EP3297884A1 - Verfahren zum betrieb eines fahrzeuggespanns, fahrzeuggespann, zugfahrzeug und arbeitsgerät - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines fahrzeuggespanns, fahrzeuggespann, zugfahrzeug und arbeitsgerät

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Publication number
EP3297884A1
EP3297884A1 EP16724039.9A EP16724039A EP3297884A1 EP 3297884 A1 EP3297884 A1 EP 3297884A1 EP 16724039 A EP16724039 A EP 16724039A EP 3297884 A1 EP3297884 A1 EP 3297884A1
Authority
EP
European Patent Office
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machine
vehicle
engine
vehicle combination
braking torque
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16724039.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Siegfried ANSCHUBER
Gerhard STEMPFER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVL List GmbH
Original Assignee
AVL Commercial Driveline and Tractor Engineering GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVL Commercial Driveline and Tractor Engineering GmbH filed Critical AVL Commercial Driveline and Tractor Engineering GmbH
Publication of EP3297884A1 publication Critical patent/EP3297884A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60Y2200/221—Tractors
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a vehicle combination, wherein the vehicle combination comprises a towing vehicle, in particular a traction vehicle designed as a tractor or self-propelled work machine, and at least one working device mechanically connectable to the traction vehicle and for energy transmission, in particular electrically and / or hydraulically at least one trailer.
  • the traction vehicle has an internal combustion engine and at least one first machine, which can be operated as an engine, and at least one first axle, which can be driven by the internal combustion engine, wherein the internal combustion engine can be driven by means of the first machine.
  • the implement has at least one second machine operable as a work machine and at least one second axis mechanically coupled to the second machine.
  • the invention relates to a vehicle combination as described above and a towing vehicle for such a vehicle combination and a working device for such a vehicle combination.
  • traction vehicles which have an internal combustion engine and an engine operable as an engine, wherein the engine is usually operable as an electric motor electric machine, which is provided as a starter motor for the internal combustion engine and / or as an engine for a power take-off.
  • trailers with Rekuperationsbremse which have a mechanically coupled to at least one axis work machine, which can be driven by the mechanical kinetic energy of the axis, the work machine is usually an operable as a generator electric machine.
  • An object of the present invention is to provide an alternative method of operating a vehicle combination as described above, in particular an improved method enabling a more efficient operation of a vehicle combination. Another object is the provision of an alternative, in particular improved vehicle combination and the provision of an alternative towing vehicle and an alternative implement.
  • An inventive method is characterized in that when the vehicle combination is in overrun and / or braking operation, the vehicle combination is operated at least temporarily in a first operating mode in which the second machine is operated as a working machine and by means of the mechanical kinetic energy of the second axis and in which the first machine is operated as an engine and drives the internal combustion engine, wherein at least a part of the energy generated by the second machine is used to drive the first machine.
  • the vehicle combination when the vehicle combination is in coasting and / or braking mode, the vehicle combination is operated at least temporarily such that energy is generated or converted from mechanical kinetic energy of the second axis of the implement by means of the second machine operated as a working machine is at least partially transmitted to the engine of the towing vehicle, said energy is at least partially used for driving the first engine operated as an engine.
  • a vehicle combination within the meaning of the invention is an association of at least one towing vehicle with at least one further vehicle and / or at least one implement.
  • a vehicle is understood to mean a mobile means of transport.
  • a towing vehicle is a vehicle that is adapted to pull and / or push other vehicles.
  • a working device is understood to mean a device that can be coupled to a towing vehicle, such as a trailer, a tedder or the like.
  • a tractor is understood to mean a towing vehicle which is used in particular in agriculture and is designed to train one or more vehicles, but also to drive agricultural machines and / or implements.
  • a motor vehicle is understood, which is determined and suitable according to its design and with its special, firmly attached to the vehicle facilities for performing work, but not for the transport of persons or goods.
  • Self-propelled machines are, for example, harvesters, combine harvesters, construction machines and various special machines such as truck cranes and the like.
  • An engine according to the invention is understood to mean a machine which gives off energy.
  • a working machine in the sense of the invention is understood to mean a machine which can be driven and is designed to absorb energy in the form of mechanical work.
  • a drivable axle in the sense of the invention is understood to mean an axle which can be driven by means of an engine.
  • the part of the energy generated or converted by the second machine, which is not used to drive the first machine is supplied to an energy store.
  • the complete energy generated or converted by the second machine is used to drive the first machine.
  • the at least one implement in particular the at least one trailer, is mechanically connected to the towing vehicle and coupled to the towing vehicle for energy transmission, wherein the implement for power transmission is preferably electrically and / or hydraulically coupled to the towing vehicle.
  • each of the implements is in each case mechanically connected directly to the towing vehicle and / or directly electrically and / or directly hydraulically coupled to the towing vehicle.
  • One or more implements may also be indirectly mechanically connected to the towing vehicle and / or electrically and / or hydraulically coupled.
  • two or more implements such as two trailers, can be arranged one behind the other in series on the towing vehicle, wherein only the immediately behind the towing vehicle arranged implement is mechanically connected directly to the towing vehicle and coupled directly to the power transmission and other implements indirectly.
  • the first, driven by the internal combustion engine axis of the towing vehicle is mechanically coupled to the crankshaft of the internal combustion engine, in particular via at least one transmission and a clutch.
  • the first machine is preferably an electric machine which can be operated as an electric motor, a reciprocating piston machine or a turbomachine that can be operated as a turbine, in particular a hydraulic motor.
  • the tractor is a tractor, it may be advantageous if the first machine is designed as an axial piston motor.
  • the first machine is mechanically coupled to the crankshaft of the internal combustion engine, in particular via at least one transmission, for example a gear transmission and / or a belt transmission.
  • at least one transmission for example a gear transmission and / or a belt transmission.
  • the second machine is preferably an electric machine that can be operated as a generator or a turbomachine that can be operated as a pump, in particular a hydraulic turbomachine, preferably a hydraulic pump.
  • the second machine is designed as an axial piston pump or as a gear pump.
  • the first machine and the second machine are directly coupled together, in particular electrically or hydraulically.
  • the first machine and the second machine can also be coupled to one another indirectly with the interposition of an energy store and / or power electronics.
  • the vehicle combination is at least temporarily operated in overrun and / or in braking mode when driving downhill in the first mode of operation, preferably during the entire downhill. Due to the significantly larger acting forces when driving downhill compared to a ride in the plane, the forces acting increase with increasing slope, resulting in a greater mechanical kinetic energy. Thus, by means of the second machine when going downhill particularly much mechanical energy can be converted and provided. As a result, particularly efficient operation is possible when downhill skiing is utilized as much as possible for operation in the first mode of operation.
  • a defined engine braking torque is at least temporarily applied by means of the engine braking device to the first axis of the towing vehicle, wherein the engine braking torque is preferably applied when the vehicle combination in overrun operation and / or in braking mode, in particular when the vehicle combination is in the first operating mode.
  • Engine braking devices with which kinetic energy in particular can be converted into thermal energy, are known in principle from the prior art, in particular as Dekompensionsbremsen.
  • the engine braking power can be significantly increased.
  • the other brake systems of the vehicle combination in particular not wear-free working braking devices of towing vehicle and implement, be relieved, it being particularly advantageous that the energy can be generated recuperatively by the second machine in overrun and / or braking operation.
  • preferably other components such as preferably an engine fan and / or an air compressor, can be coupled to the internal combustion engine in a torque-effective manner, in particular in coasting operation and / or in braking operation.
  • these components, in particular the engine fan and / or the air compressor, in train operation be decoupled from the engine so that they do not cause a load torque on the crankshaft driven by the internal combustion engine.
  • a defined engine braking torque is applied to the first axis of the tractor by means of the engine brake device in overrun mode and / or in braking mode at least temporarily when driving downhill.
  • the load of the remaining brake devices which are usually designed as a friction lining brakes and are subject to wear, can be significantly reduced.
  • the risk of brake fading, an undesirable decrease in the braking effect due to heating or overheating of the brake, which can lead to a safety-critical extension of the braking distance can be reduced.
  • Another advantage is that the engine brake device works almost wear-free.
  • a defined braking torque is at least temporarily applied by means of the second machine to the second axis of the implement, wherein the braking torque is preferably applied when the vehicle combination is in overrun and / or in braking mode, in particular, if the vehicle combination is in the first operating mode.
  • a defined braking torque is applied to the second axis of the implement at least at times when driving downhill, in particular when the vehicle combination is formed from a towing vehicle and a very heavy implement. Because especially when driving downhill, it may be advantageous to mitzubremsen the implement to maintain the stability of the vehicle combination.
  • the load on the brake device of the working device which is usually designed as a friction lining brake and is subject to wear, can be significantly reduced in a simple manner or be completely avoided at low slopes. In particular, the thermal load and thus the risk of fading can be significantly reduced.
  • a defined braking torque can also be applied to the second axis almost without wear.
  • the first machine and / or the engine brake device and / or the second machine are preferably controlled such that a defined engine braking torque is applied to the engine first axis of the towing vehicle and / or a defined braking torque is applied to the second axis of the implement, wherein the defined engine braking torque and / or the defined braking torque is preferably applied in dependence on a determined driving condition.
  • the first machine and / or the engine brake device and / or the second machine are controlled such that between the by means of the first machine and / or the engine brake device applied to the first axis of the towing vehicle engine braking torque and set the braking torque applied by the second machine to the second axis of the implement a defined braking torque distribution.
  • the braking torque distribution is set such that sets a defined extension or compression of the vehicle combination, the defined braking torque distribution is preferably set depending on the current compression or extension.
  • the defined braking torque distribution can also be adjusted as a function of further variables in addition to the extension or compression, in particular delay-optimized, for example as a function of one Vehicle clamping speed or a brake pedal pressure or slip-controlled.
  • the slip at the wheels of the driven axle of the towing vehicle and on the wheels of the driven axle of the implement is preferably adjusted by adjusting a drive power and / or a braking power by a corresponding control of the first machine and / or the second machine.
  • the engine braking torque and / or the braking torque can be applied to the first axis of the towing vehicle and / or the second axis of the implement such that between a acting on the tractor towing vehicle Retroantriebsmoment and acting on the implement work implement total drive torque set desired, defined torque distribution and as a result sets a desired, defined extension or compression and / or a desired, defined slip.
  • the current extension and / or compression is preferably detected, in particular directly or indirectly, wherein the extension can be detected directly, for example by means of a force measuring device between towing vehicle and implement or indirectly from detected wheel speeds of Towing vehicle and implement and the actual vehicle speed can be determined.
  • the vehicle combination In order to ensure a safe start-up with the vehicle combination, the vehicle combination must be prevented from being pushed by the implement. This can be achieved by setting a defined stretch or compression during startup.
  • the second machine in a further advantageous embodiment of the method according to the invention, in particular for starting in the forward direction downhill from the braked stop, in which the vehicle combination is held by a further braking device to effect a stretching of the vehicle combination when starting in the forward direction downhill, in a first step when releasing the further braking device, the second machine is controlled such that by means of the second machine, a braking torque is applied to the second axis of the implement so that the implement is held at a standstill until by the forward movement the towing vehicle after the release of the further braking device, a defined extension of the vehicle combination is achieved.
  • the braking torque applied by means of the second machine is preferably continuously reduced such that the defined, defined extension remains virtually constant until the implement has reached the same vehicle speed as the towing vehicle.
  • the braking torque is increased again so that a defined extension is maintained during downhill driving on.
  • the vehicle combination can preferably be operated in a first operating mode or in at least one further operating mode as a function of a determined driving state.
  • the first machine is further operable as a work machine
  • the second machine further as an engine and the second axis is preferably a drivable axle, in particular an electrically and / or hydraulically driven axle.
  • the first machine is operated as a work machine and driven by the internal combustion engine, wherein the second machine is operated as an engine and drives the drivable axle of the implement, wherein the first machine and the second machine are coupled to one another in such a way that the energy generated by the first machine in the generator mode can be used to drive the second machine.
  • the vehicle combination is at least temporarily operated in a second operating mode when the vehicle combination is in train operation.
  • a vehicle combination according to the invention has a towing vehicle, in particular a towing vehicle designed as a tractor or self-propelled work machine, and at least a to the towing vehicle mechanically connectable and for energy transmission, in particular electrically and / or hydraulically coupled implement on, in particular at least one trailer.
  • the traction vehicle has an internal combustion engine and at least one first engine, which can be operated as an engine, and at least one first axle, which can be driven by the internal combustion engine, wherein the internal combustion engine can be driven by means of the first engine.
  • the implement has at least one second machine operable as a work machine and at least one second axis mechanically coupled to the second machine.
  • the vehicle combination is designed in such a way that at least a part of an energy generated by the second machine can be used to drive the first machine.
  • a vehicle combination according to the invention is designed such that the energy generated or converted by the second machine can be at least partially transmitted to the towing vehicle, in particular to the first machine. That is, the towing vehicle and the implement are not only mechanically interconnectable, but may be coupled together such that at least a portion of the energy generated by the second machine may be transferred from the implement to the towing vehicle and in particular may be routed to the first machine.
  • the first machine of the towing vehicle which can be operated as an engine is preferably an electric machine which can be operated as an electric motor, a reciprocating piston engine or a turbomachine which can be operated as a turbine.
