WO2004085191A1 - Verfahren zur steuerung eines antriebsstrangs - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a drive train according to the kind defined in the preamble of claim 1.
  • the invention relates to work vehicles, such as, for example, wheel loaders, excavators or industrial trucks, whose direction of travel changes at short intervals during work and which therefore have to be reversed accordingly often.
  • This frequent change of direction is also called reversing.
  • the vehicle is braked at full speed in a forward direction by engaging reverse gear and then accelerated in a reverse direction.
  • the reversal of the direction of travel of the vehicle begins with the opening of the directional coupling of the existing direction of travel and the closing of the directional coupling of the new direction of travel.
  • the turbine side of the hydrodynamic torque converter is decelerated depending on the power transmission of the forward or reverse drive clutch or reversed in the direction of rotation.
  • the pump side of the hydrodynamic torque converter is supported by the drive machine.
  • the deceleration and acceleration time of the vehicle can be influenced by the power of the drive machine, the identifier of the hydrodynamic torque converter and the slipping time of the directional clutches.
  • this is only possible to a limited extent, since the directional couplings are limited in their load capacity.
  • DE 30 23 278 C2 discloses a method for controlling a power transmission device, in which the delay time when changing the direction of travel is influenced by changing the transmission ratio. It is not possible to change the directional clutches at high speed.
  • the present invention has for its object to provide a method for controlling a drive train, in which frequent changes of direction are possible even from high driving speeds and, depending on the requirement, the deceleration and acceleration time can be influenced.
  • the object is achieved with a generic method for controlling a drive train, which also has the characterizing features of the main claim.
  • a coupling connects the drive machine to the pump of the hydrodynamic torque converter.
  • This clutch is controlled in the opening direction during the change of direction, so that the clutch slips.
  • the deceleration or acceleration time can be influenced.
  • the speed of the drive machine is preferably not reduced during the change of direction. It is possible to specifically specify a hard reversing process, thus a short reversing time, or a soft reversing process, thus a long reversing time, and to control the clutch accordingly.
  • a method for controlling a drive train or a drive train, in particular for work machines is thus created, in which frequent reversing with different deceleration and acceleration values is possible.
  • the drive motor speed can remain increased during the reversing process, as a result of which the drive motor can be operated quickly at full power when the vehicle is accelerating in the new direction of travel and does not have to be accelerated slowly again to higher speeds.
  • the acceleration process can thus be shortened considerably. It is also possible to achieve soft reversing behavior over a longer period of time without damaging the components of the drive train and thus achieving a gentle reversing behavior, for example in a wheel loader with very light bulk material or in an industrial truck, especially with a raised load.
  • the single figure shows a drive machine 1, which is connected to the pump 3 of a hydrodynamic torque converter 4 via a coupling 2.
  • the prime mover 1 is connected directly to a hydraulic pump 5, which supplies consumers 7 with pressure fluid via valves 6.
  • An electronic control unit 8 controls the clutch 2 as a function of signals from the sensors of the
  • the output of the hydrodynamic torque converter 4 is connected to a reversing gear 13, preferably a power shiftable reversing gear 13 with several gear stages, which is connected to drive wheels of the mobile vehicle.
  • the directional clutches (not shown) in the reversing gear 13 are switched so that the directional clutch for the new direction of travel is actuated in the closing direction and the directional clutch for the old direction of travel is actuated in the opening direction.
  • the electronic control unit 8 controls the clutch 2 in such a way that, depending on the desired deceleration or acceleration values, the vehicle is braked in the existing direction of travel and accelerated in the new direction of travel.

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Abstract

Um bei einer Arbeitsmaschine, wie beispielsweise einem Radlader oder einem Flurförderfahrzeug, die Reversierzeit zu beeinflussen, ist zwischen der Antriebsmaschine (1) und dem hydrodynamischen Drehmomentwandler (4) eine Kupplung (2) angeordnet, welche während des Reversiervorgangs teilweise im Öffnungssinne betätigt wird.

