DE112008003174T5

DE112008003174T5 - Verfahren zum Betreiben eines hydrostatisch angetriebenen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE112008003174T5
Application number: DE112008003174T
Authority: DE
Inventors: Eric J. Washington Schultz; John Watertown Marsolek; Corwin E. Bartonville Storer
Original assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Current assignee: Caterpillar Paving Products Inc
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2010-10-14
Also published as: WO2009070268A1; US20090133951A1; RU2010126176A; US8020659B2; RU2491192C2; JP2011504982A; CN101878145A

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines hydrostatisch angetriebenen Fahrzeugs (100), wobei das Fahrzeug eine Antriebsmaschine (204) aufweist, die eine Verstellantriebspumpe (202) betreibt, eine Verstellung der Pumpe (202) basierend auf einem Winkel (302) einer sich drehenden Taumelscheibe (214), die in der Pumpe (202) enthalten ist, verändert wird, ein Fluidstrom, der von der Pumpe (202) angetrieben wird, zum Übertragen von Leistung zu mindestens einem Antriebsmotor (224) arbeitet, der Antriebsmotor (224) betriebsmäßig mit mindestens einem Rad (227) des Fahrzeugs (100) verbunden ist, eine Bewegung des Fahrzeugs (100) mittels einer Steuervorrichtung (234), die von einem Benutzer betätigt wird, gesteuert wird, das Verfahren aufweist
Erfassen des Winkels der sich drehenden Taumelscheibe (214) mit einem Sensor zum Liefern eines tatsächlichen Signals (308, 608),
Weiterleiten des tatsächlichen Signals (308, 608) an eine elektronische Steuerung (232),
Erzeugen eines Steuersignals (236, 536) basierend auf einer Eingabe von der Steuervorrichtung (234, 534), die von dem Benutzer betätigt wird,...

Description

Technisches Gebiet
Diese Patentoffenbarung bezieht sich allgemein auf hydrostatisch angetriebene Fahrzeuge und, insbesondere, auf Diagnosesysteme und – steuerungen, die einen Betrieb von Hydraulikkreisläufen, die zum Antreiben dieser Art von Fahrzeugen arbeiten, überwachen.
Hintergrund
Hydrostatisch angetriebene Fahrzeuge weisen typischerweise eine Hydraulikpumpe auf, die von einem Verbrennungsmotor oder Elektromotor angetrieben wird. Die Hydraulikpumpe treibt einen Fluidstrom zu einem oder mehreren Aktuatoren, typischerweise Hydraulikmotoren, die mit Rädern oder anderen Antriebsmerkmalen des Fahrzeugs verbunden sind, an. Der Fluidstrom durchströmt von der Pumpe aus jeden Aktuator, wobei er bewirkt, dass das Fahrzeug sich mit einer Fahrgeschwindigkeit weiterbewegt. Ein Bediener, der ein Eingabegerät, beispielsweise einen Hebel, ein Pedal oder irgendeine andere geeignete Vorrichtung einstellt, steuert eine Bewegung des Fahrzeugs. Falls der Bediener das Eingabegerät verstellt, wird von einem Verstellsensor, der in dem Eingabegerät integriert ist, oder alternativ durch ein Verstellen einer mechanischen Verbindung ein Signal erzeugt. Das Signal wird an eine Steuerung, die mit dem Fahrzeug verbunden ist, übermittelt, in der es ausgewertet wird und ein entsprechender Befehl wird an einen Aktuator, der mit der Hydraulikpumpe verbunden ist, ausgegeben, wobei der Aktuator zum Bewegen eines Steuerarms der Pumpe, der zum Verändern der Pumpenverstellung der Pumpe funktioniert, angeordnet ist. Alternativ kann das Eingabegerät mechanisch, beispielsweise mittels eines Kabels, das bewirkt, dass der Steuerarm der Pumpe sich als Reaktion auf eine Verstellung des Eingabegeräts bewegt, mit der Pumpe verbunden sein.
Ein Verstellen des Steuerarms der Pumpe bewirkt eine Veränderung der Pumpenverstellung durch Verändern des Arbeitswinkels einer Taumelscheibe in der Pumpe und, entsprechend, ein Verändern des Drucks und der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids, das durch die Pumpe angetrieben wird. Eine Regulierung der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids durch die Pumpe steuert beispielsweise die Drehzahl von Hydraulikmotoren, die die Räder des Fahrzeugs antreiben und folglich die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Zusätzliche Systeme können zum Steuern der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs verfügbar sein, beispielsweise können Bremssysteme oder Getriebe zum Abbremsen des Fahrzeugs benutzt werden, falls der Bediener dies wünscht.
Obwohl diese Steuerungsarten in der Vergangenheit effektiv waren, sind sie ungeeignet, nicht angewiesene Bewegung des Fahrzeugs unter einigen Umständen, beispielsweise, falls schwere Fahrzeuge wie Asphaltverdichter, auf schrägen Oberflächen oder Steigungen betrieben werden, zu erhindern. Das Verhindern einer nicht angewiesenen Bewegung des Fahrzeugs ist nicht nur aus Sicherheitsbelangen wünschenswert, sondern auch da ein Betrieb des Fahrzeugs mit einer schnelleren oder langsameren als gewünschten Geschwindigkeit direkt die Betriebsparameter, wie zum Beispiel die Effizienz und ein Verdichtungsverhältnis von Material beeinflusst.
Zusammenfassung
Die Offenbarung beschreibt in einem Aspekt ein hydrostatisch angetriebenes Fahrzeug, das mindestens ein Rad und eine Verstellpumpe aufweist. Die Verstellung der Pumpe ist basierend auf einer Veränderung eines Winkels einer sich drehenden Taumelscheibe einstellbar. Ein Fluidstrom, der von der Pumpe angetrieben wird, zirkuliert zu mindestens einem angetriebenen Motor, der ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs dreht. Ein Sensor erkennt den Winkel der sich drehenden Taumelscheibe, der an eine elektronische Steuerung weitergeleitet wird. Alternativ erkennt ein Sensor die Drehrichtung und -zahl des Antriebsmotors. Die Steuerung bestimmt ein gewünschtes Signal für die sich drehende Taumelscheibe basierend auf einem Steuersignal von dem Bediener, vergleicht es mit dem tatsächlichen Signal von dem Sensor und mit einer Schwelle, und hält eine Bewegung des Fahrzeugs an, wenn sich das tatsächliche Signal von dem gewünschten Signal um ein vorbestimmtes Ausmaß und über eine vorbestimmte Zeitspanne unterscheidet.
In einem weiteren Aspekt beschreibt die Offenbarung ein Verfahren zum Betreiben eines hydrostatisch angetriebenen Fahrzeugs, das eine Verstellpumpe, die betriebsmäßig mit einem Antriebsmotor, der mindestens ein Antriebsrad antreibt, verbunden ist, aufweist. Das Verfahren enthält Empfangen eines Befehls bzw. einer Anweisung von einem Bediener in einer elektronischen Steuerung, die mit dem Fahrzeug verbunden ist, und in Beziehung setzen des Befehls zu einem gewünschten Betriebswinkel für die Taumelscheibe, die in der Verstellpumpe enthalten ist. Ein Sensor, der eine Messung, die an die elektronische Steuerung weitergeleitet wird, liefert, misst den Betriebswinkel der Taumelscheibe oder, alternativ die Drehrichtung und -zahl des Antriebsmotors. Die Messung wird mit dem gewünschten Winkel zum Liefern eines Unterschieds verglichen und der Unterschied wird mit einer Schwelle verglichen. Unter einer ersten Betriebsart, falls der Unterschied unter der Schwelle ist, wird der Betriebswinkel der Taumelscheibe zum Verringern des Unterschieds, oder alternativ zum direkten Anweisen einer Position der Pumpe entsprechend eingestellt. In einer zweiten Betriebsart, falls der Unterschied über der Schwelle ist, wird ein Timer, der einen Zeitwert zählt, gestartet und hochgezählt, während der Unterschied über der Schwelle ist. Falls der Zeitwert ein Zeitlimit überschreitet, wird eine Bewegung des Fahrzeugs als nicht angewiesen angenommen und entsprechend angehalten oder blockiert.
