DE102017223141A1

DE102017223141A1 - Verfahren zum Betreiben einer hydraulisch betätigbaren Nebenabtrieb-Kupplung

Info

Publication number: DE102017223141A1
Application number: DE102017223141.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Stockbauer; Alexander Stöbich
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2019-06-19
Also published as: CN110001392A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer hydraulisch betätigbaren Nebenabtrieb-Kupplung (6), durch welche in einem Antriebsstrang (2) eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs (1) ein an einer Nebenabtriebswelle (7) eines Nebenabtriebs (5) angebundenes Arbeitsgerät (9, 10) einbindbar ist, wobei durch die Nebenabtrieb-Kupplung (6) zum Antrieb des Arbeitsgerätes (9, 10) druckabhängig ein Drehmoment auf die Nebenabtriebswelle (7) durch Kraftschluss übertragen wird, wobei die Nebenabtrieb-Kupplung (6) mit einem ersten Kupplungsdruck (p) beaufschlagt wird, wobei nach einer vorgebbaren Zeitdauer (Δt') geprüft wird, ob durch die Nebenabtrieb-Kupplung (6) eine Mindestantriebsdrehzahl auf die Nebenabtriebswelle (7) übertragen wird, und dass bei Feststellen eines Unterschreitens dieser Mindestantriebsdrehzahl die Nebenabtrieb-Kupplung (6) durch Beaufschlagung mit einem zweiten Kupplungsdruck vollständig eingerückt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer hydraulisch betätigbaren Nebenabtrieb-Kupplung, durch welche in einem Antriebsstrang eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs ein an einer Nebenabtriebswelle eines Nebenabtriebs angebundenes Arbeitsgerät einbindbar ist. Durch die Nebenabtrieb-Kupplung wird zum Antrieb des Arbeitsgerätes druckabhängig ein Drehmoment auf die Nebenabtriebswelle durch Kraftschluss übertragen. Unter dem Begriff Arbeitsgerät werden sowohl Anbaugeräte, die beispielsweise mittels einer Dreipunktkrafthebers front und/oder heckseitig an dem Arbeitsfahrzeug angeordnet werden können, oder Anhängegeräte, die von dem Arbeitsfahrzeug gezogen werden, verstanden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuergerät für einen Antriebsstrang eines landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs, ein Computerprogrammprodukt sowie einen Antriebsstrang eines landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs.
Land- oder kommunalwirtschaftlich nutzbare Arbeitsfahrzeuge sind heck- oder frontseitig mit einem als Zapfwelle oder PTO (power take-off) bezeichneten Nebenabtrieb versehen. Dieser weist einen mit einem Keilwellenprofil versehenen Zapfwellenstummel auf, von dem aus Arbeitsgeräte durch eine Gelenkwelle angetrieben werden können. Bei einigen dieser Arbeitsgeräte können während des Betriebs Drehmomentspitzen auftreten, die zu erheblichen Schäden im Antriebsstrang des Arbeitsfahrzeugs oder an den Bauteilen des Arbeitsgerätes führen können. Ein plötzlicher Drehmomentanstieg tritt zumeist dann auf, wenn der Betrieb einer angetriebenen Baueinheit des Arbeitsgerätes blockiert wird. So kann es beispielsweise sein, dass bei einem rotativ angetriebenen Arbeitsgerät zur Bodenbearbeitung, wie zum Beispiel einer Bodenfräse oder einer Kreiselegge, von den Werkzeugen ein Stein oder ein Fremdkörper erfasst und dadurch das gesamte Arbeitsgerät blockiert wird. Ein ähnlicher Zustand kann bei einem Arbeitsgerät wie einer Ballenpresse oder einem Ladewagen mit einer Pick-up eintreten, welche an das Arbeitsfahrzeug angekoppelt werden und durch den Nebenabtrieb angetrieben werden. So kann sich beispielsweise aufgrund des Zustandes von aufzunehmendem Erntegutes oder einer zu großen Erntegutmenge ein Stau innerhalb der Ballenpresse oder der Pick-up bilden, der ebenfalls zu einem plötzlichen Drehmomentanstieg führt.
Aus diesem Grund weisen die Hersteller entsprechender Arbeitsgeräte ihre Kunden darauf hin, dass zwischen der Nebenabtriebswelle der Arbeitsmaschine und einem Getriebeeingang des Arbeitsgeräts eine Überlastsicherung vorzusehen ist. Diese kann unter anderem baulich mit der Gelenkwelle kombiniert werden und als Reibkupplung ausgebildet sein. Entsprechende Überlastsicherungen weisen aber erhebliche Nachteile auf. Bei Reibkupplungen, die zwischen der Nebenabtriebswelle und dem Arbeitsgerät angeordnet sind, kann der als Aufreißen bezeichnete plötzlich auftretende Schlupf nicht sofort vom Fahrer erkannt werden, so dass diese Reibkupplung verhältnismäßig schnell verschleißt. Zudem führt die Anordnung der als Überlastsicherung dienenden Reibkupplung zu einer Drehmomentbegrenzung, welche das Lösen eines blockierten Anbau- oder Anhängegerätes durch ein wiederholtes Ein- und Ausrücken der Nebenabtrieb-Kupplung, das so genanntes Wegreißen, verhindert.
