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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Getriebes in dem Antriebsstrang einer Arbeitsmaschine. Arbeitsmaschinen verfügen dabei in der Regel über Anbaugeräte oder eine sonstige Arbeitshydraulik, welche durch ein Antriebselement mit Leistung versorgt werden müssen. Somit wird durch das Antriebselement (E-Motor, Verbrennungskraftmaschine) der Arbeitsmaschine nicht nur ausreichend Antriebsleistung für die Fahrfunktion bereitgestellt, gleichzeitig muss auch die Leistungsbereitstellung für Anbaugeräte/Arbeitshydraulik sichergestellt werden. Gleichzeitig muss zu in jedem Betriebszustand sichergestellt sein, dass ein optimales Übersetzungsverhältnis der Antriebsleistung des Antriebselements bereitgestellt wird, insbesondere geschieht dies durch ein Getriebe. Dabei soll bei einem Betrieb der Arbeitshydraulik und der Fahrfunktion insbesondere eine Überlastung des Antriebselements verhindert werden.
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Die Anbaugeräte können über eine Arbeitshydraulik angetrieben oder auch durch eine Motor-/Generator-Einheit elektrisch betrieben werden, wobei der Generator dann durch die Arbeitshydraulik oder direkt durch das Antriebselement angetrieben wird. Insbesondere kann es sich bei einem Radlader in Bezug auf das Anbaugerät um das Hubwerk mit einer Schaufel handeln, bei einem Flurförderfahrzeug sind hier beispielsweise ein Hubmast mit entsprechenden Aufnahmemitteln (Gabel) umfasst.
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Aus
DE 10 2016 224 076 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Baggerarms mittels eines LIDAR-Systems bekannt. Anhand der Positionsdaten können Bewegungsabläufe des Baggerarms erfasst werden. Darüber hinaus kann anhand des LIDAR-Systems das Umfeld des Baggers erfasst werden, wodurch der Baggerarm teil- oder vollautomatisiert gesteuert werden kann.
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Ferner offenbart
DE 10 2015 115 704 A1 eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine mit einem daran angeordneten Sensorsystem und einer Auswerteeinheit, wobei eine Position eines Anbaugerätes relativ zu einer Karosserie der Arbeitsmaschine durch das Sensorsystem bestimmt werden kann. Durch das Sensorsystem kann ein länglicher Messbereich erfasst werden. Dies hat den Vorteil, dass der Frontlader unabhängig von der genauen vertikalen Anordnung beispielsweise seiner Schwingen, zuverlässig durch die Sensoreinheiten erfasst werden kann, da deren Messbereiche einen vertikalen Streifen erfassen. Ferner ist ein mit dem Sensorsystem verbundenes Lenksystem vorgesehen, durch welches die Arbeitsmaschine basierend auf den vom dem Sensorsystem bestimmten Abständen bei einer Aufnahme und/oder einem Absetzen des Anbaugerätes automatisch lenkbar und/oder fahrbar ist.
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Aus
US 10 041 229 B2 ist ein System zum Steuern einer Maschine, beispielsweise eines Radladers, bekannt. Das System umfasst eine Bilderfassungsvor-richtung und eine Steuerung, wobei die Steuerung mit dem Bilderfassungsgerät kommuniziert. Die Steuerung erfasst Arbeitszyklen des Radladers, wobei diese eine Materialaufnahme mit einer Schaufel und ein Entleeren der Schaufel umfassen. Die Steuerung identifiziert ferner ein Haufwerk in der Umgebung der Maschine, sowie eine Entfernung zwischen dem Radlader und dem Haufwerk. Die Steuerung gibt eine Schaltanforderung zum Herunterschalten eines Getriebesystems des Radladers aus, wenn die Entfernung einen vordefinierten Wert unterschreitet und in dem vorherigen Arbeitszyklus ein Entleeren der Schaufel erfolgt ist.
