DE112011103978B4

DE112011103978B4 - Leistungsquellen-Drehzahlsteuerung in einer Maschine mit einem CVT

Info

Publication number: DE112011103978B4
Application number: DE112011103978.6T
Authority: DE
Inventors: Brian Hoff
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2021-07-22
Anticipated expiration: 2031-10-11
Also published as: CN103249973B; WO2012074605A3; US8738250B2; US20120136548A1; JP2013545925A; CN103249973A; WO2012074605A2; DE112011103978T5

Abstract

Verfahren (84) zum Steuern einer Leistungsquelle (36) einer mobilen Maschine (10), die ein stufenloses Getriebe (CVT) (38) aufweist, wobei das Verfahren umfasst:Empfangen, von einem Bediener der mobilen Maschine, einer Eingabe, die eine von einer Mehrzahl von Zielfahrgeschwindigkeiten (60) der mobilen Maschine (86) auswählt;Empfangen, von dem Bediener, einer Eingabe, die eine angeforderte Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle angibt;Berechnen einer Differenz zwischen der ausgewählten Zielfahrgeschwindigkeit und einer momentanen Fahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine (92);Einstellen der angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle auf der Basis der berechneten Fahrgeschwindigkeitsdifferenz (94, 96); undAnweisen der Leistungsquelle auf der Basis der eingestellten angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle (100).

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenbarung betrifft eine mobile Maschine mit einem stufenlosen Getriebe (CVT)-System. Insbesondere betrifft diese Offenbarung Verfahren und Systeme zum Steuern der Drehzahl einer Leistungsquelle einer mobilen Maschine, die ein CVT aufweist.
Hintergrund
Mobile Maschinen, wie z.B. Radlader, Planierraupen, Bagger, Lastkraftwagen, Zugmaschinen bzw. Schlepper und anderes schweres Gerät werden verwendet, um verschiedene Aufgaben zu erledigen. Um die Aufgaben effektiv zu erledigen, erfordern die Maschinen eine Leistungsquelle, wie z.B. einen Motor, die ausreichend Drehmoment über ein Getriebe an eine oder mehrere Bodeneingriffsvorrichtung(en) abgibt. Typischerweise weisen solche Maschinen ein manuelles Getriebe mit einer bestimmten Anzahl von abgestuften Ausgabeverhältnissen oder Gängen zur Steuerung der Drehzahl und des Drehmoments der Bodeneingriffsvorrichtungen auf.
Die Gänge entsprechen jeweils bekannten Fahrgeschwindigkeiten der Maschinen. Wenn beispielsweise der Bediener eines Radladers das Gaspedal im zweiten Gang vollständig niederdrückt, beschleunigt der Radlader bis zu einer maximalen Fahrgeschwindigkeit von etwa 18 km/h. Folglich haben sich Maschinenbediener an die Verwendung bestimmter Gänge zur Durchführung bestimmter Aufgaben gewöhnt. Beispielsweise kann dem Bediener eines Radladers aufgrund seiner Erfahrung bekannt sein, dass die Geschwindigkeit des zweiten Gangs für ein effektives Abtragen bzw. Planieren eines Erdhügels mit einer gegebenen Größe geeignet ist. Entsprechend kann dem Bediener bekannt sein, dass die Geschwindigkeit des dritten Gangs zum Transportieren einer Last über einen Arbeitsbereich sicher und ohne signifikantes Verschütten geeignet ist.
In letzter Zeit werden jedoch herkömmliche Stufengetriebe in solchen mobilen Maschinen durch stufenlose Getriebe (CVT) ersetzt. Ein CVT stellt eine unendliche Anzahl von Drehmoment-zu-Drehzahl-Ausgabeverhältnissen innerhalb von dessen gesamtem Bereich bereit. Obwohl ein CVT die Motoreffizienz verbessert, verhält es sich nicht in der Art und Weise, wie es vorstehend bezüglich der Stufengetriebe und der Fahrgeschwindigkeit diskutiert worden ist. Beispielsweise wird ein vollständiges Niederdrücken des Gaspedals in einer mobilen Maschine mit einem CVT dazu führen, dass die Maschine auf eine maximal mögliche Geschwindigkeit beschleunigt, da sich die Motorausgabe bzw. die Getriebeausgabe auf eine maximal mögliche Drehzahl erhöht. Daher muss der Bediener in einer Maschine mit einem CVT das Gaspedal an einer Zwischenposition halten, um mit einer gewünschten Geschwindigkeit zu fahren, die unterhalb des Maximums liegt. Es ist jedoch klar, dass sich dies in unwegsamem Gelände, das vielen Arbeitsbereichen gemeinsam ist, als schwierig erweisen kann, was zu einer übermäßigen Ermüdung des Bedieners führt.
Ein Verfahren zur Steuerung der Fahrgeschwindigkeit einer Maschine, die ein CVT aufweist, ist in dem US-Patent Nr. 7,641,588 f ür Thomson et al. („das '588-Patent“) beschrieben. Das '588-Patent beschreibt ein CVT-System, das eine Mehrzahl von „virtuellen Gängen“ bereitstellt, die verschiedenen Fahrgeschwindigkeitsbereichen der Maschine entsprechen. Insbesondere kann der Bediener der Maschine einen gewünschten „virtuellen Gang“ auf der Basis der Aufgabe auswählen, die der Bediener durchführen muss. Danach steuert eine Steuereinrichtung, die mit dem System verbunden ist, die Ausgabe der Leistungsquelle und/oder die Ausgabe des CVT derart, dass die Fahrgeschwindigkeit der Maschine innerhalb eines Geschwindigkeitsbereichs bleibt, der dem ausgewählten virtuellen Gang entspricht. Wenn der Bediener beispielsweise den virtuellen zweiten Gang auswählt, kann die Steuereinrichtung die Leistungsquelle und/oder das CVT so steuern, dass die Maschine innerhalb eines Geschwindigkeitsbereichs fährt, der dem zweiten Gang in einer Maschine mit einem manuellen Getriebe entspricht, das im zweiten Gang betrieben wird (z.B. weniger als 18 km/h). Auf diese Weise ermöglicht es das CVT-System des '588-Patents dem Bediener, die mobile Maschine so zu steuern, dass sie sich in einer vertrauten Weise verhält, zumindest bezüglich der Fahrgeschwindigkeit, was zu einem größeren Vertrauen und einem größeren Komfort beim Bediener bezüglich der Durchführung der Aufgabe führt.
Obwohl das System des '588-Patents Probleme lösen kann, die mit dem Aufrechterhalten einer gewünschten Fahrgeschwindigkeit in einer Maschine mit einem CVT zusammenhängen, kann es dennoch einige Nachteile aufweisen. Während beispielsweise das System die Leistungsquelle und/oder das CVT so steuern kann, dass die Maschine mit einer Geschwindigkeit innerhalb des Bereichs des ausgewählten virtuellen Gangs fährt, ist das System in bestimmten Situationen gegebenenfalls nicht dazu in der Lage, die Leistungsquelle und/oder das CVT in einer wirtschaftlichen Weise zu betreiben.
Die vorliegende Offenbarung löst ein oder mehrere Problem(e), das oder die vorstehend erläutert worden ist oder sind, sowie andere Probleme des Standes der Technik.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Leistungsquelle einer mobilen Maschine, die ein stufenloses Getriebe (CVT) aufweist. Das Verfahren kann das Empfangen einer Auswahl von einer von einer Mehrzahl von Zielfahrgeschwindigkeiten der mobilen Maschine, Empfangen einer Eingabe, die eine angeforderte Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle angibt, und Berechnen einer Differenz zwischen der ausgewählten Zielfahrgeschwindigkeit und einer momentanen Fahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine aufweisen. Das Verfahren kann ferner das Einstellen der angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle auf der Basis der berechneten Fahrgeschwindigkeitsdifferenz aufweisen. Schließlich kann das Verfahren das Anweisen der Leistungsquelle auf der Basis der eingestellten angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Steuerungssystem zum Steuern einer Leistungsquelle einer mobilen Maschine, die ein stufenloses Getriebe (CVT) aufweist. Das System kann einen Speicher, der eine Mehrzahl von Zielfahrgeschwindigkeiten der mobilen Maschine speichert, eine erste Bedienereingabevorrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie von einem Bediener der mobilen Maschine eine Eingabe empfängt, die eine der Mehrzahl von Zielfahrgeschwindigkeiten auswählt, und eine zweite Bedienereingabevorrichtung aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie von dem Bediener eine Eingabe empfängt, die eine angeforderte Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle angibt. Das System kann ferner einen Sensor aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er eine momentane Fahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine erfasst. Das System kann auch eine Steuereinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann eine Differenz zwischen der ausgewählten Zielfahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine und der momentanen Fahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine berechnen und kann die angeforderte Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle auf der Basis der berechneten Fahrgeschwindigkeitsdifferenz einstellen. Schließlich kann die Steuereinrichtung die Leistungsquelle auf der Basis der eingestellten angeforderten Ausgabedrehzahl anweisen.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung betrifft eine mobile Maschine. Die mobile Maschine kann mindestens eine Traktionsvorrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie die mobile Maschine antreibt, eine Leistungsquelle, die so ausgebildet ist, dass sie eine Leistungsausgabe erzeugt, und ein stufenloses Getriebe (CVT) aufweisen, das so ausgebildet ist, dass es die mindestens eine Traktionsvorrichtung mit der Leistungsausgabe antreibt. Die mobile Maschine kann auch
einen Speicher, der eine Mehrzahl von Zielfahrgeschwindigkeiten der mobilen Maschine speichert, eine erste Bedienereingabevorrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie von einem Bediener der mobilen Maschine eine Eingabe empfängt, die eine der Mehrzahl von Zielfahrgeschwindigkeiten auswählt, und eine zweite Bedienereingabevorrichtung aufweisen, die so ausgebildet ist, dass sie von dem Bediener eine Eingabe empfängt, die eine angeforderte Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle angibt. Die mobile Maschine kann ferner einen Sensor aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er eine momentane Fahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine erfasst. Die mobile Maschine kann auch eine Steuereinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann eine Differenz zwischen der ausgewählten Zielfahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine und der momentanen Fahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine berechnen und kann die angeforderte Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle auf der Basis der berechneten Fahrgeschwindigkeitsdifferenz einstellen. Schließlich kann die Steuereinrichtung die Leistungsquelle auf der Basis der eingestellten angeforderten Ausgabedrehzahl anweisen.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung betrifft ein weiteres Verfahren zum Steuern einer Leistungsquelle einer mobilen Maschine, die ein stufenloses Getriebe (CVT) aufweist. Das Verfahren kann das Empfangen einer Eingabe von einem Bediener der mobilen Maschine, die eine angeforderte Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle angibt, und das Anweisen der Leistungsquelle auf der Basis der angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle aufweisen. Das Verfahren kann ferner das Bestimmen, ob die Leistungsquelle und das CVT eine gleichbleibende Ausgabe für einen Zeitraum aufrechterhalten haben, aufweisen. Wenn bestimmt wird, dass die Leistungsquelle und das CVT eine gleichbleibende Ausgabe für einen Zeitraum aufrechterhalten haben, kann das Verfahren die angeforderte Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle mit einer verminderten angeforderten Leistungsquellenausgabedrehzahl der Leistungsquelle übersteuern („override“) und die Leistungsquelle auf der Basis der verminderten angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle anweisen.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung einer beispielhaften mobilen Maschine,
2 ist eine Darstellung eines beispielhaft offenbarten Bedienplatzes der mobilen Maschine,
3 ist eine Darstellung einer beispielhaften Anzeigevorrichtung, die zu der mobilen Maschine gehört,
4 ist eine Darstellung eines beispielhaften Antriebsstrangs, der zu der mobilen Maschine gehört,
5 ist eine Darstellung eines beispielhaften virtueller Gang-Kennfelds, das zu einer Steuereinrichtung der mobilen Maschine gehört,
6 ist eine Darstellung eines beispielhaften Drehmomentkennfelds, das zu der Steuereinrichtung gehört,
7 ist eine Darstellung eines beispielhaften Pedalskalierungskennfelds, das zu der Steuereinrichtung gehört,
8 ist eine Darstellung eines beispielhaften Leistungsquellendrehzahl-Anweisungskennfelds, das zu der Steuereinrichtung gehört,
9 ist eine Darstellung einer beispielhaften Steuerungsstrategie der Steuereinrichtung, und
10 ist eine Darstellung eines beispielhaften Leistungsquellen-Steuerungsverfahrens, das durch die Steuereinrichtung ausgeführt wird.

