DE102016200336A1

DE102016200336A1 - Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges einer Arbeitsmaschine mit einer Antriebsmaschine, mit einem Getriebe und mit einem Abtrieb

Info

Publication number: DE102016200336A1
Application number: DE102016200336.4A
Authority: DE
Inventors: Marcus Hiemer; Jan-Frederik Kuhn; Stephan Schinacher; Sven Bieber; Jürgen Legner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2017-07-20
Also published as: US10358135B2; CN106965812B; US20170203761A1; CN106965812A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges einer Arbeitsmaschine mit einer Antriebsmaschine, mit einem Getriebe, dessen Übersetzung stufenlos veränderbar ist, und mit einem Abtrieb beschrieben. Eine Drehzahl (nmot) der Antriebsmaschine ist fahrerseitig über durch fahrerseitiges Betätigen eines ersten Steuerelementes (50) innerhalb eines Drehzahlbereiches (53) variierbar, der durch eine obere Kennlinie (nmoto) und eine untere Kennlinie (nmotu) begrenzt ist. Die Kennlinien (nmoto, nmotu) stehen in Abhängigkeit einer reziproken Übersetzung (irez) des Getriebes. Des Weiteren ist die über das erste Steuerelement (50) fahrerseitig einstellbare Drehzahl (nmot1) der Antriebsmaschine durch fahrerseitige Betätigung eines zweiten Steuerelementes (51) und in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Arbeitsmaschine beeinflussbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges einer Arbeitsmaschine mit einer Antriebsmaschine, mit einem Getriebe, dessen Übersetzung stufenlos veränderbar ist, und mit einem Abtrieb gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der US 8 585 543 B1 sind ein System und ein Verfahren zum Steuern der Geschwindigkeit einer Arbeitsmaschine bekannt, die ein mit einer Antriebsquelle wirkverbundenes stufenloses Getriebe bzw. ein sogenanntes CVT(continously variable transmission)-Getriebe umfasst. Dem CVT-Getriebe sind mehrere auswählbare virtuelle Gangstufen zugeordnet. Die Arbeitsmaschine umfasst eine Maschinenführereingabevorrichtung, die ein Maschinenführereingabesignal erzeugen kann, das eine Solleinstellung der Grundgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine angibt. Das Maschinenführereingabesignal kann in einen CVT-Drehzahlbefehl und in einen Antriebsquellen-Drehzahlbefehl umgewandelt werden, die an das CVT-Getriebe bzw. die Antriebsquelle übermittelt werden. Das CVT-Getriebe stellt die Maschinengeschwindigkeit gemäß dem CVT-Drehzahlbefehl ein, während die Antriebsquelle ihre Drehzahl gemäß dem Antriebsquellen-Drehzahlbefehl einstellt, sodass der Betrieb der Antriebsquelle im Wesentlichen unabhängig vom Betrieb des CVT-Getriebes ist.
Bei entsprechender Auslegung solcher CVT-Getriebe ist im Bereich eines CVT-Getriebes eine sogenannte unendliche Übersetzung darstellbar, um eine als Brennkraftmaschine ausgebildete Antriebsmaschine eines Fahrzeugantriebsstranges im Fahrzeugstillstand betreiben zu können, ohne diese im üblichen Umfang über ein Schaltelement oder dergleichen vom Abtrieb des Fahrzeugantriebsstranges abkoppeln zu müssen. Das bedeutet, dass bei im Bereich eines CVT-Getriebes eingestellter unendlicher Übersetzung die Abtriebsdrehzahl auf 0 U/min bei gleichzeitig drehender Antriebsmaschine regelbar ist. Ist im Bereich eines CVT-Getriebes diese sogenannte unendliche Übersetzung eingestellt, ist die für eine Arbeitsmaschine benötigte Zugkraft daher mit einer Drehzahl und einem Drehmoment der Antriebsmaschine erzielbar, die kleiner als die maximale Motordrehzahl und das maximal von der Antriebsmaschine erzeugbare Drehmoment sind.
Im Verbund mit der generellen Tendenz, einen Kraftstoffverbrauch einer Arbeitsmaschine möglichst gering zu halten, ist es daher sinnvoll, während der Darstellung sehr hoher Übersetzungen nahe der unendlichen Übersetzung die Drehzahl der Antriebsmaschine abzusenken, ohne dabei eine Arbeitsleistung der Arbeitsmaschine zu beeinträchtigen. Wird das Drehzahlniveau der Antriebsmaschine bei gleichzeitig im Bereich eines CVT-Getriebes eingelegten hohen Übersetzungen generell zur Verringerung eines Kraftstoffverbrauchs abgesenkt, steht während ungünstiger Betriebszustandsverläufe einer Arbeitsmaschine, während der ein Fahrer lediglich eine geringe Fahrzeuggeschwindigkeit anfordert jedoch mittels einer Arbeitshydraulik der Arbeitsmaschine viel Leistung umsetzen möchte, unter Umständen nicht die dafür erforderliche Antriebsleistung der Antriebsmaschine zur Verfügung. Um über die Antriebsmaschine eine hierfür ausreichende Antriebsleistung zur Verfügung zu stellen, ist die Antriebsmaschine mit einer entsprechend hohen Motordrehzahl zu betreiben, dies ist jedoch mit den bislang bekannten Vorgehensweisen nicht in gewünschtem Umfang umsetzbar.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem eine Motordrehzahl übersetzungsabhängig in verbrauchsgünstigem Umfang einstellbar ist und zusätzlich während Betriebszustandsverläufen, die durch eine hohe Leistungsanforderung an die Antriebsmaschine gekennzeichnet sind, ausreichend hohe Drehzahlen der Antriebsmaschine mit geringem Steuer- und Regelaufwand darstellen zu können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Über das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges einer Arbeitsmaschine mit einer Antriebsmaschine, mit einem Getriebe, dessen Übersetzung stufenlos veränderbar ist, und mit einem Abtrieb, ist eine Drehzahl der Antriebsmaschine über ein fahrerseitig betätigbares Steuerelement innerhalb eines Drehzahlbereiches variierbar, der durch eine obere Kennlinie und eine untere Kennlinie begrenzt ist.
Erfindungsgemäß stehen die Kennlinien in Abhängigkeit der reziproken Übersetzung des Getriebes und die über das Steuerelement fahrerseitig einstellbare Drehzahl der Antriebsmaschine ist durch fahrerseitige Betätigung eines weiteren Steuerelementes und in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Arbeitsmaschine beeinflussbar.
