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Die
Erfindung betrifft landwirtschaftliche oder industrielle Fahrzeuge
und insbesondere die Drehzahlregelung solcher Nutzfahrzeuge. Insbesondere betrifft
die Erfindung die Drehzahlregelung eines Nutzfahrzeugs, welches
als vom Benutzer gesteuerte und die Geschwindigkeit anpassende Komponente
des Antriebsstrangs des Fahrzeugs ein hydrostatisches Getriebe enthält.
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Landwirtschaftliche
oder industrielle Nutzfahrzeuge verwenden in der Regel einen Antriebsstrang,
der einen Motor aufweist, welcher ein hydrostatisches Getriebe antreibt,
das ein Endantriebsgetriebe oder Stufengetriebe des Fahrzeugs antreibt. Das
Endantriebsgetriebe treibt mindestens ein Rad an. Von der Firma
John Deere Commercial Products erhältliche Traktoren aus der JOHN
DEERE Serie 4000 enthalten derartige Antriebsstränge. Die Fahrzeugdrehzahl wird
in der Regel von dem Nutzer moduliert, indem das Antriebsverhältnis des
hydrostatischen Getriebes über
eine Bewegung eines Fußpedals
verändert
wird. Das Antriebsverhältnis
wird durch Verändern
des Winkels einer Taumelplatte einer Verstellpumpe des hydrostatischen
Getriebes verändert.
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In
Nutzfahrzeugen aus dem Stand der Technik erfolgt die Drehzahlregelung
oder Temporegelung mittels verschiedener Verfahren zum Einstellen
und Halten des Winkels der Taumelplatte der Verstellpumpe. Bei hydrostatischen
Getrieben, die durch den Nutzer mittels mechanischer Hubsteuerungen
moduliert werden, umfassten Einrichtungen zur Temporegelung Elektromagneten
oder Reibungsplatten, um Hebel oder Pedale in einer der Sollgeschwindigkeit entsprechenden
ausgewählten
Position zu halten. Bei elektronisch gesteuerten hydrostatischen
Getrieben wird der Hub der Verstellpumpe normalerweise dadurch gehalten,
dass ein elektrischer Sollstrom aufrechterhalten wird, der den elektrohydraulischen Proportionaldruckverringerungsventilen
zugeführt wird,
welche zur Steuerung des Taumelplattenwinkels eingesetzt werden.
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In
einigen Drehzahlregelungssystemen mit hydrostatischen Getrieben
wird die Fahrzeugdrehzahl dadurch gesteuert, dass ein Sollpunkt
des den Proportionalventilen des hydrostatischen Getriebes zugeführten Zufuhrstroms
konstant gehalten wird. Diese Systeme werden auch als "Regelkreis"-Systeme bezeichnet,
das heißt, über die
Taumelplattenposition gibt es keine mechanische Rückmeldung.
Hydrostatische Getriebepumpen, die über keine mechanische Rückmeldungssteuerung
der Taumelplattenposition verfügen,
können
nicht unter allen Bedingungen eine konstante Grundgeschwindigkeit
aufrechterhalten, indem einfach der Pegel des den Proportionalventilen
zugeführten
Zufuhrstroms aufrechterhalten wird. Eine erhöhte Fahrzeugbeladung führt beispielsweise
aufgrund von Motordrehzahländerungen oder Änderungen
der Getriebeeffizienz zu einer verringerten Drehzahl.
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In
einigen anderen Systemen (US-A-4,282,711) wird eine Steuerung mit
mechanischer Rückmeldung
der Taumelplattenposition bereitgestellt. In diesen Systemen wird
den Ladungen, die zur Veränderung
des Pumpenhubs durch Veränderung
des Taumelplattenwinkels neigen, mittels einer mechanischen Taumelplattenpositionsrückmeldungssteuerung
entgegengewirkt, so dass eine Grunddrehzahl durch Erhöhen oder
Verringern des den Proportionalventilen in Reaktion auf die mechanische
Positionsrückmeldungssteuerung
zugeführten
Steuerungsstroms aufrechterhalten werden kann. Dieses System stellt
jedoch eine Steuerschleife bereit, die nur den Taumelplattenwinkel
aufrechterhält.
