DE102020213940A1

DE102020213940A1 - Steuerungssystem zum Bestimmen einer Zugkraft eines Getriebes

Info

Publication number: DE102020213940A1
Application number: DE102020213940.7A
Authority: DE
Inventors: Stephan Schinacher; Simon Geiger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-11-05
Filing date: 2020-11-05
Publication date: 2022-05-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungssystem (2) zum Bestimmen einer Zugkraft (III) eines Getriebes (30), aufweisend eine erste Pedalschnittstelle (9) zum Erfassen einer Stellung einer ersten Pedalanordnung (10), eine zweite Pedalschnittstelle (11) zum Erfassen einer Stellung einer zweiten Pedalanordnung (12), eine Ausgabeschnittstelle (23) zum Ausgeben einer bestimmten Zugkraft (III) an das Getriebe (30), eine Speichereinrichtung (5, 6), auf welcher eine erste Kennlinie (15), eine zweite Kennlinie (16) und eine dritte Kennlinie (17) gespeichert ist, und eine Bestimmungseinrichtung (7, 8), die eingerichtet ist, um über die erste und zweite Pedalschnittstelle (9, 11) zu ermitteln, welche der Pedalanordnungen (10; 12) betätigt wird, die Stellung (I) der betätigten Pedalanordnung (10; 12) zu ermitteln, eine Steuergröße (II) in Abhängigkeit von der ermittelten Pedalanordnung (10; 12) und der ermittelten Stellung aus der ersten oder zweiten Kennlinie (15; 16) zu ermitteln, und die Zugkraft (III) des Getriebes (30) auf Basis der ermittelten Steuergröße (II) und der dritten Kennlinie (17) zu bestimmen und über die Ausgabeschnittstelle (23) auszugeben.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungssystem zum Bestimmen einer Zugkraft eines Getriebes einer Arbeitsmaschine. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Getriebeanordnung mit solch einem Steuerungssystem.
Stand der Technik
Arbeitsmaschinen werden mit unterschiedlichsten Getriebearten ausgestattet. In den meisten Fällen werden sie mit Lastschaltgetrieben ausgestattet. Es kommen aber auch zunehmend stufenlose, leistungsverzweigte Getriebe zum Einsatz. Diese erhöhen gegenüber konventionellen Antrieben in erheblichem Maß die Effizienz und den Wirkungsgrad des Gesamtsystems. Bei Baumaschinen sind die Fahrzeuge in der Regel mit einem Fahr-/Gaspedal und mindestens einem Bremspedal ausgestattet. Bei Betätigung des Bremspedals wird im ersten Bereich die Zugkraft reduziert (Inchen). Wird das Pedal weiter gedrückt, wird die Zugkraft auf Null geregelt und es wird über die Betriebsbremse eine Bremskraft aufgebaut. In einigen Arbeitsmaschinen, wie zum Beispiel Gradern, kommen jedoch Direct-Drive Getriebe (manuelle, rein mechanische Getriebe) zum Einsatz. Fahrzeuge mit Direct-Drive Getrieben verfügen immer über ein reines Kupplungspedal und ein Bremspedal. Über das Kupplungspedal wird der Antriebsstrang geöffnet (z.B. zum Anhalten oder für Schaltvorgänge) und über das Bremspedal wird nur Bremskraft aufgebaut und bei geschlossenem Antriebsstrang (Kupplungspedal nicht betätigt) gegen den Antrieb gebremst.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem zum Bestimmen einer Zugkraft eines Getriebes einer Arbeitsmaschine. Die Arbeitsmaschine kann eine Bau- oder Landmaschine sein. Die Baumaschine kann ein Radlader, Grader, Kipper oder sonstige Baumaschine sein. Die Landmaschine kann ein Traktor oder eine sonstige Landmaschine sein. Das Getriebe kann ein Getriebe sein, dass ausschließlich zusammen mit einem Brems- und Gaspedal betätigt werden kann. Im Rahmen einer Ausführungsform ist für das bestimmungsgemäße Bedienen des Getriebes keine Kupplung erforderlich. Bei dem Getriebe kann es sich beispielsweise um ein Lastschaltgetriebe oder um ein stufenloses leistungsverzweigtes Getriebe handeln.
