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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein System zur Steuerung
einer Leistungsausgabe und insbesondere auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Steuerung einer Drehmoment- und/oder Drehzahlausgabe.
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Hintergrund
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Arbeitsmaschinen,
wie beispielsweise Dozer, Lader, Bagger, Motorgrader, Kipplastwägen
und andere Arten von Maschinen weisen typischerweise ein Leistungsübertragungssystem
auf, um Leistung, beispielsweise Drehmoment und Drehzahl, die von einer
Leistungsquelle erzeugt wird, zu einer oder mehreren damit verbundenen
Lasten zu übertragen, beispielsweise zu einer oder mehreren
Komponenten der Arbeitsmaschine. Solche Leistungsübertragungssysteme
weisen oft ein Getriebe bzw. eine Übertragung mit fester Übersetzung
auf, die betriebsmäßig mit einer Leistungsquelle
verbunden ist und konfiguriert ist, um Leistung in ein oder mehrere
erwünschte Leistungsverhältnisse, beispielsweise
eine oder mehrere erwünschte Drehmoment- und Drehzahlübersetzungen,
umzuwandeln, um eine angeschlossene bzw. damit verbundene Last zu
bearbeiten. Getriebe mit fester Übersetzung weisen typischerweise
eine oder mehrere getrennte Getriebeübersetzungen auf,
durch die die von der Leistungsquelle erzeugte Leistung umgewandelt
wird, um die Last in stufenartiger Weise anzutreiben, was einen manuell
oder automatisch gesteuerten Gangschaltvorgang erfordert, um unterschiedliche
Getriebeübersetzungen auszuwählen, wenn sich die
Last verändert. Ein Nachteil bei einem solchen Getriebesystem
ist die Unfähigkeit, Drehmoment und/oder Drehzahl mit anderen
Verhältnissen bzw. Übersetzungen auszugeben als
den getrennten Getriebeübersetzungen.
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Ein
verbessertes Leistungsübertragungssystem kann zwei Getriebe
aufweisen, die betriebsmäßig mit einer einzigen
Leistungsquelle verbunden sind. Eines der zwei Getriebe ist typischerweise
ein Getriebe mit fester Übersetzung, und das andere der beiden
ist typischerweise ein Getriebe mit variabler Übersetzung,
welches parallel zu dem Getriebe mit fester Übersetzung
angeschlossenen ist. Die Leistungsausgabe des Getriebes mit variabler Übersetzung
kann eingestellt werden, um selektiv die getrennten Leistungsübersetzungen
des Getriebes mit festem Gang zu ergänzen, um eine kontinuierlich
variable Ausgabe der Drehmoment- und Drehzahlübersetzungen
vorzusehen. Ein solches Leistungsübertragungssystem wird
im Allgemeinen als "stufenloses" Getriebe bezeichnet. Ein stufenloses
Getriebe weist oft ein hydromechanisches Getriebe mit einer Pumpe
mit variabler Ausgabe auf, welches treibend mit einem Hydraulikmotor
verbunden ist, der betriebsmäßig mit einem Getriebe
mit fester Übersetzung verbunden ist. Als solches beeinflussen
Variationen der Pumpenausgabe Variationen der Leistungsausgabe aus
dem Hydraulikmotor, der mit den getrennten Leistungsübersetzungen
des Getriebes mit fester Übersetzung kombiniert ist, um
eine kontinuierlich variable Ausgabe von Drehmoment- und Drehzahlübersetzungen
vorzusehen.
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Das
US-Patent Nr. 4,261,229 ("das
'229-Patent), das an Mizuno u. a. erteilt wurde, offenbart ein Drehzahlübersetzungssteuersystem,
welches einen Motor aufweist, der betriebsmäßig
mit einem hydromechanischen Getriebe mit einer Pumpe, einem Motor
und einer Vielzahl von Getriebeübersetzungen verbunden
ist, das von einer Steuervorrichtung als eine Funktion einer erwünschten
Motorausgabe und einer tatsächlichen Motorausgabe gesteuert
wird. Insbesondere erzeugt die Steuervorrichtung des '229-Patentes
ein Steuersignal gemäß einer Abweichung, die durch
einen Vergleich der erwünschten Motorausgabe und der tatsächlichen
Motorausgabe eingerichtet bzw. bestimmt wird. Das Steuersignal ist konfiguriert,
um eine Betätigungsvorrichtung anzutreiben, die betriebsmäßig
eine Verdrängung der Pumpe verändert und wiederum
eine Drehzahlübersetzung des hydromechanischen Getriebes
verändert.