In noch einem weiteren Aspekt beschreibt diese Offenbarung im Allgemeinen ein Betriebsverfahren eines hydrostatisch angetriebenen Fahrzeugs, das eine Antriebsmaschine aufweist, die eine Verstellantriebspumpe betreibt. Eine Verstellung der Pumpe wird basierend auf einem Winkel einer sich drehenden Taumelscheibe, die in der Pumpe enthalten ist, verändert. Eine Fluidströmung, die von der Pumpe angetrieben wird, arbeitet zum Übertragen von Leistung zu mindestens einem Antriebsmotor, wobei der Antriebsmotor betriebsmäßig mit mindestens einem Rad des Fahrzeugs verbunden ist. Eine Bewegung des Fahrzeugs wird mittels einer Steuervorrichtung, die von einem Benutzer betätigt wird, gesteuert. Entsprechend dem Verfahren wird der Winkel der sich drehenden Taumelscheibe mit einem Sensor zum Liefern eines Winkelsignals erfasst, welches an eine elektronische Steuerung weitergeleitet wird. Alternativ wird die Drehrichtung und -zahl des Antriebsmotors gemessen und die Messung an die elektronische Steuerung weitergeleitet. Ein gewünschter Winkel für die sich drehende Taumelscheibe kann basierend auf dem Steuersignal bestimmt werden und mit der gewünschten oder erwarteten Betriebsart verglichen werden. Danach kann eine Bewegung von mindestens einem Rad des Fahrzeugs blockiert werden, falls die Messung sich von dem gewünschten Winkel durch ein vorbestimmtes Ausmaß und über eine vorbestimmte Zeitspanne unterscheidet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Konturansicht eines Beispiels eines hydrostatisch angetriebenen Fahrzeugs.
2 ist ein Schaltplan für einen vereinfachten Hydraulikschaltkreis entsprechend der Offenbarung.
3 ist ein Blockschaltbild für ein Steuersystem entsprechend der Offenbarung.
4 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben eines hydrostatisch angetriebenen Fahrzeugs entsprechend der Offenbarung.
5 ist ein Schaltplan für einen vereinfachten Hydraulikschaltkreis entsprechend einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
6 ist ein Blockschaltbild für ein Steuersystem entsprechend einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
7 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben eines hydrostatisch angetriebenen Fahrzeugs entsprechend einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Detaillierte Beschreibung
Diese Offenbarung betrifft hydrostatisch angetriebene Fahrzeuge und, insbesondere Fahrzeuge, die Hydrauliksysteme, die damit verbunden sind, zum Beeinflussen und Steuern einer Bewegung des Fahrzeugs aufweisen. Jedes System weist mindestens eine elektronische Steuerung auf, die zum Überwachen und Vorgeben der Funktion von verschiedenen Aktuatoren derart angeordnet ist, dass eine nicht angewiesene Bewegung des Fahrzeugs vermieden wird. Die Ausführungsform, die hierin beschrieben wird, zieht die Systeme heran, die nur zur Darstellung als Beispiel mit einem Asphaltverdichter verbunden sind, obwohl die Offenbarung auf jede andere Bauart von hydrostatisch angetriebenem Fahrzeug anwendbar ist. Folglich sollten die Beispiele, die hierin dargelegt sind, nicht als eingrenzend basierend auf dem bestimmten Fahrzeug, das in Verbindung damit beschrieben wird, ausgelegt werden, sondern sollten als auf jedes andere Fahrzeug, zum Beispiel Panzerlenkungsfahrzeuge, Radfahrzeuge und Lader, Planierer, Raupen bzw. Kettenfahrzeuge, Straßen- und Geländetrucks und Traktoren, usw. anwendbar ausgelegt werden.
Eine Seitenansicht eines Asphaltverdichters 100 ist in 1 gezeigt. Der Verdichter ist als ein Beispiel eines Fahrzeugs 100 dargestellt, das einen Maschinenrahmen 102 und einen nicht-Maschinenrahmen 104, die miteinander durch ein bewegliches Gelenk 106 verbunden sind, aufweist. Das Gelenk 106 erlaubt eine Schwenkbewegung zwischen den Rahmen 102 und 104 zum Zulassen eines Steuerns des Fahrzeugs 100. Jeder Rahmen 102 und 104 enthält ein oder mehrere Räder, hier in der Form einer Walze oder Trommel 108, die drehbar daran befestigt ist. Während diese Offenbarung sich auf Walzen 108 bezieht, ist die Offenbarung auf Räder von Radfahrzeugen im breiteren Sinne anwendbar. Jede Walze 108 berührt die tragende Fläche und trägt das Fahrzeug 100 derart, dass es ihm erlaubt ist, entlang der Oberfläche zu fahren. Jede Walze 108 kann mittels eines Hydraulikmotors 110, der zum Empfangen eines Fluidstroms von einer ersten Leitung oder einem ersten Kanal 112 oder einer zweiten Leitung oder einem zweiten Kanal 114 angeordnet ist, leistungsgestützt drehen. Jeder Motor 110 kann seine entsprechende Walze 108 in beide Richtungen abhängig von der Strömungsrichtung durch den ersten oder zweiten Kanal 112 und 114 betreiben.
Ein Fluidstrom durch den ersten und zweiten Kanal 112 und 114 wird von einer Pumpe (in 1 nicht sichtbar), die von einem Verbrennungsmotor 116 betrieben wird, angetrieben. Der Verbrennungsmotor 116 und die Pumpe sind auf dem Verbrennungsmotorrahmen 102 befestigt und sind Teil eines Hydrauliksystems, das sich in dem ganzen Fahrzeug erstreckt. Verbindungsleitungen oder -kanäle 118 verbinden den Verbrennungsmotorrahmen 102 mit dem nicht-Verbrennungsmotorrahmen 104 für eine Übertragung von Hydraulikfluid dazwischen. Die Pumpe ist eine (variable) Verstellpumpe, deren Verstellung mittels einer Steuereingabe bzw. eines Eingabegeräts oder Hebels 120 gesteuert wird. Der Steuerhebel 120 ist in einem Kabinenbereich 122 des Fahrzeugs 100 angeordnet, der zum Aufnehmen eines Bedieners während eines Betriebseinsatzes angeordnet ist.
Ein vereinfachtes Schaltbild für ein Hydrauliksystem 200, das elektrische Steuerungen aufweist, ist in 2 gezeigt. Das System 200, das zum Zwecke der Darstellung vereinfacht ist, enthält einen Bereich des Antriebsschaltkreises zum Antreiben einer der Trommeln 108 des Fahrzeugs 100. Wie erkannt werden kann, sind Hydraulikbauelemente und -verbindungen zum Antreiben der zweiten Trommel 108, oder Vibratoren (nicht gezeigt) in jeder Trommel 108 der Einfachheit halber nicht gezeigt. Gleichartige Hydraulikkomponenten und -verbindungen können in alternativen hydrostatisch angetriebenen Fahrzeugen zum Durchführen von Arbeitsvorgängen, wie, nur als Beispiel, Heben und/oder Kippen von befestigten Arbeitsgeräten, vorgesehen sein.
