DE102016207228A1

DE102016207228A1 - Getriebekombination, Fahrantrieb und Verfahren zu Steuerung der Getriebekombination

Info

Publication number: DE102016207228A1
Application number: DE102016207228.5A
Authority: DE
Inventors: Steffen Mutschler; Ulrich Lenzgeiger; Norman Brix
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2017-11-02
Also published as: CN107339392B; CN107339392A; US10066742B2; US20170314673A1

Abstract

Offenbart ist eine Getriebekombination aus einem hydrostatischen Getriebe und einem mechanischen Getriebe mit einer Kupplung und einer Steuereinrichtung zur Kalibrierung eines Schleifpunktes der Kupplung. Offenbart sind weiterhin ein Fahrantrieb mit einem derartigen Getriebe sowie ein Verfahren zur Kalibrierung der Kupplung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebekombination gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie einen Fahrantrieb damit gemäß Patentanspruch 7, und ein Verfahren zur Kalibrierung einer Kupplung der Getriebekombination gemäß Patentanspruch 7.
Um den Übersetzungsbereich eines Fahrantriebs zu vergrößern, sind beispielsweise hydrostatische Getriebe mit zwei fluidisch parallel betriebenen Hydromotoren bekannt. Deren Triebwellenleistung kann über ein Summierungsgetriebe des hydrostatischen Getriebes addiert und beispielsweise an eine Fahrzeugachse übertragen werden. So sind beispielsweise bei geringer Fahrgeschwindigkeit beide Hydromotoren parallel in Betrieb und erlauben damit eine hohe Zugkraft. Bei vorgegebener Fördermenge der Hydropumpe und vor dem Hintergrund, dass die Verringerung der Schluckvolumina der Hydromotoren einen abnehmenden Wirkungsgrad mit sich bringt, ist die mit zwei Motoren erreichbare Fahrgeschwindigkeit begrenzt.
Zum Erreichen eines Fahrbereiches höherer Fahrgeschwindigkeit kann daher einer der Hydromotoren auf Verdrängungsvolumen null verstellt und vom Abtrieb mittels einer Kupplung getrennt werden. Somit wird der vollständige Volumenstrom der Hydropumpe über den verbleibenden, meist kleineren Hydromotor geleitet, was höhere Drehzahlen und somit höhere Fahrgeschwindigkeiten ermöglicht.
Sollen wieder beide Hydromotoren zur Leistungsübertragung beitragen, so muss die Kupplung geschlossen werden. Dazu muss der vorher vom Abtrieb getrennte Hydromotor aus dem Stillstand auf seine Arbeitsdrehzahl beschleunigt werden. Dieser Beschleunigungsvorgang soll einerseits rasch und andererseits vom Fahrer möglichst unbemerkt erfolgen. Aufgrund dieser zum Teil widersprüchlichen Anforderungen ist die Steuerung des Kupplungsvorganges anspruchsvoll.
Die Betätigung der Kupplung erfolgt beispielsweise über einen Hydrozylinder. Je nach Bauart führt dabei entweder die Beaufschlagung des Hydrozylinders mit Druckmittel oder die Druckmittelabfuhr aus dem Hydrozylinder zum Schließen der Kupplung. Beschickung und Abfuhr können als Druckmittelversorgung bezeichnet werden.
Prinzipiell lässt sich der Schließvorgang der Kupplung in zwei Phasen unterteilen. In einer ersten Phase erfolgt die Druckmittelversorgung derart, dass die Kupplung möglichst schnell eingerückt wird, das heißt, der Kupplungshub bis zum Schleifpunkt in möglichst kurzer Zeit zurückgelegt wird. Die zweite Phase beginnt ab dem Schleifpunkt, wenn also von der Kupplung Drehmoment übertragen wird. Ab diesem Punkt führt die Druckmittelversorgung weit überwiegend nur noch zu einer Erhöhung des übertragbaren Drehmoments der Kupplung und nicht mehr zu einem Kupplungshub.
Optimaler Weise ist die erste Phase zeitlich sehr kurz und endet in einer Position direkt vor dem Schleifpunkt. Die zweite Phase ist dann vorzugsweise derart gesteuert, dass der betreffende Hydromotor auf die erwünschte, sanfte Weise beschleunigt wird.
Aus dem Stand der Technik sind zur Druckmittelversorgung des Hydrozylinders der Kupplung, und damit zur Steuerung der beiden Phasen, Schaltventile in Kombination mit Düsen bekannt. Mit ihnen kann der Drehmomentenverlauf der Kupplung bei deren Schließen zwar sanft abgebildet werden, eine schnelle Kolbenbewegung des Hydrozylinders in der ersten Phase ist dabei jedoch, insbesondere bei kaltem Öl, kaum möglich. Zwar kann für diesen Fall durch Einsatz größerer Düsen die Druckmittelversorgung in beiden Phasen verstärkt werden, wodurch der Schaltvorgang verkürzt ist, jedoch erweist sich der Schaltvorgang dadurch auch als weniger komfortabel.
Alternativ zu Schaltventilen kann ein Proportionalventil verwendet werden, um diese Problematik aufzulösen. Allerdings muss dann der Schleifpunkt in Abhängigkeit einer in der Getriebesteuerung hinterlegbaren Prozessgröße bekannt sein. Derzeit wird dazu einmalig, vor der Auslieferung des Fahrantriebs oder Fahrzeugs, auf einem Rollenprüfstand der Schleifpunkt manuell ermittelt und somit kalibriert.
Nachteilig an dieser Lösung ist zum einen, dass die Kalibrierung und Einstellung auf einem Rollenprüfstand aufwendig ist. Hinzu kommt, dass aufgrund der natürlichen Veränderung der Kupplungscharakteristik durch Verschleiß die Neukalibrierung jedes Mal die Rückkehr zum Rollenprüfstand erfordert. Da dies mit einem hohen Aufwand verbunden ist und daher häufig darauf verzichtet wird, reduziert sich der Schaltkomfort derartiger Kupplungen mit zunehmender Lebensdauer merklich.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine mit weniger Aufwand kalibrierbare Getriebekombination und einen Fahrantrieb damit zu schaffen. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Steuerung, insbesondere zur Kalibrierung, der Getriebekombination zu schaffen.
Die erste Aufgabe wird gelöst durch eine Getriebekombination mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, die zweite Aufgabe wird gelöst durch einen Fahrantrieb gemäß Patentanspruch 7 und die dritte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 8.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Getriebekombination sind in den Ansprüchen 2 bis 6, die des Verfahrens in den Ansprüchen 9 bis 16 beschrieben.
Das hydrostatische Getriebe, das insbesondere in einem Fahrantrieb beispielsweise als alleiniger Wandler oder innerhalb eines leistungsverzweigten Getriebestranges einsetzbar ist, hat eine Hydropumpe mit verstellbarem Verdrängungsvolumen. Die Hydropumpe kann dabei beispielsweise als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgebildet sein. Des Weiteren weist das hydrostatische Getriebe wenigstens einen von der Hydropumpe mit Druckmittel versorgbaren Hydromotor auf, wobei Hydropumpe und Hydromotor insbesondere in einem geschlossenen hydraulischen Kreis angeordnet sind. Sind mehrere Hydromotoren vorhanden, so sind diese insbesondere fluidisch parallel zueinander angeordnet. Die Triebwellen der Hydromotoren sind dabei zur Leistungs- oder Drehmomentsummierung über eine Kupplung des Getriebes drehfest miteinander verbindbar. Darüber hinaus ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, über die bei einem Schließen der Kupplung ein Schleifpunkt, also ein Betriebspunkt, ab dem von der Kupplung Drehmoment übertragbar ist, kalibrierbar ist.
Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung dabei derart ausgestaltet, dass der Schleifpunkt der Kupplung in Abhängigkeit einer Antwort des Verdrängungsvolumens der Hydropumpe und / oder des Druckmittelvolumenstroms der Hydropumpe und / oder der Drehzahl wenigstens eines Hydromotors, insbesondere einer von der Drehzahl wenigstens einer Hydromotors abhängigen Drehzahl, kalibrierbar ist. Insbesondere ist die Antwort eine Antwort auf das Drehmoment am Schleifpunkt.
