Verbesserungspotentiale in der Fahraufgabe durch variable Raddrehmomente am Beispiel mobiler Arbeitsmaschinen

Mobile Arbeitsmaschinen haben neben der Fahraufgabe eine oder mehrere Arbeitsaufgaben
zu erfüllen. Die für diese beiden oder mehr Aufgaben notwendigen
Funktionen werden über jeweils mindestens ein Antriebssystem angetrieben
und können in jedem dieser Antriebsstränge eine signifikante Leistung
entfalten. Die stetigen Bemühungen, Verluste zu reduzieren und die Funktionalitäten
der Antriebsstränge zu erweitern, bedeuten für die Fahrantriebe von
mobilen Arbeitsmaschinen, neben der reinen Effektivitätssteigerung und auch
die Optimierung der Traktion.
In der vorliegenden Arbeit wird eine elektrohydraulisch ansteuerbare Einheit,
... mehr
ein sogenannter Torquesplitter (TS), analysiert und als Demonstrator auf einem
speziellen Prüfstand validiert. Dabei werden zur Optimierung des Torquesplitters
verschiedene Simulationsmodele und die Hardware-in-the-Loop –
Methode (HiL) appliziert.
Der entwickelte Torquesplitter kann in jedem Antriebsrad platziert werden und
ermöglicht eine flexible, vollvariable Einzelsteuerung und damit auch flexible
Drehmomentverteilung aller Antriebsräder. Diese technische Lösung kann auf
eine beliebige Anzahl der Antriebsräder erweitert werden.
Um die Verbesserungspotentiale bei Maschinen mit verschiedenen Antriebssystemen
abschätzen zu können wird die HiL-Methode an die Anforderungen
der mobilen Arbeitsmaschinen (MOBiL – Mobile Arbeitsmaschine–in-the-
Loop) adaptiert. Mit Hilfe dieser Methode werden verschiedene Fahrszenarien
und Arbeitsaufgaben von Maschinen dargestellt und es werden signifikante
Verbesserungspotentiale der Fahr- und Arbeitsabläufe im Hinblick auf Sicherheit
und Prozesseffizienz nachgewiesen.
Die Vorteile der Einzelradsteuerung bezüglich der Querführung werden in
Kombination mit Regelungsalgorithmen an einem Fahrzeugmodell mit Knicklenkung
demonstriert.

Mobile machines have to fulfil one or more work tasks in addition to the driving
task. The functions required for these two or more tasks are each driven by
at least one drive system and can develop significant power in each of these
drive trains. The constant efforts to reduce losses and expand the functionalities
of the drive trains mean that, in addition to the pure increase in efficiency
and optimisation of traction, the traction drives of mobile machines are becoming
increasingly important.
In this thesis, an electrohydraulically controllable unit, a so-called torque splitter
... mehr
(TS), is analysed and validated as a demonstrator on a special test bench.
Various simulation models and the hardware-in-the-loop (HiL) method are
used to optimise the torque splitter.
The developed torque splitter can be placed in each drive wheel and enables
flexible, fully variable individual control and thus also flexible torque distribution
of all drive wheels. This technical solution can be extended to any number
of drive wheels.
The HiL method is adapted to the requirements of mobile machines (MOBiL -
Mobile Arbeitsmaschine-in-the-Loop) in order to assess the potential for improvement
in machines with different drive systems. With the help of this
method, various driving scenarios and work tasks of machines are presented
and significant improvement potentials of the driving and work processes with
regard to safety and process efficiency are demonstrated.
The advantages of individual wheel steering with regard to lateral guidance are
demonstrated in combination with control algorithms on a vehicle model with
articulated steering.