Der erfindungsgemäßen Vorgehensweise liegt die Kenntnis zugrunde, dass eine Anforderung nach einer möglichst niedrigen Drehzahl der Antriebsmaschine zur Darstellung eines verbrauchsgünstigen Betriebes bei gleichzeitiger Performance im Vortrieb mit geringem Aufwand umsetzbar ist, wenn die Grenzen der Drehzahlniveaus der Drehzahl der Antriebsmaschine in Abhängigkeit der reziproken Übersetzung des Getriebes festgelegt werden. Insbesondere sind mittels der erfindungsgemäßen Vorgehensweise bei niedrigen Werten der reziproken Übersetzung des Getriebes zunächst insgesamt niedrige Drehzahlwerte der Drehzahl der Antriebsmaschine darstellbar, wenn die Antriebsmaschine durch abtriebsseitige Lasten nicht stark belastet wird.
Zwischen der von der reziproken Übersetzung des Getriebes abhängigen Obergrenze und der von der reziproken Übersetzung des Getriebes ebenfalls abhängigen Untergrenze der Drehzahl der Antriebsmaschine wird die Drehzahl der Antriebsmaschine in Abhängigkeit der Betätigung des Steuerelementes skaliert, das beispielsweise ein Fahrpedal einer Arbeitsmaschine sein kann. Die derart festgelegte und in Abhängigkeit der reziproken Übersetzung stehende Drehzahl der Antriebsmaschine ist durch fahrerseitige Betätigung des weiteren Steuerelementes, das beispielsweise ein sogenanntes Inchpedal sein kann, anhebbar, um eine gewünschte Antriebsleistung der Antriebsmaschine zur Verfügung stellen zu können.
Generell stehen die den Drehzahlbereich begrenzenden Kennlinien vorliegend in Abhängigkeit der reziproken Übersetzung des Getriebes, da die Übersetzung des Getriebes während eines Fahrzeugstillstandes im Bereich eines CVT-Getriebes bei gleichzeitig zugeschalteter und drehender Antriebsmaschine in Richtung unendlich zu verstellen ist, wenn der Fahrzeugantriebsstrang durch Schließen von Wende- und Bereichskupplungen geschlossen ist, jedoch beispielsweise eine Hydrostatpumpe eines Hydrostaten eines CVT-Getriebes noch nicht verschwenkt ist. Während eines solchen Betriebszustandes eines Fahrzeugantriebsstranges ist die Drehzahl des Abtriebs im Wesentlichen gleich null, während die Antriebsmaschine mit seiner Solldrehzahl betrieben wird. Die daraus resultierende Übersetzung des CVT-Getriebes, die dem Quotienten aus der Drehzahl der Antriebsmaschine und der Abtriebsdrehzahl entspricht, geht dann im mathematischen Sinne gegen unendlich. Da ein solcher Übersetzungswert aus numerischen Gründen keine geeignete Größe darstellt, auf deren Basis eine Steuerung und Regelung eines Fahrzeugantriebsstranges durchführbar ist, werden stufenlose Antriebe häufig unter Verwendung der reziproken Übersetzung eines CVT-Getriebes verwendet, die dem Quotienten aus der Drehzahl des Abtriebs und der Drehzahl der Antriebsmaschine entspricht und im Fahrzeugstillstand bei gleichzeitig drehender Antriebsmaschine im Wesentlichen gleich null ist.
Über die erfindungsgemäß in Abhängigkeit der reziproken Übersetzung des Getriebes stehenden Kennlinien ist die Antriebsmaschine bei kleinen reziproken Übersetzungen mit niedrigeren Drehzahlen verbrauchsgünstig im Fahrzeugstillstand betreibbar, wobei wegen der unendlichen Übersetzung trotz des verbrauchsgünstigen Betriebs die volle Zugkraft für den Fahrantrieb bereitgestellt werden kann. Zusätzlich besteht über das weitere Steuerelement die Möglichkeit, die Drehzahl der Antriebsmaschine bei entsprechender fahrerseitiger Betätigung des weiteren Steuerelementes und in Abhängigkeit eines Betriebszustandes einer Arbeitsmaschine zu beeinflussen bzw. entsprechend anzuheben, um im Fahrzeugstillstand oder nahe eines Fahrzeugstillstandes ein erforderliches Leistungsangebot durch die Antriebsmaschine mit geringem Steuer- und Regelaufwand zur Verfügung stellen zu können, um auch die Arbeitshydraulik der Arbeitsmaschine mit der nötigen Leistung versorgen zu können.
Die zusätzliche Beeinflussung der über das Steuerelement fahrerseitig einstellbaren Drehzahl der Antriebsmaschine in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine bietet zudem die Möglichkeit, einen Steuer- und Regelaufwand zu reduzieren, da die Beeinflussung der über das Steuerelement fahrerseitig einstellbaren Drehzahl der Antriebsmaschine durch die fahrerseitige Betätigung des weiteren Steuerelementes beispielsweise in Abhängigkeit der aktuell vorliegenden Abtriebsdrehzahl oder weiterer Betriebsparameter des Fahrzeugantriebsstranges variiert wird.
Bei einer ebenfalls mit geringem Steuer- und Regelaufwand durchführbaren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die obere Kennlinie durch fahrerseitige Betätigung des weiteren Steuerelementes und in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine variierbar.
Wird in Abhängigkeit der Betätigung des weiteren Steuerelementes aus einer Kennlinie ein Drehzahlwert ausgewählt, der in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine mit einem in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine variierenden Gewichtungsfaktor zwischen 0 und 1 multipliziert wird, wobei die obere Kennlinie in Abhängigkeit des gewichteten Drehzahlwertes beeinflusst wird, wird die Charakteristik des Steuerelementes situationsbedingt verändert und jeweils das fahrerseitig angeforderte Leistungsangebot durch die Antriebsmaschine zur Verfügung gestellt sowie ein möglichst verbrauchsgünstiger Betrieb der Antriebsmaschine umgesetzt.
Bei einer hiervon abweichenden Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die in Abhängigkeit der Betätigung des Steuerelementes ausgewählte Drehzahl der Antriebsmaschine durch fahrerseitige Betätigung des weiteren Steuerelementes und in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine variierbar, um einerseits ein erforderliches Leistungsangebot durch die Antriebsmaschine zur Verfügung stellen zu können und andererseits einen Kraftstoffverbrauch möglichst gering zu halten.
