Die Erfindung betrifft ein mobiles
Fahrzeug mit einem schaltbaren Getriebe, welches mindestens eine
Reibungskupplung im Antriebsstrang aufweist, wobei die Reibungskupplung
bei Betätigen
eines Inch-Pedals gezielt in Schlupf gebracht wird, um die Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs zu reduzieren. Dies ist insbesondere bei Arbeitsmaschinen,
wie z. B. Radladern oder Staplern, notwendig, da bei diesen Fahrzeugen
beim Aufnehmen von Lasten geringe Fahrgeschwindigkeiten gefordert
sind, jedoch die Arbeitshydraulik in diesem Zustand die maximale
Leistung benötigt.
Für diesen
Fahrzustand ist es notwendig, den Antriebsmotor auf der maximal
möglichen Drehzahl
zu halten, um die mit ihm verbundene Hydraulikpumpe mit maximaler
Drehzahl betreiben zu können
und die Reibungskupplung schlupfend zu betreiben, um die Fahrgeschwindigkeit
zu verringern. Hierfür
kann bei Betätigen
des Inch-Pedals die Betätigungskraft
der Reibungskupplung reduziert werden, wobei bei einem minimalen
Betätigungsweg
des Inch-Pedals die Betätigungskraft
der Reibungskupplung nur geringfügig
reduziert wird, bei weiterem Betätigungsweg
des Inch-Pedals die Betätigungskraft der
Reibungskupplung weiter reduziert wird und ab einem definierten
Betätigungsweg
des Inch-Pedals zur weiteren Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit die
Betriebsbremse des Fahrzeugs zusätzlich
aktiviert wird. Die Reibungskupplung ist im schlupfenden Zustand
der Gefahr der Beschädigung
ausgesetzt, insbesondere, wenn die Reibleistung einen definierten
Wert übersteigt.
Dies kann beispielsweise durch fehlerhaftes Justieren des Inch-Pedals,
und somit fehlerhaften Soll-Werten, geschehen. Durch die Betätigungseinrichtungen
der Kupplung und deren Hysterese ändert sich, je nach Betä tigungsrichtung
des Inch-Pedals, die Betätigungskraft
der Kupplung, wodurch unterschiedliches Fahrverhalten des Fahrzeugs
entsteht.
Die WO 00/22323 offenbart ein unter
Last schaltbares Wendegetriebe, bei welchem durch Betätigen eines
hydraulischen Inch-Ventils der Druck in der Reibungskupplung so
reduziert wird, dass diese in definierten Schlupfzustand übergeht.
Insbesondere bei hydraulischen Inch-Ventilen ist es sehr aufwendig,
diese zu justieren, was in Verbindung mit den Hysteresen dieser
hydraulischen Ventile zu fehlerhaften Soll-Werten, zur Beschädigung der
Reibungskupplung und zu unterschiedlichem Fahrverhalten des Fahrzeugs
führt.
Die
DE 198 30 950 A1 offenbart ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Betätigung
einer Kraftfahrzeug-Kupplungsvorrichtung, bei welcher über einen
Drehwinkelsensor am Kupplungspedal oder an einem separaten Inch-Pedal
eine Pedalstellung entsprechende Spannung erzeugt wird, welche in
einem elektronischen Steuergerät
verarbeitet wird. Diese Spannung wird über eine Inch-Pedal-Kennlinie
in den Inch-Effekt
gewandelt, welcher zwischen 0% und 100 % liegt. Somit ist es möglich, die
Wendekupplungsvorrichtung in gezielten Schlupf zu bringen. Um die Kupplung
vor Beschädigung
zu schützen,
wird die Differenzdrehzahl der Kupplungsvorrichtung durch Variieren
der Getriebeübersetzung
im Inch-Betrieb moduliert. Dies ist jedoch nur bei stufenlos verstellbaren
Getriebeeinheiten möglich
und kann bei einem Lastschaltgetriebe mit festen Übersetzungsstufen nicht
verwendet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, ein mobiles Fahrzeug mit einem schaltbaren
Getriebe mit festen Übersetzungsstufen
und einer Reibungskupplung zu schaffen, bei welchem die Reibungskupplung
gezielt in Schlupfzustand gebracht wird, und bei welcher das Fahrverhalten
des Fahrzeugs dem Inch-Pedal-Weg folgt.
