DE3209071A1 - Verfahren zum verhindern von schlupf oder durchdrehen von antriebsraedern auf der unterlage in fahrzeugantriebssystemen fuer typen mit mehreren achsen und hydrostatischer kraftuebertragung - Google Patents

Verfahren zum verhindern von schlupf oder durchdrehen von antriebsraedern auf der unterlage in fahrzeugantriebssystemen fuer typen mit mehreren achsen und hydrostatischer kraftuebertragung

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DE3209071A1 DE19823209071 DE3209071A DE3209071A1 DE 3209071 A1 DE3209071 A1 DE 3209071A1 DE 19823209071 DE19823209071 DE 19823209071 DE 3209071 A DE3209071 A DE 3209071A DE 3209071 A1 DE3209071 A1 DE 3209071A1
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Description

STRASSB & STOFFREGEN
Patentanwälte ■ European Patent Attorneys
Dipl.-Ing. Joachim Stresse, München · Dlpl.-Phye. Dr. Hana-Horbert Stoffregen, Hanau Zweibrückunelrelle 15 ■ D-ΘΟΟΟ München 2 (Gegenüber dem Patentamt) · Tolofon (OBH) 22 25 00 · Telex Π 22 OB4
VOLVO Flygmotor AB München, den 12. März 1982
S-461 81 Trollhättan (Schweden) str/fs - 14052
Verfahren zum Verhindern von Schlupf oder Durchdrehen
von Antriebsrädern auf der Unterlage in Fahrzeugantriebssystemen für Typen mit mehreren Achsen
und hydrostatischer Kraftübertragung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern von Schlupf oder Durchdrehen der Antriebsräder auf dem Untergrund oder der Unterlage in Fahrzeugantriebssystemen, insbesondere bei mehrachsigen Typen mit hydrostatischer Kraftübertragung, welche zumindest eine hydraulische Pumpe, die von einer Brennkraftmaschine mit vorbestimmter Geschwindigkeit angetrieben wird und zumindest einen hydraulischen Motor aufweist, wobei der hydraulische Druck der hydrostatischen Kraftübertragung von einem Steuersystem zur Veränderung des Antriebsmoments des hydraulischen Motors gesteuert wird. Bei Fahrzeugsantriebssystemen kann es vorkommen, daß die Antriebsräder auf der Fahrfläche oder der Unterlage rutschen oder durchdrehen, wenn die auf die Räder oder die Radachse angewendete Antriebs bzw. Bremskraft im Verhältnis zur Reibungskraft gegen Stahl zu groß sein sollte. So ist beispielsweise bei Schienenfahrzeugen die Reibungskraft gering und ein Rutschen oder Durchdrehen tritt oft auf. Wenn solche Schienenfahrzeuge beim Bremsen durchrutschen, bedeutet dies eine Beeinträchtigung der Sicherheit und heftigen Verschleiß an den Rädern, was seinerseits wiederum mit großen Kosten für die Instandhaltung der Räder verbunden ist. Es sind viele Vorschläge gemacht worden, um das Auftreten von Rutschen oder Durchdrehen der Antriebsräder auf der Unterlage zu verhindern, sie waren jedoch entwe-
— 2 —
.Λ
der nicht effektiv genug oder sie verlangten sehr komplizierte und daher teure Steuersysteme. Elektrische Zugmotoren für Schienenfahrzeuge, beispielsweise für ASEA-Thyristor-Lokomotiven, sind mit einer "PRESSDUKTQR" genannten Ladezelle ausgestattet, die auf eine Reaktionsstange des Radgestells einwirkt. Wenn nämlich die Räder im Grenzbereich mit dem Durchrutschen beginnen, gerät das Gestell in charakteristische Schwingungen, die auf die Reaktionsstange übertragen werden und von dort durch die Ladezelle erfaßt werden. Für hydrostatische Kraftübertragungen in Fahrzeugantriebssystemen, welche von der vorliegenden Erfindung betroffen sind, ist jedoch noch kein Vorschlag gemacht worden, wie das Auftreten von Schlupf oder Durchdrehen der Antriebsräder auf der Unterlage verhindert werden könnte. Tatsächlich ist es bei solchen hydrostatischen Kraftübertragungen nach von noch größerer Wichtigkeit als bei elektrischen Zugmotoren, das Rutschen oder Durchdrehen zu verhindern, da sonst die Schwankungen in der Antriebs- und Bremskraftwirkung sehr erheblich sein können.
