DE4303243C2 - Verfahren zum Abgleich der Kennlinien von stufenlos verstellbaren Getrieben eines Fahrzeugs mit beidseitigem Fahrantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleich der Kennlinien von stufenlos verstellbaren, insbesondere hydrostatischen Getrieben eines Fahrzeugs mit beidseitigem Fahrantrieb, wobei die Abtriebsdrehzahlen der Getriebe erfaßt und über die Ansteuergröße, die die Getriebeübersetzung bestimmt, miteinander verglichen werden und in Abhängigkeit von einer Abweichung eine Einstellung der Getriebeübersetzung zur Anpassung der Kennlinien vorgenommen wird.

Bei Fahrzeugen mit beidseitigem Fahrantrieb mittels stufenlos verstellbarer Getriebe, beispielsweise Lade- und Planierraupen, deren beide Gleisketten von jeweils einem hydrostatischen Getriebe angetrieben werden, ist hinsichtlich der Herstellung der Getriebe eine höhere Genauigkeit erforderlich als bei Fahrzeugen, deren Fahrantrieb nur ein einziges derartiges Getriebe aufweist. Die Ursache hierfür ist in dem Wunsch begründet, möglichst übereinstimmende Kennlinien der Getriebe zu erhalten. Die Kennlinie eines Getriebes ist definiert als Abtriebsdrehzahl über einer Ansteuergröße. Nur bei übereinstimmenden Kennlinien der Getriebe erhält man einen synchronen Lauf der daran angeschlossenen Bauteile (z. B. Gleisketten). Es ergibt sich dann bei gleicher Ansteuergröße für beide Getriebe die gleiche Abtriebsdrehzahl. Andernfalls würde das Fahrzeug, obwohl gleiche Ansteuergrößen für beide Getriebe vorliegen, ungewollt eine Kurve fahren, was ein ständiges regulierendes Eingreifen des Fahrers erforderlich machen würde. Da in der Praxis trotz hoher Produktionsqualität die Getriebe verschiedene Kennlinien aufweisen, müssen vor Inbetriebnahme des Fahrzeugs die beiden Getriebe justiert werden, um einen möglichst synchronen Lauf zu erhalten. Diese Einstellung muß sehr genau sein, damit die sogenannten Gleichlauffehler gering bleiben. Dies ist auch eine Voraussetzung dafür, daß ein überlagerter Gleichlaufregler gut funktioniert.

Eine Gleichlaufeinrichtung für Gleiskettenfahrzeuge ist aus der Literaturstelle "O+P Ölhydraulik und Pneumatik" 36 (1992) Nr. 4 bekannt. Dort ist in dem Kapitel Programmgesteuerte und - geregelte hydrostatische Mobilantriebe unter Pkt. 8.3 eine "Fahrelektronik für Zweikreisantriebe FZA" beschrieben, die eine elektrisch einstellbare Getriebeübersetzung aufweist. Für exakten Geradeauslauf bei Geradeausfahrt werden die Hydromotordrehzahlen gemessen und ein geschlossener Kreislauf geregelt.

Aus der DE 36 13 661 A1 ist eine Gleichlaufeinrichtung bekannt, bei der jedem Getriebe ein Vergleicher zugeordnet ist, der das jeweilige Sollsignal aus einem zugeordneten Geber mit dem jeweiligen Istsignal aus einem zugeordneten Drehzahlgeber vergleicht und aus der Regelabweichung ein Stellsignal bildet, das über einen Verstärker der Stelleinrichtung der jeweiligen Hydropumpe zugeführt wird, so daß bei Vorgabe gleicher Sollwerte für beide Getriebe Drehzahlunterschiede der beiden Hydromotoren ausgeglichen werden.

Beide bekannten Gleichlaufeinrichtungen beruhen somit auf dem Prinzip der Regelung.

