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Technisches Gebiet
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Diese Patentoffenbarung bezieht sich allgemein auf PTO- bzw. Leistungsabnahmegetriebe in einem Antriebsstrang und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum Minimieren des Eingangsdrehmomentes in ein Leistungsabnahmegetriebe eines Antriebsstrangs, um Betriebszustandsumschaltungen zu erleich tern.
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Hintergrund
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Viele angetriebene Maschinen verwenden eine einzige Leistungsquelle für mehrere Anwendungen. Beispielsweise kann ein Aufsitzrasenmäher seinen Motor sowohl für den Vortrieb der Maschine als auch zum Antrieb eines Werkzeuges verwenden, wie beispielsweise eines Mulchers, eines Mähwerks oder einer Fräse. In größerem Maßstab kann eine Feuerlöschmaschine ihren Motor zum Vortrieb genauso wie zum Antrieb einer Zusatzvorrichtung verwenden, wie beispielsweise einer Wasserpumpe. Solche Maschinen setzen typischerweise ein Leistungsabnahmegetriebe oder PTO-Getriebe (PTO = power takeoff) ein, um selektiv die Motorleistung zu den Maschinenrädern zum Vortrieb oder zum Werkstück zu leiten, beispielsweise zur Pumpe. In einigen Fällen ist das Leistungsabnahmegetriebe konfiguriert, um entweder die Vortriebsfunktion oder die Zusatzvorrichtung auszuwählen, jedoch nicht beides. Bezüglich einer Feuerlöschmaschine wird beispielsweise die Vortriebsfunktion nicht benötigt, während Wasser gepumpt wird, beispielsweise wenn ein Feuer bekämpft wird, und das Wasserpumpmerkmal wird nicht benötigt, während man fährt, beispielsweise während man zum Brandort fährt.
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Ein solches Leistungsabnahmegetriebe wird als Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe (DPTO = driveline power takeoff) oder Teilwellenleistungsabnahmegetriebe bezeichnet. Ein Beispiel eines Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes ist in der veröffentlichten US-Patentanmeldung 2007/0006572 von Yu und Anderen gezeigt, welches den Titel ”System and Method for Controlling an Engine Having a Power Take Off Output Device” trägt. Im Allgemeinen gestattet ein Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe einem Maschinengetriebe, Leistung zu einer Leistungsabnahmelast durch die Getriebeausgangswelle der Maschine zu liefern (beispielsweise im ”Pumpbetriebszustand”) anstatt Leistung zu den Maschinenrädern zu liefern (d. h. im ”Straßenbetriebszustand”). Bei dem Antriebsstrangleistungsabnahmesystem ist ein Ausgangsjoch des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes mit den Maschinenachsen verbunden und ein anderes Ausgangsjoch ist mit der Wasserpumpe verbunden. Ein Eingangsjoch des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes nimmt Leistung vom Motor der Maschine über die Getriebeausgangswelle der Maschine auf. Diese Art von Leistungsabnahmegetriebe bietet gewisse Vorteile gegenüber anderen Arten von Leistungsabnahmegetrieben, wie beispielsweise Seitenantriebsleistungsabnahmegetrieben, die typischerweise weniger Leistung liefern als das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe, und vordere und hintere Motorleistungsabnahmegetriebe, die oft nicht gut in den physischen Aufbau einer typischen Feuerbekämpfungsmaschine passen.
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Die meisten Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe weisen einen Ableitungswellenschaltbund auf, um selektiv zwischen dem Straßenbetriebszustand und dem Pumpbetriebszustand umzuschalten. Jedoch sehen im Wesentlichen alle Planetengetriebe eine gewisse Menge an zufällig oder durch Verwirbelung bzw. Verdrehung erzeugtes Drehmoment an der Ausgangswelle vor, auch wenn diese auf neutral stehen. Somit kann der Schaltbund ”durch Drehmoment verriegelt” sein, wenn zu viel Drehmoment vorhanden ist, wenn man versucht, den Bund zu verschieben, um die Betriebszustände umzuschalten. Wenn man vom Pumpbetriebszustand zum Antriebsbetriebszustand umschaltet, kann darüber hinaus der Bediener ein ”Rattern” des Getriebes erfahren, wenn der sich drehende Bund gegen die stationäre Maschinenantriebswelle gedrückt wird, falls das durch Verwirbelung erzeugte Drehmoment an der Ausgangswelle im Motorleerlauf ausreicht, um die Pumpe zu drehen. Obwohl es möglich ist, einen mit Kupplung versehenen Eingang in das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe zu verwenden, um gewisse dieser Probleme zu beheben bzw. zu erleichtern, ist diese Lösung teuer und bringt zusätzliche mechanische Komplikationen und Versagenspunkte zu dem System hinzu.
