DE19535093A1 - Stufenloses Getriebe, insbesondere mit Leistungsverzweigung - Google Patents
Stufenloses Getriebe, insbesondere mit LeistungsverzweigungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenloses Getriebe, bevorzugt ein
Leistungsverzweigungsgetriebe mit hydrostatischem oder mechanischem stufenlosem Wandler und
dessen Steuer- und Regeleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und weiterer
unabhängiger Ansprüche. Das Getriebe erlaubt unterschiedliche Fahrstrategien bzw.
Fahrprogramme, die bedienungsfreundlich einstellbar bzw. abrufbar sind. Desweiteren ist eine
Wandlerüberbrückung an mehreren Übersetzungspunkten schaltbar und höchstmögliche
Bremswirkung über den stufenlosen hydrostatischen Wandler ausnutzbar und komfortabel
steuerbar. Zur Schaltoptimierung von Bereichsschaltungen, Festpunktschaltungen zur Wandler-
Überbrückung u. a. ist eine gezielte Verstellkorrektur des stufenlosen Wandlers vorgesehen.
Ähnliche Teil-Einrichtungen sind bereits bekannt. Sie erfordern jedoch größeren Aufwand
an Kosten, Gewicht und Bauraum.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile, insbesondere bei stufenlosen Getrieben,
vor allem hydrostatisch-mechanischen leistungsverzweigten Getrieben, zu beseitigen. Darüber
hinaus sollen die Vorteile des stufenlosen Getriebes auch durch Verbesserung der aus der EP-A-
0280 757 bekannten Einrichtungen besser ausnutzbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Hauptansprüchen aufgeführten
Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den
Unteransprüchen und der Beschreibung hervor
Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 Schaltplan der Steuer- und Regelungseinrichtung für ein stufenloses Getriebe mit
mehreren Schaltbereichen,
Fig. 2 Getriebeaufbau mit Einrichtung zur Hydrostat-Überbrückung eines stufen
losen, insbesondere hydrostatischen Getriebes mit Leistungsverzweigung,
Fig. 3 Getriebeschema eines stufenlosen hydrostatischen Leistungsverzweigungsgetriebes,
Fig. 4 Getriebeaufbau mit hydrostatischer Bremseinrichtung (Hydrostat-Retarder),
Fig. 5 u. 6 Getriebe mit Einrichtung zur Bremsenergie-Rückgewinnung,
Fig. 6i, 6k, 6m Diagramm Fahrregelung,
Fig. 7 u. 7a Verstell-, Drehzahl-, Drehmoment-, Druckverlauf während eines Schaltablaufes,
Fig. 7b Funktionsdarstellung für Festpunktschaltung KB,
Fig. 8 Schaltplan.
Fig. 8a Funktionsdarstellung für Anfahr-Automatik.
Fig. 1 stellt den Grund-Schaltplan eines stufenlosen, insbesondere hydrostatischen
Leistungsverzweigungsgetriebes mit mehreren Schaltbereichen dar. Ein Getriebe-Schema eines
derartigen Getriebes ist in Fig. 3 aufgezeigt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Getriebeverstellung über ein aus zwei oder mehreren
Betriebssignalen, insbesondere Motordrehzahl-Signal b und Gaspedalsignal oder Motor-
Regelsignal a bzw. Drosselklappenwinkel DW resultierendes Signal c oder/und über eine
sogenannte EP-Verstellung, gemäß Fig. 8, mit zwei Eingangssignalen C1 und C2 zur Verstellung
des Hydrostatgetriebes möglich. C1 und C2 sind elektrische Größen, die auf einer elektrischen
Verstellung mit Proportionalmagnet wirken und in proportionaler Abhängigkeit zur Verstellgröße
des Hydrostaten stehen.
Das Gaspedalsignal a kann ein Drosselklappen-Verstellsignal sein oder auch als Motor-
Regelsignal k, das über das Steuergerät 5 mit dem Motor verbunden ist, dienen, wobei das Signal k
mit dem Gaspedalsignal identisch ist oder eine modulierte Größe, in Abhängigkeit zu bestimmten
Betriebsparametern, darstellt.
