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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Getriebesteuersystem
und insbesondere auf ein Getriebesteuersystem, welches die Arbeitsmaschinenbremsen
während
des Schaltens betätigt.
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Hintergrund
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Eine
Arbeitsmaschine, wie beispielsweise ein Geländelastwagen, ein Lader, ein
Motorgrader oder eine andere Arbeitsmaschine, die in der Technik bekannt
ist, kann einen Motor aufweisen, der mit einem in zwei Richtungen
wirkenden Getriebe mit mehreren Gängen verbunden ist, welches
automatisch Gänge
gemäß vorbestimmter
Schaltungskarten bzw. Schaltungskennfeldern schaltet, oder welches
manuell zwischen den Gängen
durch einen Arbeitsmaschinenbediener umgeschaltet wird. Diese Gangschaltungsvorgänge können ungeachtet
der Größe der Drehzahl-
oder der Richtungsunterschiede zwischen dem Motor und dem Getriebe
oder ungeachtet der Größe einer
Fahrtgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine eingeleitet werden. Getriebeschaltungen
gemäß diesem
Verfahren sind ineffizient und können eine übermäßige Abnutzung
an Antriebsstrangkomponenten und unerwünschte Schwingungen zur Folge
haben, die der Arbeitsmaschinenbediener ertragen muss.
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Ein
Verfahren zur Verringerung von Schwingungen und der daraus resultierenden
Abnutzung ist, die Motordrehzahl in einen vorbestimmten Bereich der
Getriebedrehzahl vor dem vollen Eingriff des Getriebeganges zu bringen.
Ein solches Getriebesteuersystem wird beschrieben im US-Patent 5
583 766 (das '766-Patent),
das an Birchenough und andere am 10. Dezember 1996 ausgegeben wurde.
Das '766-Patent
lehrt ein Steuersystem für
ein Fahrzeug, welches die Motordrehzahl auf eine vorbestimmte Größe über einer
Synchronisationsdrehzahl (gleiche Motordrehzahl und Getriebedrehzahl) während eines Herauf-Schaltvorgangs
regelt, und welches diese auf eine vorbestimmte Größe unter
der Synchronisationsdrehzahl während
eines Herunter-Schaltvorgangs regelt. Die Größe oberhalb und unterhalb der Synchronisationsdrehzahl
kann durch Tests bestimmt werden, um die Spannung auf den Antriebsstrangkomponenten
zu minimieren, ohne eine inakzeptabler Schaltungsverzögerung und
Drehmomentunterbrechung zur Folge zu haben, und kann von den Leistungscharakteristiken
des Motors, des Drehmomentwandlers und des Getriebes abhängen.
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Obwohl
das Fahrzeugsteuersystem des '766-Patentes
einen Teil der Schwingungen und der Abnutzung reduzieren kann, die
mit der Gangschaltung des Getriebes assoziiert sind, reduziert das Fahrzeugsteuersystem
auch die Motordrehzahl während
des Herunterschaltens auf ein Niveau, welches für gewisse Anwendungen nicht
wünschenswert
sein kann. Beispielsweise kann eine Arbeitsmaschine mit hydraulischen
Werkzeugen eine vorbestimmte Motordrehzahl haben müssen, um
hydraulische Drücke oder
Fluss zu erzeugen, die ausreichend sind, um effektiv die Werkzeuge
zu betätigen.
Ein Abfall der Motordrehzahl während
eines Herunter-Schaltvorgangs, während man
gleichzeitig die hydraulischen Werkzeuge anwendet, könnte einem
Abfall des Druckes und/oder des Flusses des Strömungsmittels zur Folge haben,
das zu den Werkzeugen geliefert wird. Der Hydraulikdruckabfall könnte eine
Verringerung der Werkzeugkraft bewirken, während eine Verringerung des
Flusses einen Verlust der Werkzeuggeschwindigkeit verursachen würde, was
beides möglicherweise
zu einem insgesamt weniger wirkungsvollen Betrieb der Arbeitsmaschine
führen
könnte.
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Das
offenbarte Getriebesteuersystem ist darauf gerichtet, eines oder
mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Getriebesteuersystem
für eine
Arbeitsmaschine mit einem Getriebe und einer Traktions vorrichtung
bzw. Antriebsvorrichtung mit einem Bremsenmechanismus gerichtet.
Das Getriebesteuersystem weist einen Drehzahlsensor auf, der konfiguriert
ist, um ein Signal zu erzeugen, welches eine Fahrtgeschwindigkeit
der Arbeitsmaschine anzeigt. Das Getriebesteuersystem weist auch
eine Steuervorrichtung in Verbindung mit dem Drehzahlsensor und
dem Bremsenmechanismus auf. Die Steuervorrichtung ist konfiguriert,
um zu bestimmen, wann eine Gangschaltung des Getriebes erwünscht ist.