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Obwohl
das System des '229-Patentes eine Drehzahlübersetzungssteuerung
vorsehen kann, könnte es sich nicht adäquat auf
veränderliche Lasten einstellen, die betriebsmäßig
mit dem hydromechanischen Getriebe verbunden sind. Weil Arbeitsmaschinen
signifikanten und/oder schnellen Veränderungen der Belastung
ausgesetzt sein können, beispielsweise sich veränderndes
Gelände, über welches eine Arbeitsmaschine fahren
kann, oder sich verändernde Bodencharakteristiken, durch
die sich ein Arbeitswerkzeug bewegt, könnte das System
des '229-Patentes nicht adäquat die Drehzahlübersetzung
basierend auf einer erwünschten und einer tatsächlichen
Motorausgabe einstellen. Auch könnte das System des '229-Patentes
nicht adäquat ein erwünschtes Drehmoment und/oder
eine Drehzahlausgabe aus dem hydromechanischen Getriebe beibehalten,
wenn eine betriebsmäßig angeschlossene bzw. bearbeitete
Last die Größe verändert, beispielsweise
könnte das System des '229-Patentes nicht adäquat
eine Drehzahlausgabe variieren, um eine erwünschte Drehmomentausgabe
beizubehalten, und es kann nicht eine Drehmomentausgabe variieren, um
eine erwünschte Drehzahlausgabe beizubehalten. Weiterhin
kann das '229-Patent ein komplexes Steuersystem und eine Vorrichtung
erfordern, um Veränderungen der Drehzahlübersetzung
zu beeinflussen.
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Die
vorliegende Offenbarung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere
der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein System zur Steuerung
einer Leistungsausgabe gerichtet. Das System weist auch eine hydraulische
Betätigungsvorrichtung auf, die konfiguriert ist, um ein
erstes Drehmoment ausgeben, und eine Quelle für unter Druck
gesetztes Strömungsmittel, die konfiguriert ist, um einen
Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel zur hydraulischen Betätigungsvorrichtung
zu liefern. Das System weist weiter eine Steuervorrichtung auf,
die konfiguriert ist, um den Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
als eine Funktion des ersten Drehmomentes, eines vorbestimmten Drehmomentes
und Veränderungen des ersten Drehmomentes zu steuern, die durch
eine Last verursacht werden, die betriebsmäßig
mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung verbunden
ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren
zur Steuerung einer Leistungsausgabe gerichtet. Das Verfahren weist
auf, einen ersten Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
zu einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung zu liefern
und ein erstes Drehmoment zu erzeugen. Das erste Drehmoment verändert sich
selektiv als eine Funktion einer Last, die betriebsmäßig
mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung verbunden
ist. Das Verfahren weist auch auf, selektiv den ersten Fluss von
unter Druck gesetztem Strömungsmittel als eine Funktion
eines erwünschten Drehmomentes und des ersten Drehmomentes zu
steuern.
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Gemäß noch
einem weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Getriebesystem
gerichtet. Das Getriebe weist eine Leistungsquelle auf, die konfiguriert
ist, um ein Drehmoment und eine Drehzahl zu erzeugen. Das Getriebe
weist auch eine erste Getriebe- bzw. Übertragungsvorrichtung
auf, die betriebsmäßig mit der Leistungsquelle
verbunden ist und konfiguriert ist, um eine erste Leistungsausgabe
an eine Last auszugeben. Das Getriebe weist auch eine zweite Getriebe-
bzw. Übertragungsvorrichtung auf, die betriebsmäßig
mit der Leistungsquelle und dem ersten Getriebe verbunden ist. Das zweite
Getriebe ist konfiguriert, um eine zweite Leistungsausgabe an das
erste Getriebe auszugeben. Das Getriebe weist weiter eine Steuervorrichtung auf,
die konfiguriert ist, um die zweite Leistungsausgabe als eine Funktion
einer erwünschten ersten Leistungsausgabe und der Last
zu variieren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 ist
eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Getriebesystems
gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht
ein beispielhaftes System 10 zur Steuerung einer Leistungsausgabe. Das
System 10 kann konfiguriert sein, um eine Leistung zu erzeugen
und an eine Last 50 auszugeben. Das System 10 kann
eine Leistungsquelle 12, eine Hydraulikquelle 14,
eine hydraulische Betätigungsvorrichtung 16 und
ein Getriebe 18 aufweisen. Das System 10 kann
auch eine Betätigungsvorrichtung 20, ein Ventil 32 und
ein Steuersystem 100 aufweisen, welches konfiguriert ist,
um den Betrieb der Hydraulikquelle 14 zu steuern und als
eine Folge eine Leistungsausgabe des Getriebes 18 zu beeinflussen. Insbesondere
kann die Leistungsquelle 12 betriebsmäßig
mit der Hydraulikquelle 14 und mit dem Getriebe 18 parallel
verbunden sein, und die Hydraulikquelle 14 kann betriebsmäßig
mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 und
mit dem Getriebe 18 in Reihe verbunden sein. Als solches
kann die Leistungsquelle 12 betriebsmäßig
mit dem Getriebe 18 in zwei parallelen Pfaden verbunden
sein. Das Getriebe 18 kann darauf folgend mit der Last 50 verbunden sein,
um Leistung dorthin zu liefern. Es wird in Betracht gezogen, dass
die Last 50 irgendeine variable oder konstante Last aufweisen
kann, die von dem Getriebe 18 angetrieben werden soll,
wie beispielsweise eine oder mehrere Traktions- bzw. Vortriebsvorrichtungen,
ein oder mehrere Arbeitswerkzeuge und/oder ein oder mehrere Rahmenglieder
einer Arbeitsmaschine. Es wird auch in Betracht gezogen, dass sich
verändernde äußere Bedingungen die Art und/oder
die Größe der Last 50 beeinflussen können. Es
wird weiter in Betracht gezogen, dass die Last 50 eine
Vielzahl von Lasten aufweisen kann.