Gegenüber den Lösungen des Standes der Technik, bei denen die Kalibrierung anhand der Änderung des Arbeits- oder Lastdrucks des hydraulischen Kreises erfolgt, kann somit auf die vorrichtungstechnisch aufwendige und fehlerbehaftete Erfassung des Arbeits- oder Lastdrucks zum Zwecke der Kalibrierung verzichtet werden.
Vorzugsweise weist das hydrostatische Getriebe zwei von der Hydropumpe (4) mit Druckmittel versorgbare Hydromotoren (6, 8) auf, deren Triebwellen (22, 24) zur Leistungssummierung über eine Kupplung (38) des Getriebes (2) drehfest verbindbar sind, wobei über die Steuereinrichtung (68) der Schleifpunkt in Abhängigkeit einer Antwort des Verdrängungsvolumens (V_HP) oder Druckmittelvolumenstroms (Q) der Hydropumpe (4) oder einer Drehzahl (n_HM2) eines Hydromotors (8) der beiden Hydromotoren (6, 8) kalibrierbar ist. Das mechanische Getriebe kann dann so ausgebildet sein, dass es eine oder mehrere Kupplungen aufweist und als Summationsgetriebe die Abtriebsmomente der zwei Hydromotoren summieren kann. Insbesondere bilden die Kupplung beziehungsweise die Kupplungen und das Summationsgetriebe eine räumliche Einheit.
Zwar werden oben die Hydromaschinen explizit als Hydropumpe und Hydromotoren bezeichnet, jedoch sei darauf hingewiesen, dass bei einer Lastumkehr am hydrostatischen Getriebe, beispielsweise beim Wechsel vom Zug- in einen Schubbetrieb, selbstverständlich die Hydropumpe in den Motorbetrieb und eine oder beide Hydromotoren in den Pumpenbetrieb wechseln können.
In einer bevorzugten Weiterbildung hat die Getriebekombination eine von der Steuereinrichtung steuerbare Verzögerungseinrichtung, insbesondere eine Feststellbremse, über die wenigstens eine der Triebwelle, insbesondre zum Kalibrieren, festlegbar ist.
Dann kann zum Kalibrieren des Schleifpunktes eine der Triebwellen in Stillstand und die andere der Triebwellen über den Druckmittelvolumenstrom der Hydropumpe in Drehbewegung sein.
Daraus folgt, dass ein die Getriebekombination aufweisender Fahrantrieb oder das diesen aufweisende Fahrzeug zum Kalibrieren stillstehen kann. Damit einher geht der Vorteil, dass die Kalibrierung nicht, wie bisher beim Stand der Technik, auf einem Rollenprüfstand, sondern beispielsweise im Feld, einfach bei Stillstand des Fahrzeuges, durchgeführt werden kann. Somit kann die Kalibrierung häufig und komfortabel durchgeführt werden. Auf diese Weise ist das Kupplungs- oder Schaltverhalten der Getriebekombination immer auf den realen, also nicht rein nominellen Wert des Schleifpunktes abgestimmt. So kann der Komfort des Schaltvorgangs trotz des natürlichen Verschleißes der Kupplung aufrechterhalten werden.
Zum Erfassen / Ermitteln der Antwort hat die Getriebekombination in einer Weiterbildung Mittel zum Erfassen und / oder Ermitteln des Verdrängungsvolumens und / oder des Druckmittelvolumenstroms der Hydropumpe. Alternativ oder ergänzend weist die Getriebekombination zumindest eine Drehzahlerfassungseinheit zur Erfassung der Drehzahl des betreffenden Hydromotors auf.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Hydropumpe derart ausgestaltet, dass ihr Verdrängungsvolumen sich in Abhängigkeit des Arbeits- oder Lastdruckes des Druckmittels ändert. Insbesondere wirkt sich dabei der Arbeits- oder Lastdruck, sofern er ansteigt, auf das Verdrängungsvolumen der Hydropumpe verkleinernd aus. Eine derartig ausgestaltete Hydropumpe kann als „lastfühlend“ bezeichnet werden.
Ergänzend weist das hydrostatische Getriebe vorzugsweise ein Regelgerät auf und die Hydropumpe ist derart ausgestaltet, dass ihr Verdrängungsvolumen zudem von einer Einstellung dieses Regelgerätes abhängt. Dabei wirkt das Regelgerät des hydrostatischen Getriebes beispielsweise auf eine Verstelleinrichtung des Verdrängungsvolumens der Hydropumpe ein oder steuert diese Verstelleinrichtung an.
In einer möglichen Ausprägung ist die Hydropumpe als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgebildet. Diese weist mit einer Triebwelle umlaufende Arbeitskolben auf, die an einer um eine Schwenkachse verschwenkbaren Schrägscheibe abgestützt sind.
Vorzugsweise ist die Schrägscheibe an eine, insbesondere als Hydrozylinder ausgestalteten, zur Schwenkachse beabstandeten Verstelleinrichtung angelenkt. Der Hydrozylinder ist dabei über das Regelgerät gemäß dessen Einstellung mit Steuerdruckmittel beaufschlagbar. Aus dem am Kolben der Verstelleinrichtung wirksamen Steuerdruck des Steuerdruckmittels resultiert ein an der Schrägscheibe angreifendes Drehmoment. Diesem entgegen wirkt das an der Schrägscheibe angreifende Drehmoment, das aus den Abstützkräften der mit Arbeitsdruck beauftragten Arbeitskolben resultiert.
Vorteilhaft erweist es sich, wenn die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass über sie zum Kalibrieren eine Einstellung des Regelgerätes, das heißt, im genannten Beispiel der Steuerdruck, konstant haltbar ist. Gleiches trifft zu, wenn zum Kalibrieren über die Steuereinrichtung eine Drehzahl der Hydropumpe konstant haltbar ist.
Prinzipiell kann der wenigstens eine vorhandene Hydromotor jeweils mit konstantem Verdrängungsvolumen ausgestaltet sein. Sind zwei Hydromotoren vorhanden, können beide Hydromotoren konstantes Verdrängungsvolumen haben.
In einer flexiblen Weiterbildung erweist es sich jedoch als vorteilhaft, wenn wenigstens einer der Hydromotoren mit verstellbarem Verdrängungsvolumen ausgestaltet ist. Von Vorteil ist auch hier wiederum, wenn die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass über sie zum Kalibrieren zumindest dieses eine verstellbare Verdrängungsvolumen konstant haltbar ist.
In einer Weiterbildung weist das hydrostatische Getriebe zudem einen Hydrozylinder mit ihm zugeordneten Regelgerät auf, über den die Kupplung betätigbar ist. Dieser Hydrozylinder weist einen Druckraum auf, der über das genannte Regelgerät entweder mit Druckmittel beschickbar oder aus dem über das Regelgerät Druckmittel entlassbar ist.
In einer Variante sind die Kupplung, ihr Hydrozylinder und das zugeordnete Regelgerät derart ausgestaltet, dass die Druckmittelbeschickung die Betätigung der Kupplung in Schließrichtung und die Druckmittelentlassung, unterstützt durch eine Federkraft, die Betätigung der Kupplung in Öffnungsrichtung bewirken. In einer anderen Variante sind die Kupplung, ihr Hydrozylinder und das zugeordnete Regelgerät derart ausgestaltet, dass die Druckmittelbeschickung die Betätigung der Kupplung in Öffnungsrichtung und die Druckmittelentlassung, unterstützt durch eine Federkraft, die Betätigung der Kupplung in Schließrichtung bewirken.
Das Regelgerät der Hydropumpe, oder das letztgenannte des Hydrozylinders, kann beispielsweise als ein Druckreduzier- oder Druckregelventil ausgestaltet sein, das insbesondere elektromagnetisch betätigbar ist.