Das Steuerungssystem kann aus verschiedenen Komponenten, beispielsweise Steuereinrichtungen, ausgebildet sein, die allesamt oder zum Teil örtlich getrennt voneinander vorgesehen sein können. Alternativ könne alle Komponenten in einer Funktionseinheit vereint sein. Das Steuerungssystem weist eine erste Pedalschnittstelle zum Erfassen einer Stellung einer ersten Pedalanordnung der Arbeitsmaschine und eine zweite Pedalschnittstelle zum Erfassen einer Stellung einer zweiten Pedalanordnung der Arbeitsmaschine auf. Bei einer Schnittstelle kann es sich um eine Hardware- oder Softwareschnittstelle handeln, die als Eingabe- und/oder Ausgabeschnittstelle ausgebildet sein kann. Die Schnittstelle kann einen oder mehrere Kommunikationskanäle aufweisen und beispielsweise als Bus ausgebildet sein. Bei einer Pedalanordnung kann es sich um ein einzelnes Pedal handeln. Ebenso kann es sich um eine Vielzahl von Pedalen handeln, die miteinander in vordefinierter Wirkbeziehung stehen, sodass die Betätigung des einen Pedals eine Betätigung des anderen Pedals zur Folge hat. Beispielsweise weist eine Pedalanordnung zwei Pedale auf, die direkt mechanisch miteinander verbunden sind. Im Rahmen einer Ausführungsform ist mit jeder Schnittstelle lediglich ein einzelnes Pedal verbunden. Darüber hinaus weist das Steuerungssystem eine Ausgabeschnittstelle zum Ausgeben einer bestimmten Zugkraft an das Getriebe auf.
Ferner umfasst das Getriebe eine Speichereinrichtung, die aus einem oder mehreren Speichern ausgebildet sein kann. Die Speicher können örtlich getrennt voneinander vorgesehen sein. Die Speichereinrichtung kann beispielsweise einen oder mehrere nicht flüchtige Speicher aufweisen. Auf der Speichereinrichtung sind eine erste Kennlinie, eine zweite Kennlinie und eine dritte Kennlinie gespeichert. Die jeweiligen Kennlinien können jeweils einen Zusammenhang zwischen zwei Größe abbilden, wobei jede der Größen normiert auf einen Referenzwert vorliegen kann. Entsprechend können die jeweiligen Größen, zwischen denen ein Zusammenhang in der Kennlinie hinterlegt ist, von 0% bis 100 % verlaufen.
Die erste Kennlinie bildet einen Zusammenhang zwischen der Stellung der ersten Pedalanordnung und einer Steuergröße ab. Die zweite Kennlinie bildet einen Zusammenhang zwischen der Stellung der zweiten Pedalanordnung und der Steuergröße ab. Die Stellung der Pedalanordnungen kann auf eine maximale Betätigungsstellung, z.B. wenn das Pedal vollständig bis zu einem Anschlag betätigt ist, normiert sein. Die Steuergröße kann auf eine maximale Steuergröße normiert sein. Bei der Steuergröße kann es sich beispielsweise um ein Signal handeln, das von einer ersten Steuereinrichtung des Steuerungssystems an eine zweite Steuereinrichtung des Steuerungssystems ausgegeben werden kann. Bei der ersten Steuereinrichtung kann es sich um ein Fahrzeugsteuergerät (VCU) und bei der zweiten Steuereinrichtung um eine Getriebesteuerung handeln. In anderen Worten ist auf der Speichereinrichtung des Steuerungssystems ein Datensatz gespeichert, der jeder Betätigungsstellung einer bestimmten Pedalanordnung einen bestimmten Steuergrößenwert über die erste beziehungsweise zweite Kennlinie zuweist. Ferner ist auf der Speichereinrichtung eine dritte Kennlinie gespeichert, die einen Zusammenhang zwischen der Steuergröße, welche über die erste beziehungsweise zweite Kennlinie ermittelt wurde, und der Zugkraft des Getriebes abbildet. Die Zugkraft in der dritten Kennlinie kann auf die maximale nominelle Zugkraft normiert sein. In anderen Worten wird jedem Steuergrößenwert über die dritte Kennlinie ein bestimmter Zugkraftwert zugewiesen.
Das Steuerungssystem weist darüber hinaus eine Bestimmungseinrichtung auf, welche eine oder mehrere Rechnereinrichtungen aufweisen kann, die örtlich voneinander getrennt vorgesehen sein können. Die Rechnereinrichtungen können jeweils einen oder mehrere Mikroprozessoren aufweisen. Die Bestimmungseinrichtung ist eingerichtet, also spezifisch hergerichtet, beispielsweise programmiert, um über die erste und zweite Pedalschnittstelle zu ermitteln, welche der Pedalanordnungen betätigt wird. Daneben ist die Bestimmungseinrichtung eingerichtet, um die Stellung der betätigten Pedalanordnung zu ermitteln, beispielsweise ob das entsprechende Pedal voll oder nur halb durchgetreten ist. Hierfür kann beispielsweise jede der Pedalanordnungen eine Sensorik aufweisen, deren Messwert durch das Steuerungssystem eingelesen werden kann. Die Bestimmungseinrichtung wählt die Kennlinie aus, welche der ermittelten Pedalanordnung zugewiesen ist, und ermittelt aus dieser Kennlinie den der ermittelten Stellung der Pedalanordnung zugewiesen Steuergrößenwert.