Weiterhin sind land- oder kommunalwirtschaftlich nutzbare Arbeitsfahrzeuge mit einem Antriebsstrang bekannt, der eine Antriebsmaschine, ein Getriebe, eine Nebenabtrieb-Kupplung und zumindest eine Nebenabtriebswelle umfasst. Ein derartiger Antriebstrang ist aus der DE 40 01 398 A1 bekannt. Dabei soll die als Reibkupplung ausgebildete Nebenabtrieb-Kupplung zwischen einem Leistungsstrang eines Verbrennungsmotors und der zum Antrieb von Anbaugeräten dienenden Nebenabtriebswelle angeordnet sein. Ein als Proportionalventil ausgebildetes Steuerventil steuert die Druckmittelzufuhr in die hydraulische Betätigung der Nebenabtrieb-Kupplung und somit deren Ein- bzw. Ausrückvorgang mittels einer vorgegebenen Kennlinie. Weiterhin weist die Anordnung ein Steuergerät auf, an das Sensoren zur Erfassung fahrzeugspezifischer Werte angeschlossen sind. Bei diesen fahrzeugspezifischen Werten soll es sich um eingangsseitige und ausgangsseitige Drehzahlen der Nebenabtrieb-Kupplung handeln, die zur Ermittlung des Schlupfes der Nebenabtrieb-Kupplung dienen. Weiterhin sollen die Sensoren auch Drehschwingungen am Zapfwellenkupplungseingang und/oder -ausgang abgreifen. Wenn kritische fahrzeugspezifische Werte, d.h., beispielsweise eine Überschreitung eines Grenzwertes des Schlupfes über einen vorgegebenen Mindestzeitraum hinaus ermittelt werden, soll die Nebenabtrieb-Kupplung dauerhaft ausgekuppelt werden.
Das aus der DE 40 01 398 A1 bekannte Verfahren ermöglicht es einem Fahrzeugführer der Arbeitsmaschine einer Blockade des Anbau- oder Anhängegerätes als erste und einfachste Maßnahme dadurch zu begegnen, dass dieser den Nebenabtrieb wiederholt ein- und ausschaltet, um das Anbau- oder Anhängegerät freizubekommen. Dies führt jedoch wegen des vorgegebenen Mindestzeitraumes, innerhalb dessen Schlupf zugelassen wird, bevor die Nebenabtrieb-Kupplung ausgerückt wird, zu einer hohen mechanischen Belastung, welche einen hohen Verschleiß und das Auftreten von Schäden bis zur Zerstörung der Nebenabtrieb-Kupplung zur Folge haben kann.
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches eine Überlastung der Nebenabtrieb-Kupplung aufgrund eines blockierten Anbau- oder Anhängegerätes erkennt, zugleich jedoch die Funktion des Wegreißens erhalten bleibt.
Diese Aufgabe wird aus verfahrenstechnischer Sicht ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Aus vorrichtungstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung der Aufgabe ausgehend vom Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs 6 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen. Die hierauf jeweils folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Des Weiteren sind ein Computerprogrammprodukt, ein Datenträger sowie ein Antriebsstrang Gegenstand der Ansprüche 8, 9 und 10.
Gemäß dem Anspruch 1 wird ein Verfahren zum Betreiben einer hydraulisch betätigbaren Nebenabtrieb-Kupplung vorgeschlagen, durch welche in einem Antriebsstrang eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs ein an einer Nebenabtriebswelle eines Nebenabtriebs angebundenes Arbeitsgerät insbesondere mit einer Getriebeeinrichtung verbindbar ist. Durch die Nebenabtrieb-Kupplung wird zum Antrieb des Arbeitsgerätes druckabhängig ein Drehmoment auf die Nebenabtriebswelle durch Kraftschluss übertragen, wobei die Nebenabtrieb-Kupplung mit einem ersten Kupplungsdruckbeaufschlagt wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass nach einer vorgebbaren Zeitdauer geprüft wird, ob durch die Nebenabtrieb-Kupplung eine Mindestantriebsdrehzahl auf die Nebenabtriebswelle übertragen wird, und dass bei Feststellen des Unterschreitens dieser Mindestantriebsdrehzahl die Nebenabtrieb-Kupplung durch Beaufschlagung mit einem zweiten Kupplungsdruck vollständig eingerückt wird.
