DE102020213937B4 - Traction limitation of a drive train with a power-split transmission - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine (1) mit einem leistungsverzweigten stufenlosen Getriebe (3), einem Antriebselement (2), wenigstens einer Steuervorrichtung (4) und wenigstens einer Eingabevorrichtung (5), wobei durch einen Bediener eine Fahranforderung über die Eingabevorrichtung (5) kommandiert wird, wobei in Reaktion auf die Fahranforderung wenigstens eine virtueller Gang bereitgestellt und eine aus der Fahranforderung resultierende Zugkraft limitiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Limitierung der Zugkraft durch eine Limitierungsfunktion umgesetzt wird.Method for operating a drive train of a work machine (1) with a power-split continuously variable transmission (3), a drive element (2), at least one control device (4) and at least one input device (5), with an operator making a travel request via the input device (5 ) is commanded, wherein at least one virtual gear is provided in response to the driving request and a traction force resulting from the driving request is limited, characterized in that the limiting of the traction force is implemented by a limiting function.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine mit einem leistungsverzweigten stufenlosen Getriebe, insbesondere zur Limitierung einer Zugkraft eines Antriebsstrangs.The present invention relates to a method and a device for operating a drive train of a work machine with a power-split continuously variable transmission, in particular for limiting a tractive force of a drive train.

Bei modernen selbstfahrenden Arbeitsmaschinen kommen zunehmend leistungsverzweigte stufenlose Getriebe zum Einsatz. Arbeitsmaschinen können dabei insbesondere als Bau- und/oder Land-/Forstmaschine ausgeführt sein. Aber auch Flurfördergeräte verschiedenster Ausgestaltung sind hierunter zu fassen. Im Vergleich zu konventionellen Antriebssträngen, beispielsweise mit einem manuellen Getriebe oder einem Lastschaltgetriebe, können durch die Verwendung von leistungsverzweigten Stufenlosen Getrieben Effizienz und Wirkungsgrad des Gesamtsystems gesteigert werden. Die Ansteuerung des Getriebes erfolgt über ein Getriebesteuergerät. Dieses verarbeitet sowohl Messsignale von verschiedenen Sensoren und weitere interne Rechengrößen, als auch Signale anderer Steuergeräte des Antriebsstrangs oder des Fahrzeugs, beispielsweise eines Motorsteuergeräts oder eines Fahrzeugführungsrechners.Power-split continuously variable transmissions are increasingly being used in modern self-propelled machines. Working machines can be designed in particular as construction and/or agricultural/forestry machines. But also floor conveyors of various designs are to be included here. Compared to conventional drive trains, for example with a manual transmission or a power shift transmission, the use of power-split continuously variable transmissions can increase the efficiency and effectiveness of the overall system. The transmission is controlled by a transmission control unit. This processes both measurement signals from various sensors and other internal operands, as well as signals from other control units of the drive train or the vehicle, for example an engine control unit or a vehicle management computer.

Auf Grundlage dieser Parameter werden Signale zum Ansteuern des Antriebselements, zum Betätigen von Fahrtrichtungskupplungen und zum Einstellen einer Getriebeübersetzung bzw. Abtriebsgeschwindigkeit und/oder einer Zugkraft generiert und an die betreffenden Empfänger gesendet. Hierfür werden ferner Eingaben zur Fahranforderung eines Bedieners berücksichtigt, welche beispielsweise über ein Fahrpedal, ein Brems-/Inchpedal, einen Fahrschalter oder eine sonstige geeignete Eingabevorrichtung kommandiert werden können. Das stufenlose Getriebe stellt dabei in der Regel die maximal mögliche Zugkraft bereit, welche sich aus der entsprechenden der Fahranforderung ergibt. Darüber hinaus kann der Bediener weitere Einstellungen wie eine Zugkraftbegrenzung, eine vorgegebene Dynamik/Aggressivität, eine Motordrückung und vieles mehr entsprechend der Umgebungsbedingungen, der Einsatzart oder persönlicher Präferenzen vornehmen. Neben der Spurführung bzw. der reinen Fahraufgabe muss durch den Bediener einer Arbeitsmaschine parallel dazu mitunter eine Arbeitsfunktion gesteuert oder überwacht werden. Je nach auszuführender Arbeitsfunktion kann hier eine besonders hohe Aufmerksamkeit des Bedieners gefordert sein.Based on these parameters, signals for controlling the drive element, for actuating direction-of-travel clutches and for setting a gear ratio or output speed and/or a tractive force are generated and sent to the relevant recipients. For this purpose, inputs relating to the driving request from an operator are also taken into account, which can be commanded, for example, via an accelerator pedal, a brake/inching pedal, a driving switch or any other suitable input device. The continuously variable transmission usually provides the maximum possible traction, which results from the corresponding driving requirements. In addition, the operator can make further settings such as a tractive effort limit, a specified dynamic/aggressiveness, an engine suppression and much more according to the environmental conditions, the type of use or personal preferences. In addition to lane guidance or the pure driving task, the operator of a work machine sometimes has to control or monitor a work function in parallel. Depending on the work function to be performed, a particularly high level of attention from the operator may be required here.

