-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein Steuerungssystem und ein Verfahren für eine Maschine mit einem hydrostatischen Antrieb, und insbesondere ein Steuerungssystem und ein Verfahren zum Bremsen der Maschine mit hydrostatischem Antrieb.
-
Hintergrund
-
Viele Maschinen, einschließlich großer, für den Einsatz abseits der Straße vorgesehener Maschinen, verwenden bekannterweise hydrostatische Antriebssysteme zum Antreiben der Bodeneingriffselemente der Maschine, beispielsweise von Rädern oder Ketten. Solch ein hydrostatisches Antriebssystem enthält im Allgemeinen mindestens eine Pumpe, die von einer Antriebsmaschine wie einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung der Maschine angetrieben wird. Die Pumpe kann zum Antreiben eines oder mehrerer Motorsätze ausgebildet sein, die wiederum die Bodeneingriffselemente der Maschine antreiben. Die Pumpe und/oder die Motoren können eine variable Verdrängung liefern, derart, dass ein Fluidstrom zwischen den Komponenten des hydrostatischen Antriebssystems eingestellt werden kann, während die Maschine läuft. Demzufolge können eine Richtung, eine Geschwindigkeit und ein Drehmoment der Antriebsräder stufenlos variiert werden.
-
Diese Maschinen enthalten für gewöhnlich eine Betriebsbremse oder eine andere Radbremse zum Verlangsamen oder Stoppen der Maschine. Der Einsatz solcher Bremsen kann jedoch eine Abnutzung und/oder eine Beschädigung von Komponenten des Antriebssystems bewirken und zusätzlich dazu das Gewicht und die Kosten der Maschine erhöhen. Alternativ dazu lehrt das
US-Patent Nr. 5,111,658 ein Verfahren zum Bremsen einer Maschine durch Steuern einer Pumpe eines hydrostatischen Antriebssystems. Genauer stellt eine Elektroniksteuerung die Verdrängung der Pumpe rasch zwischen einer Einstellung, die dem Antriebsmotor oder der Brennkraftmaschine erlaubt, ein Bremsmoment auszuüben, und einer anderen Einstellung ein, die den Antriebsmotor entlastet, nachdem ein Grenzdrehzahlwert überschritten worden ist. Die letztere Einstellung kann die Verwendung von Druckbegrenzungsventilen zum Verringern eines Drucks in dem hydrostatischen Antriebssystem und demzufolge Verringern der Drehzahl des Antriebsmotors beinhalten. Der rasche Wechsel zwischen den Einstellungen kann andauern, bis die Maschine ausreichend verlangsamt oder gestoppt worden ist.
-
Auch wenn das erwähnte Bremsverfahren ein adäquates Verlangsamen oder Stoppen der Maschine liefern kann, ist offensichtlich, dass ein ständiger Bedarf an verbesserten Bremsstrategien und -verfahren für Maschinen mit hydrostatischem Antrieb besteht. Genauer besteht ein Bedarf an Bremsstrategien mit einem verbesserten Wirkungsgrad, die die Geschwindigkeit der Maschine beispielsweise gemäß erforderlichen Standards verringern können, ein Überdrehen der Komponenten des hydrostatischen Antriebssystems verringern können und die Notwendigkeit einer Betriebsbremse oder einer Radbremse verringern können.
-
Zusammenfassung der Offenbarung
-
Gemäß einem Aspekt beinhaltet ein Verfahren zum Bremsen einer Maschine mit hydrostatischem Antrieb die Schritte Verringern einer Verdrängung einer Pumpe eines hydrostatischen Antriebssystems auf eine Verdrängung ungleich Null und Erhöhen einer Verdrängung eines Motors des hydrostatischen Antriebssystems auf eine Verdrängung, die weniger als eine maximale Verdrängung beträgt. Das Verfahren beinhaltet ferner einen Schritt zum Beschleunigen einer Brennkraftmaschine des hydrostatischen Antriebssystems in Richtung eines gewünschten Brennkraftmaschinendrehzahlbereichs.
-
Gemäß einem anderen Aspekt enthält eine Maschine mit hydrostatischem Antrieb eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, mindestens eine Pumpe mit variabler Verdrängung, die mechanisch mit der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung verbunden ist, und mindestens einen Motor mit variabler Verdrängung, der fluidmäßig mit der Pumpe mit variabler Verdrängung verbunden ist. Der Motor mit variabler Verdrängung ist mechanisch mit mindestens einem Bodeneingriffselement der Maschine mit hydrostatischem Antrieb verbunden. Eine Elektroniksteuerung steht mit der Pumpe mit variabler Verdrängung und dem Motor mit variabler Verdrängung in Verbindung und ist bei einer beispielhaften Ausführungsform zum Empfangen einer Maschinenbremsanforderung ausgebildet. Die Elektroniksteuerung ist ferner zum Ausgeben einer Pumpenverdrängungsanweisung zum Verringern einer Verdrängung der Pumpe mit variabler Verdrängung auf eine Verdrängung ungleich Null und Ausgeben einer Motorverdrängungsanweisung zum Erhöhen einer Verdrängung des Motors mit variabler Verdrängung auf eine Verdrängung, die weniger als eine maximale Verdrängung beträgt, ausgebildet. Sowohl die Pumpenverdrängungsanweisung als auch die Motorverdrängungsanweisung, die ansprechend auf eine Maschinenbremsanforderung ausgegeben werden, werden zum Beschleunigen der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung in Richtung eines gewünschten Brennkraftmaschinendrehzahlbereichs ausgewählt.