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Die vorangegangene Besprechung des Hintergrundes ist alleine dafür vorgesehen, um dem Leser zu helfen. Sie soll nicht die Offenbarung einschränken und soll somit nicht derart aufgefasst werden, dass irgendein spezielles Element eines früheren Systems zur Anwendung in den offenbarten Beispielen ungeeignet ist, und sie soll auch nicht anzeigen, dass irgendein Element, einschließlich Elementen, die das zugrunde liegende Problem lösen, essentiell beim Ausführen der hier beschriebenen Beispiele ist. Der volle Umfang der Ausführungen und der Anwendung der hier beschriebenen Beispiele wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.
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Kurze Zusammenfassung der Offenbarung
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Gemäß einem Aspekt ist ein Verfahren zur Steuerung eines Maschinenantriebs vorgesehen, welcher einen Motor hat, der mit einem Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe über ein Getriebe verbunden ist. Das Getriebe unterstützt zumindest zwei neutrale Bedingungen und das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe unterstützt einen ersten Betriebszustand, wobei beispielsweise der Getriebeausgang mit einem oder mehreren Rädern der Maschine verbunden ist, um die Maschine zu bewegen, und einen zweiten Betriebszustand, in dem beispielsweise der Getriebeausgang mit einer Zusatzvorrichtung anstelle der Maschinenräder verbunden ist. Im Allgemeinen bezieht sich die Offenbarung auf Schaltungsvorgänge in dem Leistungsabnahmegetriebe zwischen irgendwelchen zwei Betriebszuständen, wie dem Fachmann klar sein wird. Wenn beispielsweise von einem Bediener eine Anforderung zum Schalten des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes von einem ersten Betriebszustand in einen zweiten Betriebszustand empfangen wird, wird das Getriebe automatisch zwischen seinem ersten neutralen Zustand und seinem zweiten neutralen Zustand moduliert, während das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand geschaltet wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Abbildung eines Getriebesystems, welches ein Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe aufweist;
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2 ist eine schematische Abbildung eines Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes in einem Beispiel, wo das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe in einem Pumpbetriebszustand ist;
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3 ist eine schematische Abbildung eines Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes in einem Beispiel, wo das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe in dem Straßenbetriebszustand ist;
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4 ist ein Kupplungsdiagramm, welches die logische Struktur eines beispielhaften Maschinenplanetengetriebes in einem Kupplung-5-Neutral-Zustand zeigt;
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5 ist ein Kupplungsdiagramm, welches die logische Struktur eines beispielhaften Maschinenplanetengetriebes in einem Kupplung-2-Neutral-Zustand zeigt;
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6 ist ein Zeitsteuerdiagramm, welches Drehmomentverwirbelungen oder Drehmomentstörungen gemäß einem Aspekt des offenbarten Systems zeigt;
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7 ist ein Kupplungsdiagramm, welches die logische Struktur eines beispielhaften Maschinenplanetengetriebes in einem Kupplung-5-Neutral-Zustand zeigt, der durch die Kupplung 4 gebremst ist; und
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8 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Getriebesteuerung gemäß einem veranschaulichenden Beispiel zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Diese Offenbarung beschreibt ein System zum Erleichtern von Umschaltvorgängen zwischen Betriebsmodi in einem Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe durch das Überwinden einer Drehmomentverriegelung, die oft Umschaltungen zwischen Betriebszuständen schwierig macht. 1 ist eine schematische Abbildung eines Maschinenantriebssystems 100, welches ein Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe aufweist, welches in Verbindung mit hier beschriebenen Beispielen zu verwenden ist. Das Antriebssystem 100 weist in erster Linie eine Antriebsquelle, wie beispielsweise einen Motor 101, ein Getriebe 102 und ein Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe 103 auf. Das Getriebe 102 weist eine Ausgangswelle 104 auf, die mit einem Eingang des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes 103 verbunden ist. Das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe 103 weist zwei Ausgänge auf, wobei der eine davon mit der Maschinenantriebswelle 105 verbunden ist, die die Maschinenräder 106 antreibt. Der andere Ausgang des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes 103 ist mit einer Zusatzvorrichtung verbunden, beispielsweise mit einer Wasserpumpe 107. Schließlich weist das Antriebssystem 100 auch eine Steuervorrichtung 108 auf, die mit dem Motor 101, mit dem Getriebe 102 und dem Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe 103 über Sensoren verbunden ist, und/oder Betätigungsvorrichtungen zur Steuerung des Betriebs des Systems 100.
