für den Nebenantrieb verfügbare Motorleistung erhöht wird. Das Öffnen der Fahrantriebskupplung soll dabei über den Bremspedalweg gesteuert werden. Die Fahrantriebskupplung wird geöffnet, bevor die Bremskraft über die Betriebsbremse erzeugt wird. Damit die Antriebsmaschine beispielweise beim Wiederanfahren, also dem Schließen der Fahrantriebskupplung, nicht zurückrollt, wird die Betriebsbremse vollständig betätigt, die Fahrantriebskupplung geschlossen und sodann die Betriebsbremse gelöst. In diesem Überlappungsbereich aus geschlossener Fahrantriebskupplung und betätigter Betriebsbremse entstehen ein erhöhter Kraftstoffverbrauch sowie ein unvorteilhafter Verschleiß am Antriebsstrang. Mittels theoretischer Kennlinien können die Parameter des Überlappungsbereichs werksseitig korrigiert werden.
Die DE 10 2007 032 946 A1 offenbart ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Kalibrieren eines Kennfelds eines Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine. Die Arbeitsmaschine ist eine Land- oder Baumaschine. In dem Kennfeld sind eine Bremspedalkennlinie eines Bremssystems und eine Kupplungskennlinie einer Fahrantriebskupplung eingetragen. Bei dem Verfahren werden ein Öffnungspunkt und/oder ein Schließpunkt kalibriert. Bei dem Öffnungspunkt wird die Fahrantriebskupplung beim Betätigen eines Bremspedals des Bremssystems in Abhängigkeit eines Pedalwegs geöffnet. Zu dem Schließpunkt wird die Fahrantriebskupplung beim Lösen des Bremspedals in Abhängigkeit des Pedalwegs geschlossen.
Beim Betätigen und/oder Lösen des Bremspedals wird zumindest ein Ist-Drehzahlverlauf des Antriebsstrangs ermittelt wird. Der ermittelte Ist-Drehzahlverlauf wird mit einem abgespeicherten korrespondierenden Soll-Drehzahlverlauf verglichen. Der Öffnungspunkt und/oder Schließpunkt der Fahrantriebskupplung werden derart angepasst, dass die Abweichung des Ist-Drehzahlverlaufs vom Soll-Drehzahlverlauf minimiert wird.
Das Verfahren erlaubt es, theoretisch applizierte Kennlinien kontinuierlich im Fahrbetrieb so zu kalibrieren, dass das Fahrverhalten beim Öffnen und Schließen der Fahrantriebskupplung entsprechend der Sollvorgaben optimiert wird. Wenn die Fahrantriebskupplung zu früh geöffnet wird, d. h. der Öffnungspunkt zu früh eintritt, erhöht sich der Ist-Drehzahlverlauf, insbesondere einer Turbine, zu schnell, insbesondere in Richtung einer Antriebsdrehzahl einer Antriebsmaschine. Dahingegen bricht insbesondere eine Abtriebsdrehzahl ein. Bei einem zu späten Öffnen der Fahrantriebskupplung wird der Ist-Drehzahlverlauf über einen zu langen Zeitraum zu einer niedrigen Drehzahl abgesenkt, so dass der Wechsel zu einer höheren Drehzahl zu spät, insbesondere einem zu langen Pedalweg, eintritt.
Da der Wirkungsgrad der Arbeitsmaschine dadurch reduziert wird, gilt es derartige Erscheinungen zu vermeiden. Um dem entgegenzuwirken, kann beispielsweise über die Bremspedalkennlinie ein längerer Pedalweg eingestellt werden, so dass der Öffnungspunkt verschoben ist. Die Fahrantriebskupplung würde sich so dann erst öffnen, wenn ein längerer Pedalweg eingestellt ist, als beim zuvor gemessenen Betrieb. Durch das Verfahren wird eine effizientere Arbeitsmaschine bereitgestellt.
Von Vorteil ist es, wenn während der Ermittlung des Ist-Drehzahlverlaufs ein Abtriebsdrehmoment ermittelt wird. Aus mehreren für unterschiedliche Abtriebsdrehmomente hinterlegten Kennfeldern und/oder Soll-Drehzahlverläufen, wird anschließend das mit dem ermittelten Abtriebsdrehmoment korrespondierende Kennfeld und/oder der mit dem ermittelten Abtriebsdrehmoment ermittelte Soll-Drehzahlverlauf ausgewählt wird. Vorzugsweise ist in einem Steuergerät wenigstens ein Kennfeld hinterlegt, anhand welchem der Öffnungs- und Schließzeitpunkt der Fahrantriebskupplung in Abhängigkeit des Bremspedalwegs gewählt wird. Wenn von einer Sensorik ein Abtriebsdrehmoment erfasst wird, ist es vorzugsweise möglich, mittels des Steuergeräts das zugehörige Kennfeld zu detektieren und dieses mit einem Soll-Drehzahlverlauf zu vergleichen. Parallel wird vorzugsweise ein Ist-Drehzahlverlauf erzeugt, welcher den gegenwärtigen Betrieb der Arbeitsmaschine darstellt. Durch einen Vergleich der Drehzahlverläufe ist es möglich, das Kennfeld derart anzupassen, dass ein idealer Öffnung- und/oder Schließpunkt eingestellt ist.