Die Grunddrehzahl des Fahrzeugs kann durch die Steuerschleife nicht
sichergestellt werden, da die Steuerschleife keine durch Ladungveränderungen bewirkte Änderungen
der Motordrehzahl oder Änderungen
der Getriebeeffizienz kompensiert.
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Die
Patentschrift DE-A1-3227526 offenbart den Oberbegriff von Anspruch
1 oder 8 und zeigt einen hydrostatischen Antrieb, der eine einstellbare Pumpe
und einen Hydromotor umfasst. Der Antrieb umfasst eine Steuereinrichtung
mit einem elektromagnetisch betriebenen Proportionalventil, welches eine
Steuereinrichtung der Pumpe steuert. Der Hydromotor weist einen
Geschwindigkeitssensor auf, der eine Motordrehzahl erfasst, welche
in einem Verstärker
mit einer Solldrehzahl verglichen wird.
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Die
durch die Erfindung zu erzielende Aufgabe wird darin gesehen, dass
es wünschenswert
ist, in einem hydrostatischen Getriebe eine Drehzahlsteuerung zu
implementieren, bei der keine mechanische Taumelplattenpositionsrückmeldungssteuerung
erforderlich ist, und darin, ein Drehzahlsteuersystem bereitzustellen,
welches durch durch Ladungsänderungen
bewirkte Veränderungen
der Motordrehzahl oder Veränderungen
der Getriebeeffizienz minimal beeinträchtigt wird, sowie das Bereitstellen
eines effektiven Verfahrens zum Erhöhen oder Verringern des Drehzahlsollpunkts
für geringe
und hohe Fahrzeugdrehzahlen.
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Die
Erfindung implementiert daher ein Drehzahlsteuer- oder Temposteuersystem für ein Nutzfahrzeug,
welches durch ein hydrostatisches Getriebe drehzahlmoduliert ist.
Das Drehzahlsteuersystem enthält
einen Controller, wie einen Microcontroller, der einen Eingang zum
Empfangen eines auswählbaren
Solldrehzahlsignals und einen Ausgang zum Senden eines Drehzahlsteuersignals
an mindestens ein Proportionalventil des hydrostatischen Getriebeservosteuersystems
aufweist. Die Fahrzeuggrunddrehzahl wird ständig durch einen Geschwindigkeitssensor überwacht,
der im Betrieb mit einem sich drehenden Teil in dem Fahrzeugantriebsstrang
verbunden ist, welches sich proportional zu der Fahrzeuggrunddrehzahl
dreht, um ein Grunddrehzahlsignal zu erzeugen. Das auswählbare Solldrehzahlsignal
kann in den Mikrocontrollerspeicher eingegeben werden, indem das
Fahrzeug bei einer Sollgrunddrehzahl angetrieben wird und dann ein
Drehzahleinstellschalter aktiviert wird. Durch Aktivieren des Drehzahleinstellschalters
gibt der Geschwindigkeitssensor die gegenwärtige Grunddrehzahl in den
Mikrocontrollerspeicher ein. Der Drehzahlsteueralgorithmus des Mikrocontrollers
vergleicht danach die Solldrehzahl mit dem Grunddrehzahlsignal von
dem Drehzahlsensor und korrigiert das dem Proportionalventil zugeführte Steuersignal,
um die Ausgabe der hydrostatischen Getriebedrehzahl zu korrigieren.
Außerdem
wird ein Schalter zum Erhöhen/Verringern
der Drehzahl bereitgestellt, um die Solldrehzahl manuell um einen
zur Solldrehzahl proportionalen Betrag zu inkrementieren.
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Das
hydrostatische Getriebe enthält
eine Verstellpumpe, die eine variable Volumenflussrate eines unter
Druck stehenden Hydraulikfluids bereitstellt. Die Pumpe weist eine
winkelmäßig verstellbare Taumelplatte
auf, wobei der Pumpenhub durch den Winkel der Taumelplatte eingestellt
wird. Mindestens ein Proportionalsteuerventil ist im Betrieb mit
der Taumelplatte verbunden, um den Winkel der Taumelplatte zu ändern, wobei
das Steuerventil signalmäßig mit dem
Ausgang des Mikrocontrollers verbunden ist. Ein Hydraulikmotor empfängt das
unter Druck stehende Hydraulikfluid von der Pumpe zur Drehung des
Hydraulikmotors.
