DE102019204430A1

DE102019204430A1 - Verfahren zur Änderung des Betriebsverhaltens eines Fahrmischers

Info

Publication number: DE102019204430A1
Application number: DE102019204430.1A
Authority: DE
Inventors: Markus Eymüller; Michael Matthäi; Stefan Wissenbach
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2020-10-01

Abstract

Das Verfahren zur Änderung des Betriebsverhaltens eines Fahrmischers (1) zeichnet sich durch die Ansteuerung eines Elektromotors (3) aus, bei welchem zuerst mittels einer Drehzahlregelung die drehende Mischtrommel bis zum Stillstand abgebremst wird und anschließend mittels einer Drehmomentregelung das am Elektromotor (3) anliegende Drehmoment bis zu einem Minimum reduziert wird, indem die Mischtrommel (2) zurückgedreht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Änderung des Betriebsverhaltens eines Fahrmischers nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Ein Fahrmischer ist ein Fahrzeug mit einer drehbaren Mischtrommel zum Transport von Beton. Bei dem Begriff Fahrmischer kann es sich um einen Lastwagen mit einem einzigen Fahrgestell auf welchem die Mischtrommel angeordnet ist, oder einem Lastwagen mit getrennter Zugmaschine und mit einem Anhänger, beispielsweise einem Sattelauflieger handeln. Bei einem Sattelauflieger ist die Mischtrommel auf dem Anhänger angeordnet und die Zugmaschine ist abkoppelbar. Durch Drehung der Mischtrommel wird der Beton auf einer Seite der Mischtrommel in Richtung der Drehung der Mischtrommel gezogen, wodurch sich der Schwerpunkt verändert. Diese Veränderung des Schwerpunkts beeinträchtigt das Fahrverhalten des Lastkraftwagens.
Die DE 11 2007 001 013 T5 offenbart eine Anordnung zum Verbessern des Betriebsverhaltens eines Zementmischlastwagens, bei welchem bei Auftreten kritischer Fahrsituationen die Mischtrommel sofort stillgesetzt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lösung nach dem Stand der Technik weiter zu verbessern.
Die Aufgabe wird mit einem auf die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden gattungsgemäßen Verfahren zur Änderung des Betriebsverhaltens eines Fahrmischers gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass je nach Art des Mischgutes, beispielsweise seiner Konsistenz auch direkt nach dem Stillsetzen der Mischtrommel das Mischgut, beispielsweise Beton nicht sofort auf den tiefsten Punkt der Mischtrommel zurückfließt. Der Beton bleibt einseitig in der Mischtrommel verteilt, wodurch auch der Schwerpunkt im Lastkraftwagen seitlich verschoben bleibt.
Erfindungsgemäß wird deshalb nicht nur die Mischtrommel in ihrer Drehzahl stillgesetzt, sondern nach dem Stillsetzen der Mischtrommel wird detektiert, ob ein Drehmoment auf den Antrieb der Mischtrommel wirkt. Dieses Drehmoment resultiert aus der seitlich in der Mischtrommel verschobenen Masse des Mischgutes, deren Gewichtskraft versucht, die Mischtrommel so zurückzudrehen, dass der Schwerpunkt auf die tiefste Stelle der Mischtrommel wirkt. Wird direkt nach dem Stillsetzen der Mischtrommel ein Drehmoment detektiert, welches versucht, die Mischtrommel zurückzudrehen, so wird der Antrieb der Mischtrommel so angesteuert, dass sich die Mischtrommel so weit zurückdreht, bis kein Drehmoment aus der Gewichtskraft der Mischtrommel mehr auf den Antrieb der Mischtrommel wirkt.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist somit mindestens zwei wesentliche Schritte auf, welche nacheinander durchzuführen sind.