Durch das Überwachen des Erreichens einer auf die Nebenabtriebswelle übertragenen Mindestantriebsdrehzahl wird überprüft, ob an dem angetriebenen Arbeitsgerät bzw. einer angetriebenen Baueinheit des Arbeitsgerätes eine Blockade vorliegt. Wird die Mindestdrehzahl innerhalb der vorgebbaren Zeitdauer nicht erreicht, wird auf eine Blockierung des Arbeitsgerätes geschlossen und zum Schutz der Nebenabtrieb-Kupplung diese vollständig eingerückt. Dabei erfolgt die Steuerung des Kupplungsdruckes anhand einer Kupplungsdruck-Drehmoment-Kennlinie, wobei zunächst eine Beaufschlagung der Nebenabtrieb-Kupplung mit einem ersten Kupplungsdruck erfolgt, der zu einem späteren Zeitpunkt zum vollständigen Einrücken auf einen zweiten Kupplungsdruck erhöht wird. Der zweite Kupplungsdruck entspricht einem maximal zu übertragenden Drehmoment. Das vollständige Einrücken der Nebenabtrieb-Kupplung bewirkt, dass das Drehmoment in vollem Umfang bei gleichzeitigem Stillstand der Nebenabtriebswelle übertragen wird, was dazu führt, dass es zu einer Drückung der als Verbrennungskraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine kommt, bis diese abstirbt. Mit dem Absterben des Antriebsmotors wird auch die Drehmomentübertragung durch die Nebenabtrieb-Kupplung unterbrochen.
Demgegenüber erfolgt nach der DE 40 01 398 A1 nicht grundsätzlich eine Trennung des Antriebsstrang durch einen Ausrückvorgang der Nebenabtrieb-Kupplung, wenn an dieser Schlupf auftritt. Vielmehr soll das erst dann der Fall sein, wenn der Schlupf einen vorgegebenen Wert über einen Mindestzeitraum überschreitet. Der somit zeitweise auftretende Schlupf wird aber zu einem vorzeitigen Verschleiß der Nebenabtrieb-Kupplung führen.
Dazu sollte die Zeitdauer länger gewählt werden, als ein in Abhängigkeit vom Arbeitsgerät bestimmbarer Zeitraum, nach dem ein Losbrechmoment eines nichtblockierten Arbeitsgerätes erstmalig feststellbar ist. Entsprechend wird nach dem Einschalten der Nebenabtrieb-Kupplung für einen definierten Zeitraum ein Drehmoment auf das Arbeitsgerät übertragen, um auf diese Weise durch das Wegreißen eine Aufhebung der Blockade zu erreichen, andererseits wird die Dauer der Drehmomentübertragung durch Nebenabtrieb-Kupplung begrenzt, wenn ein Fortbestehen der Blockade festgestellt wird.
Hierzu kann die vorgebbare Zeitdauer in Abhängigkeit von der Schwungmasse des Arbeitsgerätes vorgegeben werden. Dies kann automatisch erfolgen, wenn das Arbeitsgerät durch ein Bussystem mit dem Arbeitsfahrzeug signaltechnisch verbunden wird und es somit möglich ist, spezifische Daten des Arbeitsgerätes zu empfangen, die eine arbeitsgerätespezifische Auswahl der vorgebbaren Zeitdauer erlauben.
Alternativ kann die Zeitdauer in Abhängigkeit von der Leistungsklasse des Arbeitsfahrzeugs vorgegeben werden. Hierbei bildet die maximale Leistung der Antriebsmaschine des Arbeitsfahrzeugs die Grundlage für die Vorgabe der Zeitdauer, da die Leistung ein begrenzender Faktor für die Arbeitsgeräte ist, welche mit dem Arbeitsfahrzeug zulässig betreibbar sind. Dabei kann sich an dem Arbeitsgerät orientiert, dessen Schwungmasse am größten ist, um die Zeitdauer vorzugeben.
In bevorzugter Ausführung wird bei Unterschreiten der Mindestdrehzahl ein Warnsignal ausgegeben, um den Fahrzeugführer über das Feststellen einer Blockade in Kenntnis zu setzen und das daraus resultierende Einrücken der Nebenabtrieb-Kupplung sowie das damit einhergehende Abwürgen der Antriebsmaschine.
Innerhalb eines Antriebstranges wird das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt durch ein für eine in einem Antriebsstrang eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs angeordnete, hydraulisch betätigbare Nebenabtrieb-Kupplung, durch welche eine Nebenabtriebswelle zum Antreiben eines landwirtschaftlichen Arbeitsgerätes verbindbar ist. Die Nebenabtrieb-Kupplung ist in der Weise ansteuerbar, dass diese druckabhängig ein Drehmoment auf die Nebenabtriebswelle durch Kraftschluss überträgt. Dazu ist die Nebenabtrieb-Kupplung mit einem ersten Kupplungsdruck beaufschlagbar. Um eine Überlastung der Nebenabtrieb-Kupplung aufgrund eines blockierten Arbeitsgerätes erkennen und zugleich jedoch die Funktion des Wegreißens erhalten zu können, ist das Steuergerät dazu eingerichtet, nach einer vorgebbaren Zeitdauer zu prüfen, ob durch die Nebenabtrieb-Kupplung eine Mindestantriebsdrehzahl auf die Nebenabtriebswelle übertragen wird. Bei einem Feststellen einer Unterschreitung dieser Mindestantriebsdrehzahl steuert das Steuergerät die Nebenabtrieb-Kupplung in der Weise an, dass diese durch Beaufschlagung mit einem zweiten Kupplungsdruck vollständig eingerückt wird.