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Der
Hydraulikmotor ist im Betrieb mit dem sich drehenden Teil, vorzugsweise
einem Getriebe, des Antriebsstrangs verbunden, um den Teil durch die
Drehkraft des Hydraulikmotors zu drehen. Der Geschwindigkeitssensor
ist ausgelegt, um die Drehung des Teils zu erfassen, wobei der Sensor
signalmäßig mit
dem Mikrocontroller verbunden ist, um ein Drehzahlsignal oder einen
Impulsstrang an den Mikrocontroller zu senden. Der Mikrocontroller
steuert die Proportionalsteuerventile, um die Winkelposition der
Taumelplatte in Reaktion auf eine von dem Mikrocontroller berechnete
Differenz zwischen dem Drehzahlsignal und der Solldrehzahl zu ändern.
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Es
wird ein Verfahren zum Steuern der Drehzahl eines Nutzfahrzeugs
dargelegt. Das Verfahren enthält
die folgenden Schritte: ständiges
Erfassen der Drehzahl eines sich drehenden Teils in einem Getriebe
des Fahrzeugs; Betreiben des Fahrzeugs bei einer Sollgrunddrehzahl;
Auswählen,
bei der Sollgrunddrehzahl, der Drehzahl als Solldrehzahl; und, wenn
die Drehzahl des sich drehenden Teils von der Solldrehzahl abweicht, Ändern der
Getriebeausgabe, um die Differenz zu verringern.
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Das
Drehzahlsteuersystem der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet
Fußpedale
zur Drehzahlsteuerung mit Potentiometersensoren, einem Halleffektsensor,
der die Drehzahl eines Getriebes in dem Endantrieb des Getriebes
misst, An-/Aus- und Auswahlschalter und einen programmierten Mikrocontroller,
der einen Drehzahlsteueralgorithmus und Speichermittel aufweist.
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Der
Betrieb der Temposteuerfunktion der bevorzugten Ausführungsform
ist wie folgt: ein An-/Ausschalter ist so positioniert, dass er
die Verwendung der Temposteuerfunktion in der Mikrocontrollersoftware
aktiviert. Durch Verwendung der Fußpedalsteuerungen an dem Fahrzeug
treibt der Nutzer das Fahrzeug auf die für die spezifische Aufgabe erwünschte Drehzahl
an. Sobald die Sollgrunddrehzahl erreicht ist, wird ein zweiter
Schalter zeitweilig gedrückt
und der Mikrocontroller zeichnet die Drehzahl eines sich drehenden
Teils als Solldrehzahl auf, zum Beispiel eines in dem sich proportional
zu der Grunddrehzahl drehenden Getriebe vorhandenen Getriebes. Die Solldrehzahl
wird durch eine neben dem sich drehenden Teil angeordnete Halleffektimpulsaufnehmereinheit
erfasst und in den Speicher des Mikrocontrollers aufgezeichnet.
Der den Proportionalventilen zugeführte Strom, der zum Steuern
des Taumelplattenwinkels der Verstellpumpe verwendet wird, wird
zur gleichen Zeit in den Speicher des Mikrocontrollers aufgezeichnet.
Unter Verwendung des aufgezeichneten Stroms als Anfangspunkt wird
der den den Getriebeausgang steuernden Proportionalventilen zugeführte Steuerstrom über einen
Steueralgorithmus moduliert, um die Solldrehzahl des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten.
Der Algorithmus überwacht
das Drehzahlsignal von der Halleffektimpulsaufnehmereinheit und
erhöht
oder reduziert den den Proportionalventilen zugeführten Steuerstrom
unter Verwendung des Fehlers zwischen der Solldrehzahl und dem tatsächlichen
Drehzahlsignal von der Impulsaufnehmereinheit.
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Im
Temposteuermodus kann die Solldrehzahl in Stufen nach oben und unten
inkrementiert werden, indem zeitweilig Schalter gedrückt werden. Bei
jedem Drücken
des Schalters reagiert der Mikrocontroller durch Ändern der
Solldrehzahl um einen Prozentsatz der gegenwärtigen Solldrehzahl. Dieser Prozentsatz
ist in der Mikrocontrollersoftware einstellbar. Durch Verändern der
Drehzahl um einen Prozentsatz werden kleine Drehzahlveränderungen bereitgestellt,
wenn die Fahrzeugsolldrehzahl gering ist, und größere Drehzahlveränderungen
bei höheren Fahrzeugsolldrehzahlen.