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DE 11 2013 005 124 T5 offenbart einen Maschinenantriebsstrang mit einem Getriebe und eine Steuervorrichtung. Diese variiert selektiv eine Übersetzung eines Getriebes in Abhängigkeit eines entsprechenden Schaltsignals. Ein Steuergerat überwacht Hub- und Fahrgeschwindigkeitssignale, vergleicht diese mit vorbestimmten Werten und veranlasst eine Übersetzungsänderung, wenn ein aktueller Wert innerhalb eines definierten Wertebereichs liegt, dass die Übersetzung des Getriebes geändert wird, insbesondere dass ein Herunterschalten erfolgt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, ein verbessertes Verfahren zur Getriebesteuerung einer Arbeitsmaschine bereitzustellen. Insbesondere sollen eine Komfortsteigerung während des Betriebs der Arbeitsmaschine erzielt und Verschleiß sowie unsichere Betriebszustände der Arbeitsmaschine vermieden werden.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagen, wobei durch wenigstens einen Sensor der Arbeitsmaschine wenigstens ein spezifischer Parameter bereitgestellt und einem Steuergerät zur Getriebesteuerung zugeführt wird. Die Arbeitsmaschine weist ein Hubwerk auf, wobei der wenigstens eine spezifische Parameter einen Betätigungszustand des Hubwerks charakterisiert. In Abhängigkeit des wenigstens einen spezifischen Parameters wird eine vorbestimmte Schaltstrategie des Getriebes angepasst.
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Bei dem wenigstens einen Sensor kann es sich neben wegmessenden, winkelgebenden, Beschleunigungs-, Postions-, Höhen- oder Drucksensoren auch um geeignete Radar-, Lidar- oder sonstige bildgebende Sensoren (zum Beispiel eine Kamera) handeln. Auch geeignete Lastsensoren sind denkbar, vor allen Dingen um eine Beladung der Aufnahmemittel zu erfassen. Der wenigstens eine Sensor ist an der Arbeitsmaschine angebracht. Dies umfasst insbesondere die Anbringung in und/oder an dem Hubwerk. Aber auch in und/oder an der Arbeitshydraulik kann der wenigstens eine Sensor angebracht sein. Bei der Verwendung eines Radar-, Lidar- oder bildgebenden Sensors eignet sich die Anbringung in und/oder an der Arbeitsmaschine, vor allen Dingen an einer Kabine der Arbeitsmaschine.
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Unter einem Betätigungszustand ist beispielsweise zu verstehen, ob sich das Hubwerk in einer ein- oder ausgefahrenen Position befindet, ein Beladungszustand (teilbelade, beladen, leer) oder auch eine Information darüber, ob eine Betätigungszustandsänderung zu erwarten ist. Eine solche Änderung des Betätigungszustands kann beispielsweise anhand einer Wertänderung des wenigstens einen spezifischen Parameters detektiert werden. Neben dem wenigstens einen spezifischen Parameter zur Charakterisierung des Betätigungszustands können auch weitere Parameter berücksichtig werden, insbesondere solche, welche Fahrdynamikparameter der Arbeitsmaschine (zum Beispiel Geschwindigkeit, Kurvenfahrt, Geschwindigkeitsänderungen, Navigationsvorgaben, Zustands-/Leistungsparameter des Antriebselements und/oder des Getriebes) oder Umweltparameter (Temperatur, Zustand des Fahrwegs, Feuchtigkeit) beschreiben.
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In Kombination dieser weiteren Parameter mit dem wenigstens einen Parameter können besonders gut Abschätzungen hinsichtlich zu erwartender Betätigungszustandsänderungen vorgenommen werden. Wenn beispielsweise eine Beladung des Hubwerks erkannt wurde, ein Hubmast eingefahren wird und die Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine reduziert wird, könnte auf einen bevorstehenden Entladevorgang geschlossen werden.
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Bei dem Steuergerät, welchem der wenigstens eine spezifische Parameter zugeführt wird, kann es sich insbesondere um ein Getriebesteuergerät handeln. Alternativ kann es sich um ein übergeordnetes Fahrzeugsteuergerät der Arbeitsmaschine handeln, einen sogenannten Fahrzeugführungsrechner. Das Steuergerät kann zentral an dem Getriebe, oder dezentral an einem anderen Ort der Arbeitsmaschine angeordnet sein.
