DE102015208008A1

DE102015208008A1 - Process for heating a hydrostatic-mechanical power split transmission

Info

Publication number: DE102015208008A1
Application number: DE102015208008.0A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Bailly
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-11-03

Abstract

Ein hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe wird gezielt erwärmt, indem die Abtriebswelle (10) drehfest gehalten ist und der hydrostatische Leistungszweig (4) so angesteuert wird, dass ein definierter Blindleistungsfluss (16) erzeugt wird.A hydrostatic-mechanical power split transmission is selectively heated by the output shaft (10) is held against rotation and the hydrostatic power branch (4) is controlled so that a defined reactive power flow (16) is generated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erwärmen eines hydrostatischmechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. The invention relates to a method for heating a hydrostatic-mechanical power split transmission according to the closer defined in the preamble of claim 1.

Die DE 40 21 686 A1 offenbart ein Verfahren zum Erwärmen eines hydrostatischmechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes, bei welchem während der Warmlaufphase die Schwenkscheibe der Hydrostateinheit von minimalem zu maximalem Fördervolumen verstellt wird, wodurch bei großem Fördervolumen im hydrostatischen Zweig mehr Öl bewegt wird und dadurch das Öl rascher erwärmt wird. The DE 40 21 686 A1 discloses a method of heating a hydrostatic-mechanical power split transmission in which, during the warm-up phase, the hydrostatic unit swashplate is displaced from minimum to maximum displacement, thereby moving more oil at high flow in the hydrostatic branch, thereby heating the oil more rapidly.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erwärmen eines hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes weiter zu verbessern. The present invention has for its object to further improve a method for heating a hydrostatic-mechanical power split transmission.

Erfindungsgemäß weist das hydrostatisch-mechanische Leistungsverzweigungsgetriebe einen mechanischen Leistungszweig und einen hydrostatischen Leistungszweig auf, wobei die beiden Leistungszweige in einem Summierungsgetriebe summiert werden. Der hydrostatische Leistungszweig weist mindestens eine in ihrem Hubvolumen verstellbare Hydrostateinheit auf, wodurch die Übersetzung des hydrostatischen Leistungszweigs stufenlos verstellbar ist. According to the invention, the hydrostatic-mechanical power split transmission on a mechanical power branch and a hydrostatic power branch, wherein the two power branches are summed in a summation. The hydrostatic power branch has at least one in its stroke volume adjustable hydrostatic unit, whereby the ratio of the hydrostatic power branch is infinitely adjustable.

Vorzugsweise ist das hydrostatisch-mechanische Leistungsverzweigungsgetriebe als eingangsseitig gekoppeltes Leistungsverzweigungsgetriebe ausgeführt, welches auch als primär gekoppeltes Leistungsverzweigungsgetriebe benannt wird. Hierbei treibt ein Antriebsmotor sowohl eine erste Eingangswelle des Summierungsgetriebes als auch eine Eingangswelle des hydrostatischen Leistungszweigs an. Die Ausgangswelle des hydrostatischen Leistungszweigs ist mit der zweiten Eingangswelle des Summierungsgetriebes gekoppelt. Das Summierungsgetriebe summiert die erste Eingangswelle und die zweite Eingangswelle auf die Ausgangswelle des Summierungsgetriebes. Die Ausgangswelle des Summierungsgetriebes ist mit einer Abtriebswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes verbindbar. Preferably, the hydrostatic-mechanical power split transmission is designed as input side coupled power split transmission, which is also named as the primary coupled power split transmission. In this case, a drive motor drives both a first input shaft of the summation gear and an input shaft of the hydrostatic power branch. The output shaft of the hydrostatic power branch is coupled to the second input shaft of the summation gear. The summation gear adds the first input shaft and the second input shaft to the output shaft of the summation gear. The output shaft of the summation gear is connectable to an output shaft of the power split transmission.