Die Antriebsmaschine ist mit geringem Steuer- und Regelaufwand möglichst verbrauchsgünstig betreibbar und stellt ein jeweils erforderliches Leistungsangebot zur Verfügung, wenn in Abhängigkeit der Betätigung des weiteren Steuerelementes aus einer Kennlinie ein Drehzahlwert ausgewählt wird, der mit einem in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine zwischen 0 und 1 variierenden Gewichtungsfaktor multipliziert wird und anschließend zu der in Abhängigkeit der fahrerseitigen Betätigung des Steuerelementes ausgewählten Drehzahl der Antriebsmaschine addiert wird.
Dabei steigt der Gewichtungsfaktor bei einer einfach durchführbaren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens mit zunehmender Betätigung des Steuerelementes bei gleichzeitig niedrigem Betrag der Drehzahl der Abtriebsdrehzahl, während der Gewichtungsfaktor mit zunehmendem Betrag der Drehzahl des Abtriebs sinkt.
Sinkt der Gewichtungsfaktor mit zunehmender reziproker Übersetzung des Getriebes, wird der Einfluss der fahrerseitigen Betätigung des weiteren Steuerelementes mit steigender Abtriebsdrehzahl mit geringem Aufwand reduziert.
Bei einer ebenfalls mit geringem Aufwand durchführbaren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sinkt der Gewichtungsfaktor mit zunehmendem Schwenkwinkel einer hydraulischen Verstelleinheit eines hydrostatischen Variators des Getriebes, in dessen Bereich die Übersetzung des Getriebes stufenlos variierbar ist, und einem damit ansteigenden Schluckvolumen, der als Motor betreibbaren Verstelleinheit.
Nimmt der Gewichtungsfaktor mit steigendem Differenzdruck zwischen einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite einer hydraulischen Verstelleinheit eines hydrostatischen Variators des Getriebes zu, in dessen Bereich die Übersetzung des Getriebes stufenlos variierbar ist, ist eine über das weitere Steuerelement fahrerseitig angeforderte Beeinflussung der Drehzahl der Antriebsmaschine auf einfache Art und Weise mit zunehmender Belastung des Getriebes in stärkerem Umfang berücksichtigbar.
Ist die in Abhängigkeit der Betätigung des Steuerelementes und des weiteren Steuerelementes sowie des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine ausgewählte Drehzahl der Antriebsmaschine in Abhängigkeit einer fahrerseitigen Betätigung eines zusätzlichen Steuerelementes veränderbar, ist die in Abhängigkeit der fahrerseitigen Betätigung des Steuerelementes, der fahrerseitigen Betätigung des weiteren Steuerelementes und in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine ausgewählte Drehzahl der Antriebsmaschine fahrerseitig in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebszustandsverlaufes mit geringem Betätigungsaufwand an den aktuellen Betriebspunkt einer Arbeitsmaschine innerhalb kurzer Betriebszeiten anpassbar.
Wird in Abhängigkeit der Betätigung des zusätzlichen Steuerelementes ein Drehzahlwert ausgewählt, der zu der in Abhängigkeit der Betätigung des Steuerelementes und des weiteren Steuerelementes sowie des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine bestimmten Drehzahl der Antriebsmaschine addiert wird, ist die Drehzahl der Antriebsmaschine über die fahrerseitige Betätigung des zusätzlichen Steuerelementes situationsbedingt mit geringem Aufwand innerhalb kurzer Betriebszeiten sowie mit geringem Steuer- und Regelaufwand anhebbar oder reduzierbar.
Wird dagegen in Abhängigkeit der Betätigung des zusätzlichen Steuerelementes ein Drehzahlwert ausgewählt und jeweils das Maximum aus dem in Abhängigkeit der Betätigung des zusätzlichen Steuerelementes ausgewählten Drehzahlwert und der in Abhängigkeit der Betätigung des Steuerelementes und des weiteren Steuerelementes sowie des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine bestimmten Drehzahl der Antriebsmaschine ermittelt, wobei das Maximum jeweils dem in Abhängigkeit der Betätigung des zusätzlichen Steuerelementes bestimmten Drehzahlwert der Drehzahl der Antriebsmaschine entspricht, ist die Drehzahl der Antriebsmaschine wiederum auf einfache Art und Weise an den jeweiligen Betriebspunkt einer Antriebsmaschine angepasst und innerhalb kurzer Betriebszeiten mit geringem fahrerseitigen Betätigungsaufwand vorgebbar bzw. einstellbar.
Um im Bereich des Getriebes unzulässig hohe Belastungen zu vermeiden, wird die jeweils in Abhängigkeit der Betätigung des zusätzlichen Steuerelementes ermittelte Drehzahl der Antriebsmaschine bei einer einfach durchführbaren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einen maximal zulässigen Wert der Eingangsdrehzahl des Getriebes begrenzt.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Es zeigt:
1 eine schematisierte Darstellung eines Antriebsstranges einer Arbeitsmaschine mit einer Antriebsmaschine, mit einem stufenlosen leistungsverzweigten Automatgetriebe und mit einem Abtrieb; und
2 bis 5 jeweils schematische Darstellungen der Abläufe verschiedener Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Fahrzeugantriebsstranges 1 mit einer Antriebseinrichtung 2 und mit einem damit koppelbaren stufenlosen leistungsverzweigten Automatgetriebe 3. Die Antriebsmaschine 2 ist vorliegend als Brennkraftmaschine, vorzugsweise als Dieselbrennkraftmaschine, ausgeführt und kann bei weiteren Ausführungsformen des Fahrzeugantriebsstranges 1 auch als elektrische Maschine oder als eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine beliebiger Bauart und einer elektrischen Maschine ausgebildet sein.
Zwischen der Antriebsmaschine 2 und dem Getriebe bzw. dem Automatgetriebe 3 ist vorliegend ein Wendegetriebe 4 vorgesehen, das zwei reibschlüssige Schaltelemente 5, 6 umfasst, die jeweils als Fahrtrichtungskupplungen ausgeführt sind. Dabei wird eine Antriebsdrehbewegung der Antriebseinrichtung 2 bei geschlossenem reibschlüssigen Schaltelement 5 mit einer derartigen Drehrichtung in das Getriebe 3 eingeleitet, dass eine mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführte Arbeitsmaschine in Vorwärtsfahrtrichtung angetrieben wird. Ist dagegen das reibschlüssige Schaltelement 6 geschlossen und gleichzeitig das reibschlüssige Schaltelement 5 geöffnet, wird die Antriebsdrehbewegung der Antriebseinrichtung 2 mit einer entgegengesetzten Drehrichtung in das Getriebe 3 eingeleitet und eine mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführte Arbeitsmaschine in Rückwärtsfahrtrichtung betrieben.