Das Hydrauliksystem 200 weist eine Verstellpumpe 202 auf, die mit einer Antriebsmaschine, in diesem Fall dem Verbrennungsmotor 204, des Fahrzeugs verbunden ist. Die Pumpe 202 weist einen Einlasskanal 206 auf, der mit einem entgasten Ausgleichsbehälter oder Abflusskanal 208 verbunden ist. Falls der Verbrennungsmotor 204 arbeitet, zieht die Pumpe 202 einen Fluidstrom aus dem Ausgleichsbehälter 208, dass er unter Druck gesetzt wird, bevor sie ihn zu einem Zweiwege-Ventil 210 mit vier Anschlüssen (4-2 Ventil) über eine Versorgungsleitung oder einen Versorgungskanal 212 befördert. Ein Abflussanschluss des Ventils 210 ist über einen Abflusskanal 213, der zu dem Ausgleichsbehälter 208 abfließt, verbunden. Ein Steuerhebel 214 ist mit einer Taumelscheibe (nicht gezeigt) im Inneren der Pumpe 202 verbunden und zum Verändern des Winkels der Taumelscheibe als Reaktion auf eine Bewegung des Steuerhebels 214 angeordnet. Eine Bewegung des Steuerhebels 214 wird mittels eines Aktuators 216 erreicht, der mit dem Steuerhebel 214 verbunden ist. Die Verstellung oder der Winkel des Steuerhebels 214, der äquivalent zu dem Winkel der Taumelscheibe der Pumpe 202 ist, kann mit einem Sensor 218 erfasst oder gemessen werden. Der Sensor 218 kann beispielsweise ein analoger oder digitaler Sensor, der den Winkel (oder, äquivalent, die Verstellung) des Steuerhebels 214 und dadurch die Position der Taumelscheibe in der Pumpe 202 misst, sein.
Wie erkannt werden kann, wirkt die Pumpe 202 zum Antreiben eines Fluidstroms durch die Versorgungsleitung 212 falls der Verbrennungsmotor 204 arbeitet. Abhängig von der Position des 4-2-Ventils 210, wird der Fluidstrom aus der Versorgungsleitung 212 in einen der zwei Kanäle, einen ersten Kanal 220 und einen zweiten Kanal 222 gefördert, die jeweils mit einer der Seiten eines Hydraulikmotors 224 verbunden sind. Die Position des 4-2-Ventils 210 wird durch einen Ventilaktuator 226 gesteuert, der zum wechselseitigen Bewegen des 4-2-Ventils 210 zwischen zwei Positionen, die bewirken, dass der Motor 224 sich in die gewünschte Richtung bewegt, angeordnet ist. Der Motor 224 ist mit einem Rad oder einer Trommel 227 des Fahrzeugs verbunden und zum Drehen der Trommel 227, falls das Fahrzeug fahrt, angeordnet. Eine Bremse 228, die schematisch gezeigt ist, ist zum Anhalten oder Blockieren einer Bewegung der Trommel 227, falls sie durch einen Aktuator 230 angesteuert wird, angeordnet. Der Bremsaktuator 230, der in dieser Ausführungsform gezeigt ist, ist elektronisch und betätigt die Bremse 228 derart, dass Reibung zum Anhalten der Bewegung der Trommel 227 erzeugt wird, aber es können auch andere Konfigurationen benutzt werden. Beispielsweise kann ein Bolzen in eine Öffnung einer sich drehenden Scheibe, die mit der Trommel 227 verbunden ist, derart eingesetzt werden, dass eine Bewegung der Scheibe und der Trommel 227 bezüglich des Bolzens blockiert wird, usw. Weiter ist die Bremse 228 zur Veranschaulichung außen an der Trommel 227 gezeigt, aber es können auch eher konventionelle Bauformen, wie solche, die die Bremse 228 geschützt in der Trommel 227 aufweisen, benutzt werden.
Eine elektronische Steuerung 232 ist mit dem Fahrzeug verbunden und zum Empfangen einer Information von verschiedenen Sensoren an dem Fahrzeug, zum Verarbeiten dieser Information und zum Ausgeben von Befehlen an verschiedene Aktuatoren in dem System während des Betriebs angeordnet. Verbindungen, die relevant für die vorliegende Beschreibung sind, sind gezeigt, aber, wie erkannt werden kann, kann eine große Anzahl von anderen Verbindungen bezüglich der Steuerung 232 vorliegen. In dieser Offenbarung ist die Steuerung 232 mit einem Eingabegerät (Steuervorrichtung) 234 über eine Steuersignalleitung 236 verbunden. Das Eingabegerät 234, das schematisch gezeigt ist, kann beispielsweise ein Hebel, der von dem Benutzer des Fahrzeugs bewegbar ist, sein, der zum Einstellen einer gewünschten Geschwindigkeitseinstellung für das Fahrzeug benutzt wird. Die Position des Eingabegeräts 234 kann durch einen Sensor 238, der mit dem Eingabegerät 234 verbunden ist, in ein Befehlssignal umgewandelt werden. Das Steuersignal, das an die Steuerung 232 weitergeleitet wird, kann in einer Berechnung zusammen mit andern Parametern, beispielsweise der Drehzahl des Verbrennungsmotors 204, der Temperatur des Fluids in dem Ausgleichsbehälter 208 usw. zum Liefern eines gewünschten Winkels oder Signals für die Taumelscheibe, zum Bewirken, dass das Fahrzeug sich mit der gewünschten Geschwindigkeit bewegt, benutzt werden.
Der Sensor 218 ist entsprechend mit der Steuerung 232 über eine Pumpeneinstellungsrückkopplungsleitung 240 verbunden und zum Empfangen einer Position oder eines tatsächlichen Signals von dem Sensor 218, das die Position, Einstellung oder den Winkel der Taumelscheibe in der Pumpe 202 angibt, angeordnet. Die Steuerung 232 ist auch zum Ausgeben von Befehlen, die die verschiedenen Aktuatoren in dem System 200 betätigen, angeordnet. Beispielsweise kann eine Pumpenverstellbefehlsleitung 242 die Steuerung 232 mit dem Aktuator 216, der den Steuerhebel 214 betätigt, verbinden. Ähnlich kann eine Bremsaktivierungsleitung 244 die Steuerung 232 mit dem Bremsaktuator 230 derart verbinden, dass bei einem Vorliegen eines entsprechenden Signals in der Bremsaktivierleitung 244 die Bremse 228 zum Anhalten oder Blockieren einer Bewegung der Trommel 227 relativ zu dem Fahrzeug in Eingriff gebracht werden kann. Weiter kann eine Steuerleitung 246 die Steuerung 232 mit dem Ventilaktuator 226 derart verbinden, dass die Drehrichtung und folglich eine Fahrtrichtung des Fahrzeugs von einem Bediener basierend auf der Position des 4-2-Ventils 210 bestimmt werden kann. Typischerweise hängt die Fahrtrichtung des Fahrzeugs von der Verstellrichtung des Eingabegeräts 234 bezüglich einer neutralen Position ab. Zuletzt kann die Steuerung 232 zum Übermitteln und Empfangen einer Vielzahl anderer Parameter zu und von dem Verbrennungsmotor 204 über eine Mehrkanalverbrennungsmotorübertragungsleitung 248 angeordnet sein. Solche Parameter können beispielsweise verschiedene Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 204, wie zum Beispiel eine Verbrennungsmotordrehzahl und -kraftstoffzufuhr, genauso wie andere Parameter, die für den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 204 relevant sind, wie beispielsweise eine Kühlflüssigkeitstemperatur, Öltemperatur, Lufttemperatur, Baugruppenfehlercodes und so weiter, enthalten.
Falls der Bediener eine Bewegung des Fahrzeugs anweist, indem er das Eingabegerät 234 verstellt, wird eine Führungsgröße (Befehlssignal) an die Steuerung 232 über die Befehlseingabeleitung 236 weitergeleitet. Dieses Signal, wie es detaillierter unten beschrieben wird, bewirkt, dass der Pumpenaktuator 216 den Steuerhebel 214 um ein entsprechendes Ausmaß zum Erreichen eines gewünschten Winkels bewegt. Der gewünschte Winkel des Steuerhebels 214, der einer gewünschte Einstellung für die Taumelscheibe der Pumpe 202 entspricht, bewirkt einen entsprechenden Strom von Antriebsfluid durch den Motor 224, was zu einer Drehung der Trommel 227 führt, die die gewünschte Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ermöglicht.