Die Steuervorrichtung ist weiter konfiguriert, um den Betrieb des
Bremsenmechanismus ansprechend auf das Signal vom Drehzahlsensor
bzw. Geschwindigkeitssensor einzustellen, wenn der Gangwechsel des Getriebes
erwünscht
ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt ist die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren
zum Betrieb einer Arbeitsmaschine mit einer Leistungsquelle, mit einem
Getriebe und einer Traktionsvorrichtung bzw. Antriebsvorrichtung
mit einem Bremsenmechanismus gerichtet. Das Verfahren weist die
Bestimmung auf, wann ein Gangwechsel des Getriebes erwünscht ist,
und das Abfühlen
einer Fahrtgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine. Das Verfahren weist
weiter auf, den Betrieb des Bremsenmechanismus ansprechend auf die
Fahrtgeschwindigkeit einzustellen, wenn der Gangwechsel des Getriebes
erwünscht
ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine diagrammartige Darstellung einer Arbeitsmaschine mit einem
beispielhaften offenbarten Getriebesteuersystem; und
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2 ist
ein Flussdiagramm, welches einen beispielhaften Betrieb des Getriebesteuersystems der 1 veranschaulicht.
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Detaillierte
Beschreibung
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1 veranschaulicht
eine beispielhafte Arbeitsmaschine 10. Die Arbeitsmaschine 10 kann
eine feste oder eine mobile Maschine sein, die eine gewisse Art
eines Betriebs ausführt,
der mit einem Industriezweig assoziiert ist, wie beispielsweise
Bergbau, Bau, Ackerbau, Transport oder mit irgendeinem anderen in
der Technik bekannten Industriezweig. Beispielsweise kann die Arbeitsmaschine 10 eine
Erdbewegungsmaschine sein, wie beispielsweise ein Geländelastwagen,
ein Radlader, ein Motorgrader oder eine andere Erdbewegungsmaschine.
Die Arbeitsmaschine 10 kann alternativ ein Wasserfahrzeug,
ein Passagierfahrzeug oder irgendeine andere geeignete einen Betriebsvorgang
ausführende
Arbeitsmaschine sein. Die Arbeitsmaschine 10 kann eine
Leistungsquelle 12, einen Drehmomentwandler 14,
ein Getriebe 16, das betriebsmässig mit einer Traktionsvorrichtung 18 verbunden
ist, einen Bremsenmechanismus 20 und ein Getriebesteuersystem 22 aufweisen.
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Die
Leistungsquelle 12 kann konfiguriert sein, um eine Leistungsausgabe
in einem Bereich von Drehzahlen zu erzeugen, und kann einen Verbrennungsmotor
aufweisen, wie beispielsweise einen Dieselmotor, einen Benzinmotor,
einen Erdgasmotoren oder irgendeinen anderen Motor, der dem Fachmann
offensichtlich sein würde.
Die Leistungsquelle 12 kann alternativ irgendeine andere
Leistungsquelle aufweisen, wie beispielsweise einen Ofen, eine Batterie,
eine Brennstoffzelle oder irgendeine andere in der Technik bekannte
Leistungsquelle.
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Die
Leistungsquelle 12 kann mit einem (nicht gezeigten) Drosselmechanismus
gesteuert werden, der konfiguriert ist, um eine erwünschte Fahrtgeschwindigkeit
der Arbeitsmaschine anzuzeigen. Der Drosselmechanismus kann irgend
eine Vorrichtung sein, die ein elektrisches Signal liefern kann,
welches eine erwünschte
Arbeitsmaschinenfahrtgeschwindigkeit bezeichnet. Beispielsweise
kann der Drosselmechanismus ein bewegbares Pedal mit einer minimalen
Drosselposition sein, und kann über
einem Bereich von Positionen zu einer maximalen Drosselposition
bewegbar sein. Ein (nicht gezeigter) Sensor, wie beispielsweise
ein Schalter oder ein Potentiometer, kann konfiguriert sein, um
die Position des Drosselmechanismus abzufühlen, und um ein Signal für die erwünschte Arbeitsmaschinenfahrtgeschwindigkeit
ansprechend auf die Position des Drosselmechanismus zu erzeugen.
Das Signal für
die erwünschte Arbeitsmaschinenfahrtgeschwindigkeit
kann an die Leistungsquelle 12 geliefert werden, um die
Drosselstellung zu steuern, und an das Getriebesteuersystem 22.
Ein Arbeitsmaschinenfahrtgeschwindigkeitssignal, welches eine Steigerung
der erwünschten Fahrtgeschwindigkeit
oder einen Wunsch anzeigt, eine gegenwärtige Geschwindigkeit beizubehalten, kann
dem Getriebesteuersystem 22 anzeigen, das eine unterstützte Herunter-Schaltung
oder eine Richtungswechselschaltung zu diesem Zeitpunkt unerwünscht sein
kann. Es wird in Betracht gezogen, dass eine erwünschte Arbeitsmaschinenfahrtgeschwindigkeit
in einer anderen Weise bestimmt werden kann, wie beispielsweise
durch Überwachung
einer Brennstoffeinstellung, eines Ladedruckes, einer Abgastemperatur,
einer Ventilzeitsteuerung, eines Ausgangsdrehmomentes oder irgendeines
anderen geeigneten Parameters der Leistungsquelle 12.