Ein erfindungsgemäßer Fahrantrieb hat eine Getriebekombination, die nach wenigstens einem der Aspekte der vorangegangenen Beschreibung ausgestaltet ist. Zudem hat er eine Antriebsmaschine, insbesondere einen Dieselmotor, von dem die Hydropumpe antreibbar ist. Zusätzlich sind die Triebwelle eines einzigen vorhandenen Hydromotors oder die Treibwellen mehrerer vorhandener Hydromotoren zur Drehmoment- und / oder Leistungsübertragung mit wenigstens einem Rad oder einer Kette oder einer Achse des Fahrantriebs koppelbar oder gekoppelt.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Kalibrierung des Schleifpunktes der Kupplung des bis hierher beschriebenen Getriebes geschildert.
Das Verfahren zeichnet sich dabei durch einen Schritt „Kalibrieren des Schleifpunktes in Abhängigkeit einer Antwort des Verdrängungsvolumens und / oder Druckmittelvolumenstroms der Hydropumpe und / oder in Abhängigkeit der Drehzahl einer der Hydromotoren“ aus. Hier könnte als Antwort auch der Druck oder das Moment des die Hydropumpe antreibenden Motors, zum Beispiel eines Dieselmotors aufgenommen werden. Der Vorteil entspricht dabei demjenigen, der bereits bezüglich der Ausgestaltung der Steuereinrichtung des hydrostatischen Getriebes erläutert wurde.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Getriebekombination und des dieses aufweisenden Fahrantriebes ist das Verfahren zur Ausführung in der genannten Steuereinrichtung gespeichert. Hierzu weist die Steuereinrichtung vorzugsweise eine Speichereinheit und eine Prozessoreinheit auf.
Wie bereits erwähnt, erweist sich das Kalibrieren als besonders prozesssicher und präzise, wenn währenddessen die Drehzahl der Hydropumpe und das Verdrängungsvolumen des vorhandenen Hydromotors oder die Verdrängungsvolumina der vorhandenen Hydromotoren, insbesondere über die Steuereinrichtung, zumindest zeitweise konstant gehalten werden.
In einer Weiterbildung des Verfahrens weist der Schritt „Kalibrieren des Schleifpunktes in Abhängigkeit der Antwort des Verdrängungsvolumens und / oder des Druckmittelvolumenstroms der Hydropumpe und / oder in Abhängigkeit der Drehzahl eines Hydromotors“ folgende Schritte auf: „Fortwährendes Erfassen und / oder Ermitteln des Verdrängungsvolumens oder Druckmittelvolumenstroms der Hydropumpe und / oder der Drehzahl des Hydromotors“, „Betätigen der Kupplung in Schließrichtung mit einem Steuersignal-Startwert“, „Ändern des Steuersignal-Wertes zum Erhöhen einer Schließkraft der Kupplung“, „Abbruch bei einem Steuersignal-Wert bei dem eine signifikante Antwort erfasst wird“ und „Speichern dieses Steuersignals-Wertes als Steuersignal-Wert am Schleifpunkt in der Steuereinrichtung“.
Sind die Drehzahl der Hydropumpe und der Verdrängungsvolumina der Hydromotoren konstant gehalten, erweist es sich insbesondere als vorrichtungs- und messtechnisch einfach, die Drehzahl des einen der Hydromotoren als Antwort am Schleifpunkt zur Kalibrierung zu erfassen. Diese Prozessgröße ist mit nur geringem vorrichtungstechnischem Aufwand, nämlich mit einer Drehzahlerfassungseinheit, erfassbar.
Eine Antwort wird dabei als signifikant eingestuft, wenn, beispielsweise im Falle der erfassten Drehzahl des eines Hydromotors, eine Drehzahländerung, insbesondere ein Drehzahlrückgang oder eine Drehzahldrückung, mindestens zweimal größer ist als ein Rauschen des erfassten Drehzahlsignals.
Wie bereits oben erwähnt, erweist sich die Kalibrierung als einfach und praktikabel, wenn in einer Weiterbildung des Verfahrens vor dem Schritt „Ändern des Steuersignal-Wertes“ ein Schritt „Festlegen der Triebwelle des anderen der Hydromotoren“ erfolgt. Besonders vorteilhaft ist dabei diejenige Triebwelle festgelegt, die ohnehin mit höherer Priorität- oder sogar fest - mit einem Rad oder einer Kette oder einem sonstigen Abtrieb des Fahrantriebes verbindbar oder verbunden ist.
Diese Triebwelle kann beispielsweise über eine Feststell- oder Fahrzeugbremse festgelegt werden. Das Schließen oder Betätigen der Kupplung in Schließrichtung bewirkt dann am Schleifpunkt als Antwort ein Absinken der Drehzahl des einen der Hydromotoren.
Prinzipiell resultiert aus dem am Schleifpunkt auftretenden Drehmoment eines Hydromotors in Abhängigkeit von dessen eingestellten Verdrängungsvolumen ein Last- oder Arbeitsdruck der ihn mit Druckmittel versorgenden Hydropumpe. Je geringer dabei das Verdrängungsvolumen dieses Hydromotors ist, umso größer ist der aus dem Drehmoment resultierende Last- oder Arbeitsdruck. Je höher dieser Druck, oder anders gesagt die aus dem Drehmoment resultierende Druckänderung des Last- oder Arbeitsdrucks, ist, umso stärker ist in Folge die auf das Verdrängungsvolumen der Hydropumpe verkleinernd wirkende, Kraft. Umso größer fallen dann die Änderung des Verdrängungsvolumens der Hydropumpe und somit proportional dazu die Änderung des Druckmittelvolumenstroms der Hydropumpe aus. Schlussendlich ist dann auch die Änderung der Drehzahl des Hydromotors maximal groß.
Ein kleiner eingestelltes Verdrängungsvolumen des Hydromotors führt somit zu einer umso stärkeren Antwort der Drehzahl dieses Hydromotors als bei großem Verdrängungsvolumens dieses Hydromotors. In einer Weiterbildung erfolgt daher vor dem Schritt „Ändern des Steuersignal-Wertes“ ein Schritt „Verkleinern des Verdrängungsvolumens des Hydromotors“, insbesondere auf einen Wert zwischen etwa 5 % und 50 %, insbesondere vorzugsweise auf etwa 20 %.
In einer Variante des Verfahrens erfolgt der Schritt „Ändern des Steuersignal-Wertes“ stetig, also im Laufe der Zeit kontinuierlich, stufenlos. In einer anderen Variante erfolgt der Schritt „Ändern des Steuersignal-Wertes“ stufig, d. h., in aufeinanderfolgenden stufigen Erhöhungen des Steuersignal-Wertes.
Um die Kalibrierung am Schleifpunkt nicht nur auf genau einen Steuersignal-Wert am Schleifpunkt zu stützen, weist eine Weiterbildung des Verfahrens wenigstens eine Wiederholung der oben genannten Schrittfolge „Fortwährendes Erfassen“, „Betätigen der Kupplung“, „Ändern des Steuersignal-Wertes“, „Abbruch“ und „ Speichern“ auf. Dabei erfolgt jede Wiederholung allerdings mit einem neuen Steuersignal-Startwert.
Dieser wird vor dem Schritt „Betätigen der Kupplung in Schließrichtung mit dem Steuersignal-Startwert“ durch einen Schritt „Setzen des neuen Steuersignal-Startwertes in Abhängigkeit des zuletzt gespeicherten Steuersignal-Wertes am Schleifpunkt“ jedes Mal neu gesetzt. Auf diese Weise kann die Zeitdauer, die für den Schritt „Ändern des Steuersignal-Wertes“ bis hin zum Schritt „Abbruch“ benötigt wird, und damit die Zeit zur Kalibrierung, verkürzt werden.
Vor jeder Wiederholung der Schrittfolge erfolgt dabei vorzugsweise ein Schritt „Lösen oder Öffnen der Kupplung“, insbesondere über die Steuereinrichtung.