Aus dem Stand der Technik ist neben der Verwendung von stufenlosen Getrieben in Arbeitsmaschinen an sich auch das Bereitstellen virtueller Gänge und somit ein Vorgeben des Verhaltens eines klassischen Getriebes mit festen Übersetzungsverhältnissen bekannt. So zeigt DE 11 2013 004 865 T5 eine Arbeitsmaschine, die mit einem stufenlos variablen Getriebe (CVT) ausgestattet ist, und insbesondere ein CVT, das dazu geeignet ist, in einer oder in mehreren diskreten, virtuellen Übersetzungen zu laufen. Hierdurch soll ein Unbehagen der Bediener vermieden werden, welchen bei CVT-Getrieben die auswählbaren und vorhersagbaren Übersetzungen herkömmlicher Getriebe auf Zahnradbasis fehlen.In addition to the use of continuously variable transmissions in work machines, the prior art also discloses the provision of virtual gears and thus the specification of the behavior of a classic transmission with fixed transmission ratios. So shows DE 11 2013 004 865 T5 a work machine equipped with a continuously variable transmission (CVT), and more particularly a CVT capable of running in one or more discrete, virtual gear ratios. This is to avoid operator discomfort that CVT transmissions lack the selectable and predictable ratios of conventional gear-based transmissions.

DE 10 2011 017 748 A1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Getriebes eines landwirtschaftlichen oder kommunalen Nutzfahrzeuges, insbesondere eines Traktors, wobei eine Übersetzung des stufenlosen Getriebes in einem Automatikmodus stufenlos verstellt wird, indem die Verstellung durch eine Getriebesteuerung in Abhängigkeit von Fahrparametern des Nutzfahrzeuges vorgenommen wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein stufenloses Getriebe eines landwirtschaftlichen oder kommunalen Nutzfahrzeuges, bei welchem eine Übersetzung zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle in einem Automatikmodus über eine Getriebesteuerung in Abhängigkeit von Fahrparametern des Nutzfahrzeuges stufenlos verstellbar ist. Schließlich betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, sowie einen Datenträger, der ein derartiges Computerprogrammprodukt aufweist. DE 10 2011 017 748 A1 relates to a method for operating a continuously variable transmission of an agricultural or municipal utility vehicle, in particular a tractor, with a transmission ratio of the continuously variable transmission being continuously adjusted in an automatic mode by the adjustment being made by a transmission controller depending on driving parameters of the utility vehicle. The invention also relates to a continuously variable transmission of an agricultural or municipal utility vehicle, in which a transmission ratio between a drive shaft and an output shaft can be continuously adjusted in an automatic mode via a transmission control depending on driving parameters of the utility vehicle. Finally, the invention relates to a computer program product and a data carrier that has such a computer program product.

Aus DE 10 2015 225 529 A1 wird ein Verfahren zum Betreiben eines stufenlosen Getriebes einer Arbeitsmaschine in Abhängigkeit fahrerseitig auswählbarer virtueller Gänge beschrieben. Jedem fahrerseitig auswählbaren virtuellen Gang eines Übersetzungsbereiches des Getriebes ist eine maximale obere Ausgangsdrehzahl des Getriebes zugeordnet, die in Abhängigkeit einer Eingangsdrehzahl sowie einer fahrerseitigen Leistungsanforderung für eine mit dem Getriebe gekoppelte Antriebsmaschine der Arbeitsmaschine durch entsprechendes stufenloses Verstellen der Übersetzung des Getriebes zwischen einem definierten unteren Grenzwert der Ausgangsdrehzahl und der mit dem jeweils ausgewählten virtuellen Gang korrespondierenden maximalen oberen Ausgangsdrehzahl eingestellt wird. Die maximale obere Ausgangsdrehzahl jedes jeweils fahrerseitig aktuell ausgewählten und einem Übersetzungsteilbereich des Übersetzungsbereiches zugeordneten virtuellen Ganges wird bei einer fahrerseitigen Anforderung zum Ändern der maximalen oberen Ausgangsdrehzahl in Richtung eines definierten Wertes der Ausgangsdrehzahl überführt, der mit einem virtuellen Gang korrespondiert, dessen maximale obere Ausgangsdrehzahl kleiner ist als die maximalen oberen Ausgangsdrehzahlen, die mit virtuellen Gängen korrespondieren, die dem Übersetzungsteilbereich des Übersetzungsbereiches zugeordnet sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, ein verbessertes Verfahren zum Bedienen einer Arbeitsmaschine mit einem leistungsverzweigten stufenlosen Getriebe bereitzustellen, welches insbesondere in geringerem Umfang die Aufmerksamkeit des Bedieners durch Anpassung der Fahranforderung im Betrieb erfordert.Out of DE 10 2015 225 529 A1 a method for operating a continuously variable transmission of a work machine as a function of virtual gears that can be selected by the driver is described. Each virtual gear of a transmission ratio range that can be selected by the driver is assigned a maximum upper output speed of the transmission, which, depending on an input speed and a driver-side power requirement for a drive machine of the work machine coupled to the transmission, can be adjusted by corresponding stepless adjustment of the transmission ratio between a defined lower limit value of the Output speed and the maximum upper output speed corresponding to the selected virtual gear is set. When the driver requests to change the maximum upper output speed, the maximum upper output speed of each virtual gear currently selected by the driver and assigned to a transmission sub-range of the transmission range is converted in the direction of a defined value of the output speed, which corresponds to a virtual gear whose maximum upper output speed is lower as the maximum upper output speeds corresponding to virtual gears associated with the ratio sub-range of the ratio range.
The object of the present invention is to be seen as providing an improved method for operating a work machine with a power-split continuously variable transmission which, in particular, requires less attention from the operator by adapting the driving requirement during operation.

