hydrostatischen Getriebe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung eines Drucks in einem hydrostatischen Getriebe.

Für den Antrieb von Nutzmaschinen und Nutzfahrzeugen finden vielfach hydrostatische Getriebe Anwendung. Bei solchen hydrostatischen Getrieben wird mittels eines primären Antriebsmotors eine Hydropumpe angetrieben. Diese Hydropumpe wiederum ist im Falle eines geschlossenen Kreislaufs über eine erste Arbeitsleitung und eine zweite Arbeitsleitung mit einem Hydromotor verbunden. Die Hydropumpe fördert im Zugbetrieb eine Hydraulikflüssigkeit zu einem Hydromotor. Der Hydromotor treibt über eine Getriebeabtriebswelle eine Last. Die in der ersten und in der zweiten Arbeitsleitung herrschenden Drücke unterscheiden sich dabei entsprechend der wirkenden Last an der Getriebeabtriebswelle. Diese Druckdifferenz ist ein Maß für die Belastung an Getriebeausgang und damit für die Belastung der Getriebebauteile. Eine stufenlose Verstellung der Getriebeübersetzung für das hydrostatische Getriebe kann durch Verstellen z. B. eines Schwenkwinkels a einer Schrägscheibe oder allgemeiner eines Förder- bzw. Schluckvolumens einer Hydromaschine erfolgen.

Der Schutz der Getriebebauteile vor hohen Drehmomenten und Momentenänderungen wird heute rein hydraulisch über die Rückführung des wirkenden (Hoch- ) Drucks auf eine mechanische Versteileinrichtung in der Hydropumpe gelöst. Diese Regelungskonzepte zeichnen sich durch robuste Eigenschaften im Betrieb aus, sind aber in ihrer Anwendung begrenzt. Eine kontinuierliche Verschiebung von Druckgrenzen im Betrieb ist nicht möglich. Tritt im Falle eines Schiebebetriebs der Fall eines Leistungsflusses von Hydromotor zu Hydropumpe auf, so ist in der geschilderten Form der Maximaldrucküberwachung durch hydraulische Rückkopplung eine gezielte Beeinflussung des Differenzdrucks mit Ziel einer Reduzierung der maximalen wirkenden Momente nicht möglich. In der DE 198 58 673 B4 wird ein Steuersystem für einen hydrostatischen Antrieb beschrieben, das die Drehzahlen von Hydromotor und Hydropumpe erfasst und in Form geeigneter Signale einer Digitalrechnereinheit zuführt. Diese Digtalrechnereinheit ermittelt mittels gespeicherter, drehzahlabhängiger und druckabhängiger Volumenstromkennfeider Steuersignale für den

Verstellmechanismus von Hydropumpe und Hydromotor. Dabei erfolgt lediglich eine Berechnung eines Differenzdrucks. Eine Messung mit anschließender Auswertung unterbleibt, so dass eine direkte Kontrolle nicht gewährleistet ist. Ebenso ist keine Regelung für den Fall einer Überschreitung von zulässigen Differenzdruckwerten und damit Getriebedrehmomenten vorgesehen. Die genannten Nachteile des Stands der Technik treffen auch auf Leistungsverzweigungsgetriebe zu. Diese weisen neben einem ersten hydrostatischen Leistungszweig einen zweiten mechanischen Leistungszweig auf. Die jeweils über den ersten und den zweiten Leistungszweig übertragenen Leistungen werden anschließend über ein Summiergetriebe an die Abtriebswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes geleitet .

Die DE 10 2008 059 029 AI offenbart ein solches Leistungsverzweigungsgetriebe. Obwohl hier neben Drehzahlsensoren an Antriebswelle und Abtriebswelle auch Drucksensoren offenbart werden, werden deren Signale lediglich zur Sicherstellung eines konstanten Leistungsflusses aus einem rein hydrostatischen Antrieb in einen hydrostatisch-mechanischen Antrieb genutzt. Eine Überwachung und Regelung von Druckdifferenzen und damit Getriebedrehmomenten zum Zweck einer Begrenzung wirkender Momente findet nicht statt. Es bleibt also die Aufgabe, ein verbessertes und allgemein einsetzbares Verfahren sowie Computerprogramm und Computerprogrammprodukt zur Begrenzung des Differenzdrucks und damit auf das Getriebe wirkenden Moments zwischen Hochdruckseite und Niederdruckseite in einem hydrostatischen Getriebe bereitzustellen.

Die gestellte Aufgabe wird durch das Verfahren zur Druckabschneidung in einem hydrostatischen Getriebe nach Anspruch 1 gelöst.

Das der Erfindung zugrundeliegende hydrostatische Getriebe umfasst einen Hydromotor und eine Hydropumpe, die über wenigstens eine erste Arbeitsleitung miteinander verbunden sind. Das erfindungsgemäße Verfahren zur

Druckabschneidung, d. h. Begrenzung der im hydrostatischen Getriebe wirkenden Druckdifferenz nach Anspruch 1 weist folgende Schritte auf: Es wird wenigstens ein erster Druckwert in der ersten Arbeitsleitung erfasst. In einer ersten Betriebsart wird das Übersetzungsverhältnis des hydraulischen Getriebes zwischen Antriebswelle der Hydropumpe und Abtriebswelle des Hydromotors über eine Verstellung eines Fördervolumens der Hydropumpe und/oder eines Schluckvolumens des Hydromotors geregelt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein die an dem Hydromotor bzw. der Hydropumpe angreifende Druckdifferenz kennzeichnender Entscheidungswert auf Basis des ersten Druckwerts gebildet wird. Überschreitet der