Obwohl diese Antriebsanordnung unter den meisten Bedingungen gut arbeitet, gibt es bestimmte Bedingungen, unter denen das Fahrzeug dazu neigt, sich unterschiedlich zu der von dem Bediener angewiesenen Bewegung zu bewegen. Falls solche seltenen Bedingungen vorliegen, beispielsweise falls das Fahrzeug ein steiles Gefälle herauf- oder herabfährt, kann die Trommel 227 anfangen, schneller oder in der entgegengesetzten Richtung zu drehen als die, die von dem Bediener angewiesen war. In einer derartigen Situation arbeitet der Motor 224 mehr als eine Pumpe, insofern er eine Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit oder -richtung in dem ersten und zweiten Kanal 220 und 222 erzwingt. Aufgrund des hohen Gewichts des Fahrzeugs können diese Veränderungen der Strömungscharakteristiken eine Veränderung der Position des 4-2-Wegeventils 210 erzwingen und auch die Taumelscheibe in der Pumpe 202 zwingen, ihren Winkel zu verändern und sich an die neuen und nicht angewiesenen Strömungsbedingungen anzupassen. Falls das Fahrzeug solch ein Verhalten aufweist, ist es wünschenswert, eine Bewegung des Fahrzeugs anzuhalten oder zu blockieren, den Bediener zu alarmieren und dem Bediener zu ermöglichen, die Kontrolle wiederzuerlangen. Dies kann durch eine entsprechende Funktionalität, die in der Steuerung 232 wie unten beschrieben programmiert ist, erreicht werden.
Ein Blockschaltbild für ein Steuersystem 300, das eine nicht angewiesene Bewegung eines hydrostatisch angetriebenen Fahrzeugs erfassen und entschärfen kann, ist in 3 gezeigt. Das Steuersystem 300 oder ein Äquivalent können auf vorteilhafte Weise in der Steuerung 232, die in Verbindung mit 2 oben beschrieben wurde, derart programmiert sein, dass eine nicht angewiesene Bewegung des Fahrzeugs während des Betriebs erkannt und angehalten wird, dass es dem Bediener ermöglicht wird, die Kontrolle wiederzuerlangen. Das System 300 empfängt einen Befehl 302 für eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit oder äquivalent ein gewünschtes Signal für die Pumpe 202 aus einer Verstellung des Eingabegeräts 234 durch den Bediener. Der Befehl 302 kann eine Nachschlagefunktion 304 durchlaufen, in der er in Beziehung zu einem gewünschten Winkel 306 für die Taumelscheibe gesetzt wird. Gleichzeitig gelangt ein Rückkopplungssignal 308, beispielsweise ein gemessener oder tatsächlicher Winkel des Steuerhebels 214 durch einen Sensor 218, der integral mit der Pumpe 202 ausgebildet ist, an der Steuerung 232 an.
Das Steuersystem 300 kann einen Unterschied oder eine Sollwertabweichung 310 zwischen dem gewünschten Signal 306 und dem tatsächlichen Signal 308 in einem Summierblock 312 berechnen und die Sollwertabweichung mit einer Gruppe von Schwellenwerten in einer Vergleichsfunktion 314 vergleichen. Die Sollwertabweichung 310 gibt den Unterschied zwischen den gewünschten Signalen 306 und den tatsächlichen Signalen 308 der Taumelscheibe in der Pumpe 202 an, der dem Unterschied zwischen den gewünschten und tatsächlichen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs entspricht. Der Betrag dieser Sollwertabweichung ist eine Anzeige für die Diskrepanz zwischen der angewiesenen und der tatsächlichen Bewegung des Fahrzeugs. Diese Sollwertabweichung wird normalerweise für eine kurze Zeitdauer vorliegen und einen Betrag, der mit der Zeit abnimmt, aufweisen, da die Systemreaktion dazu neigt, den Befehlen während eines gewöhnlichen Betriebs zu entsprechen.
Der Schwellenwertvergleicher 314 kann durchgehend während eines Betriebs zum Überwachen der Sollwertabweichung zwischen dem gewünschten Signal 306 und dem tatsächlichen Signal 308 im Hinblick auf ungewöhnliche Bedingungen, oder im Allgemeinen im Hinblick auf Abweichungen von Sollwertabweichungswerten, die bezeichnend für ein mögliches Problem sind, arbeiten. Der Schwellenwertvergleicher 314 kann durchgehend den Betrag und Richtung der Sollwertabweichung 310 mit vorbestimmten konstanten oder variablen, hohen und niedrigen Schwellenwerten vergleichen. Der Schwellenwertvergleicher 314 kann entweder zum Übermitteln der nicht geänderten Sollwertabweichung 310, falls die Sollwertabweichung die Schwellen nicht übersteigt, oder zum Abflachen der Sollwertabweichung 310 zum Entfernen von kurzzeitigen Spitzen, die während plötzlicher Änderungen von Befehlen von dem Bediener auftreten können, arbeiten. Der unverfälschte oder begrenzte Sollwertabweichungswert 316, der den Schwellenwertvergleicher 314 verlässt, durchläuft einen Auswahlschalter 318, bevor er in einen dynamischen Steueralgorithmus eintritt. In der gezeigten Ausführungsform ist der dynamische Steueralgorithmus ein Proportional-, Integral- und Differenzial-(PID)-Bedingungsregelkreis 320, aber es können auch andere Arten von Reglern bzw. Steuerungen verwendet werden, beispielsweise Modellierfunktionen, Modelle, adaptive Algorithmen und so weiter. Der PID-Kreis 320 kann Verstellungen bzw. Regelbefehle 322 berechnen und zu dem Pumpenaktuator 216 übermitteln, die dazu funktionieren, den tatsächlichen Winkel der Taumelscheibe der Pumpe 202 näher an den gewünschten Winkel zu bringen.
In Situationen, in denen das Fahrzeug nicht genau Bewegungsanweisungen folgt, wie beispielsweise in Situationen, in denen das Fahrzeug entlang eines steilen Gefälles fährt oder in denen das Fahrzeug entlang einer Auflagefläche derart rutscht, dass die gewünschte Geschwindigkeit nicht mit der tatsächlichen Geschwindigkeit übereinstimmt, kann der PID-Kreis beim Steuern einer Bewegung des Fahrzeugs wirkungslos werden. In solchen Situationen ist es vorteilhaft, den PID-Kreis 320 oder andere ähnliche Steuerschemen zum Verhindern eines „Hochschaukelns” in irgendeiner solchen Steuerung 232 zu deaktivieren, und eine Bewegung des Fahrzeugs durch Benutzung anderer Verfahren zu verhindern, wie unten beschrieben.
Zu Zeiten während des Betriebs, falls die Sollwertabweichung einen Schwellenwert überschreitet, ist der Schwellenwertvergleicher 314 zum Aktivieren eines Timers 324 durch einen Schwellenmerkerwert 326 angeordnet. Falls der Vergleicher 314 bestimmt, dass die Sollwertabweichung 310 über der Schwelle ist, wird der Merker 326 aktiviert, dass der Timer 324 aktiviert wird, der anfängt, die Zeit, seitdem die Sollwertabweichung die Schwelle übersteigt, zu zählen, indem er einen Zeitwert hochzählt. Der Timer 324 kann den Zeitwert bis zu einer vorbestimmten Zeit hochzählen, während die Sollwertabweichung über dem Schwellenwert ist und der Merker 326 aktiv ist. Falls der Sollwert 310 den Schwellenwert für mindestens die vorbestimmte Zeit übersteigt, was bedeutet, dass der Merker 326 während des Hochzählens des Zeitwerts bis zu der vorbestimmten Zeit und während die vorbestimmte Zeit erreicht wird, aktiv ist, wird der Timer 324 einen Fehlermerker 328 aktivieren. Die Aktivierung des Fehlermerkers 328 kann beispielsweise durch Einstellen des Wertes des Fehlermerkers 328 von Null auf Eins erreicht werden.