Detaillierte Beschreibung
1 zeigt eine beispielhafte mobile Maschine 10, die eine Mehrzahl von Systemen und Komponenten aufweist, die zusammenwirken, um eine Aufgabe auszuführen. Die Aufgaben, die durch die Maschine 10 ausgeführt werden, können mit einer bestimmten Industrie zusammenhängen, z.B. Tagebau bzw. Bergbau, Bauwesen, Landwirtschaft, Transport oder jedweder anderen Industrie, in der mobile Maschinen eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Maschine 10 ein Radlader, wie er in der 1 dargestellt ist, ein Straßen-Lastkraftwagen oder ein geländegängiger Lastkraftwagen, ein Personenfahrzeug oder jedweder anderer Typ von mobiler Maschine sein. Die Maschine 10 kann einen Bedienplatz 12 aufweisen, von dem aus eine Bedienersteuerung der Maschine 10 durchgeführt werden kann. Die Maschine 10 kann auch einen Antriebsstrang auf CVT-Basis 14 aufweisen, der funktionell gekoppelt ist, um eine Bewegungsleistung für eine oder mehrere Traktionsvorrichtung(en) 16, wie z.B. Räder, Ketten oder Riemen, bereitzustellen.
Wie es in der 2 gezeigt ist, kann der Bedienplatz 12 Vorrichtungen aufweisen, die eine Eingabe von einem Maschinenbediener empfangen, die ein gewünschtes Fahren der Maschine, ein gewünschtes Manövrieren und/oder eine gewünschte Steuerung angeben. Beispielsweise kann der Bedienplatz 12 eine Bedienerschnittstelle 18 aufweisen, die sich nahe an einem Bedienersitz 20 befindet. Eine Eingabe in die Bedienerschnittstelle 18 kann eine Bewegung der Maschine 10 durch Erzeugen von Signalen initiieren, die ein gewünschtes Fahren der Maschine, gewünschte Manöver und/oder eine gewünschte Steuerung angeben. In einer Ausführungsform kann die Bedienerschnittstelle 18 ein linkes Fußpedal 22, ein rechtes Fußpedal 24, eine Vorwärts-Neutral-Rückwärts (FNR)-Auswahleinrichtung 26, eine virtueller Gang-Auswahleinrichtung 28 und eine Anzeigevorrichtung 30 aufweisen.
Wenn der Bediener das linke Fußpedal 22 durch Verstellen des linken Fußpedals 22 weg von dessen neutraler Position betätigt, kann der Bediener eine entsprechende Verzögerung beim Antrieb oder dem Fahren der Maschine 10 erwarten und bewirken. Wenn der Bediener das rechte Fußpedal 24 betätigt, kann der Bediener andererseits eine entsprechende Zunahme des Antriebs oder des Fahrens der Maschine 10 erwarten und bewirken.
Die FNR-Auswahleinrichtung 26 kann es dem Bediener ermöglichen, den CVT-Antriebsstrang 14 selektiv in einen Vorwärtsfahrmodus, einen Neutralmodus und einen Rückwärtsfahrmodus zu bringen. Beispielsweise, wie es in der 2 gezeigt ist, kann die FNR-Auswahleinrichtung 26 ein Hebel sein, der durch drei Positionen bewegbar ist, die dem Vorwärtsfahrmodus, dem Neutralmodus und dem Rückwärtsfahrmodus entsprechen.
Die virtueller Gang-Auswahleinrichtung 28 kann durch den Bediener betätigt werden, so dass sie einen gewünschten „virtuellen Gang“ aus einer Mehrzahl von verfügbaren virtuellen Gängen für das Fahren der Maschine auswählt. Beispielsweise, wie es in der 2 gezeigt ist, kann die virtueller Gang-Auswahleinrichtung 28 ein Hebel oder ein Joystick sein, der es dem Bediener ermöglicht, durch die verfügbaren virtuellen Gänge zu schalten oder hin- und her zu schalten.
In einer Ausführungsform können mehrere virtuelle Gänge bereitgestellt werden, wie z.B. die virtuellen Gänge 1 bis 4. Darüber hinaus können stufenweise bzw. inkrementelle virtuelle Gänge bereitgestellt werden, wie z.B. für jede Hälfte, jedes Viertel oder jedes Zehntel eines Gangs (z.B. virtuelle Gänge 1,1, 2,5 oder 3,75). Wie es nachstehend detaillierter diskutiert wird, kann jeder virtuelle Gang einer bestimmten „Ziel“-Fahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine 10 entsprechen. In einer Ausführungsform kann die Zielfahrgeschwindigkeit eine voreingestellte maximale Fahrgeschwindigkeit sein, die mit dem virtuellen Gang einhergeht. Sobald ein virtueller Gang ausgewählt worden ist, kann der CVT-Antriebsstrang 14 anschließend so gesteuert werden, dass die Maschine 10 innerhalb eines Geschwindigkeitsbereichs fährt, der kleiner ist als die Zielfahrgeschwindigkeit, die mit dem ausgewählten virtuellen Gang einhergeht.
Das linke Fußpedal 22, das rechte Fußpedal 24, die FNR-Auswahleinrichtung 26 und die virtueller Gang-Auswahleinrichtung 28 sind in der 2 in einer Ausführung als Pedale, Hebel oder Joysticks gezeigt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass diese Vorrichtungen alternativ oder zusätzlich Tasten, Schalter, Knöpfe, Räder, Tastaturen, integrierte Berührungsfelder bzw. Touchpads, Bedienfelder und/oder jedwede andere Vorrichtungen, die in dem Fachgebiet zum Empfangen einer Eingabe von dem Bediener der Maschine 10 bekannt sind, aufweisen können.
Die Anzeigevorrichtung 30 kann so ausgebildet sein, dass sie dem Bediener Informationen bezüglich des Betriebs der Maschine 10 anzeigt. Wie es in der 3 gezeigt ist, kann die Anzeigevorrichtung 30 eine virtuelle Instrumententafel 32 anzeigen, die neben anderen Informationen eine Anzeige 34 des ausgewählten virtuellen Gangs umfasst. In einer Ausführungsform kann die Anzeigevorrichtung 30 einen an der Maschine montierten Anzeigecomputer, einen Monitor, einen Berührungsbildschirm, eine tragbare Rechenvorrichtung, ein Smartphone, einen Laptop-Computer, einen Tablet-PC oder jedwede andere Art von Computeranzeige, die in dem Fachgebiet bekannt ist, umfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Anzeigevorrichtung 30 so ausgebildet sein, dass sie eine Eingabe eines Bedieners empfängt, wie z.B. mittels eines Berührungsbildschirms, Softwaretasten, einer eingefassten Tastatur („bezel keys“), physischen Tasten, einer Tastatur und/oder anderer Eingabemittel.
Wie es in der 4 gezeigt ist, kann der Antriebsstrang 14 eine integrierte Einheit sein, die Leistung erzeugt und an Traktionsvorrichtungen 16 überträgt. Insbesondere kann der Antriebsstrang 14 eine Leistungsquelle 36, die zum Erzeugen einer Leistungsausgabe betrieben werden kann, ein CVT 38, das zum Empfangen der Leistungsausgabe der Leistungsquelle und zum Übertragen der Leistungsausgabe in einer geeigneten Weise zu den Traktionsvorrichtungen 16 verbunden ist, aufweisen. Der Antriebsstrang 14 kann auch eine Steuereinrichtung 40 aufweisen, die so ausgebildet ist, dass sie den Betrieb des CVT 38 und/oder der Leistungsquelle 36 als Reaktion auf eine oder mehrere Eingabe(n) und/oder Betriebsinformationen im Zusammenhang mit der mobilen Maschine 10 regelt.