Um das Leistungsverzweigungsgetriebe zu erwärmen, wird die Antriebswelle von einem Antriebsmotor angetrieben, welcher beispielsweise als Dieselmotor ausgeführt sein kann. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Antriebsmotor nicht als Verbrennungsmotor sondern als elektrischen oder hydraulischen Motor auszuführen. Die Antriebswelle treibt einerseits das Summierungsgetriebe und andererseits den hydrostatischen Leistungszweig an. Die Übersetzung des hydrostatischen Leistungszweigs wird so angesteuert, dass die Abtriebswelle des Summierungsgetriebes still steht. Anschließend werden Kupplungen oder Bremsen, beispielsweise eine Vorwärtsfahrtkupplung und eine Rückwärtsfahrtkupplung im Schließsinne betätigt, so dass die Abtriebswelle des Summierungsgetriebes festgehalten ist und sich Drehmoment auf dieser Abtriebswelle abstützen kann. Mittels einer elektronischen Steuereinheit wird nun die Übersetzung des hydrostatischen Leistungszweigs durch verändern des Hubvolumen eines Hydrostaten so angesteuert, dass ein definierter Blindleistungsfluss entsteht und durch diesen Blindleistungsfluss das Getriebe oder dessen Fluid erwärmt wird. Vorzugsweise wird nicht nur die Übersetzung des hydrostatischen Leistungszweigs sondern auch die Drehzahl des Antriebsmotors angesteuert, so dass der Antriebsmotor oberhalb seiner Leerlaufdrehzahl betrieben wird. Dadurch wird ebenfalls die Blindleistung erhöht. Es besteht die Möglichkeit, das Hubvolumen des Hydrostaten des hydrostatischen Leistungszweigs in Abhängigkeit eines über einen Hochdrucksensor gemessenen Hochdrucks einzustellen, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, das Verstellventil des Hydrostaten mit einer zuvor definierten Stromstärke zu bestromen, so dass sich ein zuvor definierter Hochdruck einstellt. Bei Verwendung des Hochdrucksensors besteht die Möglichkeit, den Hochdruck gezielt einzuregeln und zu begrenzen. In order to heat the power split transmission, the drive shaft is driven by a drive motor, which may for example be designed as a diesel engine. However, there is also the possibility to run the drive motor not as an internal combustion engine but as an electric or hydraulic motor. The drive shaft drives, on the one hand, the summation gear and, on the other hand, the hydrostatic power branch. The ratio of the hydrostatic power branch is controlled so that the output shaft of the summation gear is stationary. Subsequently, clutches or brakes, such as a forward clutch and a reverse clutch are operated in the closing direction, so that the output shaft of the summation is held and torque can be supported on this output shaft. By means of an electronic control unit, the transmission of the hydrostatic power branch is now controlled by changing the stroke volume of a hydrostatic drive in such a way that a defined reactive power flow is produced and the transmission or its fluid is heated by this reactive power flow. Preferably, not only the ratio of the hydrostatic power branch but also the speed of the drive motor is controlled, so that the drive motor is operated above its idle speed. This also increases the reactive power. It is possible to adjust the stroke volume of the hydrostat of the hydrostatic power branch as a function of a high pressure sensor measured high pressure, but it is also possible to energize the adjustment of the hydrostatic with a previously defined current, so that adjusts a previously defined high pressure. When using the high-pressure sensor, it is possible to specifically regulate and limit the high pressure.

Es besteht auch die Möglichkeit in Abhängigkeit des Temperaturverlaufs den Blindleistungsfluss anzupassen. Bei Erreichen einer zuvor definierten Temperatur besteht die Möglichkeit ein Signal auszugeben, so dass der Fahrer erkennt, dass die Betriebstemperatur des Getriebes erreicht ist. Bei Erreichen der gewünschten Getriebetemperatur steuert die elektronische Steuereinheit das Hubvolumen des Hydrostaten so an, dass die Blindleistung verringert wird. Anschließend besteht die Möglichkeit, die Blockierung der Abtriebswelle des Summierungsgetriebes wieder zu lösen, so dass das Fahrzeug anfahren kann. It is also possible to adjust the reactive power flow as a function of the temperature profile. When reaching a previously defined temperature, it is possible to output a signal so that the driver recognizes that the operating temperature of the transmission has been reached. Upon reaching the desired transmission temperature, the electronic control unit controls the stroke volume of the hydrostatic drive so that the reactive power is reduced. Then there is the possibility to release the blocking of the output shaft of the summation, so that the vehicle can start.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine gezielte und schnelle Aufwärmung des Getriebes erreicht werden, ohne dass zusätzliche Heizelemente oder Wärmetauscher benötigt werden. The inventive method, a targeted and rapid warming of the transmission can be achieved without additional heating elements or heat exchangers are needed.

Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen. Further features can be found in the description of the figures.

Es zeigen: Show it:

1 ein eingangsseitig gekoppeltes hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe; und 1 an input-side coupled hydrostatic-mechanical power split transmission; and

2 den Blindleistungsfluss bei dem eingangsseitig gekoppelten Leistungsverzweigungsgetriebe der 1. 2 the reactive power flow at the input side coupled power split transmission of 1 ,

Fig. 1: Fig. 1:

Ein Antriebsmotor 1, welcher beispielsweise als Verbrennungsmotor ausgebildet sein kann, treibt eine Antriebswelle 2 des hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes an. Die Antriebswelle 2 treibt einerseits eine Antriebswelle 3 des hydrostatischen Leistungszweigs 4 mit einem verstellbaren Hydrostaten 5 und einem nicht verstellbaren Hydrostaten 6 an. Zusätzlich treibt die Antriebswelle 2 eine erste Antriebswelle, nämlich den Planetenträger 7, des Summierungsgetriebes 8 an. Somit handelt es sich um ein eingangsseitig gekoppeltes Leistungsverzweigungsgetriebe, welches auch als primär gekoppeltes Leistungsverzweigungsgetriebe benannt wird. Der nicht verstellbare Hydrostat 6 ist in Wirkverbindung mit der zweiten Antriebswelle, nämlich dem Sonnenrad 9, des Summierungsgetriebes 8. Die Abtriebswelle 10 des Summierungsgetriebes 8 bildet das Hohlrad des Summierungsgetriebes 8 und ist mit einer Kupplung für Vorwärtsfahrt 11 und einer Kupplung für Rückwärtsfahrt 12 in Wirkverbindung, wobei beim gleichzeitigen Betätigen im Schließsinne der Kupplung für Vorwärtsfahrt 11 und der Kupplung für Rückwärtsfahrt 12 die Abtriebswelle 10 drehfest gehalten ist. Mittels einer elektronischen Steuereinheit 13 lassen sich sowohl die Kupplung für Vorwärtsfahrt 11, die Kupplung für Rückwärtsfahrt 12 als auch das Hubvolumen des verstellbaren Hydrostaten 5 ansteuern. Durch zusätzliche Hochdrucksensoren 14 kann die elektronische Steuereinheit 13 den Hochdruck im hydrostatischen Leistungszweig 4 ermitteln. A drive motor 1 , which may be formed for example as an internal combustion engine, drives a drive shaft 2 of the hydrostatic-mechanical power split transmission. The drive shaft 2 drives on the one hand a drive shaft 3 of the hydrostatic power branch 4 with an adjustable hydrostat 5 and a non-adjustable hydrostat 6 at. In addition, drives the drive shaft 2 a first drive shaft, namely the planet carrier 7 , the summation gear 8th at. Thus, it is an input-side coupled power split transmission, which is also named as the primary coupled power split transmission. The non-adjustable hydrostat 6 is in operative connection with the second drive shaft, namely the sun gear 9 , the summation gear 8th , The output shaft 10 of the summation gear 8th forms the ring gear of the summation gear 8th and is with a clutch for forward drive 11 and a clutch for reversing 12 in operative connection, wherein the simultaneous operation in the closing direction of the clutch for forward drive 11 and the clutch for reverse 12 the output shaft 10 is held against rotation. By means of an electronic control unit 13 let both the clutch for forward drive 11 , the clutch for reverse 12 as well as the stroke volume of the adjustable hydrostat 5 drive. By additional high pressure sensors 14 can the electronic control unit 13 the high pressure in the hydrostatic power branch 4 determine.

Fig. 2: Fig. 2:

Um das hydrostatisch-mechanische Leistungsverzweigungsgetriebe aufzuwärmen, treibt der Antriebsmotor 1 mit der Antriebsleistung des Antriebsmotors 15 die Antriebswelle 2 an. Die Abtriebswelle 10 ist drehfest gehalten, indem die Kupplung für Vorwärtsfahrt 11 und die Kupplung für Rückwärtsfahrt 12 der 1 im Schließsinne betätigt sind. Das Hubvolumen des verstellbaren Hydrostaten 5 wird nun gezielt so verändert, dass sich ein definierter und gewollter Blindleistungsfluss 16 einstellt, mittels welchem das hydrostatisch-mechanische Leistungsverzweigungsgetriebe bzw. dessen Fluid gezielt erwärmt wird. Die Regelung oder Steuerung des Hubvolumens des verstellbaren Hydrostaten 5 kann in Abhängigkeit einer Grundtemperatur des hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes erfolgen, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, das Hubvolumen des verstellbaren Hydrostaten 5 in Abhängigkeit einer erhöhten Drehzahl des Antriebsmotors 1 einzustellen. To warm up the hydrostatic-mechanical power split transmission drives the drive motor 1 with the drive power of the drive motor 15 the drive shaft 2 at. The output shaft 10 is held against rotation by the clutch for forward drive 11 and the clutch for reverse 12 of the 1 are operated in the closing direction. The stroke volume of the adjustable hydrostat 5 is now deliberately changed so that there is a defined and desired reactive power flow 16 adjusts, by means of which the hydrostatic-mechanical power split transmission or its fluid is selectively heated. The regulation or control of the stroke volume of the adjustable hydrostat 5 can take place in dependence on a basic temperature of the hydrostatic-mechanical power split transmission, but there is also the possibility of the stroke volume of the adjustable hydrostat 5 in response to an increased speed of the drive motor 1 adjust.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Antriebsmotor drive motor
2 2: Antriebswelle drive shaft
3 3: Antriebswelle drive shaft
4 4: hydrostatischer Leistungszweig hydrostatic power branch
5 5: verstellbarer Hydrostat adjustable hydrostat
6 6: nicht verstellbarer Hydrostat non-adjustable hydrostat
7 7: Planetenträger planet carrier
8 8th: Summierungsgetriebe summing
9 9: Sonnenrad sun
10 10: Abtriebswelle output shaft
11 11: Kupplung für Vorwärtsfahrt Clutch for forward drive
12 12: Kupplung für Rückwärtsfahrt Clutch for reverse
13 13: elektronische Steuereinheit electronic control unit
14 14: Hochdrucksensor High pressure sensor
15 15: Antriebsleistung des Antriebsmotors Drive power of the drive motor
16 16: Blindleistungsfluss Reactive power flow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4021686 A1 [0002] DE 4021686 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Erwärmen eines hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes mit einem hydrostatischen Leistungszweig (4) und einem mechanischen Leistungszweig, wobei ein Antriebsmotor (1) eine Antriebswelle (2) des Getriebes antreibt, und eine Abtriebswelle (10) des Getriebes drehfest gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfluss im Getriebe so geschaltet ist, dass Drehmoment vom Antriebsmotor (1) zur Abtriebswelle (10) gelangt und der hydrostatische Leistungszweig (4) so angesteuert wird, dass eine definierte Blindleistung (16) erzeugt wird. Method for heating a hydrostatic-mechanical power split transmission with a hydrostatic power branch ( 4 ) and a mechanical power branch, wherein a drive motor ( 1 ) a drive shaft ( 2 ) of the transmission drives, and an output shaft ( 10 ) of the transmission is held against rotation, characterized in that the power flow in the transmission is switched so that torque from the drive motor ( 1 ) to the output shaft ( 10 ) and the hydrostatic power branch ( 4 ) is controlled so that a defined reactive power ( 16 ) is produced.

Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem hydrostatischen Leistungszweig (4) und einem mechanischen Leistungszweig, wobei eine Antriebswelle (2) des Getriebes mit einem Antriebsmotor (1) antreibbar ist und eine Abtriebswelle (10) des Getriebes drehfest haltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe so geschaltet ist, dass Drehmoment vom Antriebsmotor (1) zur Abtriebswelle (10) gelangt und der hydrostatische Leistungszweig (4) so angesteuert ist, dass eine definierte Blindleistung (16) erzeugt wird, mittels welcher das Getriebe erwärmt wird. Hydrostatic-mechanical power split transmission with a hydrostatic power branch ( 4 ) and a mechanical power branch, wherein a drive shaft ( 2 ) of the transmission with a drive motor ( 1 ) is driven and an output shaft ( 10 ) of the transmission is rotatably durable, characterized in that the transmission is switched so that torque from the drive motor ( 1 ) to the output shaft ( 10 ) and the hydrostatic power branch ( 4 ) is controlled so that a defined reactive power ( 16 ) is generated, by means of which the transmission is heated.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (1) oberhalb seiner Leerlaufdrehzahl betrieben wird. Method according to claim 1, characterized in that the drive motor ( 1 ) is operated above its idle speed.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubvolumen des verstellbaren Hydrostaten (5) des hydrostatischen Leistungszweiges so angesteuert wird, dass eine definierte Blindleistung (16) erzeugt wird. A method according to claim 1, characterized in that the stroke volume of the adjustable hydrostatic ( 5 ) of the hydrostatic power branch is controlled so that a defined reactive power ( 16 ) is produced.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstellung des Hydrostaten (5) auf ein zuvor definiertes Hubvolumen angesteuert wird. A method according to claim 4, characterized in that an adjustment of the hydrostatic ( 5 ) is controlled to a previously defined displacement.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstellung des Hydrostaten (5) in Abhängigkeit eines gemessenen Hochdrucks des Hydrostaten (5) geregelt wird. A method according to claim 4, characterized in that an adjustment of the hydrostatic ( 5 ) as a function of a measured high pressure of the hydrostat ( 5 ) is regulated.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blindleistung (16) in Abhängigkeit der Getriebetemperatur eingestellt und/oder bei Erreichen einer gewünschten Temperatur wieder reduziert wird. Method according to claim 1, characterized in that the reactive power ( 16 ) is set as a function of the transmission temperature and / or is reduced again when a desired temperature is reached.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigevorrichtung betätigt wird, wenn eine zuvor definierte Temperatur erreicht ist. A method according to claim 1, characterized in that a display device is actuated when a previously defined temperature is reached.