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Title:
DRIVE TRAIN FOR A MOBILE VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING SAID DRIVE TRAIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/085752
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a drive train for a working machine, especially a wheel bearing, in which the speed is preselected via an accelerator pedal (11) while the operating hydraulic equipment is preselected via a selector lever (8). Signals are fed to an electronic control unit (10) which triggers a driving engine (1) and a clutch (2) located between the driving engine (1) and an impeller (3) of a hydrodynamic torque converter in such a way that a power take-off (6) for a pump (7) supplies sufficient rotary speed to the operating hydraulic equipment and the preselected speed is not exceeded.

Inventors:
AUMANN BERND (DE)
Application Number:
PCT/EP2004/002940
Publication Date:
October 07, 2004
Filing Date:
March 20, 2004
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
AUMANN BERND (DE)
International Classes:
B60K25/00; B60W10/02; B60W10/06; B60W30/18; E02F9/22; G06G1/00; (IPC1-7): E02F9/22; B60K25/00; B60K41/16
Foreign References:
US6173513B12001-01-16
DE19521458A11995-12-21
DE10057085A12001-05-23
Other References:
LATOUR C ET AL: "FAHRANTRIEB UND ARBEITSHYDRAULIK FUER EINEN RADLADER", OLHYDRAULIK UND PNEUMATIK, KRAUSSKOPF VERLAG FUR WIRTSCHAFT GMBH. MAINZ, DE, vol. 44, no. 5, May 2000 (2000-05-01), pages 310,312 - 314,316, XP000937277, ISSN: 0341-2660
BECK J: "MOBILE LADEGERAETE HYDRAULISCH ANTREIBEN/ELEKTRONISCH STEUERN", OLHYDRAULIK UND PNEUMATIK, KRAUSSKOPF VERLAG FUR WIRTSCHAFT GMBH. MAINZ, DE, vol. 42, no. 2, 1 February 1998 (1998-02-01), pages 95 - 99, XP000751929, ISSN: 0341-2660
Attorney, Agent or Firm:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Friedrichshafen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Antriebsstrang für ein MobilFahrzeug mit einer Antriebsmaschine (1), welche einerseits über einen hydrody namischen Drehmomentwandler ein schaltbares Untersetzungs getriebe (5) für den Fahrantrieb und andererseits einen Nebenabtrieb (6) zum Antrieb einer hydraulischen Pumpe (7) für eine Arbeitshydraulik antreibt, wobei ein Pumpenlauf rad (3) des hydrodynamischen Drehmomentwandlers über eine Kupplung (2) mit der Antriebsmaschine (1) in Verbindung steht, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Signal eines Wählhebels (8) für die Arbeitshydraulik und ein Signal eines Fahrpedals (11) für den Fahrantrieb einer elektronischen Steuereinheit (10) zugeführt wird und die elektronische Steuereinheit die Antriebsmaschine (1) und die Kupplung (2) dergestalt ansteuert, dass, je nach Stel lung des Fahrpedals (11), eine Fahrgeschwindigkeit und, je nach Stellung des Wählhebels (8), eine Drehzahl des Neben abtriebs (6) eingestellt wird.
2. Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs für ein MobilFahrzeug mit einer Antriebsmaschine (1), welche ei nerseits über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler ein schaltbares Untersetzungsgetriebe (5) für den Fahrantrieb und andererseits einen Nebenabtrieb (6) zum Antrieb einer hydraulischen Pumpe (7) für eine Arbeitshydraulik antreibt, wobei ein Pumpenlaufrad (3) des hydrodynamischen Drehmo mentwandlers über eine Kupplung (2) mit der Antriebsmaschi ne (1) in Verbidung steht, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass ein Signal eines Wählhebels (8) für die Arbeitshydraulik und ein Signal eines Fahrpe dals (11) für den Fahrantrieb einer elektronischen Steuer einheit (10) zugeführt wird und die elektronische Steuer einheit die Antriebsmaschine (1) und die Kupplung (2) der gestalt ansteuert, dass, je nach Stellung des Fahrpe dals (11), eine Fahrgeschwindigkeit und, je nach Stellung des Wählhebels (8), eine Drehzahl des Nebenabtriebs (6) eingestellt wird.
3. Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass beim Betätigen des Wählhebels (8) bei geschlossener Kupp lung (2) die Kupplung (2) so weit im Öffnungssinne betätigt wird, dass der Nebenabtrieb (6) eine definierte Drehzahl erreicht.
4. Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass beim Betrieb der Antriebsmaschine (1) unterhalb der maxima len Leistung und geschlossener Kupplung (2) und anschlie ßendem Betätigen des Wählhebels (8) die Kupplung (2) so weit im Öffnungssinne betätigt und die Antriebsmaschine (1) so angesteuert wird, dass der Nebenabtrieb (6) eine defi nierte Drehzahl erreicht und die Fahrgeschwindigkeit der Stellung des Fahrpedals (11) entspricht.
5. Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass beim Betrieb der Antriebsmaschine (1) bei der maximalen Leistung und geschlossener Kupplung (2) und anschließendem Betätigen des Wählhebels (8) die Kupplung (2) so weit im Öffnungssinne betätigt und die Antriebsmaschine (1) so an gesteuert wird, dass der Nebenabtrieb (6) eine definierte Drehzahl erreicht und die Fahrgeschwindigkeit bei steigen dem Fahrwiderstand reduziert wird.
6. Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass beim Betätigen des Wählhebels (8) und Betätigen des Fahrpe dals (11) in Richtung geringerer Geschwindigkeit die Dreh zahl der Antriebsmaschine (1) angehoben wird.
7. Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Fahrgeschwindigkeit durch Betätigen der Betriebsbremse reduziert wird.
8. Verfahren zum Steuern eines Antriebsstrangs nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass beim Betätigen des Wählhebels (8) und Betätigen des Fahrpe dals (11) in Richtung höherer Geschwindigkeit die Drehzahl des Nebenabtriebs (6) angehoben und das Schaltgetriebe (5) in Richtung größerer Übersetzung verstellt wird.
Description:
Antriebsstrang für ein Mobil-Fahrzeug und Verfahren zum Steuern des Antriebsstrangs Die Erfindung bezieht sich auf einen Antriebsstrang für ein Mobil-Fahrzeug nach der im Oberbegriff von An- spruch 1 näher definierten Art.