Dies ist ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung. Langsamer Betrieb
erfordert in der Regel kleine Geschwindigkeitsanpassung, und größere Geschwindigkeitsanpassungen
sind normalerweise bei einem Transport bei größeren Geschwindigkeiten auf
der Straße
erwünscht.
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Die
Erfindung stellt eine Temposteuerung für hydrostatische Getriebe bereit,
die keine Taumelplattenpositionsrückmeldung erfordert. Durch
Verwendung eines Getriebedrehzahlsignals zum Darstellen der Grunddrehzahl
und des Drehzahlsignals zum Erzeugen einer Solldrehzahl und Verwenden
der Rückmeldungssteuerung
sind die Solldrehzahl und die Rückmeldungssteuerung
unabhängig
von Drehzahländerungen
des Motors und Änderungen
der Getriebeeffizienz, die durch Veränderungen der Fahrzeugbeladung
entstehen.
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Zahlreiche
andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus
der folgenden eingehenden Beschreibung der Erfindung und ihrer Ausführungsformen
aus den Ansprüchen
und den beigefügten
Zeichnungen leicht ersichtlich.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnungen:
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Temposteuersystems für Nutzfahrzeuge gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine schematische Schnittansicht des in einem hydrostatischen Getriebe
aus 1 verwendeten Servosteuersystems;
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3 ist
eine auseinandergezogene Teilperspektivansicht des Servosteuersystems
aus 2;
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3a ist
eine schematische Schnittansicht eines Proportionaldrucksteuerventils
des Systems aus 3;
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4 ist
eine schematische Schnittansicht eines hydrostatischen Getriebes;
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5 ist
ein Blockdiagramm der Temposteueralgorithmusschritte der vorliegenden
Erfindung;
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6 ist
ein Blockdiagramm einer Drehzahlsteueralgorithmusroutine, die in
der vorliegenden Erfindung enthalten ist; und
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7 ist
eine Drehzahländerungsdiagramm, welches
den Betrieb der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Obwohl
diese Erfindung für
Ausführungsformen
vieler unterschiedlicher Formen geeignet ist, wird in den Zeichnungen
eine spezifische Ausführungsform
davon gezeigt und im Folgenden eingehender beschrieben in dem Verständnis, dass
die vorliegende Offenbarung als eine beispielhafte Darstellung der
Grundsätze
der Erfindung angesehen werden und die Erfindung nicht auf die dargestellte spezifische
Ausführungsform
beschränken
soll.
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1 zeigt
in Form eines Blockdiagramms ein Fahrzeug 20, das eine
bevorzugte Ausführungsform
eines Antriebssteuersystems 24 der vorliegenden Erfindung
enthält.
Das Fahrzeug enthält
ein hydrostatisches Getriebe 26 und ein Stufengetriebe 27, wie
ein Mehrfachdrehzahlschaltgetriebe zum Übertragen von Leistung über ein
Differential (nicht gezeigt) an ein oder mehrere angetriebene Räder 28.
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Das
hydrostatische Getriebe 26 enthält eine Verstellpumpe 30 und
einen Hydraulikmotor 34. Ein Motorantrieb 35 treibt
die Verstellpumpe 30 drehend an. Der Hydraulikmotor treibt
den zwischen dem Hydraulikmotor 34 und dem angetriebenen
Rad 28 angeordneten Mehrfachschaltgetriebeantrieb 27 an. Das
Stufengetriebe 27 enthält
ein Getriebe 40. Ein Getriebedrehzahlaufnehmer 46,
wie beispielsweise ein Halleffektsensor, ist in enger Nähe zu dem
Getriebe 40 angeordnet.
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Das
Steuersystem 24 enthält
einen Controller, wie einen Mikrocontroller 52, auf Basis
eines Mikroprozessors, welcher sich signalmäßig in Kommunikation mit einem
An-/Ausschalter 56 einer Temposteuerung und einem Einstellschalter 58 befindet. Der
An-/Ausschalter 56 aktiviert/deaktiviert den Temposteueralgorithmus
des Mikrocontrollers 52, und der Einstellschalter 58 kann
gezielt aktiviert werden, um den Temposteueralgorithmus in dem Mikrocontroller
zu aktivieren, wie im Folgenden beschrieben. Der Mikrocontroller 52 befindet
sich signalmäßig auch
in Kommunikation mit einem Schalter zum Erhöhen/Verringern der Drehzahl,
dessen Funktionsweise im Folgenden beschrieben werden wird.