Ferner ist die Bestimmungseinrichtung eingerichtet, um die Zugkraft des Getriebes auf Basis der Steuergröße und der dritten Kennlinie zu bestimmen und die bestimmte Zugkraft über die Ausgabeschnittstelle auszugeben. In anderen Worten ermittelt die Bestimmungseinrichtung über die dritte Kennlinie den Zugkraftwert, welcher dem ermittelten Steuergrößenwert zugewiesen ist, wobei der Steuergrößenwert über die erste oder zweite Kennlinie bestimmt wurde. Bei dem bestimmten Zugkraftwert kann es sich um einen Zugkraftsollwert handeln, der beispielsweise an eine Regelungseinrichtung des Getriebes ausgegeben werden kann. Die Regelungseinrichtung des Getriebes kann die Zugkraft nun auf den Zugkraftsollwert einregeln.
Mit der vorliegenden Erfindung kann ein Lastschaltgetriebe oder ein stufenloses leistungsverzweigtes Getriebe in einer Arbeitsmaschine mit einem Bedienlayout und beispielsweise auch einem Bedienverhalten wie ein Direct-Drive Getriebe bereitgestellt werden. So kann beispielsweise die Zugkraftmodulation, die bei einem Direct-Drive Getriebe mittels der Kupplung möglich ist, getrennt von einer Bremsfunktion auch in einem Lastschaltgetriebe oder einem stufenlosen leistungsverzweigten Getriebe bereitgestellt werden. Beispielsweise bei Gradern kann das zu einem verbesserten Bedienlayout führen und bessere Arbeitsergebnisse ermöglichen. So muss bei Gradern häufig einsatzbedingt die Zugkraft moduliert werden, idealerweise über ein eigenes Pedal, um das Durchdrehen eines Rads und damit die Zerstörung eines Arbeitsergebnisses zu verhindern. Letzteres wird mit der vorliegenden Erfindung auch für Arbeitsmaschinen mit Lastschaltgetrieben oder stufenlosen leistungsverzweigen Getrieben ermöglicht.
Gemäß einer Ausführungsform ist auf der Speichereinrichtung eine vierte Kennlinie gespeichert, die einen Zusammenhang zwischen der Steuergröße, die in Abhängigkeit der ersten oder zweiten Kennlinie bestimmt wird, und der Bremskraft der Arbeitsmaschine abbildet. Die vierte Kennlinie kann konstruktiv durch eine direkte Kopplung zwischen einer der Pedalanordnungen, beispielsweise einem Bremspedal, und einem Bremsventil der Bremse vorgegeben sein. In letzterem Fall kann die Kennlinie während des Betriebs nicht mehr verändert werden. Bei der Bremskraft der Arbeitsmaschine kann es sich auch um eine Sollbremskraft handeln, die an eine Betriebsbremse der Arbeitsmaschine ausgegeben werden kann. Im Rahmen dieser Ausführungsform kann die Bestimmungseinrichtung eingerichtet sein, um die Bremskraft der Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von der ermittelten Steuergröße auf Basis der vierten Kennlinie zu bestimmen. Die bestimmte Bremskraft kann dann über eine weitere Ausgabeschnittstelle des Steuerungssystems ausgegeben werden. In anderen Worten kann in dieser Ausführungsform jedem Steuergrößenwert ein Zugkraftwert über die dritte Kennlinie und ein Bremskraftwert über die vierte Kennlinie zugewiesen sein. So können sowohl Zugkraft als auch Bremskraft aufeinander abgestimmt in Abhängigkeit der jeweiligen Stellung der Pedalanordnungen festgelegt sein.
Im Rahmen einer Ausführungsform nimmt die Zugkraft in der dritten Kennlinie mit steigender Steuergröße ab und die Bremskraft in der vierten Kennlinie mit steigender Steuergröße zu. So kann beispielsweise zunächst durch Verringern der Zugkraft verzögert werden, bevor die Betriebsbremse aktiv betätigt wird. Dies erlaubt ein optimales und effizientes Betreiben der Arbeitsmaschine und garantiert gleichzeitig eine geringe Abnutzung der Betriebsbremse. Beispielsweise kann die Zugkraft in der dritten Kennlinie bei einem Steuergrößenwert von Null maximal und bei einem Steuergrößenwert von im Wesentlichen 50% des maximalen Steuergrößenwerts Null sein. Die Zugkraft kann in der dritten Kennlinie linear abfallen, wobei sie unterschiedliche Abschnitte mit unterschiedlicher Steigung aufweisen kann. In einem stufenlosen leistungsverzweigten Getriebe kann bei einer Zugkraft von Null der Antriebsstrang geschlossen bleiben und die Zugkraft durch Übersetzungsverstellung auf Null eingeregelt werden. Die Bremskraft in der vierten Kennlinie kann beispielsweise bei einem Steuergrößenwert von im Wesentlichen 50% des maximalen Steuergrößenwerts Null und bei einem maximalen Steuergrößenwert maximal sein. Die Bremskraft kann in der vierten Kennlinie linear ansteigen. Selbstverständlich sind hier auch andere Kennlinienverläufe denkbar.