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Wiederum mit Bezug auf 1 kann die Steuervorrichtung 108 einen oder mehrere Motorbetriebssensoreingänge 109 und/oder Motorsteuerausgänge 110, einen oder mehrere Getriebebetriebssensoreingänge 111 und/oder Getriebesteuerausgänge 112 und einen oder mehrere DPTO-Betriebssensoreingänge 113 und/oder DPTO-Steuerausgänge 114 aufweisen. Die Steuervorrichtung 108 wird über einen vorgesehenen Prozessor betätigt, der geeignet ist, um die hier beschriebenen Schritte und Berechnungen auszuführen. Die Steuerung durch den Prozessor kann durch Ausführen eines vom Computer auszuführenden Codes, d. h. Anweisungen, betrieben werden, die auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, wie beispielsweise in einem ROM bzw. Lesespeicher, in einem RAM bzw. Arbeitsspeicher, in einem Flash-Speicher und anderen Arten eines Mediums, egal ob optisch, magnetisch oder elektronisch.
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Wie oben besprochen, ist das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe bzw. DPTO 103 zwischen zwei Betriebszuständen umschaltbar, beispielsweise einem ”Straßenbetriebszustand” und einem ”Pumpbetriebszustand”. In dem veranschaulichten Beispiel treibt der Motor 101 die Räder 106 der Maschine in einem Straßenbetriebszustand (einem ersten Betriebszustand) an, und treibt die Wasserpumpe 107 im Pumpbetriebszustand (einem zweiten Betriebszustand) an. Die Darstellung der 2 zeigt eine detaillierte schematische Abbildung des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes 103, wenn das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe 103 im Pumpbetriebszustand konfiguriert bzw. geschaltet ist. Das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe 103 weist eine Eingangswelle 200 auf, um Drehleistung von der Getriebeausgangswelle aufzunehmen. Die Eingangswelle 200 ist an einem Eingangszahnrad 201 befestigt, so dass die Eingangswelle 200 und das Eingangszahnrad 201 sich als eine Einheit drehen.
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Das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe 103 weist in dem veranschaulichten Beispiel weiter einen Schaltbund 202 auf, der verschiebbar ist, um das Eingangszahnrad 201 entweder mit einem Ausgangszahnrad 203, einer Ausgangswelle 204 oder einem Pumpeneingangszahnrad 205 über ein Antriebszahnrad 206 zu verbinden. Die Eingangswelle 200 wird über ein Lager oder eine Hülse 207 konzentrisch mit dem Pumpeneingangszahnrad 205 gehalten. Der Schaltbund trägt innere Stege bzw. Zähne und Nuten, die konfiguriert sind, um mit den Zähnen des Eingangszahnrades 201 zusammenzupassen, während er mit dem Ausgangszahnrad 203 oder dem Antriebszahnrad 206 in Eingriff steht, um selektiv das Eingangszahnrad 201 mit dem Ausgangszahnrad 203 oder dem Antriebszahnrad 206 zu verbinden, und zwar abhängig vom Betriebszustand des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes 103. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der Schaltbund 202 in einer Position, um das Eingangszahnrad 201 an dem Antriebszahnrad 206 zu befestigen. In dieser Konfiguration wird die Drehung der Eingangswelle 200 über den Schaltbund 202 zum Antriebszahnrad 206 und zu den Pumpeneingangsrädern 205 übertragen, wobei somit die Pumpe 208 über das Zahnrad 209 angetrieben wird. Es wird klar sein, dass andere Zahnradanordnungen innerhalb der offenbarten Prinzipien möglich sind.