-
Gemäß einem anderen Aspekt enthält ein von einem Computer verwendbares Medium mit computerlesbarem Programmcode zum Bremsen einer Maschine mit hydrostatischem Antrieb computerlesbaren Programmcode zum Empfangen einer Maschinenbremsanforderung. Das von einem Computer verwendbare Medium enthält ferner computerlesbaren Programmcode zum Erzeugen einer Pumpenverdrängungsanweisung zum Verringern einer Verdrängung einer Pumpe mit variabler Verdrängung auf eine Verdrängung ungleich Null ansprechend auf die Maschinenbremsanforderung. Das von einem Computer verwendbare Medium enthält ferner computerlesbaren Programmcode zum Erzeugen einer Motorverdrängungsanweisung zum Erhöhen einer Verdrängung eines Motors mit variabler Verdrängung auf eine Verdrängung, die weniger als eine maximale Verdrängung beträgt, ansprechend auf die Maschinenbremsanforderung. Es ist ebenfalls computerlesbarer Programmcode zum Auswählen der Pumpenverdrängungsanweisung und der Motorverdrängungsanweisung zum Beschleunigen einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung in Richtung eines gewünschten Brennkraftmaschinendrehzahlbereichs vorgesehen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine schematische Seitenansicht einer Maschine mit hydrostatischem Antrieb gemäß der vorliegenden Offenbarung;
-
2 ist ein Schema eines hydrostatischen Antriebssystems der Maschine mit hydrostatischem Antrieb aus 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
-
3 ist ein Logikflussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Bremsen der Maschine mit hydrostatischem Antrieb aus 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Eine beispielhafte Ausführungsform einer Maschine 10 ist allgemein in 1 gezeigt. Die Maschine 10 kann wie gezeigt ein Motorgrader oder irgendein anderes für den Einsatz abseits der Straße oder für den Einsatz auf der Straße vorgesehenes Fahrzeug mit einem hydrostatischen Antriebssystem sein. Daher kann die Maschine 10 hierin ebenfalls als eine Maschine mit hydrostatischem Antrieb oder genauer ein Motorgrader mit hydrostatischem Antrieb bezeichnet sein. Bei der dargestellten Ausführungsform enthält die Maschine 10 im Allgemeinen einen Rahmen 12 mit einem darauf getragenen hydrostatischen Antriebssystem 14 zum Antreiben von Bodeneingriffselementen 16 wie Ketten oder (wie gezeigt) Rädern der Maschine 10. Eine hierin angegebene Strategie zum Steuern des hydrostatischen Antriebssystems 14 kann bei einer beliebigen Maschine mit hydrostatischem Antrieb Anwendung finden, und daher ist es offensichtlich, dass die angegebenen spezifischen Ausführungsformen lediglich als Beispiele angegeben sind.
-
Das hydrostatische Antriebssystem 14 kann im Allgemeinen mindestens eine Pumpe 18, beispielsweise eine Hydraulikpumpe, enthalten, die durch eine Antriebsmaschine, beispielsweise eine Kompressions- oder Funkenzündungsbrennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung oder ein Elektromotor, der Maschine 10 angetrieben wird. Die Pumpe 18 kann zum Antreiben mindestens eines Motors 22 ausgebildet sein, beispielsweise einer oder mehrere Sätze von Hydraulikmotoren, die wiederum die Bodeneingriffselemente 16 der Maschine 10 antreiben. Sowohl die Pumpe 18 als auch der Motor 22 können eine variable Verdrängung liefern, derart, dass ein Fluidstrom zwischen den Komponenten des hydrostatischen Antriebssystems 14 eingestellt werden kann, während die Maschine 10 läuft. Demzufolge können eine Richtung, eine Geschwindigkeit und ein Drehmoment der Bodeneingriffselemente 16 bzw. der Räder stufenlos variiert werden.
-
Eine Bedienersteuerungsstation 24 kann ebenfalls auf dem Rahmen 12 getragen sein und verschiedene Steuerungen und Vorrichtungen enthalten, die von einem Bediener der Maschine 10 verwendet werden können. Beispielsweise kann die Bedienersteuerungsstation 24 bekannte Vorrichtungen wie eine Sitzanordnung 26, eine Lenkvorrichtung 28 und eine oder mehrere Maschinenbetriebssteuerungen 30 enthalten. Bei einem spezifischen Beispiel kann eine erste Maschinenbetriebssteuerung 30 zum Steuern einer Richtungsbewegung der Maschine 10 vorgesehen sein, während eine zweite Maschinenbetriebssteuerung 30 zum Steuern eines Betriebs eines Arbeitswerkzeugs 32 wie einer Schar der Maschine 10 vorgesehen sein kann. Die Bedienersteuerungsstation 24 kann zusätzliche Maschinensteuerungen wie ein Beschleunigungspedal 34 zum Steuern einer Maschinengeschwindigkeit und ein Bremspedal 36 zum Verlangsamen oder Stoppen einer Bewegung der Maschine 10 enthalten. Wenngleich separate Steuerungen zum Steuern der Fortbewegungsrichtung und der Geschwindigkeit der Maschine 10 beschrieben sind, ist offensichtlich, dass eine einzige Steuerung wie ein Hebel zum Steuern sowohl der Maschinengeschwindigkeit als auch der Fortbewegungsrichtung vorgesehen sein kann.