Im Rahmen einer Ausführungsform weisen die erste Kennlinie und die zweite Kennlinie einen linear positiven Zusammenhang zwischen der jeweiligen Stellung der Pedalanordnung und der Steuergröße auf. Die maximale Stellung der ersten Pedalanordnung kann dabei zu einem geringeren Steuergrößenwert als die maximale Stellung der zweiten Pedalanordnung führen. Beispielsweise können die erste und zweite Kennlinie bei nicht betätigter Pedalanordnung einen Steuergrößenwert von Null aufweisen. Wird die zweite Pedalanordnung vollständig betätigt, kann dieser Pedalstellung über die zweite Kennlinie beispielsweise ein maximaler Steuergrößenwert zugewiesen werden. Wird hingegen die erste Pedalanordnung vollständig betätigt, wird dieser Pedalstellung über die erste Kennlinie beispielsweise ein Steuergrößenwert zugewiesen, der lediglich die Hälfte des Maximalwerts beträgt. So können den jeweiligen Pedalanordnungen jeweils unterschiedliche Spektren von Steuergrößenwerten bereitgestellt werden. Mit der ersten Pedalanordnung kann beispielsweise lediglich die Zugkraft moduliert werden, wenn in deren Spektrum von Steuergrößenwerten lediglich die Zugkraft variiert wird und eine Betätigung der Betriebsbremse nicht vorgesehen ist. Letzteres ist beispielswiese dann möglich, wenn die erste Pedalanordnung ein Pedal mit Kupplungsverhalten ausbildet. Mit der zweiten Pedalanordnung kann hingegen je nach deren Stellung die Zugkraft moduliert oder die Betriebsbremse betätigt werden. Bei der zweiten Pedalanordnung kann es sich in diesem Fall um ein Bremspedal handeln.
Im Rahmen einer Ausführungsform ist auf der Speichereinrichtung eine Zuordnung gespeichert, die jeder Pedalanordnung einen Verzögerungswert zuweist. Die Bestimmungseinrichtung kann eingerichtet sein, um einen Verzögerungswert aus der Zuordnung auf Basis der ermittelten betätigten Pedalanordnung auszuwählen und an das Getriebe über die Ausgabeschnittstelle auszugeben. Wird z.B. nur eine Pedalanordnung mit Kupplungsverhalten betätigt, kann eine geringe Verzögerung angefordert werden. Dies führt dazu, dass die Arbeitsmaschine entsprechend der gewünschten Zugkraft und den vorherrschenden Fahrwiderständen eine nur sehr geringe Verzögerung erfährt. Wird hingegen das Bremspedal betätigt, sollten hohe Verzögerungswerte angefordert werden. Dies kann auch zur Folge haben, dass je nach Pedalstellung die Zugkraft anstatt eines positiven Werts negative Werte annehmen kann und somit zu einem Schub- bzw. Bremsmoment führt. Dies hat den Vorteil, dass die Betriebsbremse wenig stark bis gar nicht betätigt werden muss, um das Fahrzeug zum Stillstand zu bringen. Entsprechend reduziert sich die Belastung der Betriebsbremse.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Getriebeanordnung für eine Arbeitsmaschine mit einem Getriebe und einem Steuerungssystem nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen. Das Getriebe kann mit der Ausgabeschnittstelle des Steuerungssystems verbunden sein und eine Regelungseinrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, um das Getriebe auf die über das Steuerungssystem bestimmte Zugkraft einzuregeln. Bei dem Getriebe kann es sich um ein Lastschaltgetriebe handeln. Ebenso kann es sich bei dem Getriebe um ein stufenloses leistungsverzweigtes Getriebe, beispielsweise ein hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigtes Getriebe oder ein elektrisch-mechanisch leistungsverzweigtes Getriebe, handeln. Beim stufenlosen leistungsverzweigten Getriebe kann die Zugkraft aus der dritten Kennlinie über die Hochdruckregelung im Hydrostat umgesetzt werden. Ferner kann die Getriebeanordnung eine Antriebseinrichtung aufweisen, beispielsweise einen Verbrennungs- oder Elektromotor.
Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Arbeitsmaschine mit einer Getriebeanordnung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Die Arbeitsmaschine kann eine Baumaschine sein, beispielsweise ein Grader. Die Arbeitsmaschine kann ein Bremspedal, das mit der zweiten Pedalschnittstelle verbunden ist, und ein Pedal mit Kupplungsverhalten, das mit der ersten Pedalschnittstelle verbunden ist, aufweisen. Das Pedal mit Kupplungsverhalten kann ein Bedienverhalten der Getriebeanordnung erlauben, wie es eine Kupplung bei einem Direct-Drive Getriebe tut. Die Arbeitsmaschine kann auch eine Landmaschine, beispielsweise ein Traktor, sein. Der Traktor kann ein rechtes und ein linkes Bremspedal aufweisen, die mechanisch miteinander verbunden sein können. Im verbundenen Zustand können beide Pedale zusammen die zweite Pedalanordnung ausbilden. Werden die beiden Bremspedale getrennt, können die beiden einzelnen Pedale die erste Pedalanordnung ausbilden. So kann beispielsweise die Zugkraft bei einer Lenkbremsung, bei welcher nur eines von beiden Pedalen bedient wird, begrenzt werden.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine Getriebeanordnung mit einem Steuerungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2a zeigt eine erste Kennlinie, die auf einer Speichereinrichtung des Steuerungssystems der Getriebeanordnung aus 1 gespeichert ist.