Die Erfindung betrifft desweiteren ein Kraftfahrzeuggetriebe, insbesondere mit
Leistungsverzweigung, das aus einem stufenlosen Wandler 4c, gemäß Fig. 2; 3; 4; 5, bevorzugt
einem hydrostatischen Wandler, der aus einer ersten und einer zweiten Hydrostateinheit besteht,
wobei beide Einheiten bevorzugt eine gemeinsame Baueinheit bilden und Antrieb oder/und Abtrieb
des stufenlosen Wandlers 4c, je nach Ausführungsform, über Direktantrieb oder über
zwischengeschaltete Triebräder erfolgt. Die Leistung wird eingangsseitig aufgeteilt in zwei
Leistungszweige, wobei ein Leistungszweig über den stufenlosen Wandler fließt und vor dem
Getriebeausgang wieder gegebenenfalls in einem Summierungsgetriebe 5c mit dem anderen
Leistungszweig aufsummiert wird. Leistungsverzweigungsgetriebe bestehen aus einem oder
mehreren Schaltbereichen. Die Schaltung von einem in den anderen Bereich erfolgt vorzugsweise
an jeweils einem End-Verstellpunkt des Hydrostaten, wobei innerhalb der Schaltphase die
Verstellgröße, mit Ausnahme eventueller geringfügiger Verstellkorrekturen, unverändert bleibt. So
wird zum Beispiel bei einem 4-Bereichsgetriebe, wie in Fig. 3 dargestellt, der Hydrostat über den
gesamten Übersetzungsbereich viermal von einem Verstellmaximum zum anderen
Verstellmaximum durchfahren. Bei diesem Getriebe nach Fig. 3 ist im Anfahrzustand bei
geschlossenen Kupplungen KS und KV und nach Schließen der Kupplung 1 der Hydrostat auf seine
maximale negative Verstellgröße eingestellt. Zum Anfahren wird nun der Hydrostat
zurückgeschwenkt auf "Null" und darüber hinaus bis zu seinem anderen Verstellende, positives
Verstellmaximum, wo am Ende des ersten und zu Beginn des zweiten Schaltbereiches bei
Synchronlauf aller Kupplungsglieder der zweite Bereich durch Schließen der Kupplung K2 und
Öffnen der Kupplung K1 der zweite Bereich geschaltet ist. Nun wird der Hydrostat wieder
zurückgeregelt innerhalb des zweiten Schaltbereiches bis auf "Null" und darüber hinaus bis zu
seinem negativen Verstellmaximum, um den dritten Schaltbereich durch Schließen der Kupplung
K3 und Öffnen der Kupplung KV zu schalten. Der dritte Bereich wird nun wiederum durch
Rückregelung des Hydrostaten durch "Null" und weiter bis zu seinem positiven Verstellmaximum,
wo am Ende des dritten Schaltbereiches nun bei Synchronlauf die Kupplung K4 und Öffnen der
Kupplungen KV und K3 der vierte Bereich geschaltet wird. Durch Rückregelung des Hydrostaten
bis zum entgegengesetzten Verstellmaximum, entsprechend negativem Verstellende, des
Hydrostaten wird der Hydrostat zum letzten mal voll durchfahren bis Erreichen des
Übersetzungsendpunktes des Getriebes. Der mechanische Leistungsanteil wird bei diesem Getriebe
über Stirnradstufen 26c und der hydrostatische Leistungsanteil über die Zahnradstufe 10b, den
hydrostatischen Wandler 4c und den Triebstrang 7c mit Zahnradstufe 228 auf das
Summierungsgetriebe 5c geleitet. Das Summierungsgetriebe ist hier als mehrwelliges
Planetengetriebe P1 ausgebildet, in dem die mechanische und hydraulische Leistung aufsummiert
wird. Im ersten und im zweiten Schaltbereich fließt die mechanische und hydraulische Leistung
über den zweiten Planetentrieb P2 bei geschlossener Kupplung KV. Für den Rückwärtsbereich
wird der erste und der zweite Schaltbereich durch Schließen der Kupplung KR ermöglicht, indem
die Drehrichtung im Planetentrieb P2 umgekehrt wird.