-
Eine spezifische Ausführungsform des hydrostatischen Antriebssystems 14 ist in 2 gezeigt, zur weiteren Beschreibung eines Steuerungssystems 50 der Maschine 10 mit hydrostatischem Antrieb. Wie gezeigt, kann das hydrostatische Antriebssystem 14 ein Paar von Pumpen 18 mit variabler Verdrängung enthalten, die mechanisch mit der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung verbunden sind. Jede Pumpe 18 mit variabler Verdrängung kann eine bidirektionale Taumelscheibenpumpe mit variabler Verdrängung enthalten, derart, dass eine Einstellung der Taumelscheibe der Pumpe 18 die Verdrängung derselben einstellen kann. Es ist offensichtlich, dass der Ausdruck „bidirektional” eine Pumpe bezeichnen kann, die dazu in der Lage ist, Fluid wie ein Hydraulikfluid in zwei Richtungen zu pumpen. Daher kann der Winkel der Taumelscheibe zwischen ersten oder positiven Verdrängungsorientierungen, beispielsweise für eine Vorwärtsbewegung der Maschine 10, und zweiten oder negativen Verdrängungsorientierungen, beispielsweise für eine Rückwärtsbewegung der Maschine 10, variieren. Es ist offensichtlich, dass eine Verdrängung von Null oder ein Taumelscheibenwinkel von Null dazu führen kann, dass die Pumpe 18 kein Fluid verdrängt, während sie dreht, und somit die Maschine 10 nicht antreibt.
-
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann jede der Pumpen 18 mit variabler Verdrängung fluidmäßig, beispielsweise parallel, mit einem Paar von Motoren 22 mit variabler Verdrängung verbunden sein. Es ist offensichtlich, dass die Fluidverbindung der Motoren 22 mit variabler Verdrängung mit den Pumpen 18 mit variabler Verdrängung ermöglichen kann, dass die relativen Taumelscheibenwinkel der Pumpen 18 die Richtung und die Strömungsrate des Hydraulikfluids festlegen können, das zu jedem Motor 22 gepumpt wird. Zusätzlich dazu können die Verdrängungen der Motoren 22 auf ähnliche Weise durch Einstellen von Taumelscheibenwinkeln zwischen einer minimalen und einer maximalen Verdrängung variiert werden, zum Einstellen eines für die Bodeneingriffselemente 16 bereitgestellten Drehmoments. Es ist offensichtlich, das die Motoren 22 nicht bidirektional wie die Pumpen 18 sein können. Es können jedoch auch bidirektionale Motoren verwendet werden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
-
Wie gezeigt, kann jeder der Motoren 22 mit variabler Verdrängung mechanisch mit einem der Bodeneingriffselemente 16 verbunden sein. Genauer kann jeder Motor 22 mit variabler Verdrängung zum Antreiben einer Achswelle ausgebildet sein, die wiederum zum Antreiben einer abschließenden Antriebsanordnung oder eines abschließenden Antriebsplanetenradsatzes ausgebildet sein kann, die mit jedem Bodeneingriffselement 16 verbunden sind. Daher kann das Pumpen von Hydraulikfluid von den Pumpen 18 mit variabler Verdrängung zu den Motoren 22 mit variabler Verdrängung durch einen ersten Satz von Fluidleitungen 52 die Bodeneingriffselemente 16 in einer ersten Richtung oder einer Vorwärtsrichtung antreiben. Die Geschwindigkeit und das Drehmoment können offensichtlich von den ausgewählten Verdrängungen der jeweiligen Pumpen 18 und Motoren 22 abhängen. Das Pumpen von Fluid in der entgegengesetzten Richtung durch einen zweiten Satz von Fluidleitungen 54 kann die Bodeneingriffselemente 16 in einer zweiten Richtung oder einer Rückwärtsrichtung antreiben, mit einer Geschwindigkeit und einem Drehmoment, die durch die Verdrängungen der Pumpen 18 und der Motoren 22 festgelegt sind.
-
Das Steuerungssystem 50, auf das oben Bezug genommen wurde, kann mindestens eine Elektroniksteuerung 56 enthalten, die zum Steuern eines Betriebs des hydrostatischen Antriebssystems 14 ausgebildet ist. Daher kann die Elektroniksteuerung 56 hierin ebenfalls als eine Antriebssystem-Elektroniksteuerung bezeichnet sein. Wenngleich eine einzige Elektroniksteuerung 56 beschrieben ist, ist offensichtlich, dass das Steuerungssystem 50 mehrere Elektroniksteuerungen enthalten kann. Beispielsweise kann eine zusätzliche Elektroniksteuerung zum Steuern eines Betriebs der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung vorgesehen sein. Daher kann jede Elektroniksteuerung des Steuerungssystems 50 für eine laterale Kommunikation und/oder eine Kommunikation auf eine hierarchische Weise ausgebildet sein. Daher ist offensichtlich, dass eine Vielzahl von Steuerungssystemen 50, die von einfach bis komplex reichen, für eine Verwendung mit der vorliegenden Offenbarung in Betracht gezogen wird.
-
Die Elektroniksteuerung 56 kann einen herkömmlichen Aufbau haben und einen Prozessor, beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen Speicher und eine Eingabe-/Ausgabeschaltung enthalten, die eine interne und externe Kommunikation der Elektroniksteuerung 56 ermöglicht. Der Prozessor kann einen Betrieb der Elektroniksteuerung 56 durch Ausführen von Betriebsanweisungen steuern, beispielsweise von computerlesbarem Programmcode, der in dem Speicher gespeichert ist, wobei Betriebsabläufe der Elektroniksteuerung 56 intern oder extern eingeleitet werden können. Es kann ein Steuerungsschema, für das im Folgenden ein Beispiel gegeben wird, eingesetzt werden, das über die Eingabe-/Ausgabeschaltung Ausgaben von Systemen oder Vorrichtungen, beispielsweise Sensoren, Aktoren oder Steuereinheiten, überwacht, zum Steuern von Eingaben für verschiedene andere Systeme oder Vorrichtungen.