Bei einer bekannten Einstellprozedur für Raupenantriebe mit elektronischer Steuerung des Übersetzungsverhältnisses werden die beiden Abtriebsdrehzahlen elektronisch erfaßt und miteinander über den Parameter der Ansteuergröße verglichen. Die Ansteuergröße wird jeweils von der elektrischen Stromstärke gebildet, mit der ein elektromagnetisches Steuerventil beaufschlagt wird, welches das Fördervolumen einer hydrostatischen Verstellpumpe und/oder das Schluckvolumen eines hydrostatischen Verstellmotors bestimmt. Weichen die Abtriebsdrehzahlen der beiden hydrostatischen Getriebe bei gleicher Ansteuergröße voneinander ab, so werden zumindest an einem der Getriebe verschiedene Einstellungen vorgenommen, um Gleichlauf zu erhalten. So kann beispielsweise eine der elektromagnetischen Kraft entgegenwirkende Federvorspannung am Steuerventil verändert werden, wodurch der Beginn der Förder- bzw. Schluckvolumenveränderung der hydrostatischen Maschine einstellbar ist. Darüber hinaus kann jeweils der Verstellanschlag justiert werden, um das maximale Förder- bzw. Schluckvolumen zu begrenzen. Es erfolgt somit bei vorgegebener Ansteuergröße (Steuerstrom) eine Anpassung der Abtriebsdrehzahl.

Das beschriebene Verfahren erfordert einen nicht unerheblichen Zeit- und Materialaufwand. Es ist eine spezielle Diagnose-Einrichtung notwendig, mit deren Hilfe die zeitraubenden und umständlichen Einstellarbeiten durchgeführt werden können. Zu den Einstellarbeiten müssen die zu justierenden Bauteile zugänglich gemacht werden, was in der Regel das Entfernen von anderen Bauteilen voraussetzt. Darüber hinaus wird die oben beschriebene Einstellprozedur nicht nur für einen einzigen Punkt der Kennlinie eines Getriebes vorgenommen, sondern für mehrere Punkte, um die Kennlinien der beiden Getriebe mit hinreichender Genauigkeit abgleichen zu können. Ein isolierter Abgleich der Kennlinien in nur einem Punkt kann nämlich eine Verschlechterung der Kennliniensymmetrie in anderen Punkten zur Folge haben. Trotz Abgleichs in mehreren Punkten (in der Regel drei) stimmen die Kennlinien der beiden Getriebe dennoch nicht vollständig überein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein im Hinblick auf einfachere Handhabung und größere Genauigkeit verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kennlinien über die Ansteuergröße vollständig abgefahren, durch Messen der Abtriebsdrehzahlen in enger Punktfolge erfaßt und gespeichert werden, und im Fahrbetrieb die Abweichungen der Kennlinien durch eine die vorgegebenen Ansteuergrößen beeinflussende elektronische Baueinheit so kompensiert werden, daß bei Ansteuerung der Getriebe mit derselben vorgegebenen Ansteuergröße trotz unterschiedlicher Kennlinien die Abtriebsdrehzahlen gleich sind. Die Kennlinien der Getriebe werden vor der erstmaligen Inbetriebnahme des Fahrzeugs erfaßt, wobei dies durch Abfahren lastfrei (im hochgebockten Zustand des Fahrzeugs - einfachste Methode) oder unter Last (Fahren auf dem Erdboden bzw. unter einer definierten Last auf dem Prüfstand) durchgeführt wird. Die Kennlinien werden dabei quasi lückenlos aufgezeichnet und als Ganzes gespeichert. Wird später eine bestimmte Ansteuergröße vorgegeben, so sind die Abtriebsdrehzahlen der Getriebe gemäß den Kennlinien bekannt und es kann korrigierend eingegriffen werden, so daß sich für beide Getriebe (im Falle, daß zwei Getriebe vorgesehen sind; es können unter Umständen auch mehr als zwei voneinander unabhängige Fahrantriebe am Fahrzeug vorhanden sein) die gleiche Abtriebsdrehzahl ergibt. Kennlinienmängel, die zum Zeitpunkt des Abgleichs bestehen, werden somit kompensiert. Es ist daher nicht mehr erforderlich, von Haus aus sehr genau übereinstimmende Kennlinien durch gegenüber einsträngigen Antrieben (Antrieben mit nur einem hydrostatischen Getriebe als Fahrantrieb) präzisere Herstellung der einzelnen Getriebekomponenten zu erzielen. Auch der sich anschließende, aufwendige manuelle Abgleich zur Verringerung der noch verbliebenen Gleichlauffehler entfällt, wodurch die Inbetriebnahme-Phase beim Kunden verkürzt und wesentlich vereinfacht wird.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß in der elektronischen Baueinheit die Kennlinien der Getriebe mit einer Bezugskennlinie verglichen werden, wobei jeweils die Ansteuergröße gegenüber der vorgegebenen Ansteuergröße so weit vergrößert oder verkleinert wird, bis die Abtriebsdrehzahl der jeweiligen Kennlinie mit der zur vorgegebenen Ansteuergröße gehörenden Abtriebsdrehzahl der Bezugskennlinie übereinstimmt.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Kennlinien der Getriebe mit einer als Idealkennlinie ausgebildeten Bezugskennlinie verglichen werden.