Das jeweils erwähnte Verstellmaximum des Hydrostaten definiert den Punkt, an dem die
Schaltung in den nächsten Fahrbereich erfolgt, der nicht unbedingt das Verstellende des
Hydrostaten sein muß, sondern auch etwas davor liegen kann, um zum Beispiel lastabhängigen
Schlupf des Hydrostatgetriebes ausgleichen zu können. Auch ist unter Synchronlauf der zu
schließenden Kupplungselemente nicht absoluter Synchronlauf sondern der Synchronlaufbereich
definiert, der auch gewollte oder nicht gewollte Synchronlauffehler beinhalten kann, die durch die
Schalt- bzw. Bereichskupplungen überbrückt bzw. noch aufgenommen werden können.
Getriebe dieser Art sind nach DE 40 27 724, DE 41 06 746, EP 0 386 214, US 5,267,911, die
mit Bestandteil dieser Erfindung sind, näher beschrieben. Die Erfindung stellt unter anderem eine
verbesserte Ausgestaltung dieser bekannten Getriebe sowie der Erfindung gemäß DE-A 44 17 335;
EP 0599 263 dar. Die Beschreibung der beiden letztgenannten Druckschriften sind Teil dieser
Patentanmeldung und dienen zur näheren Erläuterung von Einzelheiten.
Zur Verbesserung des Wirkungsgrades, des Geräuschverhaltens oder/und zur Schaffung
einer wirksamen integrierten Bremsanlage sieht die Erfindung unter anderem vor, einen oder
mehrere hydrostatisch-leistungslose Betriebspunkte, insbesondere Übersetzungsfestpunkte, zu
realisieren. Zu diesem Zweck wird der Hydrostat an einem oder an mehreren Betriebspunkten, die
insbesondere in Hauptbetriebsbereichen liegen, durch entsprechend ausgebildete Einrichtungen
abgeschaltet bzw. überbrückt, um diesen in leistungslosen Zustand zu versetzen. Diese Abschalt-
bzw. Überbrückungseinrichtung wird in Form einer Hydrostat-Sperreinrichtung KH oder/und
einer Bereichs-Blockschaltung oder/und einer Stabilisierungseinrichtung KD mit oder ohne
Direkt-Durchtrieb ohne Hydrostatleistungsanteil realisiert.
Desweiteren ist das Getriebe mit einer Bremseinrichtung ausgestattet, die in
Wirkverbindung mit der Hydrostat-Überbrückungseinrichtung bzw. Übersetzungs-
Festpunktschaltung und dem stufenlosen Wandler 4c steht, wie teilweise in DE 44 17 135 A1
beschrieben.