Die Aufgabe wird mit einem, auch
die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen mobilen
Fahrzeug gelöst.
Erfindungsgemäß ist mit dem Inch-Pedal ein Wegaufnehmer
verbunden, welcher in Abhängigkeit des
Pedalwegs ein elektrisches Signal an eine elektronische Steuerung
liefert, welche dieses Signal in eine Inch-Pedal-Kennlinie wandelt,
welche zwischen 0 % und 100 % liegt. 100 % Inch-Effekt bedeutet hierbei geöffnete Reibungskupplung
und 0 Inch-Effekt bedeutet geschlossene Reibungskupplung. Das elektrische
Signal ist vorzugsweise eine Spannung, welche beispielsweise von
einem Drehwinkelsensor am Inch-Pedal erzeugt werden kann.
Erfindungsgemäß erkennt die elektronische Steuerung,
ob das Inch-Pedal in Richtung "mehr Inchen" oder das Inch-Pedal in Richtung
"weniger Inchen" bewegt wird. Da die Inch-Funktion vorzugsweise
in Arbeitsmaschinen eingesetzt wird, welche auch in unebenem Gelände betrieben
werden können,
ist es nicht auszuschließen,
dass aufgrund des unebenen Geländes
der Fahrer ungewollte Bewegungen am Inch-Pedal ausführt. Damit
sich die Betätigungskraft
der Reibungskupplung infolge ungewollter Bewegungen des Inch-Pedals
nicht verändert,
ist beim Wechsel von der Funktion "mehr Inchen", und somit geringerer
Betätigungskraft
der Reibungskupplung, und der Funktion "weniger Inchen", und somit
höherer
Betätigungskraft
der Reibungskupplung, eine Hysterese vorhan den, so dass die Funktion
"mehr Inchen" auf die Funktion "weniger Inchen" erst bei einem größeren Pedalweg
des Inch-Pedals
umschaltet. Ebenso ist diese Hysterese in der Gegenrichtung vorhanden.
Insbesondere bei hydraulischen Betätigungseinrichtungen
der Reibungskupplung, werden unterschiedliche Kennlinien für den Betätigungsdruck
der Betätigungseinrichtung
für die
Funktionen "mehr Inchen", und somit geringerer Betätigungsdruck,
und die Funktionen "weniger Inchen", und somit größerer Betätigungsdruck,
verwendet. Durch die Verwendung unterschiedlicher Kennlinien für diese beiden
Funktionen kann sich die Hysterese, welche in der mechanischenhydraulischen
Ansteuerung und Betätigung
der Reibungskupplung vorhanden ist und insbesondere beim Umschalten
von weniger Betätigungsdruck
auf mehr Betätigungsdruck
und dem Umschalten in der Gegenrichtung nicht nachteilig auswirken.
Indem diese Hysterese eliminiert wird, indem unterschiedliche Kennlinien
für die
Betätigungsrichtungen
verwendet werden, ist bei Veränderung des
Inch-Pedal-Wegs und der Pedalrichtung eine sofortige Veränderung
des übertragbaren
Drehmoments spürbar.