-
Der Speicher kann temporäre Speicherbereiche, beispielsweise ein Cache, einen virtuellen Speicher oder einen Zufallszugriffsspeicher, oder permanente Speicherbereiche aufweisen, beispielsweise einen Nur-Lese-Speicher, entfernbare Platten, Netzwerk-/Internet-Speicher, Festplatten, Flash-Speicher, Speichersticks oder andere bekannte flüchtige oder nicht flüchtige Datenspeichervorrichtungen. Solche Vorrichtungen können sich innerhalb und außerhalb der Elektroniksteuerung 56 befinden. Für Fachleute ist offensichtlich, dass ein beliebiges computerbasiertes System oder eine beliebige computerbasierte Vorrichtung mit ähnlichen Komponenten zum Steuern der Komponenten des hydrostatischen Antriebssystems 14 für eine Verwendung mit der vorliegenden Offenbarung geeignet ist.
-
Die Elektroniksteuerung 56 kann jeweils mit der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung, den Pumpen 18 mit variabler Verdrängung und den Motoren 22 mit variabler Verdrängung in Verbindung stehen. Genauer kann die Elektroniksteuerung 56 zum Einstellen von Taumelscheibenwinkeln derselben mit den Pumpen 18 mit variabler Verdrängung in Verbindung stehen, was in der vorher beschriebenen variablen Verdrängung resultiert. Gemäß einer Ausführungsform können Pumpenverdrängungssolenoide, beispielsweise Proportionalsolenoide, zum Variieren der Taumelscheibenwinkel und Steuern der Fluidströmungsrichtung vorgesehen sein. Es sind jedoch verschiedene Mittel zum Einstellen einer Verdrängung und eines Fluidstroms bekannt, die in der vorliegenden Offenbarung enthalten sein können. Demzufolge kann die Elektroniksteuerung 56 Pumpenverdrängungsanweisungen und/oder zusätzliche Anweisungen über verdrahtete oder drahtlose Kommunikationsleitungen 60 zu den Pumpen 18 mit variabler Verdrängung ausgeben, zum effektiven Steuern der Verdrängung und der Fluidströmungsrichtung der jeweiligen Pumpen 18 mit variabler Verdrängung.
-
Auf ähnliche Weise kann die Elektroniksteuerung 56 zum Einstellen von Winkeln von Taumelscheiben der Motoren 22 mit den Motoren 22 mit variabler Verdrängung in Verbindung stehen. Genauer kann die Elektroniksteuerung 56 über Kommunikationsleitungen 60 Motorverdrängungsanweisungen zum Steuern der Verdrängung der jeweiligen Motoren 22 mit variabler Verdrängung ausgeben. Das Steuern der Verdrängung der Motoren 22 mit variabler Verdrängung unter Verwendung von Proportionalsolenoiden oder anderer ähnlicher Vorrichtungen kann eine Drehmomentanpassung ermöglichen, die zum Antreiben der Maschine 10 mit hydrostatischem Antrieb notwendig ist. Wie vorher dargelegt, sind Vorrichtungen zum Steuern einer Verdrängung und einer Fluidströmung allgemein bekannt, und daher wird hierin nicht näher auf diese eingegangen.
-
Die Elektroniksteuerung 56 kann ebenfalls mit verschiedenen anderen Sensoren und/oder Vorrichtungen des hydrostatischen Antriebssystems 14 in Verbindung stehen, die zum ordnungsgemäßen Steuern der Maschine 10 mit hydrostatischem Antrieb notwendig sind. Beispielsweise kann ein Brennkraftmaschinendrehzahlsensor 64 ansprechend auf eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung ein Signal erzeugen, das über die Kommunikationsleitungen 60 zu der Elektroniksteuerung 56 weitergegeben wird. Auf ähnliche Weise können Motordrehzahlsensoren 66, die zum Detektieren von Drehzahlen der Motoren 22 mit variabler Verdrängung angeordnet sind, entsprechende Motordrehzahlsignale über die Kommunikationsleitungen 60 für die Elektroniksteuerung 56 bereitstellen. Wenngleich ebenfalls Sensoren zum Detektieren von Drehzahlen der Pumpen 18 mit variabler Verdrängung vorgesehen sein können, ist offensichtlich, dass die Drehzahl der Pumpen 18 basierend auf dem spezifischen Antriebsverhältnis zwischen der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung und den Pumpen 18 ermittelt werden kann. Daher können Drehzahlen der Pumpen 18 mit variabler Verdrängung ohne weiteres von der Elektroniksteuerung 56 ermittelt werden. Solche Drehzahlen können offensichtlich zusammen mit Verdrängungsorientierungen von der Elektroniksteuerung 56 zum Evaluieren von Fluidströmungen in dem ersten Satz von Fluidleitungen 52 und dem zweiten Satz von Fluidleitungen 56 verwendet werden.
-
Es können ebenfalls zusätzliche Sensoren zum Detektieren von Druck- und/oder Temperaturpegeln von Fluiden wie Hydraulikfluiden in den Fluidleitungen 52 und 54 vorgesehen sein. Genauer können erste Sensoren 68 zum Erfassen von Druckpegeln oder Temperaturen in den ersten Fluidleitungen 52 und Übertragen der erfassten Druckpegel oder Temperaturen zu der Elektroniksteuerung 56 über die Kommunikationsleitungen 60 ausgebildet sein. Auf ähnliche Weise können zweite Sensoren 70 zum Übertragen von detektierten Druckpegeln oder Temperaturen in den zweiten Fluidleitungen 54 zu der Elektroniksteuerung 56 ausgebildet sein. Bei einem Beispiel können Druckpegelwerte, die von den ersten Sensoren 68 detektiert werden können, zusammen mit Verdrängungsorientierungen von der Elektroniksteuerung 56 zum Evaluieren des von den Motoren 22 mit variabler Verdrängung für die Bodeneingriffselemente 16 bereitgestellten Drehmoments verwendet werden. Zusätzlich dazu können von den zweiten Sensoren 70 detektierte Druckpegelwerte zusammen mit Verdrängungsorientierungswerten von der Elektroniksteuerung 56 zum Evaluieren eines Brennkraftmaschinendrehmoments verwendet werden, das durch die Pumpen 18 mit variabler Verdrängung beeinflusst wird. Es ist offensichtlich, dass die ersten Sensoren 68 und die zweiten Sensoren 70 Drucksensoren oder Temperatursensoren sein können, je nach Bedarf. Sofern es notwendig ist, kann eine Implementierung sowohl Drucksensoren als auch Temperatursensoren enthalten.