  • the second machine is in an advantageous embodiment of the vehicle combination, in particular of the working device, an electric machine which can be operated as a generator or a turbomachine which can be operated as a pump.
  • the first machine of the tractor is further operable as a work machine and the second machine of the implement further as the engine and the second, with The second machine mechanically coupled axis of the implement can be driven by means of the second machine.
  • the vehicle combination in particular the towing vehicle, a device for determining at least one driving state and can be operated in particular in response to a determined driving condition in a first operating mode or in at least one other operating mode, wherein in the at least one further operating mode, the first machine as Working machine is driven and driven by the internal combustion engine, the second machine is operated as an engine and drives the drivable axis of the implement, wherein the first machine and the second machine are coupled to each other such that the energy generated by the first machine for driving the second machine is usable.
  • the first machine is preferably an electric machine that can be operated as an electric motor and as a generator, i. a so-called motor generator, or a turbomachine-type turbomachine, i. a so-called pump turbine.
  • the second machine is for this purpose an electric machine which can be operated as a generator and as an electric motor, i. a so-called motor generator, or a turbo-machine and a pump-operated turbomachine, i. a so-called pump turbine,
  • the first machine and / or the second machine are each an electrical machine operable as both an electric motor or a generator, i. a motor generator, or a turbo-machine or pump-driven turbomachine, i. a pump turbine.
  • the first machine and / or the second machine is an axial piston machine.
  • the second machine is an electric machine which can be operated as an electric motor and as a generator
  • the first Machine also, or if the second machine is operated as an electric motor and as a generator electric machine and the first machine is a pump turbine, ie, both a turbine-operated turbomachine and as a pump operable turbomachine.
  • the towing vehicle and the implement are mechanically interconnected and coupled to each other for energy transfer, in particular electrically and / or hydraulically, depending on the configuration of the first machine and the second machine, in particular depending on the configuration of the second machine.
  • the vehicle combination according to the invention is designed such that the electrical energy generated by the second machine designed as an electrical machine can be transmitted to the towing vehicle.
  • the towing vehicle is preferably coupled to the implement in such a way that the flow energy generated by the second machine can be transmitted to the towing vehicle.
  • the tractor has an engine brake device, wherein by means of the engine brake device, an engine braking torque can be applied at least to the first axis of the towing vehicle.
  • the vehicle combination is preferably designed such that the engine braking torque can be applied when the vehicle combination is in overrun and / or in braking mode, in particular, when the vehicle combination is in the first operating mode and the internal combustion engine is driven by the first machine.
  • the engine braking device has a dynamic pressure braking device, wherein the dynamic pressure braking device preferably has at least one exhaust side damper, applied with the back pressure and thus a resistance in the exhaust line can be, whereby a force acting on the crankshaft of the engine engine braking torque is generated.
  • Generic dynamic pressure braking devices are well known in the art, for example, as so-called Jacobs Exhaust Brake® Jacobs Vehicle Systems®.
  • the engine braking device has a decompression brake device.
  • Decompression brake devices are also known from the prior art, for example as so-called Compression Release Brake from Jacobs Vehicle Systems®.
  • a decompression braking device in the context of the invention is understood to mean a braking device which has at least one outlet valve or an additional valve which can be opened at the end of the compression stroke in order to reduce pressure in the cylinder, i. to decompress.
  • the engine brake device on a ventilation brake device is also known in the art, for example in the form of so-called Bleeder Brakes, also from Jacobs Vehicle Systems®.
  • a bleeder brake device is understood to mean a braking device which has at least one constant throttle in the form of an additional small valve with a small cross-section parallel to the exhaust valves of the engine, which can be kept in a defined open position during the entire engine braking operation, or comprising at least one exhaust valve, which can be maintained in a defined open position during the entire engine braking operation.
  • the vehicle combination in particular the towing vehicle, at least one control device for controlling the first machine and / or the engine brake device, wherein the first machine and / or the engine brake device can be controlled such that a defined motor Braking torque can be applied to the first axis of the towing vehicle.
  • the vehicle combination in particular the implement, at least one control device for controlling the second machine, wherein the second machine can be preferably controlled such that a defined torque, in particular a defined braking torque, on the second axis of the implement can be applied.
  • the vehicle combination is designed such that between the means of the first machine and / or the engine brake device applied to the first axis of the towing vehicle engine braking torque and the means of the second machine can be applied to the second axis of the implement braking torque defined braking torque distribution can be adjusted.
  • the braking torque distribution can be adjusted in such a way that defines defined stretching or compression of the vehicle combination, the defined braking torque distribution can preferably be adjusted depending on the current compression and / or extension.
  • a defined extension or compression can be set, in particular an engine torque and torque can be applied to the first axis and the second axis such that between a force acting on the tractor towing vehicle total drive torque and one on the Work implement acting implement total drive torque a desired, defines defined torque distribution and consequently the desired, defined stretching or compression.
  • the implement next to the second machine on a third machine the second machine is mechanically coupled at least to a left wheel of the second axis of the implement, and the third machine mechanically at least is coupled to a right wheel of the second axis, wherein the second and the third machine are operable at least as a work machine.
  • a towing vehicle according to the invention in particular a towing vehicle according to the invention designed as a tractor or self-propelled work machine, is characterized in that it is designed to form a vehicle combination according to the invention in at least one mechanically coupled state with a suitably designed work implement.
  • a working device according to the invention in particular a trailer according to the invention, is characterized in that it is designed to form an inventive vehicle combination in an at least mechanically coupled state with a suitably designed towing vehicle.
  • FIG. 1 in a schematic representation of a first embodiment of an inventive
  • FIG. 1 shows the energy flow between the individual units of a vehicle combination according to the invention in accordance with an exemplary implementation of a method according to the invention with braked downhill driving in the forward direction of travel
  • FIG 4 is a graph showing the speed of the first axle wheels and the second axle speed, a brake torque applied to the second axle by the second machine, and a brake torque applied to the second axle by the parking brake versus time as shown in FIG an exemplary implementation of a method according to the invention when starting in the forward direction downhill from standstill result, and
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a second embodiment of a erfindungsspa.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a vehicle combination 100 according to the invention with a first embodiment of a towing vehicle according to the invention 1 10, which is coupled both mechanically and electrically with an inventive implement 120 in the form of a biaxial trailer.
  • the towing vehicle is mechanically coupled via a drawbar 172, while a high-voltage line with an AEF connector 145 is provided between the towing vehicle 110 and the implement 120 for electrical coupling, in particular for the energy transmission of electrical energy.
  • AEF connector 145 is a trained according to a common standard in agricultural machinery connector, the abbreviation AEF stands for Agricultural Industry Electronics Foundation, which is formed in this vehicle combination 100 in addition to the transmission of electrical energy in the high-voltage range.
  • the towing vehicle according to the invention 1 10 is formed with two lanes with a front axle 1 1 1 and a rear axle 1 12, which each have a left wheel 1 1 11 and 1 121 and a right wheel 1 1 1 r and 1 12r.
  • the tractor 1 10 in this embodiment is a four-wheel drive tractor having an engine 130 with an engine braking device 131, the engine 130 being mechanically coupled to a first engine 140 via a clutch 160 to a transmission 170 and via a rear differential 171 to the two Wheels 1 121 and 1 12r the rear axle 1 12 is coupled.
  • the engine 130 is also coupled to the two wheels 1 1 11 and 1 1 r of the front axle 1 1 1 and in addition to the rear axle 1 12 for driving the front axle 1 1 1 is formed, the front axle 1 1 1 also has a here not shown Vorderachsdifferential and the transmission 170 is coupled to the engine 130.
  • the first machine 140 in this embodiment is an electric machine operable as both an electric motor and a generator, ie, a motor generator 140 which is both adapted to be driven by the engine 130 and also intended to drive the engine 130.
  • the towing vehicle comprises a first, grounded power converter 141, a power distribution device 142, a second, grounded power converter 143 and an energy storage 144.
  • the first power converter 141 is designed to convert alternating current generated by the first electric machine 140 into direct current
  • the second power converter 143 is intended to convert direct current transmitted from the power distribution device 142 into alternating current and to supply the AEF connector 145 or vice versa convert AC power to DC power from the current supplied by the AEF connector 145 and transmit it to the power distribution device 142.
  • the generated electrical energy can be supplied completely or only partially to the energy store 144.
  • the implement 120 has a second machine 150 which, in this embodiment of a vehicle combination 100 according to the invention, is also an electric machine 150 operable both as a generator and as an electric motor, i. also a motor generator.
  • the second machine 150 is mechanically coupled via a spur gear 180, a propeller shaft 181 and a differential gear 190 to a second axle 121, wherein the wheels 121 1 and 121 r of the second axle 121 of the implement 120 can be electrically driven by the second machine 150.
  • the implement 120 in this case also has a further axis 122 with wheels 1221 and 122r, which, however, can not be driven in this embodiment.
  • All axles of the vehicle combination 100 ie both all axles of the tractor 1 10 and the implement 120 can be braked in this embodiment, to each wheel a corresponding friction lining brake device is provided, which are each unspecified.
  • the vehicle combination 100 according to the invention is designed such that, when it is in coasting and / or braking operation, it can be operated at least temporarily in a first operating mode, in which the second electric machine 150 is operated as a generator according to the invention and by means of the mechanical Motion energy of the second axis 121 is driven while the first machine
  • the 140 is operated as an electric motor and drives the internal combustion engine, wherein at least a portion of the electrical energy generated by the second machine 150 is used to drive the first electric machine 140.
  • the electrical energy generated thereby by the second electric machine 150 can be transmitted via the unspecified high-voltage line and the AEF connector 145 from the trailer 120 to the towing vehicle 1 10, in particular to the power converter 143, soften the alternating current generated by the second electric machine 150 converts into direct current and the power distribution device 142 supplies, by means of which the transmitted electrical energy to the energy storage 144 and / or the power converter
  • the power converter 141 converts the direct current into alternating current again so that the electrical energy for driving the first electric machine 140, with which the internal combustion engine 130 can be driven, is available.
  • a defined engine braking torque can be applied to the first axle 1 12, which can be driven by means of the internal combustion engine 130.
  • an engine braking torque can be applied when the vehicle combination 100 is in overrun mode and / or in braking mode, in particular when driving downhill and / or when the vehicle combination 100 is in the above-described first operating mode according to the invention.
  • This is particularly advantageous because due to the additional drive of the internal combustion engine 130 by the first machine 150, a particularly high engine braking performance can be achieved and thus the load on the remaining braking devices, in particular the load of the friction lining brake devices of the vehicle combination 100, can be significantly reduced .
  • the trailer 120 according to the invention is also formed in this embodiment, such that by means of the second electric machine 150 in addition a defined braking torque can be applied to the second axis 121 of the implement 120, wherein the braking torque can be applied in particular when the vehicle combination in overrun mode and or in braking mode, in particular when the vehicle combination is in the first operating mode.
  • the vehicle combination has a control device, not shown here, for driving the first machine 130 and / or the engine brake device 131 and / or the second machine 150, all the aggregates, i. the first machine 140 and / or the engine brake device 131 and / or the second machine 150 can be controlled in this embodiment such that a defined engine braking torque to the first axis 1 12 of the towing vehicle 1 10 and / or a defined braking torque on the second axis 121 of the trailer 120 according to the invention can be applied.
  • the defined engine braking torque and the defined braking torque can be applied depending on a determined driving state.
  • the engine braking torque and the braking torque that can be applied to the second axle 121 of the trailer 120 can be adjusted such that a defined braking torque distribution is established between these two braking torques.
  • the braking torque distribution can be adjusted such that a defined extension or compression of the vehicle combination 100 sets, wherein the defined braking torque distribution can be adjusted in a particularly advantageous manner depending on the current compression and / or extension.
  • Fig. 2 shows schematically with reference to FIG. 1, the energy flow in carrying out a method according to the invention when driving forward downhill in overrun and / or braking mode, during operation of the vehicle combination 100 in the first mode of operation, the solid arrows here the energy flow of electrical energy Ee to symbolize and the dashed black arrows the energy flow of mechanical energy Em.
  • mechanical kinetic energy Em is generated in this case in the first operating mode by means of the downhill and downhill wheels 121 and 121 R, which are transmitted via the axle differential 190 and the cardan shaft 181 as well the spur gear 180 of the second electric machine 150 is supplied, which converts the mechanical kinetic energy Em into electrical energy Ee.
  • the electrical energy Ee is transmitted from the implement 120 according to the invention to the towing vehicle 1 10 according to the invention and fed via the power converters 143 and the interposed power distribution device 142 of the first electric machine 140 and the energy storage 144.
  • the entire electric energy Ee generated by the second electric machine 150 in the generator mode is supplied to the first electric machine 140 of the towing vehicle 110.
  • the first electric machine 140 is driven, which converts the electrical energy Ee correspondingly into mechanical energy Em, with which the internal combustion engine 130 is driven.
  • the braking effect of the existing engine braking device can be significantly increased, since the internal combustion engine 130 can be operated in a different operating point required for a higher braking effect, so that a significantly increased braking power of towing vehicle 1 10 results and as a result an improved braking performance of the entire vehicle combination 100.
  • the vehicle combination 100 is designed such that the first electric machine 140 can be operated as a generator, ie as a working machine, generating power, in particular by being driven by the internal combustion engine 130. That is, in this case, the energy flow is exactly in the opposite direction, see FIG. 3.