Gattungsgemäße Antriebsstränge werden insbesondere bei Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Radlader, Grader oder Staplern, eingesetzt. Hierbei treibt eine Antriebsmaschine über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler und ein nach- geschaltetes Lastschaltgetriebe die Antriebsräder des Fahr- zeugs an. Ebenso treibt die Antriebsmaschine einen Nebenab- trieb für die hydraulische Pumpe der Arbeitshydraulik an.

Ist vom Fahrer beabsichtigt, beispielsweise die Schaufel des Radladers zu heben und langsam an einen Lastkraftwagen heranzufahren, so betätigt er gleichzeitig die Betriebs- bremse und das Gaspedal, um die Drehzahl der Antriebsma- schine für die hydraulische Pumpe zu erhöhen und über die Betriebsbremse die Fahrgeschwindigkeit zu reduzieren. Die hierbei in den hydrodynamischen Drehmomentwandler eingelei- tete Leistung wird in Wärme umgewandelt.

Die DE 195 21 458 A1 offenbart eine elektrohydrauli- sche Steuervorrichtung für den Antrieb einer Maschine, bei welcher zwischen dem Antriebsmotor und dem Pumpenlaufrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers eine Kupplung ange- ordnet ist, welche durch Betätigen eines weiteren Pedals im Öffnungssinne aktivierbar ist. Um die Drehzahl der An- triebsmaschine zu erhöhen, betätigt der Fahrer das Gaspe- dal, und um gleichzeitig die Geschwindigkeit zu reduzieren, betätigt der Fahrer ein weiteres Pedal, mit welchem diese

Kupplung im Öffnungssinne betätigt wird. Da der Fahrer gleichzeitig noch die Arbeitshydraulik und gegebenenfalls die Lenkung betätigen muß, ist es für den Fahrer äußerst schwierig, die gewünschte Geschwindigkeit zum Heranfahren zu halten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang für ein Mobil-Fahrzeug oder ein Ver- fahren zum Steuern eines Antriebsstrangs für ein Mobil- Fahrzeug, insbesondere einer Arbeitsmaschine mit einem Ne- benabtrieb zum Antrieb der Arbeitshydraulik, zu schaffen, bei welchem der Fahrer entlastet wird.