In einer Weiterbildung wird der Steuersignal-Startwert im Schritt „Setzen des neuen Steuersignal-Startwertes in Abhängigkeit des zuletzt gespeicherten Steuersignal-Wertes am Schleifpunkt“ aus dem zuletzt gespeicherten Steuersignal-Wert am Schleifpunkt berechnet, gemindert um wenigstens einen der folgenden Werte: Eine Stufe des Steuersignal-Wertes der vorherigen Schrittfolge, einen Bruchteil der Stufe oder ein Vielfaches der Stufe; eine Hysterese des Steuersignal-Wertes; einen vorbestimmten Toleranzwert. Auf diese Weise ist unter anderem sichergestellt, dass der Kalibriervorgang in einem geöffneten Zustand der Kupplung als Startwert beginnt.
Eine Weiterbildung des Verfahrens mit zumindest einer Wiederholung der genannten Schrittfolge hat zudem einen Schritt „Ermitteln eines Mittelwertes aus den gespeicherten Steuersignal-Werten am Schleifpunkt“. Dadurch ist der schlussendlich kalibrierte Steuersignal-Wert am Schleifpunkt auf eine breitere Datenbasis gestützt.
Um die Qualität der Kalibrierung weiter zu verbessern, kann das Verfahren in einer Weiterbildung einen Schritt „Ermitteln von Steuersignalen-Werten am Schleifpunkt, die außerhalb einer spezifizierten Bandbreite oder Standardabweichung liegen“ enthalten. Dabei wird dieser Schritt gefolgt von einem Schritt „Ausschluss von Steuersignal-Werten am Schleifpunkt aus der Mittelwertbildung, die außerhalb der Bandbreite oder Standardabweichung liegen“ oder einem Schritt „Verwerfen der bisherigen Steuersignal-Werte am Schleifpunkt und Wiederholen des Verfahrens“.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrantriebs mit einer erfindungsgemäßen Getriebekombination, sowie Diagramme eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrens, sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
1 ein Ausführungsbeispiel eines Fahrantriebs mit der Getriebekombination in schematischer Darstellung,
2 ein Kennfeld einer Hydropumpe des Fahrantriebs gemäß 1, und
3 zeitliche Verläufe von Betriebsgrößen der Getriebekombination gemäß 1 und 2, während einem Verfahren zur Kalibrierung des Schleifpunktes einer Kupplung der Getriebekombination.
Gemäß 1 hat ein Fahrantrieb 1 ein hydrostatisches Getriebe 2 mit einer im Zugbetrieb des Fahrantriebs 1 als Hydropumpe arbeitenden Hydromaschine 4 und zwei im genannten Zugbetrieb als Hydromotoren arbeitenden Hydromaschinen 6 und 8. Beide Hydromotoren 6, 8 sind mit der Hydropumpe 4 über Arbeitsleitungen 10 und 12 einerseits und 14 und 16 andererseits fluidisch parallel in einem geschlossenen hydraulischen Kreis verbunden. Die Hydromaschinen 4, 6, 8 sind in ihrem Verdrängungsvolumen verstellbar, wobei sie jeweils als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise oder in Schrägachsenbauweise ausgebildet sind.
Die Hydropumpe 4 ist über ihre Triebwelle 18 mit einer als Dieselmotor ausgestalteten Antriebsmaschine 20 verbunden. Ein erster Hydromotor 6 der beiden Hydromotoren 6, 8 hat eine erste Triebwelle 22 und der zweite Hydromotor 8 hat eine zweite Triebwelle 24. Dem hydrostatische Getriebe 2 ist als mechanisches Getriebe ein Summationsgetriebe 26 mit zwei Eingangswellen 28 und 30 nachgeschaltet. Die erste Eingangswelle 28 ist dabei drehfest mit der ersten Triebwelle 22 und die zweite Eingangswelle 30 drehfest mit der zweiten Triebwelle 24 verbunden. Eine Ausgangswelle 32 des Summationsgetriebes 26 ist drehfest mit einem Differential 34 einer Antriebsachse 36 verbunden.
Das Summationsgetriebe 26 umfasst eine als Lamellenkupplung ausgebildete Kupplung 38. Diese hat einen ersten Kupplungsabschnitt 40, der drehfest mit der ersten Eingangswelle 28 verbunden ist. Zudem hat sie einen zweiten Kupplungsabschnitt 42, der über eine, rein schematisch dargestellte, Zahnradanordnung 44 mit der zweiten Eingangswelle 30 des Summationsgetriebes 26 drehfest verbunden ist. Durch Betätigung der Kupplung 38, das mit einem Einrücken des zweiten Kupplungsabschnittes 42 einhergeht, sind die beiden Eingangswellen 28 und 30 und damit die beiden Triebwellen 22 und 24 drehfest miteinander verbindbar.
Zur Betätigung der Kupplung 38 ist ein als Hydrozylinder ausgestaltetes Betätigungselement 46 vorgesehen. Dessen Kolben 48 ist über eine Kolbenstange zug- und schubfest mit dem zweiten Kupplungsabschnitt 42 gekoppelt. Der Hydrozylinder 46 hat einen Kolbenraum, in dem eine Druckfeder 50 angeordnet ist. Der Kolbenraum ist dabei permanent über eine Tankleitung mit einem Tank T verbunden. Kolbenstangenseitig weist der Hydrozylinder 46 einen Ringraum 52 auf, der über eine Steuerdruckleitung 54 mit einem Anschluss S eines als Druckregelventil ausgestalteten Regelgerätes 56 verbunden ist. Letztgenanntes hat einen Druckanschluss P, der über eine Druckleitung 58 mit einer Speisepumpe 61 verbunden ist, die zusammen mit der Hydropumpe 4 von der Triebwelle 18 angetrieben wird. Die Speisepumpe 61 saugt dabei aus dem Tank T Druckmittel an. Des Weiteren hat das Druckregelventil 56 einen Tankanschluss T, der mit dem Tank T verbunden ist. Das Druckregelventil 56 ist stetig verstellbar und hat zwei Endstellungen a, b. In einer ersten Endstellung a, in der der Ventilkörper über eine Feder 60 vorbelastet ist, ist der Druckanschluss P mit dem Steuerdruckanschluss S verbunden und der Anschluss T ist gegen den Anschluss S abgesperrt. In eine zweite Endstellung b ist das Druckregelventil 56, genauer gesagt dessen Ventilkörper, über einen Elektromagnet 62 betätigbar. Bei dessen Bestromung, und sofern die zweite Einstellung b vollständig eingenommen wird, ist der Steuerdruckanschluss S mit dem Tankanschluss T verbunden und der Druckanschluss P ist abgesperrt. In der ersten Endstellung a findet somit ausschließlich eine Beschickung oder Befüllung des Ringraumes 52 mit Druckmittel statt, wohingegen in der zweiten Endstellung b ausschließlich eine Entleerung oder Abfuhr von Druckmittel aus dem Ringraum 52 erfolgt. Zwischen den beiden Endstellungen a und b sind Regelstellungen des Ventilkörpers möglich, in denen die Anschlüsse P, S und T in jeweiliger Druckmittelverbindung zueinander stehen. Zur Rückführung des am Steuerdruckanschluss S anstehenden, zu regelnden Steuerdruckes im Ringraum 52, ist der Ringraum 52 über eine Steuerleitung oder einen Steuerkanal fluidisch mit einer Steuerfläche des Ventilkörpers des Druckregelventils 56, die gleichwirkend mit der Feder 60 ist, verbunden.
Das mechanische Getriebe 26 weist weiterhin eine erste Drehzahlerfassungseinheit 64 auf, über die die Drehzahl der ersten Eingangswelle 28 und damit des ersten Kupplungsabschnitts 40 und der ersten Triebwelle 22 erfassbar ist. Über eine zweite Drehzahlerfassungseinheit 66 des mechanischen Getriebes 26 ist die Drehzahl des zweiten Kupplungsabschnittes 42 und damit mittelbar, in Kenntnis der Übersetzung der Zahnradanordnung 44, die Drehzahl der zweiten Eingangswelle 30 und der zweiten Triebwelle 24 erfassbar.
Der Hydropumpe 4 zugeordnet ist ein Regelgerät 70, das mit einer Verstelleinrichtung 72 zur Verstellung des Verdrängungsvolumens der Hydropumpe 4 zusammenwirkt. Der erste Hydromotor 6 und der zweite Hydromotor 8 haben ein Regelgerät 74 bzw. 78 und eine Verstelleinrichtung 76 bzw. 80.
