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Technisches Gebiet
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Diese
Offenbarung bezieht sich allgemein auf die Steuerung eines Maschinenantriebsstrangs und
insbesondere auf ein Verfahren zur Steuerung des Drehmomentes an
den Maschinenantriebsstrang, um einen Schaden zu verhindern und/oder
zu begrenzen.
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Hintergrund
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Maschinen,
wie beispielsweise Dozer, Lader, Bagger, Motorgrader und andere
Arten von schweren Maschinen weisen typischerweise eine Leistungsquelle
auf, die mit einer Leistungsumwandlungseinheit verbunden ist. Eine
solche Konfiguration wird verwendet, um Drehmoment von der Leistungsquelle zu
einer oder mehreren Achsenanordnungen zu transportieren, die betriebsmäßig
mit einer oder mehreren Traktions- bzw. Antriebsvorrichtungen zur
Bewegung des Fahrzeugs über ein oder mehrere tragende Oberflächen
(beispielsweise den Erdboden) verbunden sind. Drehmoment, das auf
die Achsenanordnungen aufgebracht wird, kann eine Drehbewegung von
Komponenten zur Folge haben, die mit den Achsenanordnungen assoziiert
sind und wiederum mit den Traktionsvorrichtungen. Somit kann die
Maschine unter anderem basierend auf der verfügbaren Reibung
zwischen den Traktionsvorrichtungen und der tragenden Oberfläche
in Bewegung gesetzt werden.
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Die Übertragung
von hohen Drehmomenten von der Leistungsumwandlungseinheit zu den
Achsenanordnungen kann Dehnungen und möglicherweise einen
Schaden an Komponenten der Achsenanordnungen zur Folge haben, insbesondere
wenn die Reibung zwischen den Traktionsvorrichtungen und der tragenden
Oberfläche hoch ist. Solche Dehnungen und ein Schaden kann
letztendlich oder sofort zu einem Versagen von Komponenten führen,
die mit den Achsenanordnungen assoziiert sind (beispielsweise Verbiegen
von Zahnrädern, Pitting bei Zahnrädern, Wälzlagerschäden,
Kugellagerschäden und so weiter), und die Entfernung der
Maschine aus dem Betrieb für Reparaturen. Daher kann es
vorteilhaft sein, Systeme und Verfahren einzurichten, um das gegenwärtige
Drehmoment zu bestimmen, welches auf eine Achsenanordnung aufgebracht
wird, und ein solches Drehmoment auf einen bevorzugten Drehmomentwert
zu begrenzen, unter welchem eine Dehnung und ein Schaden auftreten
können.
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Frühere
Systeme und Verfahren sind verwendet worden, um ein Getriebeausgangsdrehmoment
für Maschinen zu begrenzen. Solche Systeme können
Positionssensoren aufweisen, die konfiguriert sind, um eine Position
eines Werkzeugs zu bestimmen und die Motordrehzahl einzustellen,
um die Motordrehmomentausgabe zu steuern. Beispielsweise beschreibt
das
US-Patent 6 234 254 (das
'254-Patent), das an Dietz und Andere am 22. Mai 2001 erteilt wurde,
eine Vorrichtung zur Steuerung des Drehmomentes, welches mit einem
Antriebsstrang einer Maschine mit einem Werkzeug assoziiert ist.
Eine Vielzahl von Positionssensoren fühlt die Position
des Arbeitswerkzeugs ab und erzeugt jeweilige Positionssignale.
Zusätzlich können Drucksensoren, die mit Hydraulikzylindern
des Werkzeugsystems assoziiert sind, Drücke in den Zylindern
abfühlen und damit in Beziehung stehende Informationen
an die Steuervorrichtung liefern. Diese Positionsinformationen werden
durch eine Steuervorrichtung verarbeitet, um einen ”Grabauslöser” zu
bestimmen (d. h., ob das Werkzeug in Betrieb ist), und die Motordrehzahl wird
modifiziert, um das Antriebsstrangdrehmoment so zu steuern, dass
ein effizienter Betrieb des Werkzeugs erreicht werden kann.
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Obwohl
das System und das Verfahren des '254-Patentes eine Steuerung des
Antriebsstrangdrehmomentes basierend auf der Werkzeugposition und/oder
dem Druck vorsehen können, sind diese darauf gezielt, den
Arbeitszyklus des Werkzeugs zu verbessern. Als solches ist es auf
einen Betrieb basierend auf dem Grabauslöser und den Werkzeugpumpendrücken
eingeschränkt, um die Hubleistung des Werkzeugs zu optimieren.
Anders gesagt, es gibt keine Betrachtung der Drehmomente, die auf
die Achsenanordnung aufgebracht werden, oder eine Überlegung
zur Begrenzung einer Spannung, die mit den Achsenanordnungskomponenten
assoziiert ist, und daher können eine solche Spannung und
ein möglicher Schaden immer noch auftreten.
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Die
vorliegende Offenbarung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere
der Probleme oder Nachteile bei den Steuersystemen des Standes der
Technik zu überwinden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Offenbarung auf
ein Verfahren zur Begrenzung einer Drehmomentausgabe gerichtet,
die mit einer Leistungsumwandlungseinheit assoziiert ist. Das Verfahren
kann aufweisen, Daten aufzunehmen, die mit einem Druck in Beziehung
stehen, der mit einem Hydraulikzylinder eines Werkzeugsystems assoziiert
ist, basierend auf den Daten einen bevorzugten Drehmomentwert zu
bestimmen, wobei der bevorzugte Drehmomentwert unter einem Schwellenwert
ist, der mit einer oder mehreren Antriebsstrangkomponenten assoziiert
ist, und eine Drehmomentausgabe zu modifizieren, die mit einer Leistungsumwandlungseinheit
assoziiert ist, welche mit dem Antriebsstrang in Beziehung steht,
um sich an den bevorzugten Drehmomentwert anzunähern.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die vorliegende
Offenbarung auf ein System zur Begrenzung eines Drehmomentes gerichtet,
welches mit einem Antriebsstrang assoziiert ist. Das System kann
eine Leistungsumwandlungseinheit aufweisen, die mit dem Antriebsstrang
in Beziehung steht, einen oder mehrere hydraulische Werkzeugzylinder
und ein Steuermodul. Das Steuermodul kann konfiguriert sein, um
Daten aufzunehmen, die mit einem Druck in Beziehung sind, der mit
einem oder mehreren Hydraulikzylindern des Werkzeugsystems assoziiert
ist, um basierend auf den Daten einen bevorzugten Drehmomentwert
zu bestimmen, wobei der bevorzugte Drehmomentwert unter einem vorbestimmten Schwellenwert
ist, der mit einer oder mehreren Antriebsstrangkomponenten assoziiert
ist, und um eine Drehmomentausgabe zu modifizieren, die mit der Leistungsumwandlungseinheit
assoziiert ist, um sich an den bevorzugten Drehmomentwert anzunähern.
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Gemäß noch
einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die vorliegende
Offenbarung auf eine Maschine gerichtet. Die Maschine kann einen
Rahmen aufweisen, weiter eine mit einer oder mehreren Antriebsstrangkomponenten
assoziierte Traktionsbzw. Antriebsvorrichtung, einen oder mehrere
Hydraulikzylinder eines Werkzeugsystems, eine Leistungsquelle, die
an dem Rahmen befestigt ist und betriebsmäßig
mit einer Leistungsumwandlungseinheit verbunden ist, und ein Steuermodul.