Eine Welle 7 des Getriebes 3 ist mit einem Abtrieb 8 des Fahrzeugantriebsstranges 1 wirkverbunden, über den eine antreibbare Fahrzeugachse 9 mit Drehmoment beaufschlagbar ist. Im Bereich des stufenlos leistungsverzweigten Getriebes 3 sind mehrere Übersetzungsbereiche einstellbar, innerhalb welcher wiederum die Übersetzung des Getriebes 3 durch Verstellen eines Variators stufenlos veränderbar ist. Das Getriebe 3 kann sowohl als primär als auch als sekundär gekoppeltes stufenloses leistungsverzweigtes Getriebe ausgeführt sein.
Anstelle des Wendegetriebes 4 kann der Fahrzeugantriebsstrang 1 im Bereich zwischen der Antriebseinrichtung 2 und dem Getriebe 3 auch mit einem herkömmlichen Anfahrelement, wie mit einer reibschlüssigen Anfahrkupplung ausgeführt sein, wobei ein unter Umständen gewünschter Rückwärtsfahrtbetrieb dann beispielsweise im Bereich einer separaten Übersetzungsstufe für Rückwärtsfahrt des Getriebes 3 darstellbar sein kann.
Unabhängig von der Ausführung des Fahrzeugantriebsstranges 1 mit dem Wendegetriebe 4 oder mit einer einzelnen reibschlüssigen Anfahrkupplung ist ein Kraftfluss zwischen der Antriebseinrichtung 2 und dem Abtrieb 8 im Bereich des reibschlüssigen Schaltelementes 5 oder des reibschlüssigen Schaltelementes 6 oder im Bereich einer reibschlüssigen Anfahrkupplung durch entsprechendes Einstellen der Übertragungsfähigkeit eines dieser Schaltelemente herstellbar. Bei Vorliegen einer Anforderung zum Anfahren wird im Bereich des Getriebes 3 eine Anfahrübersetzung eingestellt und ein Antriebsmoment ausgehend von der Antriebseinrichtung 2 in entsprechend gewandelter Form in Richtung des Abtriebs 8 bzw. der antreibbaren Fahrzeugachse 9 über das Getriebe 3 weitergeleitet, sobald der Kraftfluss zumindest teilweise hergestellt ist.
Eine Getriebeeingangswelle 10 des Getriebes 3 ist mit der Antriebseinrichtung 2 drehfest verbunden. Die Getriebeeingangswelle 10 treibt über ein Festrad 11 und ein Festrad 12 einen Nebenabtrieb 13 und erste Schaltelementhälften der reibschlüssigen Schaltelemente 5 und 6 an. Das reibschlüssige Schaltelement 5 ist koaxial zur Getriebeeingangswelle 10 angeordnet, während das reibschlüssige Schaltelement 6 bzw. die Fahrtrichtungskupplung für Rückwärtsfahrt auf der koaxial zur Getriebeeingangswelle 10 angeordneten Welle des Nebenabtriebs 13 positioniert ist. In geschlossenem Betriebszustand des reibschlüssigen Schaltelementes 5 bzw. der Fahrtrichtungskupplung für Vorwärtsfahrt treibt die Getriebeeingangswelle 10 über ein Losrad 14, das auf der Getriebeeingangswelle 10 drehbar angeordnet ist, ein Losrad 15 an, welches mit einem Planetenträger 16 drehfest gekoppelt ist. In geschlossenem Betriebszustand des reibschlüssigen Schaltelementes 6 treibt die Getriebeeingangswelle 10 über ein Losrad 17 das Losrad 15 an.
Auf dem Planetenträger 16 sind mehrere Doppelplanetenräder 18 drehbar gelagert. Die Doppelplanetenräder 18 stehen mit einem ersten Sonnenrad 19 und einem zweiten Sonnenrad 20 sowie einem Hohlrad 21 in Eingriff. Das erste Sonnenrad 19 ist mit einer Welle 22 einer ersten Hydraulikmaschine 23 einer Hydrostateinheit 24 drehfest verbunden. Das Hohlrad 21 ist über ein Festrad 25 und ein Festrad 26 mit einer Welle 27 einer zweiten Hydraulikmaschine 28 der Hydrostateinheit 24 wirkverbunden.
Die Welle 7 des Getriebes 3 ist über ein koaxial zur Welle 7 angeordnetes reibschlüssiges Schaltelement 29 für den ersten Übersetzungsbereich des Getriebes 3, ein Losrad 30 und ein Festrad 31 mit der zweiten Welle 27 der Hydrostateinheit 24 verbindbar. Des Weiteren ist die Welle 7 über ein Festrad 32, ein Festrad 33 und ein weiteres reibschlüssiges Schaltelement 34 für den zweiten Übersetzungsbereich des Getriebes 3 sowie ein Losrad 35 und ein Festrad 36 mit dem zweiten Sonnenrad 20 koppelbar. Das Festrad 36 ist koaxial zum zweiten Sonnenrad 20 angeordnet, während das Festrad 33, das reibschlüssige Schaltelement 34 für den zweiten Fahrbereich und das Losrad 35 koaxial zueinander angeordnet sind. Das Festrad 32, das reibschlüssige Schaltelement 29 für den ersten Fahrbereich und das Losrad 30 sind wiederum koaxial zur Welle 7 vorgesehen. Zusätzlich kämmt das Festrad 32 sowohl mit dem Festrad 33 als auch mit einem Festrad 36 einer Getriebeausgangswelle 37, die wiederum mit der antreibbaren Fahrzeugachse 9 bzw. mit mehreren antreibbaren Fahrzeugachsen 9 des Fahrzeugantriebsstranges 1 verbindbar ist.
Die Fahrtrichtungskupplungen 5 und 6 sind vorliegend als nasse Kupplungen ausgeführt, die nicht nur zum Herstellen des Kraftflusses zwischen der Antriebseinrichtung 2 und dem Abtrieb 8 vorgesehen sind, sondern gleichzeitig in vorbeschriebenem Umfang auch die Fahrtrichtung bestimmen. Entsprechend ihrer kapazitiven Auslegung sind die reibschlüssigen Schaltelemente 5 und 6 des Fahrzeugantriebsstranges 1 gemäß 2 auch als Anfahrelemente nutzbar. Dies ist dann der Fall, wenn von einem Fahrer ausgehend von einem Neutralbetriebszustand des Getriebes 3, zu dem die Schaltelemente 29 und 34 geöffnet sind, eine Fahrtrichtung eingelegt und gleichzeitig ein Gaspedal zur Abgabe eines Geschwindigkeitswunsches betätigt wird. Die reibschlüssigen Schaltelemente 5 und 6 sind vorliegend derart ausgelegt, dass über sie auch ein Fahrtrichtungswechsel bzw. ein sogenannter Reversiervorgang ausgehend von höheren Fahrgeschwindigkeiten in Vorwärts- oder Rückwärtsfahrtrichtung möglich ist.