Die Antriebsmaschine 20, die Regelgeräte 70, 74 und 78, der Elektromagnet 62 sowie die Drehzahlerfassungseinheiten 64, 66 sind jeweils über eine Signalleitung mit der Steuereinrichtung 68 verbunden.
2 zeigt ein Kennfeld der als Hydropumpe ausgestalteten Hydromaschine 4. Darin ist der Zusammenhang zwischen Pumpen- oder Arbeitsdruck p_HP, einem vom Regelgerät 70 eingeregelten Steuerdruck p_SHP, der auf die Verstelleinrichtung 72 der Hydropumpe 4 einwirkt, und dem sich in Abhängigkeit der genannten Drücke p_HP, p_SHP ergebenden, spezifischen Verdrängungsvolumen v_HP der Hydropumpe 4 dargestellt. Der Arbeitsdruck p_HP variiert dabei zwischen –400 bar und +400 bar und das Verdrängungsvolumen variiert zwischen 0% und etwa 90%.
Da die Hydropumpe 4 mit durchschwenkbarer Schrägscheibe ausgestaltet ist, sind spezifische Verdrängungsvolumina von +90% bis –90% abgedeckt. Die positiven Werte entsprechen dabei einem positiven Schwenkwinkel diesseits, die negativen einem negativen Schwenkwinkel jenseits der 0°.
Charakteristisch für das bereits erwähnte „lastfühlige“ Verhalten der Hydropumpe 4 ist, dass der Steuerdruck p_SHP in Richtung einer Auslenkung der Schrägscheibe aus ihrer 0°-Position wirkt, wohingegen der in einer der Arbeitsleitungen 9 oder 17 anstehende Arbeits- oder Pumpendruck p_HP in Richtung der Rückstellung der Schrägscheibe hin zum Schwenkwinkel 0° wirksam ist. Betrachtet man die Kurvenschar des Arbeits- oder Pumpendrucks p_HP, so fällt deren nicht linearer und sprunghafter Verlauf auf. Der Sprung ist damit begründet, dass neben der aus dem Steuerdruck p_SHP resultierenden Verstellkraft der Verstelleinrichtung 72 und der aus dem Arbeitsdruck p_HP resultierenden Abstützkraft der Arbeitskolben an der Schrägscheibe auch ein Federpaket an der Schrägscheibe angreift, das die Schrägscheibe in ihre Nulllage zentriert.
Das Diagramm gemäß 2 ist für eine im gezeigten Ausführungsbeispiel konstante Drehzahl von 2000 / min der Hydropumpe 4 gültig. Dieses Kennfeld und weitere gleichartige, drehzahlabhängige Kennfelder sind in der Steuereinrichtung 68 abgelegt.
Ist beispielsweise über die Steuereinrichtung 68 eine Drehzahl der Antriebsmaschine 20 von 2000 / min vorgegeben, so gilt das Diagramm gemäß 2. Zu dessen Erläuterung sei angenommen, dass aufgrund der Lastsituation am Differential 34, und damit an der Getriebeausgangswelle 32, in der Arbeitsleitung 9 oder 17 der Arbeitsdruck p_HP von 200 bar ansteht. Zudem sei angenommen, dass sich der Schwenkwinkel der Hydropumpe 4 im positiven Bereich zwischen Null und 100 % befindet. Unabhängig davon, ob nur einer der Hydromotoren 6, 8 oder beide zur Abtriebsleistung der Getriebeausgangswelle 32 beitragen, sei angenommen, dass das Schluckvolumen des oder der Hydromotoren 6, 8 konstant ist. Gemäß der in 2 rechts im Quadrant I verlaufenden Kurve des Arbeitsdrucks p_HP für 200 bar ist dann direkt ablesbar, welchen Steuerdruck p_SHP das Druckregelventil 70 der Hydropumpe 4 einregeln muss, um beispielsweise ein spezifisches Verdrängungsvolumen der Hydropumpe 4 von 50 % zu erzielen. Im genannten Beispiel sind das etwa 14 bar. Dementsprechend wird dann das Regelgerät 70 über die Steuereinrichtung 68 beispielsweise mit einem Steuersignal-Wert I_HP bestromt.
Bei ansonsten konstanten Betriebsgrößen sei nun angenommen, dass die Last an der Getriebeausgangswelle 32 derart ansteigt, dass der Lastdruck p_HP von 200 auf 300 bar ansteigt. Würde der Steuerdruck von 14 bar beibehalten, so würde dies gemäß 2 ausgehend von der 300 bar Linie im ersten Quadranten eine Reduktion des Verdrängungsvolumens von 50 % auf etwa 20 % bewirken, was einer entsprechenden Verringerung der Abtriebsdrehzahl des oder der Hydromotoren 6, 8 und damit einem Geschwindigkeitsverlust des Fahrantriebs 1 gleichkäme.
Um das Verdrängungsvolumen von 50 % hingegen zu halten, ist bei der genannten Laständerung auf 300 bar gemäß 2 eine Erhöhung des Steuerdrucks von 14 auf 16 bar notwendig (vgl. 2 obere gestrichelte Kurve).
Wie erwähnt wird ein derartiges Verhalten der als Hydropumpe ausgestalteten Hydromaschine 4 auch als „lastfühlend“ bezeichnet. Damit ist im Prinzip gemeint, dass sich das Verdrängungsvolumen oder Fördervolumen VHP der Hydropumpe 4 bei ansonsten gleichbleibender Einstellung des Regelgerätes / des Druckregelventils 70 (p_SHP) in Abhängigkeit vom Arbeits- oder Pumpendruck p_HP ändert. Der so ausgestalteten Hydropumpe 4 wohnt also die Eigenschaft inne, dass sich die Drehzahl oder die Drehzahlen des oder der Hydromotoren 6, 8 nicht steif vorgeben lassen, da sich das Verdrängungsvolumen der Hydropumpe 4 aus dem oben genannten Gleichgewicht aus Steuerdruck p_SHP und Arbeitsdruck p_HP ergibt. Diese Charakteristik wird für das Verfahren zur Kalibrierung des Schleifpunktes der Kupplung 38 gewinnbringend ausgenutzt.
3 zeigt den zeitlichen Verlauf relevanter Betriebsgrößen des Fahrantriebs 1 während eines erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens zur Ermittlung des Schleifpunkts der Kupplung 38 gemäß 1. In 3 ist von links nach rechts die Zeit t aufgetragen. In einem oberen Viertel des Diagramms ist zum einen der Verlauf einer Bremskraft F_B einer Feststellbremse des Fahrantriebs 1 (in 1 nicht gezeigt) zwischen 0–100 % gezeigt. Des Weiteren zeigt das obere Viertel den ausgewählten Wert des Fahrtrichtungshebels mit F für Vorwärtsfahrt, R für Rückwärtsfahrt und N für Neutral. Bei ausgewählter Vorwärtsfahrt F wird dabei das Verdrängungsvolumen V_HP ausgehend von 0 generell in positive Richtung ausgelenkt, wohingegen es bei ausgewählter Rückwärtsfahrt R generell in negative Richtung ausgelenkt wird. Bei ausgewähltem Neutral N wird hingegen jeder Fahrpedalwunsch eines Bedieners ignoriert, so dass das Verdrängungsvolumen V_HP nicht durch die Fahrpedalbetätigung beeinflussbar ist. Dies ist eine notwendige Voraussetzung dafür, dass der Kalibriervorgang von einer zufälligen Betätigung des Fahrpedals durch den Bediener unbeeinflusst bleibt.
Im zweiten Viertel der 3 von oben sind Steuersignal-Werte I_HM1 und I_HM2 der Regelgeräte 74 und 78 der beiden Hydromotoren 6 und 8 dargestellt. Des Weiteren ist der Steuersignal-Wert I_HP des Regelgerätes 70 der Hydropumpe 4 dargestellt. Alle drei genannten Steuersignal-Werte sind dabei aufgrund der elektromagnetischen Betätigung der Regelgeräte 70, 74, 78 als Ströme I zwischen 0 % und 100 % dargestellt. Im gleichen Diagramm ist rechts abzulesen die Drehzahl n_mot der Antriebsmaschine 20, die während der Kalibrierung beispielsweise bei 800 / min liegt.