Dabei ist vorgesehen, dass das leistungsverzweigte stufenlose Getriebe mehrere virtuelle Gänge bereitstellt. Aufgrund der Ausführung als stufenloses Getriebe können im Rahmen der maximalen Spreizung beliebig viele virtuelle Gänge abgebildet werden. Ein virtueller Gang beschreibt in diesem Zusammenhang ein gleichbleibendes Übersetzungsverhältnis zwischen einem Getriebeeingang (motorseitig) und einem Getriebeausgang (abtriebsseitig). Mit einer Veränderung der Drehzahl des Antriebselements (Verbrennungskraftmaschine und/oder elektrische Maschine; allgemein Motor) geht eine Veränderung der Drehzahl am Abtrieb entsprechend des eingestellten Übersetzungsverhältnisses einher. Insbesondere kann durch einen virtuellen Gang eine maximale Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine begrenzt werden. Dies bedeutet, dass das Fahrzeug bei maximaler Betätigung des Fahrpedals nicht schneller als die limitierte Geschwindigkeit fahren wird. Soweit sich eine äußere Last erhöht, wird durch Anpassung der Ansteuerung des Antriebselements die eingestellte Fahrgeschwindigkeit so lange gehalten, bis eine systembedingte Grenze (Volllastkennline) erreicht wird. Diese Volllastkennlinie ergibt sich aus den spezifischen Kenngrößen des Antriebselements, des Getriebes und mitunter der betreffenden angetriebenen Achsen inklusive optionaler Untersetzungs- und/oder Verteilergetriebe. It is provided that the power-split continuously variable transmission provides several virtual gears. Due to the design as a continuously variable transmission, any number of virtual gears can be mapped within the maximum spread. In this context, a virtual gear describes a constant transmission ratio between a transmission input (on the engine side) and a transmission output (on the output side). A change in the speed of the drive element (internal combustion engine and/or electric machine; generally motor) is accompanied by a change in the speed at the output according to the set transmission ratio. In particular, a maximum driving speed of the work machine can be limited by a virtual gear. This means that the vehicle will not drive faster than the limited speed when the accelerator pedal is pressed to the maximum. If an external load increases, the set driving speed is maintained by adjusting the control of the drive element until a system-related limit (full load characteristic) is reached. This full-load characteristic results from the specific parameters of the drive element, the transmission and sometimes the relevant driven axles including optional reduction and/or transfer case.

Eine äußere Last bzw. Lastanforderung kann sich beispielsweise aus einem Widerstand an/durch ein Anbaugerät ergeben, oder aber auch durch eine Topographieänderung (z.B. Steigung). Exemplarisch für eine Last an/durch ein Anbaugerät ist hier ein Räum-/Planierschild, eine Schaufel/ein Frontlader oder ein Pflug zu nennen, wobei sich je nach Einsinktiefe bzw. Bodenbeschaffenheit eine Last verändern, insbesondere erhöhen kann.An external load or load requirement can result, for example, from resistance on/from an attachment, or from a change in topography (e.g. incline). A clearing/leveling blade, a shovel/a front loader or a plow can be mentioned here as an example of a load on/through an attachment, whereby a load can change, in particular increase, depending on the sinking depth or soil conditions.