Entscheidungswert einen Grenzwert, so erfolgt die Regelung der das Übersetzungsverhältnis charakterisierenden Kenngröße des hydrostatischen Getriebes in einer zweiten Betriebsart zur Druckabschneidung über eine Verstellung des Fördervolumens der Hydropumpe und/oder des Schluckvolumens des Hydromotors. In der zweiten Betriebsart wird dabei die das Übersetzungsverhältnis beschreibende Kenngröße auf Basis des Entscheidungswerts errechnet . Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil einer möglichen kontinuierlichen Verstellung der Druckgrenzen für den Wechsel in die zweite Betriebsart zur Druckabschneidung und damit viele Freiheitsgrade in der Festlegung von Antriebscharakteristiken für ein entsprechend ausgelegtes Getriebe. Zudem werden immer Druckdifferenzen betrachtet, die tatsächlich in dem hydrostatischen Getriebe wirken. Die Druckgrenzen sind im Falle eines geschlossenen Kreislaufs im Zug- wie auch im Schubbetrieb kontinuierlich verstellbar. Die vorgenannten Vorteile sind in entsprechender Weise auch für ein das erfindungsgemäße Verfahren umsetzendes Computerprogramm und -produkt zutreffend. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Es wird insbesondere bevorzugt, wenn eine Regelung der das Übersetzungsverhältnis charakterisierenden Kenngröße des hydraulischen Getriebes in der zweiten Betriebsart zur Druckabschneidung erfolgt, anhand der Erfüllung eines Entscheidungskriteriums bestimmt wird, ob die Regelung der das Übersetzungsverhältnis kennzeichnenden Kenngröße des hydraulischen Getriebes in der ersten Betriebsart erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Druckabschneidung ist im Gegensatz zum Stand der Technik gezielt und situationsangepasst ein- und auszuschalten. Dies wird durch geeignetes Bilden eines Entscheidungswertes zum Einschalten der Druckabschneidung und eines Entscheidungskriteriums zum Ausschalten der

Druckabschneidung erreicht. In dem Entscheidungskriterium wird dabei vorzugsweise mehr als nur ein Grenzwert zum Vergleich mit dem Entscheidungswert berücksichtigt, um so ein dauerndes Wechseln zwischen den Betriebsarten zu verhindern.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn, falls der Entscheidungswert einen Grenzwert überschreitet und die Regelung der das Übersetzungsverhältnis kennzeichnenden Kenngröße in die zweite Betriebsart zur Druckabschneidung wechselt, ein letzter Wert, d. h. der zuletzt verwendete Wert, für die das Übersetzungsverhältnis des hydrostatischen Getriebes charakterisierende Kenngröße in der ersten Betriebsart als ein Startwert in die zweite Betriebsart übernommen wird. So kann, wenn anhand des Entscheidungskriteriums entschieden wird, die Regelung in der zweiten Betriebsart zur Druckabschneidung fortzusetzen und die erste Betriebsart zu verlassen, die zweite Betriebsart mit dem übernommenen letzten Wert der ersten Betriebsart als Startwert fortgesetzt werden. Damit erfolgt zwischen erster Betriebsart und zweiter Betriebsart ein stetiger Übergang. Der Übergang von zweiter Betriebsart zur Druckabschneidung in die erste Betriebsart kann in analoger Weise durch Übernahme eines letzten Werts aus der zweiten Betriebsart als Startwert in die erste Betriebsart erfolgen. Es ist insbesondere auch vorteilhaft, wenn bei Regelung der das

Übersetzungsverhältnis kennzeichnenden Kenngröße des hydrostatischen Getriebes in der zweiten Betriebsart ein die Drehrichtung der Motorabtriebswelle des Hydromotors beschreibender Wert berücksichtigt wird. Insbesondere zusammen mit einem geschlossenen Kreislauf kann dann für Vorwärts- als auch für Rückwärtsfahrt im Zug- und im Schiebebetrieb eine Druckabschneidung erfolgen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es insbesondere von Vorteil, wenn das Entscheidungskriterium, anhand dessen Auswertung der Wechsel aus der zweiten Betriebsart zur Druckabschneidung zu einer ersten Betriebsart (dem regulären Betrieb des Antriebs) erfolgt, einen ersten Term enthält, der eine Richtung einer Veränderung der das Übersetzungsverhältnis des hydrostatischen Getriebes beschreibenden Kenngröße charakterisiert und/oder einen zweiten Term enthält, der eine zu erreichende Veränderung einer das Übersetzungsverhältnis beschreibenden Kenngröße charakterisiert und/oder einen dritten Term enthält, der eine Abweichung des Kennwerts, der einen gemessenen ersten Druckwert und einen gemessenen zweiten Druckwert umfasst, von einem zweiten Kennwert, der einen vorgegebenen ersten Druckwert und einen vorgegebenen zweiten Druckwert umfasst, beschreibt. Dabei ist vorzuziehen, wenn der vorgegebene zweite Kennwert aus einem ersten Druckwert und einem zweiten Druckwert zur Bildung eines Entscheidungswertes mit einem Hysteresewert korrigiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Druckabschneidung ist insbesondere auch zum Einsatz in hydraulisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetrieben geeignet und vorteilhaft. Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Folgenden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein hydraulisch-elektrisches

Leistungsverzweigungsgetriebe mit

hydrostatischem Variator, Fig. 2 einen möglichen Schwenkwinkelverlauf für eine

Folgeverstellung des Hydromotors und der Hydropumpe im regulären Betrieb,

Fig. 3 die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem vereinfachten Ablaufdiagramm,

