DE60102520T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Warnen eines Bedieners eines Fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Warnen eines Bedieners eines Fahrzeugs Download PDF

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Description

  • Verfahren und eine Vorrichtung zum Warnen eines Bedieners eines Fahrzeugs hinsichtlich des Bedarfs einer Wartung eines Getriebes des Fahrzeugs, insbesondere zum Ersetzen eines Getriebeölfilters bei einer eingeschränkten Filterleistung oder beim Umgehen des Filters.
  • Die Hydrostateinheit eines stufenlos variablen, hydromechanischen Getriebes ist für Schäden anfällig, wenn das Öl mit Partikeln kontaminiert ist. Ölfilter werden dazu verwendet, um Kontaminationen aus dem Öl zu entfernen. Damit ein ununterbrochener Betrieb eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel ein landwirtschaftlicher Traktor, möglich ist, ist auch ein Bypassventil vorgesehen, welches sich automatisch öffnet, falls der Filter einen übermäßigen Leistungsabfall bzw. eine übermäßig eingeschränkte Leistung aufweist. Die aus dem Stand der Technik bekannte Möglichkeit, einen Leistungsabfall eines Filters zu detektieren, erfolgt mit Hilfe eines Druckschalters, der nur dann anspricht, wenn der Leistungsabfall des Filters mehr oder weniger über einem festen Wert liegt. Der Druckschalter kann nicht anzeigen, ob der Filter eine eingeschränkte Leistung aufweist, welche dem Wert entspricht, bei welchem der Filter umgangen wird. Dies hat zur Folge, dass die Getriebesteuereinheit zum Schutz des Getriebes lediglich ein Signallicht anschalten kann, um einen Filter eingeschränkter Leistung anzuzeigen. Falls der Bediener die Warnung ignoriert, kann das Fahrzeug weiter betriebenen werden, bis der Filter umgangen wird und Verunreinigungen bzw. Partikel durch die anfälligen hydraulischen Komponenten geleitet wird.
  • Aus der US 4,685,066 ist ein Kontaminationsmonitor zum Detektieren einer Partikelkontamination in einem flüssigen System bekannt, welches einen Servicefilter und einen ersten Sensor zum Messen eines Druckabfalls bzw, eines Druckdifferenzials entlang des Servicefilters und eine Referenzeinheit zum zur-Verfügung-Stellen-von-Informationen bezüglich der Viskositätsänderungen oder der Fließänderungen der durch den Servicefilter passierenden Flüssigkeit aufweist. Eine programmierbare Datenverarbeitungs- und Schnittstelleneinheit empfängt Daten von dem ersten Sensor und von der Referenzeinheit und stellt eine wahrnehmbare kompensierte Ausgabe zur Verfügung, welche zu dem Kontaminationsgrad des flüssigen Systems korrespondiert. Die Datenverarbeitungs- und Schnittstelleneinheit kann eine Vielzahl von Kommandosignalen für das Erleuchten einer Vielzahl von Lichtern zur Verfügung stellen, wenn ein gewisser Druckabfall- bzw. Druckdifferenzialwert überschritten wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben und weiterzubilden, mit dem bzw. der ein eine eingeschränkte Leistung aufweisender oder ein umgangener Getriebeölfilter detektierbar ist und mit dem bzw, der ein Bediener gewarnt wird, dass der Filter eine eingeschränkte Leistung aufweist, mit dem bzw. der eine weitere Warnung erfolgt, wenn der Filter umgangen wird und mit dem bzw. der vorbeugende Maßnahmen ergriffen werden, um das Bypassventil zu schließen, bevor irgendwelche Beschädigungen auftreten.
  • Dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 oder 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Ein Getriebe ist mit Druckdetektoren an beiden Seiten eines Ölfilters ausgestattet, wobei die Druckdifferenz den Grad der eingeschränkten Leistung des Filters anzeigt. Eine Warnung oder ein Alarm wird aktiviert, wenn die Druckdifferenz einen ersten vorgebbaren Wert überschreitet. In erfindungsgemäßer Weise wird die Warnung oder der Alarm nur dann aktiviert, wenn die Getriebeeingangsdrehzahl oberhalb eines ersten vorgebbaren Drehzahlschwellwerts liegt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich zu dem Filter ein Bypassventil vorgesehen. Ein Druckdetektor misst den Pumpendruck an dem Pumpenauslass, während der andere Detektor an dem Filterauslass angeordnet ist. Der zweite Druckdetektor ist zur Parkbremse benachbart angeordnet, um den am Parkbremsenkolben anliegenden Druck zu messen. Grundsätzlich kann der zweite Druckdetektor irgendwo angeordnet sein, wenn er nur den Druck an dem Filterauslass misst. Die Ausgaben der zwei Druckdetektoren werden zu einer elektronischen Steuereinheit geleitet, welche die zwei Druckmessungen vergleicht und eine entsprechende Aktion veranlasst, um Alarme zu aktivieren, in Abhängigkeit von der Größenordnung der Druckdifferenz entlang des Filters bzw. vor und nach dem Filter.
  • Ein erster Alarm wird aktiviert, falls der Filter teilweise einer eingeschränkten Leistung aufweist, wodurch dem Bediener einen weitergeführten Betrieb des Traktors und die Planung einer Wartung ermöglicht wird. Falls die Druckdifferenz einen zweiten höheren Wert überschreitet, welcher einem umgangenen Filter entspricht, aktiviert die Steuereinheit einen zweiten, ernsthafteren Alarm. Die Steuereinheit reduziert auch die Motordrehzahl, wodurch der Pumpenauslassdruck reduziert wird, so dass die Druckdifferenz entlang des Filters hoffentlich zu dem Punkt reduziert wird, bei welchem das Bypassventil sich schließt. Falls das Bypassventil sich nicht schließt, reduziert die Steuereinheit die Motordrehzahl zu einem niedrigeren Leerlauf, bis der Motor ausgeschaltet wird, und verbringt das Getriebe in eine neutrale Stellung, so dass hierdurch das Vornehmen einer Aktion erzwungen wird. Dies verhindert eine Fortsetzung des Betriebs des Getriebes mit einem geöffneten Bypassventil und einer möglichen Schädigung der Hydrostatischen Einheit.
  • Die Alarme werden nur dann aktiviert, wenn die Öltemperatur über einem vorgebbaren Wert liegen, beispielsweise 20 Grad Celsius. Eine größere Druckdifferenz entlang des Filters wird aufgrund der höheren Viskosität des kalten Öls auftreten. Dementsprechend ist die Druckdifferenz kein Anzeichen eines eine eingeschränkte Leistung aufweisenden oder eines umgangenen bzw. vorbeigeleiteten Filters, wenn das Öl kalt ist.
  • Die Verwendung zweier Druckdetektoren ergibt eine akkurate Messung des Grads der eingeschränkten Filterleistung. Verglichen zu einem einfachen Druckdifferenzschalter ermöglicht eine akkurate Messung bei Verwendung einer hochentwickelten Software die Aktivierung von Alarmen. Weiterhin kann ein stromabwärts angeordneter Druckdetektor dazu verwendet werden, Leckagen oder andere Probleme in dem Getriebe zu diagnostizieren. Mehrere Alarme können für unterschiedliche Grade von eingeschränkten Filterleistungen anstelle von einem bisher bekannten einzelnen eingeschränkten Filteralarm aktiviert werden. Eine Anzeigeeinheit eines Messinstruments kann verwendet werden, um den Filterstatus laufend anzuzeigen.
  • Die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden im Folgenden anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung detaillierter beschrieben, wobei die Zeichnung eine schematische Darstellung eines Teils eines hydraulischen Kreislaufs eines Getriebes zusammen mit der elektronischen Steuereinheit zeigt.