Wird diese systembedingte Grenze überschritten, so führt dies bei herkömmlichen Antriebssträngen mit stufenlosen Getrieben zum Einstellen einer größeren Übersetzung des Getriebes, wodurch sich unweigerlich die Zugkraft am Rad der Arbeitsmaschine bei sinkender Fahrgeschwindigkeit aber konstanter Drehzahl des Antriebselements erhöht. Hierdurch kann ein unzulässiger Schlupf an den Rädern der Arbeitsmaschine auftreten, wenn der Bediener nicht mit einer angepassten Fahranforderung (Fahrpedal) hierauf reagiert. Würde hingegen nicht eine größere Übersetzung des Getriebes eingestellt bestünde die Gefahr, dass eine höhere Leistung an dem Antriebselement abgerufen bzw. angefordert wird, als dieses bereitstellen kann. Dies kann dazu führen, dass eine Mindestdrehzahl für den Betrieb (stall speed) unterschritten wird oder die Fahranforderung in einer Überlastung des Antriebselements resultiert.If this system-related limit is exceeded, this leads to the setting of a larger gear ratio in conventional drive trains with continuously variable transmissions, which inevitably increases the tractive force on the wheel of the working machine when the driving speed decreases but the speed of the drive element remains constant. As a result, impermissible slippage can occur on the wheels of the work machine if the operator does not react to this with an adapted travel request (accelerator pedal). If, on the other hand, a higher gear ratio were not set, there would be a risk that a higher power would be called up or requested at the drive element than it can provide. This can lead to the speed falling below a minimum speed for operation (stall speed) or the driving request resulting in an overload of the drive element.

Um einen unerwünschten Anstieg der Zugkraft oder einen Anstieg auf einen unerwünschten Zugkraftwert zu vermeiden, wird erfindungsgemäß fahrgeschwindigkeitsabhängig oder abhängig von der eingestellten Übersetzung die Zugkraft durch eine Limitierungsfunktion (Requested Transmission Percent Upper Load Curve = RTPULC) limitiert. Die Limitierung kann durch den Bediener direkt oder durch Auswahl eines Betriebsmodus ausgewählt werden. Ferner ist eine Motorführung umfasst, welche eine maximale Drehzahl des Antriebselements vorgibt (Engine Speed Limitation Curve = ESLC). Aus einer Fahranforderung des Bedieners (gewünschte Fahrgeschwindigkeit) in Verbindung mit einer Fahrpedalstellung ergibt sich somit eine Drehzahlvorgabe, welche an das Antriebselement kommandiert wird. Durch Zuordnung einer Limitierungsfunktion und einer Motorführung zu einem virtuellen Gang kann das Übersetzungsverhältnis des Getriebes über einen breiten Betriebsbereich konstant gehalten werden. In der Folge verringert sich die Zugkraft mit sinkender Fahrgeschwindigkeit.In order to avoid an undesired increase in the tractive force or an increase to an undesired tractive force value, the tractive force is limited by a limiting function (Requested Transmission Percent Upper Load Curve=RTPULC) depending on the driving speed or depending on the gear ratio set. The limitation can be selected by the operator directly or by selecting an operating mode. Furthermore, an engine control is included, which specifies a maximum speed of the drive element (Engine Speed Limitation Curve=ESLC). A driving request from the operator (desired driving speed) in conjunction with an accelerator pedal position thus results in a speed specification, which is commanded to the drive element. By assigning a limiting function and motor control to a virtual gear, the gear ratio of the transmission can be kept constant over a wide operating range. As a result, the tractive force decreases as the driving speed decreases.

Soweit die Mindestdrehzahl des Antriebselements erreicht bzw. unterschritten wird, erfolgt eine Anpassung des Übersetzungsverhältnisses hin zu einer größeren Übersetzung. Hierdurch wird ein Abwürgen oder Stillstand des Antriebselements verhindert. Jedoch wird die Drehzahl des Antriebselements nicht wieder erhöht, sondern verharrt auf diesem Drehzahlniveau.If the minimum speed of the drive element is reached or undershot, the transmission ratio is adjusted towards a larger transmission. This prevents the drive element from stalling or stopping. However, the speed of the drive element is not increased again, but remains at this speed level.

Ein Wechsel zwischen verschiedenen virtuellen Gängen ist in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls möglich. Durch die Anforderung eines Gangwechsels werden Drehzahl des Antriebselements, Übersetzung und Zugkraft kontinuierlich angepasst. Im Vergleich zu einem manuellen oder Lastschaltgetriebe ist ein Wechsel zwischen zwei virtuellen Gängen eines stufenlosen Getriebes somit ohne eine Unterbrechung der Zugkraft während des Gangwechsels möglich.A change between different virtual gears is also possible in a further development of the method according to the invention. When a gear change is requested, the speed of the drive element, translation and traction are continuously adjusted. In comparison to a manual or powershift transmission, a change between two virtual gears of a continuously variable transmission is thus possible without an interruption in traction during the gear change.