Im dritten Viertel des Diagramms gemäß 3 ist der Verlauf des Steuersignal-Wertes I_V zur Bestromung des Elektromagneten 62 des Druckregelventils 56 dargestellt. Dieser Steuersignal-Wert I_V stellt dabei das Eingangssignal beim Kalibrierverfahren dar.
Im Vierten, untersten Abschnitt des Diagramms gemäß 3 ist als (System-)Antwort auf das Eingangssignal I_V der Verlauf der Drehzahl n_HM2 des zweiten Hydromotors 8 gemäß 1 dar.
Der Fahrantrieb 1 gemäß 1 befindet sich außerhalb eines Rollenprüfstandes im normalen Fahrbetrieb. Aufgrund eines regulären Wartungszyklus, oder wenn der Bediener des Fahrantriebs 1 den Eindruck gewinnt, dass eine Neukalibrierung der Kupplung 38 notwendig sei, kann der Fahrer / Bediener die Kalibrierung über die Steuereinrichtung 68 initialisieren. Hierzu muss gemäß 3 als Vorbereitung zunächst die Feststellbremse des Fahrantriebs 1, über die die Achse 36 gemäß 1 arretierbar ist, auf einen ausreichend großen Bremskraftwert F_B eingestellt werden. Vorteilhafterweise ist zur Kalibrierung der Fahrtrichtungshebel auf den Neutralwert N gestellt.
Es folgt die Selektion der Kalibrierungsfunktion durch den Bediener. Abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel können die Bremskraft F_B und der Neutralwert N des Fahrtrichtungshebels auch automatisiert, beispielsweise durch die Selektion der Kalibrierungsfunktion eingestellt werden.
Im Diagramm gemäß 3 befindet man sich nun mit der Selektion der Kalibrierungsfunktion am Zeitpunkt t₀. Mit diesem Signal geht einher, dass die Steuereinrichtung 68 das Verdrängungsvolumen V_HM1 des ersten Hydromotors 6 auf seinen Maximalwert von 100 % mittels einem maximalen Steuersignal-Wert I_HM1, der an das Regelgerät 74 ergeht, gestellt wird. Gleichzeitig erhält das Regelgerät 78 des zweiten Hydromotors 8 von der Steuereinrichtung 68 einen Steuersignal-Wert I_HM2 von etwa 20 %, so dass dessen Verdrängungsvolumen V_HM2 auf etwa 20 % ansteigt. Mit dem Steuersignal-Wert n_Mot regelt die Steuereinrichtung 68 die Drehzahl n_Mot der Antriebsmaschine 20 konstant auf etwa 800 / min. Kurz nach dem Zeitpunkt t₀ befindet sich somit der Fahrantrieb 1 im stationären Zustand mit einer Bremskraft F_B der Feststellbremse von etwa 90 %, dem Fahrrichtungsschalter in Neutralposition N, einem Verdrängungsvolumen V_HM1 des ersten Hydromotors 6 von 100 %, einer Drehzahl n_Mot der Antriebsmaschine 20 und der Hydropumpe 4 von 800 / min. Ein Steuersignal-Wert I_HP ist zum Zeitpunkt kurz nach t₀ noch bei 0%. Das bedeutet, dass das Regelgerät 70 der ersten Hydropumpe 4 die Verstelleinrichtung 72 nicht ansteuert und die Schrägscheibe in Ihrer Nulllage bei einem Schwenkwinkel von 0°, also V_HP = 0 steht. Demzufolge ist auch ein Druckmittelvolumenstrom Q der Hydropumpe 4 null. Damit verbunden ist auch, dass die Hydromotoren 6, 8 trotz ihrer bereits eingestellten Verdrängungsvolumina von V_HM1 = 100 % und V_HM2 von 20 %, stillstehen. Demnach erfassen auch die Drehzahlerfassungseinheiten 64, 66 eine Drehzahl von 0.
Ab einem Zeitpunkt t₁ wird nun das Verdrängungsvolumen V_HP der Hydropumpe 4 durch Erhöhung des Steuersignal-Wertes I_HP bis zum Zeitpunkt t₃ erhöht. Dann weist das Verdrängungsvolumen V_HP einen Wert von etwa 40 % seines Maximums auf. 3 ist dabei auch zu entnehmen, dass mit dem Erhöhen des Verdrängungsvolumens V_HP parallel die Drehzahl n_HM2 der zweiten Hydromaschine 8 ansteigt.
Zum Zeitpunkt t₃ befindet sich der gesamte Fahrantrieb 1 in einem für die Kalibrierung notwendigen, stationären Zustand. Zum Zeitpunkt t₃ ist der Steuersignal-Wert I_V für das Druckregelventil 56 gleich 0. Das heißt, der Elektromagnet 62 gemäß 1 ist unbestromt, wodurch das Druckregelventil 56 in seine erste Endstellung a über die Feder 60 vorgespannt ist. Demgemäß ist der Ringraum 52 über die Speisepumpe 61 mit Druckmittel beaufschlagt, weshalb der zweite Kupplungsabschnitt 42 ausgerückt ist.
Erfindungsgemäß wird im Folgenden über die Steuereinrichtung 68 der Schleifpunkt der Kupplung 38 in Abhängigkeit einer Antwort der Drehzahl n_HM2 des zweiten Hydromotors 8 auf den Steuersignal-Wert I_V, mit dem die Schließkraft der Kupplung 38 erhöht wird, ermittelt. Gemäß 3 wird hierzu zum Zeitpunkt t₄ der Steuersignal-Wert I_V auf einen Startwert I_V0,0 gesetzt und der Elektromagnet 62 bestromt. Diese Bestromung kommt dem Beginn eines Regelbetriebes des Druckregelventils 56 gleich, da nun an dessen Ventilkörper auf der einen Seite der Steuersignal-Wert I_V0,0 und auf der anderen Seite das Druckäquivalent der Feder 60 und der Druck am Steuerdruckanschluss S wirken. Es stellt sich somit eine Regelstellung des Druckregelventils 56 zwischen den beiden Endstellungen a und b ein, wodurch es zu einer Druckmittelentlassung aus dem Ringraum 52 über den Anschluss S und den Anschluss T hin zum Tank T kommt. Demgemäß fährt der Kolben 48, bewegt durch die Feder 50, in Richtung des Schleifpunktes ein. Der Startwert I_V0,0 ist dabei unterhalb eines abgeschätzten Wertes am Schleifpunkt gewählt, so dass letztgenannter bei diesem Steuersignal-Wert noch nicht erreicht werden kann. Deshalb erfolgt im Anschluss eine stufenweise Erhöhung des Steuersignal-Wertes I_V mit einer Stufenhöhe von s gemäß 3. Etwa bei einem Zeitpunkt t₅ geraten die beiden Kupplungsabschnitte 40 und 42 gemäß 1 dann in Reibeingriff, so dass ein, wenn auch nur geringes, Drehmoment M_HM2 übertragen wird.
Das Drehmoment M_HM2 an der zweiten Triebwelle 24 errechnet sich dabei aus dem Produkt des Arbeitsdrucks p_HP der Hydropumpe 4 und dem Verdrängungsvolumen V_HM2 des zweiten Hydromotors 8. Aus dem Reibeingriff der beiden Kupplungsabschnitte 40, 42 resultiert somit aufgrund des konstant eingestellten Verdrängungsvolumens V_HM2 des zweiten Hydromotors 8 (proportional zu I_HM2) ein höherer Arbeitsdruck p_HP. Gemäß 3 bleibt das Regelgerät 70 der Hydropumpe 4 aber mit dem konstanten Steuersignal-Wert I_HP bestromt, so dass auch der daraus resultierende Steuerdruck p_SHP der Verstelleinrichtung 72 konstant bleibt. Wie anhand der Erläuterung gemäß 2 gezeigt, führt ein konstant bleibender Steuerdruck p_SHP bei steigendem Arbeitsdruck p_HP allerdings zu einer Verkleinerung des Verdrängungsvolumens V_HP der Hydropumpe 4. Dementsprechend sinkt bei gleichbleibender Drehzahl n_HP deren Druckmittelvolumenstrom Q, was in Folge gemäß 2 zu einem Absinken der resultierenden Drehzahl n_HM2 des zweiten Hydromotors 2 führt.