Ein Ist-Turbinendrehzahlverlauf eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers wird vorteilhafterweise ermittelt und mit einem Soll-Turbinendrehzahlverlauf verglichen. Durch den Vergleich ist es möglich, Rückschlüsse auf das aktuelle und zu erwartende Verhalten der Arbeitsmaschine zu schließen, um das Kennfeld zu optimieren. Die Turbinendrehzahlverläufe erlauben es, zu ermitteln, ob der Öffnungspunkt bei zu kurz oder zu weit gedrücktem Bremspedal eintritt. Bei einem zu geringem Bremspedalweg läuft die Ist-Turbinendrehzahl beispielsweise in zu kurzer Zeit in Richtung der Antriebsdrehzahl, wobei sich diese schließlich im Wesentlichen angleichen. Um dies zu vermeiden, kann das Kennfeld kalibriert werden, indem der Bremspedalweg erhöht und somit der Öffnungspunkt verschoben wird. Die Drehzahlverläufe sind vorzugsweise im Steuergerät abgespeichert, so dass diese zur Auswertung zur Verfügung stehen.
Vorteilhafterweise wird ein Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf ermittelt und mit einem Soll-Abtriebsdrehzahlverlauf verglichen. Der Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf stellt insbesondere die Drehzahl eines dem Drehmomentwandler nachgelagerten Lastschaltgetriebes dar. Anhand des Abtriebsdrehzahlverlaufs ist es vorzugsweise möglich, zu erfassen, ob die Antriebsmaschine beim Anfahren im Hang zurück oder vor rollt. Wenn dies detektiert wird, ist eine Anpassung des Kennfelds notwendig, da beispielsweise der Schließpunkt der Fahrantriebskupplung nicht mit dem Öffnungspunkt des Bremssystems übereinstimmt.
Durch den Abgleich der Turbinendrehzahlverläufe und/oder der Abtriebsdrehzahlverläufe wird vorteilhafterweise ermittelt, ob beim Betätigen des Bremspedals ein erster Pedalweg und/oder beim Lösen des Bremspedals ein zweiter Pedalweg zu kurz oder zu lang ist. Der erste Pedalweg verläuft von einer Pedalanfangsstellung ausgehend bis zu einem Öffnungspunkt. Der zweite Pedalweg ist der Bereich des Bremspedalkennlinie, welcher von einer Pedalendstellung bis zum Schließpunkt zurückgelegt wird.
Es ist von Vorteil, wenn beim Betätigen des Bremspedals ein zu kurzer erster Pedalweg erkannt wird, wenn ein durch den Ist-Turbinendrehzahlverlauf definiertes erstes Ist-Zeitfenster kürzer ist als ein durch den Soll-Turbinendrehzahlverlauf definiertes erstes Soll-Zeitfenster. Innerhalb des Ist-Zeitfensters gleicht sich die Ist-Turbinendrehzahl ab der Pedalanfangsstellung an eine Antriebsdrehzahl einer Antriebseinheit des Antriebsstrangs an.
Es stellt einen Vorteil dar, wenn beim Betätigen des Bremspedals ein zu kurzer erster Pedalweg erkannt wird, wenn ein durch den Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf definiertes zweites Ist-Zeitfenster kürzer ist als ein durch den Soll-Abtriebsdrehzahlverlauf definiertes zweites Soll-Zeitfenster. Innerhalb des zweiten Ist-Zeitfensters fällt die Ist-Abtriebsdrehzahl ab dem Betätigen des Bremspedals auf null ab.
Beim Betätigen des Bremspedals wird ein zu langer erster Pedalweg erkannt, wenn ein drittes Ist-Zeitfenster, innerhalb dem die Ist-Turbinendrehzahl auf ein Ist-Minimum abfällt, länger ist als ein durch den Soll-Turbinendrehzahlverlauf definiertes drittes Soll-Zeitfenster.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn beim Betätigen des Bremspedals ein zu langer erster Pedalweg erkannt wird, wenn das Ist-Minimum unterhalb eines Soll-Minimums des Soll-Turbinendrehzahlverlaufs fällt.
