DE102011108206A1

DE102011108206A1 - Verfahren zur Abstandsregelung

Info

Publication number: DE102011108206A1
Application number: DE102011108206A
Authority: DE
Inventors: Peter Schubert; Karl-Heinz Vogl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2013-01-24

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Regelung eines Abstandes einer mobilen Arbeitsmaschine zu einem weiteren Fahrzeug, das insbesondere ein Lastkraftwagen ist. Dieser hat einen Verbrennungsmotor zum Antrieb eines ersten Rades oder einer ersten Achse der mobilen Arbeitsmaschine und einen hydrostatischen Zusatzantrieb zum Antrieb eines zweiten Rades oder einer zweiten Achse. Der hydrostatische Zusatzantrieb weist eine vom Verbrennungsmotor angetriebene, in ihrem Hubvolumen verstellbare Hydropumpe und einen Hydromotor auf. Die mobile Arbeitsmaschine oder der Lastkraftwagen hat ein Entfernungsmesssystem. Das erfindungsgemäße Verfahren hat die Schritte: – Einschalten des hydrostatischen Zusatzantriebs; und – automatisches Einstellen eines Förderstroms der Hydropumpe in Abhängigkeit eines vom Entfernungsmesssystem ermittelten Abstandes zwischen dem Fahrzeug und der die mobilen Arbeitsmaschine. Offenbart ist weiterhin ein Fahrzeug, insbesondere ein Lastkraftwagen, mit einem Verbrennungsmotor zum Antrieb eines ersten Rades oder einer ersten Achse und mit einem hydrostatischen Zusatzantrieb zum Antrieb eines zweiten Rades oder einer zweiten Achse. Der hydrostatische Zusatzantrieb hat eine vom Verbrennungsmotor angetriebene, in ihrem Hubvolumen verstellbare Hydropumpe und einen Hydromotor. Das Fahrzeug hat weiterhin ein Entfernungsmesssystem, dessen Messwert als Eingangsgröße für den Förderstrom der Hydropumpe und damit für eine Geschwindigkeitsregelung der zweiten Achse des Fahrzeugs genutzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abstandsregelung zwischen einer mobilen Arbeitsmaschine und einem weiteren Fahrzeug, insbesondere einem Nutzfahrzeug wie zum Beispiel einem Lastkraftwagen, mit hydrostatischem Zusatzantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Nutzfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 8.
Hydrostatische Antriebe werden beispielsweise bei Nutzfahrzeugen als Zusatzantrieb für die Vorderräder verwendet, während die Hinterachse über einen konventionellen mechanischen Antriebsstrang angetrieben wird.
Ein derartiges Nutzfahrzeug mit konventionellem und mit hydrostatischem Antriebsstrang ist beispielsweise in der DE 42 12 983 C1 erläutert. Bei dieser Lösung kann der hydrostatische Antriebsstrang bei Bedarf über eine Ventilanordnung zugeschaltet werden, wobei jedem Rad der Vorderachse ein Hydromotor zugeordnet ist, der über eine über Null verschwenkbare Hydropumpe mit Druckmittel versorgt wird, um die Vorderräder anzutreiben. Das bekannte System ist darüber hinaus mit einem Retarder ausgeführt, über den die Bremsanlage des Nutzfahrzeuges beim Bremsen hydraulisch unterstützt wird.
Auch in den Druckschriften DE 41 10 161 A1 und US 2002/0027025 sind hydrostatische Zusatzantriebe für Nutzfahrzeuge offenbart. Bei diesen Zusatzantrieben ist die Hydropumpe in ihrem Hubvolumen verstellbar sind.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, dass in bestimmten Situationen ein Lastkraftwagen in einem konstanten Abstand zu einer während der Arbeit fahrenden mobilen Arbeitsmaschine, zum Beispiel einem Deckenfertiger oder einer Deckenfräse, gehalten werden muss. Dies soll auf einfache Weise möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch ein Nutzfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Regelung eines Abstandes zwischen einer mobilen Arbeitsmaschine und einem weiteren Fahrzeug, insbesondere einem Lastkraftwagen, wobei der Lastkraftwagen einen Verbrennungsmotor zum Antrieb eines ersten Rades oder einer ersten Achse und einen hydrostatischen Zusatzantrieb zum Antrieb eines zweiten Rades oder einer zweiten Achse der mobilen Arbeitsmaschine hat. Der hydrostatische Zusatzantrieb weist eine vom Verbrennungsmotor angetriebene verstellbare Hydropumpe und einen Hydromotor auf. Die mobile Arbeitsmaschine oder der Lastkraftwagen hat ein Entfernungsmesssystem. Das erfindungsgemäße Verfahren hat die Schritte:

Einschalten des hydrostatischen Zusatzantriebs; und
automatisches Einstellen eines Förderstroms der Hydropumpe in Abhängigkeit eines vom Entfernungsmesssystem ermittelten Abstandes zwischen der mobilen Arbeitsmaschine und dem Lastkraftwagen.