Die Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen Antriebsstrang für ein Mobil-Fahrzeug gelöst.

Erfindungsgemäß betätigt der Fahrer nicht ein Gaspe- dal, um die Antriebsmaschine anzusteuern, sondern erzeugt mit dem Fahrpedal Signale, welche einer elektronischen Steuereinheit zugeführt werden, und welche einem Geschwin- digkeitswunsch des Fahrzeugs entsprechen. Gleichzeitig er- kennt die elektronische Steuereinheit, ob ein Wählhebel für die Ansteuerung der Arbeitshydraulik betätigt ist. Je nach Zustand des Wählhebels für die Arbeitshydraulik steuert die elektronische Steuereinheit die Kupplung, welche die An- triebsmaschine mit dem Pumpenlaufrad des hydrodynamischen Drehmomentwandlers verbindet, an. Ist der Wählhebel für die Arbeitshydraulik nicht betätigt, so erkennt die elektroni- sche Steuereinheit, dass ausschließlich der Fahrantrieb aktiviert sein soll. In diesem Zustand ist vorzugsweise die Kupplung geschlossen und das Fahrzeug wird auf der durch das Fahrpedal vorgegebenen Geschwindigkeit gehalten.

In einer weiteren Ausgestaltungsform kann hierbei die Antriebsmaschine und das nachgeschaltete Untersetzungsge- triebe, vorzugsweise ein lastschaltbares Getriebe, so ange- steuert sein, dass sich der hydrodynamische Drehmomentwand- ler, die Antriebsmaschine und das Lastschaltgetriebe in einem optimalen Wirkungsgradbereich befinden. Ebenso kann in diesem Zustand eine Wandlerüberbrückungskupplung, welche das Turbinenrad mit der Antriebsmaschine verbindet, je nach Betriebszustand angesteuert werden. Je nach Stellung des Fahrpedals stellt sich der Antriebsstrang auf die neue Ge- schwindigkeit ein.

In einer weiteren Ausgestaltungsform besteht die Mög- lichkeit, die Beschleunigung des Fahrpedals mit aufzunehmen und in Abhängigkeit dieser Beschleunigung den Antriebs- strang anzusteuern.

In einer weiteren Ausgestaltungsform besteht die Mög- lichkeit, die Betriebsbremse bei starker Rücknahme der Stellung des Fahrpedals zu aktivieren, um das Fahrzeug zu- sätzlich abzubremsen.

Wird nun der Wählhebel für die Arbeitshydraulik betä- tigt, erkennt die elektronische Steuereinheit, dass die hydraulische Pumpe der Arbeitshydraulik ausreichend Förder- menge fördern soll. Hierfür wird die Antriebsmaschine auf eine Mindestdrehzahl angehoben, welche die hydraulische Pumpe benötigt. Die Drehzahl kann auch von der Stellung des Wählhebels abhängig sein. Würde das Fahrzeug mit dieser angehobenen Drehzahl der Antriebsmaschine die durch das Fahrpedal vorgegebene Fahrgeschwindigkeit überschreiten, aktiviert die elektronische Steuereinheit die Kupplung, welche die Antriebsmaschine mit der Pumpenradwelle des hy-

drodynamischen Drehmomentwandlers verbindet, im Öffnungs- sinne und öffnet diese so weit, dass das Fahrzeug die vor- gegebene Geschwindigkeit nicht überschreitet. Befindet sich das Fahrzeug bei seiner maximalen Leistung und der Wählhe- bel wird betätigt, so wird ebenfalls die Kupplung im Öff- nungssinne betätigt, wobei sich das Fahrzeug unterhalb der vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit befindet.

In einer weiteren Ausgestaltungsform wird das Last- schaltgetriebe dergestalt angesteuert, dass die Übersetzung des Lastschaltgetriebes sich vergrößert, um ausreichend Zugkraft aufrechtzuerhalten. Vorzugsweise geschieht dies, wenn zusätzlich zur Betätigung des Wählhebels das Fahrpedal in Richtung größere Fahrgeschwindigkeit bewegt wird.