Beim Lösen des Bremspedals wird vorteilhafterweise ein zu langer zweiter Pedalweg erkannt, wenn über den Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf ein Vor- oder Zurückrollen der Arbeitsmaschine erfasst wird, bevor sich das Bremspedal in seiner Pedalanfangsstellung befindet und/oder die Fahrantriebskupplung noch nicht vollständig geschlossen ist.
Ein Vor- oder Zurückrollen der Arbeitsmaschine wird vorteilhafterweise, insbesondere über einen Abtriebsdrehzahlgeber, erkannt, wenn der Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf von Null aus ansteigt.
Das Kennfeld wird vorteilhafterweise derart angepasst, dass der Pedalweg bei festgestelltem zu kurzen Pedalweg verlängert und bei festgestelltem zu langen Pedalweg verkürzt wird. Vorzugsweise bleibt die Kupplungskennlinie oder die Bremspedalkennlinie unverändert und die andere dieser beiden Kennlinien wird angepasst.
Von Vorteil ist es, wenn das angepasste Kennfeld für das ermittelte Abtriebsdrehmoment abgespeichert wird. Auf diese Weise ist es möglich, das Kennfeld erneut abzurufen, wenn dasselbe Abtriebsdrehmoment nochmals eintritt.
Das Verfahren wird vorteilhafterweise im laufenden Fahrbetrieb der Arbeitsmaschine, nach vorbestimmten Zeitintervallen und/oder automatisiert durchgeführt. Hierdurch wird das Kennfeld während der Laufzeit der Arbeitsmaschine regelmäßig angepasst, so dass diese optimal läuft.
Vorgeschlagen wird ferner eine Arbeitsmaschine, insbesondere Land- oder Baumaschine. Die Arbeitsmaschine umfasst einen Antriebsstrang, der eine Antriebseinheit, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, eine Fahrantriebskupplung, ein Bremssystem und ein elektronisches Steuergerät aufweist. In dem Steuergerät ist zumindest ein Kennfeld hinterlegt, das eine Bremspedalkennlinie des Bremssystems und eine Kupplungskennlinie der Fahrantriebskupplung umfasst. Das elektronische Steuergerät ist derart ausgebildet, dass mittels diesem ein Verfahren zum Kalibrieren des Kennfelds gemäß der vorangegangenen Beschreibung durchgeführt werden kann, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können.
Die Arbeitsmaschine ist hierdurch optimal eingestellt, so dass ein Vor- oder Zurückrollen effektiv vermieden werden kann. Ebenso ist der Wirkungsgrad verbessert, da ein Überlappungsbereich, in welchem die Fahrantriebskupplung bei durchgedrücktem Bremspedal geschlossen ist, reduziert werden kann.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen schematische Ansicht eines Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine und
2 ein Kennfeld der Arbeitsmaschine gemäß 1,
3 einen Ist-Drehzahlverlauf eines Antriebsstrangs und
4 einen Soll-Drehzahlverlauf eines Antriebsstrangs.

1 zeigt einen Antriebsstrang 1 einer Arbeitsmaschine 2. Der Antriebsstrang 1 umfasst eine Antriebseinheit 3, die über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 4 und eine Fahrantriebskupplung 5 einen oder mehrere Verbraucher antreibt. Die Arbeitsmaschine 2 treibt Räder 6 sowie wenigstens einen Nebenantrieb 7, wie beispielsweise hydraulische Pumpen zur Betätigung von Ladeschaufeln, an.
Der Drehmomentwandler 4 steht einerseits mit der Antriebseinheit 3 in Wirkverbindung, so dass auf ein Pumpenrad 8 des Drehmomentwandlers 4 ein Drehmoment der Antriebseinheit 3 übertragen werden kann. Andererseits ist der Drehmomentwandler 4 radseitig mit der Fahrantriebskupplung 5 und/oder einem Lastschaltgetriebe 9 verbunden. Ein Turbinenrad 10 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 4 nimmt die vom Pumpenrad 8 erzeugte Strömungsenergie auf und stellt diese in Form von mechanischer Energie der Fahrantriebskupplung 5 und dem Lastschaltgetriebe 9 bereit, wodurch vorzugsweise wenigstens ein Rad 6 angetrieben wird.
Antriebsseitig ist dem Drehmomentwandler 4 der Nebenantrieb 7 vorgeschaltet, welcher beispielsweise eine Hochdruckpumpe, ein Betonmischer oder eine Laufschaufel antreibt. Das dem Nebenantrieb 7 zur Verfügung stehende Drehmoment ist vorzugsweise von dem auf das Pumpenrad 8 des Drehmomentwandlers 4 übertragene Drehmoment der Antriebseinheit 3 abhängig.