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich auch als Computerprogrammprodukt verkörpern, welches, wenn es auf einem Prozessor eines Steuergeräts läuft, den Prozessor softwaremäßig anleitet, die zugeordneten erfindungsgegenständlichen Verfahrensschritte durchzuführen. In diesem Zusammenhang gehört auch ein computerlesbares Medium zum Gegenstand der Erfindung, auf dem ein vorstehend beschriebenes Computerprogrammprodukt abrufbar gespeichert ist.
Des Weiteren wird ein Antriebsstrang eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs vorgeschlagen, umfassend eine Antriebsmaschine, eine Getriebeeinrichtung und einen Nebenabtrieb, welcher zum Antreiben eines Arbeitsgerätes vorgesehen ist und eine hydraulisch betätigbare Nebenabtrieb-Kupplung und zumindest eine Nebenabtriebswelle aufweist, wobei von der Nebenabtrieb-Kupplung ein Drehmoment durch druckabhängig gesteuerten oder geregelten Kraftschluss auf die Nebenabtriebswelle übertragbar ist. Hierzu ist die Nebenabtrieb-Kupplung mit einem ersten Kupplungsdruck beaufschlagbar. Der Nebenabtrieb-Kupplung ist ein Steuergerät zugeordnet, welches dazu eingerichtet ist, nach einer vorgebbaren Zeitdauer zu prüfen, ob durch die mit dem ersten Kupplungsdruck beaufschlagte Nebenabtrieb-Kupplung eine Mindestantriebsdrehzahl auf die Nebenabtriebswelle übertragen wird, und das bei einem Feststellen einer Unterschreitung dieser Mindestantriebsdrehzahl das Steuergerät die Nebenabtrieb-Kupplung in der Weise ansteuert, das diese durch Beaufschlagung mit einem zweiten Kupplungsdruck vollständig eingerückt wird.
Bevorzugt ist die Nebenabtrieb-Kupplung als Lamellenkupplung ausgebildet.
Zur Überwachung der Übertragung einer Mindestantriebsdrehzahl auf die Nebenabtriebswelle durch die Nebenabtrieb-Kupplung ist dieser zumindest ausgangsseitig ein Messwertaufnehmer zugeordnet, der als Drehzahlsensor ausgebildet ist. Durch das Steuergerät, dem die von dem Drehzahlsensor erfasste Drehzahl zugeführt wird, erfolgt dann aufgrund einer Auswertung der Signale und des Vergleichs mit der Mindestantriebsdrehzahl das Erkennen des Vorliegens einer Blockade des Arbeitsgerätes und die entsprechende Ansteuerung der Nebenabtrieb-Kupplung, um diese vollständig Einzurücken.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

1 eine stark schematisierte Blockschaltbilddarstellung eines Arbeitsfahrzeugs mit einem Arbeitsgerät;
2 ein Diagramm eines Hochlaufs einer Nebenabtriebswelle des Arbeitsfahrzeugs mit angebautem, nicht blockiertem Arbeitsgerät;
3 ein Diagramm eines Hochlaufs der Nebenabtriebswelle mit blockiertem Arbeitsgerät; und
4 ein Diagramm eines Hochlaufs der Nebenabtriebswelle mit blockiertem Arbeitsgerät mit von einem Steuergerät erkannter Blockierung.

In 1 ist ein landwirtschaftliches Arbeitsfahrzeug 1 mit einem daran angeschlossenen Arbeitsgerät 9 stark schematisiert dargestellt. Bei dem Arbeitsfahrzeug 1 handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um einen Traktor und bei dem daran angeschlossenen Arbeitsgerät 9 um einen Ladewagen mit einer als Pick-up ausgeführten Baueinheit 10. Das Arbeitsfahrzeug 1 weist einen Antriebsstrang 2 auf, der mit einer als Verbrennungsmotor ausgeführten Antriebsmaschine 3, eine Getriebeeinrichtung 4 und einem zuschaltbaren Nebenabtrieb 5 ausgebildet ist. Der Nebenabtrieb 5 umfasst eine Nebenabtrieb-Kupplung 6, durch welche eine Nebenabtriebswelle 7 zur Übertragung einer Abtriebsdrehzahl mittels einer Gelenkswelle 8 auf das anzutreibende Arbeitsgerät 9 zuschaltbar ist. Zur Bereitstellung standardisierter Abtriebsdrehzahlen von 540 U/min, 750 U/min, 1.000 U/min sowie 1.400 U/min kann der Nebenabtrieb 5 ein Getriebe aufweisen. Die als Lamellenkupplung ausgebildete Nebenabtrieb-Kupplung 6 wird hydraulisch betätigt. Das von der Nebenabtrieb-Kupplung 6 maximal übertragbare Drehmoment ist in Abhängigkeit von einem einstellbaren Kupplungsdruck regelbar. Ein Ein- oder Ausrückvorgang sowie eine Steuerung des Kupplungsdrucks erfolgt mittels eines elektromagnetisch betätigbaren Proportionalventils und eines an der Nebenabtrieb-Kupplung 3 vorgesehenen Nehmerzylinders. Eine Druckmittelversorgung des Nehmerzylinders durch das Proportionalventil erfolgt mittels einer Hydraulikpumpe. Die Nebenabtriebswelle 7 des Arbeitsfahrzeugs 1 treibt durch die Gelenkwelle 8 die Baueinheit 10 des Arbeitsgerätes 9 an.