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Der
Drehmomentwandler 14 kann eine hydraulische Vorrichtung
sein, die konfiguriert ist, um das Getriebe 16 mit der
Leistungsquelle 12 zu koppeln. Der Drehmomentwandler 14 kann
der Leistungsquelle 12 gestatten, sich in gewisser Weise
unabhängig
vom Getriebe 16 zu drehen. Es wird in Betracht gezogen,
dass der Drehmomentwandler 14 alternativ in einer nicht
hydraulischen Vorrichtung verkörpert
sein kann, wie beispielsweise in einer mechanischen Membrankupplung.
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Das
Getriebe 16 kann zahlreiche Komponenten aufweisen, die
zusammenwirken, um Leistung von der Leistungsquelle 12 zur
Traktionsvorrichtung bzw. Antriebsvorrichtung 18 zu übertragen.
Insbesondere kann das Getriebe 16 ein in zwei Richtungen
wirkendes mechanisches Getriebe mit mehreren Gängen sein, welches eine Neutral-Getriebeübersetzung,
eine Vielzahl von Vorwärts-Getriebeübersetzungen,
eine Rückwärts-Getriebeübersetzung
und eine oder mehrere Kupplungen besitzt. Die Kupplungen können selektiv
betätigt
werden, um vorbestimmte Kombinationen von Zahnrädern in Eingriff zu bringen,
die ein erwünschtes
Ausgangsübersetzungsverhältnis erzeugen.
Es wird in Betracht gezogen, dass das Getriebe 16 ein automatisches
Getriebe sein kann, wobei die Schaltung auf einer Leistungsquellendrehzahl,
einer maximalen ausgewählten
Getriebeübersetzung
und einer Schaltungskarte bzw. einem Schaltungskennfeld basiert,
oder ein manuelles Getriebe, wobei die Schaltung zwischen jedem
Gang direkt durch einen Bediener eingeleitet wird. Der Ausgangs
des Getriebes 16 kann mit der Traktionsvorrichtung 18 über eine
Welle 24 verbunden sein und konfiguriert sein, um diese
drehbar anzutreiben, wodurch die Arbeitsmaschine 10 angetrieben
wird. Es wird auch in Betracht gezogen, dass das Getriebe 16 alternativ
ein kontinuierlich variables Getriebe verkörpern kann, wie beispielsweise
ein elektrisches Getriebe mit einem Generator und einem Elektromotor,
ein hydraulisches Getriebe mit einer Pumpe und einem Strömungsmittelmotor
oder irgendein anderes kontinuierlich variables Getriebe, dass in
der Technik bekannt ist.
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Eine
(nicht gezeigte) Gangauswahlvorrichtung kann vorgesehen sein, um
eine erwünschte
Getriebeübersetzung
und Fahrtrichtung des Getriebes anzuzeigen. Die Gangauswahlvorrichtung
kann irgendeine Vorrichtung sein, die ein elektrisches Signal liefern
kann, welches eine erwünschte
Getriebeübersetzung
und eine Fahrtrichtung anzeigen kann. Beispielsweise kann die Gangauswahlvorrichtung ein
bewegbarer Hebel mit einer Neutral-Position, mit einer Vielzahl
von Vorwärts-Gangpositionen
und einer Rückwärts-Gangposition sein.
Das Signal für
die erwünschte
Getriebeübersetzung
kann an das Getriebesteuersystem 22 geliefert werden. In
einem automatischen Getriebe kann das Getriebesteuersystem 22,
wenn die Fahrtgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine zunimmt, eine
Gangschaltung entsprechend einer Schaltungskarte bzw. einem Schaltungskennfeld
vornehmen, bis ein maximal erwünschter Gang
erreicht ist. In einem manuellen Getriebe kann das Getriebesteuersystem 22 die
genaue Gangschaltung bewirken, die von dem Bediener ausgewählt wird,
wenn der Bediener die Auswahl vornimmt. Es wird in Betracht gezogen,
dass die Gangauswahlvorrichtung alternativ eine mechanische Vorrichtung verkörpern kann,
die direkt eine Gangschaltung bewirkt.
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Die
Traktionsvorrichtung 18 kann Räder 26 aufweisen,
die auf jeder Seite der Arbeitsmaschine 10 gelegen sind
(wobei nur eine Seite gezeigt ist). Alternativ kann die Traktionsvorrichtung 18 Raupen, Ketten
oder andere ange triebene Traktionsvorrichtungen aufweisen. Die Traktionsvorrichtung 18 kann durch
das Getriebe 16 angetrieben werden, um sich gemäß einer
Ausgangsdrehung des Getriebes 16 zu drehen.
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Der
Bremsenmechanismus 20 kann konfiguriert sein, um die Bewegung
der Arbeitsmaschine 10 zu verzögern, und kann betriebsmässig mit
jedem Rad 26 der Arbeitsmaschine 10 verbunden
sein. In einem Ausführungsbeispiel
ist der Bremsenmechanismus 20 eine durch hydraulischen
Druck betätigte Scheibenbremse,
die zwischen dem Rad 26 und einer Antriebsanordnung 28 angeordnet
ist. Der Bremsenmechanismus 20 kann manuell unter Verwendung
eines (nicht gezeigten) Bremspedals betätigt werden, welches wiederum
unter Druck gesetztes Strömungsmittel
zum Bremsenmechanismus 20 leitet. Ein Ausmaß der Betätigung des
Bremspedals kann proportional einen Druck des Strömungsmittels steuern,
das an den Bremsenmechanismus 20 geliefert wird. Es wird
in Betracht gezogen, dass der Bremsenmechanismus 20 alternativ
durch unter Druck gesetzte Luft betätigt werden kann, mechanisch
betätigt
werden kann, elektrisch betätigt
werden kann, oder in irgendeiner anderen in der Technik bekannten
Art und Weise betätigt
werden kann.