Den Rädern 6 ist ein hydraulisches Bremssystem 11 vorgeschaltet, damit die Räder 6 beispielsweise während der Fahrt entsprechend der Stellung eines Bremspedals (nicht dargestellt) abgebremst oder im Stand am Drehen gehindert werden können. Zum Abbremsen der Räder 6 wird von dem Bremssystem 11 ein Bremsdruck bewirkt, mittels welchem der Bremsvorgang erfolgt.
In einer Arbeitssituation, in welcher der Nebenantrieb 7 aktiviert ist, wird der Antriebsstrang 1 entlastet, indem die Fahrantriebskupplung 5 geöffnet wird, wodurch die am hydrodynamischen Drehmomentwandler 4 und somit die dem Nebenantrieb 7 zu Verfügung stehende Leistung erhöht wird.
Wenn die Arbeitsmaschine 2, beispielswiese in einer Hanglange, positioniert werden soll, wird abhängig von einem Abtriebsdrehmoment des Lastschaltgetriebes 9, welches vorzugsweise mittels eines ersten Drehmomentsensors 12 erfasst wird, die Fahrantriebskupplung 5 erst dann geöffnet, wenn der Bremsdruck des Bremssystems 11 so hoch ist, dass das Fahrzeug in der Steigung gehalten werden kann, ohne weg zu rollen. Das Bremssystem 11 kann einen Drucksensor aufweisen, um den anliegenden Bremsdruck zu erfassen, sowie der gesamte Antriebsstrang 1 mehrere Drehmomentsensoren 12, 22 um die Drehzahlen sich drehender Bauteile zu erfassen.
Beim Anfahren in der Hanglage muss darauf geachtet werden, dass die Arbeitsmaschine 2 nicht zurückrollt. Dieser Fall würde eintreten, wenn die Bremskraft bei geschlossener Fahrantriebskupplung 5 nicht ausreicht, um die Arbeitsmaschine 2 bzw. dessen Räder 6 am Rollen zu hindern. Der Fahrantrieb, welcher durch die Fahrantriebskupplung 5 und das Lastschaltgetriebe 9 bewirkt wird, fährt im Wesentlichen gegen den Bremsdruck des Bremssystems 11, damit die Arbeitsmaschine 2 beim Öffnen der Fahrantriebskupplung 5 nicht zurück rollen kann. In diesem Überlappungsbereich sind der Kraftstoffverbrauch sowie der Verschleiß erhöht. Der Pedalweg des Bremspedals des Bremssystems 11 und das Öffnen der Fahrantriebskupplung 5 müssen daher exakt aneinander angepasst werden.
Unter anderem zu diesem Zweck umfasst die Arbeitsmaschine 2 ein elektronisches Steuergerät 13, in welchem ein Kennfeld 14 hinterlegt ist. In diesem Kennfeld 14 (vgl. 2) ist vorzugsweise die Bremskraft über dem Pedalweg angetragen. Das Kennfeld 14 erlaubt es, insbesondere unter Berücksichtigung verschiedener Betriebsparameter, die Fahrantriebskupplung 5 in Abhängigkeit des Pedalwegs bzw. des Bremsdrucks zu öffnen. Damit das Kennfeld 14 vorzugsweise während der gesamten Lebensdauer der Arbeitsmaschine 2 optimiert ist, wird das Verfahren gemäß der nachstehenden Beschreibung angewendet.
2 zeigt das Kennfeld 14, worin eine Bremspedalkennlinie 15 des hydraulischen Bremssystems 11 und eine Kupplungskennlinie 16 der Fahrantriebskupplung 5 (vgl. 1) dargestellt sind. In dem Kennfeld 14 ist das Bremsmoment des Bremssystems 11 über dessen Pedalweg angetragen. Die Bremspedalkennlinie 15 und die Kupplungskennlinie 16 weisen im kalibrierten Zustand eine Soll-Beziehung zueinander auf. Die Soll-Beziehung bildet wenigstens einen Öffnungspunkt 17 und einen Schließpunkt 18 der Bremspedalkennlinie 15 mit der Kupplungskennlinie 16 ab. Die Position des Öffnungspunkts 17 gibt an, zu welcher Pedalstellung die Fahrantriebskupplung 5 auslöst bzw. geöffnet wird. Hingegen gibt die Position des Schließpunkts 18 an, bei welcher Pedalstellung die Fahrantriebskupplung 5 beim Lösen des Bremspedals bzw. des Bremssystems 11 geschlossen wird.