Fig. 4 die Wechselwirkung zwischen Ratioregelung in

einer ersten Betriebsart und Druckabschneidung in einer zweiten Betriebsart, und

Fig. 5 die Struktur einer Ausführungsform eines

Druckreglers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Bevor auf die Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungssemäßen Verfahrens zur Druckabschneidung im Detail erläutert wird, soll anhand von Fig. 1 eine Anwendungsmöglichkeit im Rahmen eines hydrostatischenmechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes erfolgen. Fig. 1 zeigt ein Leistungsverzweigungsgetriebe 1 eines Fahrantriebs, welches die Leistung eines

Verbrennungsmotors 2 als Antriebsmotor auf mindestens ein Antriebsrad 9 überträgt. Dazu treibt der Verbrennungsmotor 2 eine Hauptantriebswelle 5 und ein mit der Hauptantriebswelle 5 kraftschlüssig verbundenes Zahnrad 10 an. Das Zahnrad 10 treibt wiederum einen ersten, hydrostatischen Leistungszweig an. Zusätzlich ist die Hauptantriebswelle 5 über eine reibschlüssige Kupplung 12 mit einem weiteren Zahnrad 11 als Eingang eines zweiten, mechanischen Leistungszweigs verbindbar.

Der zweite Leistungszweig weist ein festes Übersetzungsverhältnis auf, das durch die Zahnräder 11, 13 und 14 bestimmt ist, und überträgt im Falle einer geschlossenen ersten Kupplung 12, d. h. im Falle eines verbundenen zweiten Leistungszweigs, über die genannten Zahnräder 11, 13 und 14 die Leistung des Verbrennungsmotors 2 zumindest teilweise auf die Abtriebswelle 6 als Ausgang des zweiten Leistungszweigs. Die Drehzahl des Zahnrads 11 wird durch einen Drehzahlsensor 67 erfasst. Das Zahnrad 10 der Hauptantriebswelle 5 treibt ein Zahnrad 15 des ersten Leistungszweigs an, welches kraftschlüssig mit einer Pumpenantriebswelle 16 verbunden ist. Die Pumpenantriebswelle 16 treibt ein hydrostatisches Getriebe 4 mit stufenlos einstellbarer Übersetzung an. Das hydrostatische Getriebe 4 überträgt wiederum die zugeführte Leistung an eine Motorabtriebswelle 20 und ein damit verbundenes Zahnrad 21 als Ausgang des ersten Leistungszweigs . Die Drehzahl n _P der Pumpenantriebswelle 16 wird durch einen Drehzahlsensor 65 und die Drehzahl n _M der Motorabtriebswelle 20 durch einen Drehzahlsensor 66 erfasst und die Drehzahlinformationen an ein Steuergerät 40 übermittelt. Die Drehzahlen legen das Übersetzungsverhältnis i _Hyd bzw. das Ratio r _Hy d fest, wobei gilt: ^l Hyt (1)

mit V _GMot bzw. ^V _GPum?e '· maximales geometrisches Hubvolumen pro Umdrehung von Motor bzw. Pumpe und a _M , a _p normierter Schwenkwinkel (-1 ... +1) .

Das hydrostatische Getriebe 4 weist eine verstellbare Hydropumpe 17 auf, die von der Pumpenantriebswelle 16 angetrieben wird. Die angetriebene Hydropumpe 17 pumpt abhängig von der eingestellten Förderrichtung Druckmittel über eine erste Arbeitsleitung 19a oder eine zweite Arbeitsleitung zu einem verstellbaren Hydromotor 18 des hydrostatischen Getriebes 4. Der Hydromotor 18 treibt so die Motorabtriebswelle 20 an und leitet das Druckmittel über die jeweils andere Arbeitsleitung 19b, 19a zurück zu der Hydropumpe 17.

Das hydrostatische Getriebe 4 wird von einer Steuervorrichtung 43 in dem Steuergerät 40 zur Einstellung seines Übersetzungsverhältnisses gesteuert, wobei die Steuervorrichtung 43 elektrische Stellsignale über elektrische Leitungen 47 und 46 an Proportionalmagnete 35 und 36 von Stellvorrichtungen sendet. Die Stellvorrichtungen verändern z.B. proportional zu den Stellsignalen jeweils den Winkel von Schrägscheiben des Hydromotors 18 und/oder der Hydropumpe 17 und damit jeweils das eingestellte Verdrängungsvolumen. Durch die Erhöhung des Pumpvolumens der Hydropumpe 17 und/oder durch die Verkleinerung des Schluckvolumens des Hydromotors 18 wird das Übersetzungsverhältnis i _Hy d vergrößert. So lässt sich durch Variation des Schwenkwinkels a _p , a _M von Hydropumpe 17 und/oder Hydromotor 18 das Übersetzungsverhältnis i _Hy d stufenlos einstellen. Das Summiergetriebe des hydraulisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes 1 nach Fig. 1 umfasst zwei gekoppelte Planetengetriebestufen 31 und 32. Die Planetengetriebestufen 31 und 32 weisen starr gekoppelte Hohlräder 27 auf. Dabei weist das Hohlrad des ersten Planetengetriebes 31 nicht nur auf der Innen- sondern auch auf der Außenseite des Hohlrads eine Zahnung auf. Der äußere Zahnring der gekoppelten Hohlräder 27 bildet dabei einen ersten Eingang des Summiergetriebes, der mit einem Zahnrad 21 am Ausgang des ersten Leistungszweigs zusammenwirkt. Die beiden Sonnenräder 24 und 29 der ersten und zweiten Planetengetriebestufe 31 und 32 sitzen jeweils kraftschlüssig verbunden auf der Abtriebswelle 6 des zweiten Leistungszweigs, die gleichzeitig den Ausgang des zweiten Leistungszweigs und den zweiten Eingang des Summiergetriebes bildet. Die beiden Planetengetriebe 31, 32 haben demzufolge eine feste Kopplung zwischen den beiden Sonnenrädern 24 und 29 und zwischen den beiden Hohlrädern.