In einer weiteren Ausgestaltungform
der Erfindung wird der Übergang
dieser beiden Kennlinien bei Änderung
der Bewegungsrichtung des Inch-Pedals kontinuierlich ausgeführt, wodurch
keinerlei Schaltstöße im Fahrzeug
vorhanden sind. Um eine aufwendige Justierung des Wegaufnehmers
am Inch-Pedal zu
vermeiden, ist es ausreichend, den Wegaufnehmer so am Inch-Pedal
zu montieren, dass der Bewegungsweg des Inch-Pedals innerhalb des Bewegungswegs des
Wegaufnehmers liegt. Um die Anfangs- und Endsignale des Wegaufnehmers
in der elektrischen Steuerung zuordnen zu können, wird vorzugswei se bei
der Erstinbetriebnahme des Fahrzeugs der Wegaufnehmer elektronisch
justiert. Hierzu wird über
die elektronische Steuerung der Justiervorgang gestartet, anschließend wird
das Inch-Pedal vollständig
durchgetreten und anschließend
langsam wieder in die Ausgangsposition zurückbewegt. Vorzugsweise wird
beim langsamen Zurückbewegen des
Inch-Pedals kontinuierlich
der vom Wegaufnehmer gelieferte Wert mitgemessen, um eventuelle Fehlsignale,
z. B. hervorgerufen durch wackelndes Gestänge, auszuschließen. Die
Endlagen des Inch-Pedals werden dann in der elektronischen Steuerung
der Kennlinie 0 % und 100 % Inch-Effekt zugeordnet. Somit entfällt eine
mechanische Justierung des Wegaufnehmers vollständig. Dadurch ist es nicht mehr
möglich,
dass die Reibungskupplung durch falsche Justage des Wegaufnehmers
beschädigt
werden kann. In einer weiteren Ausgestaltungsform wird die minimale
Reduzierung der Betätigungskraft
der Reibungskupplung so begrenzt, dass die Reibungskupplung beim
Beginn des Inchens, und somit einem Inch-Effekt größer 0 %,
auch bei längerem
Betreiben der Kupplung im Schlupfzustand nicht beschädigt wird.
Somit wird beim Beginn des Inchens die Betätigungskraft der Kupplung von
der vollen Betätigungskraft
direkt auf diese definierte Betätigungskraft,
Beginn Inchen, reduziert. Beim weiteren Durchtreten des Inch-Pedals
wird die Betätigungskraft
weiter reduziert, wodurch sich jedoch auch die Reibleistung nur
weiter reduziert und die Reibungskupplung nicht beschädigt werden
kann.
In einer weiteren Ausgestaltungsform
der Erfindung wird oberhalb einer definierten Betätigungsgeschwindigkeit
des Inch-Pedals die Veränderung der
Betätigungskraft
begrenzt, um einen unerwünschten
und ungewollten Schaltruck, z. B. infolge des Abrutschens vom Inch-Pedal
und somit dem sofortigen Zurückspringen
des Inch-Pedals, zu verhindern. Die Veränderung der Betätigungskraft
erfolgt in solchen Fällen
kontinuierlich.
In einer weiteren Ausgestaltungsform
der Erfindung erfolgt der Übergang
von der geschlossenen Kupplung, und somit der Kupplung mit der maximalen
Betätigungskraft
auf den Beginn des Inchens und somit den minimalen Inch-Effekt,
kontinuierlich, wodurch das Fahrverhalten verbessert und die Belastung
der Reibungskupplung minimiert wird. Ebenso erfolgt der Übergang
in Gegenrichtung kontinuierlich.
In einer weiteren Ausgestaltungsform
der Erfindung wird die Reibleistung kontinuierlich aus der Zeit
der Differenzdrehzahl der Kupplung und der Betätigungskraft der Kupplung errechnet,
und bei Überschreiten
einer zuvor definierten, zulässigen Reibleistung
wird die Betätigungskraft
der Kupplung erniedrigt, was beispielsweise durch Verringern des Kupplungsdrucks
geschehen kann, wodurch die Kupplung vor Beschädigungen geschützt ist.