Während eines solchen Reversiervorganges wird eine Fahrzeuggeschwindigkeit zunächst ausgehend von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit in Richtung null reduziert, wobei hierfür sowohl die Übertragungsfähigkeit des reibschlüssigen Schaltelementes 5 als auch die Übertragungsfähigkeit des reibschlüssigen Schaltelementes 6 in entsprechendem Umfang eingestellt wird. Die beiden reibschlüssigen Schaltelemente 5 und 6 werden während des Reversiervorganges überwiegend schlupfend betrieben. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit im Wesentlichen gleich Null, werden die Übertragungsfähigkeiten der beiden Schaltelemente 5 und 6 derart eingestellt, dass das Fahrzeug entgegen der zuvor betriebenen Fahrtrichtung in entgegengesetzter Fahrtrichtung angefahren wird, bis die angeforderte Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht wird.
Um einen Anfahrvorgang ausgehend von einem Fahrzeugstillstand und dem Neutralbetriebszustand des Getriebes 3 innerhalb kurzer Betriebszeiten und im Wesentlichen verzögerungsfrei darstellen zu können, wird das Schaltelement 29 des ersten Übersetzungsbereiches des Getriebes 3 geschlossen und zusätzlich das Schaltelement 5 oder das Schaltelement 6 in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Fahrerwunsches für Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt in seinen geschlossenen Betriebszustand überführt. Während dem Zuschalten des Schaltelementes 29 und des Schaltelementes 5 oder 6 werden die Hydraulikmaschinen 23 und 28 über ein verstellbares Joch 38 derart verstellt, dass im Bereich des Getriebes 3 die gewünschte Anfahrübersetzung eingestellt ist. Dabei wird die Übertragungsfähigkeit des reibschlüssigen Schaltelementes 5 oder 6 während des Einstellens der Anfahrübersetzung des Getriebes 3 auf Werte größer als Null eingestellt, um eine mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 gemäß 1 ausgeführte Arbeitsmaschine bzw. ein Fahrzeug bereits während des Schließvorganges des reibschlüssigen Schaltelementes 5 oder 6 anfahren zu können.
Während eines solchen Anfahrvorganges des Fahrzeugantriebsstranges 1 befindet sich dieser im Zugbetrieb, zu dem die erste Hydraulikmaschine 23 als Pumpe und die zweite Hydraulikmaschine 28 als Motor betrieben werden. Durch eine nachfolgend näher beschriebene Betätigung des Jochs 38 werden Achsen 39, 40 der Hydraulikmaschinen 23 und 28 zum Beschleunigen des mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführten Fahrzeuges derart verstellt, dass die Übersetzung des Getriebes 3 verkleinert wird und eine Abtriebsgeschwindigkeit zunimmt. Mit zunehmendem Verschwenkwinkel der Achsen 39 und 40 in Richtung eines maximalen Verschwenkwinkels, der vorliegend etwa 44° ist, und bei anhaltender fahrerseitiger Anforderung für eine weitere Beschleunigung des Fahrzeuges bzw. eine weitere Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit ist für eine weitere stufenlose Veränderung der Übersetzung des Getriebes 3 im Bereich des Getriebes 3 der zweite Übersetzungsbereich einzulegen. Hierfür ist das Schaltelement 29 abzuschalten und das weitere reibschlüssige Schaltelement 34 in seinen geschlossenen Betriebszustand zu überführen. Zu einem definierten Schwenkwinkel der Achsen 39 und 40 befinden sich die reibschlüssigen Schaltelemente 29 und 34 im Wesentlichen gleichzeitig in einem synchronen Betriebszustand, womit der Wechsel zwischen dem ersten Übersetzungsbereich und dem zweiten Übersetzungsbereich im Wesentlichen zugkraftunterbrechungsfrei darstellbar ist.
Ist im Getriebe 3 der zweite Übersetzungsbereich eingelegt, zu dem das reibschlüssige Schaltelement 34 geschlossen und das reibschlüssige Schaltelement 29 geöffnet ist, wird die erste Hydraulikmaschine 23 als Motor und die zweite Hydraulikmaschine 28 als Pumpe betrieben. Die beiden Achsen 39 und 40 der Hydraulikmaschinen 23 und 28 werden über das Joch 38 gemeinsam ausgehend von der aktuellen Schwenklage, d. h. dem maximalen Schwenkwinkel, zurück in Richtung der Ausgangslage zu Beginn des Anfahrvorganges zurückverschwenkt, wobei durch die Verschwenkung der Hydrostateinheit 34 der komplette Übersetzungsbereich des zweiten Übersetzungsbereiches durchfahren wird. Dies führt dazu, dass die Geschwindigkeit des mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführten Fahrzeuges weiter ansteigt, bis die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht wird.
2 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Ablaufes einer ersten Variante eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges 1, über das eine Drehzahl nmot der Antriebsmaschine bzw. der Antriebseinrichtung 2 zunächst über einen Funktionsblock FB1 durch fahrerseitiges Betätigen eines ersten Steuerelementes 50 innerhalb eines Drehzahlbereiches 53 variierbar ist. Der Drehzahlbereich 53 ist vorliegend durch eine obere Kennlinie nmoto und durch eine untere Kennlinie nmotu begrenzt. Die Kennlinien nmoto und nmotu stehen in Abhängigkeit einer reziproken Übersetzung irez des Getriebes 3, die dem Quotienten aus dem Betrag der Drehzahl des Abtriebs 8 und dem Betrag der Drehzahl nmot der Antriebsmaschine 2 entspricht.
Dabei steigt die obere Kennlinie nmoto ausgehend von einem mit einer reziproken Übersetzung des Getriebes 3 gleich null korrespondierenden Drehzahlwert linear über der reziproken Übersetzung irez bis zu einem definierten Wert der Drehzahl nmot der Antriebsmaschine 2 an. Mit weiter steigender reziproker Übersetzung irez weist die obere Kennlinie nmoto einen konstanten Verlauf auf. Dabei entspricht der Wert der Drehzahl nmot des konstanten Abschnittes der oberen Kennlinie nmoto vorliegend einem maximalen Drehzahlwert der Drehzahl nmot der Antriebsmaschine 2, mit dem das Getriebe 3 maximal beaufschlagbar ist, ohne im Bereich des Getriebes 3 unzulässig hohe Belastungen zu generieren.