  • Der hydraulische Kreislauf des Getriebes umfasst eine Pumpe 12, welche von dem Motor 14 des Fahrzeugs über die Getriebeeingangswelle angetrieben wird. Ein Druckdetektor 16 ist an dem Pumpenauslass anordnet, um den Pumpendruck zu messen. Von der Pumpe 12 fließt Hydraulikflüssigkeit durch einen Filter 18 und von dort zu dem Rest des Getriebes, inklusive der hydraulischen Steuerung 20 des Getriebes, der hydrostatischen Einheit 22, des Ventils 24 zum Lösen der Parksperre und des Kolbens 26 zum Lösen der Parksperre. Ein Filterbypassventil 28 ist parallel zum Filter 18 angeordnet und ist zum Öffnen ausgebildet, wenn die Druckdifferenz entlang des Filters bzw, vor und nach dem Filter einen vorgebbaren Wert erreicht, beispielsweise 550 kPa +/– 50 kPa.
  • Stromabwärts des Filters 18 ist ein zweiter Druckdetektor 30 angeordnet. In der Figur ist der zweite Druckdetektor 30 zu dem Kolben zum Lösen der Parksperre benachbart angeordnet, um den Flüssigkeitsdruck bei dem Kolben zu messen. Der Druckabfall zwischen dem Auslass des Filters 18 und dem Kolben ist vernachlässigbar und folglich ist die Ausgabe des Druckdetektors 30 ein Maß des Drucks an dem Auslass des Filters 18. Der Druckdetektor 30 könnte auch ggf. unmittelbar benachbart zum Auslass des Filters 18 angeordnet werden. Ein Temperaturdetektor 34 an der Eingangsseite der Pumpe 12 liefert eine Messung der Getriebeöltemperatur.
  • Eine elektronische Steuereinheit 36 empfängt Eingaben von den Druckdetektoren 16 und 30 sowie von dem Temperaturdetektor 34. Die Steuereinheit 36 empfängt und sendet auch Signale zu und von dem Motor 14, inklusive der Motordrehzahl. Die Steuereinheit 36 aktiviert die Alarme 38, welche im Folgenden näher beschrieben werden. Mit den zwei Drucksignalen ist eine akkurate Druckdifferenz messbar, um den Grad der eingeschränkten Filterleistung anzuzeigen.
  • Wenn der Motor mit einer Drehzahl von größer als 800 Umdrehungen pro Minute betrieben wird, wird die Pumpe 12 bei einer ausreichend hohen Drehzahl betrieben, so dass die Druckdifferenz entlang des Filters eine aussagekräftige Anzeige einer eingeschränkten Filterleistung liefert. Wenn die Getriebeöltemperatur niedrig ist, beispielsweise unterhalb von 20 Grad Celsius, kann die erhöhte Viskosität des Öls eine hohe Druckdifferenz entlang des Filters ergeben, selbst wenn der Filter keine eingeschränkte Leistung aufweist bzw. nicht verstopft ist. Folglich muss die Öltemperatur größer als 20 Grad Celsius sein, so dass die Druckdifferenz den Grad der eingeschränkten Filterleistung anzeigt. Die Steuereinheit ist derart programmiert, dass ein Alarm 38 dann aktiviert wird, wenn eine Druckdifferenz entlang des Filters von größer als 350 kPa, eine Motordrehzahl von größer als 800 Umdrehungen pro Minute, eine Öltemperatur von über 20 Grad Celsius und der Tatsache, dass diese Bedingungen für eine Mindestdauer, beispielsweise von 3 s, vorgelegen haben. Dieser Alarm zeigt an, dass der Getriebeölfilter eine eingeschränkte Leistung aufweist und dass der Filter ausgetauscht werden sollte. Der Alarm wird gelöscht, wenn die oben angegebenen Bedingungen nicht länger vorliegen.