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Wenn der Schaltbund 202 außer Eingriff mit dem Antriebszahnrad 206 und in Eingriff mit dem Ausgangszahnrad 203 geschoben wird, kann man sagen, dass das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe 103 im Straßenbetriebszustand ist, und zwar dahingehend, dass die Bewegung der Eingangswelle 200 über den Schaltbund 202 zur Ausgangswelle 204 übertragen wird. 3 ist eine schematische Abbildung des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes 103 im Straßenbetriebszustand. Es ist zu sehen, dass der Schaltbund 202 die Eingangswelle 200 mit der Ausgangswelle 204 verbindet. Zur gleichen Zeit ist das Pumpenantriebszahnrad 206 in diesem Betriebszustand nicht mit dem Fahrzeuggetriebe verbunden und kann sich frei drehen. Dieser Betriebszustand ist beispielsweise nützlich, wenn die Maschine, welche das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe 103 aufnimmt, fährt, und nicht Zusatzfunktionen ausführt, wie beispielsweise Pumpen.
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Im Allgemeinen läuft der Motor 101 der Maschine 100 zu einem solchen Zeitpunkt im Leerlauf, wenn der Anwender oder Bediener einen Schaltvorgang von einem Betriebszustand des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes zum anderen anfordert. Tatsächlich ist es wünschenswert, die Motordrehzahl in vielen Fällen zu minimieren, um Spannungen in den Komponenten beim Schalten zu vermeiden, und eine solche Verriegelung kann verwendet werden, um sicherzustellen, dass ein Schaltvorgang des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes nicht ausgeführt wird, wenn die Motordrehzahl und/oder das Motordrehmoment übermäßig groß sind. Auch wenn der Motor 101 im Leerlauf ist und das Getriebe 102 im neutralen Gang ist, gibt es jedoch im Allgemeinen ein gewisses Ausmaß an Drehmoment, welches durch das Getriebe 102 übertragen wird. Tatsächlich liefern im Wesentlichen alle Planetengetriebe ein gewisses Ausmaß von zufälligem bzw. anfänglichem oder durch Verwirbelung erzeugtem Drehmoment an der Getriebeausgangswelle (d. h. der Eingangswelle 200), wenn sie auf neutral sind. Dieses Verwirbelungsdrehmoment kann beträchtlich groß sein und es wurde mit bis zu 30 Nm gemessen.
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Dieses auftretende Drehmoment verursacht eine Anzahl von Problemen, wobei eines davon als ”Drehmomentverriegelung” bekannt ist. Eine Drehmomentverriegelung tritt auf, wenn der Schaltbund 202 nicht verschiebbar außer Eingriff von seiner gegenwärtigen Anordnung gebracht werden kann, um Betriebszustände umzuschalten, weil zu viel Drehmoment zwischen dem Schaltbund 202 und einem dazu passenden Element vorhanden ist. Die Reibung zwischen den zusammenpassenden Oberflächen des Schaltbundes 202 und einer angetriebenen Oberfläche ist im Wesentlichen proportional zu der Kraft zwischen den Oberflächen, die proportional zu dem aufgebrachten Drehmoment ist. Wenn somit in irgendeinem Betriebszustand übermäßig viel Drehmoment vorhanden ist, ist auch übermäßig viel Gleitreibung bezüglich des Schaltbundes 202 vorhanden, was die Schwierigkeit des Umschaltens zwischen Betriebszuständen erhöht oder dies sogar verhindert.
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Darüber hinaus kann der Bediener in einem Beispiel, wenn er vom Pumpbetriebszustand auf den Antriebsbetriebszustand schaltet, ”Rattern” erfahren, wenn der sich drehende Bund 202 gegen das stationäre Maschinenausgangszahnrad 203 gedrückt wird, wenn das durch Verwirbelung erzeugte Drehmoment an der Getriebeausgangswelle 200 im Motorleerlauf ausreichend ist, um die Pumpe 208 zu drehen. Dieses Phänomen kann sowohl die Maschine 100 beschädigen als auch den Bediener stören.