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Die
Leistungsquelle 12 kann einen Motor aufweisen, wie beispielsweise
einen Dieselmotor, einen Benzinmotor, einen mit gasförmigem
Brennstoff angetriebenen Motor oder irgendeinen anderen in der Technik
bekannten Motor. Die Leistungsquelle 12 kann konfiguriert
sein, um Leistung, beispielsweise Drehmoment und Drehzahl, zur Hydraulikquelle 14 zum
Ausgangsgetriebe 18 und/oder zu zusätzlichen Komponenten
des Systems 10 zu liefern. Es wird in Betracht gezogen,
dass die Leistungsquelle 12 alternativ eine andere Leistungsquelle
aufweisen kann, wie beispielsweise eine Brennstoffzelle, eine Leistungsspeichervorrichtung,
ein elektrischer oder hydraulischer Motor und/oder eine andere Leistungsquelle,
die in der Technik bekannt ist. Es wird auch in Betracht gezogen,
dass die Leistungsquelle 12 betriebsmäßig
mit dem Getriebe 18 und/oder der Hydraulikquelle 14 in
irgendeiner in der Technik bekannten geeigneten Weise verbunden
sein kann, wie beispielsweise durch Zahnräder, durch eine
Gegenwelle und/oder einen Riemen.
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Die
Hydraulikquelle 14 kann konfiguriert sein, um eine variable
Ausgabe von unter Druck gesetztem Strömungsmittel zu erzeugen
und kann eine Taumelplattenpum pe und/oder irgendeine andere Bauart
einer Pumpe mit variabler Verdrängung aufweisen. Die Hydraulikquelle 14 kann
strömungsmittelmäßig mit der hydraulischen
Betätigungsvorrichtung 16 über erste
und zweite Durchlässe 15a, 15b verbunden
sein, um dadurch den Betrieb der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 zu
beeinflussen. Insbesondere können die ersten und zweiten
Durchlässe 15a, 15b eine Ausgabe eines
Flusses von unter Druck gesetztem Strömungsmittel aus der
Hydraulikquelle 14 zur hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 übermitteln
und kann einen Eingangsfluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
von der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 zur
Hydraulikquelle 14 leiten. Als solches kann die Hydraulikquelle 14 einen
Zirkulationsfluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
einrichten und als eine Folge eine Druckdifferenz zwischen den ersten
und zweiten Durchlässen 15a, 15b. Es
wird in Betracht gezogen, dass die Hydraulikquelle 14 unter
Druck gesetztes Strömungsmittel zur hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 mit
variierenden Flussraten liefern kann, beispielsweise durch Variieren
eines Winkels einer Taumelplatte. Es wird auch in Betracht gezogen, dass
die Hydraulikquelle 14 selektiv einen Ausgangsfluss von
unter Druck gesetztem Strömungsmittel zur hydraulischen
Betätigungsvorrichtung 16 über irgendeinen
der ersten oder zweiten Durchlässe 15a, 15b liefern
kann, und zwar beispielsweise abhängig von einem Winkel
einer Taumelplatte.
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Die
hydraulische Betätigungsvorrichtung 16 kann einen
Hydraulikmotor mit fester Verdrängung aufweisen und kann
strömungsmittelmäßig mit der Hydraulikquelle 14 über
erste und zweite Durchlässe 15a, 15b verbunden
sein. Insbesondere kann die hydraulische Betätigungsvorrichtung 16 konfiguriert sein,
um eine Druckdifferenz, die von der Hydraulikquelle 14 eingerichtet
wird, in eine Leistungsausgabe umzuwandeln, und zwar beispielsweise über
eine Vielzahl von Pumpkammern, einen Propeller und/oder eine andere
geeignete in der Technik bekannte Vorrichtung. Die hydraulische
Betätigungsvorrichtung 16 kann betriebsmäßig
mit dem Getriebe 18 verbunden sein, um dadurch eine Leistung
an das Getriebe 18 zu liefern, um dadurch den Betrieb des Getriebes 18 zu
beeinflussen. Es wird in Betracht gezogen, dass die hydraulische
Betätigungsvorrichtung 16 mit dem Getriebe 18 in
irgendeiner in der Technik bekannten Weise verbunden sein kann,
beispielsweise durch Zahnräder bzw. eine Verzahnung, eine
Gegenwelle und/oder einen Riemen. Es wird auch in Betracht gezogen,
dass die hydraulische Betätigungsvorrichtung 16 alternativ
einen Motor mit variabler Verdrängung aufweisen kann.