Die vertikale Linie 54 entspricht dem Wert der reziproken Übersetzung irez des Getriebes 3, zu dem im Getriebe 3 der Bereichswechsel vom ersten Übersetzungsbereich in Richtung des zweiten Übersetzungsbereiches oder vom zweiten Übersetzungsbereich in Richtung des ersten Übersetzungsbereiches stattfindet.
Das erste Steuerelement 50 entspricht vorliegend einem Fahrpedal, über das zwischen der irez-abhängigen oberen Kennlinie nmoto und der ebenfalls irez-abhängigen unteren Kennlinie nmotu über den ersten Funktionsblock FB1 zunächst eine Drehzahl nmot1 der Drehzahl der Antriebsmaschine 2 skaliert wird. Dabei besteht die Möglichkeit, die Drehzahl nmot1 in Abhängigkeit der jeweils aktuellen fahrerseitigen Betätigung des ersten Steuerelementes 50 gemäß nachfolgendem formelmäßigen Zusammenhang zu bestimmen: nmot1 = nmotu + %FP·(nmoto – nmotu)
Dabei werden die anstelle der Variablen nmotu und nmoto jeweils in den formelmäßigen Zusammenhang einzusetzenden Drehzahlwerte mittels der oberen Kennlinie nmoto und der unteren Kennlinie nmotu in Abhängigkeit der jeweils aktuell vorliegenden reziproken Übersetzung irez des Getriebes 3 bestimmt. Die Variable %FP entspricht der prozentualen Betätigung des ersten Steuerelementes 50 bzw. des Fahrpedals, das über einen definierten Stellweg stufenlos zwischen 0 und 100 % von einem Fahrer betätigbar ist. Die so ermittelte und in Abhängigkeit der reziproken Übersetzung irez des Getriebes 3 stehende Drehzahl nmot1 der Antriebsmaschine 2 kann vorliegend in Abhängigkeit einer fahrerseitigen Betätigung eines zweiten Steuerelementes 51, das vorliegend ein sogenanntes Inchpedal darstellt, angehoben werden.
Hierfür wird in Abhängigkeit einer Stellung des zweiten Steuerelementes 51 über einen zweiten Funktionsblock FB2 ein sogenannter Motordrehzahlanhebungswert Δnmot mittels einer entsprechenden Kennlinie ermittelt. Die Kennlinie des Motordrehzahlanhebungswertes Δnmot weist wiederum ausgehend von einem mit einem unbetätigten Betriebszustand des zweiten Steuerelementes 51 korrespondierenden Drehzahlwert einen bis hin zu einem definierten Drehzahlwert ansteigenden Verlauf auf und verläuft anschließend auf einem konstanten Niveau. Der über die Kennlinie ermittelte Motordrehzahlanhebungswert Δnmot wird zunächst abhängig von der aktuell vorliegenden Fahrsituation über einen dritten Funktionsblock FB 3 gewichtet. Dabei ist der Werte zwischen 0 und 1 annehmende Gewichtungsfaktor der situationsbedingten Gewichtung des dritten Funktionsblockes FB3 hoch, wenn das erste Steuerelement 50 bzw. das Fahrpedal stark gedrückt und die Drehzahl des Abtriebs 8 klein ist. Im Gegensatz dazu wird die Drehzahl nmot1 der Antriebsmaschine 2 durch den Motordrehzahlanhebungswert Δnmot nur in geringem Umfang oder überhaupt nicht angehoben, wenn die Drehzahl des Abtriebs 8 hoch ist, da der Einsatz einer Arbeitshydraulik einer mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführten Arbeitsmaschine bei hohen Drehzahlen bzw. hohen Beträgen der Drehzahl des Abtriebs 8 eher unwahrscheinlich ist.
Die über den dritten Funktionsblock FB3 implementierte situationsbedingte Gewichtung des Motordrehzahlanhebungswertes Δnmot ist in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles auch auf Basis der Übersetzung des Getriebes 3 oder in Abhängigkeit des Schwenkwinkels der Hydrostateinheit 24 durchführbar. Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, die situationsbedingte Gewichtung des dritten Funktionsblockes FB3 mit Hilfe eines Differenzdrucks zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite im Bereich der Hydrostateinheit 24 auszuführen, da dieser eine Information über den aktuellen Lastzustand des Getriebes zur Verfügung stellt.
Der im Bereich des dritten Funktionsblockes FB3 gewichtete Motordrehzahlanhebungswert Δnmot und die in Abhängigkeit der Betätigung des ersten Steuerelementes 50 über den ersten Funktionsblock FB1 ermittelte Drehzahl nmot1 werden aufaddiert, wobei die Summe einer weiteren Drehzahl nmotPed der Antriebsmaschine 2 entspricht, die einen Eingangswert eines vierten Funktionsblockes FB 4 darstellt, über den eine Priorisierungslogik implementiert ist.
In Abhängigkeit der fahrerseitigen Betätigung eines dritten Steuerelementes 52, das vorliegend eine über einen definierten Stellweg stufenlos zwischen 0 und 100 % betätigbare Handgaseinrichtung darstellt, wird mittels eines fünften Funktionsblockes FB5 eine weitere Drehzahl nmotHT der Antriebseinrichtung 2 ermittelt und dem vierten Funktionsblock FB4 ebenfalls als Eingangswert zugeführt.
Vorliegend wird über die Priorisierungslogik des vierten Funktionsblockes FB4 das Maximum der Werte der Drehzahl nmotPed und nmotHT ermittelt und anschließend als Eingangswert einem sechsten Funktionsblock FB6 zugeführt, in dessen Bereich eine Getriebeschutzlimitierung durchgeführt wird. Dabei wird das über die Priorisierungslogik des vierten Funktionsblockes FB4 ermittelte Maximum der Drehzahlen nmotPed und nmotHT auf einen maximalen Wert der Getriebeeingangsdrehzahl des Getriebes 3 begrenzt, um im Bereich des Getriebes 3 aus unzulässig hohen Drehzahlen resultierende und die Funktionsweise des Getriebes 3 gegebenenfalls dauerhaft schädigende Belastungen zu vermeiden. Der Ausgangswert des sechsten Funktionsblockes FB6 stellt letztendlich den Sollwert der Drehzahl nmot der Antriebsmaschine 2 dar, in dessen Abhängigkeit die Antriebsmaschine 2 gesteuert und/oder geregelt betrieben wird.