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In einem Ausführungsbeispiel wird das Verwirbelungsdrehmoment des Getriebes 102 überwunden, um Schaltvorgänge zwischen den Betriebszuständen zu gestatten, ohne zuerst auf einen Getriebezustand zu schalten, der nicht neutral ist, wie beispielsweise rückwärts. Insbesondere wird eine berechnete Abfolge von Drehmomentimpulsen während eines Schaltvorgangs in einen Betriebszustand mittels einer beliebigen Reihe von Schaltvorgängen zwischen mehreren neutralen Zuständen aufgebracht. Die Schaltvorgänge zwischen neutralen Betriebszuständen bauen periodisch innere Trägheitskräfte innerhalb des Getriebes 102 auf und ab, und zwar aufgrund der Unterschiede bei den sich drehenden und stationären Elementen in jedem Zustand. Die so erzeugte Störung am Schaltbund löst die Reibung des Eingriffes und gestattet, dass der Schaltbund 202 in Eingriff mit einem anderen damit zusammenpassenden Element bewegt wird, wobei somit der Schaltvorgang aus dem Betriebszustand ausgeführt wird.
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Obwohl ein Bediener schnell zwischen dem ersten Gang und Rückwärts umschalten kann, um zu gestatten, dass ein Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe schaltet, wird dies ein Risiko einer unbeabsichtigten Bewegung des Fahrzeugs mit sich bringen. Das veranschaulichte Beispiel eliminiert im Wesentlichen dieses Risiko, da es die Verwendung von interner Trägheit verwendet, um Drehmomentstörungen zu erzeugen, und im bevorzugten Ausführungsbeispiel tatsächlich nicht das Getriebe in einen Antriebsgang bringt, um eine Drehmomentstörung zu erzeugen.
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Um den Einfluss der Verwendung von mehreren neutralen Zuständen zu verstehen, ist die logische Struktur eines beispielhaften Planetengetriebes 400 mit fünf Kupplungen im Kupplungsdiagramm der 4 gezeigt. In dem veranschaulichten Beispiel ist das Getriebe 400 in einem Kupplung-5-Neutral-Zustand, in Eingriff, was bewirkt, dass gewisse Elemente sich drehen und andere stationär bleiben. In dem veranschaulichten Beispiel sind die Elemente entlang des gestrichelten Pfades 104 im Kupplung-5-Neutral-Zustand stationär.
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5 ist eine schematische Abbildung der logischen Struktur eines beispielhaften Planetengetriebes 400 mit fünf Kupplungen, wobei das Getriebe 400 in einem Kupplung-2-Neutral-Zustand, in Eingriff ist. In dem veranschaulichten Beispiel drehen sich die Elemente entlang des gestrichelten Pfades 104 nun anstatt stationär zu sein. Die sich drehenden Elemente entlang des Pfades 104 haben einen Winkelimpuls bzw. einen Drehimpuls, der freigegeben wird, wenn das Getriebe 102 aus dem Kupplung-2-Neutral-Zustand in den Kupplung-5-Neutral-Zustand geschaltet wird. Anders gesagt, eine Veränderung des Drehmomentes ist erforderlich, um den Winkel- bzw. Drehimpuls zu verändern. Die Vergrößerung des Impulses der Verbindung 104 hat einen positiven Drehmomentimpuls an der Ausgangswelle 104 (eingreifende Kupplung 2) zur Folge. Die Verringerung des Impulses der Verbindung 104 hat einen negativen Drehmomentimpuls an der Ausgangswelle 104 (eingreifende Kupplung 5) zur Folge.