Hubvolumen ist dabei die Menge an Druckflüssigkeit, die die Hydropumpe pro Umdrehung fördert. Das Förderstrom, nämlich die von der Hydropumpe pro Zeiteinheit geförderte Menge an Druckflüssigkeit, ergibt sich aus dem Hubvolumen und der Drehzahl der Hydropumpe. Bei gegebener, sich eventuell auch ändernder Drehzahl lässt sich also durch Vorgabe des Hubvolumens den Förderstrom einstellen (ändern oder konstant halten).
Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der gewünschte Abstand ohne Belastung des Fahrers des Lastkraftwagens eingehalten. Auch ist der Kraftstoffverbrauch des Lastkraftwagens gegenüber einer Abstandsregelung durch den Fahrer mittels Gaspedal, Kupplung und Bremse verringert.
Bei Fahrereingriff wie Bremsen, Beschleunigen oder Ausschalten wird die Abstandsregelung deaktiviert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Um die Vorausfahrt bzw. die Verfolgungsfahrt besonderes Kraftstoff sparend durchzuführen, erfolgt zum Beispiel vor dem Einstellen eines bestimmten Förderstroms ein Auskuppeln beziehungsweise Entkoppeln des ersten Rades oder der ersten Achse vom Verbrennungsmotor.
Bei einem bevorzugten Anwendungsfall folgt die mobile Arbeitsmaschine dem weiteren Fahrzeug. Der Förderstrom wird verringert, wenn der Abstand zu groß wird. Es wird vergrößert, wenn der Abstand zu klein wird.
Bei einem anderen bevorzugten Anwendungsfall fährt die mobile Arbeitsmaschine dem weiteren Fahrzeug voraus. Der Förderstrom wird vergrößert, wenn der Abstand zu groß wird. Es wird verringert, wenn der Abstand zu klein wird.
Dabei kann das Fahrzeug eine Fertigungsmaschine für Straßendecken oder eine Asphaltfräse sein.
Vorzugsweise hat das Entfernungsmesssystem Laser, Ultraschall oder Radar.
Vorstellbar ist es auch, das Verfahren durch eine Feinregelung zu ergänzen, mit deren Hilfe der Abstand zwischen der mobilen Arbeitsmaschine und dem weiteren Fahrzeug vergrößert oder verringert werden kann, um zum Beispiel eine Ladung gleichmäßig auf der Ladefläche des weiteren Fahrzeugs zu verteilen. Für die Feinregelung kann zum Beispiel ein Joystick verwendet werden. Das Verfahren würde dann zum Beispiel folgendermaßen ablaufen:
Aktivierung des Abstandsregelung, wenn das Fahrzeug im gerade gewünschten Abstand vor der Arbeitsmaschine fährt;
Joystick in Neutralstellung: Fahrzeug fährt mit konstantem Abstand voraus;
Joystick nach hinten ausgeschwenkt: Fahrzeug fährt langsamer, der Abstand wird verringert;
Joystick nach vorne ausgeschwenkt: Fahrzeug fährt schneller, der Abstand wird vergrößert.
Bei Folgefahrt (Fahrzeug hinter der Arbeitsmaschine) kehrt sich die Logik um. Schnellere Fahrt verringert den Abstand, langsamere Fahrt vergrößert den Abstand. Nach dem Loslassen des Joystick und dessen Rückkehr in eine Neutralstellung wird der veränderte Abstand beibehalten.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug, insbesondere ein Lastkraftwagen, hat einen Verbrennungsmotor zum Antrieb eines ersten Rades oder einer ersten Achse und einen hydrostatischen Zusatzantrieb zum Antrieb eines zweiten Rades oder einer zweiten Achse. Der hydrostatische Zusatzantrieb hat eine vom Verbrennungsmotor angetriebene, in ihrem Hubvolumen verstellbare Hydropumpe und einen Hydromotor. Die mobile Arbeitsmaschine hat weiterhin ein Entfernungsmesssystem, dessen Messwert als Eingangsgröße für die Einstellung des Förderstroms der Hydropumpe und damit für die Geschwindigkeitsregelung des zweiten Rades oder der zweiten Achse genutzt wird.
Die erste Achse kann die hintere Achse sein während die zweite Achse die vordere Achse ist.
Im Folgenden wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung detailliert beschrieben. Es zeigen:
1 eine Prinzipskizze eines Lastkraftwagens mit einem hydrostatischen Zusatzantrieb und mit einer erfindungsgemäßer Abstandsregelung,
2 ein Schaltbild des erfindungsgemäß geregelten hydrostatischen Zusatzantriebs gemäß 1, und
3 einen Ausschnitt des Lastkraftwagens gemäß 1 mit der erfindungsgemäßen Abstandsregelung zu einer Asphaltfräse.
1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines Lastkraftwagens 1, dessen Hinterräder 2 über einen konventionellen mechanischen Antriebsstrang mit Verbrennungsmotor 4, Getriebe 6, Kardanwelle 8 sowie Differenzial, etc. angetrieben werden. Der Lastkraftwagen 1 ist mit einem hydrostatischen Zusatzantrieb 10 ausgeführt, der wahlweise, beispielsweise im schweren Gelände zugeschaltet werden kann. Dieser hydrostatische Zusatzantrieb 10 hat für jedes der Vorderräder 12 einen Hydromotor 14, der über eine vom Verbrennungsmotor 4 angetriebene Pumpenaggregat 16 mit Druckmittel versorgt wird.
Gemäß dem vergrößerten Teilausschnitt des Hydromotors 14 in 1 ist dieser als Radialkolbenmotor ausgeführt, wobei eine Vielzahl von Kolben 18 an einem Hubring 20 abgestützt sind.
Die Kolben 18 sind radial verstellbar in Zylinderbohrungen einer Zylindertrommel 22 geführt und begrenzen jeweils einen Arbeitsraum 24, wobei diese Vielzahl von Arbeitsräumen 24 aufeinander folgend mit Hochdruck und Niederdruck verbunden werden, Auf Grund des daraus resultierenden Kolbenhubs dreht die Zylindertrommel 22, wobei die Kolben 18 über Rollen 26 am Hubring 20 abrollen. Die Zylindertrommel 22 ist drehfest mit einer Antriebswelle 28 verbunden, die praktisch die Radachse des jeweiligen Vorderrades 12 bildet. Der Hydromotor 14 bildet eine Art „Radlager” des jeweiligen Vorderrades 12.
In der dargestellten Position liegen die Kolben 18 am Hubring 20 an, so dass bei nicht angesteuertem bzw. eingeschaltetem hydrostatischem Zusatzantrieb 10 und „leer” mitlaufenden Hydromotoren 14 erhebliche Reibungsverluste auftreten. Zur Minimierung dieser Reibungsverluste können die Hydromotoren 14 in einem Free-Wheel-Modus betrieben werden. Dazu wird ein den Hubring 20 tragendes Motorgehäuse 30 mit einem Druck, beispielsweise einem Speisedruck, beaufschlagt, während die Arbeitsräume 24 mit dem Tankdruck oder einem sonstigen niedrigeren Druck beaufschlagt sind. Durch die Druckdifferenz werden die Kolben 18 in Richtung zur Antriebswelle 28 eingefahren und somit vom Hubring 20 abgehoben – die Reibungsverluste sind dementsprechend erheblich reduziert.
2 zeigt den Schaltplan des hydrostatischen Zusatzantriebes 10 aus 1. Man erkennt die beiden Vorderräder 12, die jeweils über einen Hydromotor 14 angetrieben werden. Die Druckmittelversorgung erfolgt über das Pumpenaggregat 16, das über zwei Arbeitsanschlüsse A, B und über eine Ventilanordnung 32 in hydraulischer Verbindung mit den Hydromotoren 14 steht.
Das Pumpenaggregat 16 hat eine über Null verschwenkbare Hydropumpe 34, die vom Verbrennungsmotor 4 über eine Antriebswelle 36 angetrieben wird. Bei den folgenden Erläuterungen sei angenommen, dass eine (in 2) oben liegende Druckleitung eine Niederdruckleitung 38 ist, während eine andere mit einem Anschluss der verstellbaren Hydropumpe 34 verbundene Druckleitung die Hochdruckleitung 40 ist. Je nach Ansteuerung der verstellbaren Hydropumpe 34 kann der Hochdruck- und Niederdruckzweig wechseln.
Auf der Antriebswelle 36 sitzt weiterhin eine Speisepumpe, über die Druckmittel aus einem Tank T angesaugt und mit einem Speisedruck, von beispielsweise 20 bis 30 bar in den Niederdruckzweig des Zusatzantriebes 10 eingespeist werden kann.