  • Ein zweiter Alarm 40 höheren Niveaus wird aktiviert, wenn die Druckdifferenz 500 kPa überschreitet, welche die unterste Grenze darstellt, bei welcher das Bypassventil geöffnet werden kann. Wenn die Motordrehzahl größer als 1500 Umdrehungen pro Minute, die Öltemperatur größer als 20 Grad Celsius, die Parksperre für eine Dauer von mindestens 5 s gelöst und die Druckdifferenz größer als 500 kPa ist, wird der zweite Alarm aktiviert, bis 5 s nachdem diese Bedingungen nicht länger vorliegen. Wenn der Alarm einmal aktiviert wurde, verringert die Steuereinheit die Einstellung der Motordrosselklappe, so dass die maximale Motordrehzahl auf 1500 Umdrehungen pro Sekunde reduziert wird.
  • Wenn die Motordrehzahl unterhalb von 1500 Umdrehungen pro Sekunde reduziert wird, wird die Drehzahl der Pumpe 12 reduziert, wodurch der Druck in dem Hydrauliksystem verringert wird. Durch das Verringern des Drucks im Hydrauliksystem sollte die Druckdifferenz entlang des Filters 18 ebenfalls verringert werden. Dies wird das Schließen des Bypassventils ermöglichen, so dass das Öl wieder gefiltert wird. Die verringerte Motordrehzahl ermöglicht es, dass das Fahrzeug bewegbar ist, es wird jedoch seine Fähigkeiten Arbeit zu verrichten verringern, wodurch der Bediener angeregt wird, den Ölfilter unverzüglich zu wechseln.
  • Falls die Druckdifferenz von größer als 500 kPa länger als 3 s besteht, nachdem die Motordrehzahl unter 1500 Umdrehungen pro Minute herabgesetzt wurde, wird die elektronische Steuereinheit die Motordrehzahl auf eine niedrigere Leerlaufdrehzahl herabsetzen und das Getriebe in eine neutrale Position schalten, bis der Filter gewechselt wird. Hierdurch wird ein kontinuierlicher Betrieb des Getriebes bei einem vorbeigeleiteten Filter verhindert.
  • Die Verwendung von zwei Druckdetektoren liefert eine größere Genauigkeit bei der Erfassung der Beschaffenheit des Filters und ermöglicht das Vorsehen von Warnalarmen für den Bediener, dass eine Wartung erforderlich ist, bevor der Zustand erreicht wird, bei welchem der Filter umgangen wird und bei welchem der hydrostatischen Einheit Schaden zugefügt wird. Bei der Aktivierung des ersten Alarms, bevor der Filter umgangen wird, wird der Bediener immer noch in der Lage sein, das Fahrzeug zu nutzen, wobei er einen Ersatz des Filters plant. Durch das Anhalten des Getriebes kann ein Schaden verhindert werden, wenn der Filter weiterhin umgangen wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist im Zusammenhang mit einem stufenlosen hydromechanischen Getriebe gezeigt und erläutert worden. Die vorliegende Erfindung kann in einem beliebigen hydraulischen System verwendet werden, welches Komponenten aufweist, die empfindlich auf Verunreinigungen reagieren.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Warnen eines Bedieners eines Fahrzeugs hinsichtlich des Bedarfs einer Wartung eines Getriebes des Fahrzeugs, wobei das Getriebe eine Hydraulikpumpe (12) und einen Filter (18) aufweist, welcher stromabwärts der Hydraulikpumpe (12) angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – Detektieren des Drucks an beiden Seiten des Filters (18), – Vergleichen der zwei detektierten Drücke, um eine Druckdifferenz längs des Filters (18) zu bestimmen und – Aktivieren einer Warnung oder eines Alarms, wenn die Druckdifferenz einen ersten vorgebbaren Wert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Warnung oder der Alarm nur dann aktiviert wird, wenn die Getriebeeingangsdrehzahl über einem ersten vorgebbaren Drehzahlwert liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Warnung oder der Alarm nur dann aktiviert wird, wenn die Getriebeöltemperatur über einem vorgebbaren Temperaturwert liegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Filterbypassventil (28) umfasst, mit welchem das Getriebeöl am Filter (18) vorbeileitbar ist und welches dann geöffnet wird, wenn die Druckdifferenz längs des Filters (18) einen zweiten vorgebbaren Wert überschreitet, wobei der erste vorgebbare Wert kleiner als der zweite vorgebbare Wert ist, und wobei der Bediener hinsichtlich einer eingeschränkten Leistung des Filters (18) gewarnt wird, bevor das Getriebeöl am Filter (18) vorbeigeleitet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Warnung oder ein zweiter Alarm aktiviert wird, wenn die Druckdifferenz längs des Filters (18) einen zweiten vorgebbaren Wert um einen dritten vorgebbaren Wert überschreitet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Reduzieren des Hydraulikpumpendrucks die Motordrehzahl unter einen zweiten vorgebbaren Drehzahlwert herabgesetzt wird, wenn die Motordrehzahl über dem zweiten vorgebbaren Drehzahlwert liegt und wenn die zweite Warnung oder der zweite Alarm aktiviert ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Motordrehzahl zu einer niedrigen Leerlaufdrehzahl herabgesetzt wird, wenn die Druckdifferenz längs des Filters (18) über dem dritten vorgebbaren Wert verbleibt, nachdem die Motordrehzahl unter den zweiten vorgebbaren Drehzahlwert herabgesetzt wurde.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und der dritte vorgebbare Wert im Wesentlichen gleich ist, und dass der zweite Alarm beziehungsweise die zweite Warnung dann aktiviert wird, wenn der Filter (18) umgangen wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warnung oder ein Alarm aktiviert wird und eine Getriebeeingangsdrehzahl dann reduziert wird, wenn die Druckdifferenz einen vorgebbaren Wert überschreitet und die Getriebeeingangsdrehzahl über einem vorgebbaren Wert liegt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangsdrehzahl noch weiter reduziert wird und/oder dass das Getriebe in eine neutrale Stellung verbracht wird, falls die Druckdifferenz den vorgebbaren Drehzahlwert überschreitet, nachdem die Getriebeeingangsdrehzahl reduziert wurde.
  10. Fahrzeug, mit einem Motor (14), einem Getriebe und einer elektronischen Steuereinheit (36), wobei das Getriebe eine Hydraulikpumpe (12), einen Filter (18) und ein Filterbypassventil (28) aufweist, wobei ein mit dem Pumpenauslass in Verbindung stehender erster Druckdetektor (16) zum detektieren des Pumpendrucks vorgesehen ist, wobei ein mit dem Filterauslass in Verbindung stehender zweiter Druckdetektor (30) zum detektieren des Drucks am Filterauslass vorgesehen ist, und wobei mit der elektronischen Steuereinheit (36) eine Druckdifferenz längs des Filters (18) bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motordrehzahldetektor vorgesehen ist, dass mindestens ein Alarm (38, 40) von der elektronischen Steuereinheit (36) basierend auf der Druckdifferenz längs des Filters (18) aktivierbar ist, und dass eine Warnung oder ein Alarm aktivierbar ist, falls die Getriebeeingangsdrehzahl über einem ersten vorgebbaren Drehzahlwert liegt.
  11. Fahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Druckdetektor (30) mit einem Kolben (26) zum Lösen einer Parksperre in Verbindung steht und dass mit dem zweiten Druckdetektor (30) der Druck an dem Kolben (26) detektierbar ist.
  12. Fahrzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Alarmen (38, 40) vorgesehen sind, wobei ein Alarm (38) aktivierbar ist, wenn anhand der Druckdifferenz eine eingeschränkte Leistung des Filters (18) erkennbar ist, und dass ein zweiter Alarm (40) aktivierbar ist, wenn die Druckdifferenz einen Wert erreicht, bei welchem das Filterbypassventil (28) geöffnet wird.
  13. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 vorgesehen sind.
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