Die Aktivierung des Fehlermerkers 328 bewirkt, dass eine Bewegung des Fahrzeugs angehalten wird. Beispielsweise bewirkt der Fehlermerker 328, dass der Auswahlschalter 318 seine Position ändert und einen neutralisierenden Wert 330, beispielsweise Null anstatt der begrenzten Sollwertabweichung 316 in den PID-Kreis 320 leitet. Eine Eingabe des neutralisierenden Wertes 330 in den PID-Kreis 320 wird bewirken, dass der PID-Kreis 320 sich schnell „beruhigt” und aufhört Befehle an die Pumpe zu übermitteln, dass dazu führt, dass die Pumpe eine neutrale oder Nullwinkelposition annimmt. Gleichzeitig aktiviert der Fehlermerker 328 eine Anhaltefunktion 332, die zum automatischen Anhalten des Fahrzeugs durch entweder Aktivieren der Bremsen 228 des Fahrzeugs über ein Bremssignal 334 an den Bremsaktuator 230 funktioniert. Der Fehlermerker kann zusätzlich andere Funktionen durchführen, beispielsweise den Fahrer über die Notfallbedingung alarmieren, einen Buzzer oder Alarm ertönen lassen, ein Getriebe in die neutrale Position schalten, den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs abschalten und so weiter.
Ein Flussdiagramm für ein exemplarisches Verfahren zum Anhalten von nicht angewiesener Bewegung eines hydrostatisch angetriebenen Fahrzeugs ist in 4 gezeigt. In 402 kann eine Steuerung 232, die in dem Fahrzeug integriert ist, einen Bedienerbefehl empfangen und, basierend auf dem Befehl, einen gewünschten Winkel für die Taumelscheibe der Pumpe 202, die die mit Fluid arbeitenden Motoren 224 des Fahrzeugs antreibt, berechnen oder interpolieren. Der gewünschte Winkel oder ein äquivalenter Parameter wird in 404 mit einem tatsächlichen Winkel der Pumpe 202, wie er mittels eines entsprechend positionierten Sensors 218 gemessen wird, zum Liefern eines Unterschieds oder einer Sollwertabweichung verglichen. Die Sollwertabweichung wird in 406 mit einer Schwelle für eine Bestimmung in 408, ob die Sollwertabweichung die Schwelle übersteigt, verglichen.
Falls in 408 bestimmt wird, dass die Sollwertabweichung unter der Schwelle ist, wird ein Betrieb mit einer normalen oder ersten Betriebsart mit einer Einstellung bzw. Verstellung) des Taumelscheibenwinkels in 410 fortgesetzt. Eine derartige Einstellung kann beispielsweise durch die Benutzung eines PID-Kreises 320 oder anderer Steuerschemen, die zum Durchführen von Einstellungen an dem Winkel basierend auf dem Unterschied oder der Sollwertabweichung, die vorher in 404 berechnet wurde, arbeiten, vorgesehen sein. Veränderungen in dem Bedienerbefehl werden in 412 bestimmt und der Prozess wiederholt ein Beginnen mit der Bestimmung des gewünschten Winkels in 402, falls Veränderungen in dem Befehl vorliegen, oder mit dem Vergleich in 404, falls es keine Veränderungen gibt.
Falls in 408 andererseits bestimmt wurde, dass die Sollwertabweichung die Schwelle übersteigt, fährt ein Betrieb in einer zweiten Betriebsart durch Initiieren des Timers 324 in 414 fort. Der Timer 324, der in 414 initialisiert wird, kann beispielsweise ein hochzählender Timer sein, der bis zu einer vorbestimmten Zeitschwelle oder einem vorbestimmten Zeitgrenzwert hochzählt. Eine Bestimmung in 416, ob die Zeitschwelle oder der Zeitgrenzwert erreicht wurden, bewirkt, dass der Timer so lange hochgezählt wird, so lange die Sollwertabweichung noch über der Schwelle aus 408 ist. Der Timer 324 fährt fort, die Zeit zu zählen, seitdem bestimmt wurde, dass die Sollwertabweichung über der Schwelle ist und während die Sollwertabweichung weiter vorliegt. Falls der Timer in 416 das Zeitlimit erreicht hat, und während die Sollwertabweichung noch über dem Schwellenwert aus 408 ist, wird die Pumpensteuerung in 418 deaktiviert. Eine Deaktivierung der Pumpensteuerung kann beispielsweise durch Übermitteln eines Deaktivierungswertes zu einem PID-Kreis, wie oben beschrieben, erreicht werden, eine Bewegung des Fahrzeugs wird in 420 angehalten oder gestoppt und der Bediener wird über das Vorliegen einer Fehlerbedingung in 422 alarmiert.
Ein vereinfachtes Schaltbild für eine alternative Ausführungsform eines Hydrauliksystems 500, das elektrische Steuerungen aufweist, ist in 5 gezeigt. Das System 500, das zum Zwecke der Veranschaulichung vereinfacht dargestellt ist, weist einen Bereich des Antriebsschaltkreises zum Antreiben einer der Trommeln 108 des Fahrzeugs 100 auf. Das Hydrauliksystem weist eine (variable) Verstellpumpe 502 auf, die mit einer Antriebsmaschine, in diesem Fall dem Verbrennungsmotor 504 des Fahrzeugs verbunden ist. Die Pumpe 502 ist eine bidirektionale Pumpe, die einen Hydraulikmotor oder eine andere Hydraulikvorrichtung in zwei Richtungen antreiben kann. Falls der Verbrennungsmotor 504 arbeitet, ist ein Steuerhebel 514, der mit einer Taumelscheibe (nicht gezeigt) im Inneren der Pumpe 502 verbunden ist, zum Verändern des Winkels der Taumelscheibe in zwei Richtungen in Reaktion auf eine Bewegung des Steuerhebels 514 angeordnet. Eine Bewegung des Steuerhebels 514 wird mittels eines Aktuators 516 erreicht, der mit dem Steuerhebel 514 verbunden ist. Die Verstellung oder der Winkel des Steuerhebels 514 steuert die Richtung und Strömungsgeschwindigkeit des Hydraulikfluids, das zu einem bidirektionalen Antriebsmotor 524 geliefert wird. Die Drehzahl und Drehrichtung des Antriebsmotors 524 kann mit einem Sensor 518 erfasst oder gemessen werden. Der Sensor 518 kann beispielsweise ein analoger oder digitaler Sensor sein, der die Drehrichtung und -geschwindigkeit des Antriebsmotors 524 misst.
Wie erkannt werden kann, funktioniert die Pumpe 502 zum vortreiben einer Fluidströmung durch entweder eine erste Versorgungsleitung 512 oder eine zweite Versorgungsleitung 506, falls der Verbrennungsmotor 504 arbeitet, abhängig von der Drehrichtung der Taumelscheibe in der Pumpe 502. Der Motor 524 ist mit einem Rad oder einer Trommel 527 des Fahrzeugs verbunden und zum Drehen der Trommel 527, falls das Fahrzeug führt, angeordnet. Eine Bremse 528, die schematisch gezeigt ist, ist zum Anhalten oder Blockieren einer Bewegung der Trommel 527 angeordnet, falls sie mittels eines Aktuators 530 betätigt wird. Der Bremsaktuator 530, der in dieser Ausführungsform gezeigt ist, ist elektronisch und betätigt die Bremse 528, dass Reibung zum Anhalten der Bewegung der Trommel 527 erzeugt wird, aber es können auch andere Konfigurationen benutzt werden. Ein erstes Druckbegrenzungsventil 522 verbindet die erste Versorgungsleitung 512 fluidmäßig mit einem Ablauf oder einem Ausgleichsbehälter 508. Ähnlich verbindet ein zweites Druckbegrenzungsventil 513 die zweite Versorgungsleitung 506 fluidmäßig mit dem Ablauf 508.