In Fig. 4 ist beispielhaft ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem hydrostatischen
Wandler 4c und einem Summierungsgetriebe 5c dargestellt. Das Summierungsgetriebe 5c kann
auch die Funktion eines Verzweigungsgetriebes haben, weshalb nachfolgend auch die Bezeichnung
"Summierungs-/Verzweigungsgetriebe" verwendet wird. Der hydrostatische Wandler besteht aus
einer ersten Hydrostateinheit A verstellbaren Volumens und einer zweiten Hydrostateinheit B
vorzugsweise konstanten Volumens. Beide Hydrostateinheiten A und B bilden vorzugsweise eine
gemeinsame Baueinheit, die direkt oder über Triebräder mit der Antriebswelle 1c und auf der
gegenüberliegenden Seite direkt über weitere Triebräder mit einem Summierungsgetriebe 5c in
Triebverbindung steht. Das Summierungsgetriebe ist vorzugsweise als Planetengetriebe
ausgebildet, dem je nach Ausführung ein weiteres Getriebe 5d, mit oder ohne Schalteinrichtungen,
z. B. für Bereichsschaltungen zum Schalten mehrerer Fahrbereiche, zugeordnet sein kann. Die
Leistung wird bei diesem Getriebe eingangsseitig aufgeteilt in einen hydrostatischen und einen
mechanischen Zweig. Der hydrostatische Leistungsanteil fließt über die Triebräder und
Zwischenglieder 227 über den stufenlosen Wandler 4c und die Triebräder auf das
Summierungsgetriebe 5c. Der mechanische Zweig wird direkt oder über Zwischenglieder in das
Summierungsgetriebe 5c geleitet, indem hydraulische und mechanische Leistungsflüsse
aufsummiert werden und gemeinsam auf die Abtriebswelle 2c gelangen. Der stufenlose Wandler
bzw. das Hydrostatgetriebe 4c ist hierbei mit einer Hydrostat-Überbrückungseinrichtung als
Hydrostat-Sperreinrichtung in Form einer Bremse bzw. Kupplung KH ausgestattet, die dazu dient,
die Triebwelle 7c der zweiten Hydrostateinheit B festzuhalten bzw. mit dem Gehäuse 19c des
stufenlosen Wandlers oder einem feststehenden Getriebeteil zu koppeln, so daß die bei
Leistungsverzweigungsgetrieben bekannten Stützmomente über die genannte Kupplung bzw.
Bremse bevorzugt am Getriebe- oder Wandler-Gehäuse abgestützt werden, um das
Hydrostatgetriebe zu entlasten bzw. dieses drehmomentfrei und druckfrei zu halten. Es ist auch
möglich, die Hydrostatwelle 7c der Hydrostateinheit B durch eine weitere, nicht dargestellte
Kupplung ganz zu trennen.
Die Hydrostat-Sperreinrichtung KH hat die Aufgabe, den stufenlosen Wandler 4c bzw. das
Hydrostatgetriebe in den hydraulisch leistungslosen Betriebszuständen bei Hydrostat-Verstellgröße
"Null" drehmoment- bzw. belastungsfrei zu halten. Dies wird, derart gelöst, daß die
Drehmomentstützkraft aus dem Summierungs/Verzweigungsgetriebe 5c bei Hydrostat-
Nullstellung, die in der Regel in der Mitte eines jeden Schaltbereiches liegt, nicht an den
Hydrostatelementen sondern an einem entsprechenden zwischengeschalteten Brems- bzw.
Kupplungselement gegenüber einem feststehenden Gehäuseteil bzw. Getriebeteil abgestützt wird.
Bei Getrieben mit mehreren Schaltbereichen wird das Hydrostatgetriebe mehrmals innerhalb
seinem vollen Stellbereich durchfahren, wobei innerhalb eines jeden Schaltbereiches der
hydraulisch leistungslose Zustand bei Neutralstellung, das heißt bei Verstellgröße "Null" des
Hydrostatgetriebes, entsprechend Hydrostat-Neutralstellung, vorkommt. Dieser Betriebspunkt
liegt meistens in einem wichtigen Betriebsbereich des Fahrzeuges, bei dem ein besonders guter
Wirkungsgrad gefordert wird.
In den eingangs erwähnten Leistungsverzweigungsgetrieben nach DE-A 40 27 724, DE-A
41 06 746 und PCT/DE 89 00 586, die, wie bereits erwähnt, Bestandteil dieser Erfindung sind, wird
die Verstellcharakteristik des Hydrostatgetriebes näher beschrieben.