2b zeigt eine zweite Kennlinie, die auf einer Speichereinrichtung des Steuerungssystems der Getriebeanordnung aus 1 gespeichert ist.
3 zeigt eine dritte und vierte Kennlinie, die auf einer Speichereinrichtung des Steuerungssystems der Getriebeanordnung aus 1 gespeichert sind.
4 zeigt ein Verzögerungsverhalten der Getriebeanordnung für unterschiedliche Verzögerungswerte.
5 zeigt schematisch ein Ablaufdiaramm eines Verfahrens zum Bestimmen einer Zugkraft der Getriebeanordnung aus 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt schematisch eine Getriebeanordnung 1 mit einem Steuerungssystem 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Getriebeanordnung 1 kann Teil einer Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Graders sein. Das Steuerungssystem 2 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform eine erste Steuereinrichtung 3 und eine zweite Steuereinrichtung 4, die jeweils einen Speicher 5, 6 und eine Rechnereinrichtung 7, 8 aufweisen. Die beiden Speicher 5, 6 der Steuereinrichtungen 3, 4 bilden in der vorliegenden Ausführungsform gemeinsam eine Speichereinrichtung aus. Die beiden Rechnereinrichtungen 7,8 bilden in der vorliegenden Ausführungsform gemeinsam eine Bestimmungseinrichtung aus. Ferner umfasst die Getriebeanordnung 1 ein Getriebe 30 mit einer Regelungseinrichtung 31, mittels welcher das Getriebe 30 auf einen bestimmten Zugkraftwert eingeregelt werden kann. Das Getriebe 30 ist in dieser Ausführungsform ein stufenloses leistungsverzweigtes Getriebe, beispielsweise ein hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigtes Getriebe. Die erste Steuereinrichtung 3 kann dem Fahrzeugsteuergerät (VCU) entsprechen. Die zweite Steuereinrichtung 4 kann Teil einer Getriebesteuerung darstellen und beispielsweise zusammen mit der Regelungseinrichtung 31 die Getriebesteuerung ausbilden.
Das Steuerungssystem 1, genauer gesagt die erste Steuereinrichtung 3, weist eine erste Pedalschnittstelle 9 zum Erfassen einer Pedalstellung eines Pedals mit Kupplungsverhalten 10 auf. Ferner weist die Steuereinrichtung 3 eine zweite Pedalschnittstelle 11 zum Erfassen einer Pedalstellung eines Bremspedals 12 auf. Das Pedal mit Kupplungsverhalten 10 und das Bremspedal 12 weisen jeweils einen Sensor 13 beziehungsweise 14 auf, über den die Pedalstellung des jeweiligen Pedals ermittelt werden kann. Das jeweilige Sensorsignal kann dann über die erste Pedalschnittstelle 9 beziehungsweise die zweite Pedalschnittstelle 11 in die erste Steuereinrichtung 3 und damit in das Steuerungssystem 2 eingelesen werden. Die erste Steuereinrichtung 3 weist ferner eine Steuerschnittstelle 20 auf, über welche eine Steuergröße II, deren Ermittlung im Folgenden beschrieben ist, ausgegeben werden kann.
Auf dem Speicher 5 der ersten Steuereinrichtung 3 sind die in 2a und 2b abgebildeten Kennlinien hinterlegt. Die erste Kennlinie 15, die in 2a gezeigt ist, bildet einen Zusammenhang zwischen der Pedalstellung I des Pedals mit Kupplungsverhalten 10 und einer Steuergröße II ab. Die zweite Kennlinie 16, die in 2b gezeigt ist, bildet einen Zusammenhang zwischen der Pedalstellung I des Bremspedals 12 und der Steuergröße II ab. Die Kennlinien 15, 16 können diskretisiert und beispielsweise in einem 8-Bit Format hinterlegt sein. Die Kennlinien 15, 16 beschreiben jeweils einen linearen Zusammenhang zwischen der Pedalstellung und der Steuergröße. Bei einem nicht betätigten Pedal 10, 12 (I=0%), weisen beide Kennlinien 15, 16 einen Steuergrößenwert II von Null auf. Ist das Bremspedal 12 voll bis zu einem Anschlag betätigt (I=100%), weist die Kennlinie 16 einen maximalen Steuergrößenwert auf (II=100%). Ist das Pedal mit Kupplungsverhalten 10 voll betätigt, weist die Kennlinie 15 dieser Pedalstellung einen Steuergrößenwert von der Hälfte des maximalen Steuergrößenwerts zu (11=50%).