Alternativ zu der vorbeschriebenen Ermittlung des Maximums der Drehzahlen nmotPed und nmotHT besteht auch die Möglichkeit, dass die Drehzahl nmotPed im Bereich der Priorisierungslogik des vierten Funktionsblockes auf den Wert der Drehzahl nmotHT eingestellt oder gegebenenfalls angehoben wird. Wiederum alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, dass die über die beiden Steuerelemente 50 und 51 ermittelte Drehzahl nmotPed über die fahrerseitige Betätigung des dritten Steuer-elementes 52 priorisiert wird, wenn der Einsatz einer Arbeitshydraulik der Arbeitsmaschine unwahrscheinlich ist.
3 zeigt eine 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Drehzahl nmotPed im gleichen Umfang wie bei der Variante gemäß 2 in Abhängigkeit einer fahrerseitigen Betätigung des ersten Steuerelementes 50 und des zweiten Steuerelementes 51 über die Funktionsblöcke FB1 bis FB3 ermittelt wird. Im Unterschied dazu wird die Drehzahl nmotPed bei der Variante gemäß 3 über einen in Abhängigkeit einer fahrerseitigen Betätigung des dritten Steuerelementes 52 im Bereich eines siebten Funktionsblockes FB7 ermittelten Drehzahlwert ΔnmotHT in der nachfolgend näher beschriebenen Art und Weise adaptiert. Dabei umfasst die zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß 3 den siebten Funktionsblock FB7 anstelle des fünften Funktionsblockes FB5 der ersten Variante gemäß 2.
Der Verlauf des Drehzahländerungswertes ΔnmotHT weist vorliegend Werte kleiner 0 auf, solange das dritte Steuerelement 52 zwischen 0 und 50% seines Stellweges betätigt wird. Mit zunehmender fahrerseitiger Betätigung des dritten Steuerelementes 52 nimmt der Verlauf des Drehzahländerungswertes ΔnmotHT positive Werte an. Der über den siebten Funktionsblock FB7 ermittelte Drehzahländerungswert ΔnmotHT wird mit der über die Funktionsblöcke FB1 bis FB3 ermittelten Drehzahl nmotPed addiert, wobei die Summe wiederum der Getriebeschutzlimitierung des sechsten Funktionsblockes FB6 als Eingangswert zugeführt wird, um im Bereich des Getriebes 3 unzulässig hohe Belastungen zu vermeiden.
Die zweite Variante gemäß 3 bietet den Vorteil, dass die Drehzahl nmotPed durch entsprechende fahrerseitige Betätigung des dritten Steuerelementes 52 angehoben oder reduziert werden kann und der Sollwert der Drehzahl der Antriebsmaschine 2 ohne die vorbeschriebene Priorisierungslogik des vierten Funktionsblockes FB4 der ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelbar ist.
In 4 ist wiederum eine 2 entsprechende Darstellung einer dritten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei der in Abhängigkeit der fahrerseitigen Betätigung des zweiten Steuerelementes 51 lediglich die über einen achten Funktionsblock FB8 zur Verfügung gestellte obere Kennlinie nmoto in Abhängigkeit des im Bereich des zweiten Funktionsblockes FB2 ermittelten und im Bereich des dritten Funktionsblockes FB3 gewichteten Drehzahlwertes Δnmot beeinflusst wird, wodurch die Charakteristik des ersten Steuerelementes 50 veränderbar ist. Anschließend wird die Drehzahl nmot1 durch entsprechende Betätigung des ersten Steuerelementes 50 in der zu 2 beschriebenen Art und Weise über den ersten Funktionsblock FB1 in Abhängigkeit der beeinflussten oberen Kennlinie nmoto und der fest vorgegebenen unteren Kennlinie nmotu ermittelt und die Summe aus der Drehzahl nmot1 der Antriebsmaschine 2 und dem in Abhängigkeit der fahrerseitigen Betätigung des dritten Steuerelementes 52 über den siebten Funktionsblock FB7 ausgewählten Drehzahländerungswertes ΔnmotHT gebildet. Dabei wird der Drehzahländerungswert ΔnmotHT in dem zu 3 beschriebenen Umfang im Bereich des siebten Funktionsblockes FB7 bestimmt. Anschließend daran wird der Summenwert über die Getriebeschutzlimitierung des sechsten Funktionsblockes FB6 auf einen Drehzahlbereich beschränkt, bei dem keine Getriebeschädigungen auftreten können.
Zusätzlich zeigt 5 eine 2 entsprechende Darstellung eines schematischen Ablaufs einer vierten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, die eine Kombination der zu 4 und 2 beschriebenen Varianten darstellt. Dabei wird die Drehzahl nmot1 in dem zu 4 entsprechenden Umfang ermittelt und anschließend der zu 2 näher beschriebenen Priorisierungslogik des vierten Funktionsblockes FB4 als Eingangswert zugeführt, der zusätzlich die über den fünften Funktionsblock FB5 ermittelte Drehzahl nmotHT als weiterer Eingangswert zugeleitet wird.
Die über die Priorisierungslogik des vierten Funktionsblockes FB4 bestimmte Drehzahl wird zur Vermeidung von Getriebeschädigungen im Bereich der Getriebeschutzlimitierung des sechsten Funktionsblockes FB6 begrenzt, falls der im Bereich der Priorisierungslogik des vierten Funktionsblockes FB4 ermittelte Drehzahlwert zu hoch ist. Der Ausgangswert des sechsten Funktionsblockes FB6 stellt wiederum den Sollwert der Motordrehzahl nmot der Antriebsmaschine 2 dar.