In einer weiteren Ausgestaltungsform
der Erfindung kann mit dem zuvor beschriebenen System auf einfache
Weise der maximale Inch-Effekt und somit die minimale Betätigungskraft
der Kupplung, an welcher die Kupplungslamellen gerade zu schleifen beginnen,
einem definierten Betätigungszustand
der Betriebsbremse zugeordnet werden. Indem der Wegaufnehmer für die Inch-Funktion
und der Wegaufnehmer für
die Betriebsbremse an einem Inch-Pedal angeordnet sind und in einem
ersten Wegbereich alleinig die Inch-Funktion verwendet und ab einem
definierten Wegbereich am Inch-Pedal die Betriebsbremse zugeschaltet
wird, ist es notwendig, in der elektronischen Steuerung den Pedalweg
exakt den Funkti onen "Inchen" und "Betriebsbremse" zuordnen zu können. Zusätzlich besteht
das Problem, dass der Punkt, an dem die Betriebsbremse zugeschaltet
wird, je nach Kundenwunsch unterschiedlich sein kann. Fehlerhafte
Einstellungen könnten
eine Beschädigung der
Kupplung herbeiführen.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung
des Wegaufnehmers ist eine einfache Justierung und Einstellung der
Betriebsbremse zur Inch-Funktion möglich. Hierzu wird das Fahrzeug
auf einem nahezu waagerechten Gelände bewegt. Der Justiervorgang wird
gestartet und vorzugsweise fordert eine Anzeige den Bediener für weitere
Aktionen auf. Nachdem die Antriebsmotordrehzahl auf einen definierten
Wert, vorzugsweise die maximale Drehzahl, eingestellt ist und das
Fahrzeug sich mit dem eingelegten Gang vorwärts oder rückwärts bewegt, wird das Inchen
gestartet, indem das Inch-Pedal langsam durchgetreten wird. Während dieses
Justiervorgangs bleibt die Kupplungskraft innerhalb des Inch-Effekts
0 bis 100 % konstant eingestellt. Durch weiteres Durchtreten des
Inch-Pedals wird die Betriebsbremse aktiviert und hierdurch das
Fahrzeug verzögert.
Somit ist der Bremszeitpunkt über
dem Pedalweg des Inch-Pedals bekannt und wird in der elektronischen
Steuerung gespeichert. Der maximale Inch-Effekt, 100 %, bei welchem die Lamellen
der Reibungsbremse gerade anliegen und was einer minimalen Betätigungskraft
der Kupplung entspricht, wird in der elektronischen Steuerung in
Abhängigkeit
des Pedalwegs ebenfalls abgelegt und kann, wie beispielsweise in
der WO 01/65227 A1 oder in der
DE 198 26 097 A1 , bestimmt werden. Da nun
der elektronischen Steuerung die minimale Betätigungskraft der Reibungskupplung
und somit der Punkt 100 % Inch-Effekt mit zugehöriger Inch-Pedal-Stellung und
die Inch-Pedal-Stellung, bei welcher die Betriebsbremse aktiviert
wird, bekannt ist, kann durch Festlegung von Kennlinien der Überschneidungspunkt
des Inch-Drucks zum Bremsdruck der Betriebsbremse programmiert und
somit eingestellt werden. Somit ist es möglich, auf einfache Weise die
Funktion "Inchen" im Fahrzeug zu verwenden, den Wegaufnehmer zu
justieren, fehlerhafte Betätigungen
des Inch-Pedals auszuschließen,
Schaltstöße und eine
Beschädigung
der Kupplung zu verhindern, und somit einen zuverlässigen Betrieb
im Fahrzeug zu gewährleisten.
Weitere Merkmale sind der Figuren-Beschreibung
zu entnehmen.
Das Diagramm ist für eine hydraulisch
betätigte
Lamellenkupplung und eine hydraulisch betätigte Betriebsbremse dargestellt.
Die Lamellenkupplung und die Betriebsbremse werden über hydraulischen Druck
im Schließsinne
betätigt.