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Das
Getriebe 18 kann irgendein herkömmliches Getriebe
aufweisen, wie beispielsweise ein Planetengetriebesystem mit einer
oder mehreren Getriebeübersetzungen, die konfiguriert sind,
um Leistungseingaben aufzunehmen und Leistungsausgaben an die Last 50 zu
liefern. Insbesondere kann das Getriebe 18 konfiguriert
sein, um eine erste Leistungseingabe von der Leistungsquelle 12 und
eine zweite Leistungseingabe von der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 aufzunehmen,
die ersten und zweiten Leistungseingaben zu kombinieren und eine
gemeinsame Leistungsausgabe zur Last 50 zu liefern. Es
wird in Betracht gezogen, dass die ersten und zweiten Leistungseingaben
unterschiedliche Drehmomente und/oder Drehzahlen haben können. Es
wird auch in Betracht gezogen, dass die ersten und zweiten Leistungseingaben
abhängig von den Betriebsbedingungen des Systems 10 variieren
können, und als solches kann das Getriebe 18 variable Ausgangsdrehmomente
und/oder Drehzahlen an die Last 50 als eine Funktion der
variierenden ersten und zweiten Leistungseingaben liefern. Es wird
weiter in Betracht gezogen, dass eine Leistungsausgabe des Getriebes 18 und
der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 von
unterschiedlichen und/oder sich verändernden Lasten variieren
kann, wie es in der Technik üblich ist.
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Die
Betätigungsvorrichtung 20 kann konfiguriert sein,
um die Menge der Flussausgabe aus der Hydraulikquelle 14 zu
variieren. Insbesondere kann die Betätigungsvorrichtung 20 einen
Zylinder 22 und einen Kolben 24 aufweisen, der
den Zylinder 22 in erste und zweite Kammern 26, 28 trennt.
Der Kolben 24 kann relativ zum Zylinder 22 ansprechend
auf eine Unausgeglichenheit der Kräfte bewegbar sein, die auf
gegenüberliegende Seiten des Kolbens 24 wirken,
wie in der Technik üblich ist. Eine Unausgeglichenheit
der Kräfte kann durch Verbinden von unter Druck gesetztem
Strömungsmittel mit einem vergleichsweise höheren
Druck mit einer der ersten und zweiten Kammern 26, 28 und
durch Verbinden eines unter Druck gesetzten Strömungsmittels
mit einem vergleichsweise niedrigeren Druck mit der anderen der
ersten und zweiten Kammern 26, 28 verursacht werden.
Eine Bewegung des Kolbens 24 relativ zum Zylinder 22 kann
eine Ausfahrbewegung oder Rückzugsbewegung der Betätigungsvorrichtung 20 bewirken,
was die Flussausgabe der Hydraulikquelle 14 beeinflussen
kann. Beispielsweise kann der Kolben 24 betriebsmäßig
mit einer Taumelplatte der Hydraulikquelle 14 verbunden
sein, und eine Bewegung des Kolbens 24 kann den Winkel
der Taumelplatte verändern, um dadurch den Ausgabefluss
der Hydraulikquelle 14 zu verändern. Es wird in
Betracht gezogen, dass der Zylinder 20 betriebsmäßig
mit einem vergleichsweise festen Glied bezüglich der Hydraulikquelle 14 verbunden
sein kann. Es wird auch in Betracht gezogen, dass der Zylinder 20 alternativ
betriebsmäßig mit der Hydraulikquelle 14 verbunden sein
kann, und dass der Kolben 24 betriebsmäßig
mit einem vergleichsweise festgelegten Glied bezüglich der
Hydraulikquelle 14 verbunden sein kann.
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Die
Betätigungsvorrichtung 20 kann auch erste und
zweite Federn 30a, 30b aufweisen, die jeweils
konfiguriert sind, um den Kolben 24 in entgegengesetzte
Richtungen bezüglich des Zylinders 22 vorzuspannen.
Insbesondere können die ersten und zweiten Federn 30a, 30b konfiguriert
sein, um den Kolben 24 zu einer neutralen Position hin
vorzuspannen, beispielsweise zu einer Position hin, in der die Hydraulikquelle 14 keinen
Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel erzeugen
kann. Es wird in Betracht gezogen, dass eine oder beide der ersten und
zweiten Federn 30a, 30b weggelassen werden kann,
falls erwünscht.
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Das
Ventil 32 kann konfiguriert sein, um selektiv unter Druck
gesetztes Strömungsmittel zu den ersten und zweiten Kammern 26, 28 zu
liefern, um dadurch die Bewegung des Kolbens 24 relativ
zum Zylinder 22 zu beeinflussen. Insbesondere kann das Ventil 32 konfiguriert
sein, um selektiv strömungsmittelmäßig
eine Hochdruckquelle 34 mit einer der ersten und zweiten
Kammern 26, 28 zu verbinden und selektiv strömungsmittelmäßig
eine Niederdruckquelle 36 mit der anderen der ersten und
zweiten Kammern 26, 28 zu verbinden. Als solches
kann das Ventil 32 eine Druckdifferenz am Kolben 24 einrichten.