Der Öffnungspunkt 17 bzw. der Schließpunkt 18 muss in Abhängigkeit des Zustands, beispielsweise bei einer Hanglage oder dem Stehen in einer Ebene, der Arbeitsmaschine 2 individuell gewählt werden. Für die Lebenszeit der Arbeitsmaschine 2 sollte der Öffnungspunkt 17 bzw. Schließpunkt 18 jeweils derart gewählt werden, dass die Arbeitsmaschine 2 bzw. dessen Räder 6 beim Anfahren nicht vor oder zurück rollen oder das Fahrzeug, beispielsweise am Hang in die entgegengesetzte Fahrtrichtung rollt, aber auch der Verschleiß des Antriebsstrangs 1 bspw. infolge eines zu hohen Bremsdrucks bei bereits geschlossener Fahrantriebskupplung 5 niedrig gehalten ist.
Damit jeweils der ideale Öffnungs- und/oder Schließpunkt 17, 18 eingestellt werden kann, wird beim Betätigen und/oder Lösen des Bremssystems 11 ein Ist-Drehzahlverlauf 19 (vgl. folgend in 3) des Antriebsstrangs 1 ermittelt. Dieser ermittelte Ist-Drehzahlverlauf 19 wird mit einem abgespeicherten korrespondierenden Soll-Drehzahlverlauf 20 (vgl. 4) verglichen. Es werden insbesondere verschiedene Parameter beider Drehzahlverläufe 19, 20 miteinander abgeglichen und basierend auf den Unterschieden beider Drehzahlverläufe 19, 20 zueinander bestimmt, inwiefern das Kennfeld 14 gemäß der 2 angepasst werden muss.
Das Kennfeld 14 wird derart kalibriert, dass der Pedalweg bis zum Öffnen oder Schließen der Kupplung verlängert oder verkürzt wird, indem die Kupplungskennlinie 16 oder die Bremspedalkennlinie 15 angepasst wird, während die jeweils andere Kennlinie 15, 16 unverändert bleibt. Durch die Anpassung der Kennlinien 15, 16 aneinander, werden der Öffnungs- und Schließpunkt 17, 18 im Kennfeld 14 verschoben, wodurch sich das Verhalten der Arbeitsmaschine 2 verändert und idealerweise optimiert wird.
Das für ein bestimmtes Abtriebsdrehmoment angepasste Kennfeld 14 wird im Steuergerät 13 abgespeichert und ist somit für den weiteren Betrieb zur Verfügung gestellt. Wenn dieses Abtriebsdrehmoment folgend erneut detektiert wird, ist es möglich, das jeweils passende Kennfeld 14 aufzurufen und anzuwenden.
Das Verfahren, welches anhand der folgenden Figuren detaillierter beschrieben wird, kann mehrmals durchgeführt werden, damit das Kennfeld 14 stets optimiert in dem Steuergerät 13 hinterlegt ist.
In 3 ist der während des Betriebs der Antriebsmaschine 2 ermittelte Ist-Drehzahlverlauf 19 dargestellt. Darin ist ein Ist-Turbinendrehzahlverlauf 21 des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 4 erfasst. An dem Antriebsstrang 1 gemäß der 1 ist ein zweiter Drehmomentsensor 22 zur Erfassung der Turbinendrehzahl vorgesehen. Ferner wird eine Antriebsdrehzahl 23 erfasst und in dem Ist-Drehzahlverlauf 19 gespeichert.
Weiterhin ist ein Ist-Bremspedalweg 24, welcher wiedergibt, wieweit das Bremspedal des Bremssystems 11 (vgl. 1) im zeitlichen Verlauf durchgedrückt ist, der anliegende Ist-Kupplungsschließdruck 25 sowie der Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf 26 hinterlegt. Der Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf 26 wird mittels des ersten Drehmomentsensors 12 am Lastschaltgetriebe 9 gemessen.
Maßgeblich für die Anpassung des Kennfelds 14 gemäß der 2 ist, ob ein Pedalweg 27, 28 beim Betätigen und/oder Lösen des Bremspedals zu kurz oder zu lang ist. Hierbei wird beim Betätigen des Bremspedals ein aus einer Pedalanfangsstellung 29 bis zum Öffnungspunkt 17 zurückgelegter ersten Pedalweg 27 und beim Lösen des Bremspedals ein aus einer Pedalendstellung 30 bis zum Schließpunkt 18 zurückgelegter zweiter Pedalweg 28 überprüft. Um festzustellen, ob die Pedalwege 27, 28 zu kurz oder zu lang sind, wird wenigstens der Ist-Drehzahlverlauf 19 mit dem korrespondierenden Soll-Drehzahlverlauf 20 verglichen.
Hierzu werden im Ist-Drehzahlverlauf 19 mehrere, vorzugsweise zumindest ein, Ist-Zeitfenster 31, 32, 33 bestimmt. Ein erstes Ist-Zeitfenster 31 ist durch den Ist-Turbinendrehzahlverlauf 21 definiert, welcher zwischen der Pedalanfangsstellung 29 und einem Näherungsbereich 34 verläuft. Der Näherungsbereich 34 wird als derjenige angesehen, in welchem sich die Ist-Turbinendrehzahl 21 an die Antriebsdrehzahl 23 der Antriebseinheit, vorzugsweise maximal, angeglichen hat.