Je nach Eingabe durch den Bediener kann zwischen einem Betrieb mit virtuellen Gängen unter Anwendung einer Zugkraftlimitierung und einem konventionellen Betrieb des stufenlosen Getriebes gewechselt werden. Dies kann auch während eines Betriebs der Arbeitsmaschine erfolgen.Depending on the input by the operator, it is possible to switch between operation with virtual gears using traction force limitation and conventional operation of the continuously variable transmission. This can also take place during operation of the work machine.

Die Steuervorrichtung kann entweder in Form eines zentralen Geräts zur Steuerung des Getriebes, des Antriebselements, der Eingabevorrichtung und/oder weiterer Aggregate der Arbeitsmaschine ausgeführt sein, oder es können mehrere Steuergeräte vorgesehen werden, welche signalübertragend miteinander verbunden sind. Auch kann ein übergeordneter Fahrzeugführungsrechner vorgesehen werden, mittels welchem das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird.The control device can either be in the form of a central device for controlling the Transmission, the drive element, the input device and/or other aggregates of the work machine can be implemented, or several control units can be provided which are connected to one another in a signal-transmitting manner. A higher-level vehicle management computer can also be provided, by means of which the method according to the invention is carried out.

Die Limitierungsfunktion und die Motorführung können in einer möglichen Ausführung zusammen mit den Übersetzungsverhältnissen der virtuellen Gänge in einem Getriebesteuergerät hinterlegt sein.In one possible embodiment, the limiting function and the engine control can be stored in a transmission control unit together with the transmission ratios of the virtual gears.

Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung sind auch eine Steuervorrichtung und eine Arbeitsmaschine umfasst. Dabei ist die Steuervorrichtung dazu geeignet und eingerichtet das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Ferner umfasst die Arbeitsmaschine eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung, welche das erfindungsgemäße Verfahren ausführt.According to further aspects of the present invention, a control device and a work machine are also included. The control device is suitable and set up to carry out the method according to the invention. Furthermore, the work machine includes a control device according to the invention, which carries out the method according to the invention.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

  • 1: einen Zugkraftverlauf eines stufenlosen Getriebes bei vorgegebener Drehzahl;
  • 2: einen Zugkraftverlauf eines stufenlosen Getriebes mit Limitierung der Zugkraft;
  • 3: eine schematische Darstellung einer Arbeitsmaschine.
The invention is explained in more detail with reference to the following figures. Show it:
  • 1 : a traction force curve of a continuously variable transmission at a given speed;
  • 2 : a tractive force curve of a continuously variable transmission with limitation of the tractive force;
  • 3 : a schematic representation of a working machine.

Das Diagramm gemäß 1 zeigt stark vereinfacht einen Verlauf der Zugkraft F eines stufenlosen Getriebes. Eine Fahrgeschwindigkeit v einer Arbeitsmaschine ist dabei auf der Abszisse aufgetragen, während Drehzahlwerte n eines Antriebselements und ein Wert der Zugkraft F auf der Ordinate aufgetragen sind. Eine Zugkraft FFS bei Berücksichtigung einer Drehzahlvorgabe ist dabei mittels Strichpunktlinie dargestellt, die Drehzahl n des Antriebselements mittels Strichlinie und der Zugkraftverlauf F ohne Anwendung einer Drehzahlvorgabe mittels durchgehender Linie.The diagram according to 1 shows a very simplified course of the traction force F of a continuously variable transmission. A driving speed v of a working machine is plotted on the abscissa, while speed values n of a drive element and a value of the tractive force F are plotted on the ordinate. A tractive force FFS taking into account a speed specification is shown by a broken line, the speed n of the drive element by a broken line and the tractive force curve F without using a speed specification by a solid line.