Die Planetenräder 23 des ersten Planetengetriebes 31 sind über einen Planetenträger 25 und über eine zweite Kupplung 26 gehäuseseitig feststellbar, so dass bei geschlossener zweiter Kupplung 26 die Planetenräder 23 sich nur um ihre jeweils eigene Achse drehen können, aber keine gemeinsame Drehung um die Abtriebswelle 6 vollziehen können. Dadurch kann eine konstruktiv durch die Planetengetriebebauteile bestimmte Übersetzung zwischen dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes 31 und dem Sonnenrad 24 und somit auch dem Sonnenrad 29 festgestellt werden. Die Planetenräder 28 der zweiten Planetengetriebestufe 32 drehen sich aufgrund der gegenläufigen und betragsmäßig unterschiedlichen Umlaufgeschwindigkeiten des Sonnenrads 29 und des Hohlrads des zweiten Planetengetriebes 32 um die Abtriebswelle 6. Diese Drehbewegung der Planetenräder 28 wird über einen weiteren Planetenträger 30 auf eine Hauptabtriebswelle 7 übertragen, die gemäß dem Stand der Technik z. B. über ein Differential 8 und zwei Halbwellen zu den angetriebenen Rädern 9 geführt werden. Wird die zweite Kupplung 26 geöffnet, können sich die Planetenräder 23 der ersten Planetengetriebestufe auch um die Abtriebswelle 6 drehen und es besteht keine feste Kopplung zwischen dem Sonnenrad 24 und dem Hohlrad 27.

Die beiden Kupplungen 26 und 12 werden jeweils von Betätigungsvorrichtungen 38 und 37 geöffnet oder geschlossen. Die Betätigungsvorrichtungen 38 und 37 werden über Steuerleitungen 49 und 48 von der Steuervorrichtung 43 des Steuergeräts 40 gesteuert.

In einem ersten, langsamen Fahrbereich wird rein mit dem hydrostatischen Leistungszweig gefahren und die erste Kupplung 12 ist geöffnet, so dass der zweite Leistungszweig unterbrochen ist. Die zweite Kupplung 26 ist im ersten Fahrbereich geschlossen, um wie oben beschrieben den ersten und zweiten Eingang des Summiergetriebes mit einem festen Übersetzungsverhältnis mit dem Ausgang des ersten Leistungszweiges zu verbinden. So wird Drehmoment nur über den ersten Leistungszweig übertragen. Zum Anfahren benötigt eine Arbeitsmaschine normalerweise sehr hohes Drehmoment, weshalb der Hydromotor 18 auf maximales Verdrängungsvolumen ^v c _Mot gestellt wird und zunächst die Pumpe 17 beginnend von einem verschwindenden Fördervolumen das Pumpvolumen vergrößert. Somit kann durch Verkleinern der Übersetzung ausgehend von einer unendlich großen Übersetzung des hydrostatischen Getriebes 4 im ersten Fahrbereich angefahren und beschleunigt werden. Ist das maximale Pumpenvolumen erreicht, kann weiter das

Verdrängungsvolumen des Motors 18 verkleinert werden. Dies wird als Folgesteuerung bezeichnet die in Fig. 2 dargestellt ist. Der Leistungsfluss im ersten Fahrbereich ist in Fig. 1 durch die mit "A" gekennzeichneten Pfeile gezeigt .

Da der Ausgang des ersten Leistungszweigs im ersten Fahrbereich über das Summiergetriebe oder genauer über die erste Planetengetriebestufe 31 mit dem Ausgang des zweiten Leistungszweigs kraftschlüssig verbunden ist, wird auch der zweite Leistungszweig bestehend aus der Abtriebswelle 6 und den Zahnrädern 14, 13, 11 angetrieben. Wird nun das Fahrzeug soweit beschleunigt bzw. wird das Verdrängungsvolumen des Motors 18 bei maximalem Pumpvolumen so weit verringert, dass die

Hauptantriebswelle 5 und das Zahnrad 11 die gleiche Drehzahl erreicht haben, kann die erste Kupplung 12 ohne weitere Anpassung der Drehzahlen geschlossen werden und die Hauptantriebswelle 5 auch über den zweite Leistungszweig mit dem zweiten Eingang des Summiergetriebes verbunden werden. Die

Betätigungsvorrichtung 37 schließt die erste Kupplung 12. Nachdem die erste Kupplung 12 geschlossen wurde und der zweite Leistungszweig verbunden wurde, wird die zweite Kupplung 26 geöffnet, so dass nun der zweite Leistungszweig die Sonnenräder 24 und 29 antreibt, während der erste Leistungszweig das Hohlrad 27 antreibt. Durch ein Abbremsen der gekoppelten Hohlräder durch Vergrößern des Motorschwenkwinkels bzw. des Verdrängungsvolumens des Hydromotors 18 und darauffolgendes Reduzieren des Pumpvolumens wird die Relativgeschwindigkeit zwischen dem zu dem Sonnenrad 29 gegenläufigen Hohlrad 27 und dem Sonnenrad 29 erhöht. Damit wird der Steg 30 der Planetenräder 28 und damit die Räder 9 weiter beschleunigt .

Im zweiten Fahrbereich wird Leistung von dem zweiten Leistungszweig über die Planetenräder 23 und 28 auf den ersten Leistungszweig übertragen. Dieser

Blindleistungsfluss des zweiten Fahrbereichs ist durch die mit B gekennzeichneten Pfeile markiert.