-
Das hydrostatische Antriebssystem 14 kann ebenfalls ein oder mehrere Entlastungsventile 72 enthalten, die fluidmäßig mit den ersten Fluidleitungen 52 und/oder den zweiten Fluidleitungen 54 verbunden sind, wie gezeigt ist. Wenn eine Fluidströmung und/oder ein Druck in entweder den ersten oder den zweiten Fluidleitungen 52 und 54 zu hoch wird, können die entsprechenden Entlastungsventile 72 auf bekannte Weise betätigt werden, so dass über Entlastungsleitungen 72a oder 72b jeweils ein Fluiddruck der Pumpen 18 oder der Motoren 22 abgebaut werden kann. Solche Entlastungsventile 72 können offensichtlich zum Verringern eines Risikos einer Beschädigung der Pumpen 18 mit variabler Verdrängung und der Motoren 18 mit variabler Verdrängung vorgesehen sein. Zum Verringern eines Risikos einer Beschädigung der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung kann eine bekannte Reibungsbremse 74 oder eine Scheibenbremse vorgesehen sein. Genauer kann die Reibungsbremse 74, die elektronisch betätigt sein kann, zum Verringern der Drehzahl eines Schwungrads 76 bei einer Betätigung angeordnet sein. Das Schwungrad 76 kann offensichtlich die Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung mechanisch mit den Pumpen 18 mit variabler Verdrängung verbinden. Es ist offensichtlich, dass Motorkompressionsbremsen oder Abgasbremsen zusätzlich oder als Alternative zu der Reibungsbremse 74 zum Verhindern eines Überdrehens der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung verwendet werden können.
-
Während eines typischen Betriebs der Maschine 10 kann die Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung über eine der Maschinenbetriebssteuerungen 30, beispielsweise eine Drosselklappe der Brennkraftmaschine, so eingestellt werden, dass sie bei einer vorbestimmten Brennkraftmaschinendrehzahl in Betrieb ist. Genauer kann die Elektroniksteuerung 56 oder eine andere Steuerung eine Kraftstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung zum Liefern einer Brennkraftmaschinendrehzahl steuern, die durch die Drosselklappe der Brennkraftmaschine angegeben wird. Daher können die Pumpen 18 mit variabler Verdrängung mit Drehzahlen angetrieben werden, die proportional zu der ausgewählten Brennkraftmaschinendrehzahl sind. Die Geschwindigkeit oder Bodengeschwindigkeit der Maschine 10 kann unter Verwendung der hierin beschriebenen Komponenten des hydrostatischen Antriebssystems 14 reguliert werden. Genauer kann die Maschinengeschwindigkeit beispielsweise basierend auf einer detektierten Position des Beschleunigungspedals 34 oder einer anderen ähnlichen Steuerungsvorrichtung gesteuert werden. Ansprechend auf die detektierte Position kann die Elektroniksteuerung 56 die Drehzahl jedes Motors 22 durch proportionales Steuern der Verdrängung der zugehörigen Pumpen 18 steuern, wodurch der Fluidstrom zu den Motoren 22 reguliert wird, die die Bodeneingriffselemente 16 antreiben. Wie vorher beschrieben, kann die Elektroniksteuerung 56 zum Steuern einer Menge und einer Richtung eines Fluidstroms durch die ersten und die zweiten Fluidleitungen 52 und 54 mit den Pumpen 18 in Verbindung stehen.
-
Ein Freigeben des Beschleunigungspedals 34 oder ein Zurückbringen des Beschleunigungspedals 34 oder eines anderen ähnlichen Hebels oder einer anderen ähnlichen Vorrichtung an eine neutrale Stellung kann bewirken, dass die Elektroniksteuerung 56 dementsprechend die Verdrängungen der Pumpen 18 mit variabler Verdrängung in Richtung von Null Verdrängung bewegt, bei der die Pumpen 18 kein Fluid verdrängen. Wenngleich dies in einigen Fällen die Maschine 10 verlangsamen oder stoppen kann, da die Pumpen 18 nicht mehr Fluid zu den Motoren 22 pumpen, ist offensichtlich, dass zusätzliche Stopp- oder Bremsmöglichkeiten notwendig sein können. Beispielsweise kann während eines typischen Betriebs der Maschine 10 häufig eine Notbremsung oder ein „schnelles” Bremsen erforderlich sein, was ein schnelleres Bremsansprechverhalten erfordert, als durch Einstellen der Pumpenverdrängungen auf Null bereitgestellt werden kann.
-
Bezug nehmend auf 3 ist dort ein Flussdiagramm 80 gezeigt, das ein beispielhaftes Steuerungsverfahren zum Bremsen oder Verzögern der Maschine 10 mit hydrostatischem Antrieb gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Verfahren kann von dem Steuerungssystem 50 der Maschine 10 implementiert werden. Bei einem Beispiel können die Schritte, die das offenbarte Verfahren implementieren, in Form von computerlesbarem Programmcode vorliegen, der in einem Speicher gespeichert und von einem Prozessor der Elektroniksteuerung 56 ausgeführt wird, oder als ein anderes von einem Computer verwendbares Medium. Das Verfahren kann kontinuierlich ablaufen oder ansprechend auf ein vorbestimmtes Ereignis eingeleitet werden. Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren ansprechend auf eine detektierte Bewegung des Bremspedals 36 eingeleitet werden. Es ist jedoch offensichtlich, dass das Verfahren ansprechend auf eine Betätigung verschiedener anderer Vorrichtungen oder ansprechend auf einen vorbestimmten Zustand der Maschine 10 eingeleitet werden kann.