Description

Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Arbeitsfahrzeuge, wie beispielsweise Radlader, Bagger oder Flur- förderfahrzeuge, deren Fahrtrichtung während der Arbeit in kurzen Zeitabständen wechselt und die daher entsprechend oft umgesteuert werden müssen. Dieses häufige Wechseln der Fahrtrichtung wird auch Reversieren genannt. Hierbei wird das Fahrzeug bei voller Fahrgeschwindigkeit in eine Vor- wärtsfahrtrichtung durch Einlegen des Rückwärtsgangs abgebremst und anschließend in eine Rückwärtsfahrtrichtung beschleunigt . Die Fahrtrichtungsumkehr des Fahrzeugs beginnt mit dem Öffnen der Fahrtrichtungskupplung der bestehenden Fahrtrichtung und dem Schließen der Fahrtrichtungskupplung der neuen Fahrtrichtung. Hierbei wird die Turbinenseite des hydrodynamischen Drehmomentwandlers in Abhängigkeit von der Kraftübertragung der Vorwärts- oder Rückwärtsfahrtkupplung verzögert oder zur Drehrichtungsumkehr gebracht . Die Pumpenseite des hydrodynamischen Drehmomentwandlers stützt sich hierbei über die Antriebsmaschine ab. Die Verzöge- rungs- und Beschleunigungszeit des Fahrzeugs kann hierbei über die Leistung der Antriebsmaschine, die Kennung des hydrodynamischen Drehmomentwandlers und die Rutschzeit der Fahrtrichtungskupplungen beeinflußt werden. Dies ist jedoch nur begrenzt möglich, da die Fahrtrichtungskupplungen in ihrer Belastbarkeit begrenzt sind. Die DE 30 23 278 C2 offenbart ein Verfahren zum Steuern einer Kraftübertragungseinrichtung, bei welchem die Verzögerungszeit beim Wechsel der Fahrtrichtung über die Änderung der Übersetzung des Schaltgetriebes beeinflußt wird. Ein Wechsel der Fahrtrichtungskupplungen bei hoher Geschwindigkeit ist nicht möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs zu schaf- fen, bei welchem häufige Fahrtrichtungswechsel auch aus hohen Fahrgeschwindigkeiten möglich sind und, je nach Anforderung, die Verzögerungs- und Beschleunigungszeit beeinflußbar ist .
Die Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs gelöst.
Erfindungsgemäß verbindet eine Kupplung die Antriebs- maschine mit der Pumpe des hydrodynamischen Drehmomentwandlers . Diese Kupplung wird während dem Fahrtrichtungswechsel gezielt im Öffnungssinne angesteuert, so dass ein Schlupf der Kupplung auftritt. Je nach Ansteuerung dieser Kupplung kann die Verzögerungs- bzw. Beschleunigungszeit beeinflußt werden. Vorzugsweise wird die Drehzahl der Antriebsmaschine während des Fahrtrichtungswechsels nicht reduziert. Es besteht die Möglichkeit, gezielt einen harten Reversiervor- gang, somit eine kurze Reversierzeit, oder einen weichen Reversiervorgang, somit eine lange Reversierzeit, vor- zugeben und die Kupplung dementsprechend anzusteuern. Ebenso besteht die Möglichkeit, in Abhängigkeit eines vorgegebenen Verzögerungsgradienten die Ist-Verzögerung zu ermitteln, was beispielsweise über einen Drehzahlsensor am Ab- trieb des Wendegetriebes möglich ist und die Kupplung dergestalt anzusteuern, dass der ermittelte Verzögerungs- bzw. Beschleunigungsgradient dem vorgewählten Wert sich annähert. Ebenso besteht die Möglichkeit, die Kupplung derge- stalt anzusteuern, dass vorgegebene Betriebsparameter des hydrodynamischen Wandlers oder der Fahrtrichtungskupplungen, wie beispielsweise die Temperatur des Öls oder errechnete Reibleistungen, nicht überschritten werden, um den hydrodynamischen Wandler oder die Fahrtrichtungskupplungen vor Beschädigung zu schützen.
Somit wird ein Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs oder ein Antriebsstrang, insbesondere für Arbeitsmaschinen, geschaffen, bei welchem häufiges Reversieren mit unterschiedlichen Verzögerungs- und Beschleunigungswerten möglich ist. Insbesondere kann die Antriebsmotor-Drehzahl beim Reversiervorgang erhöht bleiben, wodurch der Antriebsmotor beim Beschleunigen des Fahrzeugs in die neue Fahrtrichtung schnell auf der vollen Leistung betrieben werden kann und nicht erst wieder langsam auf höhere Drehzahlen beschleunigt werden muß. Somit kann der Beschleunigungsvorgang erheblich verkürzt werden. Ebenso ist es möglich, auch weiches Reversierverhalten über längere Zeit zu realisieren, ohne die Komponenten des Antriebsstrangs zu schädigen und somit beispielsweise bei einem Radlader mit sehr leichtem Schuttgut oder bei einem Flurförderfahrzeug, insbesondere mit angehobener Last, ein sanftes Reversierverhalten zu erreichen. Zusätzlich besteht hierbei die Möglichkeit, unabhängig von der Drehzahl der Antriebsmaschine, den Re- versiervorgang zu gestalten, um beispielsweise die maximale Leistung während des Reversiervorgangs der Arbeitshydraulik zur Verfügung zu stellen, welche direkt mit der Antriebsmaschine verbunden ist. Dies ist durch die Entlastung der Fahrtrichtungskupplungen infolge einer rutschenden Kupplung zwischen der Antriebsmaschine und dem hydrodynamischen Drehmomentwandler möglich. Somit besteht auch die Möglichkeit, die Fahrtrichtungskupplungen deutlich kompakter auszuführen. In einer weiteren Ausgestaltungsform besteht die Möglichkeit, während des Reversiervorgangs durch Beeinflussen der Kupplung zwischen der Antriebsmaschine und dem hydrodynamischen Drehmomentwandler die Verzögerungs- und Beschleunigungszeit zu beeinflussen.
Weitere Merkmale sind der Figuren-Beschreibung zu entnehmen.
Die einzige Figur zeigt eine Antriebsmaschine 1, wel- ehe über eine Kupplung 2 mit der Pumpe 3 eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers 4 verbunden ist. Die Antriebsmaschine 1 ist direkt mit einer Hydraulikpumpe 5 verbunden, welche über Ventile 6 Verbraucher 7 mit Druckflüssigkeit versorgt. Eine elektronische Steuereinheit 8 steuert die Kupplung 2 in Abhängigkeit von Signalen der Sensoren der
Betriebsbremse 9 des Gaspedals 10, Bedienhebel 11 und Drehzahlsensoren 12. Der Abtrieb des hydrodynamischen Drehmomentwandlers 4 ist mit einem Wendegetriebe 13, vorzugsweise ein lastschaltbares Wendegetriebe 13 mit mehreren Getriebe- stufen, verbunden, welches mit Antriebsrädern des Mobilfahrzeugs in Vebindung steht. Während des Reversiervorgangs werden die nicht gezeigten Fahrtrichtungskupplungen im Wendegetriebe 13 so geschaltet, dass die Fahrtrichtungskupplung für die neue Fahrtrichtung im Schließsinne und die Fahrtrichtungskupplung für die alte Fahrtrichtung im Öffnungssinne betätigt ist. Gleichzeitig steuert die elektronische Steuereinheit 8 die Kupplung 2 dergestalt an, dass in Abhängigkeit von gewünschten Verzögerungs- oder Be- schleunigungswerten das Fahrzeug in der bestehenden Fahrtrichtung abgebremst und in der neuen Fahrtrichtung beschleunigt wird. Es besteht die Möglichkeit, während dieses Reversiervorgangs die Drehzahl der Antriebsmaschine 1 nicht zu reduzieren, um die hydraulische Pumpe 5 mit ausreichend hoher Drehzahl anzutreiben. Ebenso besteht die Möglichkeit, in Abhängigkeit der Ansteuerung der Kupplung 2 die Rever- sierzeit zu verändern, um ein weiches oder hartes Rever- sierverhalten zu erreichen.
Bezugszeichen
1 Antriebsmaschine
2 Kupplung
3 Pumpe
4 hydrodynamischer Drehmomentwandler
5 Hydrau1ikpumpe
6 Ventil
7 Verbraucher
8 elektrische Steuereinheit
9 Betriebsbremse
10 Gaspedal
11 Bedienhebel
12 Drehzahlsensoren
13 Wendegetriebe