Das Ventil 32 kann einen proportionalen federvorgespannten
Ventilmechanismus aufweisen, der elektromagnetbetätigt
sein kann und konfiguriert sein kann, um sich zwischen verschiedenen
Positionen zu bewegen, um selektiv eine proportionale Bewegung des
Kolbens 24 zu beeinflussen. Beispielsweise kann das Ventil 32 eine
erste Position aufweisen, in der unter Druck gesetztes Strömungsmittel
im Wesentlichen dagegen abgeblockt wird, zu der Betätigungsvorrichtung 20 hin
oder weg von dieser zu fließen. Das Ventil 32 kann
proportional zu einer zweiten Position bewegbar sein (als am weitesten
links liegende Ventilposition in 1 veranschaulicht),
die einen gesteigerten Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
von der Hochdruckquelle 34 zur ersten Kammer 26 gestattet
und einen zunehmenden Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel von
der zweiten Kammer 28 zur Niederdruckquelle 36 gestattet.
Das Ventil 32 kann auch zu einer dritten Position hin bewegbar
sein (als die am weitesten rechts liegende Ventilposition in 1 veranschaulicht),
die einen zunehmenden Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
von der Hochdruckquelle 34 zur zweiten Kammer 28 hin
gestattet, und die einen zunehmenden Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
aus der ersten Kammer 26 zur Niederdruckquelle 36 hin
gestattet. Es wird in Betracht gezogen, dass das Ventil 32 den
Fluss des unter Druck gesetzten Strömungsmittels zu den
ersten und zweiten Kammern 26, 28 hin und/oder
weg davon um einen geeigneten Anteil variieren kann, wie beispielsweise
linear und/oder nicht linear.
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Die
Hochdruckquelle 34 kann irgendeine Quelle für
unter Druck gesetztes Strömungsmittel aufweisen, wie beispielsweise
eine Pumpe oder einen Akkumulator. Die Niederdruckquelle 36 kann
irgendeine Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel
aufweisen, wie beispielsweise einen Tank oder ein Reservoir. Es
wird in Betracht gezogen, dass die Hochdruckquelle 34 unter
Druck gesetztes Strömungsmittel mit irgendeinem höheren
Druck als einem Druck des unter Druck gesetzten Strömungsmittels
aufweisen kann, das in der Niederdruckquelle 36 vorgesehen
ist. Es wird auch in Betracht gezogen, dass das unter Druck gesetzte
Strömungsmittel irgendein in der Technik bekanntes Arbeitsströmungsmittel
sein kann, wie beispielsweise Schmierströmungsmittel, Getriebeströmungsmittel,
ein extra dafür vorgesehenes Strömungsmittel und/oder
ein gemeinsam verwendetes Strömungsmittel.
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Das
Steuersystem 100 kann konfiguriert sein, um die Leistungsausgabe
der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 zu
beeinflussen. Insbesondere kann das Steuersystem 100 eine
Bedienerschnittstellenvorrichtung 102, eine Steuervorrichtung 104 und
Sensoren 106, 108, 110 aufweisen. Die
Bedienerschnittstellenvorrichtung 102 kann irgendeine bekannte
Vorrichtung aufweisen, die konfiguriert ist, um Eingangsgrößen
von einem Bediener zur Steuervorrichtung 104 zu liefern,
wie beispielsweise ein Pedal, ein Joystick bzw. Steuerhebel und/oder
ein Hebel. Beispielsweise kann die Bedienerschnittstellenvorrichtung 102 eine
Drosselsteuerung bzw. Gaspedalsteuerung aufweisen, die konfiguriert
ist, um ein Signal zu liefern, welches eine Leistungsausgabe anzeigt,
die an die Last 50 geliefert werden soll. Die Sensoren 106, 108 können
irgendeinen bekannten Sensor aufweisen, der konfiguriert ist, um
ein Signal, welches einen Druck eines unter Druck gesetzten Strömungsmittels
anzeigt, an die Steuervorrichtung 104 zu übertragen,
wie beispielsweise einen Druckwandler. Insbesondere können
die Sensoren 106, 108 jeweils konfiguriert sein,
um ein Signal zu liefern, welches einen Druck von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
in den ersten und zweiten Durchlässen 15a, 15b anzeigt.
Der Sensor 110 kann irgendeinen bekannten Sensor aufweisen,
der konfiguriert ist, um ein Signal zu liefern, welches die Leistungsausgabe
der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 anzeigt.