Eine elektronische Steuerung 532 ist mit dem Fahrzeug verbunden und zum Empfangen einer Information von verschiedenen Sensoren an dem Fahrzeug, zum Verarbeiten dieser Information und zum Ausgeben von Befehlen an verschiedene Aktuatoren in dem System während dem Betrieb angeordnet. In dieser alternativen Ausführungsform ist die Steuerung 532 mit einem Eingabegerät (Steuervorrichtung) 534 über eine Steuersignalleitung 536 verbunden. Das Eingabegerät 534, das schematisch gezeigt ist, kann beispielsweise ein Hebel, der von dem Bediener des Fahrzeugs bewegbar ist, sein, der zum Einstellen einer gewünschten Geschwindigkeitseinstellung für das Fahrzeug benutzt wird. Die Position des Eingabegeräts 534 kann durch einen Sensor 538, der mit dem Eingabegerät 534 verbunden ist, in ein Befehlssignal umgewandelt werden. Das Steuersignal, das zu der Steuerung 532 weitergeleitet wird, kann zum Liefern eines gewünschten Signals für die Taumelscheibe benutzt werden, das bewirkt, dass sich das Fahrzeug mit der gewünschten Geschwindigkeit und Richtung bewegt.
Der Sensor 518 ist entsprechend mit der Steuerung 532 über eine Motorrückkopplungsleitung 540 verbunden und zum Empfangen eines tatsächlichen Signals von dem Sensor 518, das die Richtung und Geschwindigkeit oder Drehung des Motors 524 angibt, angeordnet. Die Steuerung 532 ist auch zum Ausgeben von Befehlen, die verschiedene Aktuatoren in dem System 500 betätigen, angeordnet. Beispielsweise kann eine Pumpenverstellbefehlsleitung 542 die Steuerung 532 mit dem Aktuator 516, der den Steuerhebel 514 betätigt, verbinden. Ähnlich kann eine Bremsaktivierleitung 544 die Steuerung 532 mit dem Bremsaktuator 530 derart verbinden, dass bei dem Vorliegen eines entsprechenden Signals in der Bremsaktivierleitung 544, die Bremse 528 zum Anhalten oder Blockieren einer Bewegung der Trommel 527 relativ zu dem Fahrzeug in Eingriff gebracht werden kann. Die Steuerung 532 kann auch zum Übermitteln und Empfangen einer Mehrzahl anderer Parameter zu und von dem Verbrennungsmotor 504 über eine Mehrkanalverbrennungsmotorübertragungsleitung 548 angeordnet sein. Derartige Parameter können beispielsweise verschiedene Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 504, wie beispielsweise eine Verbrennungsmotordrehzahl und -kraftstoffzufuhr, genauso wie andere Parameter, die für den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 504 relevant sind, wie beispielsweise eine Kühlmitteltemperatur, Öltemperatur, Lufttemperatur, Baugruppenfehlercode, und so weiter enthalten.
Falls der Bediener eine Bewegung des Fahrzeugs anweist, indem er das Eingabegerät 534 verstellt, wird eine Führungsgröße bzw. ein Befehlssignal an die Steuerung 532 über die Befehlseingabeleitung 536 weitergeleitet. Dieses Signal bewirkt, dass der Pumpaktuator 516 den Steuerhebel 514 um ein entsprechendes Ausmaß und in eine entsprechende Richtung zum Erreichen einer gewünschten Betriebseinstellung bewegt. Der gewünschte Winkel des Steuerhebels 514, der einem gewünschten Signal für die Taumelscheibe der Pumpe 502 enstpricht, verursacht einen angemessenen Strom von antreibendem Fluid durch den Motor 524, was eine Drehung der Trommel 527 zur Folge hat, dass die gewünschte Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erreicht wird. Eine Betätigung der Richtung und des Betrags einer Verstellung des Steuerhebels 514 wird in dieser Ausführungsform nach Art eines offenen Regelkreises basierend auf dem Befehlssignal von der Befehlseingabeleitung 536 erreicht.
Obwohl diese Antriebsanordnung unter den meisten Bedingungen gut arbeitet, gibt es bestimmte Bedingungen unter denen das Fahrzeug dazu neigt, sich unterschiedlich zu der durch den Bediener angewiesenen Bewegung bewegt. Als ein weiteres Beispiel kann der Aktuator 516, der den Steuerhebel 514 der Pumpe 502 steuert, aufgrund eines Eindringens eines Fremdkörpers oder Verschmutzung schwergängig oder festgeklemmt werden. In einer solchen Situation kann der Aktuator 516 eine Position annehmen, die nicht von dem Bediener des Fahrzeugs angewiesen ist und die bewirkt, dass die Taumelscheibe der Pumpe 502 sich unkontrollierbar bewegt. Falls eine derartige, seltene Bedingung vorliegt, kann die Trommel 527 anfangen sich schneller oder in der entgegengesetzten Richtung zu drehen, als die, die von dem Benutzer angewiesen war. Es ist wünschenswert, eine Bewegung des Fahrzeugs anzuhalten oder zu blockieren, falls eine solche Situation vorliegt, indem automatisch die Bremse 528 angelegt wird.
Ein Blockschaltbild für ein Steuersystem 600, das eine nicht angewiesene Bewegung eines hydrostatisch angetriebenen Fahrzeugs erfasst und entschärft, ist in 6 gezeigt. Das Steuersystem 600, oder ein Äquivalent, können in vorteilhafter Weise in der Steuerung 532, die in Verbindung mit 5 oben beschrieben wurde, derart programmiert sein, dass eine nicht angewiesene Bewegung des Fahrzeugs während dem Betrieb identifiziert und angehalten wird. Das System 600 empfangt einen Befehl 602 für eine gewünschte Fahrzeugbewegung oder, äquivalent, eine gewünschte Richtung und Einstellung für die Pumpe 502 von einer Verstellung des Eingabegeräts 534 durch den Bediener. Der Befehl 602 kann direkt an den Pumpenaktuator als ein Steuersignal 622 beispielsweise zu dem Aktuator 516 übertragen werden und kann auch eine Nachschlagefunktion 604 durchlaufen, in der er in Beziehung zu einer gewünschten Einstellung 606 für die Pumpe 502 gesetzt werden kann. Die gewünschte Einstellung 606 für die Pumpe 502 kann ein realer oder ganzzahliger Wert sein, der ein Vorzeichen, das die Richtung angibt, und einen Betrag, der die Geschwindigkeit oder Strömungsgeschwindigkeit angibt, die gewünscht sind, aufweist. Gleichzeitig trifft ein Rückkopplungssignal oder tatsächliches Signal 608, beispielsweise die Richtung und Geschwindigkeit des Motors 524 wie sie von dem integrierten Sensor 518 gemessen werden, an der Steuerung 600 ein.
Das Steuersystem 600 kann einen Unterschied oder eine Sollwertabweichung 610 zwischen dem gewünschten Signal 606 und dem tatsächlichen Signal 608 in einem Summierblock 612 berechnen und die Sollwertabweichung mit einem Satz von Schwellenwerten in einer Vergleichsfunktion 614 vergleichen. Die Sollwertabweichung 610 gibt den Unterschied zwischen den gewünschten Signalen 606 und den tatsächlichen Signalen 608 der Taumelscheibe in der Pumpe 502 dergestalt an, dass er dem Unterschied zwischen den gewünschten und tatsächlichen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs entspricht. Der Betrag dieser Sollwertabweichung ist eine Anzeige für die Diskrepanz zwischen der angewiesenen und der tatsächlichen Bewegung des Fahrzeugs.