-
Das Verfahren beginnt mit einem START, Kasten 82. Von dem Kasten 82 schreitet das Verfahren zu dem Kasten 84 fort, der den Schritt des Bestimmens, ob eine Maschinenbremsanforderung empfangen worden ist, enthält. Genauer kann gemäß einer Ausführungsform die Elektroniksteuerung 56 in Verbindung mit einem dem Bremspedal 36 zugeordneten Positionssensor stehen, derart, dass ein entsprechendes Bremspedalpositionssignal zu der Elektroniksteuerung 56 übertragen wird. Die Elektroniksteuerung 56 kann das Bremspedalpositionssignal zum Ermitteln, ob die Maschinenbremsanforderung empfangen worden ist, überwachen. Bei einem Beispiel kann die Maschinenbremsanforderung basierend auf einem Ausmaß einer Betätigung des Bremspedals 36 ermittelt werden. Bei einem zusätzlichen oder alternativen Beispiel kann die Maschinenbremsanforderung auf dem Ausmaß einer Betätigung des Bremspedals 36 als Funktion der Zeit basieren. Wenn keine Maschinenbremsanforderung empfangen worden ist, kann das Verfahren in Bezug auf solch eine Anforderung eine kontinuierliche Überwachung oder einen Standby-Betrieb durchführen.
-
Bei einem Empfang der Maschinenbremsanforderung schreitet das Verfahren zu dem Kasten 86 fort. Bei dem Kasten 86 ermittelt die Elektroniksteuerung 56, ob die Verdrängungen der Motoren 22 mit variabler Verdrängung die maximale Verdrängung betragen. Wenn die Motorverdrängungen auf die maximale Verdrängung eingestellt sind, kann das Verfahren zu dem Kasten 88 fortschreiten. Wenn jedoch die Motorverdrängungen weniger als die maximale Verdrängung betragen, kann das Verfahren zu dem Kasten 90 fortschreiten. Bei dem Kasten 90 kann die Elektroniksteuerung 56 Pumpenverdrängungsanweisungen zu den Pumpen 18 mit variabler Verdrängung ausgeben, zum effektiven Beschleunigen der Drehzahl der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung in Richtung eines gewünschten Brennkraftmaschinendrehzahlbereichs. Bei einem Beispiel kann der gewünschte Brennkraftmaschinendrehzahlbereich eine oder mehrere Brennkraftmaschinendrehzahlen enthalten, die als Drehzahlen identifiziert worden sind, die eine maximale Leistung der Pumpen 18 mit variabler Verdrängung absorbieren.
-
Es ist offensichtlich, dass, da sich die Pumpenverdrängungen auf die Brennkraftmaschinenlast auswirken können, die Brennkraftmaschinendrehzahl durch Steuern der Pumpenverdrängungen reguliert werden kann. Es ist ebenfalls offensichtlich, dass, auch wenn das Verringern der Pumpenverdrängungen die Brennkraftmaschinendrehzahl erhöhen kann, solche Anpassungen ebenfalls ein Drehmoment an der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung verringern können, das eine Funktion der Pumpenverdrängung und des Drucks sein kann. Daher können die Motorverdrängungen, die sich auf einen Druck und einen Fluidstrom zu den Pumpen 18 auswirken, ebenfalls zum Hervorrufen des notwendigen Drehmoments zum Beschleunigen der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung auf den gewünschten Brennkraftmaschinendrehzahlbereich angepasst werden. Bei einem spezifischen Beispiel kann eine bekannte Proportional-Integral-Steuerung zum Erzeugen der Pumpenverdrängungsanweisungen die aktuelle Brennkraftmaschinendrehzahl, die von dem Brennkraftmaschinendrehzahlsensor 64 geliefert wird, und eine gewünschte Brennkraftmaschinendrehzahl innerhalb des gewünschten Brennkraftmaschinendrehzahlbereichs erhalten.
-
Von dem Kasten 90 fährt das Verfahren mit dem Kasten 92 fort, der beinhaltet, dass die Elektroniksteuerung 56 Motorverdrängungsanweisungen zu den Motoren 22 mit variabler Verdrängung ausgibt, zum effektiven Einstellen einer Motorströmungsrate in Richtung einer Pumpenströmungsrate. Genauer können die Motorverdrängungsanweisungen zum Ausgleichen des Fluidstroms in den ersten Fluidleitungen 52 und den zweiten Fluidleitungen 54 ausgewählt werden. Bei einem Beispiel kann der Fluidstrom in den ersten Fluidleitungen 52 ein Produkt aus einer Pumpenverdrängung und einer Pumpendrehzahl sein, während der Fluidstrom in den zweiten Fluidleitungen 54 ein Produkt aus einer Motorverdrängung und einer Motordrehzahl sein kann. Daher können zum Ausgleichen oder zum Versuchen eines Ausgleichs der Fluidströme die Motorverdrängungen auf Werte eingestellt werden, die dem Fluidstrom innerhalb der ersten Fluidleitungen 52 geteilt durch die aktuellen Motordrehzahlen, die durch die Motordrehzahlsensoren 66 ermittelt werden, entsprechen. Es ist offensichtlich, dass die Verfahrensschritte des Kastens 90 und des Kastens 92 zusammen mit zusätzlichen Verfahrensschritten gleichzeitig oder annähernd gleichzeitig durchgeführt werden können.
