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    • 专利摘要:
    Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Stärke des Eingriffes einer Kupplung mit einem Getriebe wird offenbart. Das Verfahren und die Vorrichtung weisen die Auswahl eines Eingriffsparameters auf, weiter die Bestimmung eines erwünschten Betriebsparameters, der mit dem Eingriffsparameter assoziiert ist, und das Kalibrieren eines Steuersystems, um ein Eingriffssteuersignal zu erzeugen, um den Eingriffsparameter, basierend auf dem erwünschten Betriebsparameter, zu erhalten.
    公开号:DE102004028939A1
    申请号:DE200410028939
    申请日:2004-06-15
    公开日:2005-03-17
    发明作者:Timothy A. Groveland Booth；Gregory S. Pekin Hasler；Mark J. Peroria Hilbert；David L. Morton Zwetz
    申请人:Caterpillar Inc；
    IPC主号:B63H23-30
    专利说明:
    [0001] DieseErfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und eine Vorrichtungzur Kalibrierung eines Schleppventils bzw. Steuerventils für einen Schiffsmotorund insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibriereneines Schleppventils fürBedingungen mit einem Schlupf von Null und mit vollem Schlupf.
    [0002] Schiffsmotorenwerden oft in einem Leerlaufzustand für Schleppoperationen verwendet,d.h. um langsam einen Schiffskörperfür einenspeziellen Zweck anzutreiben, wie beispielsweise Köderfischen usw.Ziemlich oft überschreitetjedoch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beim Motorleerlauf eineerwünschteGeschwindigkeit. Somit ist es eine typische Lösung, einen Grad an Schlupfbeim Eingriff einer Kupplung mit einem Getriebe einzurichten. Beispielsweisekann eine hydraulische Kupplung gesteuert werden, um ein Getriebein einem Bereich vom vollständigenEingriff, d.h. mit einem Schlupf von Null bis zu keinem Eingriff,d.h. mit vollem Schlupf, in Eingriff zu bringen.
    [0003] TypischeSteuersysteme werden anfänglich mitfesten Werten füreinen Steuerparameter eingestellt, wie beispielsweise für den Stromoder die Spannung, um das Ausmaß desSchlupfes fürein Schiffsgetriebe währendSchleppvorgängenzu steuern. Diese Parameter werden während des ersten Einbaus definiertund könnennicht verändertwerden. Jedoch variieren die Spezifikationen von Motor und Getriebevon einer Maschine zur nächsten,so daß keineGarantie besteht, daß diefesten Steuerwerte optimal sind. Weiterhin verändern sich die Motor- und Getriebebetriebsparametermit der Zeit aufgrund einer Abnutzung und Veränderung der Komponenten. Alseine Folge kann das Steuersystem nicht einen optimalen und nichteinmal einen er wünschten Gradan Schlupf währenddes Schleppvorgangs in Eingriff bringen.
    [0004] Dievorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere deroben dargelegten Probleme zu überwinden.
    [0005] Gemäß einesAspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerungdes Ausmaßesdes Eingriffes einer Kupplung mit einem Getriebe offenbart. DasVerfahren weist die Schritte auf, einen Eingriffsparameter auszuwählen, einenerwünschtenBetriebsparameter zu bestimmen, der mit dem Eingriffsparameter assoziiertist, und ein Steuersystem zu kalibrieren, um ein Eingriffssteuersignalzu erzeugen, um den Eingriffsparameter basierend auf dem erwünschtenBetriebsparameter zu erreichen.
    [0006] Gemäß einesweiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein computerbasiertesVerfahren zur Kalibrierung eines Steuersignals für den Eingriff einer Kupplungmit einem Getriebe offenbart. Das Verfahren weist die Schritte auf,ein Befehlssignal aufzunehmen, um einen Kalibrierungsvorgang einzuleiten,einen Zustand von mindestens einem Betriebszustand zu überprüfen, mitdem Kalibrierungsverfahren ansprechend auf die Bestimmung voranzuschreiten,daß derZustand von dem mindestens einen Betriebszustand erfüllt wordenist, und das Steuersignal einzustellen, um einen erwünschten Gradan Eingriff der Kupplung mit dem Getriebe zu erreichen.