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Das
Steuersystem 24 enthält
ein Vorwärtspedal 72 und
ein Rückwärtspedal 74.
Das Vorwärtspedal 72 ist
im Betrieb mit einem Potentiometer 82 verbunden, um ein
Vorwärtspedalpositionsignal zu
erzeugen, und ein Rückwärtspedal 74 ist
im Betrieb mit einem Potentiometer 84 verbunden, um ein Rückwärtspedalpositionssignal
zu erzeugen. Die Potentiometer 82, 84 sind signalmäßig mit
dem Controller 52 verbunden.
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Der
Controller 52 ist über
eine geeignete (nicht gezeigte) Signalkonditionier- oder Verstärkungsschaltung
signalmäßig mit
einem Magneten 106a eines Vorwärtsantriebsproportionaldrucksteuerventils 106 und
mit einem Magneten 108a eines Rückwärtsantriebsproportionaldrucksteuerventils 108 verbunden.
Der Ausgangsstrom zum Versorgen des Vorwärts- oder Rückwärtssteuerventilmagneten 106a, 108a ist
im Wesentlichen proportional zu den entsprechenden Pedalpositionssignalen.
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2 und 3 veranschaulichen
die hydrostatische Getriebeservosteuerung eingehender. Bei einer
gegebenen Motorantriebsdrehzahl und einer Stufengetriebe- oder Endantriebsgetriebeauswahl
stellt das hydrostatische Getriebe durch Betätigen des Fußpedals 72, 74 vorwärts und
rückwärts unendlich
variierbare Drehzahlsteuerung bereit. Jedes Ventil 106, 108 ist
mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Hydraulikfluids S und
einem Rückkehrkanal
R verbunden, der sich unter reduziertem hydraulischem Druck befindet.
Vorzugsweise leitet der Rückkehrkanal
R das Hydraulikfluid zurück
zu dem Behälter
des Fahrzeugs.
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Durch
Drücken
des Vorwärtsfußpedals 72 wird
bewirkt, dass ein elektrisches Ausgangssignal oder eine Spannung
des Potentiometers 82 an den Controller 52 übermittelt
wird. Der Controller 52 erzeugt mittels Software einen
vorgewählten
Stromrampenausgang, um den Magneten 106a des Vorwärtsantriebsproportionalventils 106 mit
Energie zu beaufschlagen. Das Proportionalventil 106 wird
entsprechend dem Rampenausgang geöffnet, wodurch es unter Druck
stehendem Hydraulikfluid, das von der Quelle S in den Eingang 107 des
Ventils 106 zugeführt
wird, ermöglicht
wird, durch das Ventil 106 zu fließen. Das unter Druck stehende
Hydraulikfluid wird in einen Servozylinder 114 kommuniziert
und beaufschlagt diesen an einer Seite eines gleitend in dem Zylinder 114 aufgenommenen
Servokolben 112 mit Druck. Das andere Ventil 108 ermöglicht den
Fluidfluss von innerhalb des Zylinders 114 von einer gegenüberliegenden
Seite des Servokolbens 112 zu dem Rückkehrkanal R.
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Der
Kolben 112 weist eine Rille 115 auf, welche einen
Kolbenfolger 116 hält
(3). Der Kolbenfolger 116 steuert die
Bewegung einer Nockenplatte oder einer Taumelplatte 118 einer
Verstellpumpe. Die Bewegung des Kolbens 112 bewirkt die
Drehung der Nockenplatte 118 in der Hydraulikpumpe aus
der Neutralposition. Der Maximalhub der Pumpe 30 wird erzielt,
wenn der Servokolben 112 zu seiner Extremposition bewegt
wird. Die Nockenplatte 118 kann in einer Reihe von Vorwärtspositionen,
welche durch das Fußpedal 72 ausgewählt werden,
positioniert werden.