-
Von dem Kasten 92 schreitet das Verfahren zu dem Kasten 94 fort, in dem die Elektroniksteuerung 56 ermittelt, ob die Maschine 10 mit hydrostatischem Antrieb ausreichend verlangsamt oder gestoppt worden ist. Wenn ermittelt wird, dass die Maschine 10 nicht ausreichend verlangsamt oder gestoppt worden ist, kehrt das Verfahren zu dem Kasten 86 zurück, bei dem die oben beschriebene Abfrage wiederholt wird. Wenn bei dem Kasten 86 ermittelt wird, dass die Motorverdrängungen eine maximale Verdrängung betragen, schreitet das Verfahren zu dem Kasten 88 fort, bei dem die Elektroniksteuerung 56 zum effektiven Einstellen einer Pumpenströmungsrate in Richtung einer Motorströmungsrate Pumpenverdrängungsanweisungen zu den Pumpen 18 mit variabler Verdrängung ausgibt. Genauer können die Motorverdrängungsanweisungen zum Ausgleichen des Fluidstroms in den ersten Fluidleitungen 52 und den zweiten Fluidleitungen 54 ausgewählt werden. Wie vorher beschrieben, können die Pumpenverdrängungen zum Ausgleichen oder zum Versuchen eines Ausgleichs der Fluidströme auf Werte eingestellt werden, die dem Fluidstrom in der zweiten Fluidleitungen 54 geteilt durch die aktuellen Pumpendrehzahlen entsprechen.
-
Von dem Kasten 88 schreitet das Verfahren ebenfalls zu dem Kasten 94 fort, bei dem die Elektroniksteuerung 56 ermittelt, ob die Maschine 10 mit hydrostatischem Antrieb ausreichend verlangsamt oder gestoppt worden ist. Wenn bestimmt wird, dass die Maschine 10 ausreichend verlangsamt oder gestoppt worden ist, schreitet das Verfahren zu einem ENDE bei dem Kasten 96 fort. Ansonsten kehrt das Verfahren zu dem Kasten 86 zurück, wie vorher beschrieben wurde. Es ist offensichtlich, dass als eine Folge des Bremsverfahrens, wenn die Maschinenbremsanforderung empfangen wird, die Pumpenverdrängungen verringert werden können, beispielsweise auf Verdrängungen ungleich Null, zum Beschleunigen der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung in Richtung des gewünschten Brennkraftmaschinendrehzahlbereichs. Gleichzeitig oder annähernd gleichzeitig können die Motorverdrängungen auf weniger als eine maximale Verdrängung erhöht werden. Auch wenn ein sofortiges Erhöhen der Motorverdrängungen auf die maximale Verdrängung ein erhöhtes Bremsen liefern kann, indem ein Druck und ein Strom erhöht wird, ist offensichtlich, dass solche Anpassungen möglicherweise eine zunehmende Verwendung der Entlastungsventile 72 erfordern, was zu einem Wärme erzeugenden Strom führt. Zum Begrenzen solch eines Wärme erzeugenden Stroms können die Motorverdrängungen zum Ausgleichen von Strömen in den Fluidleitungen 52 und 54 ausgewählt werden.
-
Als eine Folge der Anpassung der Motorverdrängungen zum Ausgleichen von Strömen in den Fluidleitungen 52 und 54 können die Motorverdrängungen schließlich maximale Verdrängungen erreichen. Wenn dies der Fall ist, dann können die Verdrängungen der Pumpen 18 mit variabler Verdrängung zum Ausgleichen oder zum Versuchen eines Ausgleichs der Fluidströme in dem ersten Satz von Fluidleitungen 52 und dem zweiten Satz von Fluidleitungen 54 ausgewählt werden. Demzufolge kann die Maschine 10 mit hydrostatischem Antrieb effizienter verlangsamt oder gestoppt werden, beispielsweise gemäß erforderlichen Standards, während eine Abnutzung oder eine Beschädigung von Komponenten des hydrostatischen Antriebssystems 14 verringert wird. Ferner kann das Bremsen der Maschine 10 mit hydrostatischem Antrieb gemäß dem hierin beschriebenen Bremsverfahren die Notwendigkeit von Betriebsbremsen oder Radbremsen verringern. Auch wenn Feststellbremsen oder Notbremsen vorgesehen sein können, kann bei einigen Ausführungsformen die Maschine 10 mit hydrostatischem Antrieb keinerlei Radbremsen aufweisen und lediglich das offenbarte Bremsverfahren zum Verzögern der Maschine 10 benutzen.
-
Es ist offensichtlich, dass Verbesserungen oder Modifikationen an dem Bremsverfahren der 3 vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Bei einem Beispiel kann das Bremsverfahren in Kombination mit der Reibungsbremse 74, die vorher beschrieben wurde, verwendet werden. Genauer kann die Reibungsbremse 74 betätigt werden, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung eine vorbestimmte Drehzahl überschreitet, beispielsweise den gewünschten Brennkraftmaschinendrehzahlbereich, so dass eine Beschädigung der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung verhindert wird. Zusätzlich dazu kann das Bremsverfahren eine Logik zum Verringern einer Kraftstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung unter vorbestimmten Bedingungen beinhalten. Beispielsweise kann die Elektroniksteuerung 56 eine Kraftstoffzufuhr verringern, beispielsweise durch Simulieren einer Drosselklappenöffnung von Null, wenn während einer Ausführung des Bremsverfahrens eine Kraftstoffzufuhr angefordert wird. Alternativ dazu kann die Elektroniksteuerung 56 die Pumpenverdrängungen auf eine Verdrängung von Null einstellen, wenn solch eine Kraftstoffzufuhr beginnt.