Um hydrostatische Verspannungen in dieser Verstell-Neutrallage des Hydrostatgetriebes zu
verhindern, ist ein Bypassventil 114c vorgesehen, das zwischen die beiden Arbeitsdruckleitungen
der beiden Hydrostateinheiten A und B geschaltet ist. Dieses Bypassventil ist automatisch oder auch
manuell bei geschalteter Hydrostat-Sperreinrichtung betätigbar, wodurch beide
Arbeitsdruckleitungen drucklos bzw. ohne Differenzdruck sind. Die Hydrostat-Sperreinrichtung
bzw. die Kupplung/Bremse KH und das Bypassventil werden sinnvollerweise über den selben
Steuerdruck angesteuert, wobei das Bypassventil jedoch erst nach geschlossener Kupplung/Bremse
KH aktiviert wird, derart, daß die Druckrückmeldung nach Schließen der Kupplung KH das Signal
bzw. den Steuerdruck zur Aktivierung des Bypassventiles auslöst. Die Hydrostat-Sperreinrichtung
KH ist automatisch oder manuell schaltbar, z. B. in Abhängigkeit einer definierten Verweildauer
des Getriebes bei der Hydrostat-Neutralstellung oder in dessen Nähe von z. B. maximal 8% der
momentanen Übersetzung, wobei eine vorprogrammierte Zeitgröße für diese Verweildauer, von z. B.
2 Sekunden, das entsprechende Steuersignal für die Hydrostat-Sperreinrichtung auslöst, derart,
daß eine weitgehend nahtlose kontinuierliche Anpassung der entsprechenden Übersetzung und der
Motordrehzahl an die gewünschte Geschwindigkeit erfolgt. Für manuelle Schaltung ist vorgesehen,
bevorzugt über ein optisches oder akustisches Signal dem Fahrer diesen Betriebszustand und die
Schaltmöglichkeit anzuzeigen. Das Lösen der Hydrostat-Sperre kann ebenfalls auf verschiedene Art
erfolgen, z. B. durch ein Fahr- bzw. Gaspedal-Signal, das heißt bei Veränderung der
Gaspedalstellung oder durch ein lastabhängiges Signal oder durch verschiedene Signale, die durch
veränderliche Betriebswerte bestimmt werden. Im Hinblick auf Optimierung des
Kraftstoffverbrauches kann z. B. die Fahrregelung so ausgelegt werden, daß die Getriebe-
Wirkungsgradlinie und die Verbrauchsbestlinie des Motors eingespeichert und die
Fahrzeugregelung in Abhängigkeit zur jeweiligen Betriebssituation entscheidet, ob der
nächstliegende Getriebeübersetzungspunkt mit Hydrostat-Neutralstellung angesteuert werden soll
oder nicht. Je nach Fahrzeugart kann ein weiterer Parameter in Abhängigkeit zum Belastungs-
bzw. Geräuschverhalten des Getriebes als Entscheidungsfaktor mit eingespeichert bzw.
einprogrammiert werden. Dies kann beispielsweise bei Anwendung in einem PKW sinnvoll sein.
Die Erfindung sieht desweiteren vor, den hydraulischen Leistungszweig auch an den
Übersetzungspunkten der Bereichschaltstellen auszuschalten. Das bedeutet, daß am Ende des alten
Schaltbereiches und zu Beginn des neuen Schaltbereiches die Kupplungen KB für beide Bereiche
geschlossen bleiben und der Hydrostat in dieser Verstellgröße fixiert und lastlos gesetzt wird, z. B.
durch gleichzeitiges Betätigen des obengenannten Bypassventiles oder/und einer genauen
Ausrichtung bzw. Korrektur der Hydrostatverstellung, derart, daß die beiden hydrostatischen
Arbeitsdruckleitungen drucklos bzw. ohne Differenzdruck sind. Die Leistung wird in diesem
Schaltzustand rein mechanisch übertragen und zwar über die Kupplungen bzw.
Kupplungseinrichtungen der beiden angrenzenden bzw. benachbarten Schaltbereiche. Die
Schaltsignale für diese Schaltung können mit gleichen Signalen, wie für die Hydrostat-
Sperreinrichtung KH beschrieben, verwirklicht werden. Bei einem Getriebe, z. B. mit vier
Vorwärtsfahrbereichen, wie in Fig. 3 dargestellt, sind auf diese Art sieben Übersetzungs-
Festpunkte bei lastlosem Hydrostat schaltbar.