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Ein
(nicht gezeigter) Bremsensensor kann vorgesehen sein, um anzuzeigen,
wann immer eine Betätigung
des Bremsenmechanismus 20 erwünscht ist. Der Bremsensensor
kann in irgendeiner Vorrichtung verkörpert sein, wie beispielsweise
in einem Schalter oder einem Sensor, der ein elektrisches Signal
erzeugen kann, welches anzeigt, dass eine Betätigung der Bremse ausgeführt wird.
Beispielsweise kann ein Schalter eine Position eines (nicht gezeigten)
Bremspedals anzeigen, während
ein Sensor einen Druck eines hydraulischen Strömungsmittels oder einen Luftdruck
anzeigen kann, der zum Bremsenmechanismus 20 geliefert
wird, weiter einen Strom, der zum Bremsenmechanismus 20 geliefert wird,
oder irgendeinen anderen in der Technik bekannten Parameter.
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Das
Getriebesteuersystem 22 kann eine Steuervorrichtung 30 aufweisen,
die konfiguriert ist, um einen Betrieb des Getriebes 16 und
des Bremsenmechanismus 20 zu steuern. Die Steuervorrichtung 30 kann
in einem einzigen Mikroprozessor oder in mehreren Mikroprozessoren
verkörpert
sein, die Mittel aufweisen, um einen Betrieb des Getriebes 16 und
des Bremsenmechanismus 20 zu steuern. Zahlreiche kommerziell
erhältliche
Mikroprozessoren können
konfiguriert werden, um die Funktionen der Steuervorrichtung 30 auszuführen. Es
sei bemerkt, dass die Steuervorrichtung 30 leicht in einem
allgemeinen Arbeitsmaschinemikroprozessor verkörpert sein kann, der zahlreiche
Arbeitsmaschinenfunktionen steuern kann. Verschiedene andere bekannte Schaltungen
können
mit der Steuervorrichtung 30 assoziiert sein, die eine
Leistungsversorgungsschaltung, eine Signalkonditionierungsschaltung,
eine Elektromagnettreiberschaltung, eine Kommunikationsschaltung
und andere geeignete Schaltungen aufweisen.
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Die
Steuervorrichtung 30 kann in Verbindung mit verschiedenen
Komponenten der Arbeitsmaschine 10 sein. Insbesondere kann
die Steuervorrichtung 30 in Verbindung mit einem Leistungsquellendrehzahlsensor 32 über eine
Kommunikationsleitung 34 sein, um eine Anzeige einer Drehzahl
der Leistungsquelle 12 aufzunehmen, mit dem Getriebe 16 über eine
Kommunikationsleitung 36, um eine Gangschaltung des Getriebes 16 zu
bewirken, mit einem Arbeitsmaschinenpfadgeschwindigkeitssensor 38 über eine
Kommunikationsleitung 40, um eine Anzeige einer Fahrtgeschwindigkeit
der Arbeitsmaschine 10 zu empfangen, und mit dem Bremsenmechanismus 20 über eine
Kommunikationsleitung 42, um eine Betätigung des Bremsenmechanismus 20 zu bewirken.
Der Leistungsquellendrehzahlsensor 32 kann mit einem Magnetaufnahmesensor
verkörpert sein,
der konfiguriert ist, um eine Leistungsquellendrehzahl abzufühlen und
ein Signal zu erzeugen, dass der Drehzahl der Leistungsquelle 12 entspricht. Ähnlich wie
der Leistungsquellendrehzahlsensor 32 kann auch der Arbeitsmaschinenfahrtgeschwindigkeitssensor 38 in
einem Magnetaufnahmesensor verkörpert
sein, kann jedoch konfiguriert sein, um eine Arbeitsmaschinenfahrtgeschwindigkeit
abzufühlen und
eine Fahrtgeschwindigkeitssignal zu erzeugen. Der Arbeitsmaschinenfahrtgeschwindigkeitssensor 38 kann
auf der Welle 24 auf einer Komponente der Antriebsanordnung 28 oder
auf irgendeiner anderen geeigneten Komponente angeordnet sein und
konfiguriert sein, um ein Signal entsprechend der Fahrtgeschwindigkeit
der Arbeitsmaschine 10 zu erzeugen.
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Die
Steuervorrichtung 30 kann auch in Verbindung mit einer
Bedienerschnittstelle 44 sein, die Eingangsgrößen aufnimmt,
die eine erwünschte Arbeitsmaschinenfahrtgeschwindigkeit,
einen erwünschten
Bremsenzustand und eine erwünschte Getriebegangübersetzung
anzeigen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 30 in
Verbindung mit dem Drosselmechanismussensor sein, um zu detektieren, wann
ein Beschleunigungsvorrichtungspedal bzw. Gaspedal heruntergedrückt wird,
sie kann in Verbindung mit dem Bremsensensor sein, um zu detektieren,
wann das Bremspedal heruntergedrückt
wird und/oder Sie kann in Verbindung mit der Gangauswahlvorrichtung
sein, um zu detektieren, wann die Gangauswahlvorrichtung betätigt worden
ist.