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Somit liefert das Hin- und Herschalten zwischen zwei mit unterschiedlichen Kupplungen verbundenen Neutral-Zuständen ein abwechselndes positives/negatives Drehmoment an der Getriebeausgangswelle 104. 6 ist ein Zeitsteuerdiagramm 600, welches die Drehmomentimpulsabfolge veranschaulicht, welche durch das Wechseln zwischen dem Kupplung-2-Neutral-Zustand und dem Kupplung-5-Neutral-Zustand erzeugt wird. Die vertikale Achse bezeichnet das Getriebeausgangsdrehmoment in Nm, während die horizontale Achse die verstrichene Zeit in Sekunden darstellt. Es ist zu sehen, dass die positiven Drehmomentimpulse auf eine Größe von ungefähr 200 Nm ansteigen und allmählich innerhalb ungefähr 3 Sekunden abnehmen, während die negativen Drehmomentimpulse auf eine ähnliche Größe ansteigen, jedoch scharf innerhalb von 1,5 Sekunden abnehmen.
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Wie oben erwähnt, ist die axiale Reibung, die der Schaltbund 202 erfährt, proportional zum Drehmoment an der Eingangswelle 200 des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes (d. h. der Getriebeausgangswelle 104 im veranschaulichten Beispiel). Somit ist die vom Schaltbund 202 erfahrene axiale Reibung während der Drehmomentimpulsabfolge von der gleichen Form wie beim Zeitsteuerdiagramm 600.
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Diese periodische Unterbrechung des axialen Drehmomentes gestattet, dass der Schaltbund 202 beginnt, sich mit weniger Aufwand zu bewegen, und dann fortfährt, sich zu bewegen, sobald die statische axiale Reibung des Schaltbundes 202 überwunden ist.
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In einem Ausführungsbeispiel werden eine oder mehrere Kupplungen des Getriebes 102 verwendet, um den Getriebeausgang 402 (die Welle 104) zu bremsen, wenn das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe 103 vom Pumpbetriebszustand in den Straßenbetriebszustand geschaltet wird. Insbesondere ist das Verwirbelungsdrehmoment des Getriebes 102 oft ausreichend, um die Pumpe zu drehen, insbesondere wenn die Pumpe trocken ist, was die Möglichkeit des Ratterns des Zahnrades vergrößert, wenn das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe 103 zurück in den Straßenbetriebszustand geschaltet wird.
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Somit wird in einem weiteren Ausführungsbeispiel eine zusätzliche Kupplung aktiviert, um den Getriebeausgang 402 (die Welle 104) gerade vor einem Schaltvorgang des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes 103 vom Pumpenbetriebszustand in den Straßenbetriebszustand zu bremsen. In dem veranschaulichten Beispiel bewirkt die Kupplung Nr. 4, wenn sie während eines Kupplung-5-Neutral-Zustandes aktiviert wird, dass der Ausgang 402 (die Welle 104) aufhört, sich zu drehen. Insbesondere muss, sobald zwei Elemente eines Planetenstrangs stationär sind (beispielsweise entlang der Pfade 401 und 403) das dritte Element (beispielsweise entlang des Pfades 404) auch stationär sein, welches in diesem Fall den Ausgang 402 aufweist.
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Die oben beschriebenen Prinzipien können auf eine große Vielzahl von Schaltsequenzen und Schaltvorgängen angewendet werden. Ein beispielhafter Schaltvorgang 800 des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes wird mittels des Flussdiagramms der 8 veranschaulicht. Anfänglich empfängt das Verfahren im Schritt 801 eine Bedieneranzeige, wie beispielsweise über die Anwenderschnittstelle 115, dass der Betriebszustand des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes bzw. DPTO 103 umzuschalten ist. Das Verfahren überprüft den Getriebezustand im Schritt 802, um zu überprüfen, dass die Anforderungen für die Umschaltung des Betriebszustandes erfüllt sind. Beispielsweise sollte das Getriebe vorzugsweise in einem neutralen Gang sein und die Drehzahl von irgendwelchen sich drehenden Komponenten, die mit dem Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe assoziiert sind, sollte geringer als eine gewisse Größe sein, beispielsweise geringer als 175 U/min. Dies verhindert übermäßige Spannungen in den Komponenten, beispielsweise eine Abnutzung oder Beschädigung der Kupplung während Schaltvorgängen.