  • mechanical energy Em is transmitted from the engine 130 to the first electric machine 140, which operates as a work machine and supplies generated electric power Ee to the power converter 141, from which the electric power Ee is supplied to the power converter 143 through the power distribution device 142 is transmitted to the trailer 120 via the AEF connector 145.
  • the electric power Ee is supplied to the power converter 143 through the power distribution device 142 is transmitted to the trailer 120 via the AEF connector 145.
  • the transferred to the trailer 120 electrical energy Ee is used in this case to drive the second electric machine 150, which converts the electrical energy Ee into mechanical energy Em, which by means of the spur gear 180 and the propeller shaft 181 and the axle differential 190 to the two Wheels 1211 and 121 r of the second axis 121 of the trailer 120 is transmitted.
  • the vehicle combination described 100 is further adapted to start on the mountain in the forward direction downhill from a standstill in which the vehicle combination is held by a further braking device, for example by means of the parking brake or the friction lining brake, which is not specified here, first when loosening the Further braking device by means of the second machine 150 so as to apply a braking torque to the second axis 121 of the implement 120, that the implement 120 is held at a standstill until the forward movement of the towing vehicle 1 10 reaches a defined extension of the vehicle combination 100 after releasing the further braking device is.
  • a further braking device for example by means of the parking brake or the friction lining brake, which is not specified here, first when loosening the Further braking device by means of the second machine 150 so as to apply a braking torque to the second axis 121 of the implement 120, that the implement 120 is held at a standstill until the forward movement of the towing vehicle 1 10 reaches a defined extension of the vehicle combination 100 after releasing the further braking device is.
  • the braking torque applied by means of the second machine 150 can then be continuously reduced such that the achieved, defined Stretch remains almost constant or sets to a desired value until the implement 120 has reached the same speed as the towing vehicle 1 10.
  • the braking torque can be increased or adjusted again so that a defined extension of the vehicle combination 100 is further maintained during downhill.
  • FIG. 4 shows the course of the speed of the wheels of the second axle 121 of the implement 120 and of the first axle 12 of the towing vehicle 110 over time, together with the respectively applied braking torques M_Brems_wB and M_Brems_M2 the further braking device or the second machine 150th
  • the vehicle combination is first held by means of the further braking device, i. It is first applied a braking torque M_Brems_wB on the second axis 121, which is symbolized by the solid line.
  • a braking torque M_Brems_M2 is applied to the second axle 121 of the trailer by means of the second electric machine 150, so that the wheels 1211 and 121 r of the second axle 121 are still kept at a standstill.
  • the towing vehicle After releasing the further braking device, the towing vehicle begins to roll, which is clearly visible here at the speed n_ZF of the wheels 1 121 and 12 12r of the towing vehicle 1 10, which is symbolized by the dashed line.
  • the braking torque M_Brems_M2 applied by the second machine 150 is increasingly reduced until the implement 120 or the wheels 1211 and 121 r of the second axle 121 the same speed n_AG has reached / have as the towing vehicle 1 10, which is represented symbolically by the running parallel to the wheel speed of the towing vehicle wide-dotted line.
  • the setting of a defined speed n_ZF or n_AG or for preventing a further acceleration of the vehicle combination 100 can be done by means of the second electric machine 150 to the second axis 121 the working device 120 applied braking torque M_Brems_M2 be increased again.
  • FIG. 5 shows a second exemplary embodiment of a vehicle combination 200 according to the invention, wherein this vehicle combination 200 differs from the vehicle combination 100 described with reference to the preceding FIG.
  • the towing vehicle 210 has two AEF connectors 1451 and 145r, each separately for a left-hand vehicle Hä convinced- or towing vehicle side and a right Hä convinced- or towing vehicle side a separate electrical energy transmission, in particular in the form of alternating current between towing vehicle 210 and implement 220 is possible, wherein in each case a separate power converter 1431 and 143r is coupled to the power distribution device 142.
  • the vehicle combination 200 on a trailer 220 with two electric machines 250I and 250R which are each operable as an electric motor and generator, wherein each one of the two electric machines 250I and 250R for driving a left wheel 2211 of the second axis 221 of Implement 220 is provided and an electric machine 250r for driving the right wheel 221 r of the second axis 221.
  • the electric machines 250I and 250R are each mechanically coupled via a separate spur gear 280I or 280R with the associated wheel 2211 and 221 r.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuggespanns, ein entsprechend ausgebildetes Fahrzeuggespann sowie ein Zugfahrzeug und ein Arbeitsgerät für ein solches Fahrzeuggespann, wobei das Fahrzeuggespann ein Zugfahrzeug und ein Arbeitsgerät aufweist. Das Zugfahrzeug weist einen Verbrennungsmotor und eine erste, als Kraftmaschine betreibbare Maschine sowieeine erste, mittels des Verbrennungsmotors antreibbare Achse auf, wobei der Verbrennungsmotor mittels der ersten Maschine antreibbar ist. Das Arbeitsgerät weist eine zweite, als Arbeitsmaschine betreibbare Maschine und eine zweite, mit der zweiten Maschine mechanisch gekoppelte Achse auf. Wenn sich das Fahrzeuggespann im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb befindet, kann das Fahrzeuggespann in einem ersten Betriebsmodus betrieben werden, in dem die zweite Maschine als Arbeitsmaschine betrieben wird und mittels der mechanischen Bewegungsenergie der zweiten Achse angetrieben wird während die erste Maschine als Kraftmaschine betrieben wird und den Verbrennungsmotor antreibt, wobei ein Teil der von der zweiten Maschine erzeugten Energie zum Antrieb der ersten Maschine genutzt werden kann.

Description

Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuggespanns, Fahrzeuggespann,
Zugfahrzeug und Arbeitsgerät
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuggespanns, wobei das Fahrzeuggespann ein Zugfahrzeug, insbesondere ein als Traktor oder selbstfahrende Arbeitsmaschine ausgebildetes Zugfahrzeug, und wenigstens ein mit dem Zugfahrzeug mechanisch verbindbares und zur Energieübertragung, insbesondere elektrisch und/oder hydraulisch, koppelbares Arbeitsgerät aufweist, insbesondere wenigstens einen Anhänger. Das Zugfahrzeug weist einen Verbrennungsmotor und wenigstens eine erste, als Kraftmaschine betreibbare Maschine sowie wenigstens eine erste, mittels des Verbrennungsmotors antreibbare Achse auf, wobei der Verbrennungsmotor mittels der ersten Maschine angetrieben werden kann. Das Arbeitsgerät weist wenigstens eine zweite, als Arbeitsmaschine betreibbare Maschine und wenigstens eine zweite, mit der zweiten Maschine mechanisch gekoppelte Achse auf.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein vorbeschriebenes Fahrzeuggespann sowie ein Zugfahrzeug für ein solches Fahrzeuggespann und ein Arbeitsgerät für ein solches Fahrzeuggespann.
Gattungsgemäße Fahrzeuggespanne, sowie gattungsgemäße Zugfahrzeuge und Arbeitsgeräte sowie gattungsgemäße Verfahren zum Betrieb solcher Fahrzeuggespanne sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Insbesondere sind Zugfahrzeuge bekannt, die einen Verbrennungsmotor sowie eine als Kraftmaschine betreibbare Maschine aufweisen, wobei die Kraftmaschine in der Regel eine als Elektromotor betreibbare elektrische Maschine ist, die als Startermotor für den Verbrennungsmotor und/oder als Kraftmaschine für einen Nebenantrieb vorgesehen ist.
Darüber hinaus sind Anhänger mit Rekuperationsbremse bekannt, die eine mechanisch mit wenigstens einer Achse gekoppelte Arbeitsmaschine aufweisen, welche durch die mechanische Bewegungsenergie der Achse angetrieben werden kann, wobei die Arbeitsmaschine in der Regel eine als Generator betreibbare elektrische Maschine ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Verfahren zum Betrieb eines vorbeschriebenen Fahrzeuggespanns bereitzustellen, insbesondere ein verbessertes Verfahren, mit dem ein effizienterer Betrieb eines Fahrzeuggespanns ermöglicht wird. Aufgabe ist ferner die Bereitstellung eines alternativen, insbesondere verbesserten Fahrzeuggespanns sowie die Bereitstellung eines alternativen Zugfahrzeugs und eines alternativen Arbeitsgerätes.
Diese Aufgabe wird mittels eine Verfahrens gemäß der Lehre des Anspruchs 1 gelöst, mittels eines Fahrzeuggespanns gemäß der Lehre des Anspruchs 9 sowie durch ein Zugfahrzeug gemäß der Lehre des Anspruchs 21 und durch ein Arbeitsgerät gemäß der Lehre des Anspruchs 22. Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Fahrzeuggespanns sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich das Fahrzeuggespann im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb befindet, das Fahrzeuggespann wenigstens zeitweise in einem ersten Betriebsmodus betrieben wird, in welchem die zweite Maschine als Arbeitsmaschine betrieben wird und mittels der mechanischen Bewegungsenergie der zweiten Achse angetrieben wird und in welchem die erste Maschine als Kraftmaschine betrieben wird und den Verbrennungsmotor antreibt, wobei wenigstens ein Teil der von der zweiten Maschine erzeugten bzw. umgewandelten Energie zum Antrieb der ersten Maschine genutzt wird. D.h. mit anderen Worten, dass das Fahrzeuggespann erfindungsgemäß, wenn sich das Fahrzeuggespann im Schubbetrieb und/oder Bremsbetrieb befindet, wenigstens zeitweise derart betrieben wird, dass aus mechanischer Bewegungsenergie der zweiten Achse des Arbeitsgerätes mittels der zweiten, als Arbeitsmaschine betriebenen Maschine Energie erzeugt bzw. umgewandelt wird und zumindest teilweise an die Kraftmaschine des Zugfahrzeugs übertragen wird, wobei diese Energie zumindest teilweise für den Antrieb der ersten, als Kraftmaschine betriebenen Maschine verwendet wird.
Ein Fahrzeuggespann im Sinne der Erfindung ist ein Zusammenschluss wenigstens eines Zugfahrzeugs mit wenigstens einem weiteren Fahrzeug und/oder wenigstens einem Arbeitsgerät.
Unter einem Fahrzeug wird im Sinne der Erfindung ein mobiles Verkehrsmittel verstanden. Ein Zugfahrzeug ist ein Fahrzeug, das dazu ausgebildet ist, andere Fahrzeuge zu ziehen und/oder zu schieben.
Unter einem Arbeitsgerät wird im Sinne der Erfindung eine mit einem Zugfahrzeug koppelbare Vorrichtung, wie beispielsweise ein Anhänger, ein Heuwender oder dergleichen verstanden.
Im Sinne der Erfindung wird unter einem Traktor ein Zugfahrzeug verstanden, das insbesondere in der Landwirtschaft eingesetzt wird und zum Zug eines oder mehrerer Fahrzeuge ausgebildet ist, aber auch zum Antrieb landwirtschaftlicher Maschinen und/oder Arbeitsgeräte.
Unter einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine im Sinne der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug verstanden, das nach seiner Bauart und mit seinen besonderen, am Fahrzeug fest verbundenen Einrichtungen zur Verrichtung von Arbeiten, jedoch nicht zur Beförderung von Personen oder Gütern, bestimmt und geeignet ist. Selbstfahrende Arbeitsmaschinen sind beispielsweise Erntemaschinen, Mähdrescher, Baumaschinen und diverse Sondermaschinen wie Autokräne und dergleichen. Unter einer Kraftmaschine im Sinne der Erfindung wird eine Maschine verstanden, die Energie abgibt.
Unter einer Arbeitsmaschine im Sinne der Erfindung wird eine Maschine verstanden, die antreibbar ist und dazu ausgebildet ist, Energie in Form von mechanischer Arbeit aufzunehmen.
Unter einer antreibbaren Achse im Sinne der Erfindung wird eine Achse verstanden, welche mittels einer Kraftmaschine antreibbar ist.
Durch die Nutzung der aus der mechanischen Bewegungsenergie der zweiten Achse des Arbeitsgerätes erzeugten Energie zum Antrieb der ersten Maschine des Zugfahrzeugs ist ein besonders effizienter Betrieb des Fahrzeuggespanns möglich, insbesondere ein energieeffizienter Betrieb des Zugfahrzeugs.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, zumindest in einigen Fahrsituationen, der Teil der von der zweiten Maschine erzeugten bzw. umgewandelten Energie, der nicht zum Antrieb der ersten Maschine genutzt wird, einem Energiespeicher zugeführt.
In einer alternativen, aber ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wird zumindest in einigen Fahrsituationen, die komplette, von der zweiten Maschine erzeugte bzw. umgewandelte Energie zum Antrieb der ersten Maschine genutzt.
Während eines erfindungsgemäßen Betriebs im ersten Betriebsmodus ist das wenigstens eine Arbeitsgerät, insbesondere der wenigstens eine Anhänger, mit dem Zugfahrzeug mechanisch verbunden und zur Energieübertragung mit dem Zugfahrzeug gekoppelt, wobei das Arbeitsgerät zur Energieübertragung vorzugsweise elektrisch und/oder hydraulisch mit dem Zugfahrzeug gekoppelt ist.
Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, insbesondere wenn das Fahrzeuggespann mehrere Arbeitsgeräte aufweist, dass jedes der Arbeitsgeräte jeweils direkt mit dem Zugfahrzeug mechanisch verbunden ist und/oder direkt elektrisch und/oder direkt hydraulisch mit dem Zugfahrzeug gekoppelt ist. Ein oder mehrere Arbeitsgeräte können auch indirekt mit dem Zugfahrzeug mechanisch verbunden und/oder elektrisch und/oder hydraulisch gekoppelt sein. Insbesondere können zwei oder mehr Arbeitsgeräte, beispielsweise zwei Anhänger, hintereinander in Reihe am Zugfahrzeug angeordnet sein, wobei jeweils nur das unmittelbar hinter dem Zugfahrzeug angeordnete Arbeitsgerät direkt mit dem Zugfahrzeug mechanisch verbunden und zur Energieübertragung direkt gekoppelt ist und weitere Arbeitsgeräte indirekt.
Vorzugsweise ist die erste, mittels des Verbrennungsmotors antreibbare Achse des Zugfahrzeugs mechanisch mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt, insbesondere über wenigstens ein Getriebe und eine Kupplung.
Die erste Maschine ist vorzugsweise eine als Elektromotor betreibbare elektrische Maschine, eine Hubkolbenmaschine oder eine als Turbine betreibbare Strömungsmaschine, insbesondere ein Hydraulikmotor.
Ist das Zugfahrzeug ein Traktor, kann es vorteilhaft sein, wenn die erste Maschine als Axialkolbenmotor ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist die erste Maschine mechanisch mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt, insbesondere über wenigstens ein Getriebe, beispielsweise ein Zahnradgetriebe und/oder ein Riemengetriebe.
Die zweite Maschine ist vorzugsweise eine als Generator betreibbare elektrische Maschine oder eine als Pumpe betreibbare Strömungsmaschine, insbesondere eine hydraulische Strömungsmaschine, vorzugsweise eine Hydraulikpumpe.
Ist das Zugfahrzeug ein Traktor, kann es in einigen Fällen vorteilhaft sein, wenn die zweite Maschine als Axialkolbenpumpe oder als Zahnradpumpe ausgebildet ist.
Bevorzugt sind die erste Maschine und die zweite Maschine direkt miteinander gekoppelt, insbesondere elektrisch oder hydraulisch. Die erste Maschine und die zweite Maschine können aber auch indirekt unter Zwischenschaltung eines Energiespeichers und/oder einer Leistungselektronik miteinander gekoppelt sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Fahrzeuggespann wenigstens zeitweise im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb beim Bergabfahren im ersten Betriebsmodus betrieben, vorzugsweise während der gesamten Bergabfahrt. Aufgrund der bei Bergabfahrt gegenüber einer Fahrt in der Ebene deutlich größeren, wirkenden Kräfte, wobei die wirkenden Kräfte mit zunehmender Hangneigung zunehmen, entsteht eine größere mechanische Bewegungsenergie. Somit kann mittels der zweiten Maschine bei Bergabfahrt besonders viel mechanische Energie umgewandelt und bereitgestellt werden. Infolgedessen ist ein besonders effizienter Betrieb möglich, wenn die Bergabfahrt so weit wie möglich für den Betrieb im ersten Betriebsmodus ausgenutzt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Zugfahrzeug eine Motorbremsvorrichtung aufweist, wird wenigstens zeitweise mittels der Motorbremsvorrichtung ein definiertes Motor-Bremsmoment auf die erste Achse des Zugfahrzeugs aufgebracht, wobei das Motor-Bremsmoment vorzugsweise aufgebracht wird, wenn sich das Fahrzeuggespann im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb befindet, insbesondere, wenn sich das Fahrzeuggespann im ersten Betriebsmodus befindet. Motorbremsvorrichtungen, mit denen Bewegungsenergie insbesondere in thermische Energie umgewandelt werden kann, sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, insbesondere als Dekompensionsbremsen.
Durch die Möglichkeit, den Verbrennungsmotor mittels der ersten Maschine im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb antreiben zu können, wobei die hierfür erforderliche Energie vorzugsweise durch die zweite Maschine bereitgestellt werden kann, kann die Motorbremsleistung deutlich gesteigert werden. Insbesondere können dadurch die übrigen Bremssysteme des Fahrzeuggespanns, insbesondere nicht verschleißfrei arbeitende Bremsvorrichtungen von Zugfahrzeug und Arbeitsgerät, entlastet werden, wobei besonders vorteilhaft ist, dass die Energie durch die zweite Maschine im Schubbetrieb und/oder Bremsbetrieb dabei rekuperativ erzeugt werden kann. Um die Bremsleistung des Verbrennungsmotors zu erhöhen, können vorzugsweise zusätzlich andere Komponenten, wie vorzugsweise ein Motorlüfter und/oder ein Luftkompressor lastmomentenwirksam mit dem Verbrennungsmotor, insbesondere im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb, gekoppelt werden. Vorzugsweise können diese Komponenten, insbesondere der Motorlüfter und/oder der Luftkompressor, im Zugbetrieb hingegen jedoch derart vom Verbrennungsmotor entkoppelt werden, dass sie kein Lastmoment auf die mittels des Verbrennungsmotors antreibbare Kurbelwelle bewirken.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der Motorbremsvorrichtung im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb zumindest zeitweise beim Bergabfahren ein definiertes Motor-Bremsmoment auf die erste Achse des Zugfahrzeugs aufgebracht. Auf diese Weise kann die Belastung der übrigen Bremsvorrichtungen, welche üblicherweise als Reibbelagbremsen ausgebildet sind und verschleißbehaftet sind, deutlich reduziert werden. Darüber hinaus kann die Gefahr von Bremsfading, einem unerwünschten Nachlassen der Bremswirkung infolge von Erwärmung bzw. Überhitzung der Bremse, das zu einer sicherheitskritischen Verlängerung des Bremsweges führen kann, reduziert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Motorbremsvorrichtung nahezu verschleißfrei arbeitet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens zeitweise mittels der zweiten Maschine ein definiertes Bremsmoment auf die zweite Achse des Arbeitsgerätes aufgebracht, wobei das Bremsmoment vorzugsweise aufgebracht wird, wenn sich das Fahrzeuggespann im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb befindet, insbesondere, wenn sich das Fahrzeuggespann im ersten Betriebsmodus befindet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest zeitweise beim Bergabfahren, insbesondere, wenn das Fahrzeuggespann aus einem Zugfahrzeug und einem sehr schweren Arbeitsgerät gebildet ist, mittels der zweiten Maschine ein definiertes Bremsmoment auf die zweite Achse des Arbeitsgerätes aufgebracht. Denn insbesondere beim Bergabfahren kann es vorteilhaft sein, das Arbeitsgerät mitzubremsen, um die Stabilität des Fahrzeuggespanns aufrechtzuerhalten. Durch das Aufbringen des Bremsmomentes auf die zweite Achse mittels der zweiten Maschine kann auf einfache Art und Weise die Belastung der Bremsvorrichtung des Arbeitsgerätes, welche üblicherweise als Reibbelagbremse ausgebildet ist und verschleißbehaftet ist, deutlich reduziert werden bzw. bei geringen Hangneigungen ganz vermieden werden. Insbesondere kann die thermische Belastung und damit die Gefahr des Fadings deutlich reduziert werden. Mittels der zweiten Maschine kann ebenfalls nahezu verschleißfrei ein definiertes Bremsmoment auf die zweite Achse aufgebracht werden.
Weist das Fahrzeuggespann eine Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der ersten Maschine und/oder der Motorbremsvorrichtung und/oder der zweiten Maschine auf, werden die erste Maschine und/oder die Motorbremsvorrichtung und/oder die zweite Maschine vorzugsweise derart angesteuert, dass ein definiertes Motor-Bremsmoment auf die erste Achse des Zugfahrzeugs und/oder ein definiertes Bremsmoment auf die zweite Achse des Arbeitsgerätes aufgebracht wird, wobei das definierte Motor-Bremsmoment und/oder das definierte Bremsmoment vorzugsweise in Abhängigkeit von einem ermittelten Fahrzustand aufgebracht wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden die erste Maschine und/oder die Motorbremsvorrichtung und/oder die zweite Maschine derart angesteuert, dass sich zwischen dem mittels der ersten Maschine und/oder der Motorbremsvorrichtung auf die erste Achse des Zugfahrzeugs aufgebrachten Motor- Bremsmoment und dem mittels der zweiten Maschine auf die zweite Achse des Arbeitsgeräts aufgebrachten Bremsmoment eine definierte Bremsmomentenverteilung einstellt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Bremsmomentenverteilung derart eingestellt, dass sich eine definierte Streckung oder Stauchung des Fahrzeuggespanns einstellt, wobei die definierte Bremsmomentenverteilung vorzugsweise in Abhängigkeit von der aktuellen Stauchung oder Streckung eingestellt wird.
Alternativ oder zusätzlich kann die definierte Bremsmomentenverteilung auch in Abhängigkeit von weiteren Größen neben der Streckung oder Stauchung eingestellt werden, insbesondere verzögerungsoptimiert, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggespanngeschwindigkeit oder einem Bremspedaldruck oder schlupfgeregelt. Der Schlupf an den Rädern der angetriebenen Achse des Zugfahrzeugs und an den Rädern der angetriebenen Achse des Arbeitsgerätes wird dabei vorzugsweise über die Anpassung einer Antriebsleistung und/oder einer Bremsleistung durch eine entsprechende Ansteuerung der ersten Maschine und/oder der zweiten Maschine eingestellt.
Insbesondere können das Motor-Bremsmoment und/oder das Bremsmoment derart auf die erste Achse des Zugfahrzeugs und/oder die zweite Achse des Arbeitsgerätes aufgebracht werden, dass sich zwischen einem auf das Zugfahrzeug wirkenden Zugfahrzeug- Gesamtantriebsmoment und einem auf das Arbeitsgerät wirkenden Arbeitsgerät- Gesamtantriebsmoment eine gewünschte, definierte Momentenverteilung einstellt und infolgedessen eine gewünschte, definierte Streckung oder Stauchung einstellt und/oder ein gewünschter, definierter Schlupf.
Um die Bremsmomentenverteilung in Abhängigkeit von der aktuellen Stauchung oder Streckung einzustellen, wird vorzugsweise die aktuelle Streckung und/oder Stauchung erfasst, insbesondere direkt oder indirekt, wobei die Streckung beispielsweise mittels einer Kraftmesseinrichtung zwischen Zugfahrzeug und Arbeitsgerät direkt erfasst werden kann oder indirekt aus erfassten Raddrehzahlen von Zugfahrzeug und Arbeitsgerät und der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt werden kann.
Um ein sicheres Anfahren mit dem Fahrzeuggespann sicherzustellen, muss ein Anschieben des Fahrzeuggespanns durch das Arbeitsgerät verhindert werden. Dies kann durch das Einstellen einer definierten Streckung oder Stauchung beim Anfahren erreicht werden.
Dazu wird in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere zum Anfahren in Vorwärtsfahrtrichtung bergab aus dem gebremsten Stillstand, in welchem das Fahrzeuggespann mittels einer weiteren Bremsvorrichtung gehalten wird, um ein Strecken des Fahrzeuggespanns beim Anfahren in Vorwärtsfahrtrichtung bergab zu bewirken, in einem ersten Schritt beim Lösen der weiteren Bremsvorrichtung die zweite Maschine derart angesteuert, dass mittels der zweiten Maschine ein Bremsmoment derart auf die zweite Achse des Arbeitsgerätes aufgebracht wird, dass das Arbeitsgerät im Stillstand gehalten wird, bis durch die Vorwärtsbewegung des Zugfahrzeugs nach dem Lösen der weiteren Bremsvorrichtung eine definierte Streckung des Fahrzeuggespanns erreicht ist. In einem zweiten Schritt wird vorzugsweise das mittels der zweiten Maschine aufgebrachte Bremsmoment fortwährend derart reduziert, dass die erreichte, definierte Streckung nahezu konstant bleibt, bis das Arbeitsgerät die gleiche Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht hat wie das Zugfahrzeug. Gegebenenfalls wird bei weiterer Beschleunigung des Arbeitsgerätes in einem oder mehreren weiteren Schritten mittels der zweiten Maschine das Bremsmoment wieder derart erhöht, dass eine definierte Streckung während der Bergabfahrt weiter aufrechterhalten wird.
Vorzugsweise kann das Fahrzeuggespann in Abhängigkeit von einem ermittelten Fahrzustand in einem ersten Betriebsmodus oder in wenigstens einem weiteren Betriebsmodus betrieben werden.