Der Antriebsmaschine 3, der Getriebeeinrichtung 4 sowie dem Nebenabtrieb 5 sind jeweils ein Steuergerät 11 bzw. 12 bzw. 13 zugeordnet, die mit weiteren - vorliegend nicht weiter dargestellten - Steuergeräten in ein Datenbussystem 14 des Arbeitsfahrzeuges eingebunden sind und untereinander kommunizieren. Dabei regelt das Steuergerät 11 die Antriebsmaschine 3, während das Steuergerät 12 der Getriebeeinrichtung 4 zugeordnet ist und dieses nach Art eines automatisierten Schaltgetriebes regeln kann. Das dem Nebenabtrieb 5 zugeordnete Steuergerät 13, das zur Ansteuerung der Nebenabtrieb-Kupplung 6 durch Betätigung des Proportionalventils eingerichtet ist, steht mit zumindest einem Drehzahlsensor 15 sowie zumindest einem Drucksensor 16 als Messwertaufnehmer, die der Nebenabtrieb-Kupplung 6 zugeordnet sind, signaltechnisch in Verbindung. Der zumindest eine Drehzahlsensor 15 ist ausgangsseitig der Nebenabtrieb-Kupplung 6 auf der Seite der Nebenabtriebswelle 7 angeordnet. Ein weiterer Drehzahlsensor 15 ist eingangsseitig der Nebenabtrieb-Kupplung 6 angeordnet, so dass eine Drehzahldifferenz zwischen der Getriebeeinrichtung 4 und der Nebenabtriebswelle 7 bestimmbar ist. Das Steuergerät 13 empfängt von den Drehzahlsensoren 15 und dem Drucksensor 16 Signale zur Auswertung, um die Nebenabtrieb-Kupplung 6 des Nebenabtriebs 5 anzusteuern. Das Abweichen von einer vorgeben Drehzahldifferenz wird von dem Steuergerät 13 als Schlupf erkannt, der an der Nebenabtrieb-Kupplung 6 auftritt und auf eine Überschreitung eines zulässigen Drehmoments schließen lässt.
In 2 ist ein Diagramm dargestellt, welches einen Hochlauf der Nebenabtriebswelle 7 mit an dem Arbeitsfahrzeug 1 angebautem, nicht blockiertem Arbeitsgerät 9 bzw. nicht blockierter Baueinheit 10 darstellt. In dem Diagramm sind ein prozentualer Motorlastverlauf 20 sowie ein Motordrehzahlverlauf 21 der Antriebsmaschinen 3, ein Drehzahlverlauf 22 der Nebenabtriebswelle 7 sowie ein Kupplungsdruckverlauf 23 über die Zeit dargestellt.
Der Aufbau des Kupplungsdrucks folgt einer in dem Steuergerät 13 hinterlegten Kennlinie. Mit dem Einschalten des Nebenabtriebs 5 in einem Zeitpunkt t1 wird die Nebenabtrieb-Kupplung 6 mit einem ersten Kupplungsdruck p_k1 beaufschlagt, der unterhalb eines vorgegebenen Kupplungsdruckes p_kmax liegt, der einem maximal zu übertagenden Drehmoment entspricht. Der Kupplungsdruck p_k1 wird zu einem Zeitpunkt t2 erreicht und bis zu einem späteren Zeitpunkt t3 konstant gehalten. Korrespondierend hiermit beginnt im Zeitpunkt t1 der Hochlauf der Nebenabtriebswelle 7, was durch den Drehzahlverlauf 22 veranschaulicht ist. In dieser Zeit kommt es zu einem Rutschen der Nebenabtrieb-Kupplung 6. Nach dem Zeitpunkt t3 ist der Hochlauf der Nebenabtriebswelle 7 abgeschlossen und damit die Rutschphase der Nebenabtrieb-Kupplung 6, was mittels der Drehzahlsensoren 15 bestimmbar ist. Der Kupplungsdruck wird nun auf den durch die Kennlinie vorgegebenen Kupplungsdruck p_kmax erhöht. Das Einschalten des Nebenabtriebs 5 im Zeitpunkt t1 führt zu einem maximalen Anstieg der Motorlast und einem gleichzeitigen Absinken der Motordrehzahl in der Hochlaufphase des Nebenabtriebs 5. In dem Zeitraum zwischen den Zeitpunkten t1 und t3 kommt es dabei zu einer Drückung der Antriebsmaschine 3.