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Die
Steuervorrichtung 30 kann konfiguriert sein, um entweder
einen Herunter-Schaltvorgang oder eine Drehrichtungsumschaltung
des Getriebes 16 einzuleiten und den Bremsenmechanismus 20 zu betätigen. Insbesondere
kann die Steuervorrichtung 30 konfiguriert sein, um entweder
eine Fahrtgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 auf innerhalb eines
vorbestimmten Bereiches eines Drehzahlwertes der Leistungsquelle
zu reduzieren, bevor sie einen Herunter-Schaltvorgang eingeleitet,
oder eine Fahrtgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 auf
innerhalb eines vorbestimmten Bereiches eines erwünschten
Fahrtgeschwindigkeitswertes zu reduzieren, bevor sie eine Drehrichtungsumschaltung
einleitet. Die Steuervorrichtung 30 kann die Fahrtgeschwindigkeit
der Arbeitsmaschine 10 reduzieren, indem sie automatisch
unter Druck gesetztes Strömungsmittel
oder Luft zum Bremsenmechanismus 20 leitet, indem sie einen
Strom zum Bremsenmechanismus 20 leitet, oder indem sie
in anderer Weise den Bremsenmechanismus 20 betätigt, wenn
ein erwünschter
Schaltvorgang bestimmt worden ist. Sobald die Fahrtgeschwindigkeit
der Arbeitsmaschine 10 innerhalb des geeigneten Geschwindigkeitsbereiches
ist, kann die Steuervorrichtung 30 die Kupplungen des Getriebes 16 betätigen, um
selektiv eine vorbestimmte Kombination von Zahnrädern in Eingriff zu bringen,
wodurch der erwünschte
Schaltvorgangs verursacht wird.
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2 veranschaulicht
einen beispielhaften Betrieb des Getriebesteuersystems 22. 2 wird
im Detail unten beschrieben.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Das
offenbarte Getriebesteuersystem kann auf irgendeine Arbeitsmaschine
anwendbar sein, wo eine Verringerung der Größe der Schwingung und/oder
Abnutzung erwünscht
ist, die mit einem Herunter-Schaltvorgang oder einer Drehrichtungsumschaltung
des Getriebes der Arbeitsmaschine assoziiert ist und zwar ohne die
Verringerung der assoziierten Leistungsquellendrehzahl. Wie oben
beschrieben können
Gangschaltungen in einer typischen Arbeitsmaschine ungeachtet der
Größe einer Drehzahl
oder eines Richtungsunterschiedes zwischen einer Leistungsquelle
und einem Getriebe oder ungeachtet einer Fahrtgeschwindigkeit der
Arbeitsmaschine eingeleitet werden.
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Wenn
eine große
Differenz existiert, müssen die
Arbeitsmaschine und/oder die Leistungsquelle schnell Drehenergie
gewinnen oder verlieren. Die schnelle Veränderung der Drehenergie bzw.
des Drehmomentes kann sich in Schwingungen innerhalb der Arbeitsmaschine
zeigen. Das offenbarte Getriebesteuersystem kann diese Schwingungen
durch automatische Betätigung
der Bremsen der Arbeitsmaschine vor der Ausführung eines Herunter-Schaltvorgangs oder
eines Richtungsschaltvorgangs reduzieren, um dadurch die Rate der
Drehmomentveränderung
bzw. Drehenergieveränderung
zu verringern, während
gleichzeitig hohe Leistungsquellendrehzahlen aufrechterhalten werden.
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Mit
Bezug auf 2 kann die Steuervorrichtung 30 eine
erwünschte
Gangschaltung überwachen,
wenn das Getriebesteuersystem 22 in Betrieb ist (Schritt 50).
Die Steuervorrichtung 30 kann eine manuell eingegebene
erwünschte
Gangschaltung über
ein Signal überwachen,
welches von der Gangauswahlvorrichtung erzeugt wird. Alternativ
kann die Steuervorrichtung 30 automatisch die erwünschte Gangschaltung
basierend auf der Ausgangsdrehzahl der Leistungsquelle 12 und
einer Schaltungskarte bzw. einem Schaltungskennfeld bestimmen. Wenn beispielsweise
die Ausgangsdrehzahl der Leistungsquelle 12 auf innerhalb
eines vorbestimmten Bereiches eines Herunter-Schaltungspunktes auf
der Schaltungskarte in einer stetigen oder steigenden Rate abnimmt,
kann die Steuervorrichtung 30 bestimmen, dass ein erwünschter
Schaltvorgang bevorsteht.