Gemäß einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist es aber auch möglich, die Kennlinien der Getriebe miteinander zu vergleichen, wobei eine der Getriebekennlinien die Bezugskennlinie bildet. Beispielsweise bildet dabei die Kennlinie des Getriebes des linken Fahrantriebs die Bezugskennlinie, nach der die Kennlinie des Getriebes des rechten Fahrantriebs abgeglichen wird.

Günstig ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf hydrostatische Getriebe mit elektrisch einstellbarer Getriebeübersetzung. Hierbei erfolgt die Ansteuerung in der Regel über einen Mikroprozessor, dem die Abtriebsdrehzahlen der Getriebe und der Geschwindigkeitssollwert für das Fahrzeug zugeführt werden und der demgemäß unter Berücksichtigung von Kennlinienmängeln Ansteuergrößen für die Einstellung der Getriebeübersetzung erzeugt. Mit Hilfe dieses ohnehin vorhandenen Mikroprozessors werden die Kennlinien der Getriebe einmal erfaßt, so daß im weiteren Betrieb in der beschriebenen Weise ein ständiger automatischer Kennlinienabgleich erfolgt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungs­ beispieles näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild zu einem beidseitigen Fahrantrieb;

Fig. 2 ein Diagramm mit den Kennlinien der Fahrantriebe.

Der beidseitige Fahrantrieb besteht aus einer Antriebsquelle 1, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, welcher eine Verstellpumpe 2a eines in der Figur linken hydrostatischen Getriebes A und eine Verstellpumpe 2b eines in der Figur rechten hydrostatischen Getriebes B antreibt. Die Verstellpumpe 2a ist mit einem Verstellmotor 3a im geschlossenen Kreislauf verbunden. Analog dazu ist die Verstellpumpe 2b mit einem Verstellmotor 3b im geschlossen Kreislauf verbunden. Jeder Verstellmotor 3a bzw. 3b treibt eine Welle 4a bzw. 4b.

Es ist auch möglich, daß jeweils nur die Pumpe oder nur der Motor verstellbar ausgebildet sind.

Das Fördervolumen der Verstellpumpen 2a und 2b und das Schluckvolumen der Verstellmotoren 3a und 3b ist mittels eines Mikroprozessors 5 einstellbar, der über elektrische Signalleitungen 6a, 6b, 7a und 7c mit Signalwandlern 8a, 8b, 9a, 9b verbunden ist. Die Drehzahlen der Wellen 4a und 4b werden über Drehzahlsensoren 10a und 10b erfaßt und dem Mikroprozessor 5 über Meßleitungen 11a und 11b mitgeteilt. Die Vorgabe von Drehzahlsollwerten erfolgt mit Hilfe eines Fahrgebers 12, der den Mikroprozessor 5 dazu veranlaßt, die Signalwandler mit bestimmten Ansteuergrößen (Strom oder Spannung) über die Signalleitungen zu beaufschlagen. Hierdurch werden die Einstellungen der Pumpen und Motoren und damit die Fahrgeschwindigkeit eines mit dem in der Fig. 1 dargestellten beidseitigen Fahrantrieb ausgerüsteten Fahrzeugs bestimmt. Der Fahrgeber dient dabei sowohl der Vorgabe einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit als auch, im Falle einer Differenzgeschwindigkeitslenkung, der Vorgabe der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs. Bei Geradeausfahrt erzeugt der Mikroprozessor 5 für beide hydrostatische Getriebe gleiche Ansteuergrößen.