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Unter einem Hubwerk ist beispielsweise ein Ausleger oder Hubmast zu verstehen, an welchem geeignete Aufnahmemittel angebracht sind, um eine Ladung aufzunehmen. Hierbei kann es sich um eine Gabel (insbesondere bei einem Flurförderfahrzeug oder einem Telehandler), oder um eine Schaufel (insbesondere bei einem Radlader) handeln. Aber auch andere Aufnahmemittel sind umfasst, insbesondere wenn sie sich zur Aufnahme von Stück- oder Schüttgut als Ladung eignen.
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In Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren ist unter einer Schaltstrategie eine vordefinierte Logik zur Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses des Getriebes der Arbeitsmaschine zu verstehen. Bei dem Getriebe kann es sich um ein Lastschaltgetriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe, ein stufenloses Getriebe (CVT) oder ein leistungsverzweigtes Getriebe (mechanisch, hydraulisch, mechanisch/hydraulisch, elektrisch/hydraulisch) handeln. Dementsprechend ist unter einem Übersetzungsverhältnis entweder ein konkreter Getriebegang, ein Fahrbereich oder allgemein eine Übersetzung zwischen einem Getriebeeingang und einem Getriebeausgang (insbesondere bei stufenlosen und/oder leistungsverzweigten Getrieben) zu verstehen. Dementsprechend wird unter Berücksichtigung einer Fahranforderung und eines Betätigungszustandes des Anbaugeräts beziehungsweise des Hubwerks ein optimales Übersetzungsverhältnis des Getriebes eingestellt. Mit sich ändernden Anforderungen kann somit eine Anpassung des Übersetzungsverhältnisses erforderlich sein.
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Neben den weiteren Parametern kann hierzu erfindungsgemäß der wenigstens eine spezifische Parameter alleine oder in Kombination mit den weiteren Parametern berücksichtigt werden. Dies hat mitunter zur Folge, dass aufgrund des wenigstens einen spezifischen Parameters eine von der vorgesehenen Schaltstrategie abweichende Schaltstrategie umgesetzt wird. Mit anderen Worten kann eine andere Übersetzung eingestellt werden, oder eine Übersetzungsänderung unterdrückt werden. Neben einer Übersetzungsänderung kann aber auch vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit des wenigstens einen spezifischen Parameters der Antriebsstrang geöffnet wird (beispielsweise durch Öffnen einer oder mehrerer Kupplungen), oder in anderen Fällen das Öffnen von Kupplungen unterdrückt wird.
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Einerseits kann ein Unterbinden einer Übersetzungsänderung einen Beitrag zur Komfortsteigerung leisten, anderseits kann auch eine Anpassung einer vorbestimmten Schaltstrategie erfolgen, wenn in Kenntnis des wenigstens einen spezifischen Parameters ein kritischer Zustand der Arbeitsmaschine zu befürchten ist. Dies wäre dann gegeben, wenn sich das Hubwerk in einer ausgefahrenen Position befindet, wodurch eine höhere Kippneigung der Arbeitsmaschine bedingt ist. Eine Rückschaltung könnte somit zu einer ruckartigen Geschwindigkeitsreduzierung führen, wobei ein solcher Impuls die Kippneigung erhöht. Auch eine Hochschaltung könnte eine Kippneigung fördern, da mitunter eine Beschleunigungsänderung des Vortriebs erfolgt. In diesem Zusammenhang ist unter einer Rückschaltung ein Gangwechsel in einen niedrigeren Getriebegang oder eine Bereitstellung einer höheren Übersetzung des Getriebes zu verstehen, während eine Hochschaltung folglich einen Gangwechsel in einen höheren Getriebegang oder eine Bereitstellung einer niedrigeren Übersetzung beschreibt. Dies ist vor allen Dingen dann gegeben, wenn eine erhebliche Änderung der Übersetzung vorgesehen ist, beispielsweise bei einer Rückschaltung um mehrere Getriebegänge.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Anpassung der Schaltstrategie dahingehend erfolgt, dass anstatt der Einflussnahme auf die Übersetzung selbst eine Schaltdynamik angepasst wird. Hierunter ist zu verstehen, dass beispielsweise eine weniger stark ausgeprägte Übersetzungsänderung vorgenommen wird. Auch kann die Durchführung der Übersetzungsänderung angepasst werden. So kann die Dauer für einen Getriebegangwechsel, dass Öffnungs- und/oder Schließverhalten von den Kupplungen angepasst werden.