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs, ins- besondere für Arbeitsmaschinen, wie Radlader und Flurförderfahrzeuge, mit einer Antriebsmaschine (1) , welche über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (4) ein Wendege- 'triebe (13) zum Antrieb des Fahrantriebs in eine Fahrtrichtung für Vorwärtsfahrt und eine Fahrtrichtung für Rück- wärtsfahrt antreibt, wobei beim Wechsel der Fahrtrichtung eine erste Fahrtrichtungskupplung im Schließsinne und eine zweite Fahrtrichtungskupplung im Öffnungssinne betätigt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Kupplung (2), welche den hydrodynamischen Drehmomentwand- 1er (4) mit der Antriebsmaschine (1) verbindet, während dem Fahrtrichtungswechsel teilweise im Öffnungssinne betätigt wird.
2. Verfahren zur Steuerung eines AntriebsStrangs nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Drehzahl der Antriebsmaschine (1) während des Fahrtrichtungswechsels nicht reduziert wird.
3. Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Zeit zum Fahrtrichtungswechsel durch geregeltes oder gesteuertes Betätigen der Kupplung (2) veränderbar ist.
4. Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass ein ermittelter Verzögerungsgradient oder Beschleunigungsgradient mit einem vorgewählten Verzögerungsgradient oder Beschleunigungsgradient verglichen und die Kupplung so an- gesteuert wird, dass sich der ermittelte Wert dem vorgewählten Wert annähert .
5. Verfahren zur Steuerung eines Antriebsstrangs nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kupplung (2) dergestalt angesteuert wird, dass die Fahrtrichtungskupplungen oder der hydrodynamische Wandler (4) innerhalb zulässiger Betriebsparameter betrieben werden.
6. Antriebsstrang, insbesondere für Arbeitsmaschinen, wie Radlader und Flurfδrderfahrzeuge, mit einer Antriebsmaschine (1) , welche über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (4) ein Wendegetriebe (13) zum Antrieb des Fahran- triebs in eine Fahrtrichtung für Vorwärtsfahrt und eine
Fahrtrichtung für Rückwärtsfahrt antreibt, wobei beim Wechsel der Fahrtrichtung eine erste Fahrtrichtungskupplung im Schließsinne und eine zweite Fahrtrichtungskupplung im Öffnungssinne betätigt wird, dadurch g e k e n n z e i c h - n e t , dass eine Kupplung (2), welche den hydrodynamischen Drehmomentwandler (4) mit der Antriebsmaschine (1) verbindet, während dem Fahrtrichtungswechsel teilweise im Öffnungssinne betätigt wird.
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