Das Steuermodul kann konfiguriert sein, um Daten zu empfangen, die mit
einem Druck in Beziehung stehen, der mit einem oder mehreren Hydraulikzylindern
des Werkzeugsystems assoziiert ist, um basierend auf den Daten einen
bevorzugten Drehmomentwert zu bestimmen, wobei der bevorzugte Drehmomentwert
unter einem vorbestimmten Schwellenwert ist, der mit einer oder mehreren
Antriebsstrangkomponenten assoziiert ist, und um eine Drehmomentausgabe
zu modifizieren, die mit der Leistungsumwandlungseinheit assoziiert ist,
welche mit dem Antriebsstrang in Beziehung steht, um sich an den
bevorzugten Drehmomentwert anzunähern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 veranschaulicht
ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel einer Maschine;
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2 ist
eine beispielhafte Veranschaulichung eines Steuerkommunikationsschemas
in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung; und
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3 ist
ein beispielhaftes Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Begrenzung
eines mit einem Antriebsstrang assoziierten Drehmomentes veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht
ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel einer Maschine 10.
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Die
Maschine 10 kann eine mobile Maschine sein, die eine gewisse
Art eines Betriebs ausführt, der mit einem Industriezweig
assoziiert ist, wie beispielsweise Bergbau, Bau, Ackerbau oder mit
irgendeinem anderen in der Technik bekannten Industriezweig. Beispielsweise
kann die Maschine 10 eine Erdbewegungsmaschi ne sein, wie
beispielsweise ein Radlader, ein Kipplastwagen, ein Baggerlader,
ein Motorgrader bzw. Straßenhobel oder irgendeine andere
geeignete Maschine. Die Maschine 10 kann einen Rahmen 7,
eine Leistungsquelle 12, eine Hydraulikpumpe 38,
einen Antriebsstrang 11 und ein Steuermodul 42 aufweisen.
Die Maschine 10 kann weiter ein oder mehrere Werkzeugsysteme 22 aufweisen.
Die Leistungsquelle 12 kann einen Motor aufweisen, wie
beispielsweise einen Dieselmotor, einen Benzinmotor, einen mit gasförmigem
Brennstoff angetriebenen Motor, wie beispielsweise einen Erdgasmotor,
oder irgendeinen anderen Motor, der dem Fachmann offensichtlich
wäre. Die Leistungsquelle 12 kann auch irgendeine
andere Leistungsquelle verkörpern, wie beispielsweise eine
Brennstoffzelle, eine Leistungsspeichervorrichtung oder irgendeine andere
in der Technik bekannte Leistungsquelle.
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Die
Leistungsquelle 12 kann Sensoren aufweisen, die konfiguriert
sind, um Betriebsparameter abzufühlen, die mit der Leistungsquelle 12 assoziiert sind.
Solche Sensoren können beispielsweise einen Geschwindigkeits-
bzw. Drehzahlsensor, einen Brennstoffflusssensor und/oder irgendeinen
anderen Sensor aufweisen, der mit der Leistungsquelle 12 assoziiert
ist. Solche Sensoren können elektrische und/oder mechanische
Sensoren oder irgendeine Kombination davon aufweisen. Beispielsweise
kann ein Magnetaufnehmer nahe einem Schwungrad montiert sein, welches
mit der Leistungsquelle 12 assoziiert ist, so dass ein
Magnet an dem Schwungrad eine Antwort im Aufnehmer bei jeder Drehung
des Schwungrades auslösen kann.
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Die
Leistungsquelle 12 kann auch verschiedene Systeme aufweisen,
die konfiguriert sind, um den Betrieb der Leistungsquelle 12 zu
modifizieren. Wenn beispielsweise die Leistungsquelle 12 als
ein Verbrennungsmotor konfiguriert ist, kann die Leistungsquelle 12 beispielsweise
eine Vorrichtung aufweisen, die konfiguriert ist, um unter Anderem
Brennstoffflusscharakteristiken bzw. den Brennstofffluss zur Leistungsquelle 12 zu
modifizieren, wie dies in der Technik wohl bekannt ist.
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Die
Leistungsquelle
12 kann betriebsmäßig mit
einem Antriebsstrang
11 verbunden sein, der konfiguriert
ist, um Energie zu übertragen, die von der Leistungsquelle
12 erzeugt
wird. Der Antriebsstrang
11 kann unter Anderem eine quelle
12 erzeugt
wird. Der Antriebsstrang
11 kann unter Anderem eine Leistungsumwandlungseinheit
30 aufweisen,
weiter eine Endausgangswelle
26, eine oder mehrere Antriebswellen
15,
die betriebsmäßig mit einer Vorderachsenanordnung
21 und/oder
einer Hinterachsenanordnung
23 verbunden sind, und eine
oder mehrere angetriebene Traktionsvorrichtungen bzw. Antriebsvorrichtungen
17.
Die Leistungsumwandlungseinheit
30 kann irgendeine Art
einer Vorrichtung sein, die konfiguriert ist, um zumindest einen
Teil der Leistungsausgabe, welche von der Leistungsquelle
12 geliefert wird,
in eine Form umzuwandeln, die bei den Traktionsvorrichtungen
17 verwendbar
ist. Beispielsweise kann die Leistungsumwandlungseinheit
30 ein
mechanisches Getriebe sein, welches einen strömungsmittelmäßig
verbundenen bzw. angetriebenen Drehmomentwandler und Planetenräder
aufweist, die konfiguriert sind, um Getriebeübersetzungen
zu modifizieren, die mit der Leistungsumwandlungseinheit
30 assoziiert
sind. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Leistungsumwandlungseinheit
30 ein konstant
oder stufenlos variables Getriebe aufweisen, beispielsweise eine
Dual-Wellen-Konfiguration und einen stufenlos variablen Getriebesatz,
der konfiguriert ist, um variierende Getriebe- und Drehzahlübersetzungen
vorzusehen. Bei noch einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann die Leistungsumwandlungseinheit
30 einen elektrischen
Generator aufweisen, der zumindest einen Teil der Leistungsausgabe der
Leistungsquelle
12 in elektrische Energie umwandelt. In
noch einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Leistungsumwandlungseinheit
30 ein hydrostatisches
System aufweisen, welches eine Hydraulikpumpe aufweist, die konfiguriert
ist, um zumindest einen Teil der Leistungsausgabe der Leistungsquelle
12 in
einen Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel umzuwandeln,
um einen oder mehrere Hydraulikmotoren anzutreiben, die mit den
Traktionsvorrichtungen
17 assoziiert sind. Und bei noch einem
weiteren Ausführungsbeispiel kann die Leistungsumwandlungseinheit
30 ein
Drehmomentteilungsgetriebe aufweisen, wie beispielsweise jenes, welches
im
US-Patent 5 667 452 von
Coutant beschrieben wird, dessen Inhalte hier durch Bezugnahme mit
aufgenommen sind. Der Fachmann wird verstehen, dass die Verfahren
der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit zahlreichen anderen
Leistungsumwandlungseinheiten verwendet werden können,
und dass die Beispiele nur beispielhaft gemeint sind.