Die Leistungsquelle 36 kann eine Brennkraftmaschine mit mehreren Teilsystemen aufweisen, die zur Erzeugung einer mechanischen oder elektrischen Leistungsausgabe zusammenwirken. In einer Ausführungsform kann die Leistungsquelle 36 ein Viertakt-Dieselmotor sein. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Leistungsquelle 36 jedweder anderer Typ von bekannter Brennkraftmaschine sein kann, wie z.B. ein Motor, der mit Benzin oder gasförmigem Kraftstoff betrieben wird. Teilsysteme, die in die Leistungsquelle 36 einbezogen sind, können z.B. ein Kraftstoffsystem, ein Luftansaugsystem, ein Abgassystem, ein Schmiersystem, ein Kühlsystem oder jedwedes andere geeignete System umfassen.
Ein Leistungsquellendrehzahlsensor 42 kann der Leistungsquelle 36 zugeordnet und so ausgebildet sein, dass er eine Ausgabedrehzahl davon erfasst. Beispielsweise kann der Sensor 42 ein Sensor des Magnetgebertyps in Verbindung mit einem Magneten sein, der innerhalb einer rotierenden Komponente des Antriebsstrangs 14 eingebettet ist, wie z.B. einer Kurbelwelle oder eines Schwungrads (z.B. am Eingang des CVT 38). Während des Betriebs der Leistungsquelle 36 kann der Sensor 42 ein Drehmagnetfeld erfassen, das durch den eingebetteten Magneten erzeugt wird, und ein Signal erzeugen, das der Drehzahl der Leistungsquelle 36 entspricht. In anderen Ausführungsformen kann der Sensor 42 anstelle eines physischen Sensors ein virtueller Sensor sein, wie z.B. ein Softwaremodul, das durch eine Steuereinrichtung 40 ausgeführt wird, und der so ausgebildet ist, dass er eine Drehzahl der Leistungsquelle 36 auf der Basis von einem oder mehreren gemessenen Eingabeparameter(n) der mobilen Maschine 10 bestimmt.
Das CVT 38 kann jedweder Typ von stufenlosem Getriebe sein, wie z.B. ein hydraulisches CVT, ein hydromechanisches CVT, ein elektrisches CVT oder eine andere Konfiguration, die dem Fachmann geläufig ist. In manchen Ausführungsformen kann das CVT 38 ein herkömmliches Automatikgetriebe oder manuelles Getriebe parallel gekoppelt mit einem CVT durch eine oder mehrere Zahnradanordnung(en) - wie z.B. eine Kombination eines Trägerrads, eines Ringrads und eines Sonnenrads - aufweisen, um Traktionsvorrichtungen 16 anzutreiben. In einer Ausführungsform, die in der 4 gezeigt ist, kann das CVT 38 ein Antriebselement 44 und ein angetriebenes Element 46 aufweisen.
Das Antriebselement 44 kann die Ausgabe der Leistungsquelle 36 empfangen. Das Antriebselement 44 kann die Leistungsausgabe mit dem angetriebenen Element 46 koppeln, das wiederum Traktionsvorrichtungen 16 antreiben und die Maschine 10 bewegen kann. Eine oder mehrere Betriebseigenschaft(en) des Antriebselements 44 und/oder des angetriebenen Elements 46 kann oder können als Reaktion auf eine Ausgabedrehmomentanforderung der Steuereinrichtung 40 gesteuert werden, um ein stufenloses Drehmoment-zu-Drehzahl-Verhältnis zu bewirken.
In einem beispielhaften elektrischen CVT-Aufbau kann das Antriebselement 44 ein Generator sein, wie z.B. ein Generator des Dreiphasen-Permanentmagnet-Wechselfeld-Typs oder ein anderer bekannter Typ von Generator. Das angetriebene Element 46 kann andererseits ein Elektromotor sein, wie z.B. ein Motor des Permanentmagnet-Wechselfeld-Typs oder ein anderer bekannter Typ von Motor. Der Generator kann gekoppelt sein, so dass er die mechanische Leistungsausgabe der Leistungsquelle 36 empfängt, und so dass er eine entsprechende elektrische Leistungsausgabe erzeugt. Der Generator kann den Motor mit der elektrischen Leistungsausgabe durch die Leistungselektronik 48 antreiben. Die Leistungselektronik 48 kann die elektrische Leistung, die dem Motor zugeführt wird, als Reaktion auf eine Ausgabedrehmomentanweisung der Steuereinrichtung 40 variieren, so dass ein stufenloses Drehmoment-zu-Drehzahl-Verhältnis bereitgestellt wird. In manchen Situationen kann der Motor auch den Generator in einer umgekehrten Richtung durch die Leistungselektronik 48 antreiben.
Die Leistungselektronik 48 kann mit dem Generator zusammenhängende Komponenten und mit dem Motor zusammenhängende Komponenten aufweisen. Beispielsweise kann die Leistungselektronik 48 einen oder mehrere Antriebswandler (nicht gezeigt) aufweisen, der oder die so gestaltet ist oder sind, dass er oder sie eine Dreiphasen-Wechselleistung in eine Gleichphasenleistung wandelt oder wandeln und umgekehrt. Die Antriebswandler können verschiedene elektrische Elemente aufweisen, einschließlich Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT's), Mikroprozessoren, Kondensatoren, Speichervorrichtungen und jedwede andere ähnliche Elemente, die zum Betreiben des Antriebselements 44 und des angetriebenen Elements 46 erforderlich sind. Andere Komponenten, die dem Antriebswandler zugeordnet sein können, umfassen unter anderem eine Stromversorgungsschaltung, eine Signalkonditionierungsschaltung und eine Elektromagnettreiberschaltung. Darüber hinaus kann die Leistungselektronik 48 einen Generatorwärmeableiter (nicht gezeigt) und einen Motorwärmeableiter (nicht gezeigt) in Verbindung mit dem Antriebselement bzw. dem angetriebenen Element 44, 46 aufweisen. Jeder Wärmeableiter kann Wärme von dessen jeweiliger Komponente der Leistungselektronik 48 absorbieren und diese Wärme zu einem Kühlsystem (nicht gezeigt) überführen.
In einem beispielhaften mechanischen CVT-Aufbau können das Antriebselement 44 und das angetriebene Element 46 Antriebsreibelemente bzw. angetriebene Reibelemente aufweisen. Das Antriebsreibelement kann die mechanische Leistungsausgabe der Leistungsquelle 36 an das angetriebene Reibelement durch Reibkontaktflächen des Antriebsreibelements und des angetriebenen Reibelements übertragen. Darüber hinaus kann die Leistungselektronik 48 den Durchmesser der Kontaktfläche von einem oder von beiden des Antriebsreibelements und des angetriebenen Reibelements als Reaktion auf eine Ausgabedrehmomentanweisung, die von der Steuereinrichtung 40 empfangen wird, variieren, um ein stufenloses Drehmoment-zu-Drehzahl-Verhältnis zu bewirken.
In einem hydraulischen CVT-Aufbau können das Antriebselement 44 und das angetriebene Element 46 eine(n) Hydraulikpumpe bzw. -motor aufweisen. Die Pumpe kann die mechanische Leistungsausgabe der Leistungsquelle 36 durch eine Fluidleitung an den Motor übertragen. Die Leistungselektronik 48 kann die Verdrängung der Pumpe, des Motors oder sowohl der Pumpe als auch des Motors als Reaktion auf eine Ausgabedrehmomentanweisung, die von der Steuereinrichtung 40 empfangen wird, variieren, um ein stufenloses Drehmoment-zu-Drehzahl-Verhältnis zu bewirken.
Das CVT 38 kann zumindest teilweise mit dem linken und dem rechten Fußpedal 22 und 24 gesteuert werden. In einer Ausführungsform kann, wenn das rechte Fußpedal 24 durch den Bediener betätigt wird, das rechte Fußpedal 24 ein Verstellsignal bereitstellen, welches das gewünschte Fahren der Maschine angibt. Insbesondere kann das Verstellsignal eine angewiesene Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 und/oder ein angewiesenes Ausgabedrehmoment des CVT 38 angeben. Andererseits kann, wenn das linke Fußpedal 22 durch den Bediener betätigt wird, das linke Fußpedal 22 ein Verstellsignal bereitstellen, das ein gewünschtes Verzögern des Fahrens der Maschine oder eine Neutralisation der vorliegenden Anweisung des rechten Pedals angibt.
Beispielsweise können das linke und das rechte Fußpedal 22 und 24 von einer minimalen Verstellposition zu einer maximalen Verstellposition verstellbar sein. Sensoren 50 und 52 können im Zusammenhang mit dem linken und dem rechten Fußpedal 22 bzw. 24 zum Erfassen von deren Verstellpositionen bereitgestellt sein und entsprechende Verstellsignale auf der Basis der verstellten Positionen der Pedale 22 und 24 erzeugen. Die Sensoren 50 und 52 können von jedwedem Typ von Sensor sein, der die Verstellung der Fußpedale 22 und 24 erfassen kann, wie z.B. ein Schalter oder ein Potentiometer. Die Verstellsignale der Sensoren 50 und 52 können in die Steuereinrichtung 40 zum Steuern der Leistungsquelle 36 und/oder des CVT 38 eingegeben werden. In einer Ausführungsform kann das Verstellsignal, das dem linken Fußpedal 22 zugeordnet ist, kombiniert mit dem Verstellsignal, das dem rechten Fußpedal 24 zugeordnet ist, ein „Netto“-Verstellsignal darstellen, das dem momentanen Fahren der Maschine, das von dem Bediener gewünscht ist, entspricht.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 4 kann dem CVT 38 und/oder den Traktionsvorrichtungen 16 (1) ein Fahrgeschwindigkeitssensor 54 zum Erfassen einer Fahrgeschwindigkeit der Maschine 10 zugeordnet sein. In einem Beispiel kann der Sensor 54 ein Sensor des Magnetgebertyps in Verbindung mit einem Magneten sein, der innerhalb einer rotierenden Komponente des Antriebsstrangs 14, wie z.B. einer Antriebswelle, eingebettet ist. Während des Betriebs der Maschine 10 kann der Sensor 54 das Drehmagnetfeld erfassen, das durch den Magneten erzeugt wird, und ein Signal erzeugen, das der Drehzahl des CVT 38 (z.B. des angetriebenen Elements 46) und/oder der Fahrgeschwindigkeit der Maschine 10 entspricht. In anderen Ausführungsformen kann der Sensor 54 anstelle eines physischen Sensors ein virtueller Sensor sein, wie z.B. ein Softwaremodul, das durch die Steuereinrichtung 40 ausgeführt wird, und das so ausgebildet ist, dass eine erwartete Fahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine 10 auf der Basis von einem oder mehreren gemessenen Betriebsparameter(n) der mobilen Maschine 10 bestimmt wird.