Darüber hinaus ist auf dem Speicher 5 der Steuereinrichtung 3 eine Zuordnung gespeichert, die jedem Pedal 10, 12 einen Verzögerungswert v1, v2 zuweist. Wie aus 4 ersichtlich, in welcher die Drehzahl V des Getriebes über der Zeit t aufgetragen ist, bestimmt der Verzögerungswert, wie schnell/dynamisch eine Veränderung der Steuergröße II (z.B. von y% zu x%) umgesetzt wird. Bei einem geringen Verzögerungswert v1 erfährt die Arbeitsmaschine eine geringere Verzögerung als bei einem hohen Verzögerungswert v2. In der Zuordnung, die auf dem Speicher 5 gespeichert ist, ist dem Bremspedal 12 ein höherer Verzögerungswert v2 und dem Pedal mit Kupplungsverhalten 10 ein geringerer Verzögerungswert v1 zugewiesen.
Auf dem Speicher 6 der zweiten Steuereinrichtung 4 sind die in 3 gezeigte dritte und vierte Kennlinie 17, 18 hinterlegt. Die dritte Kennlinie 17 bildet einen Zusammenhang zwischen der Steuergröße II, die mit Hilfe der Kennlinien 15, 16 ermittelt wird, und der Zugkraft III der Getriebeanordnung 1 ab. Die vierte Kennlinie 18 bildet einen Zusammenhang zwischen der Steuergröße II und einer Bremskraft IV ab. Die Kennlinien 17, 18 können diskretisiert und beispielsweise in einem 8-Bit Format hinterlegt sein. Beträgt der Steuergrößenwert II Null (II=0), ist also keines der Pedale 10, 12 betätigt, weist die dritte Kennlinie 17 eine maximale Zugkraft III von 100% der nominellen Zugkraft auf. Für steigende Steuergrößenwerte II bleibt die Zugkraft III zunächst maximal und fällt dann zunächst mit einer hohen und anschließend mit einer geringeren Steigung linear bis zu einem Steuergrößenwert II ab, der im Wesentlichen 50% des maximalen Steuergrößenwerts II entspricht. Für größere Steuergrößenwerte II weist die dritte Kennlinie 17 der Steuergröße II eine Zugkraft III von Null oder sogar negative Zugkraftwerte zu. Im Rahmen einer Ausführungsform fällt die Zugkraft III für Steuergrößen, die größer als der Steuergrößenwert sind, bei dem die Zugkraft Null ist, linear auf negative Zugkraftwerte III ab. So kann mittels des Getriebes 50 ein Schub- beziehungsweise Bremsmoment aufgebaut werden, was ein Entlasten der Betriebsbremse ermöglicht. Solch ein Schub- beziehungsweise Bremsmoment kann in der Ausgestaltung der vierten Kennlinie 18 bereits berücksichtigt sein.
Die vierte Kennlinie 18 bildet einen Zusammenhang zwischen der Steuergröße II, die mit Hilfe der Kennlinien 15, 16 ermittelt wird, und der Bremskraft IV ab. Beträgt der Steuergrößenwert II Null (II=0), ist also keines der Pedale 10, 12 betätigt, weist die vierte Kennlinie 18 eine Bremskraft IV von Null auf. Auch für steigende Steuergrößenwerte II bleibt die Bremskraft IV zunächst Null. Erst ab einem Steuergrößenwert II, der im Wesentlichen 50% des maximalen Steuergrößenwerts (11=100%) beträgt, weist die vierte Kennlinie 18 positive Bremskraftwerte IV auf. Genauer gesagt steigt die Bremskraft IV ab dem Steuergrößenwert, der im Wesentlichen 50% beträgt, mit steigender Steuergröße II linear bis auf einen Maximalwert an (IV=100% der nominellen Bremskraft). In der vorliegenden Ausführungsform überschneiden sich die dritte Kennlinie 17 und die vierte Kennlinie 18 im Bereich vom Steuergrößenwert II, der 50% des maximalen Steuergrößenwerts (II=100%) beträgt. Genauer gesagt weist die vierte Kennlinie 18 bereits ab einem Steuergrößenwert II, der geringer als 50% ist, eine positive Steigung auf, beispielsweise bereits ab einem Steuergrößenwert von 45%. Ferner weist die dritte Kennlinie 17 auch noch für Steuergrößenwerten II, die größer als 50% sind, positive Zugkraftwerte III auf, beispielsweise auch noch für Steuergrößenwerte bis 55%.