Die Erfindung sieht, wie erwähnt, für Leistungs-verzweigungsgetriebe eine
Stabilisierungseinrichtung KD bzw. Hydrostat-Überbrückungs-Einrichtung vor, die an einer oder
mehreren Übersetzungspunkten feste Übersetzungs-Einstellungen hält, an denen der
hydrostatische Leistungsfluß ausschaltbar ist zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades.
Wie in Fig. 4 dargestellt, ist z. B. die Abtriebswelle 2c über eine Zahnradstufe 10b mit der
Antriebswelle 1c über eine Zwischenwelle 227 durch Schließen einer Kupplung KD in
Triebverbindung, um nach Schließen dieser Kupplung das Hydrostatgetriebe lastlos zu setzen. Für
weitere wichtige Übersetzungspunkte, denen ein hoher Betriebsanteil zukommt, können weitere,
nicht dargestellte, Übersetzungsstufen mit entsprechend zugeordneter Kupplung vorgesehen
werden.
Eine Ausführung gemäß Fig. 3 zeigt z. B. eine Stabilisierungs- bzw. Hydrostat-
Überbrückungseinrichtung, bei der mittels einer Kupplung KD ein direkter Durchtrieb, ohne
Zahneingriff bzw. Zahn-Wälzleistung, zwischen Antriebswelle 1c und Abtriebswelle 2c hergestellt
und somit der Wandler 4c und das Summierungs-Verzweigungsgetriebe 5c in lastlosen Zustand
gesetzt wird.
Die Stabilisierungseinrichtung bzw. Hydrostat-Überbrückungs-Einrichtung KD ist auch mit
zwei oder mehreren Kupplungen ausführbar, (nicht dargestellt), um den stufenlosen Wandler und
das Summierungsverzweigungsgetriebe vollständig abzukoppeln. Bei Kombination mit einem
bereits beschriebenen Bypassventil oder/und einer entsprechenden Hydrostat-Verstelleinrichtung
mit gezielter Verstellregelung kann auf die zweite Kupplung verzichtet werden.
Bei Betriebszuständen, die konstante Übersetzungseinstellung bzw. Konstant-
Fahrgeschwindigkeiten fordern, sieht die Erfindung eine Verbesserung der Einrichtung gemäß der
deutschen Offenlegungsschrift DE 41 04 167, Anspruch 17 vor. Um ein häufiges Auf- und
Abschalten im Schaltbereich zweier angrenzender Bereichsschaltungen zu verhindern, dient die
beschriebene Festpunkt-Schaltung KB durch Schließen beider Bereichskupplungen, z. B. K1 und
K2, wie in Fig. 7b entsprechend der Betriebsphase Ph 2 dargestellt. Abhängig von einer oder
mehreren Betriebsgrößen wird automatisch die Festpunktschaltung KB ausgelöst, wobei die
Betriebsgröße aus einem Differenzwert des Hydrostat-Verstellvolumens ΔV oder ΔnHy oder/und
ein Differenzwert für das Lastsignal Δp oder/und ein vorprogrammiertes Zeit-Differenz-Signal oder
andere Signale sein können. Die entsprechenden vorgenannten Signalgrößen können
vorprogrammiert und in Abhängigkeit verschiedener Betriebswerte, wie Betriebstemperatur,
Gaspedal-Signal oder andere zusätzlich mit beeinflußt werden. Der Funktionsablauf ist derart, daß,
wie in Fig. 7b dargestellt, in der Nähe des Übersetzungsfestpunktes KB bei gleichbleibender
Fahrgeschwindigkeit bzw. Abtriebsdrehzahl Nab eine automatische Anhebung der
Abtriebsdrehzahl nHy der zweiten Hydrostateinheit B bei gleichzeitiger entsprechender
Absenkung der Motordrehzahl nMot um den Differenzwert delta nMot erfolgt. Gemäß Fig. 7b
kann z. B. in der ersten Betriebsphase Ph1 die erste Bereichskupplung K1 und bei