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Anstatt die Schaltdynamik anzupassen, kann auch eine vorgesehene Übersetzungsänderung unterdrückt werden. Hierunter ist zu verstehen, dass je nach Betätigungszustand/Position des Hubwerks mitunter eine Übersetzungsänderung vollumfänglich unterdrückt, oder zeitlich verzögert vorgenommen wird. So können beispielsweise Schaltpunkte oder Schaltzeitpunkte anhand einer abweichenden Kennlinie abgebildet werden, als es bei einem anderen Betätigungszustand/einer anderen Position des Hubwerks vorgesehen wäre. Anstatt einer verzögerten Übersetzungsänderung ist aber auch denkbar, in anderen Situationen eine vorgesehene Übersetzungsänderung vorzuziehen, also zu einem früheren Zeitpunkt vorzunehmen. Dies könnte beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass eine Übersetzungsänderung früher erfolgt, wenn aufgrund einer Betätigungsanforderung das Hubwerk in eine ausgefahrene Position bewegt werden soll oder anhand einer Werteänderung des wenigstens einen spezifischen Parameters auf eine solche Betätigungszustandsänderung geschlossen werden kann.
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Auch aufgrund eines bestimmten Wertes des wenigstens einen spezifischen Parameters kann auf einen Betätigungszustand des Hubwerks ein Rückschluss erfolgen. So kann zum Beispiel zwischen einem (Be-) Ladevorgang, einem Entladevorgang oder einem Transportmodus differenziert werden. Insbesondere bei einem Radlader mit einer Schaufel an dem Hubwerk kann davon ausgegangen werden, dass ein Absenken des Hubwerks und ein entsprechendes Kippen des Schaufel einen Ladevorgang, also die Aufnahme von Schüttgut, mit hoher Wahrscheinlichkeit zur Folge haben wird.
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Insbesondere bei einem Einfahren eines Radladers in ein Haufwerk ist es von großer Bedeutung, dass ein Vortrieb der Arbeitsmaschine gewährleistet ist. In diesem Fall wäre ein Öffnen einer oder mehrerer Kupplungen (Clutch-Cut-Off-Funktion) zu unterbinden. Im Gegenzug kann bei ausgefahrenem Hubwerk/Hubmast ein Öffnen einer oder mehrerer Kupplungen vorteilhaft sein, insbesondere da die Arbeitsmaschine für ein Be-/Entladen ruckfrei die Be-/Entladestelle anfahren kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Getriebesteuerung einer Arbeitsmaschine vorgeschlagen. Dabei weist die Vorrichtung wenigstens ein Steuergerät und wenigstens einen Sensor auf. Der Sensor und das Steuergerät sind signalübertagend miteinander verbunden. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen und ein Signal zur Anpassung der Schaltstrategie auszugeben. Ferner kann ein Computerprogrammprodukt umfasst sein, wobei das Verfahren umgesetzt wird, wenn der Quellcode auf einem Rechner, hier dem Steuergerät, ausgeführt wird.
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Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang einer Arbeitsmaschine. Dieser umfasst ein Antriebselement und ein Getriebe der eingangs beschriebenen Art, sowie eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Getriebesteuerung.