Eine Differenzdruckermittlungsvorrichtung 41 des Steuergeräts 40 ist über die Leitungen 44 und 45 mit den Drucksensoren 33 und 34 verbunden. Die

Differenzdruckermittlungsvorrichtung 41 erfasst den Druck in den Arbeitsleitungen 19a und 19b und kann so den Druckunterschied zwischen den Arbeitsleitungen 19a und 19b ermitteln. Zusätzlich ist die

Differenzdruckermittlungsvorrichtung 41 mit der Steuervorrichtung 43 verbunden. Der zwischen den Arbeitsleitungen 19a und 19b auftretende Differenzdruck zwischen Hochdruckseite und Niederdruckseite der Variatoren 17, 18 des ersten Leistungszweiges steht dabei in direktem Zusammenhang zu der Last an der Motorabtriebswelle 20 und damit auch zur Belastung anderer Getriebeteile des hydraulisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes 1. Es ist daher vorgesehen, diesen Differenzdruck durch eine gezielte Verstellung der Variatoren 17, 18 bzw. in diesem Fall durch Veränderung der Schwenkwinkel von Hydropumpe 17 und Hydromotor 18 zu begrenzen. Hierzu wird erfindungsgemäß durch das Steuergerät 40 ein unzulässiger Differenzdruck erkannt und daraufhin aus einem ersten Regelungsmodus für den regulären Fahrbetrieb in einen zweiten Regelungsmodus für eine Druckabschneidung gewechselt. Druckabschneidung bedeutet die Begrenzung der in dem hydrostatischen Getriebe 4 wirkenden Druckdifferenz.

Das Steuergerät 40 kann sowohl, wie in Fig. 1 gezeigt, als ein Gerät realisiert sein, welches die

Differenzdruckermittlungsvorrichtung 41 und die Steuervorrichtung 43 aufweist, als auch als Zusammenschluss der Vorrichtungen 41 und 43 durch Kabel oder auch durch SoftwareImplementierung der Vorrichtungen 41 und 43 in einem Steuercomputer mit den nötigen Mess- und Regelschnittstellen. Auch die Aussteuerung muss nicht elektrisch, z. B. durch elektrische Stellsignale und Proportionalmagneten, erfolgen, sondern kann z. B. auch hydraulisch realisiert werden.

Erst durch das erfindungsgemäße Vorgehen, bei dem der Hydromotor 18 und/oder die Hydropumpe 17 in einem zweiten Betriebsmodus gesteuert auf einen geeigneten Schwenkwinkel eingestellt wird, wird eine unzulässige Momenterhöhung ohne aufwändige und dennoch im Funktionsumfang stark beschränkte hydraulisch gesteuerte Druckabschneidung verhindert. Zu diesem Zweck wird der Differenzdruck zwischen Hochdruckseite und Niederdruckseite des hydrostatischen Getriebes 4 über die Drucksensoren 33, 34 und die Differenzdruckermittlungsvorrichtung 41 erfasst und ausgewertet. Der so ermittelte Differenzdruck geht in die Ermittlung eines Entscheidungswerts ein. Überschreitet dieser Entscheidungswert, im einfachsten Fall der Differenzdruck selbst, einen Grenzwert, so wechselt die Regelung des hydrostatischen Getriebes 4 aus einer ersten Betriebsart der Ratioregelung im regulären Betrieb in eine zweite Betriebsart der Druckabschneidung durch Ratioregelung. Die Regelung- und Steuerung des hydrostatischen Getriebes 4 in den beiden genannten Betriebsarten „Ratioregelung" und „Druckabschneidung" und der Wechsel der Betriebsarten erfolgt durch das Steuergerät 40. Dieses Gerät 40 kann auch weitere Regel- und Steuerungsaufgaben im elektrisch-hydraulischen Leistungsverzweigungsgetriebe 1 wahrnehmen. Fig. 2 erläutert den Verlauf der Pumpenschwenkwinkel und des damit zusammenhängenden Ratio r _Hy d für eine Folgeverstellung in der ersten Betriebsart Ratioregelung im regulären Betrieb für eine Fahrtrichtung. Dafür ist in horizontaler Richtung das Ratio r _Hy d = 1/ iHyd = n _M /n _P aufgetragen. i _Hy d ist dabei das Übersetzungsverhältnis, n _M und n _P die Drehzahlen von Pumpe und Motor. Auf der vertikalen Achse sind der normierte Pumpenschwenkwinkel a _P und der normierte Motorschwenkwinke1 a _M von einem Winkel 0 bis zu einem maximalen Winkel 1 dargestellt.

In einem langsamen Fahrbereich wird rein mit dem ersten, hydrostatischen Leistungszweig gefahren und die erste Kupplung 12 ist geöffnet, so dass der zweite Leistungszweig unterbrochen ist. Die zweite Kupplung 26 ist im langsamen Fahrbereich geschlossen, um wie oben beschrieben den ersten und zweiten Eingang des Summiergetriebes mit einem festen Übersetzungsverhältnis mit dem Ausgang des ersten Leistungszweiges zu verbinden. Zum Anfahren wird die Hydropumpe 17 beginnend von einem verschwindenden Pumpvolumen Vpu _mp e und damit einem verschwindenden Pumpenschwenkwinkel a _P = 0 in Richtung maximalen Fördervolumens V _G "Pumpe verstellt. Somit kann durch Verkleinern der Übersetzung i _Hyd = /r _Hy d = n _P /n _M ausgehend von einer unendlich großen Übersetzung i _Hyd des hydrostatischen Getriebes 4 in einem langsamen Fahrbereich angefahren und beschleunigt werden. Dies entspricht einem Verlauf 205 des Pumpenschwenkwinkels 203 in Fig. 2 bei konstantem und zugleich maximalen Verlauf 208 des Motorschwenkwinkels 204 in Fig. 2.