In 3 ist ein Diagramm eines Hochlaufs der Nebenabtriebswelle 7 mit blockiertem Arbeitsgerät 9 dargestellt. Die Blockade des Arbeitsgerätes 9 bzw. der Baueinheit 10 führt dazu, dass der Drehzahlverlauf 22 der Nebenabtriebswelle 7 vom Einschalten des Nebenabtriebs 6 in dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t4 konstant bei einer Drehzahl von Null bleibt. Ab dem Zeitpunkt t4 wird der Kupplungsdruck auf den durch die Kennlinie vorgegebenen Kupplungsdruck p_kmax erhöht. Währenddessen erfolgt in dem Zeitraum von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 das Beaufschlagen der Nebenabtrieb-Kupplung 6 mit dem ersten Kupplungsdruck p_k1 . Das Beaufschlagen der Nebenabtrieb-Kupplung 6 mit dem ersten Kupplungsdruck p_k1 erfolgt dabei über einen vorgebaren Zeitraum hinweg bis zu dem Zeitpunkt t3. Die Länge des Zeitraums, innerhalb dessen die Nebenabtrieb-Kupplung 6 rutschen kann, wird seitens des Steuergerätes 13 durch einen Wert für den Zeitpunkt t3 vorgegeben. Erst nach dem Zeitpunkt t3 wird der Kupplungsdruck auf den durch die Kennlinie vorgegebenen Kupplungsdruck p_kmax erhöht.
Der Motorlastverlauf 20 sowie der Motordrehzahlverlauf 21 spiegeln die dabei auftretenden Belastungen wider. Während des Zeitraums zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 steigt die prozentuale Motorlast an während die Motordrehzahl abfällt. Ab dem Zeitpunkt t2, an welchem die Nebenabtrieb-Kupplung 6 mit dem ersten Kupplungsdruck p_k1 beaufschlagt wird, steigt die Motorlast auf einen maximalen Wert während die Motordrehzahl weiter abfällt. Nach Passieren des Zeitpunktes t3, in welchem der Kupplungsdruck auf den Kupplungsdruck p_kmax erhöht wird, kommt es im Zeitpunkt t4 aufgrund der Motordrückung zum Abwürgen der Antriebsmaschine 3.
Innerhalb eines mit Δt bezeichneten Zeitintervalls zwischen den Zeitpunkten t2 bis t4 kommt es somit zum Rutschen der Nebenabtrieb-Kupplung 6 mit einer maximalen Drehzahl, wodurch die Nebenabtrieb-Kupplung 6 einer extrem starken thermischen Belastung ausgesetzt ist. Das Vorliegen einer Blockierung des Arbeitsgerätes 9 9 bzw. dessen Baueinheit 10 wird erst dann erkannt, wenn es aufgrund der Blockierung zum Abwürgen der Antriebsmaschine 3 kommt. Wird das wiederholte Ein- und Ausschalten des Nebenabtriebs 5 durch einen Fahrzeugführer verwendet, um ein blockiertes Arbeitsgerät 9 bzw. dessen Baueinheit 10 zu lösen, führt dies zu einer starken Beschädigung zumindest der Nebenabtrieb-Kupplung 6.
4 zeigt ein Diagramm eines Hochlaufs der Nebenabtriebswelle 7 mit blockiertem Arbeitsgerät 9 bzw. blockierter Baueinheit 10 mit von dem Steuergerät 13 erfindungsgemäß erkannter Blockierung und als Reaktion darauf entsprechender Ansteuerung der Nebenabtrieb-Kupplung 6. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 stimmen die jeweiligen Verläufe 20, 21, 22, und 23 im Wesentlichen mit denen aus 3 überein. Ab dem Zeitpunkt t2 steigt der Kupplungsdruck gemäß dem Kupplungsdruckverlauf 23 zunächst auf den ersten Kupplungsdruck p_k1 an. Der Drehzahlverlauf der Nebenabtriebswelle 7 bleibt vom Einschalten des Nebenabtriebs 6 im Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t4 wegen der Blockierung konstant bei einer Drehzahl von Null.