Die Verstellung des Schwenkwinkels der verstellbaren Hydropumpe 34 erfolgt mittels eines Stellzylinders 42, dessen Stellkolben mit einem Pumpenregelventil 44 verbunden ist, das als über eine Regelelektronik angesteuertes Proportionalventil ausgeführt ist. Das Pumpenaggregat 16 ist über Steuerölanschlüsse X1, X2 an eine Steuerölversorgung angeschlossen. Derartige Druck- und Förderstromregelsysteme für verstellbare Hydropumpen 34 sind aus dem Stand der Technik bekannt, so dass auf eine ausführliche Erläuterung verzichtet werden kann. Bei einem derartigen Pumpenregelventil 44 wird der Sollwert als elektrische Größe vorgegeben und in Abhängigkeit von der Ansteuerung des Pumpenregelventils 44 ein Stellkolben des Stellzylinders 42 verstellt, wobei die Rückführung der Ist-Position des Stellkolbens mechanisch – wie im vorliegenden Fall – oder aber auch elektrisch erfolgen kann. Die Lage des Stellkolbens wird dann über eine Abstands-Regelelektronik mit dem vorgegebenen Soll-Wert, der einem bestimmten Förderstromstrom entspricht, verglichen und der Stellkolben so lange verstellt, bis Soll- und Ist-Wert übereinstimmen und somit der geforderte Förderstrom eingestellt ist. Gemäß den vorstehenden Ausführungen wird das Druckmittel in die Hochdruckleitung 40 gefördert und strömt vom Verbraucher, im vorliegenden Fall von den Hydromotoren 14 in einem geschlossenen Kreislauf über die Niederdruckleitung 38 zum Niederdruckanschluss der verstellbaren Hydropumpe 34 zurück. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten der Pumpensteuerung sei beispielsweise auf die DE 10 2004 061 861 B4 verwiesen.
3 zeigt einen Ausschnitt des Lastkraftwagens 1 gemäß 1 mit der erfindungsgemäßen Abstandsregelung zu einer Asphaltfräse 46. Die Asphaltfräse 46 fährt langsam über den Asphalt einer Straße 47 und fräst diesen ab. Die abgefrästen Asphaltstücke 48 werden in einem stetigen Strahl in Fahrtrichtung nach vorne (in 3 nach rechts) ausgeworfen. Zur Aufnahme der Asphaltstücke 48 fährt der Lastkraftwagen 1 vor der Asphaltfräse 46, wobei seine Geschwindigkeit an diejenige der Asphaltfräse 46 angepasst sein muss und dabei ein vorbestimmter Abstand zur Asphaltfräse 46 eingehalten werden muss. Dazu dient ein Entfernungsmesssystem 50a, das am Heck des Lastkraftwagens 1 befestigt ist. In Abhängigkeit von dem über das Entfernungsmesssystem 50a ermittelten Abstand zur Asphaltfräse 46 wird der Schwenkwinkel der Hydropumpe 34 über das Pumpenregelventil 44 und über den Stellzylinder 42 (vergleiche 2) eingestellt. Dabei besteht ein Regelkreis zwischen dem Entfernungsmesssystem 50a und dem Pumpenregelventil 44. Gleichzeitig wird der Antrieb der Hinterräder 2 (vgl. 1) abgeschaltet, so dass die Geschwindigkeits- und Abstandsregelung verlustarm über den hydrostatischen Zusatzantrieb 10 (vgl. 2) gewährleistet ist.
Weiterhin hat der Lastkraftwagen 1 an seinem vorderen Teil ebenfalls ein Entfernungsmesssystem 50b, das in 1 angedeutet ist. Damit kann der Lastkraftwagen 1 auch einem Fahrzeug folgen und dabei seine Geschwindigkeit und damit den Abstand zum Fahrzeug erfindungsgemäß über den hydraulischen Zusatzantrieb 10 regeln.
Offenbart ist ein Verfahren zur Regelung eines Abstandes zwischen einer mobilen Arbeitsmaschine und einem weiteren Fahrzeug, das insbesondere ein Lastkraftwagen ist. Das weitere Fahrzeug hat einen Verbrennungsmotor zum Antrieb eines ersten Rades oder einer ersten Achse und einen hydrostatischen Zusatzantrieb zum Antrieb eines zweiten Rades oder einer zweiten Achse. Der hydrostatische Zusatzantrieb weist eine vom Verbrennungsmotor angetriebene, in ihrem Hubvolumen verstellbare Hydropumpe und einen Hydromotor auf. Die mobile Arbeitsmaschine hat ein Entfernungsmesssystem. Das erfindungsgemäße Verfahren hat die Schritte:

– Einschalten des hydrostatischen Zusatzantriebs; und
– automatisches Einstellen eines Förderstroms der Hydropumpe in Abhängigkeit eines vom Entfernungsmesssystem ermittelten Abstandes zwischen dem Fahrzeug und der mobilen Arbeitsmaschine.

Offenbart ist weiterhin ein dementsprechendes Fahrzeug, insbesondere ein Lastkraftwagen, mit einem Verbrennungsmotor zum Antrieb eines ersten Rades oder einer ersten Achse und mit einem hydrostatischen Zusatzantrieb zum Antrieb eines zweiten Rades oder einer zweiten Achse. Der hydrostatische Zusatzantrieb hat eine vom Verbrennungsmotor angetriebene, in ihrem Hubvolumen verstellbare Hydropumpe und einen Hydromotor. Die mobile Arbeitsmaschine hat weiterhin ein Entfernungsmesssystem, dessen Messwert als Eingangsgröße für die Einstellung des Förderstroms der Hydropumpe und damit für eine Geschwindigkeitsregelung der zweiten Achse des Fahrzeugs genutzt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4212983 C1 [0003]
DE 4110161 A1 [0004]
US 2002/0027025 [0004]
DE 102004061861 B4 [0031]

Claims

Verfahren zur Regelung eines Abstandes zwischen einer mobilen Arbeitsmaschine (46) und einem weiteren Fahrzeug (1), insbesondere einem Lastkraftwagen, wobei das weitere Fahrzeug (1) einen Verbrennungsmotor (4) zum Antrieb eines ersten Rades (2) oder einer ersten Achse und einen hydrostatischen Zusatzantrieb (10) zum Antrieb eines zweiten Rades (12) oder einer zweiten Achse hat, und wobei der hydrostatische Zusatzantrieb (10) eine vom Verbrennungsmotor (4) angetriebene, in ihrem Hubvolumen verstellbare Hydropumpe°(34) und zumindest einen Hydromotor (14) hat, und wobei die mobile Arbeitsmaschine (46) oder das weitere Fahrzeug°(1) ein Entfernungsmesssystem (50a, 50b) hat, gekennzeichnet durch die Schritte: – Einschalten des hydrostatischen Zusatzantriebs (10); und – automatisches Einstellen eines Förderstroms der Hydropumpe (34) in Abhängigkeit eines vom Entfernungsmesssystem (50a, 50b) ermittelten Abstandes zwischen dem Fahrzeug (1) und der die mobilen Arbeitsmaschine (46).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Einstellen des Förderstroms ein Auskuppeln des ersten Rades (2) oder der ersten Achse des weiteren Fahrzeugs (1) vom Verbrennungsmotor (4) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mobile Arbeitsmaschine (46) dem Fahrzeug (1) folgt und wobei der Förderstrom der Hydropumpe verringert wird, wenn der Abstand zu groß wird, während der Förderstrom vergrößert wird, wenn der Abstand zu klein wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mobile Arbeitsmaschine dem Fahrzeug vorausfährt und wobei der Förderstrom der Hydropumpe vergrößert wird, wenn der Abstand zu groß wird, während der Förderstrom verringert wird, wenn der Abstand zu klein wird.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die mobile Arbeitsmaschine ein Deckenfertiger ist.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die mobile Arbeitsmaschine eine Deckenfräse (46) ist.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Entfernungsmesssystem (50a, 50b) auf der Basis von Laserstrahlen, Ultraschall oder Radar funktioniert.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Feinregelung, zum Beispiel per Joystick, vorgesehen ist, die einer Vergrößerung oder Verkleinerung des Abstandes zwischen der mobilen Arbeitsmaschine und dem weiteren Fahrzeug dient.
Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (4) zum Antrieb eines ersten Rades (2) oder einer ersten Achse, mit einem hydrostatischen Zusatzantrieb (10), der zum Antrieb eines zweiten Rades (12) oder einer zweiten Achse dient und eine vom Verbrennungsmotor (4) angetriebene, in Ihrem Hubvolumen verstellbare Hydropumpe (34) und einen Hydromotor (14) hat, und mit einem Entfernungsmesssystem (50a, 50b, dessen Messwert als Eingangsgröße für die Einstellung des Förderstroms der Hydropumpe (34) und damit für die Geschwindigkeitsregelung des zweiten Rades oder der zweiten Achse genutzt wird.