Ist das maximale Pumpenvolumen V _G Pumpe und damit der maximale Pumpenschwenkwinkel a _P = 1 erreicht, wird zur weiteren Beschleunigung bzw. Vergrößerung des Ratio das Verdrängungsvolumen bzw. der Motorschwenkwinke1 a _M des

Motors 18 verkleinert. Dies ist in Fig. 2 aus der

Reduzierung des Motorschwenkwinkels 24 am Verlauf 209 bei konstantem und maximalen Verlauf 207 des Pumpenschwenkwinkels 23 zu erkennen. Der Leistungsfluss im langsamen Fahrbereich ist in Fig. 1 durch die mit "A" gekennzeichneten Pfeile gezeigt.

Werden die volumetrischen Verluste vernachlässigt, so gilt:

Qum e ⁼ V _GPumpe ^■ n _p · cx _p = Q _Motor = V _CMotor · n _M ^■ cc _M (2)

Mit dem Volumenstrom der Pumpe Qpumpe, dem Volumenstrom des Motors QMotor _/ dem maximalen geometrischen Hubvolumen pro Umdrehung der Pumpe V _gPum p _e und dem maximalen geometrischen Hubvolumen pro Umdrehung des Motors V _gMot or- Der Schwenkwinkel der Hydropumpe 17 ist a _P , der Schwenkwinkel des Hydromotors ist a _M . Aus den Formeln (1) und (2) erhält man

_ UM _ ^v GFumpe ^a F . . h ^j?d n _P V _GMotor .a _M ^> Die Einstellung des erforderlichen Ratio r _hyd im regulären Betrieb erfolgt durch die Ratioregelung in einer ersten Betriebsart des hydrostatischen Getriebes 4. In Fig. 3 wird nun das erfindungsgemäße Verfahren der Druckabschneidung anhand eines Flussdiagrams näher erläutert. In Schritt S301 wird zunächst das hydrostatische Getriebe 4 in einer ersten Betriebsart zur Einstellung des Ratio im Regelfahrbetrieb betrieben. In dieser ersten Betriebsart wird ein das

Übersetzungsverhältnis i _Hy d oder das Ratio r _Hy d kennzeichnender Kennwert z. B. auf Basis von erfassten Ist-Drehzahlen laufend überwacht und entsprechend dem der Anwendung entsprechenden Profil in Schritt S302 geregelt. In Schritt S302 wird durch die Drucksensoren 33, 34 und die Differenzdruckermittlungsvorrichtung 41 ein erster Druckwert für die erste Arbeitsleitung 19a und ein zweiter Druckwert für die zweite Arbeitsleitung 19b ermittelt. Aus diesen Druckwerten erfolgt die Ermittlung eines die Druckdifferenz zwischen erstem Druckwert und zweitem Druckwert beschreibenden Entscheidungswertes, im einfachsten Fall der Differenzdruck selbst. Anhand dieses Entscheidungswertes erfolgt in Schritt S303 die Feststellung, ob eine Aktivierung der Druckabschneidungs- Betriebsart notwendig ist, da beispielsweise maximal anliegende und tolerierbare Drehmomente überschritten werden. So wird in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens der Wechsel in die zweite Betriebsart zur Druckabschneidung erfolgen, wenn der in Schritt S302 laufend gebildete Entscheidungswert einen Grenzwert in Schritt S303 überschreitet. Für diesen Fall wird das Verfahren in Schritt S304 fortgesetzt. Ergibt die Prüfung des Entscheidungswerts anhand eines Grenzwerts hingegen keinen Differenzdruck, der auf ein nicht zu tolerierendes Drehmoment hindeutet, wird das Verfahren mit Schritt S302 fortgesetzt.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt der Wechsel in Schritt S303 in die zweite Betriebsart der Druckabschneidung dann, wenn der Verlauf des Differenzdrucks zwischen erstem Druckwert und zweitem Druckwert in linearer Extrapolation eine Druckgrenze Ap _So ii überschreitet. Die Extrapolation erfolgt auf Basis der zuletzt ermittelten Druckdifferenzen. Darauf wird zunächst mit einem Signal RR_freeze 429 der Ratioregler zur Ermittlung des Ratio im regulären Betrieb in einem Ruhezustand gehalten und mindestens ein kennzeichnender Wert des Ratio für das hydrostatische Getriebe 4 in der ersten Betriebsart der Ratioregelung gespeichert. Zusätzlich wird in Schritt S305 die Ratioregelung in der ersten Betriebsart mittels eines Signals RR_deakt 427 deaktiviert und die Regelung des Ratio in der zweiten Betriebsart zur Druckabschneidung mittels eines weiteren Signals PLC_akt 432 aktiviert. Die einzelnen Signale und die Struktur der Regelung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 noch verdeutlicht.