Um das Auftreten der Blockierung zu erkennen, werden von dem Steuergerät 13 ab einem Zeitpunkt t3' von dem ausgangsseitig der Nebenabrieb-Kupplung 6 angeordneten Messwertaufnehmer, dem zumindest einen Drehzahlsensor 15, empfangene Signale ausgewertet, um zu bestimmen, ob die Nebenabtriebswelle 7 eine Mindestantriebsdrehzahl erreicht hat. Wird durch die Auswertung bestimmt, dass die Mindestantriebsdrehzahl der Nebenabtriebswelle 7 nach einer vorgebbaren Zeitdauer Δt' nicht erreicht wurde, so wird auf das Vorliegen einer Blockierung des Arbeitsgerätes 9 oder seiner Baueinheit 10 geschlossen. Um die Nebenabtrieb-Kupplung 6 vor Beschädigungen durch thermische Belastung zu schützen, wird im Anschluss an das Erkennen als Schutzmaßnahme der Kupplungsdruck auf den vorgegeben Kupplungsdruck p_kmax erhöht, bei dem das maximale Drehmoment übertragen wird. Dies führt dazu, dass, wie die Verläufe von Motorlast 20 und Motordrehzahl 21 in 4 zeigen, die Antriebsmaschine 3 abgewürgt wird.
Der Zeitraum Δt, d.h. die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten t2 und t4, innerhalb dessen es zum Rutschen der Nebenabtrieb-Kupplung 6 kommt, wird somit deutlich reduziert. Dabei erlaubt es die erfindungsgemäße Regelung weiterhin, als einfachste Maßnahme den Versuch, ein blockiertes Arbeitsgerät 9 oder dessen Baueinheit 10 zunächst durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Nebenantriebs 5 zu lösen.
Der Zeitpunkt t3' ergibt sich aus der vorgebaren Zeitdauer Δt', die ab dem Zeitpunkt t2, in dem die Nebenabtrieb-Kupplung mit dem ersten Kupplungsdruck p_k1 beaufschlagt wird, verstreichen muss, bevor durch das Steuergerät 13 ein Vergleich zwischen der von dem zumindest einen Drehzahlsensor 15 erfassten Drehzahl der Nebenabtriebswelle 7 und der Mindestdrehzahl durchgeführt wird. Die Zeitdauer Δt' kann in Abhängigkeit von der Schwungmasse des Arbeitsgerätes 9 bzw. der Baueinheit 10 bestimmt werden, da die Schwungmasse maßgeblich für den Zeitpunkt ist, in welchem erstmalig mit einer Rotation der Nebenabtriebswelle 7 zu rechnen ist. Besteht zwischen dem Arbeitsfahrzeug 1 und dem Arbeitsgerätes 9 eine signaltechnische Verbindung, beispielsweise durch ein Bussystem wie das ISOBUS-System, so lässt sich anhand von Informationen, die vom Arbeitsgerät 9 empfangbar sind, feststellen, ob es eine große Schwungmasse oder ein kleine Schwungmasse aufweist. Durch das Hinterlegen einer Vielzahl von Werten für die Zeitdauer Δt' im Steuergerät 13, welche mit unterschiedlichen Schwungmassen von Arbeitsgeräten korrespondieren, lässt sich auf einfache Weise für das jeweilige Arbeitsgerät eine Zeitdauer Δt' auswählen bzw. automatisch vorgeben, um das irrtümliche Feststellen einer Blockierung durch eine zu frühe Überprüfung des Vorliegens einer die Mindestdrehzahl überschreitenden Abtriebsdrehzahl durch das Steuergerät 13 zu verhindern.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Zeitdauer Δt' in Abhängigkeit von der Leistungsklasse des Arbeitsfahrzeugs 1 vorzugeben und in dem Steuergerät 13 zu hinterlegen. Die Leistungsklasse, das heißt die verfügbare Antriebsleistung der Antriebsmaschine 3 ist bestimmend für Größe des Arbeitsgerätes 9, welches mittels des Arbeitsfahrzeugs 1 technisch zulässig betreibbar ist. Somit wird in dem Steuergerät 13 lediglich ein Wert für die Zeitdauer Δt' hinterlegt, welcher mit der Schwungmasse des größten zulässig betreibbaren Arbeitsgerätes 9 korrespondiert. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass beispielsweise durch ein Softwareupdate die erfindungsgemäße Funktionalität auf ein Steuergerät eines bereits im Betreib befindlichen Arbeitsfahrzeugs nachträglich einspielbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Arbeitsfahrzeug
2: Antriebsstrang
3: Antriebsmaschine
4: Getriebeeinrichtung
5: Nebenabtrieb
6: Nebenabtrieb-Kupplung
7: Nebenabtriebswelle
8: Gelenkwelle
9: Arbeitsgerät
10: Baueinheit
11: Steuergerät
12: Steuergerät
13: Steuergerät
14: Bussystem
15: Drehzahlsensor
16: Drucksensor
20: Motorlastverlauf
21: Motordrehzahlverlauf
22: Drehzahl Nebenabtriebswelle
23: Kupplungsdruckverlauf
p_k1: erster Kupplungsdruck
p_kmax: Kupplungsdruck
t, t2, t3, t3', t4: Zeitpunkte