    [0007] Gemäß noch einesweiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein computerbasiertes Verfahrenzum Kalibrieren eines Steuersignals für ein Schleppventil bzw. Einstellungsventiloffenbart, welches betreibbar ist, um ein Ausmaß des Eingriffes einer Kupplungmit einem Getriebe zu steuern. Das Verfahren weist die Schritteauf, ein Befehlssignal aufzunehmen, um ein Befehlsverfahren einzuleiten, einenZustand von mindestens einem Betriebszustand zu überprüfen, zu bestimmen, daß der Zustand desminde stens einen Betriebszustandes erfüllt worden ist, eine Eingriffsgröße mit vollemEingriff oder vollem Schlupf auszuwählen, einen Wert des Steuersignalszu bestimmen, der benötigtwird, um die ausgewählteStärkedes Eingriffes zu erreichen, die andere der beiden Eingriffsstärken, d.h.den vollen Eingriff oder den vollen Schlupf auszuwählen, einen Wertdes Steuersignals zu bestimmen, der benötigt wird, um die andere ausgewählte Eingriffsstärke zu erreichen,und ein Benachrichtigungssignal zu liefern, daß die Kalibrierung vollständig ist.
    [0008] Gemäß noch einesweiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtungzum Kalibrieren eines Steuersignals zum Eingriff einer Kupplungmit einem Getriebe offenbart. Die Vorrichtung weist eine Bedienerschnittstelleauf, ein Steuersystem in Verbindung mit der Bedienerschnittstelle undsie ist konfiguriert, das Steuersignal zu kalibrieren, so daß es einerEingriffsstärkeder Kupplung mit dem Getriebe entspricht, und weiter ein Schleppventilbzw. Einstellventil, welches betreibbar ist, um das kalibrierteSteuersignal von dem Steuersystem zu empfangen und darauf ansprechenddie Angriffsstärkeder Kupplung mit dem Getriebe zu steuern.
    [0009] 1 ist ein Blockdiagramm,welches ein beispielhaftes Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
    [0010] 2 ist ein Flußdiagramm,welches ein beispielhaftes Verfahren der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    [0011] MitBezug auf die Zeichnungen sind ein Verfahren und eine Vorrichtung 100 zurSteuerung einer Eingriffsstärkeeiner Kupplung 114 mit einem Getriebe 116 gezeigt.Insbesondere bilden die Zeichnungen ein Verfahren und eine Vorrichtung 100 zumKalibrieren eines Steuersignals für den Eingriff einer Kupplung 114 miteinem Getriebe 116 ab. Das Verfahren und die Vorrich tung 100 können computerbasiertsein, d.h. die Steuer- und Kalibrierungsprozesse werden computergesteuert.
    [0012] Dievorliegende Erfindung findet spezielle Anwendung beim Schiffsbau,wo es oft erwünschtist, eine Kupplung mit einem Getriebe in Eingriff zu bringen, sodaß eingewisses Ausmaß anSchlupf vorhanden ist. Beispielsweise erfordern Schleppvorgänge oftGetriebedrehzahlen, die niedriger als die Motorleerlaufdrehzahlensind, und ein gesteuerter Schlupf hilft dabei, die erwünschtenGetriebedrehzahlen zu erreichen. Jedoch kann die vorliegende Erfindungauch bei anderen Anwendungen verwendet werden, wie beispielsweisebei der Erdbewegung, beim Bau, bei der Produktion und ähnlichem,und zwar in Situationen, in denen ein gesteuerter Schlupf einesGetriebes erwünschtist.