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Beim
Drücken
des Rückwärtspedals 74 sendet
der Potentiometer 84 ein elektrisches Ausgabesignal oder
eine Spannung an den Controller 52. Der Controller 52 erzeugt
mittels Software eine vorausgewählte
Stromausgaberampe, um den Magnetantreiber 108a des Rückwärtsantriebsproportionalventils 108 mit
Energie zu beaufschlagen. Das Rückwärtsantriebsproportionalventil 108 wird
entsprechend der Rampenausgabe geöffnet, um es dem unter Druck stehenden
Hydraulikfluid, welches durch einen Einlass 119 des Ventils 108 von
der Quelle S zugeführt wird,
zu ermöglichen,
durch das Ventil 108 zu fließen. Das unter Druck stehende
Hydraulikfluid wird in den Servozylinder 114 kommuniziert
und beaufschlagt diesen an einer dem Servokolben 112 in
dem Zylinder 114 entgegengesetzten Seite mit Druck. Das
andere Ventil 106 wird angesteuert, um den Fluidfluss von
innerhalb des Zylinders 114 von der einen Seite des Servokolbens 112 zu
dem Rückkehrkanal
R zu ermöglichen.
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Die
Ventilmagneten 106a, 108a werden vorzugsweise
durch Impulsbreitenmodulationsstromsignale angetrieben und erzeugen
einen Steuerdruck, der proportional zu der gesteuerten Breite der
Stufenimpulse des auf die Magnetantreiber beaufschlagten Stroms
ist. Während
die Frequenz der Impulse im Wesentlichen dieselbe bleibt, werden
die Impulsbreiten geändert,
um die Ventile zu modulieren.
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Bei
dem hydrostatischen System handelt es sich vorzugsweise um ein Steuerkreisfluidleistungssystem,
das aus einer (nicht gezeigten) Zufuhrpumpe und der Verstellpumpe 30 besteht,
welche durch eine (nicht gezeigte) Flexplatten/Dämpferanordnung angetrieben
wird, welche mit dem Motorschwungrad verbunden ist. Die Zufuhrpumpe
führt ein
unter Druck stehendes Fluid zu den Einlässen des Proportionalventils 107, 119 zu.
Das Rückkehrfluid
von der Servosteuereinheit wird zu dem Behälter des Fahrzeugs geleitet.
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Ein
beispielhaftes Beispiel eines Regelventils, wie das Regelventil 106,
wird in 3a gezeigt. Der Magnet 106a enthält einen
(schematisch gezeigten) Stößel 120,
der durch die (schematisch gezeigte) Magnetspule 121 angetrieben
wird. Der Stößel 120 treibt
eine Ventilspule 122 in einem Gehäuse 123 an. Das Gehäuse stellt
den Einlass 107 des unter Druck stehenden Hydraulikfluids
in Form mehrerer Öffnungen
und einen Ausgang 124 zu dem Hydraulikfluidbehälter in
Form mehrerer Öffnungen
bereit. Ein Steuerdruckauslass 125 kommuniziert Hydraulikfluid
bei einem modulierten Druck zu dem Servozylinder 114, wie
in 2 gezeigt. Die Magnetspule 121 treibt
den Stößel 120 nach
unten (in 3a), um den Einlass 107 zu
dem Auslass 125 durch einen ringförmigen Kanal 122a zu öffnen.
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Der
Kanal 122a ist in einer rechteckigen Öffnung 122b durch
die Spule 122 geöffnet,
um Fluid in ein Inneres 122c der Spule zu kommunizieren.
Das Innere der Spule ist zu dem Auslass 125 geöffnet. Der
Druck des Hydraulikfluids an dem Steuerausgang 125 ist
im Wesentlichen proportional zu der auf die Spule durch den Stößel aufgebrachten
Kraft, welche sich zwischen dem Behälterdruck, dem Druck an dem
Auslass 125 bei geschlossenem Einlass 107, wie
in 3a gezeigt, und dem Zufuhrdruck des unter Druck
stehenden Hydraulikfluids bewegt, wobei sich die Spule 122 nach
unten bewegt, um den Auslass 124 zu schließen und
den Einlass 107 zu öffnen.
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Ein
ringförmiges
Sieb 107a und ein kreisförmiges Sieb 125a können jeweils
an dem Einlass 107 und dem Auslass 125 bereitgestellt
werden.
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Das
Regelventil 108 kann identisch wie oben für das Regelventil 106 beschrieben
konfiguriert werden.