Dazu ist vorzugsweise die erste Maschine des Weiteren als Arbeitsmaschine betreibbar, und die zweite Maschine des Weiteren als Kraftmaschine und die zweite Achse ist vorzugsweise eine antreibbare Achse, insbesondere eine elektrisch und/oder hydraulisch antreibbare Achse.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird wenigstens in einem weiteren Betriebsmodus, insbesondere in einem zweiten Betriebsmodus, die erste Maschine als Arbeitsmaschine betrieben und mittels des Verbrennungsmotors angetrieben, wobei die zweite Maschine als Kraftmaschine betrieben wird und die antreibbare Achse des Arbeitsgerätes antreibt, wobei die erste Maschine und die zweite Maschine derart miteinander gekoppelt sind, dass die von der ersten Maschine im Generatorbetrieb erzeugte Energie zum Antrieb der zweiten Maschine genutzt werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wird das Fahrzeuggespann wenigstens zeitweise in einem zweiten Betriebsmodus betrieben, wenn sich das Fahrzeuggespann im Zugbetrieb befindet.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeuggespann weist ein Zugfahrzeug, insbesondere ein als Traktor oder selbstfahrende Arbeitsmaschine ausgebildetes Zugfahrzeug, und wenigstens ein mit dem Zugfahrzeug mechanisch verbindbares und zur Energieübertragung, insbesondere elektrisch und/oder hydraulisch, koppelbares Arbeitsgerät auf, insbesondere wenigstens einen Anhänger. Das Zugfahrzeug weist einen Verbrennungsmotor und wenigstens eine erste, als Kraftmaschine betreibbare Maschine und wenigstens eine erste, mittels des Verbrennungsmotors antreibbare Achse auf, wobei der Verbrennungsmotor mittels der ersten Maschine angetrieben werden kann. Das Arbeitsgerät weist wenigstens eine zweite, als Arbeitsmaschine betreibbare Maschine und wenigstens eine zweite, mit der zweiten Maschine mechanisch gekoppelte Achse auf.
Erfindungsgemäß ist das Fahrzeuggespann dabei in der Weise ausgebildet, dass wenigstens ein Teil von einer von der zweiten Maschine erzeugten Energie zum Antrieb der ersten Maschine genutzt werden kann.
D.h. mit anderen Worten, dass ein erfindungsgemäßes Fahrzeuggespann derart ausgebildet ist, dass die von der zweiten Maschine erzeugte bzw. umgewandelte Energie zumindest teilweise an das Zugfahrzeug übertragen werden kann, insbesondere zur ersten Maschine. D.h., das Zugfahrzeug und das Arbeitsgerät sind nicht nur mechanisch miteinander verbindbar, sondern können derart miteinander gekoppelt werden, dass zumindest ein Teil der von der zweiten Maschine erzeugten Energie vom Arbeitsgerät auf das Zugfahrzeug übertragen werden kann und insbesondere zur ersten Maschine geführt werden kann.
Die erste, als Kraftmaschine betreibbare Maschine des Zugfahrzeugs ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Fahrzeuggespanns dabei vorzugsweise eine als Elektromotor betreibbare elektrische Maschine, eine Hubkolbenmaschine oder eine als Turbine betreibbare Strömungsmaschine. Die zweite Maschine ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Fahrzeuggespanns, insbesondere des Arbeitsgerätes, eine als Generator betreibbare elektrische Maschine oder eine als Pumpe betreibbare Strömungsmaschine.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Fahrzeuggespanns ist die erste Maschine des Zugfahrzeugs des Weiteren als Arbeitsmaschine betreibbar und die zweite Maschine des Arbeitsgeräts des Weiteren als Kraftmaschine und die zweite, mit der zweiten Maschine mechanisch gekoppelte Achse des Arbeitsgerätes kann mittels der zweiten Maschine angetrieben werden.
Vorzugsweise weist das Fahrzeuggespann, insbesondere das Zugfahrzeug, eine Einrichtung zur Ermittlung wenigstens eines Fahrzustands auf und kann insbesondere in Abhängigkeit von einem ermittelten Fahrzustand in einem ersten Betriebsmodus oder in wenigstens einem weiteren Betriebsmodus betrieben werden, wobei in dem wenigstens einen weiteren Betriebsmodus die erste Maschine als Arbeitsmaschine betrieben wird und mittels des Verbrennungsmotors angetrieben wird, die zweite Maschine als Kraftmaschine betrieben wird und die antreibbare Achse des Arbeitsgerätes antreibt, wobei die erste Maschine und die zweite Maschine derart miteinander gekoppelt sind, dass von der ersten Maschine erzeugte Energie zum Antrieb der zweiten Maschine nutzbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Maschine dazu vorzugsweise eine als Elektromotor und als Generator betreibbare elektrische Maschine, d.h. ein sogenannter Motorgenerator, oder eine als Pumpe und als Turbine betreibbare Strömungsmaschine, d.h. eine sogenannte Pumpturbine.
Vorzugsweise ist die zweite Maschine dazu eine als Generator und als Elektromotor betreibbare elektrische Maschine, d.h. ein sogenannter Motorgenerator, oder eine als Turbine und als Pumpe betreibbare Strömungsmaschine, d.h. eine sogenannte Pumpturbine,
Vorzugsweise sind die erste Maschine und/oder die zweite Maschine jeweils eine sowohl als Elektromotor oder als Generator betreibbare elektrische Maschine, d.h. ein Motorgenerator, oder eine sowohl als Turbine oder als Pumpe betreibbare Strömungsmaschine, d.h. eine Pumpturbine.
Ist das Zugfahrzeug ein Traktor, kann es in einigen Fällen vorteilhaft sein, wenn die erste Maschine und/oder die zweite Maschine eine Axialkolbenmaschine ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn die zweite Maschine eine als Elektromotor und als Generator betreibbare elektrische Maschine ist und die erste Maschine ebenfalls, oder wenn die zweite Maschine eine als Elektromotor und als Generator betreibbare elektrische Maschine ist und die erste Maschine eine Pumpturbine, d.h. eine sowohl als Turbine betreibbare Strömungsmaschine als auch als Pumpe betreibbare Strömungsmaschine.
Vorzugsweise sind das Zugfahrzeug und das Arbeitsgerät mechanisch miteinander verbunden und zu Energieübertragung miteinander gekoppelt, insbesondere elektrisch und/oder hydraulisch, je nach Ausgestaltung der ersten Maschine und der zweiten Maschine, insbesondere je nach Ausgestaltung der zweiten Maschine.
Ist die zweite Maschine des Arbeitsgerätes eine als Generator betreibbare elektrische Maschine, ist das Fahrzeuggespann erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass die von der zweiten, als elektrische Maschine ausgebildeten Maschine erzeugte elektrische Energie an das Zugfahrzeug übertragen werden kann.
Ist die zweite Maschine als Strömungsmaschine ausgebildet, beispielsweise als Turbine, insbesondere als Pumpturbine, ist das Zugfahrzeug vorzugsweise derart mit dem Arbeitsgerät gekoppelt, dass die von der zweiten Maschine erzeugte Strömungsenergie an das Zugfahrzeug übertragen werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Fahrzeuggespanns weist das Zugfahrzeug eine Motorbremsvorrichtung auf, wobei mittels der Motorbremsvorrichtung ein Motor-Bremsmoment wenigstens auf die erste Achse des Zugfahrzeugs aufgebracht werden kann. Dabei ist das Fahrzeuggespann vorzugsweise derart ausgebildet, dass das Motor-Bremsmoment aufgebracht werden kann, wenn sich das Fahrzeuggespann im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb befindet, insbesondere, wenn sich das Fahrzeuggespann im ersten Betriebsmodus befindet und der Verbrennungsmotor durch die erste Maschine angetrieben wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Fahrzeuggespanns weist die Motorbremsvorrichtung eine Staudruck-Bremsvorrichtung auf, wobei die Staudruck-Bremsvorrichtung vorzugsweise wenigstens eine abgasseitige Stauklappe aufweist, mit der ein Gegendruck und damit ein Widerstand im Abgasstrang aufgebracht werden kann, wodurch ein auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors wirkendes Motor- Bremsmoment erzeugt wird. Gattungsgemäße Staudruck-Bremsvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, beispielsweise als sogenannte Jacobs Exhaust Brake® von Jacobs Vehicle Systems®.
In einer alternativen oder zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Fahrzeuggespanns weist die Motorbremsvorrichtung eine Dekompressions-Bremsvorrichtung auf. Dekompressions-Bremsvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt, beispielsweise als sogenannte Compression Release Brake von Jacobs Vehicle Systems®.
Dabei wird unter einer Dekompressions-Bremsvorrichtungen im Sinne der Erfindung eine Bremsvorrichtung verstanden, welche wenigstens ein Auslassventil oder ein zusätzliches Ventil aufweist, das am Ende des Verdichtungstaktes geöffnet werden kann, um Druck im Zylinder abbauen, d.h. dekomprimieren zu können. Dadurch kann im Expansionstakt keine Arbeit mehr an die Kurbelwelle abgegeben werden, da die für die Kompression aufgewendete Energie durch das Entspannen bereits abgeführt worden ist.
In einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Fahrzeuggespanns weist die Motorbremsvorrichtung eine Entlüftungs- Bremsvorrichtung auf. Entlüftungs-Bremsvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt, beispielsweise in Form von sogenannten Bleeder Brakes, ebenfalls von Jacobs Vehicle Systems®.
Unter einer Entlüftungs-Bremsvorrichtung im Sinne der Erfindung wird dabei eine Bremsvorrichtung verstanden, welche wenigstens eine Konstantdrossel in Form eines zusätzlichen kleinen Ventils mit kleinem Querschnitt parallel zu den Auslassventilen des Verbrennungsmotors aufweist, das während des gesamten Motorbremsbetriebs in einer definierten Offenstellung gehalten werden kann, oder die wenigstens ein Auslassventil aufweist, das während des gesamten Motorbremsbetriebs in einer definierten Offenstellung gehalten werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Fahrzeuggespanns weist das Fahrzeuggespann, insbesondere das Zugfahrzeug, wenigstens eine Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der ersten Maschine und/oder der Motorbremsvorrichtung auf, wobei die erste Maschine und/oder die Motorbremsvorrichtung derart angesteuert werden kann, dass ein definiertes Motor-Bremsmoment auf die erste Achse des Zugfahrzeugs aufgebracht werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Fahrzeuggespanns weist das Fahrzeuggespann, insbesondere das Arbeitsgerät, wenigstens eine Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der zweiten Maschine auf, wobei die zweite Maschine vorzugsweise derart angesteuert werden kann ist, dass ein definiertes Drehmoment, insbesondere ein definiertes Bremsmoment, auf die zweite Achse des Arbeitsgerätes aufgebracht werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Fahrzeuggespanns ist das Fahrzeuggespann derart ausgebildet, dass zwischen dem mittels der ersten Maschine und/oder der Motorbremsvorrichtung auf die erste Achse des Zugfahrzeugs aufbringbare Motor-Bremsmoment und dem mittels der zweiten Maschine auf die zweite Achse des Arbeitsgerätes aufbringbaren Bremsmoments eine definierte Bremsmomentenverteilung eingestellt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Fahrzeuggespanns kann die Bremsmomentenverteilung dabei derart eingestellt werden, dass sich definierte Streckung oder Stauchung des Fahrzeuggespanns einstellt, wobei die definierte Bremsmomentenverteilung vorzugsweise in Abhängigkeit von der aktuellen Stauchung und/oder Streckung eingestellt werden kann.
Das heißt, über die Momentenverteilung kann eine definierte Streckung oder Stauchung eingestellt werden, insbesondere können ein Motor-Drehmoment und ein Drehmoment derart auf die erste Achse und die zweite Achse aufgebracht werden, dass sich zwischen einem auf das Zugfahrzeug wirkenden Zugfahrzeug Gesamtantriebsmoment und einem auf das Arbeitsgerät wirkenden Arbeitsgerät-Gesamtantriebsmoment eine gewünschte, definierte Momentenverteilung einstellt und infolgedessen die gewünschte, definierte Streckung oder Stauchung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Fahrzeuggespanns, insbesondere des Arbeitsgerätes, weist das Arbeitsgerät neben der zweiten Maschine eine dritte Maschine auf, wobei die zweite Maschine mechanisch wenigstens mit einem linken Rad der zweiten Achse des Arbeitsgerätes gekoppelt ist, und die dritte Maschine mechanisch wenigstens mit einem rechten Rad der zweiten Achse gekoppelt ist, wobei die zweite und die dritte Maschine wenigstens als Arbeitsmaschine betreibbar sind. Dadurch kann eine individuelle Bremsmomentenverteilung nicht nur zwischen Zugfahrzeug und Arbeitsgerät, sondern auch zwischen linker und rechter Achsseite des Arbeitsgerätes ermöglicht werden, wodurch insbesondere auf losem Untergrund und bei Fahrten quer zum Hang eine verbesserte Stabilität des Anhängers erreicht werden kann.
Ein erfindungsgemäßes Zugfahrzeug, insbesondere ein erfindungsgemäßer als Traktor oder selbstfahrende Arbeitsmaschine ausgebildetes Zugfahrzeug, ist dadurch gekennzeichnet, dass es dazu ausgebildet ist, in wenigstens einem mechanisch gekoppelten Zustand mit einem entsprechend ausgebildeten Arbeitsgerät ein erfindungsgemäßes Fahrzeuggespann zu bilden.
Ein erfindungsgemäßes Arbeitsgerät, insbesondere ein erfindungsgemäßer Anhänger, ist dadurch gekennzeichnet, dass es dazu ausgebildet ist, in einem wenigstens mechanisch gekoppelten Zustand mit einem entsprechend ausgebildeten Zugfahrzeug ein erfindungsgemäßes Fahrzeuggespann zu bilden.
Dieses und weitere Merkmale und Vorteile gehen außer aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung auch aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausgestaltung der Erfindung verwirklicht sein können und eine vorteilhafte, sowie für sich genommen schutzfähige Ausführung darstellen können, für die ebenfalls Schutz beansprucht wird.