    [0013] MitBezug auf 1 ist einBlockdiagramm gezeigt, welches ein bevorzugtes Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    [0014] EineBedienerschnittstelle 102 sieht ein Werkzeug vor, mit demein Bediener, beispielsweise ein Monteur oder ein Servicetechniker,direkt eine Verbindung zu den an Bord liegenden Computern/Steuervorrichtungenherstellen kann. Die Bedienerschnittstelle 102 kann, wiees in der Technik wohlbekannt ist, Informationseingabemittel aufweisen, wiebeispielsweise eine (nicht gezeigte) Tastatur und Informationsausgabemittel,wie beispielsweise eine (nicht gezeigte) Anzeige. Die Bedienerschnittstelle 102 dervorliegenden Erfindung kann auch Mittel 103 aufweisen,um einen Eingriffsparameter auszuwählen, der genauer unten beschriebenwird. Die Bedienerschnittstelle 102 kann auch Mittel 105 aufweisen, umeinen erwünschtenBetriebsparameter zu bestimmen, der mit dem Eingriffsparameter assoziiertist, der ebenfalls genauer unten beschrieben wird.
    [0015] DieBedienerschnittstelle 102 ist vorzugsweise geeignet, umeine Verbindung mit einem Steuersystem 104 herzustellen.Das Steuersystem 104 kann an Bord eines Fahrzeuges gelegensein, wie beispielsweise eines (nicht ge zeigten) Seefahrzeuges,und wird typischerweise verwendet, um verschiedene Funktionen undParameter zu überwachenund zu steuern, die mit einem Motor 118, mit der Kupplung 114 unddem Getriebe 116 assoziiert sind, die wiederum die primäre Antriebsleistungfür das Fahrzeugbzw. Schiff vorsehen. Das Steuersystem ist vorzugsweise computerbasiertund kann viele Aufgaben zusätzlichzu jenen ausführen,die fürdie vorliegende Erfindung wichtig sind.
    [0016] Ineinem beispielhaften Ausführungsbeispiel kanndas Steuersystem 104 ein Kalibrierungsmodul 106 aufweisen,welches wiederum Mittel 107 aufweisen kann, um das Steuersystem 104 zukalibrieren, um ein Eingriffssteuersignal zu erzeugen, um den Eingriffsparameterbasierend auf dem erwünschten Betriebsparameterzu erhalten, was genauer unten beschrieben wird. Das Steuersystem 104 kannauch ein Steuersignalmodul 108 aufweisen, um ein kalibriertesSteuersignal zu erzeugen und die Signale zu einer erwünschtenStelle zu liefern, wie unten beschrieben.
    [0017] Mindestensein Sensor 110 ist elektrisch mit dem Steuersystem 104 verbunden.Der Sensor 110 kann geeignet sein, einen Druck der Kupplung 114 zu bestimmen,der auf das Getriebe 116 aufgebracht wird, beispielsweiseein Drucksensor. Als ein Beispiel kann die Kupplung 114 einehydraulische Kupplung sein, und der Sensor 110 kann konfiguriertsein, eine Größe des hydraulischenDruckes abzufühlen,der von der Kupplung 114 auf das Getriebe 116 aufgebrachtwird.
    [0018] Alternativkann der Sensor 110 konfiguriert sein, um einige andereerwünschteParameter abzufühlen,wie beispielsweise eine Ausgangsdrehzahl des Getriebes 116.
    [0019] Essei bemerkt, daß derSensor 110 direkt den erwünschten Parameter abfühlen kann,beispielsweise den Druck, die Drehzahl usw., oder daß er denerwünschtenParameter aus anderen abgefühltenSignalen bestimmen kann. Beispielsweise kann der Sensor 110 Signaleaufnehmen, die verschiedene Betriebsparameter anzeigen, und darauf ansprechendden interessanten Parameter bestimmen.