Bei der Steuereinrichtung 40 kann es sich um einen einzelnen Mikroprozessor oder eine Mehrzahl von Mikroprozessoren zum Steuern des Betriebs des Antriebsstrangs 14 als Reaktion auf die empfangenen Signale handeln. Zahlreiche handelsübliche Mikroprozessoren können so konfiguriert werden, dass sie die Funktionen der Steuereinrichtung 40 ausführen. Es sollte beachtet werden, dass die Steuereinrichtung 40 ein allgemeiner Maschinenmikroprozessor sein könnte, der zahlreiche Maschinenfunktionen steuern kann. Die Steuereinrichtung 40 kann einen Speicher, eine Sekundärdatenspeichervorrichtung, einen Computerprozessor und/oder jedwede andere Komponenten zum Ausführen einer Anwendungs- oder Programmlogik aufweisen. Verschiedene andere Schaltungen können der Steuereinrichtung 40 zugeordnet sein, wie z.B. eine Stromversorgungsschaltung, eine Signalkonditionierungsschaltung, eine Verstärkungsschaltung, eine Elektromagnettreiberschaltung und/oder andere Typen von Schaltungen. In einer Ausführungsform kann die Steuereinrichtung 40 ein elektronisches Steuerungsmodul (ECM) aufweisen, wie z.B. ein Motor- und/oder Getriebesteuerungsmodul, das zur Ausführung der offenbarten Prozesse ausgebildet ist.
Die Steuereinrichtung 40 kann ein oder mehrere Kennfeld(er) aufweisen, das oder die in dem Speicher, welcher der Steuereinrichtung 40 zugeordnet ist, gespeichert ist oder sind. Jedes Kennfeld kann eine Sammlung von Daten in der Form von z.B. Umsetzungstabellen, Graphen und/oder Gleichungen aufweisen. Wie es in der 5 gezeigt ist, kann die Steuereinrichtung 40 in einer Ausführungsform mindestens ein virtueller Gang-Kennfeld 56 aufweisen. Das virtueller Gang-Kennfeld 56 kann Informationen speichern, die einen virtuellen Gang 58 oder mehrere virtuelle Gänge 58, der oder die von dem Bediener ausgewählt werden kann oder können, entsprechenden Zielfahrgeschwindigkeiten 60 der Maschine 10 zuordnen. In einer Ausführungsform können die Zielfahrgeschwindigkeiten 60 der virtuellen Gänge 58 maximalen oder Zielfahrgeschwindigkeiten einer ähnlichen Maschine 10 mit einem manuellen Stufengetriebe entsprechen, wenn dieses in entsprechenden Gängen betrieben wird. Beispielsweise beträgt in dem nicht-beschränkenden Beispiel des virtueller Gang-Kennfelds 56, das in der 5 gezeigt ist, die Ziel-Maschinenfahrgeschwindigkeit im virtuellen Gang 1 8,0 km/h und die Ziel-Maschinenfahrgeschwindigkeit, die mit dem virtuellen Gang 3,25 einhergeht, beträgt 27,5 km/h.
Darüber hinaus kann das virtueller Gang-Kennfeld 56 ferner einen Pedalskalierungsindikator 61 für jeden virtuellen Gang 58 aufweisen, der angibt, ob das Verstellsignal des rechten Fußpedals 24 skaliert werden soll, wenn die Maschine 10 in diesem virtuellen Gang betrieben wird. In manchen Situationen kann der Bediener der Maschine 10 wünschen, mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu fahren. Folglich kann der Bediener die virtueller Gang-Auswahleinrichtung 28 verwenden, um einen gewünschten virtuellen Gang 58 mit einer geeigneten Zielfahrgeschwindigkeit 60 auszuwählen, und das rechte Fußpedal 24 maximal verstellen. Als Reaktion auf das maximale Verstellsignal, das durch den Sensor 52 erzeugt worden ist, kann die Leistungsquelle 36 zu einer maximalen Ausgabedrehzahl (d.h. Drehzahl) angewiesen werden und das CVT 38 kann zu einem maximalen Ausgabedrehmoment angewiesen werden, was bewirkt, dass die Maschine 10 die Zielfahrgeschwindigkeit 60 des virtuellen Gangs erreicht.
Im Einklang mit den offenbarten Ausführungsformen kann es erwünscht sein, das Verstellsignal des rechten Fußpedals 24 zu modifizieren oder zu skalieren, um die Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 zu vermindern und die Maschine 10 in einer wirtschaftlicheren Weise zu betreiben. Beispielsweise kann, wenn sich die Maschine 10 der Zielfahrgeschwindigkeit in einem virtuellen Gang, der typischerweise für das Fahren verwendet wird, wie z.B. dem virtuellen Gang 4, annähert (d.h. der Maximalgeschwindigkeit („run-out“)), eine niedrigere Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 erforderlich sein, um die Maschine 10 in einer akzeptablen Weise auf die Zielfahrgeschwindigkeit zu beschleunigen. Darüber hinaus kann, sobald die Zielfahrgeschwindigkeit erreicht ist, gegebenenfalls eine geringere Leistungsausgabe erforderlich sein, um die Maschine 10 bei dieser Geschwindigkeit zu halten. Da der Bediener das rechte Fußpedal 24 maximal verstellt hat, wird die Leistungsquelle 36 jedoch zu der maximalen Ausgabedrehzahl angewiesen, die höher sein kann, als es erforderlich ist, um die Maschine 10 zu beschleunigen und/oder die Zielgeschwindigkeit zu halten. Demgemäß können, wie es in der 5 gezeigt ist, Pedalskalierungsindikatoren 61, die hohen virtuellen Gängen 58 zugeordnet sind, wie z.B. virtuellen Gängen und Inkrementen von virtuellen Gängen oberhalb des virtuellen Gangs 2,5, anzeigen, dass die Steuereinrichtung 40 das Verstellsignal des rechten Fußpedals 24 so skalieren soll, dass die Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 vermindert wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit der Maschine 10 die Zielfahrgeschwindigkeiten 60 erreicht, welche diesen virtuellen Gängen zugeordnet sind.
Andererseits ist es gegebenenfalls nicht erwünscht, die , Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 unter Umständen zu vermindern, bei denen eine hohe Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 vorteilhaft oder erforderlich ist, wie z.B. wenn der Bediener die Maschine 10 in einem niedrigen virtuellen Gang betreibt, der typischerweise für Arbeitsaufgaben wie Schieben bzw. Planieren, Schürfen oder Ziehen eingesetzt wird. Demgemäß können in einer Ausführungsform, die in der 5 gezeigt ist, Pedalskalierungsindikatoren 61, die niedrigen virtuellen Gängen 58 zugeordnet sind, wie z.B. virtuellen Gängen und Inkrementen unterhalb des virtuellen Gangs 2,5, anzeigen, dass die Steuereinrichtung 40 das Verstellsignal des rechten Fußpedals 24 nicht zum Vermindern der Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 skalieren sollte, wenn sich die Fahrgeschwindigkeit der Maschine 10 den Zielfahrgeschwindigkeiten 60 annähert, die diesen virtuellen Gängen zugeordnet sind.
Obwohl das virtueller Gang-Kennfeld 56 nur virtuelle Gänge 58 für Inkremente eines Viertelgangs zwischen den virtuellen Gängen 1 und 4 zeigt, sollte beachtet werden, dass jedwede Anzahl und/oder Inkremente von virtuellen Gängen sowie jedwede Zielfahrgeschwindigkeiten 60, die den Gängen zugeordnet sind, innerhalb des Bereichs der Offenbarung liegen. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass die Pedalskalierungsindikatoren 61 so eingestellt werden können, dass die Anweisung des Bedieners bezüglich des rechten Pedals in zusätzlichen und/oder unterschiedlichen virtuellen Gängen 58 bezogen auf diejenigen, die in der 5 gezeigt sind, skaliert wird. Mit anderen Worten, das virtueller Gang-Kennfeld 56 von 5 ist lediglich veranschaulichend und nicht beschränkend aufzufassen.
Die 6 zeigt ein beispielhaftes Drehmomentkennfeld 62, das in dem Speicher gespeichert ist, welcher der Steuereinrichtung 40 zugeordnet ist. Wie gezeigt kann das Drehmomentkennfeld 62 ein Ausmaß einer momentanen Verstellung PR_Momentan des rechten Pedals 24 einer entsprechenden angewiesenen oder angeforderten Drehmomentausgabe T_Anweisung des CVT 38 zuweisen. Es sollte beachtet werden, dass im Allgemeinen die Drehmomentausgabe, die der Bediener von dem CVT 38 verlangt, umso größer ist, je stärker der Bediener das rechte Fußpedal 24 verstellt. Demgemäß kann das Drehmomentkennfeld 62 in einer Ausführungsform eine im Allgemeinen positive Steigung aufweisen und kann die momentanen Verstellwerte PR_Momentan des rechten Pedals von 0 % bis 100 % entsprechenden zunehmenden Werten der angewiesenen Drehmomentausgabe T_Anweisung des CVT 38 zuweisen.
