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Die vorliegende Erfindung betrifft eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere einen Radlader, mit einem Antriebsmotor und mit einer Steuerung, die ausgebildet ist, einen oder mehrere die Arbeitsmaschine betreffende Sensorwerte einzulesen und/oder zu berechnen und die ferner ausgebildet ist, den oder die Sensorwerte und/oder den oder die berechneten Werte mit Grenzwerten oder Grenzwertbereichen zu vergleichen.
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In der
US 6,052,925 wird eine Methode zur Bestimmung der Vorder- und Hinterachslast eines Erdbewegerfahrzeuges beschrieben. Aus der
DE 11 2017 000 049 T5 ist ein Arbeitsfahrzeug bekannt, bei dem eine Einheit zum Steuern der Ausgangsleistung des Motors des Arbeitsfahrzeugs so konfiguriert ist, dass sie eine Soll-Drehzahl eines Motors unter Verwendung einer Kurve des Ausgangsdrehmomentes des Motors einstellt, um eine Ausgangsleistung des Motors zu steuern. Die
DE 10 2009 029 559 B4 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines Motors eines landwirtschaftlichen Mähdreschers, mit folgenden Schritten: Erfassen einer Belastung des Motors, Feststellen, ob die Belastung unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, welcher einem abgeschalteten Entladesystem entspricht, und abhängig vom Ergebnis des Schritts des Feststellens, Schalten des Motors auf eine Leistungskurve aus einer Mehrzahl von Leistungskurven.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mobile Arbeitsmaschine der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass temporär erhöhte Leistungen bereitgestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach ist vorgesehen, dass die Steuerung der Arbeitsmaschine ausgebildet ist, aufgrund des eingangs genannten Vergleiches eine Reduzierung oder Erhöhung der Antriebsmotorleistung und/oder der Zugkraft der Arbeitsmaschine und/oder des Getriebemoments der Arbeitsmaschine zu veranlassen.
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Dies sorgt für eine Optimierung der Fahr- und/oder der Arbeitsantriebsleistungen und kann die schwächste Komponente bzw. Achse vorteilhaft schonen.
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Wird zum Beispiel der Betriebszustand „Materialaufschieben, z.B. Silage“ definiert oder erkannt und werden die Sensorwerte Hubgerüst fast ganz unten, breite Gabel, parallel zum Boden, Hubzylinderdruck (Bodendruck) klein, Steigung Neigungssensor bergauf > 5°, Fahrgeschwindigkeit (Antriebsdrehzahl bis 10 km/h) gemessen und eine Achslastverteilung in einem vorgegebenen Bereich berechnet, stellt die Steuerung fest, dass eine Motorleistungserhöhung möglich ist und veranlasst diese.
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Wird zum Beispiel der Betriebszustand „Aufhalden“ definiert oder erkannt und durch die Sensorik festgestellt, dass das Hubgerüst angehoben ist, die Schaufelstellung nahe eingekippt ist, der Zylinderdruck hoch (Bodendruck unter Maximalwert) und die Fahrgeschwindigkeit nahe Null ist und wird berechnet, dass die Zugkraftverteilung und die Achslastverteilung in zulässigen Bereichen sind, stellt die Steuerung fest, dass eine Getriebedrehmomenterhöhung bzw. eine Zugkrafterhöhung möglich ist und veranlasst diese.
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Die Betriebszustände, wie z.B. Materialaufschieben, z.B. Silage, ein Grabvorgang etc. werden vorzugsweise automatisch erkannt und zwar anhand von einem oder mehreren Sensorwerten. Exemplarisch sind Sensorgrößen bzw. Eingangsgrößen der Arbeitshydraulikdruck, die Hubgerüstposition, die Schaufelposition, die Geräteneigung und/oder errechnete Ist-Werte, wie z.B. die Achslastverteilung und/oder die Zugkraft zu nennen. Diese gemessenen oder berechneten Werte werden mit vordefinierten Bedingungen, wie Schwell- bzw. Grenzwerten bzw. Bedingungsbereichen verglichen und bei vollständiger Übereinstimmung von Betriebszuständen, d.h. wenn die gemessenen oder berechneten Werte in zulässigen Bereichen liegen, erfolgt eine durch die Steuerung bedingte Steuerungsreaktion, wie z.B. die Motorleistungs-, Moment- oder Zugkrafterhöhung.