    [0020] EinSchleppventil bzw. Einstellventil 112 kann konfiguriertsein, um Steuersignale von dem Steuersystem 104 aufzunehmenund darauf ansprechend eine Menge von hydraulischem Strömungsmittelzur Kupplung 114 zu steuern, was somit die Stärke desEingriffes der Kupplung 114 mit dem Getriebe 116 steuert.Obwohl das Ventil 112 als ein Schleppventil 112 bezeichnetwird, was somit eine spezielle Anwendung bei Marinefahrzeugen für Schleppvorgänge impliziert,kann das Ventil 112 bei irgend einer von einer Vielzahlvon anderen Anwendungen zum Zweck der Steuerung einer Menge von hydraulischemStrömungsmittelfür eineKupplung verwendet werden. Somit soll die weitere Bezugnahme aufdas Schleppventil 112 hydraulische Ventile für andereAnwendungen als Marineanwendungen ebenfalls umfassen.
    [0021] Einebeispielhafte Anwendung der vorliegenden Erfindung kann am bestenmit Bezugnahme auf das Flußdiagrammder 2 beschrieben werden.
    [0022] Ineinem ersten Block 202 wählt ein Bediener ein Schleppventilkalibrierungsverfahrenauf, welches vorzugsweise sowohl in die Bedienerschnittstelle 102 alsauch in das Steuersystem 104 programmiert ist.
    [0023] Ineinem zweiten Block 204 setzt der Bediener dann die Steuerungdes Motors 118 in einen herkömmlichen Schleppbetriebszustand.Bei einer Marineanwendung gibt es typischerweise zwei Schleppbetriebszustände. Zuerstwird in einem traditionellen Schleppbetriebszustand die Motordrehzahlkonstant gehalten, und das Ausmaß des Schlupfes zwischen Kupplungund Getriebe verändertsich mit variierenden Drosselpositionen. Zweitens verändern sichin einem fortgeschrittenen Schleppbetriebszustand sowohl die Motordrehzahlals auch der Schlupf mit variierenden Drosselpositionen. Für die Zweckedes Kalibrierungsverfahrens ist es erwünscht, daß die Motordrehzahl konstantbleibt und somit der herkömmlicheSchleppbetriebszustand erforderlich ist.
    [0024] Ineinem dritten Steuerblock 206 setzt der Bediener die (nichtgezeigte) Drossel auf 100 % und startet das Kalibrierungsverfahren.Wenn man die Drossel auf 100 % setzt, ist dies im Endeffekt die Auswahleines Parameters fürvollen Eingriff, d.h. eines Schlupfes von Null.
    [0025] Ineinem vierten Steuerblock 208 beginnt das Steuersystem 104 inZusammenarbeit mit der Bedienerschnittstelle 102 den Kalibrierungsprozeß für den vollenEingriff. Vor der Kalibrierung jedoch bestimmt das Steuersystem 104 ineinem fünftenBlock 210, daß gewisseVorbedingungen erfülltworden sind. Beispielsweise muß derMotor 118 in dem traditionellen Schleppbetriebszustandsein, die Drossel muß auf100 % sein usw. Wenn nicht alle Vorbedingungen erfüllt sind,kehrt die Steuerung zurückzum zweiten Steuerblock 204, um den Bediener über dieBedienerschnittstelle 102 zu benachrichtigen.
    [0026] Wennjedoch alle Vorbedingungen erfüllt wordensind, schreitet die Steuerung voran zu einem sechsten Block 212,in dem der Kalibrierungsprozeß für den vollenEingriff beginnt und läuftweiter durch einen siebten Block 214, in dem die Kalibrierungausgeführtwird, wenn der Bediener wartet.