Manche der genannten Merkmale bzw. Eigenschaften betreffen sowohl ein erfindungsgemäßes Verfahren sowie ein erfindungsgemäßes Fahrzeuggespann, ein erfindungsgemäßes Zugfahrzeug sowie ein erfindungsgemäßes Arbeitsgerät. Einige dieser Merkmale und Eigenschaften werden nur einmal beschrieben, gelten jedoch unabhängig voneinander im Rahmen technisch möglicher Ausgestaltungen sowohl für ein erfindungsgemäßes Verfahren als auch für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele weiter erläutert, wobei die Erfindung dazu in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt ist. Dabei zeigt
Fig. 1 in Prinzipdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Fahrzeuggespanns,
Fig. 2 anhand der Prinzipdarstellung aus Fig. 1 den Energiefluss zwischen den einzelnen Aggregaten eines erfindungsgemäßen Fahrzeuggespanns gemäß einer beispielhaften Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei gebremster Bergabfahrt in Vorwärtsfahrtrichtung,
Fig. 3 anhand der Prinzipdarstellung aus Fig. 1 den Energiefluss zwischen den einzelnen Aggregaten eines erfindungsgemäßen Fahrzeuggespanns gemäß einer beispielhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Anfahren aus dem Stillstand in Vorwärtsfahrtrichtung bergab,
Fig. 4 ein Diagramm mit Verläufen der Geschwindigkeit der Räder der ersten Achse und der Geschwindigkeit der zweiten Achse, einem von der zweiten Maschine auf die zweite Achse aufgebrachten Bremsmoment sowie einem von der Feststellbremse auf die zweite Achse aufgebrachten Bremsmoment über der Zeit, die sich bei einer beispielhaften Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens beim Anfahren in Vorwärtsfahrtrichtung bergab aus dem Stillstand ergeben, und
Fig. 5 in Prinzipdarstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsmäßen
Fahrzeuggespanns. Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeuggespanns 100 mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zugfahrzeugs 1 10, welches sowohl mechanisch als auch elektrisch mit einem erfindungsgemäßen Arbeitsgerät 120 in Form eines zweiachsigen Anhängers gekoppelt ist.
Die mechanische Kopplung des Zugfahrzeugs erfolgt dabei über eine Deichsel 172, während zur elektrischen Kopplung, insbesondere zur Energieübertragung elektrischer Energie zwischen dem Zugfahrzeug 1 10 und dem Arbeitsgerät 120, eine Hochvoltleitung mit einem AEF-Konnektor 145 vorgesehen ist.
Der sogenannte AEF-Konnektor 145 ist dabei ein nach einem üblichen Standard bei Landmaschinen ausgebildeter Steckverbinder, wobei die Abkürzung AEF dabei für Agricultural Industrie Electronics Foundation steht, welcher bei diesem Fahrzeuggespann 100 zusätzlich zur Übertragung elektrischer Energie im Hochvoltbereich ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Zugfahrzeug 1 10 ist zweispurig ausgebildet mit einer Vorderachse 1 1 1 und einer Hinterachse 1 12, welche jeweils ein linkes Rad 1 1 11 bzw. 1 121 sowie ein rechtes Rad 1 1 1 r und 1 12r aufweisen.
Das Zugfahrzeug 1 10 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein allradgetriebener Traktor mit einem Verbrennungsmotor 130 mit einer Motorbremsvorrichtung 131 , wobei der Verbrennungsmotor 130 mechanisch mit einer ersten Maschine 140 gekoppelt ist, welche über eine Kupplung 160 mit einem Getriebe 170 und über ein Hinterachsdifferential 171 mit den beiden Rädern 1 121 und 1 12r der Hinterachse 1 12 gekoppelt ist. Der Verbrennungsmotor 130 ist außerdem mit den beiden Rädern 1 1 11 und 1 1 r der Vorderachse 1 1 1 gekoppelt ist und neben der Hinterachse 1 12 auch zum Antrieb der Vorderachse 1 1 1 ausgebildet ist, wobei die Vorderachse 1 1 1 ebenfalls über ein hier nicht dargestelltes Vorderachsdifferential und das Getriebe 170 mit dem Verbrennungsmotor 130 gekoppelt ist.
Die erste Maschine 140 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine sowohl als Elektromotor als auch als Generator betreibbare Elektromaschine, d.h. ein Motorgenerator 140, welche sowohl dazu ausgebildet ist, vom Verbrennungsmotor 130 angetrieben zu werden als auch dazu vorgesehen ist, den Verbrennungsmotor 130 anzutreiben.
Des Weiteren weist das erfindungsgemäße Zugfahrzeug einen ersten, geerdeten Stromrichter 141 , eine Stromverteilereinrichtung 142, einen zweiten, geerdeten Stromrichter 143 und einen Energiespeicher 144 auf.
Der erste Stromrichter 141 ist dabei dazu ausgebildet, von der ersten elektrischen Maschine 140 erzeugten Wechselstrom in Gleichstrom zu wandeln, während der zweite Stromrichter 143 dazu vorgesehen ist, von der Stromverteilereinrichtung 142 übertragenen Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und dem AEF-Konnektor 145 zuzuführen bzw. umgekehrt vom mittels des AEF-Konnektors zugeführten Strom 145 Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln und an die Stromverteilereinrichtung 142 zu übertragen. Mittels der Stromverteilereinrichtung 142 kann die erzeugte elektrische Energie vollständig oder auch nur teilweise dem Energiespeicher 144 zugeführt werden.
Das Arbeitsgerät 120 weist eine zweite Maschine 150 auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeuggespanns 100 ebenfalls eine sowohl als Generator als auch als Elektromotor betreibbare elektrische Maschine 150 ist, d.h. ebenfalls ein Motorgenerator. Die zweite Maschine 150 ist über ein Stirnradgetriebe 180, eine Kardanwelle 181 und ein Differentialgetriebe 190 mit einer zweiten Achse 121 mechanisch gekoppelt, wobei die Räder 121 1 und 121 r der zweiten Achse 121 des Arbeitsgerätes 120 mittels der zweiten Maschine 150 elektrisch angetrieben werden können. Das Arbeitsgerät 120 weist in diesem Fall darüber hinaus noch eine weitere Achse 122 mit Rädern 1221 und 122r auf, welche bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch nicht angetrieben werden kann.
Sämtliche Achsen des Fahrzeuggespanns 100, d.h. sowohl sämtliche Achsen des Zugfahrzeugs 1 10 als auch des Arbeitsgerätes 120 können bei diesem Ausführungsbeispiel gebremst werden, wobei dazu an jedem Rad eine entsprechende Reibbelagbremsvorrichtung vorgesehen ist, welche jeweils nicht näher bezeichnet sind. Das erfindungsgemäße Fahrzeuggespann 100 ist dabei derart ausgebildet, dass es, wenn es sich im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb befindet, zumindest zeitweise in einem ersten Betriebsmodus betrieben werden kann, in welchem erfindungsgemäß die zweite elektrische Maschine 150 als Generator betrieben wird und mittels der mechanischen Bewegungsenergie der zweiten Achse 121 angetrieben wird, während die erste Maschine
140 als Elektromotor betrieben wird und den Verbrennungsmotor antreibt, wobei wenigstens ein Teil der von der zweiten Maschine 150 erzeugten elektrischen Energie zum Antrieb der ersten elektrischen Maschine 140 genutzt wird.
Die dabei von der zweiten elektrischen Maschine 150 erzeugte elektrische Energie kann über die hier nicht näher bezeichnete Hochvoltleitung und den AEF-Konnektor 145 vom Anhänger 120 zum Zugfahrzeug 1 10 übertragen werden, insbesondere zum Stromrichter 143, weicher den mittels der zweiten elektrischen Maschine 150 erzeugten Wechselstrom in Gleichstrom wandelt und der Stromverteilereinrichtung 142 zuführt, mittels welcher die übertragene elektrische Energie an den Energiespeicher 144 und/oder den Stromrichter
141 verteilt wird. Der Stromrichter 141 wandelt den Gleichstrom wieder in Wechselstrom um, damit die elektrische Energie zum Antrieb der ersten elektrischen Maschine 140, mit welcher der Verbrennungsmotor 130 angetrieben werden kann, zur Verfügung steht.
Mittels der Motorbremsvorrichtung 131 des Verbrennungsmotors 130 kann wenigstens zeitweise ein definiertes Motor-Bremsmoment auf die erste Achse 1 12 aufgebracht werden, welche mittels des Verbrennungsmotors 130 angetrieben werden kann.
Dabei kann insbesondere ein Motor-Bremsmoment aufgebracht werden, wenn sich das Fahrzeuggespann 100 im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb befindet, insbesondere bei Bergabfahrt und/oder wenn sich das Fahrzeuggespann 100 im vorbeschriebenen, erfindungsgemäßen, ersten Betriebsmodus befindet. Dies ist besonders vorteilhaft, da aufgrund des zusätzlichen Antriebs des Verbrennungsmotors 130 durch die erste Maschine 150 eine besonders hohe Motor-Bremsleistung erzielt werden kann und somit die Belastung der übrigen Bremsvorrichtungen, insbesondere die Belastung der Reibbelag- Bremsvorrichtungen des Fahrzeuggespanns 100, deutlich reduziert werden können. Der erfindungsgemäße Anhänger 120 ist bei diesem Ausführungsbeispiel außerdem derart ausgebildet, dass mittels der zweiten elektrischen Maschine 150 zusätzlich ein definiertes Bremsmoment auf die zweite Achse 121 des Arbeitsgerätes 120 aufgebracht werden kann, wobei das Bremsmoment insbesondere aufgebracht werden kann, wenn sich das Fahrzeuggespann im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb befindet, insbesondere wenn sich das Fahrzeuggespann im ersten Betriebsmodus befindet.
Des Weiteren weist das Fahrzeuggespann eine hier nicht dargestellte Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der ersten Maschine 130 und/oder der Motorbremsvorrichtung 131 und/oder der zweiten Maschine 150 auf, wobei sämtliche Aggregate, d.h. die erste Maschine 140 und/oder die Motorbremsvorrichtung 131 und/oder die zweite Maschine 150 bei diesem Ausführungsbeispiel derart angesteuert werden können, dass ein definiertes Motor-Bremsmoment auf die erste Achse 1 12 des erfindungsgemäßen Zugfahrzeugs 1 10 und/oder ein definiertes Bremsmoment auf die zweite Achse 121 des erfindungsgemäßen Anhängers 120 aufgebracht werden kann. Dabei können das definierte Motor-Bremsmoment sowie das definierte Bremsmoment jeweils in Abhängigkeit von einem ermittelten Fahrzustand aufgebracht werden.
Das Motor-Bremsmoment und das auf die zweite Achse 121 des Anhängers 120 aufbringbare Bremsmoment können dabei derart eingestellt werden, dass sich zwischen diesen beiden Bremsmomenten eine definierte Bremsmomentverteilung einstellt. Insbesondere kann die Bremsmomentenverteilung dabei derart eingestellt werden, dass sich eine definierte Streckung oder Stauchung des Fahrzeuggespanns 100 einstellt, wobei die definierte Bremsmomentenverteilung in besonders vorteilhafter Art und Weise in Abhängigkeit von der aktuellen Stauchung und/oder Streckung eingestellt werden kann.
Fig. 2 zeigt anhand von Fig. 1 schematisch den Energiefluss bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei Vorwärtsfahrt bergab im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb, während des Betriebs des Fahrzeuggespanns 100 im ersten Betriebsmodus, wobei die durchgezogenen Pfeile hier den Energiefluss der elektrischen Energie Ee symbolisieren sollen und die gestrichelten schwarzen Pfeile den Energiefluss der mechanischen Energie Em. Wie bereits vorstehend anhand von Fig. 1 ausführliche beschrieben worden ist, wird in diesem Fall im ersten Betriebsmodus mittels der beim Bergabfahren bzw. Bergabrollen an den Rädern 121 L und 121 R mechanische Bewegungsenergie Em erzeugt, welche über das Achsdifferential 190 und die Kardanwelle 181 sowie das Stirnradgetriebe 180 der zweiten elektrischen Maschine 150 zugeführt wird, welche die mechanische Bewegungsenergie Em in elektrische Energie Ee umwandelt.
Mittels der Hochvoltleitung und des AEF-Konnektors 145 wird die elektrische Energie Ee vom erfindungsgemäßen Arbeitsgerät 120 an das erfindungsgemäße Zugfahrzeug 1 10 übertragen und über die Stromrichter 143 sowie über die dazwischengeschaltete Stromverteilungseinrichtung 142 der ersten elektrischen Maschine 140 bzw. dem Energiespeicher 144 zugeführt. In diesem Fall wird die gesamte, mittels der zweiten elektrischen Maschine 150 im Generatorbetrieb erzeugte elektrische Energie Ee der ersten elektrischen Maschine 140 des Zugfahrzeugs 1 10 zugeführt. Mit dieser elektrischen Energie Ee wird die erste elektrische Maschine 140 angetrieben, welche die elektrische Energie Ee entsprechend in mechanische Energie Em umwandelt, mit welcher der Verbrennungsmotor 130 angetrieben wird.