Erreicht diese Drehzahldrückung des zweiten Hydromotors 8 einen signifikanten Wert, bei dem die Drehzahldrückung mindestens einen Faktor 2 größer als das Rauschen des Erfassungssignals der Drehzahl n_HM2 ist, wird der dann vorliegende Steuersignal-Wert I_V als Steuersignal-Wert am Schleifpunkt I_V,cal1 in der Steuereinrichtung 68 gespeichert.
Mit diesem ersten Kalibrierungsschritt könnte die Kalibrierung abgeschlossen werden, da nun für ein bekanntes Eingangssignal I_V,cal1 bekannt ist, dass die beiden Kupplungsabschnitte 40, 42 nahe dem Schleifpunkt in Reibeingriff geraten sind. Allerdings erweist es sich als vorteilhaft, die so durchgeführte Schrittfolge zur Kalibrierung zu wiederholen. Dies zeigt 3, gemäß der die geschilderte Schrittfolge mit jeweils neu errechneten Startwerten I_V0,1bis4 viermal wiederholt wird. Der jeweils folgende Startwert des Steuersignals I_V0,i wird zu diesem Zweck über die Steuereinrichtung 68 aus dem vorigen Steuersignal-Wert am Schleifpunkt I_V,cal,i, gemindert um die Stufe s, eine Ventilhysterese des Druckregelventils 56 und einen Toleranzwert berechnet. Ein beispielhafter Wert für die Stufe s sind 20 mA, für die Ventilhysterese 30 mA und für den Toleranzwert 10 mA.
Im Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird nach fünf Schrittfolgen mit fünf ermittelten Steuersignalen-Werten am Schleifpunkt I_v,cal,1-5 deren Mittelwert zu I_V,cal,m berechnet. Die Kalibrierung endet mit dem Rückstellen der Werte F_B, I_HP, I_HM2, I_V auf ihre Ausgangswerte 0 über die Steuereinrichtung 68.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Getriebekombination weisen das hydrostatische Getriebe zwei Hydromotoren und das mechanische Getriebe außer diversen Zahnrädern und sonstigen Elementen eine einzige Kupplung auf. Von den beiden Hydromotoren ist der eine Hydromotor dauernd mit der Ausgangswelle 32 betrieblich verbunden, während der andere Hydromotor nur bei geschlossener Kupplung mit der Ausgangswelle verbunden ist.
Eine erfindungsgemäße Getriebekombination kann auch ein hydrostatisches Getriebe mit einer anderen Anzahl von Hydromotoren oder ein mechanisches Getriebe mit einer anderen Anzahl von Kupplungen umfassen. So kann zum Beispiel das hydrostatische Getriebe zwei Hydromotoren und das mechanische Getriebe drei Kupplungen umfassen, wobei bei geschlossenen Kupplungen 1 und 2 beide Hydromotoren betrieblich mit einer Ausgangswelle verbunden sind, bei geschlossener Kupplung 2 nur der eine der beiden Hydromotoren mit der Ausgangswelle verbunden ist und bei geschlossener Kupplung 3 der andere der beiden Hydromotoren mit einer anderen Untersetzung als bei geschlossener Kupplung 1 betrieblich mit der Ausgangswelle verbunden ist.
Denkbar ist es auch, dass nur ein einziger Hydromotor vorhanden ist, von dem ein Sonnenrad eines Planetengetriebes antreibbar ist. Das Planetengetriebe umfasst noch einen Planetenträger mit Planetenräder und ein Hohlrad. Das Hohlrad ist über eine Kupplung drehfest mit dem Sonnenrad oder über eine weitere Kupplung mit einem Gestell drehfest verbindbar. In Abhängigkeit davon, welche Kupplung geschlossen ist, ist die Untersetzung von der Triebwelle des Hydromotors zur Welle des Planetenträgers eine andere.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass eine betätigbare Anordnung, die ein drehbares Element fest mit einem Gestell oder Gehäuse verbinden und damit im Bezug zum Gestell stillsetzen kann, im Allgemeinen als Bremse bezeichnet wird. Der in der Beschreibung verwendete Begriff Kupplung soll auch solche im Allgemeinen als Bremse bezeichnete Anordnungen umfassen.
Offenbart ist eine Getriebekombination mit einem hydrostatisches Getriebe, das eine Hydropumpe mit verstellbarem Verdrängungsvolumen und mit mindestens einem von der Hydropumpe mit Druckmittel versorgbaren Hydromotor aufweist und mit einem mit dem hydrostatischen Getriebe kombinierten mechanischen Getriebe, das eine Kupplung aufweist. Eine Steuereinrichtung der Getriebekombination ist dabei derart ausgestaltet, dass über sie ein Schleifpunkt der Kupplung, in Abhängigkeit der Antwort einer vom Verdrängungsvolumen der Hydropumpe abhängigen, insbesondere kinetischen, Betriebsgröße des Getriebes auf ein am Schleifpunkt auftretendes Drehmoment, ermittelbar ist. Die kinetische Betriebsgröße kann insbesondere der Druckmittelvolumenstrom der Hydropumpe oder eine davon abhängige Drehzahl sein. Auch die Antwort des Verdrängungsvolumens der Hydropumpe selbst ist dazu als Betriebsgröße nutzbar.
Offenbart sind weiterhin ein Fahrantrieb und ein Fahrzeug, insbesondere eine mobile Arbeitsmaschine, mit einer derartigen Getriebekombination.
Des Weiteren offenbart ist ein Verfahren zur Kalibrierung der Getriebekombination mit einem Schritt, bei dem der Schleifpunkt der Kupplung, in Abhängigkeit der Antwort der vom Verdrängungsvolumen der Hydropumpe abhängigen, insbesondere kinetischen, Betriebsgröße des Getriebes auf das am Schleifpunkt auftretende Drehmoment, ermittelt wird.
Bezugszeichenliste

1: hydrostatischer Fahrantrieb
2: hydrostatisches Getriebe
4: Hydropumpe
6: erster Hydromotor
8: zweiter Hydromotor
10, 12, 14, 16: Arbeitsleitung
18: Triebwelle
20: Antriebsmaschine
22: erste Triebwelle
24: zweite Triebwelle
26: Summationsgetriebe
28: erste Eingangswelle
30: zweite Eingangswelle
32: Ausgangswelle
34: Differential
36: Antriebsache
38: Kupplung
40: erster Kupplungsabschnitt
42: zweiter Kupplungsabschnitt
44: Zahnradanordnung
46: Hydrozylinder
48: Kolben
50: Feder
52: Ringraum
54: Steuerdruckleitung
56: Druckregelventil
58: Druckleitung
60: Feder
61: Speisepumpe
62: Elektromagnet
64: erste Drehzahlerfassungseinheit
66: zweite Drehzahlerfassungseinheit
68: Steuereinrichtung
70: Regelgerät Hydropumpe
72: Verstelleinrichtung Hydropumpe
74: Regelgerät erster Hydromotor
76: Verstelleinrichtung erster Hydromotor
78: Regelgerät zweiter Hydromotor
80: Verstelleinrichtung zweiter Hydromotor
F_B: Kraftbremspedal
F: Vorwärtsfahrt
N: Neutral
R: Rückwärtsfahrt
I_HP: Steuersignal-Wert Hydropumpe
I_HM1: Steuersignal-Wert erster Hydromotor
I_HM2: Steuersignal-Wert zweiter Hydromotor
n_mot: Drehzahl Antriebsmaschine
I_V: Steuersignal-Wert Kupplung
I_V0: Steuersignal-Startwert
I_V0,i: Steuersignal-Startwert errechnet
I_V,cal: Steuersignal-Wert am Schleifpunkt
I_V,cal,m: Mittelwert Steuersignal-Wert am Schleifpunkt
n_HM1: Drehzahl erster Hydromotor
n_HM2: Drehzahl zweiter Hydromotor
n_HM2,cal: Drehzahl zweiter Hydromotor am Schleifpunkt
P: Druckanschluss
S: Steuerdruckanschluss
T: Tankanschluss

Claims

Getriebekombination, insbesondere für einen Fahrantrieb, mit einem hydrostatisches Getriebe, das eine Hydropumpe (4) mit verstellbarem Verdrängungsvolumen und mit mindestens einen von der Hydropumpe (4) mit Druckmittel versorgbaren Hydromotor (6, 8) aufweist, und mit einem mit dem hydrostatischen Getriebe kombinierten mechanischen Getriebe, das eine Kupplung (38) aufweist, wobei eine Steuereinrichtung (68) vorgesehen ist, über die ein bei einem Schließen der Kupplung (38) auftretender Schleifpunkt, ab dem über die Kupplung (38) Drehmoment übertragbar ist, kalibrierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass über die Steuereinrichtung (68) der Schleifpunkt in Abhängigkeit einer Antwort des Verdrängungsvolumens (V_HP) oder Druckmittelvolumenstroms (Q) der Hydropumpe (4) oder einer Drehzahl (n_HM2) des Hydromotors (6, 8) kalibrierbar ist.