Zu einem Zeitpunkt I liegt eine spezifische Last an dem Antriebsstrang der Arbeitsmaschine an. Entsprechend wird eine Drehzahl n kommandiert, woraus sich ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes und daraus resultierend eine korrespondierende Fahrgeschwindigkeit vl ergibt. Mit ansteigender Last an dem Antriebsstrang erfolgt eine Anpassung der Übersetzung des Getriebes hin zu einem größeren Übersetzungsverhältnis. Dies führt dazu, dass bei gleichbleibender Drehzahl n des Antriebselements die Zugkraft F, FFS steigt, während die Fahrgeschwindigkeit v abnimmt. Zu einem Zeitpunkt II wird vorliegend die maximale Zugkraft F, FFS wobei die Fahrgeschwindigkeit vII sinkt. Mit anderen Worten sind die Zugkraftverläufe F, FFS in dem Bereich zwischen vl und vII identisch bzw. der Zugkraftverlauf FFS mit Drehzahlvorgabe folgt dem Zugkraftverlauf F mit einem vorgegebenen Differenzwert. Je nach Untergrund kann der beschriebene Zugkraftverlauf dazu führen, dass an den Rädern der Arbeitsmaschine ein unzulässiger Schlupf erzielt wird und die Räder im schlimmsten Fall durchdrehen bzw. die Arbeitsmaschine sich eingräbt.At a point in time I there is a specific load on the drive train of the working machine. Accordingly, a speed n is commanded, which results in a transmission ratio of the transmission and, as a result, in a corresponding driving speed vl. As the load on the drive train increases, the gear ratio of the transmission is adjusted to a larger gear ratio. As a result, with constant speed n of the drive element, the tractive force F, FFS increases while the driving speed v decreases. At a point in time II, the maximum tractive force F, FFS is present, with the driving speed vII dropping. In other words, the tractive force curves F, FFS are identical in the range between vl and vii, or the tractive force curve FFS with a preset speed follows the tractive force curve F with a preset differential value. Depending on the ground, the traction force profile described can result in impermissible slip being achieved on the wheels of the working machine and, in the worst case, the wheels spinning or the working machine digging in.

2 zeigt im Gegensatz dazu einen Zugkraftverlauf FL eines stufenlosen Getriebes mit Limitierung. Die Zuordnung der Achsen des Diagramms stimmt dabei mit der Ausführung gemäß 1 überein. Auch der Zugkraftverlauf F ist mit der vorherigen Darstellung identisch. Zu einem Zeitpunkt I wird mit einer Fahrgeschwindigkeit vl eine Übersetzung des Getriebes vorgegeben, ein sogenannter virtueller Gang. Dies ist daran erkennbar, dass mit abnehmender Drehzahl n des Antriebselements die Fahrgeschwindigkeit v, vII, vIII sich proportional dazu verringert. Zwischen Zeitpunkt I und Zeitpunkt II steigt die limitierte Zugkraft FL zunächst an, wobei sie dabei der dem Zugkraftverlauf F folgt bzw. mit diesem Verlauf identisch ist. Zum Zeitpunkt II liegt die Fahrgeschwindigkeit vII an. Ab diesem Zeitpunkt II greift die Limitierung der Zugkraft FL, sodass sich zwischen dem theoretischen Zugkraftverlauf F unter Anpassung einer Übersetzung des Getriebes und der limitierten Zugkraft FL bei gleichbleibender Übersetzung eine Differenz ausbildet. Der Zugkraftverlauf F steigt dabei in gleicher Weise wie bereits in 1 beschrieben weiter an, während die limitierte Zugkraft FL abfällt. Die Differenz zwischen Zugkraftverlauf F und limitierter Zugkraft FL steigt bis zum Erreichen der Fahrgeschwindigkeit vIII stetig an. Hingegen fällt die Drehzahl n des Antriebselements weiter ab, gleichzeitig verringert sich die Fahrgeschwindigkeit v weiter, bis zum Erreichen der Fahrgeschwindigkeit vIII. Die Fahrgeschwindigkeit vIII entspricht dabei beispielsweise der minimal darstellbaren Fahrgeschwindigkeit v der Arbeitsmaschine bei der aktuell eingestellten (festen) Übersetzung des Getriebes. 2 shows, in contrast, a traction force curve FL of a continuously variable transmission with limitation. The assignment of the axes of the diagram agrees with the version according to 1 match. The course of the tensile force F is also identical to the previous representation. At a point in time I, a gear ratio of the transmission, a so-called virtual gear, is specified with a driving speed v1. This can be seen from the fact that the driving speed v, vII, vIII decreases proportionally as the rotational speed n of the drive element decreases. Between point in time I and point in time II, the limited tractive force FL initially increases, following the course of the tractive force F or being identical to this course. The driving speed vII is present at time II. From this point in time II, the limitation of the tractive force FL takes effect, so that a difference forms between the theoretical tractive force curve F with adjustment of a gear ratio of the transmission and the limited tractive force FL with the same gear ratio. The course of the tensile force F increases in the same way as in 1 described continues to increase while the limited traction force FL decreases. The difference between the tractive force curve F and the limited tractive force FL increases steadily until driving speed vIII is reached. On the other hand, the speed n of the drive element continues to fall, at the same time the driving speed v continues to decrease until driving speed vIII is reached. The driving speed vIII corresponds, for example, to the minimum representable driving speed v of the work machine with the currently set (fixed) transmission ratio.