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Denkbar ist es, dass die Steuerung ausgebildet ist, sowohl Sensorwerte als auch berechnete Werte mit jeweiligen Grenzwerten oder Grenzwertbereichen zu vergleichen und dass die Steuerung des Weiteren ausgebildet ist, aufgrund beider Vergleiche eine Reduzierung oder Erhöhung der Antriebsmotorleistung und/oder der Zugkraft und/oder des Getriebemoments zu veranlassen. In diesem Fall müssten zumindest zwei Bedingungen erfüllt sein, um die genannte Reduzierung oder Erhöhung zu veranlassen.
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Als Parameter, deren Werte dabei einfließen können, sind exemplarisch der Hubwinkel der Arbeitsausrüstung, der Kippwinkel des Arbeitswerkzeuges, der Arbeitshydraulikdrucks der Arbeitsausrüstung und/oder des Arbeitswerkzeuges, die Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine oder die Neigung der Arbeitsmaschine zu nennen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens einer der berechneten Werte die Achslastverteilung der Arbeitsmaschine ist.
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Die Steuerung kann ausgebildet sein, aus dem oder den Sensorwerten und/oder berechneten Werten einen Betriebszustand der Arbeitsmaschine, wie z.B. Materialaufschieben, z.B. Silage, oder einen Grabvorgang etc. zu ermitteln.
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Dabei ist es denkbar, dass die Steuerung ausgebildet ist, eine Reduzierung oder Erhöhung der Antriebsmotorleistung und/oder der Zugkraft der Arbeitsmaschine und/oder des Getriebemoments der Arbeitsmaschine auch in Abhängigkeit des ermittelten Betriebszustands der Arbeitsmaschine vorzunehmen. In anderen Worten ist die Tatsache, ob und wenn ja wie eine Reduzierung oder Erhöhung erfolgt in diesem Fall auch davon abhängig, in welchem Betriebszustand sich die Arbeitsmaschine befindet.
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Die Steuerung kann ausgebildet sein, eine Reduzierung oder Erhöhung der Antriebsmotorleistung und/oder der Zugkraft der Arbeitsmaschine und/oder des Getriebemoments der Arbeitsmaschine nur dann zu veranlassen, wenn sich der berechnete Wert, insbesondere die berechnete Achslastverteilung in einem bestimmten Bereich befindet. Ist dies nicht der Fall, erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel weder eine Reduzierung noch eine Erhöhung, selbst wenn andere Parameterwerte in einem gewünschten Bereich liegen.
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Die Steuerung kann ausgebildet sein, die Antriebsmotorleistung und/oder der Zugkraft der Arbeitsmaschine und/oder des Getriebemoments der Arbeitsmaschine linear in Abhängigkeit des berechneten Wertes zu verändern. Von der Erfindung ist selbstverständlich auch jede andere Abhängigkeit umfasst.
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In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem berechneten Wert um die Achslastverteilung, wobei die Steuerung ausgebildet ist, die Antriebsmotorleistung auf einen Maximalwert zu stellen, wenn die Achslastverteilung einen ersten Wert (z.B. 50:50 (vorne:hinten)) annimmt und auf einen kleineren Wert als den Maximalwert zu stellen, wenn die Achslastverteilung einen von dem ersten Wert abweichenden zweiten Wert annimmt.
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Denkbar ist es, dass die Arbeitsmaschine bzw. deren Steuerung so ausgebildet ist, dass diese eine Erhöhung der Antriebsmotorleistung und/oder der Zugkraft der Arbeitsmaschine und/oder des Getriebemoments der Arbeitsmaschine nicht oder nur in vermindertem Maß durchführt bzw. zulässt, wenn eine vorangegangene Dauer der Erhöhung eines oder mehrerer der genannten Parameter oder eine vorausgegangene Gesamtdauer der Erhöhung eines oder mehrerer der genannten Parameter oder ein vorausgegangenes Maß der Erhöhung eines oder mehrerer der genannten Parameter oder eine vorausgegangene Anzahl von Erhöhungen eines oder mehrerer der genannten Parameter einen Grenzwert übersteigt.