In Schritt S306 wird nun die Regelung des hydrostatischen Getriebes 4 in der zweiten Betriebsart vorgenommen. Die Druckbegrenzung auf einen Sollwert APSOLL wird dabei über eine gezielte Verstellung der Schwenkwinkel a _P und a _M von Hydropumpe 17 und Hydromotor 18 vorgenommen. Im Rahmen der Regelung in der zweiten Betriebsart erfolgt in Schritt S307 die Überprüfung der Erfüllung eines

Entscheidungskriteriums. Wird eine oder mehrere Bedingungen dieses Entscheidungskriteriums in Schritt S308 nicht erfüllt, so wird die Regelung in der zweiten Betriebsart der Druckabschneidung mit Schritt S306 fortgesetzt. Werden die Bedingungen dieses

Entscheidungskriterium zum Beenden der Druckabschneidung in Schritt S308 hingegen erfüllt, so wird in Schritt S309 die zweite Betriebsart der Druckabschneidung deaktiviert und die erste Betriebsart der Ratioregelung in Schritt S310 aktiviert. Dies erfolgt durch Zurücksetzen der Signale RR_deakt und PLC_akt Anschließend wird die Regelung hydrostatischen Getriebes 4 in Schritt S302 fortgesetzt . Die Deaktivierung der Druckabschneidung erfolgt also durch Prüfen eines mehrteiligen Entscheidungskriteriums , das im vorliegenden Ausführungsbeispiel folgende konjunktiv verknüpfte Bedingungen enthält :

( ( schub · grad_r _PLC ) > 0) UND

( (schub · grad_r _igt ) ) > 0) UND

(abs(Ap _IST ) < abs(ApsoLL)- e) ; (5) In Formel (5) ist die Größe „schub" das Vorzeichen der aktuellen Druckdifferenz zwischen erstem Druckwert und zweitem Druckwert. Der Wert grad_r _PLC ist der Gradient des Ratios der Druckabschneidung und grad_r _ist der Gradient des vorliegenden Istratios der Druckabschneidung. Δρ _Ι3Τ beschreibt den ermittelten Istwert der Druckdifferenz und APSOLL den Sollwert der Druckdifferenz, abs ( ... ) ist jeweils der Betrag der genannten Variablen. Die Bedingung (5) ist nur dann zu erfüllen, wenn die wirkende Last am Ausgang des hydrostatischen Getriebes 4 geringer als ein Sollwert ist. Der Druckregler der zweiten Betriebsart der Druckabschneidung würde für diesen Fall versuchen, Druck aufzubauen. Die Regelstrecke ist dann aufgrund der geringen Last in der Lage, dem geforderten Sollwert zu folgen. Im Betriebsfall „Zugbetrieb" (Leistungsfluss vom Antriebsmotor zum Antrieb) mit dem Signal schub = +1 zeigt sich dies in einem Gradienten grad_r _PLC > 0 und einem Gradienten grad_r _ist > 0. Zugleich ist der Betrag der vorliegenden Druckdifferenz Δρι ₃ τ geringer als der Betrag der Solldruckdifferenz Δρ ₃ οι,ι, _/ vermindert um einen Hysteresewert e. Damit sind die Bedingungen des Entscheidungskriteriums zum Verlassen der zweiten Betriebsart der Druckabschneidung erfüllt und die Regelung kann in der ersten Betriebsart der Ratioregelung fortgesetzt werden. Der Hysteresewert e stellt dabei in Formel (5) sicher, dass eine stabile Regelung erfolgt. Das vorstehend für das Beispiel des Zugbetriebes dargestellte Prüfen des Entscheidungskriteriums für das Deaktivieren der Betriebsart der Zugabschneidung gilt in entsprechender Weise für den Schubbetrieb mit schub = -1. Anhand von Fig. 4 wird nun die Wechselwirkung zwischen erster Betriebsart der Ratioregelung und der zweiten Betriebsart zur Druckabschneidung dargestellt. Befindet sich das hydrostatische Getriebe 4 in der ersten Betriebsart der Ratioregelung, so wird dem Ratioregler 429 ein Sollwert 421 für die Ratio r _S oLL vorgegeben. Aus diesem Sollratio r _S 0LL und der tatsächlichen Ratio ri _ST wird ein Stellgröße 422 als Korrekturgröße ermittelt und über einen Schalter 402 weitergegeben. Der Schalter 402, der im regulären Betrieb geschlossen ist, gibt das Signal TRR 422 an den Ausgang als Signal 423 weiter, wenn ein Signal RR_deakt 427 die Ratioregelung nicht deaktiviert hat. Über ein Summierglied 405 wird ausgehend von einem Vorgabewert r _S0L L für das Ratio mittels des Korrekturanteils rRR des Reglers das Ratio r _Hy d für das hydrostatische Getriebe 4 ermittelt. Das Ratio r _Hy d wird an ein Stellglied 425 übermittelt, das aus dem Ratio r _Hy d die notwendigen Schwenkwinkel a _P und a _M für die Hydropumpe 17 und den Hydromotor 18 entsprechend dem Zusammenhang (4) ermittelt. Die Schwenkwinkel 426, 427 werden dann entsprechend dem vorgegebenen Sollratio r _S 0LL für das hydrostatische Getriebe 4 eingestellt. Zugleich wird laufend über die Drucksensoren 33, 34 und die Differenzdruckermittlungsvorrichtung 41 der Differenzdruck APSOLL 430 überwacht. Überschreitet ein aus dem Differenzdruck Ap _S oLL 430 abgeleiteter Entscheidungswert einen Grenzwert, so wir von der Ratioregelung durch den Ratioregler 401 auf die Druckabschneidung und die Regelung zur Druckabschneidung durch den Regler zur Druckabschneidung 403 übergegangen. Erreicht wird dies durch Trennen des Ratioreglers 401 von der Getriebeansteuerung durch das Signal RR_deakt 427, das den Schalter 402 öffnet.