Ein zweites Ist-Zeitfenster 32 ist durch den Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf 26 definiert, welcher zwischen der Pedalanfangsstellung 29 und einem Nullpunkt 35 verläuft. In dem Nullpunkt 35 ist die Abtriebsdrehzahl zumindest kurzeitig gleich Null, so dass von dem Lastschaltgetriebe 9 kein Drehmoment auf die Räder 6 übertragen wird.
Ein drittes Ist-Zeitfenster 33 ist durch den Ist-Turbinendrehzahlverlauf 21 definiert, welcher zwischen der Pedalanfangsstellung 29 und einem Ist-Minimum 36 verläuft. In dem Ist-Minimum 36 ist der Ist-Turbinendrehzahlverlauf 21 zumindest kurzeitig auf einen Minimalwert gesunken.
Korrespondierend zu diesen Ist-Zeitfenstern 31, 32, 33 existieren in dem Soll-Drehzahlverlauf 20 gemäß der 4 Soll-Zeitfenster 37, 38, 39 wobei für die Merkmale, die im Vergleich zum in 3 dargestellten Ist-Drehzahlverlauf 19 in ihrer Ausgestaltung und/oder Wirkweise identisch und/oder zumindest vergleichbar sind, gleiche Bezugszeichen verwendet. Sofern diese nicht nochmals detailliert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und Wirkweise der vorstehend bereits beschriebenen Merkmale.
Neben der Antriebsdrehzahl 23, der Pedalanfangsstellung 29, der Pedalendstellung 30, dem Näherungsbereich 34, dem Nullpunkt 35 sowie dem Ist-Minimum 36 sind ferner ein Soll-Turbinendrehzahlverlauf40, ein Soll-Bremspedalweg 41, ein Soll-Abtriebsdrehzahlverlauf 42 sowie ein Soll-Kupplungsschließdruck 34 in dem Soll-Drehzahlverlauf 20 hinterlegt.
Ferner werden zwischen der Pedalanfangsstellung 29 und dem Näherungsbereich 34 ein erstes Soll-Zeitfenster 37, zwischen der Pedalanfangsstellung 29 und dem Nullpunkt 35 ein zweites Soll-Zeitfenster 38 und/oder zwischen der Pedalanfangsstellung 29 und dem Ist-Minimum 36 ein drittes Soll-Zeitfenster 39 festgestellt. Auf die nähere Erläuterung der einzelnen Merkmale wird hierbei verzichtet, da diese gemäß der vorherigen Beschreibung der 1 bis 3 bereits detailliert erläutert wurden.
Folgend wird auf die 1 bis 4 Bezug genommen, um das Verfahren zu erläutern. Bei einer Bezugnahme auf das Kennfeld 14 wird auf die 2, auf die Ist-Verläufe auf die 3 und auf die Soll-Werte auf die 3 verwiesen.
Um nun feststellen zu können, ob der erste Pedalweg 27 zu kurz und/oder lang ist, werden das erste und/oder zweite Ist-Zeitfenster 31, 32 des Ist-Drehzahlverlaufs 19 gemäß der 3 mit dem ersten und/oder zweiten Soll-Zeitfenster 37, 38 des Soll-Drehzahlverlaufs 20 gemäß der 4 verglichen. Somit kann ermittelt werden, ob sich der Ist-Turbinendrehzahlverlauf 21 früher oder später an die Antriebsdrehzahl 23 angleicht als der Soll-Turbinendrehzahlverlauf 40 (vgl. 3 und 4). Ebenso kann festgestellt werden, ob der Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf 26 früher oder später auf den Nullpunkt 35 abfällt als der Soll-Abtriebsdrehzahlverlauf 42.
Bei einem zu kurzen ersten Pedalweg 27, ist der Öffnungspunkt 17 der Fahrantriebskupplung 5 zu früh eingestellt, wodurch der Ist-Turbinendrehzahlverlauf 21 auf die Antriebsdrehzahl 23 aufdreht und der Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf 26 stark einbricht. Wenn ein zu kurzer erster Pedalweg 27 ermittelt wird, wird der Öffnungspunkt 17 des Kennfelds 14 gemäß der 1 verschoben, so dass sich der erste Pedalweg 27 verlängert.