Δt, Δt': Zeitdauer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4001398 A1 [0005, 0006, 0012]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer hydraulisch betätigbaren Nebenabtrieb-Kupplung (6), durch welche in einem Antriebsstrang (2) eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs (1) ein an einer Nebenabtriebswelle (7) eines Nebenabtriebs (5) angebundenes Arbeitsgerät (9, 10) einbindbar ist, wobei durch die Nebenabtrieb-Kupplung (6) zum Antrieb des Arbeitsgerätes (9, 10) druckabhängig ein Drehmoment auf die Nebenabtriebswelle (7) durch Kraftschluss übertragen wird, wobei die Nebenabtrieb-Kupplung (6) mit einem ersten Kupplungsdruck (p_k1) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer vorgebbaren Zeitdauer (Δt') geprüft wird, ob durch die Nebenabtrieb-Kupplung (6) eine Mindestantriebsdrehzahl auf die Nebenabtriebswelle (7) übertragen wird, und dass bei Feststellen eines Unterschreitens dieser Mindestantriebsdrehzahl die Nebenabtrieb-Kupplung (6) durch Beaufschlagung mit einem zweiten Kupplungsdruck (p_kmax) vollständig eingerückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer (Δt') länger gewählt wird, als ein in Abhängigkeit vom Arbeitsgerät (9, 10) bestimmbarer Zeitraum, bis zu dem ein Losbrechmoment eines nichtblockierten Arbeitsgerätes (9, 10) erstmalig feststellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer (Δt') in Abhängigkeit von der Schwungmasse des Arbeitsgerätes (9, 10) vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer (Δt') in Abhängigkeit von der Leistungsklasse des Arbeitsfahrzeugs (1) vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten der Mindestdrehzahl ein Warnsignal ausgegeben wird.
Steuergerät (13) für eine in einem Antriebsstrang (2) eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs (1) angeordnete, hydraulisch betätigbare Nebenabtrieb-Kupplung (6), durch welche eine Nebenabtriebswelle (7) zum Antreiben eines landwirtschaftlichen Arbeitsgerätes (9, 10) verbindbar ist, wobei die Nebenabtrieb-Kupplung (6) in der Weise ansteuerbar ist, dass diese druckabhängig ein Drehmoment auf die Nebenabtriebswelle (7) durch Kraftschluss überträgt, wobei die Nebenabtrieb-Kupplung (6) mit einem ersten Kupplungsdruck (p_k1) beaufschlagbar ist, wobei das Steuergerät (13) dazu eingerichtet ist, nach einer vorgebbaren Zeitdauer (Δt') zu prüfen, ob durch die Nebenabtrieb-Kupplung (6) eine Mindestantriebsdrehzahl auf die Nebenabtriebswelle (7) übertragen wird, und dass bei einem Feststellen einer Unterschreitung dieser Mindestantriebsdrehzahl das Steuergerät (13) die Nebenabtrieb-Kupplung (6) in der Weise ansteuert, dass diese durch Beaufschlagung mit einem zweiten Kupplungsdruck (p_kmax) v vollständig eingerückt wird.
Steuergerät (13) nach Anspruch 6, durch welches ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5 durchführbar ist.
Computerprogrammprodukt für ein Steuergerät (13) nach Anspruch 6 oder 7, durch welches ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 durchführbar ist.
Datenträger mit einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 8.
Antriebsstrang (2) eines kommunalen oder landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs (1), umfassend eine Antriebsmaschine (3), eine Getriebeeinrichtung (4) und einen Nebenabtrieb (5), welcher zum Antreiben eines Arbeitsgerätes (9, 10) vorgesehen ist und eine hydraulisch betätigbare Nebenabtrieb-Kupplung (6) und zumindest eine Nebenabtriebswelle (7) aufweist, wobei von der Nebenabtrieb-Kupplung (6) ein Drehmoment durch druckabhängig gesteuerten oder geregelten Kraftschluss auf die Nebenabtriebswelle (7) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Nebenabtrieb (5) ein Steuergerät (13) zugeordnet ist, welches dazu eingerichtet ist, nach einer vorgebbaren Zeitdauer zu prüfen, ob durch die Nebenabtrieb-Kupplung (6) eine Mindestantriebsdrehzahl auf die Nebenabtriebswelle (7) übertragen wird, und dass bei einem Feststellen einer Unterschreitung dieser Mindestantriebsdrehzahl das Steuergerät (13) die Nebenabtrieb-Kupplung (6) in der Weise ansteuert, dass diese vollständig eingerückt wird.
Antriebsstrang (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenabtrieb-Kupplung (6) als Lamellenkupplung ausgebildet ist.
Antriebsstrang (2) nach Anspruch 10 oder 11, dass der Nebenabtrieb-Kupplung (6) eingangs- und ausgangsseitig Messwertaufnehmer zugeordnet sind, die als Drehzahlsensoren (15) ausgebildet sind.