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Somit ist es denkbar, dass die Steuerung trotz der Erfüllung der Kriterien für einen Betriebszustand die an sich bereitgestellte Leistungs- und/oder Zugkrafterhöhung oder Erhöhung des Getriebemoments reduziert oder sperrt, wobei diese Reduzierung oder Sperre beispielsweise von einer vorangegangenen Zeitdauer in der Leistungs- und/oder Zugkraft- und/oder Getriebemomenterhöhung und/oder von einer Überschreitung einer summierten Gesamtdauer oder einer Überschreitung von definierten Zyklenanzahlen der Erhöhung der vorgenannten Parameter abhängt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein oder mehrere die Arbeitsmaschine betreffende Sensorwerte eingelesen und/oder berechnet werden, dass der oder die Sensorwerte und/oder der oder die berechneten Werte mit Grenzwerten oder Grenzwertbereichen verglichen werden und dass aufgrund dieses Vergleiches eine Reduzierung oder Erhöhung der Antriebsmotorleistung und/oder der Zugkraft der Arbeitsmaschine und/oder des Getriebemoments der Arbeitsmaschine erfolgt.
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Das Verfahren weist in bevorzugten Ausgestaltungen vorzugsweise einen oder mehrere der in den Ansprüchen 2 bis 10 genannten Schritte auf.
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An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „ein“ und „eine“ nicht zwingend auf genau eines der Elemente verweisen, wenngleich dies eine mögliche Ausführung darstellt, sondern auch eine Mehrzahl der Elemente bezeichnen können. Ebenso schließt die Verwendung des Plurals auch das Vorhandensein des fraglichen Elementes in der Einzahl ein und umgekehrt umfasst der Singular auch mehrere der fraglichen Elemente.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1: ein Ablaufschema eines Verfahrens gemäß der Erfindung,
- 2: ein Schema zur Abhängigkeit der Leistung, Zugkraft und Moment von der Achsverteilung und
- 3: eine Darstellung der Charakteristik der Erhöhung oder Reduzierung von Leistung, Zugkraft und Moment in Abhängigkeit der Achsverteilung.
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1 zeigt ein Beispiel für ein von der Steuerung der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine, wie z.B. eines Radladers, durchgeführten Verfahrens zur Leistungsänderung der Arbeitsmaschine.
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Das Verfahren beginnt mit einem definierten Start mit der Erkennung von Bedingungen, wie Schwellwerten etc.
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Daran schließt sich die Definition von Betriebszuständen an. Dabei wird/ist beispielsweise definiert, bei welchen gemessenen oder berechneten Werten, wie z.B. Hubgerüstwinkel, Werkzeugstellung etc. ein bestimmter Betriebszustand, wie z.B. das Aufhalden vorliegt.
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Es folgt das Einlesen von Sensorwerten. Exemplarisch werden hier der Hubwinkel, der Kippwinkel, der Arbeitshydraulikdruck, die Neigung etc. genannt. Bei diesen Werten handelt es sich um durch Sensoren gemessene Werte. Dieser Schritt lautet in 1 „Einlesen von Sensorwerten (IST-Werte)“.
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Daran schließt sich das Errechnen von IST-Werten bzw. Ist-Wert-Bereichen an, exemplarisch ist die Achslastverteilung, Zugkraftverteilung zu nennen.
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Der Schritt „Bedingungen 1“ ist die Festlegung der Situationserkennung durch Definition der Sensoren und deren Schwellwerte und der Schritt „Bedingungen 2“ ist die Festlegung der Schwellwertbereiche für die gemessenen Parameter.
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Sodann erfolgt der Vergleich von Ist-Werten und/oder von errechneten Werten als Bedingungen 1 und/oder Bedingungen 2 sowie das Erkennen von Betriebszuständen. Unter „errechneten Werten“ sind in diesem Zusammenhang die Schwellwerte oder Grenzwertbereiche gemeint, in denen die Ist-Werte liegen müssen, um eine Bedingung zu erfüllen. Diese Werte können errechnet werden oder auch feststehen.
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In Abhängigkeit dieses Vergleiches erfolgt eine Erhöhung oder Reduzierung der Steuerungsausgangswerte auf Grund der Erfüllung der definierten Bedingungen.