Parallel hierzu wird zugleich der Ausgang des Reglers zur Druckabschneidung 403 über einen Schalter 404 durch das Signal PLC_akt 432 an den Eingang des Summierglieds 405 geschaltet. Gleichzeitig zur Aktivierung der Druckabschneidung über die Signale PLC_akt und RR_deakt wird der Ratioregler 401 mittels des Signals RR_freeze in einem Ruhezustand gehalten. Die Einstellungen des Reglers 401, d.h. der zuletzt ermittelte Korrekturwert rRR, werden im Ruhezustand gespeichert. Das Ratio r _PLC 428 als Korrekturgröße für die Druckabschneidung regelt nun ausgehend von der Sollwertvorgabe r _S ou, für den Differenzdruck Ap _S oLL 430 und dem tatsächlich vorliegenden Differenzdruck; Δρι ₃ τ über das Ratio r _Hy d 424 entsprechend der in Fig. 5 dargestellten Reglerstruktur das hydrostatische Getriebe 4 über eine entsprechende gezielte Verstellung der Schwenkwinkel Schwenkwinkel a _P und a _M für die Hydropumpe 17 und den Hydromotor 18 gemäß dem Zusammenhang (4) . Zugleich wird laufend das Entscheidungskriterium zur erneuten Deaktivierung der Druckabschneidung überprüft und das Eintreten der Bedingungen für das Beenden der Druckabschneidung und den erneuten Wechsel in die erste Betriebsart der Ratioregelung überwacht . Treten diese Bedingungen entsprechend Zusammenhang (5) ein, so erfolgt über eine erneute Änderung der Signale PLC_akt 432, RR_deakt 423 und RR_freeze 429 der Übergang von der zweiten Betriebsart der Druckabschneidung in die erste Betriebsart der Ratioregelung. Hierfür wird durch das Signal PLC_akt 432 der Schalter 404 geöffnet und durch das Signal RR_deakt 427 der Schalter 402 geschlossen. Der Ratioregler 401 übernimmt damit ausgehend vom mit dem Signal RR_freeze 429 gehaltenen Ruhezustand über das Summierglied 405 die Regelung der Getriebeansteuerung über r _Hy d 424 gemäß der Solwertvorgabe r _S 0LL 421.

Die Struktur des Reglers 403 zur Druckabschneidung 500 nach einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 5 gezeigt. Zunächst wird aus den Beträgen der Solldruckdifferenz APSOLL 521 und der Istdruckdifferenz Δρ _Ι3Τ 522 in der Differenzvorrichtung 503 ein Regelfehler 525 gebildet. Anschließend wird der Regelfehler 525 entsprechend dem vorliegenden Betriebsfall Zugbetrieb oder Schubbetrieb im Vorzeichen angepasst. Dies erfolgt in der Multiplikationsvorrichtung 504 durch Multiplikation des Regelfehlers 525 mit einer Größe „Signalschub" 526, die über das Vorzeichen der vorliegenden Druckdifferenz definiert ist. Für den Fall des Zugebetriebs ist der Differenzdruck aus erstem Druckwert und zweitem Druckwert positiv und schub =-1, für den Schubbetrieb gilt ein negatives Vorzeichen des Differenzdrucks und schub = -1. Der hinsichtlich des Vorzeichens entsprechend dem Betriebsfall Zug oder Schub korrigierte Regelfehler 527 wird anschließend dem Regler 505 zugeführt. Ein im Regler 505 enthaltener integraler Regleranteil führt für den korrigierten Regelfehler zu einer Anhebung des Sollratios r _Hyd im Schubbetrieb und zu einer Reduzierung des Sollratios r _Hyd m Zugbetrieb. Der Korrekturwert wird dabei von dem Regler 505 ermittelt, wobei in die Ermittlung der Größe des Korrekturwertes weitere Größen des Antriebs wie z. B. die Drehzahlen von Hydromotor und Hydropumpe eingeben können. Die Parametrierung der Anpassung des Ratio kann so für unterschiedliche Getriebestrukturen (rein hydrostatische Getriebe , Leistungsverzweigungsgetriebe ,

LastSchaltgetriebe, usw.), z. B. im Versuch, festgelegt werden. Anschließend wird in einer

Multiplikationsvorrichtung 507 entsprechend der vorliegenden Drehrichtung der Abtriebswelle 20 und damit beispielsweise einer Fahrtrichtung eines Fahrzeugs die Stellgröße r _PLC 428 zu einer korrigierten Stellgröße r _PLC 531 berichtigt. Dies erfolgt durch Multiplikation mit dem Vorzeichen 430 des Sollratios r _S 0LL 529 das in einer Einheit 506 ermittelt wird.

Die in Fig. 5 dargestellte Reglerstruktur des Regler der Betriebsart Druckabschneidung ermöglicht daher eine Überwachung der Druckverläufe und damit der wirkenden Momente und Kräfte im Antriebsstrang des hydrostatischen Getriebes mit einem einzigen Regler 500 für zwei Drehrichtungen der Abtriebswelle und die Lastfälle Zug und Schub. Die gezielte An- und Abschaltung des Reglers zur Druckabschneidung 500 im Betrieb in einer ersten Betriebsart der Ratioregelung gewährleistet eine laufende Schutzfunktion des Antriebsstranges und eine den wirkenden Drehmomenten und Kräften angepasste Regelung. Die Auslegung des Reglers 500 ermöglicht eine Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in elektronscher Form ebenso wie in Form entsprechender auf Computern oder Signalprozessoren ausführbaren Programmen. Durch die Ausführung der Druckabschneidung mittels einer Betriebsart eines Steuergeräts ist eine Anpassung an verschiedene Antriebssysteme leicht möglich. Zudem lassen sich Fahrtrichtungswechsel ebenso einfach berücksichtigen wie Zug- und Schubabtriebswechsel.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Möglich sind auch Kombinationen aller genannten Merkmale der

Ausführungsbeispiele. Insbesondere ist das Verfahren geeignet, nicht nur hydraulisch-mechanischen

Leistungsverzweigungsgetrieben, sondern auch in rein hydrostatischen Antrieben und Fahrantrieben eingesetzt zu werden .