Durch die mittels der ersten elektrischen Maschine 140 zusätzlich auf den Verbrennungsmotor 130 aufgebrachte Antriebsleistung kann zum einen die Bremswirkung der vorhandenen Motorbremsvorrichtung deutlich gesteigert werden, da der Verbrennungsmotor 130 auf diese Weise in einem für eine höhere Bremswirkung erforderlichen anderen Betriebspunkt betrieben werden kann, so dass sich ein deutlich erhöhte Bremsleistung des Zugfahrzeugs 1 10 ergibt und infolgedessen eine verbesserte Bremsleistung des gesamten Fahrzeuggespanns 100. Dadurch können die Reibbelag- Bremsvorrichtungen des Fahrzeuggespanns deutlich entlastet werden. Insbesondere ist ein verschleißreduziertes Bremsen des Fahrzeuggespanns möglich.
Durch den Betrieb der zweiten elektrischen Maschine 150 als Generator, d.h. als Arbeitsmaschine, wird darüber hinaus zusätzlich ein Bremsmoment auf die Räder 1211 und 121 r der zweiten Achse 121 des Anhängers 120 aufgebracht, wodurch insbesondere die Reibbelag-Bremsvorrichtungen des Anhängers 120 entlastet werden und der Anhänger 120 verschleißfrei gebremst werden kann. Darüber hinaus ist das Fahrzeuggespann 100 derart ausgebildet, dass die erste elektrische Maschine 140 als Generator, d.h. als Arbeitsmaschine, stromerzeugend betrieben werden kann, insbesondere, indem sie mittels des Verbrennungsmotors 130 angetrieben wird. D.h. in diesem Fall erfolgt der Energiefluss genau in die entgegengesetzte Richtung, siehe Fig. 3.
In diesem Fall wird mechanische Energie Em vom Verbrennungsmotor 130 auf die erste elektrische Maschine 140 übertragen, welche als Arbeitsmaschine betrieben wird und erzeugte elektrische Energie Ee an den Stromrichter 141 liefert, von welchem die elektrische Energie Ee über die Stromverteilungseinrichtung 142 an den Stromrichter 143 sowie weiter über den AEF-Konnektor 145 an den Anhänger 120 übertragen wird. Selbstverständlich ist es auch in diesem Fall möglich, einen Teil der elektrischen Energie Ee dem Energiespeicher 144 zuzuführen.
Die an den Anhänger 120 übertragene elektrische Energie Ee wird in diesem Fall dazu genutzt, die zweite elektrische Maschine 150 anzutreiben, welche die elektrische Energie Ee in mechanische Energie Em umwandelt, welche mittels des Stirnradgetriebes 180 sowie der Kardanwelle 181 und des Achsdifferential 190 an die beiden Räder 1211 und 121 r der zweiten Achse 121 des Anhängers 120 übertragen wird.
Das beschriebene Fahrzeuggespann 100 ist ferner dazu ausgebildet, zum Anfahren am Berg im Vorwärtsfahrtrichtung bergab aus dem Stillstand, in welchem das Fahrzeuggespann mittels einer weiteren Bremsvorrichtung gehalten wird, beispielsweise mittels der Feststellbremse oder der Reibbelagbremse, welche hier nicht näher bezeichnet ist, zunächst beim Lösen der weiteren Bremsvorrichtung mittels der zweiten Maschine 150 derart ein Bremsmoment auf die zweite Achse 121 des Arbeitsgerätes 120 aufzubringen, dass das Arbeitsgerät 120 im Stillstand gehalten wird, bis durch die Vorwärtsbewegung des Zugfahrzeugs 1 10 nach dem Lösen der weiteren Bremsvorrichtung eine definierte Streckung des Fahrzeuggespanns 100 erreicht ist.
In einem zweiten Schritt kann das mittels der zweiten Maschine 150 aufgebrachte Bremsmoment dann fortwährend derart reduziert werden, dass die erreichte, definierte Streckung nahezu konstant bleibt bzw. sich auf einen gewünschten Wert einstellt, bis das Arbeitsgerät 120 die gleiche Fahrgeschwindigkeit erreicht hat wie das Zugfahrzeug 1 10.
Gegebenenfalls, insbesondere bei weiterer Beschleunigung des Arbeitsgerätes 120, kann in einem oder mehreren weiteren Schritten mittels der zweiten Maschine 150 das Bremsmoment wieder derart erhöht bzw. angepasst werden, dass eine definierte Streckung des Fahrzeuggespanns 100 während der Bergabfahrt weiter aufrecht erhalten wird.
Dies ist anhand von Fig. 4 gut zu erkennen, welche den Verlauf der Geschwindigkeit der Räder der zweiten Achse 121 des Arbeitsgerätes 120 sowie der ersten Achse 1 12 des Zugfahrzeugs 1 10 über der Zeit zeigt zusammen mit den jeweils aufgebrachten Bremsmomenten M_Brems_wB bzw. M_Brems_M2 durch die weitere Bremsvorrichtung bzw. die zweite Maschine 150.
Im Stillstand wird das Fahrzeuggespann dabei zunächst mittels der weiteren Bremsvorrichtung gehalten, d.h. es wird zunächst ein Bremsmoment M_Brems_wB auf die zweite Achse 121 aufgebracht, welches durch die durchgezogene Linie symbolisiert ist.
Beim Lösen der weiteren Bremsvorrichtung, d.h. beim Abfall dieses Bremsmomentes M_Brems_wB, wird mittels der zweiten elektrischen Maschine 150 ein Bremsmoment M_Brems_M2 auf die zweite Achse 121 des Anhängers aufgebracht, so dass die Räder 1211 und 121 r der zweiten Achse 121 weiterhin im Stillstand gehalten werden.
Nach dem Lösen der weiteren Bremsvorrichtung beginnt das Zugfahrzeug zu rollen, was hier an der Geschwindigkeit n_ZF der Räder 1 121 und 1 12r des Zugfahrzeugs 1 10, welche durch die gestrichelte Linie symbolisiert wird, gut zu erkennen ist.
Mit zunehmender Geschwindigkeit n_ZF des Zugfahrzeugs 1 10 bzw. der Räder 1 121 und1 12r der ersten Achse 1 12 wird zunehmend das mittels der zweiten Maschine 150 aufgebrachte Bremsmoment M_Brems_M2 reduziert, bis das Arbeitsgerät 120 bzw. die Räder 1211 und 121 r der zweiten Achse 121 die gleiche Geschwindigkeit n_AG erreicht hat/haben wie das Zugfahrzeug 1 10, welche durch die parallel zur Raddrehzahl des Zugfahrzeugs verlaufende breitgestrichelte Linie symbolisch dargestellt ist. Haben das Zugfahrzeug 1 10 und das Arbeitsgerät 120 die gleiche Geschwindigkeit n_ZF bzw. n_AG erreicht, kann zum Einstellen einer definierten Geschwindigkeit n_ZF bzw. n_AG bzw. zum Verhindern einer weiteren Beschleunigung des Fahrzeuggespanns 100 das mittels der zweiten elektrischen Maschine 150 auf die zweite Achse 121 des Arbeitsgerätes 120 aufgebrachte Bremsmoment M_Brems_M2 wieder erhöht werden.
Auf diese Weise ist ein besonders kontrolliertes Anfahren in Vorwärtsfahrtrichtung bergab möglich, da durch das Einstellen einer definierten Streckung eine Stabilisierung des Fahrzeuggespanns 100 bewirkt werden kann.
Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeuggespanns 200, wobei sich dieses Fahrzeuggespann 200 von dem anhand der vorherigen Fig. beschriebenen Fahrzeuggespann 100 darin unterscheidet, dass das Zugfahrzeug 210 zwei AEF-Konnektoren 1451 und 145r aufweist, über die jeweils separat für eine linke Arbeitsgeräte- bzw. Zugfahrzeugseite und eine rechte Arbeitsgeräte- bzw. Zugfahrzeugseite eine separate elektrische Energieübertragung, insbesondere in Form von Wechselstrom zwischen Zugfahrzeug 210 und Arbeitsgerät 220 möglich ist, wobei jeweils ein separater Stromrichter 1431 bzw. 143r mit der Stromverteilereinrichtung 142 gekoppelt ist.
Entsprechend weist bei diesem Ausführungsbeispiel das Fahrzeuggespann 200 einen Anhänger 220 mit zwei elektrischen Maschinen 250I und 250r auf, welche jeweils als Elektromotor und Generator betreibbar sind, wobei jeweils eine der beiden elektrischen Maschinen 250I und 250r zum Antrieb eines linken Rades 2211 der zweiten Achse 221 des Arbeitsgerätes 220 vorgesehen ist und eine elektrische Maschine 250r zum Antrieb des rechten Rades 221 r der zweiten Achse 221. Dabei sind die elektrischen Maschinen 250I und 250r jeweils über ein separates Stirnradgetriebe 280I bzw. 280r mit dem zugehörigen Rad 2211 bzw. 221 r mechanisch gekoppelt.
Mittels eines derartigen Fahrzeuggespanns ist es nicht nur möglich, eine definierte Bremsmomentenverteilung zwischen Zugfahrzeug 210 und Arbeitsgerät 220, insbesondere zwischen der ersten Achse 1 12 des Zugfahrzeugs 210 und der zweiten Achse 221 des Arbeitsgerätes 220 einzustellen, sondern darüber hinaus insbesondere am Arbeitsgerät 220 eine gewünschte, definierte Bremsmomentenverteilung zwischen der linken Seite und der rechten Seite, d.h. zwischen dem linken Rad 221 1 und dem rechten Rad 221 r einzustellen. Dadurch kann eine noch weiter verbesserte Stabilisierung des Fahrzeuggespanns 200, insbesondere des Arbeitsgerätes 220, insbesondere bei Arbeitsgeräten in Form von schweren Anhängern, erreicht werden.