    [0027] Während desKalibrierungsprozesses der sechsten und siebten Blöcke nimmtdas Kalibrierungsmodul 106 von der Bedienerschnittstelle 102 einenerwünschtenBetriebsparameter auf, der mit dem Eingriffsparameter assoziiertist. Beispielsweise kann der Bediener einen erwünschten Wert des Druckes für einenZustand mit vollem Eingriff eingeben. Alternativ kann der Bedienerirgend einen anderen erwünschtenBetriebsparameter eingeben, wie beispielsweise einen Parameter,der eine Ausgangsdrehzahl des Getriebes 116 anzeigt. DasKalibrierungsmodul 106 kann dann ein Steuersignal für das Schleppventilbzw. Einstellventil 112 kalibrieren, um den Eingriffsparameter basierendauf dem erwünschtenBetriebsparameter zu erreichen. Das Steuersignal kann durch irgendwelchevon verschiedenen Mitteln kalibriert werden. Beispielsweise kannder Strom oder der Spannungspegel des Steuersignals variiert werden,die Dauer der Impulse von einem beispielsweise pulsbreiten moduliertenSignal kann eingestellt werden usw..
    [0028] Ineinem achten Block 216 wird bestimmt, ob der Kalibrierungsprozeß erfolgreichvollendet wurde. Falls nicht wird eine Nachricht in einem neunten Block 218 erzeugt,daß dieKalibrierung mit vollem Eingriff versagt hat und wird zum Bediener über die Bedienerschnittstelle 102 gesandt.Falls ja, wird in einem zehnten Block 220 eine Nachrichterzeugt, daß dieKalibrierung vollendet ist, und eine Nachricht wird an den Bedienerin einem elften Block 222 gesandt, um den Prozeß fortzusetzen.
    [0029] Wennder Bediener auswählt,daß derProzeß fortgesetztwird, muß derMotor in den traditionellen Schleppbetriebszustand gebracht werden,falls er es noch nicht ist, wie in einem zwölften Block 224 gezeigtist. Dann muß derBediener in einem dreizehnten Block 226 die Drossel aufLeerlauf bewegen und den Befehl zum Start der Kalibrierung eingeben.Die Bewegung der Drossel auf Leerlauf ist im wesentlichen die Auswahleines Parameters füreinen Eingriff von Null, d.h. fürvollen Schlupf.
    [0030] Ineinem vierzehnten Block 228 wird der Kalibrierungsprozeß für vollenSchlupf begonnen, außer daß die Vorbedingungenerfülltsein mußten,wie in einem fünfzehntenBlock 230 abgebildet. Der einzige Unterschied bei den Vorbedingungenist jedoch, daß dieDrossel auf Leerlauf anstatt auf voller Drosselstellung sein muß. Wenndie Vorbedingungen nicht erfüllt werden,kehrt die Steuerung zurückzum zwölften Block 224,um den Bediener zu benachrichtigen. Anderenfalls schreitet die Steuerungvoran zu einem sechzehnten Block 232 und einem siebzehnten Block 234,in dem die Kalibrierung ausgeführtwird, wie oben beschrieben.
    [0031] Ineinem achtzehnten Block 236 wird bestimmt, ob die Kalibrierungerfolgreich war. Falls nicht wird eine Nachricht in einem neunzehntenBlock 238 erzeugt, daß dieKalibrierung fürvollen Schlupf versagt hat, und die Steuerung kehrt zurück zum zwölften Block 224,um den Bediener zu benachrichtigen. Wenn die Kalibrierung erfolgreichwar, wurde der Kalibrierungsprozeß als vollständig erklärt, wieim zwanzigsten Block 240 bemerkt, und der Bediener wirdbenachrichtigt.
    [0032] Dasobige Beispiel zeigte, daß dieKalibrierung an zwei Enden des Spektrums ausgeführt wird; d.h. bei einem Eingriffvon Null (voller Schlupf) und bei vollem Eingriff (Schlupf von Null).Sobald diese zwei Eingriffsparameter kalibriert wurden, kann erwartetwerden, daß dieSteuerung des Kupplungsschlupfes einer gut ausgearbeiteten Kurvefür alleNiveaus des Schlupfes dazwischen folgen wird.