Es wird in Betracht gezogen, dass der Sensor 110 zwei Sensoren
aufweisen kann, wobei einer davon konfiguriert sein kann, um ein
Signal zu übertragen, welches eine Drehzahl der Leistungsausgabe anzeigt,
beispielsweise einen Hall-Effekt-Sensor, und wobei der andere davon
konfiguriert sein kann, um ein Signal zu liefern, welches das Drehmoment
der Leistungsausgabe anzeigt, beispielsweise einen Dreh- oder Reaktionsdrehmomentsensor.
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Die
Steuervorrichtung 104 kann einen oder mehrere Mikroprozessoren,
einen Speicher, eine Datenspeichervorrichtung, einen Kommunikationshub bzw.
Kommunikationsverteiler und/oder andere Komponenten aufweisen, die
in der Technik bekannt sind. Es wird in Betracht gezogen, dass die
Steuervorrichtung 104 weiter konfiguriert sein kann, um
zusätzliche (nicht gezeigte) Eingangsgrößen
aufzunehmen, die verschiedene Betriebsparameter des Systems 10 anzeigen
und/oder zusätzliche Komponenten, wie beispielsweise Temperatursensoren,
Positionssensoren und/oder irgendwelche anderen in der Technik bekannten
Parameter. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Steuervorrichtung 104 mit
Parametern und/oder Konstanten vorprogrammiert sein kann, die das
System 10 anzeigen und/oder sich auf dieses beziehen. Es
wird auch in Betracht gezogen, dass die Steuervorrichtung 104 Signale über
eine oder mehrere (nicht bezeichnete) Kommunikationsleitungen empfangen
und liefern kann, wie es in der Technik üblich ist. Es
wird weiter in Betracht gezogen, dass die empfangenen und gelieferten
Signale irgendein bekanntes Signalformat sein können, wie
beispielsweise ein Strom- oder Spannungspegel.
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Die
Steuervorrichtung 104 kann konfiguriert sein, um die Betätigung
des Ventils 32 zu steuern, um eine geeignete Druckdifferenz
am Kolben 24 einzurichten, um eine erwünschte
Ausgabe der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 zu
erreichen. Insbesondere kann die Steuervorrichtung 104 konfiguriert
sein, um Eingangssignale von der Bedienerschnittstellenvorrichtung 102 und
den Sensoren 106, 108, 110 aufzunehmen,
und kann einen oder mehrere Algorithmen ausführen, um geeignete
Ausgangssignale zu bestimmen, die konfiguriert sind, um das Ventil 32 zu
steuern. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 104 eine
Druckdifferenz am Kolben 24 bestimmen, und zwar als eine
Funktion einer erwünschten Leistungsausgabe bzw. Soll-Leistungsausgabe
der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 und
einer tatsächlichen Leistungsausgabe bzw. Ist-Leistungsausgabe
der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16. Die
Steuervorrichtung 104 kann einen oder mehrere Algorithmen
ausführen, die konfiguriert sind, um eine erwünschte
Leistungsausgabe zu bestimmen, beispielsweise ein Drehmoment und/oder
eine Drehzahl der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 als
eine Funktion von Eingaben von der Bedienerschnittstellenvorrichtung 102,
er kann eine Druckdifferenz am Kolben 24 bestimmen, um
die erwünschte Leistungsausgabe zu erreichen und kann die
erwünschte Leistungsausgabe mit einem Signal vergleichen,
welches vom Sensor 110 empfangen wurde, welches die tatsächliche
Leistungsausgabe der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 anzeigt.
Es wird in Betracht gezogen, dass die Leistungsausgabe sich als
eine Funktion der Veränderungen an der Last 50 verändern
kann.
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Die
von der Steuervorrichtung 104 ausgeführten Algorithmen
können konfiguriert sein, um Eingangsgrößen
zu manipulieren, die von der Bedienerschnittstellenvor richtung 102 und
den Sensoren 106, 108, 110 empfangen
wurden. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 104 Algorithmen
aufweisen, die konfiguriert sind, um einen oder mehrere variable und/oder
nicht variable Betriebsparameter des Systems 10 in Beziehung
zu setzen, wie beispielsweise die Fläche eines Kopfes des
Kolbens 24, Federkonstanten der Federn 30a, 30b,
eine Leckrate zwischen der ersten Kammer 26 und der zweiten
Kammer 28, einen Strömungsquerschnitt des Ventils 32,
einen Druck des unter Druck gesetzten Strömungsmittels
in den Hoch- und Niederdruckquellen 34, 36, eine
Verdrängung der Hydraulikquelle 14, eine Verdrängung der
hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16, Koeffizienten
des Ventils 32, die Signale, die von der Bedienerschnittstellenvorrichtung 102 und
den Sensoren 106, 108, 110 empfangen
wurden, eine Trägheit des Ventilelementes des Ventils 32,
einen Taumelplattenwinkel und/oder irgendwelche anderen Betriebsparameter
des Systems 10. Die Algorithmen können eine oder
mehrere mathematische Beziehungen aufweisen, die konfiguriert sind,
um einen Befehl zu bestimmen, der konfiguriert ist, um das Ventil 32 zu
steuern, um eine geeignete Druckdifferenz am Kolben 24 einzurichten,
um dadurch die Ausfahrbewegung und/oder die Rückzugsbewegung
der Betätigungsvorrichtung 20 zu beeinflussen
und somit die Ausgabe der Hydraulikquelle 14. Durch Steuerung der
Hydraulikquelle 14 kann die Steuervorrichtung 104 konfiguriert
sein, um eine Leistungsausgabe der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 zu
steuern, und entsprechend eine Leistungsausgabe des Getriebes 18 zu
steuern. Als eine Folge kann die Steuervorrichtung 104 konfiguriert
sein, um ein erwünschtes Drehmoment aufzunehmen, die hydraulische
Betätigungsvorrichtung 16 zu steuern, um das erwünschte
Drehmoment einzurichten, und das eingerichtete bzw. erzeugte Drehmoment
mit dem erwünschten Drehmoment zu vergleichen und die Ausgabe
der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 zu
variieren, um das erwünschte Drehmoment als eine Funktion
der Betriebsparameter des Systems 10 aufrechtzuerhalten.