In Fig. 2 sind die Kennlinien der beiden hydrostatischen Getriebe aufgetragen, wobei eine gestrichelte Kennlinie a dem hydrostatischen Getriebe A und eine strichpunktierte Kennlinie b dem hydrostatischen Getriebe B zugeordnet ist. Bei Vorgabe eines bestimmten, für beide hydrostatischen Getriebe A, B gleichen Ansteuergröße J (dies ist bei Geradeausfahrt der Fall) durch den Mikroprozessor 5 würden sich bei Fahrantrieben des Standes der Technik unterschiedliche Drehzahlen der abtriebsseitigen Wellen ergeben.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß die Kennlinien der hydrostatischen Getriebe A, B vor der erstmaligen Inbetriebnahme des Fahrzeugs erfaßt werden, wobei dies durch Abfahren lastfrei oder einer definierten Last erfolgt. Die Kennlinien werden dabei durch Ermitteln von möglichst vielen Wertepaaren Ansteuergröße/Abtriebsdrehzahl erfaßt und als Ganzes gespeichert.

Wird nun später im alltäglichen Fahrbetrieb durch Betätigung des Geschwindigkeitsgebers 12 in Richtung Geradeausfahrt der Mikroprozessor dazu veranlaßt, eine für beide hydrostatischen Getriebe gleich große, bestimmte Ansteuergröße vorzugeben, so "weiß" der Mikroprozessor, welche Abtriebsdrehzahlen die beiden hydrostatischen Getriebe bei dieser vorgegebenen Ansteuergröße an sich erreichen und greift zur Korrektur von Abweichungen gegenüber einer Bezugskennlinie ein, indem die an die Signalwandler zu sendenden Ansteuergrößen gegenüber der vorgegebenen Ansteuergröße verändert werden, so daß tatsächlich korrigierte Ansteuergrößen den Mikroprozessor verlassen.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 geschieht dies dadurch, daß eine Angleichung an eine Idealkennlinie vorgenommen wird. Beim Ansteuern einer "vorzugebenden" Ansteuergröße J_K werden vom Mikroprozessor für beide hydrostatischen Getriebe A, B korrigierte Ansteuergrößen erzeugt, so daß ein gemäß einer Idealkennlinie K (in Vollinie dargestellt) zu der "vorgegebenen" Ansteuergröße gehörender Drehzahlwert n_K für beide Getriebe A, B erreicht wird.

Es ist jedoch auch möglich, daß als Bezugskennlinie keine Idealkennlinie K sondern eine der beiden Kennlinien a, b der hydrostatischen Getriebe A, B hergenommen wird.

Claims (5)

1. Verfahren zum Abgleich der Kennlinien von stufenlos verstellbaren, insbesondere hydrostatischen Getrieben eines Fahrzeugs mit beidseitigem Fahrantrieb, wobei die Abtriebsdrehzahlen der Getriebe erfaßt und über die Ansteuergröße, die die Getriebeübersetzung bestimmt, miteinander verglichen werden und in Abhängigkeit von einer Abweichung eine Einstellung der Getriebeübersetzung zur Anpassung der Kennlinien vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinien (a, b) über die Ansteuergröße (J) vollständig abgefahren, durch Messen der Abtriebsdrehzahlen in enger Punktfolge erfaßt und gespeichert werden, und im Fahrbetrieb die Abweichungen der Kennlinien (a, b) durch eine die vorgegebenen Ansteuergrößen beeinflussende elektronische Baueinheit so kompensiert werden, daß bei Ansteuerung der Getriebe (A, B) mit derselben vorgegebenen Ansteuergröße trotz unterschiedlicher Kennlinien die Abtriebsdrehzahlen gleich sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektronischen Baueinheit die Kennlinien (a, b) der Getriebe (A, B) mit einer Bezugskennlinie verglichen werden, wobei jeweils die Ansteuergröße (J_K) gegenüber der vorgegebenen Ansteuergröße so weit vergrößert oder verkleinert wird, bis die Abtriebsdrehzahl der Kennlinie (a, b) mit der zur vorgegebenen Ansteuergröße (J_K) gehörenden Abtriebsdrehzahl der Bezugskennlinie übereinstimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinien (a, b) der Getriebe (A, B) mit einer als Idealkennlinie (K) ausgebildeten Bezugskennlinie verglichen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinien (a, b) der Getriebe (A, B) miteinander verglichen werden, wobei eine der Kennlinien (a, b) die Bezugskennlinie bildet.

5. Anwendung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche auf hydrostatische Getriebe mit elektrisch einstellbarer Getriebeübersetzung.