    [0033] AndereAspekte könnenaus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der beigefügten Ansprüche erhaltenwerden.
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] Verfahren zur Steuerung einer Eingriffsstärke einerKupplung (114) mit einem Getriebe (116), welchesfolgende Schritte aufweist: Auswahl eines Eingriffsparameters; Bestimmungeines erwünschtenBetriebsparameters, der mit dem Eingriffsparameter assoziiert ist;und Kalibrierung eines Steuersystems (104) zur Erzeugungeines Eingriffssteuersignals, um den Eingriffsparameter basierendauf dem erwünschtenBetriebsparameter zu erhalten.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Auswahl einesEingriffsparameters den Schritt aufweist, einen Eingriffsparameterfür vollenSchlupf und/oder füreinen Schlupf von Null auszuwählen.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bestimmung eineserwünschtenBetriebsparameters den Schritt aufweist, einen erwünschtenParameter zu bestimmen, der einen Druck anzeigt, der auf das Getriebe(116) durch die Kupplung (114) aufgebracht wird.
    [4] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bestimmung eineserwünschtenBetriebsparameters den Schritt aufweist, einen erwünschtenParameter zu bestimmen, der eine Ausgangsdrehzahl des Getriebes(116) anzeigt.
    [5] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kalibrierungeines Steuersystems (104) den Schritt aufweist, das Eingriffssteuersignalzu kalibrieren, um den Eingriffsparameter ansprechend darauf zuerhalten, daß dasSteuersystem (104) den erwünschten Betriebsparameter empfängt.
    [6] Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kupplung (114)und das Getriebe (116) antreibbar mit dem Motor (118)verbunden sind und wobei das Verfahren weiter den Schritt aufweist,mindestens einen Motorbetriebsparameter auf einen erwünschtenZustand vor dem Schritt der Kalibrierung zu setzen.
    [7] Vorrichtung (100) zum Kalibrieren einesSteuersignals fürden Eingriff einer Kupplung (114) mit einem Getriebe (116),welche folgendes aufweist: eine Bedienerschnittstelle (102); einSteuersystem (104) in Verbindung mit der Bedienerschnittstelle(102) und konfiguriert, um das Steuersignal zu kalibrieren,so daß eseiner Stärkedes Eingriffes der Kupplung (114) mit dem Getriebe (116) entspricht;und ein Schleppventil bzw. Einstellventil (112), welches betreibbarist, um das kalibrierte Steuersignal von dem Steuersystem (104)aufzunehmen und darauf ansprechend die Stärke des Eingriffes der Kupplung (114)mit dem Getriebe (116) zu steuern.
    [8] Vorrichtung (100) nach Anspruch 7, welches weitermindestens einen Sensor (110) aufweist, der elektrischmit dem Steuersystem (104) verbunden ist.
    [9] Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, wobeider mindestens eine Sensor (110) einen Sensor (110) aufweist,um einen Druck der Kupplung (114) zu bestimmen, der aufdas Getriebe (116) aufgebracht wird.
    [10] Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei dermindestens eine Sensor (110) einen Sensor (110) zurBestimmung einer Ausgangsdrehzahl des Getriebes (116) aufweist.
    [11] Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei dasSteuersystem (104) folgendes aufweist: ein Kalibrierungsmodul(106) zur Aufnahme von Signalen von der Bedienerschnittstelle(102) und dem mindestens einen Sensor (110), undzur darauf ansprechenden Kalibrierung des Steuersignals; und ein Steuersignal(108) zur Erzeugung des kalibrierten Steuersignals undzum Liefern des Signals an das Schleppventil bzw. Einstellventil(112).
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-07-21| R012| Request for examination validly filed|Effective date: 20110426 |
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    2013-07-26| R016| Response to examination communication|
    2013-08-02| R002| Refusal decision in examination/registration proceedings|
    2013-12-05| R003| Refusal decision now final|Effective date: 20130907 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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