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4 veranschaulicht
das hydrostatische Getriebe 26 eingehender. Die dargestellte
hydrostatische Pumpe 30 ist eine Verstellkolbenpumpe mit
servogesteuertem Axialkolben. Eingangswellenrippen 126 werden
durch eine (nicht gezeigte) Flexplatte, die an dem (nicht gezeigten)
Motorschwungrad angebracht ist, angetrieben.
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Der
Fluidstrom durch die Pumpe 30 wird durch Verändern des
Winkels der Taumelplatte 118 gesteuert. Die aus der Mitte
versetzte Position der Nockenplatte steuert die Länge des
Kolbenwegs in den Kolbenbohrlöchern 132 der
sich drehenden Anordnung. Die Richtung, in der die Nockenplatte
aus der Mitte bewegt wird, bestimmt die Richtung des Fluidflusses
(vorwärts
oder rückwärts). Die
Anzahl von Graden, um die die Nockenplatte gebogen wird, bestimmt,
wieviel Fluid verschoben wird, das heißt, steuert die Getriebedrehzahl.
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Die
hydrostatische Pumpe 30 stellt Hydraulikfluid zu dem hydrostatischen
Motor 34 durch die Rückplatte 138 bereit.
Hydraulikfluid zirkuliert in dem Leistungsstrang in einem Steuerkreis.
Das Fluid verlässt
die hydrostatische Pumpe 30, fließt durch den hydrostatischen
Motor 34 und kehrt zu der hydrostatischen Pumpe zurück. Fluid,
das diesen Steuerkreis verlässt,
wie zur Drainage, wird durch Fluid von der Zufuhrpumpe aufgefüllt.
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Der
hydrostatische Motor 34 ist ein Hochdrehzahlaxialkolbenmotor.
Der Motor ist an der Hinterseite der Rückplatte positioniert. Der
hydrostatische Motor treibt eine Ausgangswelle an, die mit dem Stufengetriebe 27 gekoppelt
ist, welches Leistung an die Räder übermittelt.
Das Stufengetriebe 27 kann ein Mehrfachdrehzahlstufengetriebe
sein, wie beispielsweise ein Dreifach- oder Vierfachdrehzahlgetriebe.
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Das
Temposteuersystem 24 der Erfindung kann durch Drücken des
An-/Ausschalters 56 aktiviert werden und das Fahrzeug kann
dann bei der gewünschten
Solldrehzahl betrieben werden und der Einstellschalter 58 kann
betätigt
werden, um die gewünschte
Solldrehzahl auszuwählen.
Der Drehzahlsteueralgorithmus des Mikrocontrollers 52 steuert danach
die Drehzahl unter Verwendung einer PID-Routine, wie unten mit Bezug
auf die 5 und 6 beschrieben.
Es ist wünschenswert,
die Solldrehzahl durch einen vorgewählten Prozentsatz zu erhöhen oder
zu verringern, wobei ein Erhöhungs/Verringerungsdrehzahlschalter 64 aktiviert werden
kann, um die Solldrehzahl wie unten mit Bezug auf 7 beschrieben,
inkrementell zu erhöhen oder
zu verringern.
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Ein
Verfahren zum Steuern der Drehzahl eines Nutzfahrzeugs wird in 5 dargelegt.
Das Verfahren enthält
die folgenden Schritte: Schritt 300, ständiges Erfassen der Drehzahl
eines sich drehenden Teils in einem Stufengetriebe des Fahrzeugs; Schritt 304,
Betreiben des Fahrzeugs bei einer Sollgrunddrehzahl; Schritt 308,
bei der Sollgrunddrehzahl, Auswählen
der Drehzahl als eine Solldrehzahl; Schritt 312, Aufzeichnen
der Drehzahl des Teils als Solldrehzahl; Schritt 316, Aufzeichnen
des den Proportionalsteuerventilen des hydrostatischen Getriebes
zugeführten
Zufuhrstroms als Anfangszufuhrstrom; Schritt 322, Überwachen
der Drehzahl des sich drehenden Teils; Schritt 324, Vergleichen
der Drehzahl mit der Solldrehzahl; Schritt 326, Bestimmen
einer Differenz zwischen der Drehzahl und der Solldrehzahl; und
Schritt 328, bei Abweichen der Drehzahl des sich drehenden
Teils von der Solldrehzahl, Verwenden einer Korrekturalgorithmusroutine zum
Verändern
des den Proportionalsteuerventilen des hydrostatischen Getriebes
zugeführten
Zufuhrstroms zum Verändern
der Getriebedrehzahlausgabe zum Verringern der Differenz.