Antrieb nach Patentanspruch 1, wobei zwei von der Hydropumpe (4) mit Druckmittel versorgbare Hydromotoren (6, 8) vorgesehen sind, deren Triebwellen (22, 24) zur Leistungssummierung über eine Kupplung (38) des Getriebes (2) drehfest verbindbar sind, wobei über die Steuereinrichtung (68) der Schleifpunkt in Abhängigkeit einer Antwort des Verdrängungsvolumens (V_HP) oder Druckmittelvolumenstroms (Q) der Hydropumpe (4) oder einer Drehzahl (n_HM2) eines Hydromotors (8) der beiden Hydromotoren (6, 8) kalibrierbar ist.
Antrieb nach Patentanspruch 1, wobei die Hydropumpe (4) derart ausgestaltet ist, dass ihr Verdrängungsvolumen (V_HP) von einer Einstellung eines Regelgerätes (70) des hydrostatischen Getriebes (2) und von einem Arbeitsdruck (p_HP) des Druckmittels abhängt.
Antrieb nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, wobei zum Kalibrieren eine Einstellung des Regelgerätes (70), insbesondere über die Steuereinrichtung (68), konstant haltbar ist.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zum Kalibrieren eine Drehzahl (n_HP) der Hydropumpe (4), insbesondere über die Steuereinrichtung (68), konstant haltbar ist.
Antrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei ein ein Hydromotor (6, 8) mit verstellbarem oder mit konstantem Verdrängungsvolumen (V_HM1, V_HM2) ausgestaltet ist, und wobei zum Kalibrieren das Verdrängungsvolumen (V_HM1, V_HM2) des jeweiligen Hydromotors (6, 8), insbesondere über die Steuereinrichtung (68), konstant haltbar ist, oder konstant ist.
Fahrantrieb mit einem hydrostatischen Getriebe (2), das nach einem der vorhergehenden Patentansprüche ausgestaltet ist, mit einer Antriebsmaschine (20), von der die Hydropumpe (4) antreibbar ist, wobei die Triebwellen (22, 24) der Hydromotoren (6, 8) zur Drehmomentübertragung mit wenigstens einem Rad, einer Kette oder einer Achse (36) des Fahrantriebes (1) koppelbar oder gekoppelt sind.
Verfahren zum Kalibrieren des Schleifpunktes eines Getriebes (2), das nach einem der vorhergehenden Patentansprüche ausgebildet ist, gekennzeichnet durch einen Schritt: – „Kalibrieren des Schleifpunktes in Abhängigkeit der Antwort des Verdrängungsvolumens (V_HP) oder Druckmittelvolumenstroms (Q) der Hydropumpe (4) oder der Drehzahl (n_HM2) eines Hydromotors (6, 8)“.
Verfahren nach Patentanspruch 8 wobei der Schritt „Kalibrieren des Schleifpunktes in Abhängigkeit der Antwort des Verdrängungsvolumens (V_HP) oder Druckmittelvolumenstroms (Q) der Hydropumpe (4) oder der Drehzahl (n_HM2) des Hydromotors (6, 8)“ Schritte: – „Fortwährendes Erfassen und / oder Ermitteln des Verdrängungsvolumens (V_HP) oder Druckmittelvolumenstroms (Q) der Hydropumpe (4) oder der Drehzahl (n_HM2) des Hydromotors (8)“, – „Betätigen der Kupplung (38) in Schließrichtung mit einem Steuersignal-Startwert (I_V0)“, – „Ändern des Steuersignal-Wertes (I_V) zum Erhöhen einer Schließkraft der Kupplung (38)“, – „Abbruch bei einem Steuersignal-Wert (I_V), zu dem eine signifikante Antwort (n_HM2,cal) erfasst wird“, und – „Speichern dieses Steuersignal-Wertes (I_V) als Steuersignal-Wert am Schleifpunkt (I_V,cal) in der Steuereinrichtung (68)“. aufweist.
Verfahren nach Patentanspruch 9, wobei, insbesondere vor dem Schritt „Ändern des Steuersignal-Wertes (I_V)“, ein Schritt „Festlegen der Triebwelle (22) eines zweiten Hydromotors (6)“ erfolgt.
Verfahren nach Patentanspruch 9 oder 10, wobei, insbesondere vor dem Schritt „Ändern des Steuersignal-Wertes (I_V)“, ein Schritt „Verkleinern des Verdrängungsvolumens (V_HM2) des Hydromotors (8)“ erfolgt.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 9 bis 11, wobei der Schritt „Ändern des Steuersignal-Wertes (I_V)“ stetig oder in Stufen (s) erfolgt.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 9 bis 12 mit wenigstens einer Wiederholung der Schrittfolge gemäß Patentanspruch 9, wobei vor einem erneuten Schritt „Betätigen der Kupplung (38) in Schließrichtung mit dem Steuersignal-Startwert (I_V0)“ein Schritt – „Setzen eines neuen Steuersignal-Startwertes (I_V0) in Abhängigkeit des zuletzt gespeicherten Steuersignal-Wertes am Schleifpunkt (I_V,cal)“ erfolgt.
Verfahren nach Patentanspruch 13 oder nach den Patentansprüchen 12 und 13, wobei im Schritt „Setzen des neuen Steuersignal-Startwertes (I_V0) in Abhängigkeit des zuletzt gespeicherten Steuersignal-Wertes am Schleifpunkt (I_V,cal)“ der neue Steuersignal-Startwert (I_V0) errechnet wird aus dem zuletzt gespeicherten Steuersignal-Wert am Schleifpunkt (I_V,cal), gemindert um – die Stufe (s) des Steuersignal-Wertes (I_V) der vorherigen Schrittfolge, oder einem Bruchteil oder einem Vielfachen davon, und / oder – eine Hysterese des Steuersignal-Wertes (I_V), und / oder – einen Toleranzwert.
Verfahren nach Patentanspruch 13 oder 14 mit einem Schritt: – „Ermitteln eines Mittelwertes (I_V,cal,m) aus den gespeicherten Steuersignal-Werten am Schleifpunkt (I_V,cal)“.
Verfahren nach Patentanspruch 15 mit einem Schritt – „Ermitteln von Steuersignal-Werten am Schleifpunkt, die außerhalb einer spezifizierten Bandbreite oder Standardabweichung liegen“, gefolgt von einem Schritt – „Ausschluss von Steuersignal-Werten am Schleifpunkt aus der Mittelwertbildung, die außerhalb der Bandbreite oder Standardabweichung liegen“, oder von einem Schritt – „Verwerfen der Steuersignal-Werte am Schleifpunkt und Wiederholen des Verfahrens“.