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Wenn
die Steuervorrichtung 30 eine Auswahl einer erwünschten
Gangschaltung überwacht
oder bestimmt, dass eine erwünschte
Gangschaltung bevorsteht, kann die Steuervorrichtung 30 dann
eine tatsächliche
Fahrtgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 und eine Abbremsungsrate
bestimmen (Schritt 55). Die tatsächliche Fahrtgeschwindigkeit kann über den
Arbeitsmaschinen Fahrtgeschwindigkeitssensor 38 bestimmt
werden. Andere Verfahren zur Bestimmung der Fahrtgeschwindigkeit
werden in Betracht gezogen und können
beispielsweise die Überwachung
einer Leistungsquellendrehzahl über einen
Leistungsquellendrehzahlsensor 32 aufweisen, die Bestimmung
eines gegenwärtigen
Getriebeübersetzungsverhältnisses
und die Berechnung einer daraus resultierenden Arbeitsmaschinenfahrtgeschwindigkeit.
Die Abbremsungsrate kann durch Überwachung
der tatsächlichen
Fahrtgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 über eine
Zeitperiode bestimmt werden.
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Die
Informationen über
die Fahrtgeschwindigkeit und die Abbremsung, die im Schritt 55 bestimmt
wurden, können
dann verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine unterstützte Schaltung
(gesteuerte Bremsenbetätigung)
angefordert worden ist oder nicht (Schritt 60). Wenn eine
Steigerung der erwünschten
Fahrtgeschwindigkeit angezeigt wird (d. h., der Drosselmechanismus
ist heruntergedrückt worden),
oder wenn eine Konstante erwünschte Fahrtgeschwindigkeit
angezeigt wird (d. h., der Drosselmechanismus bleibt heruntergedrückt), kann
die Steuervorrichtung 30 bestimmen, dass eine unterstützte Gangschaltung
nicht angefordert worden ist, und kann die er wünschte Schaltung (Schritt 100) ohne
automatische Betätigung
des Bremsenmechanismus 20 einleiten. Wenn jedoch die erwünschte Fahrtgeschwindigkeit
abnimmt (d. h. der Drosselmechanismus ist losgelassen worden), kann
die Steuervorrichtung 30 bestimmen, dass eine unterstützte Gangschaltung
angefordert worden ist. Es wird in Betracht gezogen, dass die Steuervorrichtung 30 weiter konfiguriert
sein kann, um die Steuerung des Bremsenmechanismus 20 aufzugeben,
wenn die Abbremsung Rate anzeigt, dass die Arbeitsmaschine 10 in einem
vorbestimmten akzeptablen Drehzahlbereich innerhalb einer vorbestimmten
akzeptablen Zeitperiode eintreten wird. Die Abbremsungsrate kann
bestimmt werden durch Überwachung
der tatsächlichen Fahrtgeschwindigkeit
der Arbeitsmaschine 10 über eine
Zeitperiode. Die Abbremsungsrate kann dann mit der gegenwärtigen Fahrtgeschwindigkeit
oder der Leistungsquellendrehzahl der Arbeitsmaschine 10 verglichen
werden, um eine Zeitperiode zu bestimmen, bevor bzw. in der die
tatsächliche
Fahrtgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 innerhalb des vorbestimmten
akzeptablen Drehzahlbereiches ist. Wenn die tatsächliche Fahrtgeschwindigkeit
der Arbeitsmaschine 10 in dem vorbestimmten akzeptablen Drehzahlbereich
innerhalb der vorbestimmten akzeptablen Zeitperiode mit der gegenwärtigen Abbremsungsrate
eintreten wird, kann die Steuervorrichtung 30 die Bestimmung
vornehmen, dass eine unterstützte
Schaltung nicht erwünscht
ist, und wird gestatten, dass die Arbeitsmaschine 10 weiter
mit der gegenwärtigen
Rate abbremst, ohne den Bremsenmechanismus 20 zu betätigen.
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Es
kann Fälle
geben, in denen ein unterstützter
Schaltvorgang nicht wünschenswert
sein kann. Beispielsweise kann eine Arbeitsmaschine, die mit einer
schweren Last beladen ist und/oder eine Steigerung hinauffährt, beginnen,
Fahrtgeschwindigkeit wegen unzureichendem Drehmoment zu verlieren, das
an die Räder 26 geliefert
wird. Ansprechend auf die gesteigerte Nachfrage nach Drehmoment,
kann die Leistungsquelle 12 bezüglich der Ausgangsdrehzahl
absinken und schließlich
einen niedrigen Schaltungspunkt erreichen, was bewirkt, dass das
Getriebe 16 herunter schaltet. In dieser Situation kann
eine automatische Abbremsung einen weiteren Verlust an Fahrtgeschwindigkeit
der Arbeitsmaschine verursachen und könnte möglicherweise einen Domino-Effekt
beim Herunterschalten erzeugen. Wenn weiterhin eine Arbeitsmaschine
sanft auf eine vorbestimmte Schaltungsdrehzahl bzw. Schaltungsgeschwindigkeit
abbremst, könnte
eine automatische Betätigung des
Bremsenmechanismus 20 mehr Schwingungen während des
Schaltungsvorgangs verursachen, als normalerweise auftreten würden.