3 zeigt in einer stark vereinfachten schematischen Darstellung eine Arbeitsmaschine 1 mit einem Antriebsstrang zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Arbeitsmaschine 1 ist dabei als Grader ausgeführt und weist ein Antriebselement 2, ein Getriebe 3 und eine Steuervorrichtung 4 auf. Die Steuervorrichtung 4 ist signalübertragend mit dem Antriebselement 2 und dem Getriebe 3 verbunden, was mittels Strichlinien dargestellt ist. Ferner ist die Steuervorrichtung 4 mit einer Eingabevorrichtung 5 signalübertragend verbunden, wobei die Eingabevorrichtung 5 in einer Kabine 6 der Arbeitsmaschine 1 angeordnet ist. Beispielsweise handelt es sich bei der Eingabevorrichtung 5 um ein Fahrpedal und/oder ein Brems-/Inchpedal und/oder einen sonstigen Fahrschalter, mittels welchem eine Fahranforderung kommandiert wird. Hierdurch können eine Drehzahl und/oder Drehmoment des Antriebselements 2, eine Fahrgeschwindigkeit v und eine gewünschte Übersetzung des Getriebes 3 kommandiert werden. 3 shows a machine 1 with a drive train for carrying out the method according to the invention in a highly simplified schematic representation. The working machine 1 is designed as a grader and has a drive element 2 , a transmission 3 and a control device 4 . The control device 4 is connected to the drive element 2 and the transmission 3 in a signal-transmitting manner, which is illustrated by dashed lines. Furthermore, the control device 4 is connected in a signal-transmitting manner to an input device 5 , the input device 5 being arranged in a cab 6 of the working machine 1 . For example, the input device 5 is a Accelerator pedal and/or a brake/inching pedal and/or another driving switch, by means of which a driving request is commanded. As a result, a speed and/or torque of the drive element 2, a driving speed v and a desired transmission ratio of the transmission 3 can be commanded.

Das Antriebselement 2 ist über eine Eingangswelle 7 antriebsseitig mit dem Getriebe 3 verbunden, wobei das Getriebe 3 ferner abtriebsseitig über eine Abtriebswelle 8 mit wenigstens einer Achse 9, 10 verbunden ist. Die Arbeitsmaschine 1 weist vorliegend eine Vorderachse 9 und eine als Tandemachse ausgeführte Hinterachse 10 auf, wobei die Abtriebswelle 8 das Getriebe 3 mit der Hinterachse 10 verbindet. Ferner verfügt die Arbeitsmaschine 1 über zwei (Planier-) Schilde 11, wobei einer vor der Vorderachse 9 und einer zwischen Vorderachse 9 und Hinterachse 10 angeordnet ist. Durch die Schilde 11 werden Unebenheiten eines Untergrunds 12 beseitigt, mit anderen Worten eine plane Fläche bereitgestellt.The drive element 2 is connected to the transmission 3 on the input side via an input shaft 7 , the transmission 3 also being connected to at least one axle 9 , 10 on the output side via an output shaft 8 . In the present case, the working machine 1 has a front axle 9 and a rear axle 10 designed as a tandem axle, with the output shaft 8 connecting the transmission 3 to the rear axle 10 . The work machine 1 also has two (levelling) blades 11 , one in front of the front axle 9 and one between the front axle 9 and the rear axle 10 . Unevenness in a subsurface 12 is eliminated by the shields 11, in other words a flat surface is provided.

Zum Erstellen einer planen Fläche (Planie oder fine grading) müssen die Schilde 11 kontinuierlich so gestellt werden, dass ein ebenmäßiger Untergrund 12 entsteht und fortlaufend ausreichend Material von den Schilden 11 geschoben wird. Sammelt sich zu viel Material an den Schilden 11, müssen diese so gestellt werden, dass ein entsprechender Materialabfluss entsteht. Dabei sind bauliche Vorgaben in Bezug auf die Ausgestaltung des Untergrunds 12 (Gefälle, Höhe, Dicke einer Materialschicht des Untergrunds) selbstverständlich ebenfalls zu berücksichtigen. Dementsprechend ist eine permanente Überwachung und Einstellung der Schilde 11 in Bezug auf Schwenkwinkel und Einsinktiefer geboten. Ein Durchdrehen der mit den Achsen 9, 10 verbundenen Räder 13 in Folge eines unzulässigen Schlupfwerts würde das Arbeitsergebnis zerstören und der Vorgang zum Erstellen einer planen Fläche müsste wiederholt werden. Damit der Bediener der Einstellung der Schilde 11 die erforderliche Aufmerksamkeit zukommen lassen kann, wird zu seiner Entlastung der Antriebsstrang der Arbeitsmaschine 1 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben, insbesondere wird die Zugkraft limitiert.In order to create a flat surface (planie or fine grading), the shields 11 must be positioned continuously in such a way that an even subsurface 12 is created and sufficient material is pushed off the shields 11 continuously. If too much material collects on the shields 11, they must be placed in such a way that a corresponding flow of material occurs. Of course, structural specifications with regard to the design of the subsurface 12 (gradient, height, thickness of a material layer of the subsurface) must also be taken into account. Accordingly, permanent monitoring and adjustment of the shields 11 with regard to pivoting angle and sinking depth is required. A spin of the wheels 13 connected to the axles 9, 10 as a result of an impermissible slip value would destroy the work result and the process of creating a flat surface would have to be repeated. So that the operator can pay the necessary attention to the setting of the shields 11, the drive train of the work machine 1 is operated with the method according to the invention to relieve him of stress, in particular the traction force is limited.