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Die
Leistungsumwandlungseinheit 30 kann eine oder mehrere Wellen
aufweisen, die konfiguriert sind, um eine Leistungsübertragung
von der Leistungsquelle 12 zu einer Endausgangswelle 26 der Leistungsumwandlungseinheit 30 zu
erreichen. Beispielsweise können eine Eingangswelle, die
konfiguriert ist, um eine Leistungseingabe von der Leistungsquelle 12 aufzunehmen,
und eine Ausgangswelle, die konfiguriert ist, um Leistung zu einer
oder mehreren Antriebsstrangkomponenten in geeigneter Form auszugeben
(beispielsweise als Rotationsenergie), mit der Leistungsquelle 12 assoziiert
sein. Mehr oder weniger Wellen können bei der Leistungsumwandlungseinheit 30 vorgesehen
sein. Wenn beispielsweise die Leistungsumwandlungseinheit 30 einen
(nicht gezeigten) Drehmomentwandler aufweist, kann darüber
hinaus die Leistungsumwandlungseinheit 30 eine Eingangswelle
von der Leistungsquelle 12 zum Drehmomentwandler aufweisen
(nicht gezeigt). Die Leistungsumwandlungseinheit 30 kann
weiter eine Ausgangswelle aus dem Drehmomentwandler aufweisen (nicht
gezeigt), die betriebsmäßig mit einer Eingangswelle
verbunden ist, die mit einem (nicht gezeigten) Zahnrad- bzw. Getriebesatz
assoziiert ist, welcher mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert
ist. Die Ausgangswelle des Drehmomentwandlers (nicht gezeigt) kann
daher als die Eingangswelle (d. h. eine einzelne Welle) für
den Getriebesatz wirken (nicht gezeigt). Der (nicht gezeigte) Getriebesatz
kann auch eine Endausgangswelle 26 aufweisen, die betriebsmäßig
den (nicht gezeigten) Getriebesatz der Leistungsumwandlungseinheit 30 mit
einer oder mehreren Komponenten des Antriebsstrangs 11 verbindet
(beispielsweise den Antriebswellen 15).
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Die
Leistungsumwandlungseinheit 30 kann einen oder mehrere
Sensoren aufweisen, die konfiguriert sind, um Betriebsparameter
abzufühlen, die mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert sind.
Beispielsweise kann die Leistungsumwandlungseinheit 30 unter
Anderem einen Eingangswellendrehzahlsensor und einen Ausgangswellendrehzahlsensor
aufweisen. Solche Sensoren können elektrische und/oder
mechanische Sensoren oder irgendeine Kombination davon aufweisen.
Beispielsweise kann ein Magnetaufnehmer nahe einer Eingangswelle
befestigt sein, die mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert
ist, und/oder an einer Ausgangswelle, die mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert
ist. Jeder Magnetaufnehmer kann konfiguriert sein, um Zahnradzähne
zu detektie ren, die mit der jeweiligen Welle assoziiert sind (d.
h. der Eingangs- oder Ausgangswelle), so dass die Drehung von jeder
Welle ein Ansprechen bei dem jeweiligen Aufnehmer während
der Drehung der Weile auslösen kann. Zusätzlich
kann die Leistungsumwandlungseinheit 30 einen oder mehrere
Sensoren aufweisen, die konfiguriert sind, um Informationen bezüglich
einer Gangauswahl zu liefern, welche mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert
ist. Ein solcher Sensor kann einen Positionssensor und/oder irgendwelche
anderen Sensoren aufweisen, die geeignet sind, um Daten abzufühlen,
die mit der Gangauswahl in Beziehung stehen.
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Die
Drehzahlen, die mit den Eingangs- und Ausgangswellen assoziiert
sind, welche mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert
sind, können basierend auf variierenden Faktoren abweichen.
Solche Faktoren können beispielsweise eine Gangauswahl
aufweisen, die mit dem Antriebsstrang 11 assoziiert ist,
eine Drehzahl, die mit der Leistungsquelle 12 assoziiert
ist, und/oder eine Reibung, die mit einer oder mehreren Traktionsvorrichtungen
assoziiert sind, und zwar neben weiteren Dingen. In einem Ausführungsbeispiel,
wo die Leistungsumwandlungseinheit 30 einen Drehmomentwandler
(TC = torque converter) aufweist, kann eine Drehzahlübersetzung
basierend auf den Drehmomentwandlereingangs- und -ausgangswellendrehzahlen
gemäß Gleichung 1 unten berechnet werden. Um eine
solche Drehzahlübersetzung zu berechnen, kann eine mit
dem Drehmomentwandler assoziierte Ausgangswellendrehzahl durch eine
mit dem Drehmomentwandler assoziierte Eingangswellendrehzahl geteilt
werden, um ein Drehzahlverhältnis (Sc)
zu erhalten, wie in der Gleichung 2 unten gezeigt. Der Fachmann
wird erkennen, dass andere Drehzahlverhältnisse (Sc) unter Verwendung von ähnlichen
Gleichungen berechnet werden können. Weiterhin kann die
Drehzahlverhältnisberechnung nicht verwendet werden, wo
die Drehmomentausgabe für eine spezielle Leistungsumwandlungseinheit 30 bekannt
ist (beispielsweise bei einem konstant variablen Getriebe). Sc = Drehzahlverhältnis
= Ausgangsdrehzahl/Eingangsdrehzahl = Wout/Win (1) Sc = Drehmomentwandlerausgangsdrehzahl/Drehmomentwandlereingangsdrehzahl
= Wout/Win (2)
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Basierend
auf diesen Gleichungen ist es weiterhin möglich, ein Ausgangsdrehmoment
des Drehmomentwandlers unter Verwendung der Gleichung (3) zu bestimmen,
wobei die damit in Beziehung stehende Funktion für irgendein
spezielles Modell des Drehmomentwandlers bestimmt werden kann. T = f(Win 2) (3)
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Durch
Verwendung der Drehzahlverhältnisdaten und der damit in
Beziehung stehenden Drehmomentwerte (beispielsweise des Eingangsdrehmomentes)
kann es möglich sein, die Drehmomentausgabe des Drehmomentwandlers
durch Manipulieren einer Drehzahl zu modifizieren, die mit der Leistungsquelle 12 assoziiert
ist (d. h. der Eingangsdrehzahl).
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Wenn
die Leistungsumwandlungseinheit 30 keinen Drehmomentwandler
aufweist, können zusätzliche Vorrichtungen zum
Steuern einer Drehmomentausgabe vorgesehen sein, welche mit der
Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert ist. Wenn beispielweise
ein kontinuierlich variables Getriebe verwendet wird, können
Drehmomentausgaben durch Manipulieren bzw. Beeinflussen einer letztendlichten
Drehzahlübersetzung gesteuert werden, die mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert ist.
Eine solche Manipulation bzw. Veränderung kann über
mechanische Verfahren, elektromechanische Verfahren und/oder irgendwelche
anderen geeigneten in der Technik bekannten Verfahren erreicht werden.