Indem das Fahrpedal ausschließlich Signale für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrers erzeugt, besteht die Mög- lichkeit, die Leistung der Antriebsmaschine bedarfsabhängig zwischen der Arbeitshydraulik und dem Fahrantrieb aufzutei- len. Ebenso wird ein zusätzlicher manueller Eingriff des Fahrers durch das Beschleunigen des Fahrzeugs, beispiels- weise beim Hub der Ladeschaufel, dem sogenannten Ladebe- trieb, überflüssig. Der Fahrer wird wesentlich entlastet.

Ebenso besteht die Möglichkeit, das Fahrzeug mit optimier- tem Kraftstoffverbrauch zu betreiben.

Erfindungsgemäß besteht somit die Möglichkeit, bei- spielsweise mit einem Radlader an einen Lastkraftwagen heranzufahren, den Wählhebel der Arbeitshydraulik zu betä- tigen und das Fahrpedel in Richtung geringere Geschwindig- keit zurückzunehmen. Hierbei würde die Antriebsmaschine in ihrer Drehzahl erhöht, was ein schnelles Anheben der Schau- fel ermöglicht und das Fahrzeug würde gleichzeitig ohne

zusätzliches Betätigen weiterer Pedale in seiner Geschwin- digkeit verringert.

Der Wechsel vom Gaspedal zum Fahrpedal ermöglicht eine exaktere Erkennung des Fahrerwunsches in bezug auf den Fahrantrieb und somit einen weiteren Schritt der Verbesse- rung von fahrstrategischen Konzepten. Automatische, brems- unterstützende Rückschaltungen bzw. Hochschaltverhinderun- gen können mit weniger manuellen Eingriffen des Fahrers situationsangepasst, von einer intelligenten Steuereinheit zur Verfügung gestellt werden.

Weitere Merkmale sind der Figuren-Beschreibung zu ent- nehmen.

Die einzige Figur zeigt eine Antriebsmaschine 1, wel- che über eine Kupplung 2 ein Pumpenlaufrad 3 eines hydrody- namischen Drehmomentwandlers antreibt. Das Turbinenrad 4 treibt ein Lastschaltgetriebe 5 an. Die Antriebsmaschine 1 treibt zusätzlich einen Nebenabtrieb 6 an, welcher eine hydraulische Pumpe 7 der Arbeitshydraulik antreibt. Durch Betätigen der Wählhebel 8 wird Volumenstrom der hydrauli- schen Pumpe 7 zu den Verbrauchern 9, beispielsweise der Schaufel eines Radladers, geleitet. Die hydraulische Pum- pe 7 kann eine Load-Sensing-Pumpe sein. Eine elektronische Steuereinheit 10 erhält Signale von dem Wählhebel 8 sowie von einem Fahrpedal 11 und einem Betriebsbremspedal 12.

Ebenso erhält die elektronische Steuereinheit Signale von Sensoren für die Drehzahl der Antriebsmaschine 1, die Betä- tigung der Kupplung 2 sowie der Drehzahl des Lastschaltge- triebes 5. Wird mit dem Fahrpedal 11 eine Fahrgeschwindig- keit eingestellt und gleichzeitig der Wählhebel 8 betätigt, so stellt die elektronische Steuereinheit 10 die Antriebs-

maschine 1 auf eine Mindestdrehzahl ein. Würde die Fahrge- schwindigkeit, welche durch das Fahrpedal 11 eingestellt ist, überschritten, so wird die Kupplung 2 im Öffnungssinne so weit betätigt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit der vor- gegebenen Geschwindigkeit durch das Fahrpedal 11 ent- spricht. Sollte dies nicht ausreichen, besteht die Möglich- keit, dass die elektronische Steuereinheit 10 zusätzlich eine Betriebsbremse ansteuert.

Bezugszeichen 1 Antriebsmaschine 2 Kupplung 3 Pumpenlaufrad 4 Turbinenrad 5 Lastschaltgetriebe 6 Nebenabtrieb 7 hydraulische Pumpe 8 Wählhebel 9 Verbraucher 10 elektronische Steuereinheit 11 Fahrpedal 12 Betriebsbremspedal