Es ist die Hauptaufgabe der.vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Verhindern von Rutschen oder Durchdrehen der Antriebsräder auf der Unterlage verfügbar zu machen und erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß fortlaufend die Geschwindigkeit der Räder einer jeden Radachse auf der Basis von momentanen Werten erforderlicher Kontrollparameter der hydrostatischen Kraftübertragung, wie beipielsweise Motorgeschwindigkeit, Pumpenhub, Motorhub und/oder dem hydraulischen Druck in der Kraftübertragung errechnet wird und die errechnete Geschwindigkeit mit der Geschwindigkeit einer nichtangetriebenen oder leerlaufenden Radachse des Fahrzeugs verglichen wird und beim Herausfinden eines einen vorbestimmten Mindest-Grenzwert überschreitenden Geschwindigkeitsunterschieds von
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längerer Dauer als eine vorbestimmte Mindestzeit ein Ausgangssignal an das Steuersystem zum Verringern des hydraulischen Drucks in der Kraftübertragung für eine vorbestimmte Zeitdauer abgegeben wird.
Durch die Erfindung wird beim Abbremsen von Fahrzeugen mit Antriebssystemen mit hydrostatischer Kraftübertragung der Sicherheitsfaktor wesentlich erhöht und zur gleichen Zeit die Beschleunigungs- und Zugkraft wesentlich vergrößert und dabei der Verlauf geglättet. Durch die verbesserte Bremsfähigkeit wird die Radinstanthaltung verbilligt, besonders insofern als Schienenfahrzeuge betroffen sind, und im Ganzen gesehen kann dieses Verfahren durch sehr einfache und daher kostengünstigere Maßnahmen bei Steuersystemen für hydrostatsiche Kraftübertragungen verwendet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen verdeutlicht.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines hydrostatisch angetriebenen Zuges,
Fig. 2 ein Schaltdiagramm der Steuerungsvorgänge in einem hydrostatischen Antriebssystem wie es in dem zuvorerwähnten Zug verwendet wird und
Fig. 3a und 3b ein Zeitfunktionsdiagramm der erforderlichen Kontrollparameter der hydrostatischen Kraftübertragung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Zuerst wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung bei einem hydrostatischen Zugantriebssystem beschrieben. In diesem System besteht die Antriebskraftquelle aus
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einer Verbrennungsmaschine, insbesondere aus einer Brennkraftmaschine 1, die in geeigneter Weise zum Antrieb an ein Paar hydraulischer Pumpen 2 angeschlossen ist. Die beiden Pumpen 2 betreiben jede einen hydraulischen Motor 3, von denen jeder über Getriebe 4 eine Radachse 5 antriebt. In der dargestellten Ausführungsform bestehen die hydraulischen Pumpen 2 aus bekannten Axialkolbenpumpen mit einem Hub o<p, der durch Einstellung des Anlenkungswinkels oder Gabelwinkels veränderlich ist, wogegen der hydraulische Motor 3 einen konstanten Hub o£m hat (obgleich ein veränderlicher Motorhub durchaus möglich ist).
Zum Steuern des von den hydraulischen Motoren entwickelten Antriebsmoments ist ein Steuersystem weitgehend in eine Steuereinheit 6 eingebaut. Dieses System weist verschiedene geeignete und bekannte, jedoch nicht dargestellte Sensoren für erforderliche Kontrollparameter der hydrostatischen Kraftübertragung auf, wie beispielsweise die Antriebsmotorgeschwindigkeit N, den Pumpenhub o<p, den Motorhub o£n und auch, wenn erwünscht, den hydraulischen Druck P der Kraftübertragung. Darüberhinaus gibt es einen nichtdargestellten Umdrehungssensor für eine nichtangetriebene oder leerlaufende Radachse 7 des Zuges.