Solche Manipulationen des Ausgangsdrehmomentes können in
Verbindung mit anderen Leistungsumwandlungseinheiten verwendet werden. Wenn
beispielsweise eine Leistungsumwandlungseinheit 30 einen
hydrostatischen Antrieb aufweist, kann ein Schräg- bzw.
Taumelscheibenwinkel, der mit der Hydraulikpumpe assoziiert ist,
manipuliert werden, um ein mit der Pumpe assoziiertes Drehmoment
zu modifizieren. Der Fachmann wird erkennen, dass zahlreiche andere
Konfigurationen verwendet werden können, ohne vom Umfang
der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Die
Antriebswellen 15 können betriebsmäßig mit
der Endausgangswelle 26 der Leistungsumwandlungseinheit 30 beispielsweise
durch eine Transfer- bzw. Übertragungseinheit 27 verbunden
sein (beispielsweise ein Transfergehäuse, ein Transfergetriebe
oder eine Hydraulikverbindung). Die Antriebswellen 15 können
irgendwelche in der Technik bekannten angetriebenen Glieder aufweisen,
die konfiguriert sind, um Leistung von der Leistungsumwandlungseinheit 30 zur
Vorderachsenanordnung 21 und/oder zur Hinterachsenanordnung 23 zu übertragen.
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Die
Vorderachsenanordnung 21 und die Hinterachsenanordnung 23 können
betriebsmäßig mit mindestens einer angetriebenen
Traktionsvorrichtung 17 verbunden sein und können
weiter die Maschine 10 über die angetriebenen
Traktionsvorrichtungen 14 tragen. Die Achsenanordnungen 21 und 23 können
daher konfiguriert sein, um Drehmoment von der Leistungsumwandlungseinheit 30 über
die Antriebswellen 15 aufzunehmen. Die Achsenanordnungen 21 und 23 können
irgendein angetriebenes Glied aufweisen, welches in der Technik
bekannt ist, um Leistung von den Antriebswellen 15 zu den
angetriebenen Traktionsvorrichtungen 17 zu übertragen. Beispielsweise
können die Achsenanordnungen 21 und 23 ein
Gehäuse, Differentialräder, Kegelräder, Ritzelräder,
eine Endantriebsanordnung, Lager, Scheiben und Wellen neben weiteren
Dingen aufweisen, die konfiguriert sind, um Rotationsenergie zu den
angetriebenen Traktionsvorrichtungen 17 zu übertragen.
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Die
Vorderachsenanordnung 21 und die Hinterachsenanordnung 23 können
spezielle Einschränkungen bezüglich der Menge
des Drehmomentes aufweisen, die sie aufnehmen können, bevor
sie beschädigt werden. Solche Grenzen können auf
der Achsenanordnungskonstruktion, dem Komponentenmaterial und der
Achsenanordnungstemperatur neben weiteren Dingen begründet
sein. Daher können vorbestimmte Schwellenwerte für
maximales Drehmoment experimentell und/oder mathematisch für
irgendwelche speziellen Achsenanordnungskonfigurationen bestimmt
werden. Solche Daten können dann zur späteren
Verwendung bei der Bestimmung eines bevorzugten Drehmomentwertes
gespeichert werden, welcher mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert
ist. Die Hydraulikpumpe 38 kann konfiguriert sein, um einen
Strömungsmittelfluss mit einem speziellen Auslassdruck
zu erzeugen.
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Die
Hydraulikpumpe 38 kann eine Pumpe mit variabler Verdrängung,
eine Pumpe mit variablem Fluss oder irgendeine andere in der Technik
bekannte Vorrichtung aufweisen, um einen Strömungsmittelfluss
unter Druck zu setzen. Beispielsweise kann die Hydraulikpumpe 38 eine
Pumpe mit variabler Verdrängung sein, die eine Pumpenflusssteuerkomponente
aufweist, wie beispielsweise eine Taumelscheibe, die konfiguriert
ist, um den Hub von einem oder mehreren Kolben zu variieren, die
mit der Pumpe assoziiert sind. Ein Drehmoment, welches mit der Hydraulikpumpe 38 assoziiert
ist, kann basierend auf einem mit der Hydraulikpumpe 38 assoziierten
Fluss und einer Last auf dem Werkzeugsystem 22 berechnet
werden.
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Die
Hydraulikpumpe 38 kann betriebsmäßig mit
der Leistungsquelle 12 beispielsweise durch eine Gegenwelle
bzw. Koppelungswelle, einen Riemen, eine elektrische Schaltung oder
in irgendeiner anderen geeigneten Weise verbunden sein. Zusätzlich kann
unter Druck gesetztes Strömungsmittel von der Hydraulikpumpe 38 zu
zahlreichen Schaltungen geliefert werden, die in der Maschine 10 vorgesehen sind.
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Das
Werkzeugsystem 22 kann ein Werkzeug 24 aufweisen,
um verschiedene Aufgaben auszuführen, die beispielsweise
Ladevorgänge, Verdichtungsvorgänge, Hubvorgänge,
Fegevorgänge und andere erwünschte Aufgaben aufweisen.
Das Werkzeug 24 kann zahlreiche Vorrichtungen aufweisen,
wie beispielsweise Schaufeln, Verdichter, Hubgabelvorrichtungen,
Kehrbesen oder andere geeignete Vorrichtungen, wie es erwünscht
ist, um spezielle Aufgaben auszuführen. Beispielsweise
kann die Maschine 10 die Aufgabe haben, ausgegrabene Erde
von einem Punkt zu einem anderen in einer Mine oder auf einem ähnlichen
Gelände zu bewegen. Eine solche Anordnung kann dafür
vorgesehen sein, ein Schaufelladerwerkzeug ähnlich jenem
zu verwenden, welches als Werkzeug 24 gezeigt ist. Weiter
kann das Werkzeugsystem 22 solche Aufgaben ausführen,
indem es dem Werkzeug 24 verschiedene Bewegungen aufprägt.
Solche Bewegungen können beispielsweise Dreh-, Ausfahr-,
Hub-, Absenkungs-, Kippbewegungen und andere geeignete Bewegungen
aufweisen.