Die 7 zeigt ein beispielhaftes Kennfeld 64 für das rechte Pedal, das in dem Speicher gespeichert ist, welcher der Steuereinrichtung 40 zugeordnet ist. Es ist gezeigt, dass das Kennfeld 64 für das rechte Pedal eine oder mehrere Kurve(n) 66 aufweisen kann. Die Kurven 66 können eine Differenz zwischen der momentanen Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 10 und den Zielfahrgeschwindigkeiten 60 (TS_Ziel) der Maschine 10 für die virtuellen Gänge 58 entsprechenden Pedalskalierungsfaktoren SF zwischen 0 % und 100 % zuweisen. Wie es nachstehend detailliert diskutiert wird, kann die Steuereinrichtung 40 den Pedalskalierungsfaktor SF, der aus dem Skalierungskennfeld 64 für das rechte Pedal bestimmt worden ist, verwenden, um die Anweisung des Bedieners bezüglich des rechten Pedals zu übersteuern (sich über die Anweisung hinwegzusetzen) oder zu modifizieren und die Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 zu vermindern, wenn sich die Fahrgeschwindigkeit der Maschine 10 der Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel für den ausgewählten virtuellen Gang annähert. Demgemäß kann die Leistungsquelle 36 bei einer wirtschaftlichen Drehzahl betrieben werden, während nach wie vor die gewünschte Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel für den ausgewählten virtuellen Gang beibehalten oder auf diese beschleunigt wird.
In einer Ausführungsform, die in der 7 gezeigt ist, kann das Skalierungskennfeld 64 für das rechte Pedal eine Kurve 66 für jeden virtuellen Gang 58 aufweisen. Aus Gründen der Kürze sind nur Kurven für die virtuellen Gänge 1 bis 4 gezeigt. Es ist jedoch vorgesehen, dass in das Skalierungskennfeld 64 für das rechte Pedal Kurven 66 für jedwede Anzahl und/oder Kombination von virtuellen Gängen 58 und/oder Inkrementen eines virtuellen Gangs einbezogen werden können. In bestimmten Konfigurationen können Kurven 66 für niedrige virtuelle Gänge, wie z.B. virtuelle Gänge und Inkremente eines virtuellen Gangs zwischen 1 und 2,5, einen Skalierungsfaktor SF für das rechte Pedal von 100 % über den gesamten Bereich von Differenzen zwischen der momentanen Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 100 und der Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel der Maschine 10, die dem virtuellen Gang zugeordnet ist, festlegen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass in niedrigen virtuellen Gängen der Bediener allgemein Aufgaben ausführen kann, die eine größere Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 erfordern oder davon profitieren, wie z.B. Schiebe-, Planier- oder Zugaufgaben. Darüber hinaus können während des Verlaufs der Ausführung solcher Aufgaben plötzliche Anstiege der von der Leistungsquelle 36 angeforderten Ausgabedrehzahl auftreten. Demgemäß können in einer Ausführungsform die Kurven 66, die niedrigen virtuellen Gängen zugeordnet sind, so ausgebildet sein, dass die Steuereinrichtung 40 die Anweisung des Bedieners bezüglich des rechten Pedals nicht übersteuern oder modifizieren kann (d.h. einen Skalierungsfaktor SF von oder etwa von 100 % festlegen kann) - selbst wenn eine Annäherung an die Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel für den virtuellen Gang stattfindet oder ein Fahren bei der Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel für den virtuellen Gang stattfindet - um sicherzustellen, dass eine hohe Leistungsausgabe zur Verfügung steht, wenn dies erforderlich ist.
Andererseits können Kurven 66 für hohe virtuelle Gänge, wie z.B. virtuelle Gänge und Inkremente eines virtuellen Gangs zwischen 2,5 und 4,0, verschiedene Skalierungsfaktoren SF für das rechte Pedal abhängig von der Differenz zwischen der momentanen Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 10 und der Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel für den virtuellen Gang festlegen. In einer Konfiguration kann der Skalierungsfaktor SF für das rechte Pedal, der durch Kurven 66 festgelegt ist, abnehmen, wenn sich die Differenz zwischen der momentanen Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 10 der Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel des virtuellen Gangs annähert. Beispielsweise, wie es in der 7 gezeigt ist, legt die Kurve 66 für den virtuellen Gang 3,0 fest, dass der Pedalskalierungsfaktor SF von 100 % auf 75 % abzunehmen beginnt, nachdem die momentane Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 10 2 km/h erreicht hat. Entsprechend legt die Kurve 66 für den virtuellen Gang 4,0 fest, dass der Pedalskalierungsfaktor SF von 100 % auf 75 % abzunehmen beginnt, nachdem die momentane Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 10 3 km/h erreicht hat. Dies ist darauf zurückzuführen, dass in hohen virtuellen Gängen, wenn sich die momentane Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 10 der Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel des virtuellen Gangs annähert, gegebenenfalls eine geringere Beschleunigung und folglich eine geringere Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 zum Beschleunigen der Maschine 10 und zum Beibehalten der Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel erforderlich sein kann. Darüber hinaus fährt die Maschine 10 bei der Verwendung eines hohen virtuellen Gangs im Allgemeinen bei einer konstanten oder nahezu konstanten hohen Geschwindigkeit, was eine im Wesentlichen gleichmäßige und niedrige Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 im Vergleich zu einem Betrieb in einem niedrigen virtuellen Gang erfordert. Demgemäß besteht bei einem hohen virtuellen Gang, wenn sich die Maschine 10 einer Maximalgeschwindigkeit („run-out“) annähert, die Möglichkeit, die Anweisung des Bedieners bezüglich des rechten Pedals zu übersteuern oder zu modifizieren, um die Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 ohne Verminderung der gewünschten Maschinenleistung in wirtschaftlicher Weise zu senken. Mit anderen Worten, Kurven 66 für hohe virtuelle Gänge können ein allmähliches Vermindern („roll-off“) der Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle bereitstellen, wenn sich die momentane Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 10 den Zielfahrgeschwindigkeiten TS_Ziel 60 der virtuellen Gänge annähert.
Obwohl die beispielhaften Kurven 66 des Kennfelds 64 so beschrieben oder gezeigt werden können, dass sie bestimmte Differenzen zwischen der momentanen Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 10 und den Zielfahrgeschwindigkeiten TS_Ziel 60 von virtuellen Gängen 58 bestimmten Pedalskalierungsfaktoren SF zuordnen, sollen diese Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen und sind nicht beschränkend aufzufassen. Insbesondere können die Formen, Skalierungsfaktoren SF und/oder Drehzahlen bzw. Geschwindigkeiten, die den Kurven 66 zugeordnet sind, abhängig von der Konfiguration, dem Typ, der gewünschten Leistung und/oder der vorgesehenen Betriebsumgebung der Maschine 10 variieren und innerhalb des Bereichs der Offenbarung liegen.
Die 8 zeigt ein beispielhaftes Leistungsquellendrehzahl-Anweisungskennfeld 68, das in dem Speicher gespeichert ist, welcher der Steuereinrichtung 40 zugeordnet ist. Wie es gezeigt ist, kann das Leistungsquellendrehzahl-Anweisungskennfeld 68 ein skaliertes Ausmaß der Verstellung PR_Skaliert des rechten Pedals 24, das unter Verwendung eines Skalierungsfaktors SF skaliert worden ist, der aus dem Skalierungskennfeld 64 für das rechte Pedal bestimmt worden ist, einer entsprechenden skalierten angewiesenen oder angeforderten Ausgabedrehzahl S_Skaliert der Leistungsquelle 36 zuordnen. In einer Ausführungsform kann das Ausmaß der Verstellung des rechten Fußpedals 24 wie folgt bestimmt werden: $P R_{S k a l i e r t} = P R_{M o m e n t a n} \times S F$
wobei PR_Momentan ein Wert zwischen 0 und 100 % ist, der die momentane Verstellung des rechten Pedals 24 darstellt, wie sie durch ein Signal von dem Sensor 52 angegeben wird, SF ein Pedalskalierungsfaktor zwischen 0 und 100 % ist, der aus dem Skalierungskennfeld 64 für das rechte Pedal bestimmt worden ist, und PR_Skaliert ein skalierter Verstellwert des rechten Fußpedals 24 zwischen 0 und 100 % ist. Wie es nachstehend detailliert diskutiert wird, kann die Steuereinrichtung 40 die skalierte Verstellung PR_Skaliertdes rechten Pedals und das Leistungsquellendrehzahl-Anweisungskennfeld 68 nutzen, um eine skalierte angewiesene oder angeforderte Ausgabedrehzahl S_Skaliert der Leistungsquelle 36 zu bestimmen. In anderen Situationen, z.B. wenn die Anweisung des Bedieners bezüglich des rechten Pedals nicht skaliert werden soll, kann das Leistungsquellendrehzahl-Anweisungskennfeld 68 auch zum Festlegen einer unskalierten Leistungsquellenausgabedrehzahl S_Unskaliert auf der Basis der momentanen Verstellung PR_Momentan des rechten Fußpedals 24 verwendet werden.
9 zeigt eine beispielhafte Steuerungsstrategie 70, die durch die Steuereinrichtung 40 zur Durchführung der beschriebenen Prozesse ausgeführt werden kann. In einer Ausführungsform kann die Steuerungsstrategie 70 jedwede Kombination von Softwareprogrammen oder -komponenten, die in dem Speicher gespeichert sind und durch die Steuereinrichtung 40 ausgeführt werden, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Aspekt oder können mehrere Aspekte der Steuerungsstrategie 70 unter Verwendung von diskreten Hardwarekomponenten, die der Steuereinrichtung 40 zugeordnet sind, implementiert werden.