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6 veranschaulicht
eine Steueralgorithmusroutine der Software des Mikrocontrollers 52, welche
die Grunddrehzahl, die durch die Halleffektaufnehmereinheit 46 erfasst
wird, mit der Solldrehzahl, die in dem Speicher des Mikrocontrollers
aufgezeichnet ist, vergleicht und welche eine PID-(proportional,
integral, derivatives)-Rückmeldungs-Steuermathematik
verwendet, um die Differenz durch Steuern der Drehzahlausgabe des
hydrostatischen Getriebes zu verringern. Die Routine verändert das
Ausgabesignal von dem Mikrocontroller an die Proportionalsteuerventile,
um die Drehzahlausgabe des hydrostatischen Getriebes zu verringern
oder zu erhöhen.
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Die
Temposteuerfunktion kann ausgeschaltet werden durch: 1. Betätigen der
Bremsen; 2. Betätigen
des Rückwärtsfußpedals;
3. Ausschalten des Schalters, welcher die Temposteuerung aktiviert;
4. wiederholtes Drücken
des Schalters zum Verringern des Drehzahlsollpunkts unter den niedrigsten
Sollpunkt, der durch die Software gestattet ist.
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Um
die vorherige Solldrehzahl wieder aufzunehmen, muss der Nutzer zunächst eine
Vorwärtsbewegung
initiieren, indem die normalen Fußpedalsteuerungen verwendet
werden. Der Erhöhungs/Verringerungsschalter 64 funktioniert
auch als der Wiederaufnahmeschalter, wenn die Temposteuerfunktion sich
in dem ausgeschalteten Modus befindet. Einmal in Bewegung, kann
der Nutzer dann den Schalter 64 zeitweilig drücken, und
der Mikrocontroller wird die Fahrzeugdrehzahl steuern, um unter
Verwendung des Temposteueralgorithmus in dem Mikrocontroller die
vorherige Solldrehzahl zu erhöhen
oder zu verringern.
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7 veranschaulicht
das proportionale Verhältnis
zwischen der Fahrzeugdrehzahl und der Fahrzeugdrehzahländerung
für manuell
ausgewählte Erhöhungs/Reduzierungsdrehzahländerungsschritte.
Unter Verwendung des Drehzahlauswahlschalters 64 kann die
Temposteuerungseinstellung manuell inkrementell um einen Prozentsatz
der gegenwärtigen Solldrehzahl
erhöht
oder verringert werden. Für
geringere Drehzahlen wird es sich bei der inkrementellen Drehzahländerung,
die durch Aktivieren des zeitweiligen Schalters verursacht wird,
um einen vorgewählten
Prozentsatz einer derartigen geringeren Drehzahl handeln, effektiv
eine geringere Drehzahländerung.
Bei größeren Geschwindigkeiten
wird die inkrementelle Drehzahländerung,
die durch Aktivieren des zeitweiligen Schalters verursacht wird,
auch ein vorausgewählter
Prozentsatz, der auf die größere Solldrehzahl
beaufschlagt wird sein, effektiv eine relativ große Drehzahländerung.
Dieses Verhältnis
ist wichtig, da bei geringen Geschwindigkeiten, wie zum Beispiel
für Schrittfahren,
die erforderliche Drehzahländerung
dementsprechend klein ist. Für
das Fahren auf der Autobahn sind die erforderlichen Drehzahländerungen
entsprechend größer.
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Wie
in 7 gezeigt, führt
bei einer Einstellung der Solldrehzahl auf 60 Prozent der Volltraktordrehzahl
die Aktivierung des Schalters 64 entweder zum Erhöhen oder
Verringern der Solldrehzahl beispielsweise zu einer Drehzahländerung
von plus oder minus 3 km/h. Bei einer Einstellung der Solldrehzahl
bei 100 Prozent der Volltraktordrehzahl führt eine Aktivierung des Schalters 64 entweder
zum Erhöhen
oder Verringern der Solldrehzahl zu einer Drehzahländerung
von plus oder minus 5 km/h.