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Das
Werkzeugsystem 22 kann weiter ein oder mehrere Hydraulikzylinder 16 des
Werkzeugsystems aufweisen, um Handlungen auszuführen, die
mit dem Werkzeugsystem 22 assoziiert sind (beispielsweise
das Heben, das Kippen und/oder das Drehen des Werkzeugs 24),
und zwar unter Verwendung eines Flusses von unter Druck gesetztem
Strömungsmittel von der Hydraulikpumpe 38. Die
Hydraulikzylinder 16 des Werkzeugsystems können
in Verbindung mit verschiedenen Verbindungen bzw. Gelenken arbeiten,
die mit dem Werkzeugsystem 22 assoziiert sind, um die erwünschte
Handlung auszuführen. Die Bewegung des Werkzeugsystems 22 kann über
das Ausfahren und Zurückziehen von Kolben aufgeprägt
werden, die mit dem einen Hydraulikzylinder 16 oder der
Vielzahl von Hydraulikzylindern 16 des Werkzeugsystems
assoziiert sind. Ein solcher Ausfahr- und Einfahrvorgang kann über
den Fluss von unter Druck gesetztem Strömungsmittel erreicht werden,
welches über die Hydraulikpumpe 38 geliefert wird,
und ansprechend auf Bedienerbefehle. Das Ausfahren und Zurückziehen
der Hydraulikzylinder 16 kann durch Erzeugen einer Unausgeglichenheit einer
Kraft an einer (nicht gezeigten) Kolbenanordnung erreicht werden,
die in einem (nicht gezeigten) Rohr bzw. Zylinder der Hydraulikzylinder 16 angeordnet
ist. Insbesondere kann jeder der Hydraulikzylinder 16 eine
erste Kammer (beispielsweise ein Kopfende) und eine zweite Kammer
(beispielsweise ein Stangenende) aufweisen, welche durch die Kolbenanordnung
getrennt werden. Die Kolbenanordnung kann einen Kolben aufweisen,
der axial mit dem Rohr bzw. Zylinder ausgerichtet ist und darin
angeordnet ist. Der Kolben kann zwei gegenüberliegende
Hydraulikflächen, ein Kopfende, welches mit der ersten Kammer
assoziiert ist, und ein Stangenende aufweisen, welches mit der zweiten
Kammer assoziiert ist. Das Kopfende und das Stangenende können
selektiv mit einem unter Druck gesetzten Strömungsmittel
beliefert werden, und das unter Druck gesetzte Strömungsmittel
kann abgeleitet werden, um eine Unausgeglichenheit der Kraft (d.
h. des Druckes) zwischen den zwei Oberflächen zu erzeugen,
was bewirkt, dass die Kolbenanordnung sich axial innerhalb des Rohrs
bewegt. Wenn beispielsweise ein Strömungsmitteldruck auf
dem Kopfende größer ist als ein Strömungsmitteldruck
auf dem Stangenende, kann dies bewirken, dass die Kolbenanordnung
sich verschiebt, wodurch die effektive Länge des Hydraulikzylinders 16 vergrößert
wird. Wenn ein Strömungsmitteldruck, der auf das Stangenende
wirkt, größer ist als ein Strömungsmitteldruck,
der auf das Kopfende wirkt, kann sich in ähnlicher Weise
die Kolbenanordnung in das Rohr zurückziehen, um die effektive
Länge des Hydraulikzylinders 16 zu verringern.
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Das
Werkzeugsystem 22 kann auch Abfühlmechanismen
aufweisen, die konfiguriert sind, um den Druck, die Bewegung, Position
und Geschwindigkeit neben weiteren Dingen abzufühlen, welche mit
dem Werkzeugsystem 22 assoziiert sind. Solche Sensoren
können elektrische und/oder mechanische Sensoren oder irgendwelche
Kombinationen daraus aufweisen. Beispielsweise kann der Hydraulikzylinder 16 des
Werkzeugsystems ein oder mehrere Drucksensoren aufweisen, die konfiguriert
sind, um Daten zu übertragen, die mit einem oder mehreren Drücken
in Beziehung stehen, die mit dem Hydraulikzylinder 16 des
Werkzeugsystems assoziiert sind (beispielsweise einen Kopfendendruck
und einen Stangenendendruck). Solche Druckdaten können weiter
eine Last anzeigen, die mit dem Werkzeug 24 (beispielsweise
dem Gewicht des Materials in der Schaufel) assoziiert ist, und auch
ein entsprechendes Gewicht von einer oder mehreren der Achsenanordnungen
(beispielsweise der Achsenanordnungen 21 und 23),
welche die Maschine 10 tragen. Zusätzlich können
andere Sensoren einen Winkel einer Verbindung bzw. eines Gelenkes
abfühlen, welches mit dem Werkzeugsystem 22 und/oder
dem Werkzeug 24 assoziiert ist, weiter eine Position einer
Verbindung, die mit dem Werkzeugsystem 22 und/oder dem Werkzeug 24 assoziiert
ist, und/oder irgendeine andere geeignete Charakteristik des Werkzeugsystems 22 und/oder
des Werkzeugs 24. Der Fachmann wird erkennen, dass zahlreiche
Verfahren zur Bestimmung von mit Hydraulikzylindern assoziierten
Drücken basierend auf Sensordaten in der Technik existieren.
Irgendwelche und alle solche Verfahren werden von der vorliegenden
Offenbarung in Betracht gezogen.
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2 ist
eine beispielhafte Veranschaulichung eines Steuerkommunikationsschemas
in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung. Das Steuermodul 42 kann eine
Steuervorrichtung auf mechanischer oder elektrischer Basis sein,
die konfiguriert ist, um unter anderem Betriebsparameter zu empfangen
und/oder zu bestimmen, welche mit der Leistungsquelle 12 und
dem Werkzeugsystem 22 assoziiert sind. Beispielsweise kann
das Steuermodul 42 in kommunizierender Weise mit Sensoren
verbunden sein, die mit dem Werkzeugsystem 22 assoziiert
sind (beispielsweise den Hydraulikzylindern 16 des Werkzeugsystems über
die Leitung 80), wodurch es ermöglicht wird, dass
das Steuermodul 42 basierend auf Sensordaten Drücke
(beispielsweise Kopfendendrücke) bestimmt, die mit dem
Werkzeugsystem 22 und/oder dem Werkzeug 24 assoziiert
sind. Zusätzlich können Sensoren, die mit der
Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert sind (beispielsweise
Eingangs- und Ausgangswellendrehzahlsensoren, Gangauswahlsensoren
usw.) in kommunizierender Weise beispielsweise entlang der Leitungen 90 und 91 mit
dem Steuermodul 42 verbunden sein, wodurch gestattet wird,
dass das Steuermodul 42 eine Eingangswellendrehzahl, eine
Ausgangswellendrehzahl und eine Drehzahlübersetzung bzw.
ein Drehzahlverhältnis neben weiteren Dingen bestimmt,
welche mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert
sind.
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Das
Steuermodul 42 kann konfiguriert sein, um Daten und Algorithmen
zu speichern, die mit Drehzahlen in Beziehung stehen, die mit Komponenten
des Antriebsstrangs 11 (beispielsweise den Antriebswellen 15)
assoziiert sind, weiter Drücke, die mit dem Werkzeugsystem 22 assoziiert
sind (beispielsweise einen Kopfendendruck eines Hydraulikzylinders),
Drehmomentverteilungen zwischen den Vorder- und Hinterachsenanordnungen 21 und 23, bevorzugte
Drehmomentwerte, die mit den Komponenten des Antriebsstrangs 11 assoziiert
sind, vorbestimmte Schwellendrehmomentwerte, die mit den Komponenten
des Antriebsstrangs 11 assoziiert sind, Drehzahlverhältnisse,
die mit der Leistungsquellenumwandlungseinheit 30 und den
bevorzugten Drehmomentwerten assoziiert sind, und unter Anderem Steuersignaldaten,
beispielsweise einen Brennstofffluss. Solche Daten können
in einer Nachschautabelle bzw. einem Kennfeld in dem Steuermodul 42 zur Bezugnahme
gespeichert sein, und/oder Teile von Daten können unter
Verwendung von Algorithmen berechnet werden, die in dem Steuermodul 42 gespeichert
sind und auf ähnlichen Parametern basieren. Eine solche
Konfiguration kann eine Auswahl eines bevorzugten Drehmomentwertes
für eine oder mehre re Komponenten ermöglichen,
die mit dem Antriebsstrang 11 assoziiert sind, und zwar
basierend auf einem speziellen Druck, der mit dem Werkzeugsystem 22 assoziiert
ist. Beispielsweise kann ein mit dem Steuermodul 42 assoziierter
Speicher eine Nachschautabelle aufweisen, die Datenpunkte enthält,
welche eine bevorzugte Drehmomentausgabe anzeigen, die mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert
ist, und zwar basierend auf einem Druck, der mit dem Werkzeugsystem 22 assoziiert
ist (beispielsweise einem Kopfendendruck eines Hydraulikzylinders).