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Sobald
die Nachfrage nach einer unterstützten
Schaltung aufgetreten ist, kann die Steuervorrichtung 30 dann
bestimmen, ob die erwünschte
Gangumschaltung eine Richtungsumschaltung (rückwärts auf vorwärts oder
vorwärts
auf rückwärts) oder ein
Herunter-Schaltvorgang ist (Schritt 70). Man kann in eine
erwünschte
Richtungsumschaltung eintreten, wenn der Bediener einen Rückwärts-Gang
auswählt, während die
Arbeitsmaschine 10 sich in einer Vorwärts-Richtung bewegt, oder wenn
ein Bediener einen Vorwärts-Gang ausgewählt, während die
Arbeitsmaschine 10 sich in einer Rückwärts-Richtung bewegt. Man kann in einen erwünschten
Herunter-Schaltvorgangs eintreten, wenn der Bediener eine niedrigere
Getriebeübersetzung
von einer höheren
Getriebeübersetzung
auswählt,
oder wenn eine Arbeitsmaschinendrehzahl unter einen vorbestimmten
unteren Schaltungspunkt abfällt.
Die Steuervorrichtung 30 kann unterschiedliche Grundliniendrehzahlbereiche
zum Vergleich verwenden, und zwar abhängig davon, ob der Schaltvorgang
ein Herunter-Schaltvorgang oder eine Richtungsumschaltung ist.
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Wenn
der erwünschte
Schaltvorgang ein Herunter-Schaltvorgang ist, kann die Steuervorrichtung 30 dann
eine Leistungsquellendrehzahl bestimmen (Schritt 80), und
zwar zum Vergleich mit der tatsächlichen
Fahrtgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10. Der Leistungsquellendrehzahlsensor 32 kann ein
Signal an die Steuervorrichtung 30 liefern, welches einen
Ausgangsdrehzahlwert der Leistungsquelle 12 anzeigt. Die
tatsächliche
Fahrtgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 kann dann mit
einem vorbestimmten Bereich von Geschwindigkeiten verglichen werden,
der um den Wert der Leistungsquellendrehzahl herum zentriert ist
(Schritt 90). Es wird in Betracht gezogen, dass der vorbestimmte
Drehzahlbereich alternativ von dem Wert der Leis tungsquellendrehzahl
auf einen niedrigeren oder höheren
Bereich versetzt sein kann. Die Größe des vorbestimmten Drehzahlbereiches
kann auf den individuellen Arbeitsmaschinenanwendungen, auf einer
speziellen Leistungsquelle, auf einem speziellen Drehmomentwandler
oder einem speziellen Getriebe oder auf anderen Faktoren basieren,
die in der Technik bekannt sind. Es wird in Betracht gezogen, dass
der Drehzahlbereich bezüglich
der Größe zunehmen
kann und/oder sich relativ zum Leistungsquellendrehzahlwert abhängig von
der erwünschten
Gangumschaltung verschieben kann, und aus einer oder mehreren Gleichungen
bestimmt werden kann, die in einem Speicher der Steuervorrichtung 30 gespeichert
sind, und/oder aus einer Karte aufgerufen werden kann, die in dem
Speicher der Steuervorrichtung 30 gespeichert ist.
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Wenn
die tatsächliche
Fahrtgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 innerhalb des
vorbestimmten Drehzahlbereiches ist, kann die Steuervorrichtung 30 die
erwünschte
Umschaltung einleiten (Schritt 100), und zwar durch Betätigung der
Kupplungen innerhalb des Getriebes 16, um die geeignete Kombination
von Zahnrädern
in Eingriff zu bringen. Wenn jedoch die tatsächliche Fahrtgeschwindigkeit der
Arbeitsmaschine 10 nicht innerhalb des vorbestimmten Geschwindigkeitsbereiches
ist, kann die Steuervorrichtung 30 einen gegenwärtigen Bremsenbetätigungsparameter
bestimmen (Schritt 110) und kann diesen Parameter mit einer
Karte bzw. einem Kennfeld vergleichen, welches in dem Speicher der Steuervorrichtung 30 gespeichert
ist (Schritt 120). Dieser Bremsenbetätigungsparameter kann einen Druck
des hydraulischen Strömungsmittels
oder der Luft aufweisen, der zu dem Bremsenmechanismus 20 geliefert
wurde, eine Betätigungsposition
des Bremspedals, welches den Bremsenmechanismus 20 steuert,
einen Strom, der zu dem Bremsenmechanismus 20 geliefert
wird, oder irgendeinen anderen geeigneten Parameter, der in der
Technik bekannt ist. Wenn der gegenwärtigen Bremsenbetätigungsparameter
geringer ist als der Bremsenbetätigungsparameter
der Karte bzw. des Kennfeldes, kann das Ausmaß der Betätigung des Bremsenmechanismus 20 vergrößert werden
(Schritt 130). Nach der Vergrößerung des Ausmaßes der
Betätigung
des Bremsenmecha nismus 20 kann die Steuervorrichtung 30 dann zum
Schritt 55 zurückkehren,
wo die tatsächliche Fahrtgeschwindigkeit
und die Abbremsung der Arbeitsmaschine 10 wieder bestimmt
werden können. Wenn
der Bremsenbetätigungsparameter
größer als der
Bremsenbetätigungsparameter
der Karte ist, wie im Schritt 120 bestimmt, kann keine
zusätzliche
Abbremsung eingerichtet werden, und die Steuervorrichtung 30 kann
zum Schritt 55 zurückkehren,
wo die tatsächliche
Fahrtgeschwindigkeit und die Abbremsung wieder bestimmt werden können.