Auf der Basis der momentanen Werte der festgestellten Kontrollparameter, wie sie an den Sensoren registriert werden, wird nun in der Steuereinheit gemäß der Erfindung fortlaufend die Geschwindigkeit der Räder auf einer jeden Radachse 5 errechnet und mit der Geschwindigkeit des leerlaufenden Rades oder der Radachse 7 verglichen. Wenn in der Steuereinheit 6 ein Unterschied zwischen diesen beiden Geschwindigkeiten festgestellt wird, wobei der Unterschied darauf beruht, daß eine oder mehrere der angetriebenen Radachsen entweder sich in einer höheren Ge-
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schwindigkeit drehen als die leerlaufende Radachse 7, das heißt, daß sie (die Räder) bei der Beschleunigung durchdrehen, oder langsamer sind als die Radachse, das heißt beim Bremsen blockiert auf der Unterlage gleiten, und wenn festgestellt wird, daß der Unterschied einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet und außerdem langer als die vorbestimmte Mindestzeit andauert, wird von der Steuereinheit 6 ein Ausgangssignal zum Verringern des hydraulischen Drucks P um ein Maß abgegeben, das die Gleitoder Rutschbewegung aufhebt, das heißt, daß das Gleichgewicht zwischen den Geschwindigkeiten wieder hergestellt wird. Mit anderen Worten kann es auch so ausgedrückt werden, daß der Fluß im hydrostatischen Antriebssystem wieder ausbalanciert wird. Der Wert P. des Drucks des hydrostatischen Antriebssystems, der bei der Registrierung des Geschwindigkeitsunterschieds und bei der Einleitung der Druckreduzierung vorlag, wird in einer Speichereinheit der Steuereinheit 6 gespeichert und nach einer vorbestimmten Zeit sendet die Letztere ein neues Ausgangssignal zum Erhöhen des hydraulischen Drucks P aus, jedoch nur auf eine Höhe von P , die deutlich unterhalb des ursprünglichen Wertes P. liegt. So wird sichergestellt, daß die Bedingung, unter der das Gleiten und Durchdrehen auftrat, nicht unmittelbar wieder hergestellt wird. Nach einer weiteren vorbestimmten Zeitdauer erzeugen die Steuereinheiten schließlich ein neues Ausgangssignal für die Rückkehr des hydraulischen Drucks auf den Wert P..
Für praktische Beispiele von Werten in dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren wird auf Fig. 3 der Zeichnungen und die darin dargestellten Diagramme für die wichtigsten Kontrollparameter verwiesen. Aus dieser Figur ergibt sich, daß in Intervallen von 64 Millisekunden ein Vergleich zwischen der wirklichen und der errechneten Radgeschwindigkeit gezogen wird und beim Feststellen von Unterschieden, die einen vorbestimmten Mindestwert überschrei-
ten, der hydraulische Druck P in der Kraftübertragung reduziert wird, so daß das Rutschen und Durchdrehen auf der Unterlage aufhört. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer erhöht das Steuerystem dann wieder den hydraulischen Druck, jedoch nur auf eine Höhe P , die etwa 80 % von P. beträgt. Dieser reduzierte Druck wird über eine vorbestimmte Zeitdauer aufrecht erhalten, im vorliegenden Fall über 10 Sekunden, wonach ein neues Ausgangssignal vom Steuersystem den hydraulischen Druck auf die Werte P. zurückbringt.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens sind mannigfaltig. Erstens kann mit der Messung eines einzigen Wertes, nämlich der Geschwindigkeit eines einzigen leerlaufenden Rades oder einer Radachse 7 die Steuerung durchgeführt werden. Mit anderen Worten ist nur ein einziger Geschwindigkeitssensor erforderlich, was zu erheblicher Kostenreduzierung im Vergleich mit seither verwandten Methoden führt, bei denen eine Geschwindigkeitsmessung an jeder angetriebenen Radachse durchgeführt werden mußte. Diese Geschwindigkeitsmeßvorrichtungen sind an sieh schon relativ teuer, sind aber außerdem störanfällig und erfordern eine regelmäßige Wartung. Insbesondere bei der Verwendung an Schienenfahrzeugen, bei welchen viele Radachsen anzutreiben sind, bringt das erfindungsgemäße Verfahren eine beachtliche Kostenverringerung. Außerdem sollte die Geschwindigkeit der Antriebsverbrennungsmaschine 1 konstant gehalten werden, und dies kann durch das erfindungsgemäß Verfahren leicht erreicht werden. Dadurch daß weitgehend vermieden wird, daß die Räder auf der Unterlage rutschen und durchdrehen, verringern sich auch die Instandhaltungskosten für die Fahrzeugräder, welche sonst in vielen Fällen relativ hoch liegen. Wie bereits in der Einleitung erwähnt, wird auch der Sicherheitsfaktor beim' Bremsen erhöht und eine glatte und größere Beschleunigung
des Fahrzeugs erreicht. :
Darüberhinaus ist es für Fachleute selbstverständlich, daß die Erfindung in vielen Beziehungen innerhalb des Rahmens der Ansprüche abgeändert und modifiziert werden kann, ohne auf die vorangegangene Beschreibung begrenzt zu sein. So kann eine hydraulische Pumpe mehrere hydraulische Motoren 3 betätigen. Das Verfahren ist nicht nur auf Schienenfahrzeuge begrenzt, sondern kann bei anderen Arten von Fahrzeugen mit hydrostatischer Kraftübertragung, beispielsweise bei Bussen, verwendet werden.