Solche Daten können unter anderem experimentell gesammelt
werden und auf vorbestimmten Schwellend rehmomentwerttoleranzen
basieren, welche mit einer oder mehreren Komponenten assoziiert
sind, die in Beziehung mit dem Antriebsstrang 11 stehen
(beispielsweise der Vorderachsenanordnung). Alternativ können
Daten basierend auf einer Drehmomentausgabe, die mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 und
einem mit dem Werkzeugsystem 22 assoziierten Druck basieren, berechnet
und im Speicher gespeichert werden. Solche Berechnungen können
möglich sein, weil eine Drehmomentverteilung zwischen den
Vorder- und Hinterachsenanordnungen basierend auf dem Ausgangsdrehmoment
der Leistungsumwandlungseinheit 30 und dem mit dem Werkzeugsystem 22 assoziierten
Druck bestimmt werden kann. Für irgendeinen speziellen
Druck, der mit dem Werkzeugsystem 22 assoziiert ist, kann
daher ein bevorzugter Drehmomentwert basierend auf Daten innerhalb
der Nachschautabelle bestimmt werden.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel kann eine Antriebsstrangkomponentendrehmomentgrenze
sich basierend auf einer Geschwindigkeit bzw. Drehzahl verändern,
die mit der Antriebsstrangkomponente assoziiert ist (beispielsweise
der Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl. Ein Schaden an unterschiedlichen
Komponenten kann mit einer Schadensgleichung bestimmt werden, die
eine Funktion von sowohl dem Drehmoment als auch der Komponentendrehzahl
bzw. Komponentengeschwindigkeit ist. Diese Gleichungen können
mit einem Zahnradbiegeschaden, mit einem Wälzlagerschaden,
mit einem Zahnrad-Pitting-Schaden neben weiteren Dingen in Beziehung
stehen. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann für
irgendeinen speziellen Druck, der mit dem Werkzeugsystem 22 assoziiert
ist, und eine mit einer Komponente des Antriebsstrangs 11 assoziierten
Geschwindigkeit bzw. Drehzahl ein bevorzugter Drehmomentwert basierend
auf Daten innerhalb der Nachschautabelle bestimmt werden.
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Das
Steuermodul 42 kann auch Algorithmen zur Bestimmung eines
geeigneten Ansprechens enthalten, um eine Modifikation einer Drehmomentausgabe
zu bewirken, die mit der Leistungsumwandlungseinheit 130 assoziiert
ist. Wenn beispielsweise ein bevorzugter Drehmomentwert basierend
auf der oben besprochenen Nachschautabelle bzw. dem Kennfeld bestimmt
worden ist, kann das Steuermodul 42 beispielsweise ein
geeignetes Ansprechen berechnen oder in anderer Weise bestimmen,
um zu bewirken, dass die Drehmomentausgabe der Leistungsumwandlungseinheit 30 sich
an den bevorzugten Drehmomentwert annähert. Ein solches
Ansprechen kann aufweisen, ein Signal über die Leitung 93 zu
einer Brennstoffsteuereinheit zu übertragen, die mit der
Leistungsquelle 12 assoziiert ist, um einen Brennstofffluss
zu modifizieren, weiter zu bewirken, dass die Leistungsumwandlungseinheit 30 eine
damit in Beziehung stehende Gang- oder Drehzahlübersetzung
vergrößert oder verringert und/oder den Winkel
einer Taumelscheibe bzw. Schrägscheibe zu verändern,
welche mit einer hydrostatischen Antriebspumpe assoziiert ist. In
einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Gangübersetzung,
die mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 in Beziehung steht,
konstant gehalten werden, während das zur Leistungsumwandlungseinheit
gelieferte Drehmoment basierend auf einer abnehmenden Motordrehzahl
abnimmt. Der Fachmann wird erkennen, dass anderes geeignetes Ansprechen
verwendet werden kann und in den Umfang der vorliegenden Offenbarung
fallen soll.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
offenbarten Verfahren können auf jegliches angetriebene
System angewendet werden, welches ein Werkzeugsystem und eine Leistungsumwandlungseinheit
aufweist, die konfiguriert ist, um einer Maschine eine Bewegung
aufzuprägen. Die offenbarten Verfahren können
gestatten, eine Drehmomentausgabe der Leistungsumwandlungseinheit 30 basierend
auf einem Druck zu steuern, welcher mit dem Werkzeugsystem 22 assoziiert
ist. Insbesondere können die offenbarten Systeme und Verfahren dabei
helfen, Spannungen und Schaden an einer Maschine zu verringern,
insbesondere jene, die mit einer oder mehreren Antriebsstrangkomponenten
in Beziehung stehen (beispielsweise einer Achsenanordnung). Der
Betrieb der offenbarten Systeme und Verfahren wird nun erklärt.
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Eine
Leistungsquelle kann konfiguriert sein, um variierende Mengen an
Drehmoment basierend auf der Leistungsquellendrehzahl zu liefern
(d. h. drehmomentbegrenzt). Beispielsweise kann eine Leistungsquelle
eine Drehmomentausgabe von 500 Nm bei einer Leistungsquellendrehzahl
von 1500 U/min haben. Dieses Drehmoment kann auf verschiedene Systeme
angewendet werden, die mit der Maschine assoziiert sind, wie beispielsweise
das Werkzeugsystem 22 und den Antriebsstrang 11. Komponenten,
die mit der Maschine 10 assoziiert sind, können
bezüglich der Menge des Drehmomentes begrenzt sein, welches
aufgebracht werden kann, bevor sie möglicherweise beschädigt
werden. Beispielsweise können die Achsenanordnungen 21 und 23 eine
Nenngröße mit einem Maximum von 200 Nm Drehmoment
haben, bevor ein möglicher Schaden auftritt. Ein solcher
Schaden kann das Verbiegen eines Zahnrades, Pitting an einem Zahnrad,
einen Wälzlagerschaden, einen Kugellagerschaden, Scherschäden
an einer Welle und so weiter aufweisen. Daher kann es vorteilhaft
sein, die Drehmomentmenge zu begrenzen, die von der Leistungsquelle 12 und
der Leistungsumwandlungseinheit 30 zur Achsenanordnung
fließt, und zwar unter einem vorbestimmten Schwellenwert
(beispielsweise 200 Nm).