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Denkbar ist z.B. eine landwirtschaftliche Anwendung (Siloaufhaldung) und die dabei erfolgende Motorleistungserhöhung, die näher in 3 dargestellt ist sowie die Ladung und Betrieb im Haufen - Aufhaldung - mit einer Erhöhung des maximalen Abtriebsmoments vom Getriebe (Zugkraft).
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Das Verfahren schließt mit einem definierten Ende.
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2 zeigt die Achsverteilungslast ALV, die zwischen den Werten 0 % und 100 % variieren kann, wobei die Last an der Vorderachse VA und an der Hinterachse HA zusammen immer 100 % ergeben.
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Die Bezugszeichen P stellen die Motorleistung der Arbeitsmaschine, ZK deren Zugkraft und M das Moment, insbesondere das Getriebemoment der Arbeitsmaschine dar.
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Die exemplarischen Werten ALV1, ALV2 und ALV 3 liegen in einem schraffiert dargestellten Bereich, in dem eine Erhöhung oder Reduzierung der der Antriebsmotorleistung und/oder der Zugkraft der Arbeitsmaschine und/oder des Getriebemoments der Arbeitsmaschine erfolgt. Außerhalb dieses Bereiches erfolgt eine solche Reduzierung / Erhöhung nicht.
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Der vorgegebene, d.h. schraffierte Bereich kann in der Steuerung hinterlegt sein oder auch durch Berechnung der Achslastaufteilung nach Bedarf permanent oder wiederholt angepasst werden.
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Beispielhaft ist ALV2 eine Aufteilung der Vorder- bzw. Hinterachslast mit jeweils 50% der Gesamtachslasten. Wie ausgeführt, summieren sich Vorder- und Hinterachslast stets auf 100%. ALV1 bis ALV2 stellt den Bereich einer erhöhten Hinterachslast dar. ALV2 bis ALV3 stellt den Bereich einer erhöhten Vorderachslast dar.
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3 verdeutlicht, die Änderung der Motorleistung in Abhängigkeit der berechneten Achslastverteilung.
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Diese Änderung erfolgt in dem vorletzten Schritt gemäß 1.
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Wie dies aus 3 hervorgeht, hängt die Charakteristik der Leistungserhöhung hängt von der Achslastverteilung ALV ab und wird bei einer Achslastverteilung von 50/50%, ALV2 mit einer Maximalleistung (= zertifizierter Leistung) von P2 definiert.
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ALV1 (VA min.) wird einer Nominalleistung (= Nennleistung) P1 zugewiesen. ALV3 (VA max.) wird einer Nominal- (= Nennleistung) P3 zugewiesen.
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Die Proportionalität zwischen ALV und Leistung zwischen P1, P2 und P2 und P3 (max, VA) verhalten sich beispielhaft linear, die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche lineare Abhängigkeit beschränkt.
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Wird im Rahmen des Betriebes festgestellt, dass ALV als ALV2 berechnet wird, d.h. eine 50:50 Achslastverteilung vorliegt, die Motorleistung aber unter P2 liegt, wird diese bedingt durch die Steuerung auf P2 erhöht.
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Wird bei einem errechneten Wert von ALV3 festgestellt, dass die Motorleistung höher ist als P3, wird die Motorleistung auf diesen Wert reduziert.
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Die Werte in 3 sind exemplarisch.
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So können sich ALV1 und ALV3 von der Leistung her unterscheiden, z.B. bei Einsatz unterschiedlicher Achsgrößen. Die Bereiche ALV1 und ALV2 bzw. ALV2 und ALV3 können unterschiedlich gewählt werden. Dadurch können Leistung P1 und/oder P3 verschieden sein, d.h. P1<P3 oder P1>P3, das heißt unterhalb der Nominalleistung liegen.
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Anstatt der Motorleistung P, können Getriebemomente M oder Zugkräfte ZK aus dem gesamten Antriebsstrang aufgetragen werden, d.h. die Änderung der Motorleistung ist hier nur exemplarischer Natur.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6052925 [0002]
- DE 112017000049 T5 [0002]
- DE 102009029559 B4 [0002]