Ein zu langer erster Pedalweg 27 wird erkannt, wenn das dritte Ist-Zeitfenster 33 länger ist als ein drittes Soll-Zeitfenster 39, worin der Ist-Turbinendrehzahlverlauf 21 ab der Pedalanfangsstellung 29 auf den Ist-Minimum 36 abfällt. Der erste Pedalweg 27 ist zu lang, wenn der Ist-Minimum 36 des Ist-Turbinendrehzahlverlaufs 21 unter ein Soll-Minimum 45 des Soll-Turbinendrehzahlverlaufs 40 fällt.
Bei einem zu langen ersten Pedalweg 27 wird die Fahrantriebskupplung 5 zu spät geöffnet, so dass die Ist-Turbinendrehzahl 21 abgebremst wird und zu lange auf einer kleinen Ist-Turbinendrehzahl 21 gehalten wird. Der Näherungsbereich 34, in welchem sich der Ist-Turbinendrehzahlverlauf 21 der Antriebsdrehzahl 23 nähert, tritt sodann zu spät ein. Hierbei ist es hilfreich, den Öffnungspunkt 17 durch ein Verschieben der Kupplungskennlinie 16 zu ändern.
Der zweite Pedalweg 28 verläuft zwischen der Pedalendstellung 30 und dem Schließpunkt 18. Beim Lösen des Bremspedals aus der Pedalendstellung 30 wird ein zu langer zweiter Pedalweg 28 erkannt, wenn über den Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf 26 ein Vor- oder Zurückrollen der Arbeitsmaschine 2 erkannt wird. Das Vor- oder Zurückrollen wird erkannt, wenn der Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf 26 in einem Rollbereich 44 von Null aus ansteigt.
Auch bei der Detektion eines zu langen zweiten Pedalwegs 28 wird das Kennfeld 14 gemäß der 2 entsprechend angepasst, indem vorzugsweise die Kupplungskennlinie 16 oder die Bremspedalkennlinie 15 verschoben wird, so dass der Schließpunkt 18 früher eintritt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsstrang
2: Arbeitsmaschine
3: Antriebseinheit
4: Drehmomentwandler
5: Fahrantriebskupplung
6: Rad
7: Nebenantrieb
8: Pumpenrad
9: Lastschaltgetriebe
10: Turbinenrad
11: Bremssystem
12: erster Drehmomentsensor
13: Steuergerät
14: Kennfeld
15: Bremspedalkennlinie
16: Kupplungskennlinie
17: Öffnungspunkt
18: Schließpunkt
19: Ist-Drehzahlverlauf
20: Soll-Drehzahlverlauf
21: Ist-Turbinendrehzahlverlauf
22: zweiter Drehmomentsensor
23: Antriebsdrehzahl
24: Ist-Bremspedalweg
25: Ist-Kupplungsschließdruck
26: Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf
27: erster Pedalweg
28: zweiter Pedalweg
29: Pedalanfangsstellung
30: Pedalendstellung
31: erstes Ist-Zeitfenster
32: zweites Ist-Zeitfenster
33: drittes Ist-Zeitfenster
34: Näherungsbereich
35: Nullpunkt
36: Ist-Minimum
37: erstes Soll-Zeitfenster
38: zweites Soll-Zeitfenster
39: drittes Soll-Zeitfenster
40: Soll-Turbinendrehzahlverlauf
41: Soll-Bremspedalweg
42: Soll-Abtriebsdrehzahlverlauf
43: Soll-Kupplungsschließdruck
44: Rollbereich
45: Soll-Minimum

Claims

Verfahren zum Kalibrieren eines Kennfelds (14) eines Antriebsstrangs (1) einer Arbeitsmaschine (2) das eine Bremspedalkennlinie (15) eines Bremssystems (11) und eine Kupplungskennlinie (16) einer Fahrantriebskupplung (5) umfasst, bei dem ein Öffnungspunkt (17), zu dem die Fahrantriebskupplung (5) beim Betätigen eines Bremspedals des Bremssystems (11) in Abhängigkeit eines Pedalwegs (27, 28) geöffnet wird, und/oder ein Schließpunkt (18), zu dem die Fahrantriebskupplung (5) beim Lösen des Bremspedals in Abhängigkeit des Pedalwegs (27, 28) geschlossen wird, kalibriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betätigen und/oder Lösen des Bremspedals zumindest ein Ist-Drehzahlverlauf (19) des Antriebsstrangs (1) ermittelt wird, dass der ermittelte Ist-Drehzahlverlauf (19) mit einem abgespeicherten korrespondierenden Soll-Drehzahlverlauf (20) verglichen wird und dass der Öffnungspunkt (17) und/oder Schließpunkt (18) der Fahrantriebskupplung (5) derart angepasst wird, dass die Abweichung des Ist-Drehzahlverlaufs (19) vom Soll-Drehzahlverlauf (20) minimiert wird, wobei während der Ermittlung des Ist-Drehzahlverlaufs (19) ein Abtriebsdrehmoment ermittelt wird und dass aus mehreren für unterschiedliche Abtriebsdrehmomente hinterlegten Kennfeldern (14) und Soll-Drehzahlverläufen (20), das mit dem ermittelten Abtriebsdrehmoment korrespondierende Kennfeld (14) und der zugehörige Soll-Drehzahlverlauf (20) ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ist-Turbinendrehzahlverlauf (21) eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers (4) ermittelt und mit einem Soll-Turbinendrehzahlverlauf (40) verglichen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf (26) ermittelt und mit einem Soll-Abtriebsdrehzahlverlauf (42) verglichen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Abgleich der Turbinendrehzahlverläufe (21, 40) und/oder der Abtriebsdrehzahlverläufe (26, 42) ermittelt wird, ob beim Betätigen des Bremspedals ein aus einer Pedalanfangsstellung (29) bis zum Öffnungspunkt (17) zurückzulegender erster Pedalweg (27) und/oder beim Lösen des Bremspedals ein aus einer Pedalendstellung (30) bis zum Schließpunkt (18) zurückzulegender zweiter Pedalweg (28) zu kurz oder zu lang ist.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betätigen des Bremspedals ein zu kurzer erster Pedalweg (27) erkannt wird, wenn ein durch den Ist-Turbinendrehzahlverlauf (21) definiertes erstes Ist-Zeitfenster (31), innerhalb dem sich der Ist-Turbinendrehzahlverlauf (21) an eine Antriebsdrehzahl (23) einer Antriebseinheit (3) des Antriebsstrangs (1) angleicht, kürzer ist als ein durch den Soll-Turbinendrehzahlverlauf (40) definiertes erstes Soll-Zeitfenster (37).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betätigen des Bremspedals ein zu kurzer erster Pedalweg (27) erkannt wird, wenn ein durch den Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf (26) definiertes zweites Ist-Zeitfenster (32), innerhalb dem der Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf (26) auf null abfällt, kürzer ist als ein durch den Soll-Abtriebsdrehzahlverlauf (42) definiertes zweites Soll-Zeitfenster (38).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betätigen des Bremspedals ein zu langer erster Pedalweg (27) erkannt wird, wenn ein drittes Ist-Zeitfenster (33), innerhalb dem der Ist-Turbinendrehzahlverlauf (21) auf ein Ist-Minimum (36) abfällt, länger ist als ein durch den Soll-Turbinendrehzahlverlauf (40) definiertes drittes Soll-Zeitfenster (39).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betätigen des Bremspedals ein zu langer erster Pedalweg (27) erkannt wird, wenn das Ist-Minimum (36) unterhalb eines Soll-Minimums (45) des Soll-Turbinendrehzahlverlaufs (40) fällt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Lösen des Bremspedals ein zu langer zweiter Pedalweg (28) erkannt wird, wenn über den Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf (26) ein Vor- oder Zurückrollen der Arbeitsmaschine (2) erfasst wird, bevor sich das Bremspedal in seiner Pedalanfangsstellung (29) befindet und/oder die Fahrantriebskupplung (5) noch nicht vollständig geschlossen ist.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vor- oder Zurückrollen der Arbeitsmaschine (2) erkannt wird, wenn der Ist-Abtriebsdrehzahlverlauf (26) von einem Nullpunkt (35) aus ansteigt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld (14) derart angepasst wird, dass der Pedalweg (27, 28) bei festgestelltem zu kurzen Pedalweg (27) verlängert und bei festgestelltem zu langen Pedalweg (28) verkürzt wird, wobei vorzugsweise die Kupplungskennlinie (16) oder die Bremspedalkennlinie (15) unverändert bleibt und die andere dieser beiden Kennlinien (15, 16) angepasst wird.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das angepasste Kennfeld (14) für das ermittelte Abtriebsdrehmoment abgespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren im laufenden Fahrbetrieb der Arbeitsmaschine (2), nach vorbestimmten Zeitintervallen und/oder kontinuierlich automatisiert durchgeführt wird.
Arbeitsmaschine (2) mit einem Antriebsstrang (1), der eine Antriebseinheit (3), einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (4), eine Fahrantriebskupplung (5), ein Bremssystem (11) und ein elektronisches Steuergerät (13) umfasst, wobei in dem Steuergerät (13) zumindest ein Kennfeld (14) hinterlegt ist, das eine Bremspedalkennlinie (15) des Bremssystems (11) und eine Kupplungskennlinie (16) der Fahrantriebskupplung (5) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät (13) derart ausgebildet ist, dass mittels diesem ein Verfahren zum Kalibrieren des Kennfelds (14) gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche durchführbar ist.