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Werkzeugsysteme,
die mit einer Maschine assoziiert sind, können Drehmoment
verwenden, welches von der Leistungsquelle 12 zur Hydraulikpumpe 38 geliefert
wird, und zwar in Form eines Flusses von unter Druck gesetztem Strömungsmittel.
Der mit dem Strömungsmittel assoziierte Druck und das Flussvolumen
können bewirken, dass ein Drehmoment, welches aus der Leistungsquelle 12 ausgegeben
wurde, beispielsweise basierend auf der Last auf der Leistungsquelle 12,
basierend auf der mit der Leistungsquelle 12 assoziierten
Drehzahl und basierend auf einem maximalen Drehmoment variiert,
welches mit der Leistungsquelle 12 assoziiert ist. Daher kann
die Drehmomentverteilung für Komponenten des Antriebsstrangs 11 auch
basierend auf ähnlichen Faktoren variieren und kann basierend
auf dem Ausgangsdrehmoment der Leistungsumwandlungseinheit 30 und
dem mit dem Werkzeugsystem 22 assoziierten Druck berechnet
werden. Beispielsweise kann ein mit einem Hubkopfende eines Hydraulikzylinders
assoziierter Druck bewirken, dass eine nicht proportionale Menge
an Drehmoment zur Vorderachsenanordnung 21 läuft,
und daher kann es wünschenswert sein, das Gesamtdrehmoment
der Leistungsquelle zu begrenzen, um das Drehmoment zu begrenzen,
welches zur Vorderachsenanordnung 21 läuft. Weiterhin
können Maschinen, welche ein Werkzeug verwenden, ein solches
Werkzeug während Perioden betreiben, wenn eine Gangauswahl,
die mit dem Antriebsstrang 11 assoziiert ist, eine niedrige Getriebeübersetzung
erzeugt (beispielsweise im ersten Gang), was dazu führen
kann, dass mehr Drehmoment auf die Antriebsstrangkomponenten aufgebracht
wird. Weil größere Drehmomente als ein vorbestimmtes
Schwellendrehmoment auf eine Antriebsstrangkomponente aufgebracht
werden, kann dies Schaden und/oder schließlich Versagen
verursachen, und weil bevorzugt wird, solche schädlichen Effekte
zu minimieren, können Verfahren zur Steuerung des auf die
Antriebsstrangkomponenten aufgebrachten Drehmomentes vorteilhaft
sein.
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3 ist
ein beispielhaftes Flussdiagramm 300, welches ein Verfahren
zur Begrenzung eines Drehmomentes veranschaulicht, welches mit einem Antriebsstrang
assoziiert ist. Während das folgende Beispiel im Zusammenhang
mit einer Leistungsumwandlungseinheit 30 besprochen wird,
welche einen Drehmomentwandler aufweist, wird der Fachmann erkennen,
dass ähnliche Verfahren auf irgendeine andere in der Technik
bekannte Leistungsumwandlungseinheit 30 angewendet werden
können. Das Steuermodul 42 kann Daten von einem
Sensor aufnehmen, der mit dem Werkzeugsystem 22 assoziiert ist
(beispielsweise mit dem Hydraulikzylinder 16 des Werkzeugsystems),
oder von einer anderen geeigneten Vorrichtung, welche einen Druck
(beispielsweise den Hubkopfendendruck, den Kippkopfendendruck, den
mit der Hydraulikpumpe 38 assoziierten Druck und so weiter)
anzeigen, welcher mit dem Werkzeugsystem 22 assoziiert
ist (Schritt 307). Die Drucksensoren, die mit dem Kopfende
des Hydraulikzylinders 16 assoziiert sind, können
beispielsweise einen Druck von ungefähr 7300 kPa anzeigen
und solche Daten an das Steuermodul 42 übertragen.
Wenn sie mit den Drehmomentausgabedaten aus der Leistungsumwandlungseinheit 30 kombiniert
werden, können solche Druckdaten es dem Steuermodul 42 ermöglichen,
eine Drehmoment verteilung zwischen den Vorder- und Hinterachsenanordnungen 21 und 23 zu
bestimmen.
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Das
Steuermodul 42 kann dann einen bevorzugten Drehmomentwert
basierend auf den empfangenen Druckdaten und/oder den Drehmomentverteilungsinformationen
bestimmen (Schritt 309). Beispielsweise kann das Steuermodul 42 bestimmen, dass,
basierend auf Druckdaten, die einen Druck von 7300 kPa anzeigen,
welcher mit dem Werkzeugsystem 22 assoziiert ist, ein bevorzugter
Drehmomentwert 350 Nm sein kann, so dass das Drehmoment zu einer
oder mehreren Antriebsstrangkomponenten unter einem vorbestimmten
Schwellenwert bleiben kann. Weil eine Drehmomentausgabe eines Drehmomentwandlers
basierend auf einem Drehzahlverhältnis (Sc) bestimmt werden
kann, wie oben beschrieben, kann das Steuermodul 42 auch
Daten von Sensoren aufnehmen, die mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert
sind (beispielsweise mit einer Eingangswelle und/oder einer Ausgangswelle), oder
mit einer anderen geeigneten Vorrichtung, wobei diese eine mit einer
Eingangswelle assoziierte Drehzahl und eine mit einer Ausgangswelle
der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziierte Drehzahl anzeigen.
Beispielsweise können Daten, welche eine Drehzahl von 2200
U/min anzeigen, die mit einer Eingangswelle der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert
ist, und Daten, die eine Drehzahl von 440 U/min anzeigen, die mit
einer Ausgangswelle der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert
sind, von dem Steuermodul 42 empfangen werden. Die Steuervorrichtung 42 kann
daher bestimmen, dass eine Drehzahlübersetzung (Sc) gleich 0,20 ist. Alternativ können
Daten, die an das Steuermodul 42 durch einen mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziierten
Sensor geliefert werden, eine Drehzahlübersetzung anzeigen,
die mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert ist.
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Das
Steuermodul 42 kann solche Daten und eine Nachschautabelle
bzw. ein Kennfeld oder eine andere geeignete Datenstruktur verwenden,
um einen Datenpunkt zu lokalisieren, wo die Drehzahlübersetzung
(Sc) ungefähr gleich 0,20 ist,
und wo ein Kopfendendruck, der mit einem Hydraulikzylinder des Werkzeugsystems 22 assoziiert
ist, ungefähr gleich 7300 kPa ist. Die Steuervorrichtung
kann basierend auf solchen Daten bestimmen, dass eine erwünschte
Leistungsquellen drehzahl ungefähr gleich 2085 Umdrehungen
pro Minute (U/min) ist. Anders gesagt, unter solchen Betriebsbedingungen
sollte die Leistungsquellendrehzahl bei 2085 U/min gehalten werden,
um das auf eine oder mehrere Antriebsstrangkomponenten aufgebrachte
Drehmoment unter einem vorbestimmten Schwellenwert zu halten, wodurch
die Drehmomentausgabe aus der Leistungsumwandlungseinheit 30 auf
den bevorzugten Drehmomentwert begrenzt wird.
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Sobald
eine erwünschte Leistungsquellendrehzahl bestimmt worden
ist, kann das Steuermodul 42 geeignete Handlungen unternehmen,
um die Drehmomentausgabe zu modifizieren, die mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert
ist, und zwar gemäß dem bevorzugten Drehmomentwert, welcher
das maximal zulässige Drehmoment für Komponenten
ist, die mit der Achsenanordnung assoziiert sind (Schritt 311).