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Mit
Bezug auf den Schritt 70 kann die tatsächliche Fahrtgeschwindigkeit
der Arbeitsmaschine 10 mit einem vorbestimmten Geschwindigkeitsbereich
um einen erwünschten
Fahrtgeschwindigkeitswert herum verglichen werden (Schritt 140),
wenn bestimmt wird, dass der erwünschte
Schaltvorgang eine Richtungsumschaltung ist. In einem Ausführungsbeispiel
kann der erwünschte
Fahrtgeschwindigkeitswert nahezu Null sein. Jedoch wird in Betracht
gezogen, dass andere geeignete Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlwerte
basierend auf der Anwendung der Arbeitsmaschine, basierend auf der Leistungsquelle,
basierend auf dem Drehmomentwandler und/oder basierend auf der Getriebekonfiguration
eingerichtet werden können.
Der Wert der erwünschten
Fahrtgeschwindigkeit kann auch davon abhängen, ob die erwünschte Richtungsumschaltung von
vorwärts
auf rückwärts oder
von der Richtung rückwärts auf
vorwärts
ist. Je größer der
Wert der erwünschten
Fahrtgeschwindigkeit, desto länger
kann die Schaltungsdauer werden und/oder desto größer können die
Schwingungen werden, die die Arbeitsmaschine 10 und der
Arbeitsmaschinenbediener erfahren. Eine Schwingung, die einen Arbeitsmaschinenbediener
zurück
in einen Sitz innerhalb der Arbeitsmaschine 10 drückt, kann
weniger merklich und/oder ein geringeres Ärgernis sein als eine Schwingung
bzw. ein Druck, der den Arbeitsmaschinenbediener aus dem Sitz heraus
und/oder gegen einen Sicherheitsgurt drückt. Ähnlich wie der in Assoziation
mit dem Schritt 90 beschriebene Drehzahlbereich bzw. Geschwindigkeitsbereich
kann der Geschwindigkeitsbereich um den erwünschten Fahrtgeschwindigkeitswert
um den erwünschten
Fahrtgeschwindigkeitswert zentriert sein oder kann auf einen niedrigeren
oder höheren
Be reich versetzt sein. Die Größe des vorbestimmten
Geschwindigkeitsbereiches des Schrittes 140 kann basierend
auf individuellen Arbeitsmaschinenanwendungen basieren, auf einer
speziellen Leistungsquelle basieren, auf einem speziellen Drehmomentwandler,
einem speziellen Getriebe oder anderen Faktoren basieren, die in
der Technik bekannt sind.
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Wenn
der tatsächliche
Fahrtgeschwindigkeitswert der Arbeitsmaschine 10 innerhalb
des vorbestimmten Geschwindigkeitsbereiches des erwünschten
Fahrtgeschwindigkeitswertes ist, kann die Steuervorrichtung 30 die
beabsichtigte Richtungsumschaltung einleiten (Schritt 100),
indem sie die geeigneten Kombination von Kupplungen innerhalb des Getriebes 16 in
Eingriff bringt. Wenn jedoch der tatsächliche Fahrtgeschwindigkeitswert
der Arbeitsmaschine 10 nicht innerhalb des vorbestimmten
Geschwindigkeitsbereiches des erwünschten Fahrtgeschwindigkeitswertes
ist, kann die Steuervorrichtung 30 einen gegenwärtigen Bremsenbetätigungsparameter
bestimmen (Schritt 110) und diesen Parameter mit einer
Karte bzw. einem Kennfeld vergleichen, das in dem Speicher der Steuervorrichtung 30 gespeichert
ist (Schritt 120). Wenn der gegenwärtige Bremsenbetätigungsparameter
geringer ist als der Bremsenbetätigungsparameter
aus der Karte, kann das Ausmaß der
Betätigung
des Bremsenmechanismus 20 vergrößert werden (Schritt 130).
Nach der Vergrößerung des
Ausmaßes
bzw. der Stärke
der Betätigung
des Bremsenmechanismus 20 kann die Steuervorrichtung 30 zum
Schritt 55 zurückkehren,
wo die tatsächliche
Fahrtgeschwindigkeit und die Abbremsung der Arbeitsmaschine 10 wieder
bestimmt werden. Wenn der Bremsenbetätigungsparameter größer als
der Bremsenbetätigungsparameter
aus der Karte ist, kann keine zusätzliche Abbremsung eingerichtet
werden, und die Steuervorrichtung 30 kann zum Schritt 55 zurückkehren,
wo die tatsächliche Fahrtgeschwindigkeit
und die Abbremsung wieder bestimmt werden.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an dem Getriebesteuersystem der vorliegenden Offenbarung
vorgenommen werden können.
Andere Ausführungsbeispiele
des Getriebesteuersystems werden dem Fachmann aus einer Betrachtung
der Beschreibung und aus der praktischen Ausführung der hier offenbarten
Erfindung offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung
und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein
wahrer Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche und
ihre äquivalenten
Ausführungen
gezeigt wird.