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Der erfindungsgemäße Gegenstand wird anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Dabei zeigt
- 1: eine schematische Darstellung einer Arbeitsmaschine in einem ersten Betätigungszustand;
- 2: eine schematische Darstellung einer Arbeitsmaschine in einem zweiten Betätigungszustand.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Arbeitsmaschine 1, welche vorliegend als Flurförderfahrzeug ausgeführt ist. Die Arbeitsmaschine 1 verfügt über ein Hubwerk 2, welches an einer Fahrzeugfront der Arbeitsmaschine 1 angeordnet ist. Das Hubwerk 2 besteht im Wesentlichen aus einem Aufnahmemittel 3 in Form einer Gabel und einem Hubmast 4. An dem Aufnahmemittel 3 ist ein Sensor 8 angebracht, welcher zur Erfassung und Bereitstellung des wenigstens einen spezifischen Parameters vorgesehen ist. Eine Arbeitshydraulik und Bedienelemente zum Betätigen des Hubwerks 2 sind nicht dargestellt, ebenso wie ein Antriebselement und ein Getriebe.
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Die Arbeitsmaschine 1 bewegt sich entlang eines Fahrwegs 5, welcher beispielsweise einen Betriebshof, eine Halle oder auch eine Baustelle darstellen kann. Dabei wird die Mobilität der Arbeitsmaschine 1 vorrangig durch eine Bewegung in einer vor- oder rückwärtigen Fahrtrichtung F beschrieben. Die Bewegung der Arbeitsmaschine 1 in Fahrrichtung F ist nicht auf eine Geradeausfahrt beschränkt, vielmehr sind auch Kurvenfahrten oder Rangiervorgänge, mitunter auch auf der Stelle, umfasst.
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Durch das Aufnahmemittel 3 ist die Arbeitsmaschine dazu geeignet, Ladung 6, hier in Form von Stückgut, aufzunehmen, zu transportieren und abzuladen. In dem gezeigten Zustand befindet sich der Hubmast 4 beziehungsweise das Hubwerk 2 in einer eingefahrenen Position.
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2 zeigt die zuvor beschriebene Arbeitsmaschine 1 in einer weiteren Situation beziehungsweise in einem abweichenden Betätigungszustand des Hubwerks 2. Vorliegend befindet sich das Hubwerk 2 in einer ausgefahrenen Position. Hierdurch verlagert sich der Schwerpunkt der Arbeitsmaschine 1, wodurch diese eine höhere Kippneigung K aufweist, was durch den Pfeil dargestellt. Die Kippneigung K beschreibt dabei die Neigung der Arbeitsmaschine 1, um eine nicht dargestellte Fahrzeugquerachse zu kippen. Die Fahrzeugquerachse ist dabei sowohl zu dem Fahrweg 5, als auch zu dem Hubmast 4 orthogonal angeordnet.
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Die Kippneigung K wird noch verstärkt, sobald die Ladung 6 durch die Arbeitsmaschine 1 aufgenommen beziehungswiese ausgeladen wird. In dem gezeigten Beispiel befindet sich die Ladung 6 in einem Lagerelement 7, welches hier ein (Hoch-) Regal darstellt. Das Lagerelement 7 könnte jedoch auch ein Transportmittel, beispielsweise ein Lastkraftwagen sein.
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Je höher die Kippneigung K der Arbeitsmaschine 1 ist, desto wichtiger ist die Anpassung der Schaltstrategie. Vorliegend wird daher durch den Sensor 8 das Signal für den wenigstens einen spezifischen Parameter, hier die Position des Hubwerks 2 (beziehungsweise des Aufnahmemittels) bestimmt und bereitgestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Arbeitsmaschine
- 2
- Hubwerk
- 3
- Aufnahmemittel
- 4
- Hubmast
- 5
- Fahrweg
- 6
- Ladung
- 7
- Lagerelement
- 8
- Sensor
- F
- Fahrtrichtung
- K
- Kippneigung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016224076 A1 [0003]
- DE 102015115704 A1 [0004]
- US 10041229 B2 [0005]
- DE 112013005124 T5 [0006]