BezugszeichenlisteReference List

11
Arbeitsmaschineworking machine
22
Antriebselementdrive element
33
Getriebetransmission
44
Steuervorrichtungcontrol device
55
Eingabevorrichtunginput device
66
Kabinecabin
77
Eingangswelleinput shaft
88th
Abtriebswelleoutput shaft
99
Vorderachsefront axle
1010
Hinterachserear axle
1111
SchildSign
1212
Untergrundunderground
1313
Rad wheel
Ff
Zugkrafttraction
FFSFFS
Zugkraft DrehzahlvorgabeTensile force speed specification
FLFL
limitierte Zugkraftlimited traction
I, III,II
Zeitpunkttime
nn
Drehzahlnumber of revolutions
v, vl, vII, vIIIv, vl, vII, vIII
Fahrgeschwindigkeitdriving speed

Claims (8)

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine (1) mit einem leistungsverzweigten stufenlosen Getriebe (3), einem Antriebselement (2), wenigstens einer Steuervorrichtung (4) und wenigstens einer Eingabevorrichtung (5), wobei durch einen Bediener eine Fahranforderung über die Eingabevorrichtung (5) kommandiert wird, wobei in Reaktion auf die Fahranforderung wenigstens eine virtueller Gang bereitgestellt und eine aus der Fahranforderung resultierende Zugkraft limitiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Limitierung der Zugkraft durch eine Limitierungsfunktion umgesetzt wird.Method for operating a drive train of a work machine (1) with a power-split continuously variable transmission (3), a drive element (2), at least one control device (4) and at least one input device (5), with an operator making a travel request via the input device (5 ) is commanded, wherein at least one virtual gear is provided in response to the driving request and a traction force resulting from the driving request is limited, characterized in that the limitation of the traction force is implemented by a limiting function. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben einer Limitierung der Zugkraft eine Motorführung umfasst ist.procedure after claim 1 , characterized in that a motor management is included in addition to a limitation of the traction. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Limitierungsfunktion und Motorführung jeweils einem virtuellen Gang zugeordnet sind, wobei bei mehreren virtuellen Gängen eine entsprechende Vielzahl an Limitierungsfunktionen und Motorführungen vorgesehen ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the limiting function and engine management are each assigned to a virtual gear, with a number of virtual gears being provided for a corresponding number of limitation functions and engine management. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übersetzungsverhältnis des Getriebes (3) hin zu einer größeren Übersetzung angepasst wird, wenn eine Mindestdrehzahl des Antriebselements (2) unterschritten wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a transmission ratio of the transmission (3) is adjusted towards a larger transmission if the rotational speed of the drive element (2) falls below a minimum. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fahrbetrieb der Arbeitsmaschine (1) ein Wechsel zwischen verschiedenen virtuellen Gängen kommandiert werden kann, wobei hierzu eine kontinuierliche Anpassung der Drehzahl des Antriebselements (2), der Übersetzung des Getriebes (3) und der Zugkraft zur Verhinderung einer Zugkraftunterbrechung erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a driving mode of the working machine (1) a change between different virtual gears kom can be mandated, with a continuous adjustment of the speed of the drive element (2), the translation of the transmission (3) and the traction to prevent an interruption in traction. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einen konventionellen Betrieb des stufenlosen Getriebes (3) gewechselt werden kann.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is possible to switch to conventional operation of the continuously variable transmission (3). Steuervorrichtung (4) welche dazu geeignet und eingerichtet ist, eine Fahranforderung von der Eingabevorrichtung (5) zu empfangen, das Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen und Signale zur Ansteuerung des Getriebes (3) und des Antriebselements (2) auszusenden.Control device (4) which is suitable and set up to receive a driving request from the input device (5), to carry out the method according to one of the preceding claims and to emit signals for controlling the transmission (3) and the drive element (2). Arbeitsmaschine (1) mit einem Antriebsstrang umfassend ein leistungsverzweigtes stufenloses Getriebe (3), ein Antriebselement (2), wenigstens eine Eingabevorrichtung (5) und eine Steuervorrichtung (4) nach Anspruch 7.Working machine (1) with a drive train comprising a power-split continuously variable transmission (3), a drive element (2), at least one input device (5) and a control device (4). claim 7 .
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