Wenn die Leistungsumwandlungseinheit 30 einen Drehmomentwandler
aufweist, kann das Steuermodul 42 eine Drehzahl modifizieren,
die mit der Leistungsquelle 12 assoziiert ist, um die Drehmomentmodifikation
zu erreichen. Beispielsweise kann das Steuermodul 42 Daten
oder Algorithmen enthalten, die spezielle Brennstoffflusswerte anzeigen,
und zwar basierend auf einer gegebenen Belastung der Leistungsquelle 12.
Das Steuermodul 42 kann solche Daten verwenden, um ein
Signal an eine Brennstoffflusssteuervorrichtung zu übertragen,
die mit der Leistungsquelle 12 assoziiert ist, oder an
eine andere geeignete Vorrichtung, die konfiguriert ist, um einen
Betriebsparameter der Leistungsquelle 12 zu modifizieren,
wodurch eine Modifikation einer Drehzahl bewirkt wird, die mit der
Leistungsquelle 12 assoziiert ist, und daher einer Drehmomentausgabe
der Leistungsumwandlungseinheit 30. In einem anderen Ausführungsbeispiel,
wo die Leistungsumwandlungseinheit 30 ein kontinuierlich variables
Getriebe (CVT) oder ein ähnliches Getriebe aufweist, kann
das Steuermodul 42 ein Drehzahlverhältnis bzw.
eine Drehzahlübersetzung modifizieren, die mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert
ist, um die Drehmomentmodifikation durchzuführen.
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Das
Steuermodul 42 kann auch Daten aufweisen, die sich auf
eine Gangauswahl und damit in Verhältnis stehende Getriebeübersetzungen
beziehen, die mit der Leistungsumwandlungseinheit 30 assoziiert
sind. Daher kann es möglich sein, eine Modifikation einer
mit der Leistungsquelle 12 assoziierten Drehzahl zu been den,
und zwar basierend darauf, wann eine Gangauswahl, die mit dem Antriebsstrang 11 assoziiert
ist, größer als eine vorbestimmte Gangauswahl
ist. Es kann beispielsweise bestimmt werden, dass eine Getriebeübersetzung,
die mit einem ersten Gang assoziiert ist, zu einer größeren
Drehmomentspannung und einem möglichen Schaden an Komponenten
führt, welche mit dem Antriebsstrang 11 assoziiert
sind, was Getriebeübersetzungen, die mit größeren
Gängen als dem ersten Gang (d. h. dem zweiten bis vierten
Gang) nicht erzeugen. Daher kann das Steuermodul 42 konfiguriert
sein, um eine Gangauswahl zu detektieren, die mit dem Antriebsstrang 11 assoziiert
ist, und wenn diese Gangauswahl (beispielsweise der zweite Gang)
größer als der vorbestimmte Gang ist (beispielsweise
der erste Gang), kann das Steuermodul 42 keine Handlung
unternehmen, um die mit der Leistungsquelle 12 assoziierte
Drehzahl zu modifizieren. Der Fachmann wird erkennen, dass zahlreiche
Konfigurationen bei einer solchen Anordnung möglich sind.
Beispielsweise kann die vorbestimmte Gangauswahl sowohl einen ersten
als auch einen zweiten Gang aufweisen, wobei in diesem Fall alle
Gänge, die größer als der erste und der
zweite Gang sind, bewirken können, dass das Steuermodul 42 eine
Modifikation der Leistungsquelle 12 beendet. Zusätzlich
können mehr oder weniger Gänge in dem Antriebsstrang 11 vorgesehen sein,
und die vorangegangene Diskussion soll nur als beispielhaft angesehen
werden. Somit kann das Systemdrehmoment entweder dadurch begrenzen,
dass es die Motorausgabe beeinflusst, oder dadurch, dass es die
Getriebeübersetzungen, die Ausgabe der Leistungsumwandlungseinheit
oder eine Kombination daraus ändert.
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Während
das Vorangegangene im Zusammenhang mit einer Leistungsumwandlungseinheit 30 besprochen
wurde, die einen Drehmomentwandler aufweist, wird der Fachmann erkennen,
dass solche Verfahren auf Leistungsumwandlungseinheiten angewendet
werden können, die keinen Drehmomentwandler aufweisen (beispielsweise
ein konstant variables Getriebe, ein hydrostatisches Getriebe, Drehmomentteilungsgetriebe
und so weiter). Wenn beispielsweise ein konstant variables Getriebe
verwendet wird, sendet das Ventilsteuermodul 42 folgend auf
die Bestimmung eines bevorzugten Drehmomentes ein Signal über
die Leitung 92 zu dem konstanten variablen Getriebe, welches
anzeigt, dass die Drehmomentausgabe modifiziert werden sollte, um
sich an den bevorzugten Drehmomentwert anzunähern. So ein
Signal kann bewirken, dass das konstant variable Getriebe ein damit
in Beziehung stehendes Drehzahlverhältnis bzw. eine Drehzahlübersetzung einstellt,
so dass die Drehmomentmodifikation erreicht wird.
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Weil
das Verfahren und das System der vorliegenden Offenbarung Drehmomente
in Betracht ziehen, die auf eine oder mehrere Antriebsstrangkomponenten
aufgebracht werden, und die Drehmomentausgabe einstellen, um das
Drehmoment unter einem vorbestimmten Schwellenwert zu halten, kann die
nützliche Lebensdauer der Antriebsstrangkomponenten verlängert
werden, während immer noch ein effizienter Betrieb der
Werkzeugsysteme gestattet wird.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an den offenbarten Verfahren und Systemen vorgenommen
werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen.
Zusätzlich werden dem Fachmann aus einer Betrachtung der
Beschreibung andere Ausführungsbeispiele der Verfahren
zur Begrenzung des Antriebsstrangdrehmomentes offensichtlich werden.
Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur
als beispielhaft angesehen werden, wobei ein wahrer Umfang der Offenbarung
durch die folgenden Ansprüche und ihre äquivalenten
Ausführungen gezeigt wird.
-
Zusammenfassung
-
VERFAHREN ZUR BEGRENZUNG EINES
ANTRIEBSSTRANGDREHMOMENTES
-
Ein
Verfahren wird vorgesehen, um eine Drehmomentausgabe zu begrenzen,
die mit einer Leistungsumwandlungseinheit assoziiert ist. Das Verfahren
kann aufweisen, Daten zu empfangen, die mit einem Druck in Beziehung
stehen, welcher mit einem Hydraulikzylinder eines Werkzeugs assoziiert ist,
einen erwünschten Drehmomentwert basierend auf den Daten
zu bestimmen, wobei der erwünschte Drehmomentwert unter
einem vorbestimmten Schwellenwert ist, der mit einer oder mehreren
Antriebsstrangkomponenten assoziiert ist, und eine Drehmomentausgabe
zu modifizieren, die mit der Leistungsumwandlungseinheit assoziiert
ist, um sich an den erwünschten Drehmomentwert anzunähern.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 6234254 [0004]
- - US 5667452 [0017]