Selbstverständlich ist eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste
100, 200 erfindungsgemäßes Fahrzeuggespann
1 10, 210 erfindungsgemäßes Zugfahrzeug
120, 220 erfindungsgemäßes Arbeitsgerät
1 1 1 Vorderachse des Zugfahrzeugs
1 1 11, 1 1 1 r linkes bzw. rechtes Rad der Vorderachse des Zugfahrzeugs
1 12 erste Achse, Hinterachse des Zugfahrzeugs
1 121, 1 12r Räder der Hinterachse des Zugfahrzeugs
121 , 221 zweite Achse
1211, 121 r, Räder der zweiten Achse des Arbeitsgerätes
2211, 221 r
122, 222 weitere Achse des Arbeitsgerätes
1221, 122r, Räder der weiteren Achse des Arbeitsgerätes
222I, 222r
130 Verbrennungsmotor
131 Motorbremsvorrichtung
140 erste Maschine
141 geerdeter Stromrichter AC/DC
142 Stromverteilereinrichtung
143, 1431, 143r geerdeter Stromrichter DC/AC
144 Energiespeicher
145, 1451, 145r AEF-Konnektor
150, 250I, 250r zweite Maschine
160 Kupplung
170 Getriebe
171 Hinterachsdifferential
172 Deichsel
180, 280I, 280r Stirnradgetriebe
181 Kardanwelle
190 Achs-Differential Ee elektrische Energie
Em mechanische Energie
n_AG Geschwindigkeit der Räder der zweiten Achse n_ZF Geschwindigkeit der Räder der ersten Achse
M_Brems_wB durch Feststellbremse aufgebrachtes Bremsmoment
M_Brems_M2 durch zweite Maschine aufgebrachtes Bremsmoment t Zeit

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeuggespanns (100), 200), wobei das
Fahrzeuggespann (100, 200)
- ein Zugfahrzeug (1 10, 210), insbesondere ein als Traktor oder selbstfahrende Arbeitsmaschine ausgebildetes Zugfahrzeug (1 10, 210), und
- wenigstens ein mit dem Zugfahrzeug (1 10, 210) mechanisch verbindbares und zur Energieübertragung, insbesondere elektrisch und/oder hydraulisch, koppelbares Arbeitsgerät (120, 220), insbesondere wenigstens einen
Anhänger (120, 220), aufweist,
wobei das Zugfahrzeug (1 10, 210) einen Verbrennungsmotor (130) und wenigstens eine erste, als Kraftmaschine betreibbare Maschine (140) und wenigstens eine erste, mittels des Verbrennungsmotors (130) antreibbare Achse (1 12) aufweist, wobei der Verbrennungsmotor (130) mittels der ersten Maschine (140) antreibbar ist,
wobei das Arbeitsgerät (120, 220) wenigstens eine zweite, als Arbeitsmaschine betreibbare Maschine (150,2501, 250r) und wenigstens eine zweite, mit der zweiten Maschine (150,2501, 250r) mechanisch gekoppelte Achse (121 , 221 ) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich das Fahrzeuggespann (100, 200) im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb befindet, das Fahrzeuggespann (100, 200) wenigstens zeitweise in einem ersten Betriebsmodus betrieben wird, in dem
- die zweite Maschine (150,2501, 250r) als Arbeitsmaschine betrieben wird und mittels der mechanischen Bewegungsenergie der zweiten Achse (121 , 221 ) angetrieben wird und
- die erste Maschine (140) als Kraftmaschine betrieben wird und den
Verbrennungsmotor (130) antreibt,
wobei wenigstens ein Teil der von der zweiten Maschine (150,2501, 250r) erzeugten Energie (Em, Ee) zum Antrieb der ersten Maschine (140) genutzt wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeuggespann (100, 200) wenigstens zeitweise im Schubbetrieb beim Bergabfahren und/oder wenigstens zeitweise im Bremsbetrieb beim Bergabfahren, vorzugsweise während der gesamten Bergabfahrt, im ersten Betriebsmodus betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Zugfahrzeug (1 10, 210) eine
Motorbremsvorrichtung (131 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zeitweise mittels der Motorbremsvorrichtung (131 ) ein definiertes Motor- Bremsmoment auf die erste Achse (1 12) des Zugfahrzeugs (1 10, 210) aufgebracht wird, wobei das Motor-Bremsmoment vorzugsweise aufgebracht wird, wenn sich das Fahrzeuggespann (100, 200) im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb befindet, insbesondere wenn sich das Fahrzeuggespann (100, 200) im ersten Betriebsmodus befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zeitweise mittels der zweiten Maschine (150,2501, 250r) ein definiertes Bremsmoment (M_Brems_M2) auf die zweite Achse (121 , 221 ) des Arbeitsgerätes (120, 220) aufgebracht wird, wobei das Bremsmoment (M_Brems_M2)
vorzugsweise aufgebracht wird, wenn sich das Fahrzeuggespann (100, 200) im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb befindet, insbesondere wenn sich das Fahrzeuggespann (100, 200) im ersten Betriebsmodus befindet.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Fahrzeuggespann (100, 200) eine Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der ersten Maschine (140) und/oder der Motorbremsvorrichtung (131 ) und/oder der zweiten Maschine (150,2501, 250r) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Maschine (140) und/oder die Motorbremsvorrichtung (131 ) und/oder die zweite Maschine (150,2501, 250r) derart angesteuert werden, dass ein definiertes Motor-Bremsmoment auf die erste Achse (1 12) des Zugfahrzeugs (1 10, 210) und/oder ein definiertes Bremsmoment
(M_Brems_M2) auf die zweite Achse (121 , 221 ) des Arbeitsgerätes (120, 220) aufgebracht wird, wobei das definierte Motor-Bremsmoment und/oder das definierte Bremsmoment (M_Brems_M2) vorzugsweise in Abhängigkeit von einem ermittelten Fahrzustand aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Maschine (140) und/oder die Motorbremsvorrichtung (131 ) und/oder die zweite Maschine (150,2501, 250r) derart angesteuert werden, dass sich zwischen dem mittels der ersten Maschine (140) und/oder der Motorbremsvorrichtung (131 ) auf die erste Achse (1 12) des Zugfahrzeugs (1 10, 210) aufgebrachten Motor-Bremsmoment und dem mittels der zweiten Maschine (150,2501, 250r) auf die zweite Achse (121 , 221 ) des Arbeitsgerätes (120, 220) aufgebrachten Bremsmoment (M_Brems_M2) eine definierte Bremsmomentenverteilung einstellt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Bremsmomentenverteilung derart eingestellt wird, dass sich eine definierte
Streckung oder Stauchung des Fahrzeuggespanns (100, 200) einstellt, wobei die definierte Bremsmomentenverteilung vorzugsweise in Abhängigkeit von der aktuellen Stauchung und/oder Streckung eingestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass, um ein Strecken des Fahrzeuggespanns (100, 200) beim Anfahren in Vorwärtsfahrtrichtung bergab zu bewirken, zum Anfahren in Vorwärtsfahrtrichtung bergab aus dem gebremsten Stillstand, in dem das Fahrzeuggespann (100, 200) mittels einer weiteren
Bremsvorrichtung gehalten wird,
- in einem ersten Schritt beim Lösen der weiteren Bremsvorrichtung die zweite Maschine (150,2501, 250r) derart angesteuert wird, dass mittels der zweiten Maschine (150,2501, 250r) ein Bremsmoment derart auf die zweite Achse (121 , 221 ) des Arbeitsgerätes (120, 220) aufgebracht wird, dass das Arbeitsgerät (120, 220) im Stillstand gehalten wird bis durch die Vorwärtsbewegung des Zugfahrzeugs (1 10, 210) nach dem Lösen der weiteren Bremsvorrichtung eine definierte Streckung des Fahrzeugspanns (100, 200) erreicht ist,
- in einem zweiten Schritt vorzugsweise das mittels der zweiten Maschine
(150,2501, 250r) aufgebrachte Bremsmoment (M_Brems_M2) fortwährend derart reduziert wird, dass die erreichte, definierte Streckung nahezu konstant bleibt, bis das Arbeitsgerät (120, 220) die gleiche Fahrgeschwindigkeit (n_AG) erreicht hat wie das Zugfahrzeug (1 10, 210), - gegebenenfalls, bei weiterer Beschleunigung des Arbeitsgerätes, in einem oder mehreren weiteren Schritten mittels der zweiten Maschine (150,2501, 250r) das Bremsmoment (M_Brems_M2) derart wieder erhöht wird, dass die definierte Streckung während der Bergabfahrt weiter aufrechterhalten wird.
9. Fahrzeuggespann (100, 200), wobei das Fahrzeuggespann (100, 200)
ein Zugfahrzeug (1 10, 210), insbesondere ein als Traktor oder selbstfahrende Arbeitsmaschine ausgebildetes Zugfahrzeug (1 10, 210), und
wenigstens ein mit dem Zugfahrzeug (1 10, 210) mechanisch verbindbares und zur Energieübertragung, insbesondere elektrisch und/oder hydraulisch, koppelbares Arbeitsgerät (120, 220), insbesondere wenigstens einen Anhänger (120, 220), aufweist,
wobei das Zugfahrzeug (1 10, 210) einen Verbrennungsmotor (130) und wenigstens eine erste, als Kraftmaschine betreibbare Maschine (140) und wenigstens eine erste, mittels des Verbrennungsmotors (130) antreibbare Achse (1 12) aufweist, wobei der Verbrennungsmotor (130) mittels der ersten Maschine (140) antreibbar ist, wobei das Arbeitsgerät (120, 220) wenigstens eine zweite, als Arbeitsmaschine betreibbare Maschine (150,2501, 250r) und wenigstens eine zweite, mit der zweiten Maschine (150,2501, 250r) mechanisch gekoppelte Achse (121 , 221 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeuggespann (100, 200) in der Weise ausgebildet ist, dass wenigstens ein Teil einer von der zweiten Maschine (150,2501, 250r) erzeugten Energie (Ee, Em) zum Antrieb der ersten Maschine (140) nutzbar ist.
10. Fahrzeuggespann (100, 200) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Maschine (140) eine als Elektromotor betreibbare elektrische Maschine (140), eine als Turbine betreibbare Strömungsmaschine oder eine Hubkolbenmaschine ist und die zweite Maschine (150,2501, 250r) eine als Generator betreibbare elektrische Maschine (150,2501, 250r) oder eine als Pumpe betreibbare Strömungsmaschine.
1 1 . Fahrzeuggespann (100, 200) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Maschine (140) des Zugfahrzeugs (1 10, 210) des Weiteren als Arbeitsmaschine betreibbar ist, die zweite Maschine (150,2501, 250r) des Arbeitsgeräts (120, 220) auch als Kraftmaschine und die zweite, mit der zweiten Maschine (150,2501, 250r) mechanisch gekoppelte Achse (121 , 221 ) des
Arbeitsgerätes (120, 220) mittels der zweiten Maschine (150,2501, 250r) antreibbar ist,
dass das Fahrzeuggespann (100, 200), insbesondere das Zugfahrzeug (1 10, 210), eine Einrichtung zur Ermittlung wenigstens eines Fahrzustands aufweist, dass das Fahrzeuggespann (100, 200) in Abhängigkeit von einem ermittelten Fahrzustand in einem ersten Betriebsmodus oder in wenigstens einem weiteren Betriebsmodus betreibbar ist,
dass, in dem ersten Betriebsmodus, bei welchem sich das Fahrzeuggespann (100,
200) im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb befindet,
die zweite Maschine (150,2501, 250r) als Arbeitsmaschine betrieben wird und mittels der mechanischen Bewegungsenergie der zweiten Achse (121 , 221 ) angetrieben wird und
die erste Maschine (140) als Kraftmaschine betrieben wird und den
Verbrennungsmotor (130) antreibt,
dass in dem wenigstens einen weiteren Betriebsmodus
die erste Maschine (140) als Arbeitsmaschine betrieben wird und mittels des Verbrennungsmotors (130) angetrieben wird,
die zweite Maschine (150,2501, 250r) als Kraftmaschine betrieben wird und die antreibbare Achse (121 , 221 ) des Arbeitsgerätes (120, 220) antreibt, und dass die erste Maschine (140) und die zweite Maschine (150,2501, 250r) derart miteinander gekoppelt sind, dass von der ersten Maschine (140) erzeugte Energie zum Antrieb der zweiten Maschine (150,2501, 250r) nutzbar ist.
Fahrzeuggespann (100, 200) nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Maschine (140) und/oder die zweite Maschine (150,2501, 250r) eine sowohl als Elektromotor oder als Generator betreibbare elektrische Maschine (140) ist, insbesondere ein Motorgenerator (140), oder eine sowohl als Turbine oder als Pumpe betreibbare Strömungsmaschine, insbesondere eine Pumpturbine.
13. Fahrzeuggespann (100, 200) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugfahrzeug (1 10, 210) eine Motorbremsvorrichtung (131 ) aufweist, wobei mittels der Motorbremsvorrichtung (131 ) ein Motor- Bremsmoment wenigstens auf die erste Achse (1 12) des Zugfahrzeugs (1 10, 210) aufbringbar ist, wobei das Fahrzeuggespann (100, 200) vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass das Motor-Bremsmoment aufbringbar ist, wenn sich das Fahrzeuggespann (100, 200) im Schubbetrieb und/oder im Bremsbetrieb befindet, insbesondere, wenn sich das Fahrzeuggespann (100, 200) im ersten Betriebsmodus befindet und der Verbrennungsmotor (130) durch die erste Maschine (140) angetrieben wird.
14. Fahrzeuggespann (100, 200) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorbremsvorrichtung (131 ) eine Staudruck-Bremsvorrichtung aufweist, wobei die Staudruck-Bremsvorrichtung vorzugsweise wenigstens eine abgasseitige
Stauklappe aufweist.
15. Fahrzeuggespann (100, 200) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorbremsvorrichtung (131 ) eine Dekompressions-Bremsvorrichtung aufweist.
16. Fahrzeuggespann (100, 200) nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorbremsvorrichtung (131 ) eine Entlüftungs- Bremsvorrichtung aufweist.
17. Fahrzeuggespann (100, 200) nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, dass das Fahrzeuggespann (100, 200), insbesondere das
Zugfahrzeug (1 10, 210), wenigstens eine Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der ersten Maschine (140) und/oder der Motorbremsvorrichtung (131 ) aufweist, wobei die erste Maschine (140) und/oder die Motorbremsvorrichtung (131 ) derart ansteuerbar ist, dass ein definiertes Motor-Bremsmoment, auf die erste Achse (1 12) des Zugfahrzeugs (1 10, 210) aufbringbar ist.
18. Fahrzeuggespann (100, 200) nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeuggespann (100, 200), insbesondere das
Arbeitsgerät (120, 220), wenigstens eine Steuerungseinrichtung zur Ansteuerung der zweiten Maschine (150,2501, 250r) aufweist, wobei die zweite Maschine
(150,2501, 250r) derart ansteuerbar ist, dass ein definiertes Drehmoment, insbesondere ein definiertes Bremsmoment (M_Brems_M2), auf die zweite Achse (121 , 221 ) des Arbeitsgerätes (120, 220) aufbringbar ist.
19. Fahrzeuggespann (100, 200) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeuggespann (100, 200) derart ausgebildet ist, dass zwischen dem mittels der ersten Maschine (140) und/oder der Motorbremsvorrichtung (131 ) auf die erste Achse (1 12) des Zugfahrzeugs (1 10, 210) aufbringbaren Motor-Bremsmoment und dem mittels der zweiten Maschine (150,2501, 250r) auf die zweite Achse (121 , 221 ) des Arbeitsgerätes (120, 220) aufbringbaren Bremsmoment (M_Brems_M2) eine definierte Bremsmomentenverteilung einstellbar ist.
20. Fahrzeuggespann (100, 200) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsmomentenverteilung derart einstellbar ist, dass sich eine definierte Streckung oder Stauchung des Fahrzeuggespanns (100, 200) einstellt, wobei die definierte Bremsmomentenverteilung vorzugsweise in Abhängigkeit von der aktuellen
Stauchung und/oder Streckung einstellbar ist.
21 . Zugfahrzeug (1 10, 210), insbesondere ein als Traktor oder selbstfahrende
Arbeitsmaschine ausgebildetes Zugfahrzeug (1 10, 210),
dadurch gekennzeichnet, dass das Zugfahrzeug (1 10, 210) dazu ausgebildet ist, in wenigstens einem mechanisch gekoppelten Zustand mit einem entsprechend ausgebildeten Arbeitsgerät (120, 220) ein Fahrzeuggespann (100, 200) nach einem der Ansprüche 9 bis 20 zu bilden.
22. Arbeitsgerät (120, 220), insbesondere Anhänger,
dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsgerät (120, 220) dazu ausgebildet ist, in einem wenigstens mechanisch gekoppelten Zustand mit einem entsprechend ausgebildeten Zugfahrzeug (1 10, 210) ein Fahrzeuggespann (100, 200) nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 20 zu bilden.
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