Zuerst wird die Mischtrommel aus ihrer vorhandenen Drehzahl der Drehung so angesteuert, dass die Drehung der Mischtrommel in ihrer Drehzahl reduziert wird, bis die Mischtrommel stillsteht. Vorzugsweise wird hierbei die Drehzahl der Mischtrommel detektiert und die Reduzierung der Drehzahl der Mischtrommel, somit der Gradient vorgegeben. Dieser Schritt wird auch Drehzahl-Regel-Modus genannt. Dem Antrieb der Mischtrommel wird hierbei eine Soll-Drehzahl vorgegeben, welche überwacht und eingeregelt wird. Ist die Trommeldrehzahl bis zum Stillstand reduziert worden und der Stillstand wurde erkannt, so wechselt die Steuerung des Antriebs der Mischtrommel in den sogenannten Drehmoment-Regel-Modus. Hierbei wird das Drehmoment, welches auf den Antrieb wirkt, detektiert und ausgehend vom aktuell anliegenden Drehmoment der Antrieb der Mischtrommel so angesteuert, dass sich das Drehmoment auf ein Minimum, somit nahezu null oder null reduziert. Hierbei wird der Drehmomentabbaugradient vorgegeben und das vorhandene Drehmoment in Abhängigkeit des Drehmomentabbaugradienten reduziert.
Ist der Inhalt der Mischtrommel, somit das Mischgut in der Mischtrommel am tiefsten Punkt angekommen, so ist das Drehmoment, welches auf den Antrieb der Mischtrommel wirkt, auf ein Minimum oder null reduziert. Wird dieser Zustand erkannt, beispielsweise wenn ein zuvor definierter Zeitraum verstrichen ist und innerhalb dieses Zeitraums ein geringes oder kein Drehmoment, welches auf den Antrieb wirkt, detektiert worden, so wird die Trommel stillgesetzt. Das Stillsetzen der Trommel erfolgt, indem wieder die Drehzahl detektiert wird und der Antrieb so angesteuert wird, dass die Drehzahl der Trommel null bleibt und somit die Trommel sich nicht dreht.
Wird nun wieder eine Drehung der Trommel kommandiert, wird die Drehzahl von Null Umdrehung verlassen und Drehzahl auf die kommandierte Drehzahl erhöht. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn das Fahrverhalten des Fahrmischers wieder eine Drehung der Trommel erlaubt.
Der Drehmomentabbaugradient, der Drehmomentbereich, in welchem erkannt wird, dass kein Drehmoment mehr auf den Antrieb wirkt und die Zeitspanne, in welcher erkannt wird, dass kein Drehmoment mehr auf den Antrieb wirkt, ist applizierbar ausgestaltet.
Vorzugsweise wird als Antrieb der Mischtrommel ein Elektromotor, vorzugsweise ein Drehstrommotor verwendet, welcher seine Energie aus einer Batterie bezieht. Dadurch ist es notwendig, einen Inverter, welcher Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, zwischen der Batterie und dem Elektromotor anzuordnen. Zwischen dem Elektromotor und der Mischtrommel kann auch ein Untersetzungsgetriebe angeordnet sein. Die Drehzahl und das Drehmoment des Elektromotors werden vorzugsweise über den Inverter eingeregelt. Das Drehmoment des Elektromotors wird vorzugsweise über den Inverter detektiert. Die Drehzahl des Elektromotors wird vorzugsweise über einen Drehzahlsensor detektiert.
Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen.
Es zeigen