Wie es in der 9 gezeigt ist, kann die Steuerungsstrategie 70 ein Subtraktionsmodul 72 aufweisen. Das Subtraktionsmodul 72 kann die momentane Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 10 empfangen, wie sie durch das Signal von dem Sensor 54 angegeben wird. Das Subtraktionsmodul 72 kann auch die Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel der Maschine 10 für den ausgewählten virtuellen Gang empfangen. In einer Ausführungsform kann die Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel für den ausgewählten virtuellen Gang durch Suchen des ausgewählten virtuellen Gangs, der durch das Signal angegeben wird, das von der virtueller Gang-Auswahleinrichtung 28 empfangen worden ist, in dem virtueller Gang-Kennfeld 56 festgelegt werden. Das Subtraktionsmodul 72 kann die Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel für den ausgewählten virtuellen Gang von der momentanen Maschinenfahrgeschwindigkeit TS_Momentan subtrahieren, um eine Fahrgeschwindigkeitsdifferenz TS_Δzu bestimmen - d.h., eine Geschwindigkeit der Maschine 10 unterhalb der Maximalgeschwindigkeit („runout“) des virtuellen Gangs.
Die Steuerungstrategie 70 kann ferner ein Pedalskalierungsmodul 74 aufweisen. Das Pedalskalierungsmodul 74 kann eine Angabe des ausgewählten virtuellen Gangs VG auf der Basis des Signals der virtueller Gang-Auswahleinrichtung 28 empfangen. Das Pedalskalierungsmodul 74 kann auch die Geschwindigkeitsdifferenz TS_Δ,die durch das Subtraktionsmodul 72 bestimmt worden ist, empfangen. Das Pedalskalierungsmodul 74 kann in dem Pedalskalierungskennfeld 64 eine Kurve 66 identifizieren, die dem ausgewählten virtuellen Gang VG zugeordnet ist. Dann kann das Pedalskalierungsmodul 74 auf der identifizierten Kurve 66 einen Pedalskalierungsfaktor SF suchen, welcher der Geschwindigkeitsdifferenz TS_Δ für den ausgewählten virtuellen Gang VG entspricht.
Die Steuerungsstrategie 70 kann ferner einen Pedalskalierungslogikschalter 76 aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er auswählt, ob die Anweisung des Bedieners bezüglich des rechten Pedals skaliert werden soll. Insbesondere kann der Pedalskalierungslogikschalter 76 bestimmen, ob der Skalierungsfaktor SF, der durch das Pedalskalierungsmodul 74 bestimmt worden ist, auf die momentane Pedalverstellung PR_Momentan angewandt werden soll, die durch das Verstellsignal angegeben wird, das von dem Sensor 52 für das rechte Fußpedal empfangen worden ist, und dadurch die Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 vermindern. Wie es vorstehend diskutiert worden ist, kann es unter bestimmten Umständen, wie z.B. wenn die Maschine 10 in einem hohen virtuellen Gang betrieben wird, der typischerweise zum Fahren verwendet wird, erwünscht sein, die Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 zu vermindern, wenn sich die momentane Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 10 der Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel des virtuellen Gangs annähert, so dass die Maschine 10 in einer wirtschaftlichen Weise betrieben wird. Folglich kann der Pedalskalierungslogikschalter 76 in einer Ausfuhrungsform das Signal der virtueller Gang-Auswahleinrichtung 28 empfangen, das den ausgewählten virtuellen Gang VG angibt. Der Pedalskalierungslogikschalter 76 kann dann den ausgewählten virtuellen Gang VG in dem virtueller Gang-Kennfeld 56 suchen und den Pedalskalierungsindikator 61 entsprechend dem ausgewählten virtuellen Gang 58 abfragen. Wenn der abgefragte Pedalskalierungsindikator 61 angibt, dass eine Skalierung auf die momentane Pedalverstellung PR_Momentan in dem ausgewählten virtuellen Gang VG angewandt werden soll, kann der Pedalskalierungslogikschalter 76 den Skalierungsfaktor SF auswählen und ausgeben. Wenn der angefragte Pedalskalierungsindikator 61 jedoch angibt, dass keine Skalierung auf die momentane Pedalverstellungsanweisung PR_Momentan in dem ausgewählten virtuellen Gang VG angewandt werden soll, kann der Pedalskalierungslogikschalter 76 einen Wert von 100 % auswählen und ausgeben.
Die Steuerungsstrategie 70 kann ferner einen Multiplizierer 78 aufweisen, der so gestaltet ist, dass er den Skalierungsfaktor SF mit der momentanen Pedalverstellung PR_Momentan multipliziert, um eine skalierte Pedalverstellung PR_Skaliertunter Verwendung der Gleichung (1) zu bestimmen: $P R_{S k a l i e r t} = P R_{M o m e n t a n} \times S F .$
Als ein Beispiel wird dann, wenn das Pedalskalierungsmodul 74 bestimmt, dass der Skalierungsfaktor SF unter den Umständen 75 % beträgt, und der Pedalskalierungslogikschalter 76 bestimmt, dass die Maschine 10 in einem virtuellen Gang VG arbeitet, in dem eine Pedalskalierung angewandt werden soll (z.B. virtueller Gang 4), wird die skalierte Pedalverstellung PR_Skaliert 75 % der momentanen Pedalverstellung PR_Momentan betragen. Wenn andererseits der Pedallogikschalter 76 bestimmt, dass die Maschine 10 in einem virtuellen Gang VG arbeitet, in dem eine Pedalskalierung nicht angewandt werden soll (z.B. virtueller Gang 1), und folglich einen Wert von 100 % ausgibt, wird die skalierte Pedalverstellung PR_Skaliert gleich der momentanen Pedalverstellung PR_Momentan sein.
Die Steuerungsstrategie 70 kann ferner ein Leistungsquelle-Anweisungsmodul 80 aufweisen. Das Leistungsquelle-Anweisungsmodul 80 kann die skalierte Pedalverstellung PR_Skaliert von dem Multiplizierer 78 empfangen und ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugen, das eine skalierte Drehzahl S_Skaliert der Leistungsquelle 36 anweist. Insbesondere kann das Leistungsquelle-Anweisungsmodul 80 in einer Ausführungsform die skalierte Pedalverstellung PR_Skaliert in dem Drehzahlanweisungskennfeld 68 der Leistungsquelle suchen, um eine skalierte angewiesene Leistungsquellendrehzahl S_Skaliert (z.B. 1600 U/min) zu bestimmen, die der skalierten Pedalverstellung PR_Skaliert entspricht. Das Leistungsquelle-Anweisungsmodul 80 kann dann ein Leistungsquelle-Anweisungssignal erzeugen, das die skalierte angewiesene Leistungsquellendrehzahl S_Skaliert angibt, die an die Leistungsquelle 36 übertragen werden kann. Als Reaktion kann die Leistungsquelle 36 deren gegenwärtige Ausgabedrehzahl modulieren, um die skalierte Leistungsquellendrehzahl S_Skaliert zu erreichen oder dieser zu folgen. Folglich kann in dem Ausmaß, in dem die skalierte Pedalverstellung PR_Skaliert kleiner ist als die momentane Pedalverstellung PR_Momentan (z.B. 75 %), die Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 vermindert werden.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 9 kann die Steuerungsstrategie 70 ferner ein Drehmomentanweisungsmodul 82 aufweisen. Das Drehmomentanweisungsmodul 82 kann die momentane Pedalverstellung PR_Momentan, die durch das Signal angegeben wird, das dem rechten Fußpedal 24 zugeordnet ist, empfangen, und kann ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugen, das eine Drehmomentausgabe T_Angewiesen des CVT 38 anweist. Insbesondere kann in einer Ausführungsform das Drehmomentanweisungsmodul 82 die momentane Pedalverstellung PR_Momentan in dem Drehmomentkennfeld 62 suchen, um die angewiesene Drehmomentausgabe T_Angewiesen zu bestimmen, die der momentanen Pedalverstellung PR_Momentan entspricht. Das Drehmomentanweisungsmodul 82 kann dann ein Drehmomentausgabeanweisungssignal erzeugen, das der angewiesenen Drehmomentausgabe T_Angewiesen entspricht, die zu dem CVT 38 übertragen werden kann. Als Reaktion kann das CVT 38 dessen momentane Drehmomentausgabe modulieren, so dass die angewiesene Drehmomentausgabe T_Angewiesen erreicht oder verfolgt wird. Folglich wird in dem Ausmaß, in dem die Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 als Reaktion darauf, dass die skalierte Pedalverstellung PR_Skaliert kleiner ist als die momentane Pedalverstellung PR_Momentan, die Ausgabedrehzahl des CVT 38 (d.h., des angetriebenen Elements 46) erhöht, so dass die angewiesene Drehmomentausgabe T_Angewiesen aufrechterhalten wird. Demgemäß kann bzw. können, wenn sich die Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 10 der Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel, die mit dem ausgewählten virtuellen Gang VG einhergeht, annähert und/oder diese aufrechterhalten wird, die Ausgabedrehzahl und/oder die Leistung der Leistungsquelle 36 vermindert werden, so dass die Maschine 10 in einer wirtschaftlichen Weise arbeiten kann, ohne die gewünschte Leistung zu vermindern.
Die 10 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Leistungsquelle-Steuerungsverfahren 84 zeigt, das im Einklang mit den offenbarten Ausführungsformen steht. In einer Ausführungsform kann das Verfahren 84 durch die Steuereinrichtung 40 durchgeführt werden, welche die Steuerungsstrategie 70 ausführt.
In dem Schritt 86 kann die Steuereinrichtung 40 eine Auswahl eines virtuellen Gangs empfangen. Beispielsweise kann der Bediener der Maschine 10 eine geeignete Eingabe in die virtueller Gang-Auswahleinrichtung 28 eingeben, um den virtuellen Gang 4,0 oder den virtuellen Gang 2,5 auszuwählen. In manchen Ausführungsfonnen kann die Steuereinrichtung 40 die Anzeigevorrichtung 30 auf den neuesten Stand bringen, um eine Angabe des ausgewählten virtuellen Gangs in der Anzeige 34 anzuzeigen.