Es wird in Betracht gezogen, dass die Algorithmen eine oder mehrere
Gleichungen, eine oder mehrere zwei- oder dreidimensionale Karten
bzw. Kennfelder, eine oder mehrere Nachschautabellen und/oder irgendeine
andere mathematische Beziehung aufweisen können. Es wird
auch in Betracht gezogen, dass die Algorithmen in einem Speicher
gespeichert werden können und selektiv für die
Steuervorrichtung 104 zugänglich sein können und
von ihr ausführbar sein können.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Das
offenbarte System zur Steuerung der Leistungsausgabe kann auf irgendein
Leistungsübertragungssystem anwendbar sein, bei dem eine
Steuerung einer Drehmoment- und/oder Drehzahlausgabe erwünscht
ist. Das offenbarte System kann konfiguriert sein, um eine Leistungsausgabe
als eine Funktion von sich verändernden Belastungen zu steuern,
die auf das System wirken. Der Betrieb des Systems 10 wird
unten erklärt.
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Mit
Bezug auf 1 kann das System 10 durch
die Steuervorrichtung 104 als eine Funktion von Bedienereingaben
gesteuert werden, die über die Bedienerschnittstellenvorrichtung 102 übermittelt werden.
Beispielsweise kann ein Bediener wünschen, dass das Getriebe 18 eine
gegebene Leistung an die Last 50 ausgibt. Als solches kann
die Leistungsquelle 12 gesteuert werden, um eine erste
Leistungsausgabe an das Getriebe 18 und eine zweite Leistungsausgabe
an die Hydraulikquelle 14 zu liefern. Die Hydraulikquelle 14 kann
eine Zirkulation von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
in den ersten und zweiten Durchlässen 15a, 15b einrichten,
um die hydraulische Betätigungsvorrichtung 16 zu
betreiben. Beispielsweise kann die Hydraulikquelle 14 eine Zirkulation
von unter Druck gesetztem Strömungsmittel abhängig
von einem Winkel einer Taumelplatte einer Taumelplattepumpe einrichten
bzw. erzeugen. Die hydraulische Betätigungsvorrichtung 16 kann eine
dritte Leistungsausgabe an das Getriebe 18 als eine Funktion
der Verdrängung der Hydraulikquelle 14 liefern.
Das Getriebe 18 kann die ersten und dritten Leistungsausgaben
kombinieren und die kombinierte Leistungsausgabe an die Last 50 liefern.
Es wird in Betracht gezogen, dass Veränderungen der Verdrängung
der Hydraulikquelle 14 Veränderungen der dritten
Leistungsausgabe entsprechen können und als solches Veränderungen
der Leistungsausgabe beeinflussen können, die von dem Getriebe 18 an die
Last 50 geliefert werden. Es wird auch in Betracht gezogen,
dass die dritte Leistungsausgabe die erste Leistungsausgabe vergrößern
und/oder verringern kann. Als solches kann die kombinierte Leistungsausgabe,
die vom Getriebe 18 an die Last 50 geliefert wird,
eine kontinu ierlich variable Leistungsausgabe als eine Funktion
der ersten und dritten Leistungsausgaben aufweisen.