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Im Schritt 802a bestimmt das Verfahren, ob der angeforderte Schaltvorgang aus dem Pump-Betriebszustand in den Straßenbetriebszustand ist. Wenn dies so ist, geht das Verfahren zum Schritt 803, wo es eine Bremse anwendet, wie beispielsweise eine Getriebebremse, um die Drehung der Komponenten zu stoppen, die mit dem Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe 103 assoziiert sind. Wenn beispielsweise die Eingangswelle 200 des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes 103 und die Pumpe 208 sich drehen, ist es wünschenswert, diese Elemente vor dem Umschalten des Betriebszustandes zu stoppen. Ein geeignetes Getriebebremsensystem wird oben bezüglich der 7 besprochen, jedoch können stattdessen andere geeignete Bremsvorrichtungen oder Prozesse verwendet werden.
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Das Verfahren überprüft im Schritt 804, dass die mit dem Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe 103 assoziierten Komponenten aufgehört haben, sich zu drehen. Wenn die Komponenten nicht aufgehört haben, sich zu drehen, kann das Verfahren eine Schleife zurück zum Schritt 803 machen, um den Bremsvorgang fortzusetzen. Optional kann das Verfahren nach einer vorbestimmten Anzahl von Schleifen, beispielsweise drei, zwischen den Schritten 804 und 803 einen Betriebszustandsumschaltfehler im Schritt 808 signalisieren und aufhören. Sobald das effektive Abbremsen im Schritt 804 bestätigt worden ist, geht das Verfahren zum Schritt 804a und schiebt den Schaltbund aus seiner gegenwärtigen Position in die andere Position und hört auf.
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Wenn stattdessen im Schritt 802a bestimmt wird, dass der erforderliche Schaltvorgang vom Straßenbetriebszustand auf den Pumpenbetriebszustand ist, geht das Verfahren zum Schritt 805 und beginnt, periodisch den Gang des Getriebes 102 zwischen seinem gegenwärtigen neutralen Zustand und einem zweiten neutralen Zustand zu modulieren, um eine Drehmomentstörung zu erzeugen, während der Schaltbund 202 aus seiner gegenwärtigen Position in die gegenüberliegende Position geschoben wird. Im Schritt 806 überprüft das Verfahren, ob der Bund 202 verschoben worden ist. Der Schritt 806 kann für eine vorbestimmte Anzahl von Malen wiederholt werden, beispielsweise dreimal, und wenn der Bund 202 noch nicht ausreichend verschoben worden ist, kann das Verfahren im Schritt 808 einen Betriebszustandsumschaltfehler signalisieren und aufhören.
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Anderenfalls beendet das Verfahren im Schritt 807 die Modulation des Getriebes 103 zwischen neutralen Zuständen, signalisiert über die Anwenderschnittstelle 115, dass der Betriebszustandsumschaltvorgang vollendet ist und entriegelt das Getriebe 103, d. h. gestattet dem Bediener, in andere Getriebegänge als neutral zu schalten.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die industrielle Anwendbarkeit des hier beschriebenen DPTO-Umschaltsteuersystems wird leicht aus der vorangegangenen Besprechung klar. Die vorliegende Offenbarung ist auf Maschinen mit einem Antriebsstrang anwendbar, die ein damit assoziiertes Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe (DPTO) haben, wobei Beispiele von solchen Maschinen gewisse Maschinen sind, wie beispielsweise Brandbekämpfungsmaschinen, die sowohl Antriebsdienste als auch Zusatzdienste aufweisen, wie beispielsweise das Pumpen von Wasser, den Betrieb eines Werkzeugs oder einer Einrichtung und so weiter. Das beschriebene System und die beschriebene Technik gestatten ein einfacheres Umschalten zwischen einem Straßenbetriebszustand, in dem der Maschinenantriebsstrang zum Vortrieb verwendet wird, und einem anderen Betriebszustand, beispielsweise einem Pump-Betriebszustand, in dem der Maschinenantriebsstrang stattdessen verwendet wird, um die zusätzliche Funktion anzutreiben. Beispielsweise kann eine Feuerbekämpfungsmaschine, die ein Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe einsetzt, um eine Wasserpumpe anzutreiben, Vorteile aus einer Anwendung der hier