In dem Schritt 88 kann die Steuereinrichtung 40 Informationen, die mit dem ausgewählten virtuellen Gang zusammenhängen, von dem virtueller Gang-Kennfeld 56 abfragen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 40 den ausgewählten virtuellen Gang in dem virtueller Gang-Kennfeld 56 suchen und die entsprechende Zielfahrgeschwindigkeit 60 und den Pedalskalierungsindikator 61, die mit dem ausgewählten virtuellen Gang einhergehen, abfragen.
In dem Schritt 90 kann die Steuereinrichtung 40 bestimmen, ob eine Skalierung der Anweisung des Bedieners bezüglich des rechten Pedals für den ausgewählten virtuellen Gang zugelassen wird. Mit anderen Worten, wie es vorstehend diskutiert worden ist, kann die Steuereinrichtung 40 bestimmen, ob ein Übersteuern oder Modifizieren der momentanen Pedalverstellung PR_Momentan, die mit dem rechten Fußpedal 24 zusammenhängt, in bestimmten Situationen zugelassen wird, wie z.B. wenn sich die momentane Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 10 der Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel, die mit dem ausgewählten virtuellen Gang einhergeht, annähert und/oder diese erreicht hat. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 40 in einer Ausführungsform bestimmen, ob eine Pedalskalierung auf der Basis des Pedalskalierungsindikators 61, der im Schritt 88 abgefragt worden ist, zugelassen wird. Wenn beispielsweise der Bediener im Schritt 86 den virtuellen Gang 4 ausgewählt hat, kann die Steuereinrichtung 40 bestimmen, dass die Pedalskalierung auf der Basis des Pedalskalierungsindikators 61 für den virtuellen Gang 4, der in dem virtueller Gang-Kennfeld 56 angegeben ist, zugelassen wird. Wenn der Bediener im Schritt 86 den virtuellen Gang 1,5 ausgewählt hat, kann die Steuereinrichtung 40 andererseits bestimmen, dass die Pedalskalierung auf der Basis des Pedalskalierungsindikators 61 für den virtuellen Gang 1,5, der in dem virtueller Gang-Kennfeld 56 angegeben ist, nicht zugelassen wird.
Wenn in dem Schritt 90 bestimmt wird, dass die Pedalskalierung für den virtuellen Gang zugelassen wird, kann die Steuereinrichtung 40 in dem Schritt 92 eine Differenz TS_Δzwischen der Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel für den ausgewählten virtuellen Gang und der momentanen Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 10 bestimmen. Mit anderen Worten, die Steuereinrichtung 40 kann eine Geschwindigkeit der Maschine 10 unterhalb der Maximalgeschwindigkeit („run-out“) für den ausgewählten virtuellen Gang bestimmen. Beispielsweise wird angenommen, dass der Bediener den virtuellen Gang 4,0 ausgewählt hat und die Steuereinrichtung 40 bestimmt, dass der virtuelle Gang 4,0 eine Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel von 35 km/h aufweist, wie es in dem virtueller Gang-Kennfeld 56 gezeigt ist. Wenn der Bediener das rechte Fußpedal 24 maximal niederdrückt, kann die Leistungsquelle 36 ihre Leistungsausgabe auf ein Maximum modulieren und das CVT 38 kann dessen Ausgabedrehzahl auf ein Maximum modulieren, was dazu führt, dass die Maschine 10 auf 35 km/h beschleunigt. Ferner kann die Steuereinrichtung 40 periodisch oder kontinuierlich eine Differenz TS_Δzwischen der Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel von 35 km/h und der momentanen Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 10 berechnen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 40 zu dem Zeitpunkt, bei dem die Maschine 10 eine momentane Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan von 30 km/h erreicht, eine Geschwindigkeitsdifferenz TS_Δvon 5 km/h berechnen (35 km/h - 30 km/h).
In dem Schritt 94 kann die Steuereinrichtung 40 einen Pedalskalierungsfaktor SF auf der Basis der Differenz TS_Δzwischen der Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel für den ausgewählten virtuellen Gang und der momentanen Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan der Maschine 10, wie sie im Schritt 92 bestimmt worden ist, bestimmen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 40 in einer Ausführungsform in dem Pedalskalierungskennfeld 64 eine Kurve 66 bestimmen, die mit dem ausgewählten virtuellen Gang VG zusammenhängt. Unter Fortsetzung des vorstehend genannten Beispiels, bei dem der virtuelle Gang 4 ausgewählt worden ist, kann die Steuereinrichtung 40 eine Kurve 66 identifizieren, die mit dem virtuellen Gang 4 zusammenhängt. Dann kann die Steuereinrichtung 40 auf der Kurve 66 für den virtuellen Gang 4 einen Pedalskalierungsfaktor SF suchen, welcher der Geschwindigkeitsdifferenz TS_Δ entspricht. Beispielsweise wird angenommen, dass die Maschine 10 nun eine momentane Fahrgeschwindigkeit TS_Momentan von 32,5 km/h erreicht hat, was einer Geschwindigkeitsdifferenz TS_Δvon 2,5 km/h (d.h. 2,5 km/h von einer Maximalgeschwindigkeit („run-out“)) entspricht. Durch Suchen von 2,5 km/h auf der Kurve 66 für den virtuellen Gang 4 kann die Steuereinrichtung 40 bestimmen, dass der geeignete Pedalskalierungsfaktor SF etwa 90 % beträgt, was bedeutet, dass die momentane Verstellung PR_Momentan,die mit dem rechten Fußpedal 24 zusammenhängt, um 10 % vermindert oder skaliert wird. Andererseits wird angenommen, dass die Maschine 10 nur eine Fahrgeschwindigkeit von 30 km/h oder eine Geschwindigkeitsdifferenz TS_Δvon 5 km/h (d.h. 5 km/h von einer Maximalgeschwindigkeit („run-out“)) erreicht hat. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung 40 5 km/h auf der Kurve 66 für den virtuellen Gang 4 suchen und bestimmen, dass der geeignete Pedalskalierungsfaktor SF 100 % beträgt, was bedeutet, dass die momentane Verstellung PR_Momentan, die mit dem rechten Fußpedal 24 zusammenhängt, nicht vermindert oder modifiziert wird.
In dem Schritt 96 kann die Steuereinrichtung 40 die momentane Pedalverstellung PR_Momentanauf der Basis des Skalierungsfaktors SF skalieren, der in dem Schritt 94 unter Verwendung der Gleichung (1) bestimmt worden ist: $P R_{S k a l i e r t} = P R_{M o m e n t a n} \times S F .$
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, hat der Bediener das rechte Fußpedal 24 vollständig niedergedrückt, was dazu führt, dass die Maschine 10 auf die Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel von 35 km/h für den virtuellen Gang 4 beschleunigt. Demgemäß kann das Signal von dem Sensor 52 eine momentane Pedalverstellung PR_Momentan von 100 % anzeigen. Folglich kann die Steuereinrichtung 40 in dem Fall, bei dem die Steuereinrichtung 40 einen Skalierungsfaktor SF von 100 % berechnet hat, eine skalierte Pedalverstellung PR_Skaliert von 100 % berechnen, was mit der momentanen Pedalverstellung PR_Momentan identisch ist. Wenn die Steuereinrichtung 40 stattdessen einen Skalierungsfaktor SF von 90 % berechnet hat, kann die Steuereinrichtung 40 eine skalierte Pedalverstellung PR_Skaliertvon 90 % berechnen.
In dem Schritt 98 kann die Steuereinrichtung 40 eine skalierte Leistungsquelle-Ausgabedrehzahl S_Skaliert auf der Basis der skalierten Pedalverstellung PR_Skaliert, die im Schritt 96 bestimmt worden ist, bestimmen. Spezifisch kann die Steuereinrichtung 40 in einer Ausführungsform die skalierte Pedalverstellung PR_Skaliertauf dem Leistungsquelledrehzahl-Anweisungskennfeld 68 suchen, um die entsprechende skalierte Leistungsquelle-Ausgabedrehzahl S_skaliert zu bestimmen.
In dem Schritt 100 kann die Steuereinrichtung 40 ein Anweisungssignal, das die skalierte Leistungsquelle-Ausgabedrehzahl S_skaliert angibt, erzeugen und zu der Leistungsquelle 36 leiten. Als Reaktion kann die Leistungsquelle 36 deren gegenwärtige Ausgabedrehzahl so modulieren, dass sie die skalierte Leistungsquelledrehzahl S_skaliert erreicht oder verfolgt. Folglich kann bzw. können in dem Ausmaß, in dem die skalierte Pedalverstellung PR_Skaliert kleiner ist als die momentane Pedalverstellung PR_Momentan, die Ausgabedrehzahl und/oder die Leistung der Leistungsquelle 36 vermindert werden, wodurch Kraftstoff und/oder andere Resourcen eingespart wird bzw. werden. Als ein Beispiel kann, wenn die skalierte Pedalverstellung PR_Skaliert90 % der momentanen Pedalverstellung PR_Momentan beträgt, die Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 um 10 % vermindert werden, wie z.B. von 1600 U/min auf 1440 U/min.
Da darüber hinaus der Bediener nach wie vor das rechte Fußpedal 24 vollständig niederdrückt und die momentane Pedalverstellung PR_Momentan bei 100 % bleibt, kann die Steuereinrichtung 40 nach wie vor eine maximale Drehmomentausgabe T_Angewiesen des CVT 38 anweisen. Als Ergebnis der Verminderung der Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 kann das CVT 38 demgemäß dessen Ausgabedrehzahl erhöhen, um die angewiesene Drehmomentausgabe T_Angewiesen aufrechtzuerhalten. Beispielsweise kann das CVT 38 als Reaktion auf eine 10 %ige Verminderung der Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle 36 dessen Drehmoment-zu-Drehzahl-Verhältnis um 10 % erhöhen. Folglich kann die Maschine 10 dennoch die Zielfahrgeschwindigkeit TS_Ziel, die mit dem ausgewählten virtuellen Gang einhergeht (z.B. 35 km/h), erreichen und/oder aufrechterhalten.