-
Gemäß einer zusätzlichen Verbesserung kann das vorher beschriebene Bremsverfahren ebenfalls unter Verwendung bekannter Sensoren einen Reifenschlupf der Bodeneingriffselemente 16 überprüfen. Wenn ein Reifenschlupf detektiert wird und eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, können die Verdrängungen der Motoren 22 mit variabler Verdrängung verringert werden, wodurch ein Drehmoment für die Bodeneingriffselemente 16 verringert wird. Ferner kann das Bremsverfahren zum Anpassen der Motorverdrängungsanweisungen zum Verringern eines derartigen Auftretens eines Reifenschlupfs modifiziert sein.
-
Gewerbliche Anwendbarkeit
-
Die vorliegende Offenbarung findet potentiell bei einer beliebigen Maschine Anwendung, die ein hydrostatisches Antriebssystem einsetzt. Ferner kann die Offenbarung insbesondere bei Maschinen mit hydrostatischem Antrieb angewandt werden, die eine oder mehrere Pumpen mit variabler Verdrängung einsetzen, die zum Antreiben eines oder mehrerer Motoren mit variabler Verdrängung ausgebildet sind. Ferner kann die vorliegende Offenbarung bei Maschinen mit hydrostatischem Antrieb angewandt werden, die eine effiziente Bremsstrategie erfordern, die die Notwendigkeit einer Betriebsbremse oder einer Radbremse verringert. Solche Maschinen können für den Einsatz abseits der Straße vorgesehene Maschinen wie Motorgrader, für den Einsatz auf der Straße vorgesehene Maschinen wie Busse und Lastwagen und andere bekannte Maschinen enthalten, sind jedoch nicht darauf begrenzt.
-
Allgemein Bezug nehmend auf die 1–3 kann eine Maschine 10 mit hydrostatischem Antrieb ein hydrostatisches Antriebssystem 14 mit einem Paar von Pumpen 18 mit variabler Verdrängung enthalten, die mechanisch mit einer Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung verbunden sind. Jede Pumpe 18 mit variabler Verdrängung kann fluidmäßig mit einem Paar von Motoren 22 mit variabler Verdrängung verbunden sein, die wiederum mechanisch mit Bodeneingriffselementen 16 der Maschine 10 verbunden sind. Ein Steuerungssystem 50 mit mindestens einer Elektroniksteuerung 56 kann zum Steuern eines Betriebs des hydrostatischen Antriebssystems 14 vorgesehen sein, einschließlich Ausführen eines Bremsverfahrens zum Bremsen der Maschine 10 mit hydrostatischem Antrieb ansprechend auf eine Maschinenbremsanforderung.
-
Genauer kann die Elektroniksteuerung 56 zum Empfangen der Maschinenbremsanforderung und darauf ansprechenden Ausgeben von Pumpenverdrängungsanweisungen zu den Pumpen 18 mit variabler Verdrängung zum Verringern der Verdrängung der Pumpen 18 auf Verdrängungen ungleich Null ausgebildet sein. Zusätzlich dazu kann die Elektroniksteuerung 56 zum Ausgeben von Motorverdrängungsanweisungen zu den Motoren 22 mit variabler Verdrängung zum Erhöhen der Verdrängung der Motoren 22 auf Verdrängungen, die aus den vorher genannten Gründen weniger als eine maximale Verdrängung betragen, ausgebildet sein. Es ist offensichtlich, dass eine oder beide dieser Verdrängungsanweisungen zum Beschleunigen der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung in Richtung eines gewünschten Brennkraftmaschinendrehzahlbereichs ausgewählt oder eingestellt werden können. Solche Brennkraftmaschinendrehzahlen können Drehzahlen enthalten, bei denen die Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung eine erhöhte Reibungs- oder Verzögerungsleistung liefern kann.
-
Das Steuerungssystem 50 und das Bremsverfahren, die hierin beschrieben sind, liefern ein Mittel zum Bremsen der Maschine 10 mit hydrostatischem Antrieb unter Verwendung des hydrostatischen Antriebssystems 14. Das beschriebene Bremsverfahren kann ein wirksames Bremsen der Maschine 10 mit hydrostatischem Antrieb durch Nutzen der Brennkraftmaschine 20 mit innerer Verbrennung zum Absorbieren von Leistung liefern. Zusätzlich dazu kann das Bremsverfahren der vorliegenden Offenbarung einen Wärme erzeugenden Strom über die Entlastungsventile 72 verringern, ein Risiko einer Beschädigung von Komponenten des hydrostatischen Antriebssystems 14, beispielsweise aufgrund eines Überdrehens, verringern und die Notwendigkeit von Betriebsbremsen oder Radbremsen verringern.
-
Zusammenfassung
-
STEUERUNGSSYSTEM UND VERFAHREN ZUM BREMSEN EINER MASCHINE MIT HYDROSTATISCHEM ANTRIEB
-
Ein Verfahren zum Bremsen einer Maschine (10) mit hydrostatischem Antrieb beinhaltet die Schritte Verringern einer Verdrängung einer Pumpe (18) eines hydrostatischen Antriebssystems (14) auf eine Verdrängung ungleich Null und Erhöhen einer Verdrängung eines Motors (22) des hydrostatischen Antriebssystems (14) auf eine Verdrängung, die weniger als eine maximale Verdrängung beträgt. Das Verfahren beinhaltet ferner einen Schritt zum Beschleunigen einer Brennkraftmaschine (20) des hydrostatischen Antriebssystems (14) in Richtung eines gewünschten Brennkraftmaschinendrehzahlbereichs.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