Die obere Kennlinie nmoto ist in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles während des Ablaufes der zweiten und während des Ablaufes der dritten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels der fahrerseitigen Betätigung des zweiten Steuerelementes 51 über den gesamten Bereich der reziproken Übersetzung irez des Getriebes 3 beispielsweise auf den maximalen Wert der Eingangsdrehzahl des Getriebes 3 einstellbar, um eine unerwünschte Leistungsbegrenzung bei niedrigen reziproken Übersetzungen irez des Getriebes 3 zu vermeiden. Im Unterschied dazu ist die obere Kennlinie nmoto bei entsprechend geringer fahrerseitiger Betätigung des zweiten Steuerelementes 51 insbesondere bei kleinen reziproken Übersetzungen irez des Getriebes 3 absenkbar, um die Antriebsmaschine 2 bei geringen reziproken Übersetzungen möglichst verbrauchsgünstig betreiben zu können, da dann bekannterweise von der Antriebsmaschine 2 lediglich ein reduziertes Leistungsangebot zur Verfügung zu stellen ist.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugantriebsstrang
2: Antriebseinrichtung
3: Automatgetriebe, Getriebe
4: Wendegetriebe
5: reibschlüssiges Schaltelement
6: reibschlüssiges Schaltelement
7: Welle
8: Abtrieb
9: antreibbare Fahrzeugachse
10: Getriebeeingangswelle
11: Festrad
12: Festrad
13: Nebenabtrieb
14: Losrad
15: Losrad
16: Planetenträger
17: Losrad
18: Doppelplanetenträger
19: erstes Sonnenrad
20: zweites Sonnenrad
21: Hohlrad
22: Welle
23: erste Hydraulikeinheit
24: Hydrostateinheit
25: Festrad
26: Festrad
27: Welle
28: zweite Hydraulikeinheit
29: reibschlüssiges Schaltelement
30: Losrad
31: Festrad
32: Festrad
33: Festrad
34: reibschlüssiges Schaltelement
35: Losrad
36: Festrad
37: Getriebeausgangswelle
38: verstellbares Joch
39, 40: Achse
50: erstes Steuerelement
51: zweites Steuerelement
52: drittes Steuerelement
53: Drehzahlbereich
54: Linie
FB1 bis FB8: Funktionsblock
irez: reziproke Übersetzung des Getriebes
nmot, nmot1: Drehzahl der Antriebsmaschine
nmotHT: Drehzahl der Antriebsmaschine
nmoto: obere Kennlinie der Drehzahl der Antriebsmaschine
nmotu: untere Kennlinie der Drehzahl der Antriebsmaschine
Δnmot: Motordrehzahlanhebungswert
ΔnmotHT: Drehzahländerungswert
%FP: Grad der Betätigung des ersten Steuerelementes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8585543 B1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges (1) einer Arbeitsmaschine mit einer Antriebsmaschine (2), mit einem Getriebe (3), dessen Übersetzung stufenlos veränderbar ist, und mit einem Abtrieb (8), wobei eine Drehzahl (nmot) der Antriebsmaschine (2) fahrerseitig über ein Steuerelement (50 bis 52) innerhalb eines Drehzahlbereiches (53) variierbar ist, der durch eine obere Kennlinie (nmoto) und eine untere Kennlinie (nmotu) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinien (nmoto, nmotu) in Abhängigkeit der reziproken Übersetzung (irez) des Getriebes (3) stehen und die über das Steuerelement (50) fahrerseitig einstellbare Drehzahl (nmot1) der Antriebsmaschine (2) durch fahrerseitige Betätigung eines weiteren Steuerelementes (51) und in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Arbeitsmaschine beeinflussbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Kennlinie (nmoto) durch fahrerseitige Betätigung des weiteren Steuerelementes (51) und in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine variierbar ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Betätigung des weiteren Steuerelementes (51) aus einer Kennlinie ein Drehzahlwert (Δnmot) ausgewählt wird, der in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine mit einem in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine variierenden Gewichtungsfaktor zwischen 0 und 1 multipliziert wird, wobei die obere Kennlinie (nmoto) in Abhängigkeit des gewichteten Drehzahlwertes (Δnmot) beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Abhängigkeit der Betätigung des Steuerelementes (50) ausgewählte Drehzahl (nmot1) der Antriebsmaschine durch fahrerseitige Betätigung des weiteren Steuerelementes (51) und in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine variierbar ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Betätigung des weiteren Steuerelementes (51) aus einer Kennlinie ein Drehzahlwert (Δnmot) ausgewählt wird, der mit einem in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine variierenden Gewichtungsfaktor zwischen 0 und 1 multipliziert wird und anschließend zu dem in Abhängigkeit der Betätigung des Steuerelementes (50) ausgewählten Drehzahl (nmot1) der Antriebsmaschine (2) addiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtungsfaktor mit zunehmender Betätigung des Steuerelementes (50) bei gleichzeitig niedrigem Betrag der Drehzahl des Abtriebs (8) steigt, während der Gewichtungsfaktor mit zunehmendem Betrag der Drehzahl des Abtriebs (8) sinkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtungsfaktor mit zunehmender reziproker Übersetzung (irez) des Getriebes (3) sinkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtungsfaktor mit zunehmendem Schwenkwinkel einer hydraulischen Verstelleinheit (23, 28) eines hydrostatischen Variators (24) des Getriebes (3), in dessen Bereich die Übersetzung des Getriebes (3) stufenlos variierbar ist, und einem damit ansteigenden Schluckvolumen der als Motor betreibbaren Verstelleinheit (23, 28) sinkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtungsfaktor mit steigendem Differenzdruck zwischen einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite einer hydraulischen Verstelleinheit (23, 28) eines hydrostatischen Variators (24) des Getriebes zunimmt, in dessen Bereich die Übersetzung des Getriebes (3) stufenlos variierbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in Abhängigkeit der Betätigung des Steuerelementes (50) und des weiteren Steuerelementes (51) sowie des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine ausgewählte Drehzahl (nmot1; nmotPed) der Antriebsmaschine (2) in Abhängigkeit einer Betätigung eines zusätzlichen Steuerelementes (52) veränderbar ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Betätigung des zusätzlichen Steuerelementes (52) ein Drehzahländerungswert (ΔnmotHT) ausgewählt wird, der zu der in Abhängigkeit der Betätigung des Steuerelementes (50) und des weiteren Steuerelementes (51) sowie des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine bestimmten Drehzahl (nmot1; nmotPed) der Antriebsmaschine (2) addiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Betätigung des zusätzlichen Steuerelementes (52) ein Drehzahlwert (nmotHT) ausgewählt und jeweils das Maximum aus dem in Abhängigkeit der Betätigung des zusätzlichen Steuerelementes (52) ausgewählten Drehzahlwert (nmotHT) und der in Abhängigkeit der Betätigung des Steuerelementes (50) und des weiteren Steuerelementes (51) sowie des Betriebszustandes der Arbeitsmaschine bestimmten Drehzahl (nmot1; nmotPed) der Antriebsmaschine (2) ermittelt wird, wobei das Maximum jeweils dem in Abhängigkeit der Betätigung des zusätzlichen Steuerelementes (52) bestimmten Drehzahlwert der Drehzahl (nmot) der Antriebsmaschine (2) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils in Abhängigkeit der Betätigung des zusätzlichen Steuerelementes (52) ermittelte Drehzahl (nmot) der Antriebsmaschine (2) auf einen maximal zulässigen Wert der Eingangsdrehzahl des Getriebes (3) begrenzt wird.