Unter erneuter Bezugnahme auf den Schritt 90 kann die Steuereinrichtung 40 dann, wenn bestimmt wird, dass die Pedalskalierung für den ausgewählten virtuellen Gang nicht zugelassen wird, im Schritt 102 eine unskalierte Leistungsquelle-Ausgabedrehzahl S_Unskaliert auf der Basis der momentanen Pedalverstellung PR_Momentan bestimmen. Wenn beispielsweise ein virtueller Gang 1,5 ausgewählt wird und die Steuereinrichtung 40 bestimmt, dass die Pedalskalierung nicht zugelassen wird (vgl. das virtueller Gang-Kennfeld 56), kann die Steuereinrichtung 40 die momentane Pedalverstellung PR_Momentan (d.h. 100 %) in dem Leistungsquelledrehzahl-Anweisungskennfeld 68 suchen, um eine entsprechende unskalierte Leistungsquelle-Ausgabedrehzahl S_Unskaliert zu bestimmen. Dann kann die Steuereinrichtung 40 ein Anweisungssignal, das die unskalierte Leistungsquelle-Ausgabedrehzahl S_Unskaliert angibt, erzeugen und an die Leistungsquelle 36 senden, wie es vorstehend im Zusammenhang mit dem Schritt 100 diskutiert worden ist. Als Reaktion kann die Leistungsquelle 36 deren gegenwärtige Ausgabedrehzahl modulieren, so dass die unskalierte Leistungsquelle-Ausgabedrehzahl S_Unskaliert erreicht oder verfolgt wird.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die offenbarten Systeme und Verfahren können auf jedwedes Fahrzeug oder jedwede andere mobile Maschine, das oder die ein CVT aufweist, angewandt werden. Insbesondere können die offenbarten Systeme und Verfahren auf eine mobile Maschine mit einem CVT-System angewandt werden, das einen oder mehrere, durch einen Bediener auswählbaren virtuellen Gang oder virtuelle Gänge mit jeweiligen maximalen Fahrgeschwindigkeiten oder Zielgeschwindigkeiten der Maschine bereitstellt.
Durch Skalieren oder Vermindern der Anweisung des Bedieners bezüglich des rechten Fußpedals für den Motor oder eine andere Leistungsquelle der Maschine, wenn sich die Maschine in einem oder mehreren der virtuellen Gänge einer Maximalgeschwindigkeit („run-out“) annähert, kann die Ausgabedrehzahl vermindert werden, wodurch Kraftstoff oder andere fahrzeug- oder maschineneigene Resourcen eingespart wird oder werden. Da ferner nach wie vor eine geeignete Drehmomentanweisung oder -anfrage für das CVT bereitgestellt wird, kann die Maschine nach wie vor auf die gewünschte maximale Fahrgeschwindigkeit oder Zielfahrgeschwindigkeit des virtuellen Gangs beschleunigen und/oder diese aufrechterhalten. Demgemäß ermöglichen die offenbarten Ausführungsformen das Betreiben einer Maschine mit einem CVT-System in einer wirtschaftlichen Weise.
Dem Fachmann ist klar, dass mit den offenbarten Ausführungsformen verschiedene Modifizierungen und Variationen durchgeführt werden können, ohne von dem Wesen oder dem Bereich der Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise können die offenbarten Systeme und Verfahren unter Verwendung verschiedener Typen von Maschinen, Leistungsquellen, CVT's und/oder virtuellen Gängen, die mit verschiedenen Zielfahrgeschwindigkeiten einhergehen, ausgeführt werden.
Darüber hinaus können verschiedene Verfahren verwendet werden, um die Anweisung des Bedieners bezüglich des rechten Pedals zu übersteuern und/oder zu skalieren, um die Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle zu vermindern. Beispielsweise kann in einer anderen Ausführungsform die Anweisung des Bedieners bezüglich des rechten Pedals übersteuert oder skaliert werden und die Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle folglich vermindert werden, nachdem die Leistungsquelle, das CVT und/oder ein anderes System der mobilen Maschine für einen Zeitraum in einem gleichbleibenden Zustand betrieben worden ist. Beispielsweise kann, nachdem das CVT für einen Zeitraum bei einem bestimmten Drehmoment-zu-Drehzahl-Verhältnis betrieben worden ist, die Anweisung des Bedieners bezüglich des rechten Pedals übersteuert oder skaliert werden und die Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle kann vermindert werden. Alternativ oder zusätzlich kann, nachdem die Leistungsquelle für einen Zeitraum bei einer bestimmten Ausgabedrehzahl (z.B. oberhalb einer Schwellendrehzahl) betrieben worden ist, die Anweisung des Bedieners bezüglich des rechten Pedals übersteuert oder skaliert werden und die Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle kann vermindert werden. In einer anderen Konfiguration kann, nachdem der Bediener das rechte Fußpedal für einen Zeitraum bei einer bestimmten Position gehalten hat (z.B. über einen Schwellenwert hinaus verstellt hat), die Anweisung des Bedieners bezüglich des rechten Pedals übersteuert oder skaliert werden und die Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle kann vermindert werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Anweisung des Bedieners bezüglich des rechten Fußpedals übersteuert oder skaliert werden und die Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle kann vermindert werden, wenn die mobile Maschine weniger Leistung nutzt als eine gegenwärtige oder verfügbare Leistungsausgabe der Leistungsquelle.
Andere Ausführungsformen sind für den Fachmann unter Berücksichtigung der Beschreibung und der Ausführung der offenbarten Ausführungsformen ersichtlich. Die Beschreibung und die Beispiele sollen lediglich beispielhaft verstanden werden, wobei der tatsächliche Bereich durch die folgenden Patentansprüche und deren Äquivalente angegeben ist.

Claims

Verfahren (84) zum Steuern einer Leistungsquelle (36) einer mobilen Maschine (10), die ein stufenloses Getriebe (CVT) (38) aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen, von einem Bediener der mobilen Maschine, einer Eingabe, die eine von einer Mehrzahl von Zielfahrgeschwindigkeiten (60) der mobilen Maschine (86) auswählt; Empfangen, von dem Bediener, einer Eingabe, die eine angeforderte Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle angibt; Berechnen einer Differenz zwischen der ausgewählten Zielfahrgeschwindigkeit und einer momentanen Fahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine (92); Einstellen der angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle auf der Basis der berechneten Fahrgeschwindigkeitsdifferenz (94, 96); und Anweisen der Leistungsquelle auf der Basis der eingestellten angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle (100).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Einstellen der angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle das Vermindern der angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Einstellen der angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle umfasst: Bestimmen eines Skalierungsfaktors für die ausgewählte Zielfahrgeschwindigkeit, welcher der berechneten Fahrgeschwindigkeitsdifferenz (94) entspricht; und Einstellen der angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle auf der Basis des Skalierungsfaktors (96).
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Bestimmen des Skalierungsfaktors umfasst: Zugreifen auf ein Skalierungskennfeld (64) für die Zielfahrgeschwindigkeiten, wobei das Skalierungskennfeld Differenzen zwischen den Zielfahrgeschwindigkeiten und der momentanen Fahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine jeweiligen Skalierungsfaktoren (94) zuweist; und Suchen des Skalierungsfaktors auf dem Skalierungskennfeld auf der Basis der berechneten Fahrgeschwindigkeitsdifferenz (94).
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Bestimmen des Skalierungsfaktors das Bestimmen des Skalierungsfaktors in einer Weise umfasst, so dass sich die eingestellte angeforderte Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle relativ zu der angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle vermindert, wenn sich die berechnete Fahrgeschwindigkeitsdifferenz vermindert (94).
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Bestimmen, ob das Einstellen der angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle für die ausgewählte Zielfahrgeschwindigkeit (90) zugelassen wird; und Einstellen der angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle nur dann, wenn bestimmt wird, dass eine Einstellung für die ausgewählte Zielfahrgeschwindigkeit zugelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem: die Zielfahrgeschwindigkeiten jeweilige Skalierungsindikatoren (61) umfassen, die angeben, ob eine Einstellung der angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle für die Zielfahrgeschwindigkeiten zugelassen wird; und das Bestimmen, ob eine Einstellung zugelassen wird, das Identifizieren des Skalierungsindikators für die ausgewählte Zielfahrgeschwindigkeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem: die Mehrzahl von Zielfahrgeschwindigkeiten einen Bereich von Zielfahrgeschwindigkeiten umfasst; und das Bestimmen, ob eine Einstellung zugelassen wird, das Bestimmen umfasst, ob die ausgewählte Zielfahrgeschwindigkeit oberhalb oder unterhalb eines Punkts in dem Bereich liegt.
Steuerungssystem (14) zum Steuern einer Leistungsquelle (36) einer mobilen Maschine (10), die ein stufenloses Getriebe (CVT) (38) aufweist, wobei das System umfasst: einen Speicher, der eine Mehrzahl von Zielfahrgeschwindigkeiten (60) der mobilen Maschine speichert; eine erste Bedienereingabevorrichtung (28), die zum Empfangen einer Eingabe eines Bedieners der mobilen Maschine ausgebildet ist, die eine der Mehrzahl von Zielfahrgeschwindigkeiten auswählt; eine zweite Bedienereingabevorrichtung (24), die zum Empfangen einer Eingabe des Bedieners der mobilen Maschine ausgebildet ist, die eine angeforderte Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle angibt; einen Sensor (54), der zum Erfassen einer momentanen Fahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine ausgebildet ist; und eine Steuereinrichtung (40), die ausgebildet ist zum: Berechnen einer Differenz zwischen der ausgewählten Zielfahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine und der momentanen Fahrgeschwindigkeit der mobilen Maschine; Einstellen der angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle auf der Basis der berechneten Fahrgeschwindigkeitsdifferenz; und Anweisen der Leistungsquelle auf der Basis der eingestellten angeforderten Ausgabedrehzahl.
System nach Anspruch 9, bei dem die Steuereinrichtung zum Einstellen der angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle durch Vermindern der angeforderten Ausgabedrehzahl der Leistungsquelle ausgebildet ist.