1 einen Fahrmischer
2 einen zeitlichen Ablauf des Verfahrens.

Der Fahrmischer 1 besteht aus einem Lastkraftwagen mit einem einzigen Fahrgestell und einer Mischtrommel 2, welche von dem Elektromotor 3 und dem Untersetzungsgetriebe 4 drehbar angetrieben wird. Ein Fahrmischer 1 mit einem Zugfahrzeug und deinem Anhänger ist ebenso möglich, jedoch in 1 nicht dargestellt. Der Elektromotor 3 ist als Drehstrommotor ausgebildet und kann eine Feststellbremse beinhalten.
Fig. 2:
Auf der Abszisse ist der zeitliche Verlauf dargestellt und auf der Ordinate ist für das tatsächliche Drehmoment 5 die Höhe des Drehmoments und für die tatsächliche Drehzahl 6 der Mischtrommel dargestellt. Dreht sich die Mischtrommel, so wird ein tatsächliches Drehmoment 5 und eine tatsächliche Drehzahl 6 detektiert. Erfolgt am Zeitpunkt zum Stillsetzen 7 der Mischtrommel der Befehl, die Mischtrommel stillzusetzen, so wird die Soll-Drehzahl 8 als Vorgabe für die tatsächliche Drehzahl 6 in Abhängigkeit eines Abbaugradienten reduziert. Der Elektromotor wird so eingeregelt, dass er der Soll-Drehzahl 8 folgt, wodurch sich die tatsächliche Drehzahl 6 bis zum Trommelstillstand 9 auf null reduziert. Zum Zeitpunkt des Trommelstillstands 9 wird detektiert, ob das tatsächliche Drehmoment 5 größer null ist. Ist das tatsächliche Drehmoment auch nach einer zuvor definierten Zeitspanne 10 noch größer null, so wird der Elektromotor so angesteuert, dass er nicht mehr der Soll-Drehzahlvorgabe 8 folgt und somit die Drehzahl null aufweist, sondern der Soll-Drehmomentvorgabe 11 folgt. Die Soll-Drehmomentvorgabe 11 reduziert sich vom Startpunkt 12 bis zum Endpunkt 13, an welchem nur noch ein geringes oder kein Drehmoment vorhanden ist. Ab dem Startpunkt 12 folgt das tatsächliche Drehmoment 5 der Soll-Drehmomentvorgabe 11, da der Elektromotor entsprechend angesteuert wird. Zumindest zwischen dem Startpunkt 12 und dem Endpunkt 13 wird der Elektromotor drehmomentgeregelt betrieben. Die tatsächliche Drehzahl 6 weist in diesem Bereich einen negativen Wert auf, welcher signalisiert, dass die Mischtrommel entgegen der vorherigen Antriebsrichtung beziehungsweise Antriebsdrehrichtung in die entgegengesetzte Drehrichtung gedreht wird. Nach dem das tatsächlich anliegende Drehmoment auf ein Minimum reduziert wurde oder null ist, wird wieder auf den Drehzahl-Regel-Modus umgeschaltet. Erreicht die Position der Trommel den Endpunkt 13, so wird wieder auf den Drehzahl-Regel-Modus umgeschaltet, wodurch der Elektromotor so angesteuert wird, dass die tatsächliche Drehzahl 5 der Soll-Drehzahl 8 folgt, welche ab dem Endpunkt 13 die Drehzahl null aufweist. Dadurch wird die Mischtrommel in dieser Position gehalten. Es besteht auch die Möglichkeit, bei dem Vorhandensein einer mechanischen Bremse ab dem Endpunkt 13 die mechanische Bremse zu aktivieren.
Indem die Mischtrommel ab dem Endpunkt 13 so positioniert ist, dass sich der Trommelinhalt und somit das Mischgut in der Mischtrommel am tiefsten Ort der Mischtrommel befindet, kann der Fahrmischer betriebssicher betrieben werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrmischer
2: Mischtrommel
3: Elektromotor
4: Untersetzungsgetriebe
5: tatsächliches Drehmoment
6: tatsächliche Drehzahl
7: Zeitpunkt zum Stillsetzen
8: Soll-Drehzahl
9: Trommelstillstand
10: Zeitspanne
11: Soll-Drehmomentvorgabe
12: Startpunkt
13: Endpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 112007001013 T5 [0003]

Claims

Verfahren zur Änderung des Betriebsverhaltens eines Fahrmischers (1) mit einer von einem Elektromotor (3) antreibbaren Mischtrommel (2), wobei das Verfahren die Schritte umfasst - Reduzieren der Drehzahl der drehenden Mischtrommel (2) bis zum Stillstand - Reduzieren des am Elektromotor (3) anliegenden Drehmoments bis zu einem minimalen Drehmoment - Verhindern einer weiteren Drehung der Mischtrommel (2).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Mischtrommel (2) reduziert wird, indem ein Drehzahlsensor die Drehzahl der Mischtrommel (2) mittelbar oder unmittelbar erfasst und die detektierte Drehzahl der Mischtrommel (2) so lange reduziert wird, bis mittels des Drehzahlsensors der Stillstand der Mischtrommel (2) detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Drehzahl der Mischtrommel (2) einer Drehzahlvorgabe folgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des Elektromotors (3) mittelbar oder unmittelbar detektiert wird und das detektierte Drehmoment so lange reduziert wird, bis detektiert wird, dass am Elektromotor (3) kein Drehmoment anliegt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung des Drehmoments einer Drehmomentvorgabe folgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl und das Drehmoment der Mischtrommel (2) mittels eines Inverters, mit welchem der Elektromotor (3) verbunden ist, ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Drehung der Mischtrommel (2) dadurch verhindert wird, dass die Drehzahl der Mischtrommel (2) überwacht wird und durch gezieltes Ansteuern des Elektromotors (3) eine Drehung der Mischtrommel (2) verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentvorgabe veränderbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhindern einer weiteren Drehung der Mischtrommel durch Aktivierung einer mechanischen Bremse des Elektromotors (3) erzielt wird.