Der Schwellenvergleicher 614 kann während eines Betriebs durchgehend zum Überwachen der Sollwertabweichung zwischen dem gewünschten Signal 606 und dem tatsächlichen Signal 608 für außergewöhnliche Bedingungen oder, im Allgemeinen, für Auslenkungen von Sollwertabweichungswerten, die bezeichnend für eine potenziell nicht angewiesenen Bewegung sind, arbeiten. Wenn während des Betriebs die Sollwertabweichung einen Schwellenwert übersteigt, oder insbesondere der absolute Betrag der Sollwertabweichung eine Schwelle übersteigt, dann ist der Schwellenvergleicher 614 zum Aktivieren eines Timers 624 durch einen Schwellenmerkerwert 626 angeordnet. Falls der Vergleicher 614 bestimmt, dass die Sollwertabweichung 610 über der Schwelle ist, wird der Merker 626 aktiviert, was den Timer 624 initialisiert, der das Zählen der Zeit seitdem die Sollwertabweichung die Schwelle übersteigt, durch Hochzahlen eines Zeitwerts beginnt. Der Timer 624 kann den Zeitwert bis zu einer vorbestimmten Zeit hochzählen, während die Sollwertabweichung über der Schwelle ist und der Merker 626 aktiv ist. Falls die Sollwertabweichung 610 die Schwelle für mindestens die vorbestimmte Zeit überschreitet, was bedeutet, dass der Merker 626 während dem Zählen des Zeitwerts bis zu der vorbestimmten Zeit und während die vorbestimmte Zeit erreicht wird, aktiv ist, wird der Timer 624 einen Fehlermerker 628 aktivieren. Eine Aktivierung des Fehlermerkers 628 kann beispielsweise durch Einstellen des Werts des Fehlermerkers 628 von Null auf Eins erreicht werden.
Eine Aktivierung des Fehlermerkers 628 bewirkt, dass eine Bewegung des Fahrzeugs angehalten wird. Der Fehlermerker 628 aktiviert eine Anhaltefunktion 632, die zum automatischen Anhalten des Fahrzeugs durch entweder Aktivieren der Bremsen 528 des Fahrzeugs über ein Signal 634 zu dem Bremsaktuator 530 funktioniert. Der Fehlermerker kann zusätzlich andere Funktionen, beispielsweise ein Alarmieren des Bedieners über die Notfallbedingung, ein Erschallen lassen eines Buzzers oder Alarms, ein Schalten eines Getriebes in die neutrale Position (Leerlauf), ein Ausschalten des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs und so weiter, durchführen.
Ein Flussdiagramm für ein alternatives Verfahren zum Anhalten einer nicht angewiesenen Bewegung eines hydrostatisch angetriebenen Fahrzeugs ist in 7 gezeigt. Eine Steuerung 532, die in dem Fahrzeug integriert ist, kann in 702 einen Bedienerbefehl empfangen und, basierend auf dem Befehl, ein gewünschtes Signal, das beispielsweise einen gewünschten Winkel für die Taumelscheibe der Pumpe 502, die das Fluid, das die Motoren 524 des Fahrzeugs betätigt, antreibt, angibt, berechnen oder interpolieren. In 704 wird das gewünschte Signal oder ein äquivalenter Parameter mit einem tatsächlichen Signal, das die Drehrichtung und -geschwindigkeit des Motors 524 angibt, wie es von einem entsprechend positionierten Sensor 518 gemessen wird, zum Liefern eines Unterschieds oder einer Sollwertabweichung verglichen. Die Sollwertabweichung wird in 706 mit einer Schwelle für eine Bestimmung in 708, ob die Sollwertabweichung den Schwellenwert übersteigt, verglichen.
Falls in 708 bestimmt wird, dass die Sollwertabweichung unter der Schwelle ist, wird in 710 ein Betrieb unter einer normalen oder ersten Betriebsart mit dem offenen Regelkreisbefehl des Taumelscheibenwinkels basierend auf dem Bedienerbefehl fortgesetzt. Falls andererseits in 708 bestimmt wird, dass die Sollwertabweichung die Schwelle übersteigt, wird in 714 ein Betrieb unter einer zweiten Betriebsart mittels Startens des Timers 624 fortgesetzt. Der Timer 624, der in 714 initiiert wurde, kann beispielsweise ein hochzählender Timer sein, der bis zu einer vorbestimmten Zeitschwelle oder Zeitgrenze hochzählt. Eine Bestimmung ob die Zeitschwelle oder der Grenzwert erreicht wurden, bewirkt in 716, dass der Timer so lang hochgezählt wird, solange die Sollwertabweichung noch über der Schwelle aus 708 ist. Der Timer 624 fährt mit dem Zählen der Zeit fort, seitdem bestimmt wurde, dass die Sollwertabweichung über der Schwelle ist und während die Sollwertabweichung noch vorliegt. Falls der Timer den Zeitgrenzwert in 716 erreicht hat, und während die Sollwertabweichung über der Schwelle aus 708 noch vorliegt, wird die Pumpensteuerung in 718 deaktiviert und in 720 eine Bewegung des Fahrzeugs angehalten oder gestoppt.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung ist auf hydrostatisch angetriebene Fahrzeuge, die elektronische Steuerungen aufweisen, die die Verstellung der Antriebspumpe oder Pumpen, die mit den Fahrzeugen verbunden sind, bewirken können, anwendbar. Eine nicht angewiesene Bewegung des Fahrzeugs kann unter einigen Umständen auftreten. Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, sind zum Erfassen einer nicht angewiesenen Bewegung des Fahrzeugs, beispielsweise einer Bewegung des Fahrzeugs mit einer anderen Geschwindigkeit als die angewiesene Geschwindigkeit, oder einer Bewegung in einer anderen Richtung als die angewiesene Richtung, geeignet. Die beschriebenen Ausführungsformen können auch in vorteilhafter Weise die Bewegung des Fahrzeugs anhalten und den Bediener alarmieren, dass ein Fehler aufgetreten ist. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen sind zum Zwecke der Veranschaulichung der Verfahren und Vorrichtungen, die zum Diagnostizieren einer Bedingung einer nicht angewiesenen Bewegung genauso wie ein Anhalten einer Bewegung des Fahrzeugs, falls eine solche Bedingung für mehr als einen vorbestimmten Zeitgrenzwert vorliegt, benutzt werden, beschrieben. Es sollte verstanden werden, dass es eine Anzahl alternativer Verfahren zum Anhalten des Fahrzeugs genauso wie zum Steuern einer Pumpe anders als die hierin beschriebenen gibt, und dass alle solche äquivalenten Verfahren in dem Umfang der vorliegenden Offenbarung berücksichtigt sind.
Es wird erkannt werden, dass die vorangegangene Beschreibung Beispiele des offenbarten Systems und der Technik liefert. Dennoch wird angegeben, dass andere Implementierungen der Offenbarung sich im Detail von den vorherigen Beispielen unterscheiden können. Alle Bezugnahmen auf die Offenbarung oder Beispiele davon sind dazu gedacht, sich auf das bestimmte Beispiel, das an diesem Punkt diskutiert wird, zu beziehen, und sind nicht dazu gedacht, irgendeine Begrenzung, wie dem Umfang der Offenbarung im Allgemeinen zu bedeuten. Jede Formulierung einer Unterscheidung und Schmälerung bezüglich bestimmter Merkmale soll angeben, dass diese Merkmale nicht bevorzugt werden, aber dieselben nicht vollständig von dem Umfang der Offenbarung auszuschließen, solange es nicht anders angegeben ist.
Eine Angabe von Wertebereichen hierin ist nur dazu gedacht, als Abkürzungsmethode für ein individuelles Angeben jedes einzelnen Wertes, der in den Bereich fällt, zu dienen, so lange es hier nicht anders angezeigt ist, und jeder einzelne Wert ist in die Beschreibung mit aufgenommen, wie wenn er hier im Einzelnen wiederholt werden würde. Alle Verfahren, die hierin beschrieben wurden, können in irgendeiner geeigneten Reihenfolge, solange es hier nicht anders angezeigt ist oder auf andere Weise klar dem Kontext widerspricht, durchgeführt werden.
Entsprechend enthält diese Offenbarung alle Modifizierungen und Äquivalente des Gegenstands, der in den Ansprüchen vorgetragen wird, die hieran, durch geltendes Recht erlaubt, angehängt sind. Darüber hinaus ist jede Kombination der oben beschriebenen Elemente in allen möglichen Variationen davon durch die Offenbarung umfasst, solange es hier nicht anders angegeben ist oder es dem Kontext klar widerspricht.