Der Druck für
die hydraulische Kupplung und die hydraulische Bremse ist auf der
Ordinate, der Pedalweg des Inch-Pedals
ist auf der Abszisse dargestellt. Befindet sich das Inch-Pedal in
seiner Ausgangsstellung 1, so ist die Reibungskupplung
mit maximalem Druck beaufschlagt und somit geschlossen, was an der
Linie 2 ersichtlich ist. Bis zu dem Startpunkt Inchen 3 ist
das Inch-Pedal durchzutreten, ohne dass sich der Kupplungsdruck ändert. Wird
das Inch-Pedal weiter als bis zum Startpunkt Inchen 3 durchgetreten,
wird der Kupplungsdruck kontinuierlich bis zu Beginn Inchen 4 abgesenkt.
Der Kupplungsdruck Beginn Inchen 4 ist zuvor definiert
und ist abhängig
von der Leistungsfähigkeit
der Kupplung, bei welcher das Fahrzeug über eine längere Zeit spanne mit schleifender
Kupplung betrieben werden kann, ohne dass die Kupplung beschädigt wird.
Bei weiterem Durchtreten des Inch-Pedals reduziert sich der Kupplungsdruck
der Reibungskupplung weiter, bis er einen minimalen Kupplungsdruck 5 erreicht,
bei welchem die Lamellen der Kupplung gerade anliegen. Dieser Kupplungsdruck
kann nicht mehr durch das Inch-Pedal weiter reduziert werden. Wird
nun das Inch-Pedal in der Gegenrichtung, also in Richtung Ausgangsposition,
zurückbewegt,
so wird der Kupplungsdruck sofort um einen definierten Wert erhöht, wodurch
die Kupplungsbetätigungskraft
gleich bleibt, jedoch bei weiterer Erhöhung der Kupplungskraft infolge
einer Bewegung des Inch-Pedals in Richtung Ausgangsposition die
Betätigungseinrichtung
sofort die Kupplung weiter im Schließsinne betätigt, da die Hysterese infolge der
Betätigung
der Bauteile durch die Verwendung einer Schließkennlinie 7 kompensiert
ist. Indem das Inchen im Schließsinne
auf der Schließkennlinie 7 und im Öffnungssinne
auf der Öffnungskennlinie 6 erfolgt, wird
die Hysterese infolge der Bauteile eliminiert, wodurch ein sofortiges
Ansprechverhalten der Inch-Funktion an den Fahrer weitergegeben
wird. Fehlbedienungen des Fahrers infolge zu weit durchgetretenem
oder losgelassenem Inch-Pedal entfallen somit. Erreicht das Inch-Pedal
den Bewegungspunkt 8, so wird die Betriebsbremse mit aktiviert,
was an der Linie 9 ersichtlich ist. Erreicht die Schließkennlinie 7 den
Punkt 10, welcher ebenfalls so definiert ist, dass die
Reibungskupplung bei längerem
Betrieb nicht beschädigt
wird, und das Inch-Pedal wird weiter in Richtung Ausgangsposition
bewegt, so wird der Kupplungsdruck kontinuierlich bis zum maximalen Kupplungsdruck
erhöht,
wodurch die Kupplung vollständig
schließt.
Wird die Kupplung unzulässig
lange im schlupfenden Zustand betrieben, so wird die Kupplung automatisch
im Öffnungssinne
betätigt. Das
Inch-Pedal muss zum Starten des Inch-Vorgangs weiter durchgetreten
werden als beim Verlassen des Inch-Vorgangs. Die Differenz zwischen
dem Startpunkt Inchen 3 und dem Endpunkt Inchen 11 bewirkt,
dass sich beim Fahren in unebenem Gelände eine kurzzeitige Fehlbedienung
des Fahrpedals nicht negativ auswirkt. Durch die elektronische Justierung des
Wegaufnehmers und der Erfassung des Startpunktes 12 der
Betriebsbremse ist es möglich,
in der elektronischen Steuerung die Inch-Funktion, je nach Wunsch,
zur Kennlinie der Betriebsbremse 9 einzustellen, wodurch,
je nach Programmierung, die Betriebsbremse früher oder später zugeschaltet wird.