Claims (2)

STRASSB & STOFFRBGEN Patentanwälte < European Patent Attorneys Dipl.-ing. Joachim Stresse, Mtaohen · Dlpl.-Phye. Dr. Hans-Herbert Stoffregen, Hanau Zwelbrückonetraße IB · D-B(X)O München 2 (Üegonflber dem Patentamt) · Telefon (ΟΒΘ) 22 2Β0Θ ■ Telex B2S0B4 VOLVO Flygmotor AB München, den 12. März 1982 S-461 81 Trollhättan str/fs - 14052 Verfahren zum Verhindern von Schlupf oder Durchdrehen von Antriebsrädern auf der Unterlage in Fahrzeugantriebssystemen für Typen mit mehreren Achsen und hydrostatischer Kraftübertragung
1. /Verfahren zur Verhinderung von Schlupf oder Durchdrehen von Antriebsrädern auf dem Untergrund oder der Unterlage in Fahrzeugsantriebssystemen, insbesondere für Fahrzeugtypen mit mehreren Achsen und hydrostatischer Kraftübertragung mit zumindest einer hydraulischen Pumpe, die von einer Kraftantriebsquelle wie beispielsweise einer Brennkraftmaschine mit einer Geschwindigkeit (N) angetrieben wird und zumindest einem hydraulischen Motor,
gekennzeichnet durch
folgende Stufen: fortlaufende Berechnung der Radgeschwindigkeiten an jeder Radachse (5,7) auf der Basis von momentanen Werten von erforderlichen Xontrollparametern der hydrostatischen Kraftübertragung wie beispielsweise der Motorgeschwindigkeit (N rev/mj_n)» des Pumpenhubs ( <Xp), des Motorhubs (oCm) und/oder des hydraulischen Druckes (P) in der Kraftübertragung; durch Vergleichen der berechneten Geschwindigkeit einer nichtangetriebenen oder leerlaufenden Radachse (7) des Fahrzeugs; und Aussenden eines Ausgangssignals an ein Steuersystem beim Herausfinden eines Geschwindigkeitsunterschieds, der einen vorbestimmten Mindestgrenzwert überschreitet und von längerer Dauer ist als eine vorbestimmte Mindestzeit zur Reduzierung des hydraulischen Drucks (P) in der Kraftübertragung über eine vorbestimmte Zeitdauer.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wert (P.) des hydraulischen Drucks der Kraftübertragung, der bei Einleitung der Druckverringerung vorlag, in einer Speichereinheit der Steuereinheit (6) gespeichert wird, und daß der hydraulische Druck, nachdem er über eine vorbestimmte Zeitdauer reduziert worden war, wieder erhöht wird, jedoch auf einen niedrigeren Wert (P ) als der des anfänglichen Drucks (P.), wobei der Druckzwischenwert dann über eine weitere vorbestimmte Zeitdauer gehalten wird, bevor der hydraulische Druck wieder auf den anfänglichen Wert (P.) angehoben wird.
DE19823209071 1980-09-15 1982-03-12 Verfahren zum verhindern von schlupf oder durchdrehen von antriebsraedern auf der unterlage in fahrzeugantriebssystemen fuer typen mit mehreren achsen und hydrostatischer kraftuebertragung Withdrawn DE3209071A1 (de)

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