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Die
Steuervorrichtung 104 kann Signale von den Sensoren 106, 108, 110 aufnehmen
und einen oder mehrere Algorithmen ausführen, um die erwünschte
Leistungsausgabe des Getriebes 18 einzurichten bzw. zu
erzeugen und/oder beizubehalten. Es sei bemerkt, dass die erwünschte
Leistungsausgabe, eine Drehmoment- und Drehzahlkomponente aufweisen
kann und eine Leistungsgrenze als eine Funktion von physischen Bedingungen
von einer oder mehreren Komponenten des Systems 10 haben
kann. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, eine Leistung
aus der Leistungsquelle 12 auszugeben, um die Hydraulikquelle 14 und
die hydraulische Betätigungsvorrichtung 16 in
einer vorbestimmten Drehmoment- und Drehzahlhüllkurve zu
betreiben, um die Möglichkeit zu verringern, einen Schaden
an der Leistungsquelle 12 zu verursachen. Als solches kann
die Steuervorrichtung 104 weiter konfiguriert sein, um
die Leistungsquelle 12 zu steuern und entsprechend die Leistungseingabe
in die Hydraulikquelle 14 begrenzen, beispielsweise durch
Begrenzung der Leistung, die von der Leistungsquelle 12 übertragen
wird. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Steuervorrichtung 104 in
unterschiedlichen Betriebszuständen arbeiten kann, beispielsweise
in einem ersten Betriebszustand, um eine erwünschte Drehmomentausgabe
beizubehalten oder in einem zweiten Betriebszustand, um eine erwünschte
Drehzahlausgabe beizubehalten.
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Beispielsweise
kann die Steuervorrichtung 104 eine Drehmomentausgabe des
Systems 10 als eine Funktion von Bedienereingangsgrößen
bestimmen und kann eine entsprechende erwünschte Drehmomentausgabe
der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 bestimmen.
Die Steuervorrichtung kann die erwünschte Drehmomentausgabe
bzw. Soll-Drehmomentausgabe der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 mit
einer abgefühlten Drehmomentausgabe der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 vergleichen,
wie diese vom Sensor 110 übermittelt wurde, und
kann einen oder mehrere Algorithmen ausführen, um eine
geeignete Druckdifferenz am Kolben 24 zu bestimmen, um
eine geeignete Position des Kolbens 24 relativ zum Zylinder 22 einzurichten,
um im Wesentlichen das er wünschte Ausgangsdrehmoment der
hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 und das
abgefühlte Ausgangsdrehmoment der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 anzupassen.
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Die
Steuervorrichtung 104 kann kontinuierlich oder periodisch
die Ausgabe und die erwünschten Drehmomente der hydraulischen
Betätigungsvorrichtung 16 überwachen
und kann kontinuierlich oder periodisch geeignete Druckdifferenzen
an dem Kolben 24 bestimmen. Als solches kann die Steuervorrichtung 104 die
Betätigung des Ventils 32 beeinflussen und somit
die Ausfahrbewegung und/oder Rückzugsbewegung der Betätigungsvorrichtung 20,
um dadurch das Ausgangsdrehmoment der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 als
eine Funktion des erwünschten Drehmomentes beizubehalten, wenn
sich die Last 50 verändert. Es wird in Betracht gezogen,
dass die Drehmomentausgabe der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 16 sich
wegen Veränderungen der Last 50 verändern
kann, wie beispielsweise Traktionsvorrichtungen, die eine Arbeitsmaschine
eine Steigung hinauf treiben, ein Arbeitswerkzeug, welches von weichem
Boden in harten Boden übergeht und/oder andere äußere
Belastungen, die auf das Getriebe 18 übertragen
werden. Es wird auch in Betracht gezogen, dass ein ähnlicher
Betriebsvorgang anwendbar sein kann, um eine erwünschte Drehzahlausgabe
des Systems 10 zu bestimmen und aufrechtzuerhalten.
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Weil
das System 10 eine erwünschte Leistungsausgabe
als eine Funktion von Variierenden Belastungen einrichtet bzw. erzeugt
und beibehält, kann das System 10 eine Drehmoment-
und/oder Drehzahlausgabe als eine Funktion einer erwünschten
Drehmoment- und/oder Drehzahlausgabe und einer tatsächlichen
Drehmoment- und/oder Drehzahlausgabe steuern. Als solches kann das
System 10 auf sich verändernde Lasten 50 ansprechen
können, die auf die Leistungsausgabe des Getriebes 18 einwirken
und diese beeinflussen.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an dem offenbarten System zur Steuerung der Leistungsausgabe
vorgenommen werden können. Andere Ausführungsbeispiele
werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der Beschreibung und aus
einer praktischen Ausführung des offenbarten System offensichtlich
werden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele
nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang durch
die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten
Ausführungen gezeigt wird.
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Zusammenfassung
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SYSTEM ZUR STEUERUNG EINER
LEISTUNGSAUSGABE
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Ein
System zur Steuerung einer Leistungsausgabe wird offenbart. Das
System weist eine hydraulische Betätigungsvorrichtung auf,
die konfiguriert ist, um ein erstes Drehmoment ausgeben, und eine
Quelle für unter Druck gesetztes Strömungsmittel,
die konfiguriert ist, um einen Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
an die hydraulische Betätigungsvorrichtung zu liefern.
Das System weist weiter eine Steuervorrichtung auf, die konfiguriert
ist, um den Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel
als eine Funktion des ersten Drehmomentes, eines vorbestimmten Drehmomentes
und Veränderungen des ersten Drehmomentes zu steuern, die
durch eine Last verursacht werden, die betriebsmäßig
mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung verbunden
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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