Ferner weist die zweite Steuereinrichtung 4 eine Steuerschnittstelle 21 auf, über welche die über die Steuerschnittstelle 20 der ersten Steuereinrichtung 3 ausgegebene Steuergröße II eingelesen werden kann. Ferner umfasst die zweite Steuereinrichtung 4 eine Ausgabeschnittstelle 23, über welche eine mittels der dritten Kennlinie 17 bestimmte Zugkraft III an die Regelungseinrichtung 31 des Getriebes 30 übergeben werden kann. Darüber hinaus weist die zweite Steuereinrichtung 4 eine weitere Ausgabeschnittstelle 24 auf, über welche eine mittels der vierten Kennlinie 18 bestimmte Bremskraft an die Betriebsbremse 32 der Arbeitsmaschine ausgegeben werden kann. Alternativ kann die Bremskraft der Betriebsbremse auch konstruktiv vorgegeben und beispielsweise durch eine direkte Kopplung des Bremspedals 12 mit einem Bremsventil definiert sein.
Die Bestimmungseinrichtung 7, 8 des Steuerungssystems 2 ist eingerichtet, um das im Folgenden unter Bezugnahme auf 5 beschriebene Verfahren auszuführen. In einem ersten Schritt A ermittelt die Rechnereinrichtung 7 der ersten Steuereinrichtung 3, welches der Pedale 10, 12 betätigt wird. Ferner ermittelt die Rechnereinrichtung 7 in diesem Schritt die Betätigungsstellung I des betätigten Pedals. Wurde festgestellt, dass das Pedal mit Kupplungsverhalten 10 betätigt wurde, ermittelt die Rechnereinrichtung 7 anschließend in Schritt B.1 auf Basis der in 2a gezeigten Kennlinie 15, die auf dem Speicher 5 hinterlegt ist, die Steuergröße II. Ferner ermittelt die Rechnereinrichtung 7 in Schritt C.1 den zu dem ermittelten Pedal gehöhrenden Verzögerungswert v1 aus der auf dem Speicher 5 gespeicherten Zuordnung. Wurde in Schritt A hingegen festgestellt, dass das Bremspedal 12 betätigt wurde, ermittelt die Rechnereinrichtung 3 anschließend in Schritt B.2 auf Basis der in 2b gezeigten Kennlinie 16, die auf dem Speicher 5 hinterlegt ist, die Steuergröße II. Ferner ermittelt die Rechnereinrichtung 7 in Schritt C.2 den zu dem ermittelten Pedal gehöhrenden Verzögerungswert v2 aus der auf dem Speicher 5 gespeicherten Zuordnung.
Der ermittelte Verzögerungswert v1, v2 und die ermittelte Steuergröße II wird über die Steuerschnittstelle 20 an die zweite Steuereinrichtung 4 ausgegeben. Die Rechnereinrichtung 8 der zweiten Steuereinrichtung 4 liest die Steuergröße II und den Verzögerungswert v1, v2 über die Steuerschnittstelle 21 ein. Anschließend ermittelt die Rechnereinrichtung 8 in Schritt D auf Basis der eingelesenen Steuergröße und der in 3 gezeigten dritten Kennlinie 17 die Zugkraft III. Wird die Bremskraft über das Steuerungssystem 2 bestimmt, ermittelt die Rechnereinrichtung 8 auch die Bremskraft IV auf Basis der vierten Kennlinie 18. Die in Schritt D bestimmte Zugkraft wird über die Ausgabeschnittstelle 23 an die Regelungseinrichtung 31 des Getriebes 30 ausgegeben, welche das Getriebe 30 auf die bestimmte Zugkraft in Schritt E einregelt. Ferner wird die bestimmte Bremskraft über die weitere Ausgabeschnittstelle 24 an die Betriebsbremse 32 der Arbeitsmaschine ausgegeben, sofern die Bremskraft mittels des Steuerungssystems 2 bestimmt wird.
Bezugszeichenliste

1: Getriebeanordnung
2: Steuerungssystem
3, 4: Steuereinrichtung
5, 6: Speicher, Speichereinrichtung
7, 8: Rechnereinrichtung, Bestimmungseinrichtung
9, 11: Pedalschnittstelle
10: Pedal mit Kupplungsverhalten
12: Bremspedal
13, 14: Sensor Pedalstellung
15: erste Kennlinie
16: zweite Kennlinie
17: dritte Kennlinie
18: vierte Kennlinie
20, 21: Steuerschnittstelle
23, 24: Ausgabeschnittstelle
30: Getriebe
31: Regelungseinrichtung
32: Betriebsbremse
I: Pedalstellung (%)
II: Steuergröße (%)
III: Zugkraft (% nominelle Zugkraft)
IV: Bremskraft (% nominelle Bremskraft)
V: Drehzahl
t: Zeit
v1, v2: Verzögerung
A: Ermitteln betätigtes Pedal und Pedalstellung
B.1, B.2: Ermitteln Steuergröße aus Kennlinie
C.1, C.2: Ermitteln Verzögerung aus Zuordnung
D: Bestimmen Zug- und Bremskraft aus Kennlinie
E: Einregeln Zugkraft

Claims