offenbarten Lehre ziehen. Bei solchen Maschinen kann die Anwendung der vorangegangenen Lehre eine vergrößerte Langlebigkeit des Antriebsstrangs und des Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebes vorsehen und den Betrieb erleichtern, indem eine Drehmomentverriegelung minimiert wird, die angetroffen wird, wenn zwischen dem Straßenbetriebszustand und dem Pumpbetriebszustand umgeschaltet wird. Das beschriebene System gestattet es dem Bediener einer solchen Maschine, automatisch eine Drehmomentverriegelung zu überwinden, ohne das Maschinengetriebe zu schalten, um eine Einstellung zu bestimmen, wenn die Drehmomentverriegelung verringert oder minimiert wird. Wenn somit beispielsweise eine Feuerbekämpfungsmaschine an einem Brandeinsatzort ankommt, wird sie im Straßenbetriebszustand ankommen. Sobald sie jedoch stationär ist, wird die Maschine schnell über das Antriebsstrangleistungsabnahmegetriebe in den Pumpbetriebszustand schalten und Wasser zu einem oder mehreren Schläuchen und Düsen liefern, die auf das Feuer gerichtet sind. Wenn in ähnlicher Weise die Feuerbekämpfungsmaschine ihre Aufgabe am Brandort vollendet hat, kann sie schnell in den Straßenbetriebszustand zurückkehren und eine Bewegung zu einem anderen Ereignis oder zurück zu einer Feuerwehrstation oder einer anderen Lagervorrichtung beginnen.
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Es wird klar sein, dass die vorangegangene Beschreibung Beispiele des offenbarten Systems und der offenbarten Technik bietet. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass andere Ausführungen der Offenbarung im Detail von den vorangegangenen Beispielen abweichen können. Alle Bezugnahmen auf Beispiele hier sollen insbesondere Bezug auf das Beispiel nehmen, welches an diesem Punkt besprochen wird, und sie sollen nicht irgendeine Einschränkung bezüglich des Umfangs der Offenbarung oder der Ansprüche im Allgemeinen bedeuten. Alle Aussagen bezüglich einer Unterscheidung oder Herabsetzung bezüglich gewisser Merkmale sollen anzeigen, dass diese Merkmale weniger bevorzugt werden, jedoch sollen diese Aussagen sie nicht vollständig aus dem Umfang der Ansprüche ausschließen, außer falls dies in anderer Weise deutlich gemacht wird.
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Die Erwähnung von Wertebereichen hier soll nur als ein schnelles Verfahren dienen, um einzeln auf jeden getrennten Wert Bezug zu nehmen, der in diesen Bereich fällt, außer wenn dies in anderer Weise verdeutlicht wird, und jeder getrennte Wert ist in der Beschreibung mit eingeschlossen, als wenn er einzeln dort erwähnt worden wäre. Alle hier beschriebenen Verfahren können in jeglicher geeigneter Reihenfolge ausgeführt werden, außer wenn dies hier anders dargestellt ist oder in anderer Weise klar durch den Textzusammenhang in Abrede gestellt wird.
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Entsprechend zieht diese Offenbarung das Einbeziehen von allen Modifikationen und äquivalenten Ausführungen des in den beigefügten Ansprüchen wiedergegebenen Gegenstandes in Betracht, soweit dies gesetzlich zulässig ist. Darüber hinaus wird irgendeine Kombination der oben beschriebenen Elemente in allen möglichen Variationen in Betracht gezogen, außer wenn dies hier in anderer Weise dargelegt wird oder diesem in anderer Weise klar durch den Zusammenhang widersprochen wird.
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Zusammenfassung
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ANTRIEBSSTRANGDREHMOMENTSTÖRUNG ZUR LEISTUNGSABNAHMEBETRIEBSZUSTANDSUMSCHALTUNG
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Die Anmeldung bezieht sich auf eine Leistungsabnahmewelle zwischen einer neutralen Position und einer aktiven Position. Ein Schaltbund dient zum Koppeln und Entkoppeln der Welle mit einem Motor. Um einen Schaltvorgang zu vermeiden, während Drehmoment auf eine Eingangswelle aufgebracht wird, führt eine Steuervorrichtung Drehmomentfluktuationen über die Umwandlung von innerer Trägheit ein. Das Planetengetriebe wird zu diesem Zweck zwischen ersten und zweiten neutralen Zuständen geschaltet.