Zusammenfassung
VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINES HYDROSTATISCH ANGETRIEBENEN FAHRZEUGS
Ein hydrostatisch angetriebenes Fahrzeug weist einen Verbrennungsmotor auf, der eine Verstellantriebspumpe betreibt, eine Verstellung dieser kann sich basierend auf einem Winkel einer sich drehenden Taumelscheibe derart ändern, dass eine Fluidströmung, die von der Pumpe angetrieben wird, Leistung zu mindestens einem Antriebsmotor, der ein Rad des Fahrzeugs dreht, überträgt. Eine elektronische Steuerung des Fahrzeugs erfasst einen Betriebsparameter des Systems, beispielsweise den Winkel der sich drehenden Taumelscheibe oder die Drehrichtung und Drehzahl des Antriebsmotors mit einem Sensor zum Liefern eines tatsächlichen Signals und leitet das tatsächliche Signal an eine elektronische Steuerung weiter. Die Steuerung bestimmt einen gewünschten Winkel für die sich drehende Taumelscheibe basierend auf dem Steuersignal und vergleicht ihn mit dem tatsächlichen Signal von dem Sensor. Eine Bewegung des Fahrzeugs wird blockiert, falls das Winkelsignal sich von dem gewünschten Signal um ein vorbestimmtes Ausmaß und über eine vorbestimmte Zeitspanne unterscheidet.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines hydrostatisch angetriebenen Fahrzeugs (100), wobei das Fahrzeug eine Antriebsmaschine (204) aufweist, die eine Verstellantriebspumpe (202) betreibt, eine Verstellung der Pumpe (202) basierend auf einem Winkel (302) einer sich drehenden Taumelscheibe (214), die in der Pumpe (202) enthalten ist, verändert wird, ein Fluidstrom, der von der Pumpe (202) angetrieben wird, zum Übertragen von Leistung zu mindestens einem Antriebsmotor (224) arbeitet, der Antriebsmotor (224) betriebsmäßig mit mindestens einem Rad (227) des Fahrzeugs (100) verbunden ist, eine Bewegung des Fahrzeugs (100) mittels einer Steuervorrichtung (234), die von einem Benutzer betätigt wird, gesteuert wird, das Verfahren aufweist Erfassen des Winkels der sich drehenden Taumelscheibe (214) mit einem Sensor zum Liefern eines tatsächlichen Signals (308, 608), Weiterleiten des tatsächlichen Signals (308, 608) an eine elektronische Steuerung (232), Erzeugen eines Steuersignals (236, 536) basierend auf einer Eingabe von der Steuervorrichtung (234, 534), die von dem Benutzer betätigt wird, Bestimmen eines gewünschten Signals (306, 606) für die sich drehende Taumelscheibe (214) basierend auf einem Steuersignal (236) von der Steuervorrichtung (234), die von dem Benutzer betätigt wird, Vergleichen des tatsächlichen Signals (308, 608) mit dem gewünschten Signal (306, 606) in der elektronischen Steuerung (232, 300), und Blockieren einer Bewegung des mindestens einen Rads (227) des Fahrzeugs (100), falls das tatsächliche Signal (308, 608) sich von dem gewünschten Signal (306, 606) um ein vorbestimmtes Ausmaß und über eine vorbestimmte Zeitspanne unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Vergleichen des tatsächlichen Signals (308, 608) mit dem gewünschten Signal (306, 606) ein Berechnen eines Unterschieds (310) zwischen dem gewünschten Signal (306, 606) und dem tatsächlichen Signal (308, 608) und ein Vergleichen des Unterschieds (310) zu einem Schwellenwert (314) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter enthaltend Initialisieren eines Timers (324), falls das tatsächliche Signal (308, 608) sich von dem gewünschten Signal (306, 606) unterscheidet, und Blockieren der Bewegung des mindestens einen Rads (227), falls ein Zeitwert, der in dem Timer (324) hochgezählt wird, mindestens gleich der vorbestimmten Zeitspanne ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei dem das Bestimmen des gewünschten Signals (306, 606) durch eine Nachschlagefunktion (304) erreicht wird, die das Steuersignal (302) mit dem gewünschten Signal (306, 606) in Beziehung setzt.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter enthaltend Deaktivieren einer Steuerung (300), die zum Verändern des Winkels der sich drehenden Taumelscheibe (214), die in der Pumpe (202) enthalten ist, arbeitet, falls das tatsächliche Signal (308, 608) sich von dem gewünschten Signal (306, 606) um das vorbestimmte Ausmaß und über die vorbestimmte Zeitspanne unterscheidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Blockieren einer Bewegung des mindestens einen Rads (227) des Fahrzeugs (100) umfasst, dass ein Bremsmechanismus (228) zum Blockieren einer Bewegung des mindestens einen Rads (227) des Fahrzeugs (100) aktiviert wird, falls das tatsächliche Signal (308, 608) sich von dem gewünschten Signal (306, 606) um das vorbestimmte Ausmaß und über die vorbestimmte Zeit unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter enthaltend Aktivieren eines Fehlermerkers (328), falls das tatsächliche Signal (308, 608) sich von dem gewünschten Signal (306, 606) um ein vorbestimmtes Ausmaß und über eine vorbestimmte Zeitspanne unterscheidet.
Hydrostatisch angetriebenes Fahrzeug (100), aufweisend mindestens ein Rad (227), mindestens einen Antriebsmotor (224, 524), der mit dem mindestens einen Rad (227) verbunden ist, wobei der mindestens eine Antriebsmotor (227, 524) mit einer Motordrehzahl und mit einer Motorrichtung arbeitet, eine Verstellpumpe (202), wobei die Pumpe (202) zum Zirkulieren eines Stroms von Antriebsfluid mit einer Strömungsgeschwindigkeit durch den Motor (224) angepasst ist, die Pumpe (202) eine sich drehende Taumelscheibe (214), die eine Drehachse aufweist, enthält, die Taumelscheibe (214) zum Arbeiten mit ausgewählten Winkeln bezüglich der Drehachse angepasst ist, der Winkel der Taumelscheibe die Strömungsgeschwindigkeit des Antriebsfluids vorgibt, die Strömungsgeschwindigkeit des Antriebsfluids das Fahrzeug (100) mit einer Fahrgeschwindigkeit antreibt, eine Steuervorrichtung (216), die zum Verändern des Winkels der Taumelscheibe (214) angepasst ist, eine elektronische Steuerung (232), einen Systemsensor (218, 518), der zum Messen des Winkels, mit denen die Taumelscheibe (214) arbeitet, und/oder der Drehzahl und -richtung des Motors (524) angeordnet ist, wobei der Systemsensor (218, 518) betriebsmäßig mit der elektronischen Steuerung (232, 532) verbunden ist und zum Weiterleiten eines tatsächlichen Signals (240, 540) zu der Steuerung (232, 532) während des Betriebs des Fahrzeugs (100) angepasst ist, einen Steuersensor (238), der zum Messen einer Verstellung der Steuervorrichtung (234) angeordnet ist, wobei der Steuersensor (238) betriebsmäßig mit der elektronischen Steuerung (232) verbunden ist und zum Weiterleiten eines gewünschten Winkelsignals (306) zu der elektronischen Steuerung (232) während des Betriebs des Fahrzeugs (100) angepasst ist, wobei das hydrostatisch angetriebene Fahrzeug (100) entsprechend dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 arbeitet.
Hydrostatisch angetriebenes Fahrzeug (100) nach Anspruch 8, bei dem die elektronische Steuerung (232, 300) zum Erzeugen von Einstellbefehlen (322) angepasst ist und der Pumpenaktuator (216) auf die Einstellbefehle (322) von der elektronischen Steuerung (232, 300) reagiert.
Hydrostatisch angetriebenes Fahrzeug (100) nach Anspruch 9, bei dem die elektronische Steuerung (232, 300) zum Erzeugen der Einstellbefehle (322) basierend auf dem berechneten Unterschied (310) zwischen dem tatsächlichen Signal (308, 608) und dem gewünschten Signal (306, 606) angepasst ist.