Steuerungssystem (2) zum Bestimmen einer Zugkraft (III) eines Getriebes (30) einer Arbeitsmaschine, aufweisend eine erste Pedalschnittstelle (9) zum Erfassen einer Stellung einer ersten Pedalanordnung (10) der Arbeitsmaschine, eine zweite Pedalschnittstelle (11) zum Erfassen einer Stellung einer zweiten Pedalanordnung (12) der Arbeitsmaschine, eine Ausgabeschnittstelle (23) zum Ausgeben einer bestimmten Zugkraft (III) an das Getriebe (30), eine Speichereinrichtung (5, 6), auf welcher eine erste Kennlinie (15), die einen Zusammenhang zwischen der Stellung (I) der ersten Pedalanordnung (10) und einer Steuergröße (II) abbildet, eine zweite Kennlinie (16), die einen Zusammenhang zwischen der Stellung (I) der zweiten Pedalanordnung (12) und der Steuergröße (II) abbildet, und eine dritte Kennlinie (17), die einen Zusammenhang zwischen der Steuergröße (II) und der Zugkraft (III) des Getriebes (30) abbildet, gespeichert ist, und eine Bestimmungseinrichtung (7, 8), die eingerichtet ist, um über die erste und zweite Pedalschnittstelle (9, 11) zu ermitteln, welche der Pedalanordnungen (10; 12) betätigt wird, die Stellung (I) der betätigten Pedalanordnung (10; 12) zu ermitteln, die Steuergröße (II) in Abhängigkeit von der ermittelten Pedalanordnung (10; 12) und der ermittelten Stellung aus der ersten oder zweiten Kennlinie (15; 16) zu ermitteln, und die Zugkraft (III) des Getriebes (30) auf Basis der ermittelten Steuergröße (II) und der dritten Kennlinie (17) zu bestimmen und über die Ausgabeschnittstelle (23) auszugeben.
Steuerungssystem (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Speichereinrichtung (5, 6) eine vierte Kennlinie (18) gespeichert ist, die einen Zusammenhang zwischen der Steuergröße (II) und der Bremskraft (IV) der Arbeitsmaschine abbildet.
Steuerungssystem (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft (III) in der dritten Kennlinie (17) mit steigender Steuergröße (II) abnimmt und die Bremskraft (IV) in der vierten Kennlinie (18) mit steigender Steuergröße (II) zunimmt.
Steuerungssystem (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft (III) in der dritten Kennlinie (17) bei einem Steuergrößenwert (II) von Null maximal und bei einem Steuergrößenwert (II) von im Wesentlichen 50% des maximalen Steuergrößenwerts (II) Null ist, und dadurch, dass die Bremskraft (IV) in der vierten Kennlinie (18) bei einem Steuergrößenwert (II) von im Wesentlichen 50% des maximalen Steuergrößenwerts (II) Null und bei einem maximalen Steuergrößenwert (II) maximal ist.
Steuerungssystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kennlinie (15) und die zweite Kennlinie (16) einen linear positiven Zusammenhang zwischen der jeweiligen Stellung (I) der Pedalanordnung (10; 12) und der Steuergröße (II) abbilden, wobei die maximale Stellung (I) der ersten Pedalanordnung (10) zu einem geringeren Steuergrößenwert (II) als die maximale Stellung (I) der zweiten Pedalanordnung (12) führt.
Steuerungssystem (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Kennlinie (15, 16) bei nicht betätigter Pedalanordnung (10, 12) einen Steuergrößenwert (II) von Null aufweisen, der Steuergrößenwert (II) bei maximaler Stellung (I) der zweiten Pedalanordnung (12) maximal ist, und der Steuergrößenwert (II) bei maximaler Stellung (I) der ersten Pedalanordnung (10) im Wesentlichen die Hälfte des Maximalwerts beträgt.
Steuerungssystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Speichereinrichtung (5, 6) eine Zuordnung gespeichert ist, die jeder Pedalanordnungen (10, 12) einen Verzögerungswert (v1, v2) zuweist, und die Bestimmungseinrichtung (7, 8) eingerichtet ist, um einen Verzögerungswert (v1, v2) aus der Zuordnung auf Basis der ermittelten betätigten Pedalanordnung (10; 12) auszuwählen und über die Ausgabeschnittstelle (23) auszugeben.
Getriebeanordnung (1) für eine Arbeitsmaschine mit einem Getriebe (30) und einem Steuerungssystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Getriebe (30) mit der Ausgabeschnittstelle (23) verbunden ist und eine Regelungseinrichtung (31) aufweist, die eingerichtet ist, um das Getriebe (30) auf die über das Steuerungssystem (2) bestimmte Zugkraft (III) einzuregeln.
Getriebeanordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (30) ein stufenloses leistungsverzweigtes Getriebe (30) ist.
Arbeitsmaschine mit einer Getriebeanordnung (1) nach Anspruch 8 oder 9, einem Bremspedal (12), das mit der zweiten Pedalschnittstelle (11) verbunden ist, einem Pedal mit Kupplungsverhalten (10), das mit der ersten Pedalschnittstelle (9) verbunden ist, und einer Betriebsbremse (32), die mit der weiteren Ausgabeschnittstelle (24) verbunden ist.