Festpunktschaltung gemäß Betriebsphase Ph2 die Kupplung K1 und K2 geschlossen sein und in
der dritten Betriebsphase Ph3 ist wiederum die Kupplung K1 geschlossen und die Kupplung K2
geöffnet. Die Differenzwerte delta nHy bzw. delta nMot für den Antriebsmotor können in
beliebiger Größe bzw. in beliebigem Verhältnis vorprogrammiert werden und je nach Fahrzeugart
unterschiedliche Größen von z. B. 5% bis 10% der jeweiligen Bezugsgröße betragen. Je nach
Getriebeaufbau können die Drehzahlgrößen nHy und nMot in unterschiedlicher Relation
zueinander liegen, wobei, z. B. wie in Fig. 7b dargestellt, die Motordrehzahlgröße nMot kleiner
ist als die Hydrostat-Drehzahlgröße nHy oder in nicht dargestellter Relation die Drehzahlen so
zueinander liegen, daß in der Phase der Festpunktschaltung Ph2 die Motordrehzahl nMot
synchron mit der Hydrostatdrehzahl nHy dreht, wie dies bei den betreffenden
Planetengetriebegliedern HMot und sHy des Getriebes nach Fig. 3 bei der Festpunktschaltung
K1/K2 durch Blockumlauf des Summierungsplanetengetriebes P1 der Fall wäre.
Die Schaltkupplung für die Hydrostat-Überbrückungseinrichtungen KH; KB; KD ist
verschiedenartig ausführbar und kann zum Beispiel für die Hydrostat-Sperreinrichtung KH
beliebig an einem der Zwischenglieder bzw. Triebelemente 7c zwischen der zweiten
Hydrostateinheit B und dem Summierungsgetriebe 5c angeordnet werden. Die Kupplungen KH;
KB; KD sind bevorzugt als formschlüssige Kupplung ausgebildet wie in der PCT-Druckschrift DE-
A 87/00 324, DE-A 41 26 650 A1 und in der europäischen PCT-Anmeldung DE 88/00 563, die
Mitbestandteil dieser Erfindung sind, näher beschrieben. Die Kupplung zeichnet sich insbesondere
dadurch aus, daß sie formschlüssig schaltbare Kupplungselemente mit einer Kupplungsverzahnung
mit oder ohne Abweisverzahnung besitzt und daß mittels eines auf einem Kupplungsträger
verschiebbar angeordneten hydraulisch betätigbarer Kolbens die Schaltung bei Synchronlauf bzw.
im Synchronlaufbereich auch bei gewisser Relativ-Drehzahl möglich ist. Es ist auch möglich, wie in
vorgenannten bekannten Druckschriften beschrieben, zusätzliche Synchronisiereinrichtungen
vorzusehen. Diese vorgenannte formschlüssige Kupplung hat den Vorteil, daß sie nahezu
schleppverlustfrei ist, da keine Reibelemente vorhanden sind. Es ist aber auch möglich, die
Kupplung als Reibkupplung in Form einer Konuskupplung, wie z. B. in der DE-A 41 26 650
dargestellt, zu verwenden. Auch diese Kupplung kann weitgehend schleppverlustfrei sein, da durch
den Konuseffekt die Reibfläche relativ gering ist. Auch die Anwendung einer Lamellenkupplung in
bekannter Bauweise kann unter Umständen sinnvoll gestaltet werden. Eine weitere Art einer
formschlüssigen Kupplung mit mechanischen Schaltelementen, z. B. mittels Schaltklaue
Schaltmuffe oder/und mit servoverstärkten Schaltelementen ist, je nach gewähltem
Getriebeaufbau, sinnvoll anwendbar. In nicht dargestellter Form ist alternativ die Kupplung KH
für die Hydrostat-Sperreinrichtung im Summierungsgetriebe 5c angeordnet. Bei Ausführung nach
Fig. 2 empfiehlt es sich, die Kupplung KH auf einer mit einem Zugkraftverstärker 77c
verbundenen Welle 73c anzuordnen. Hierbei können Zugkraftverstärker 77c und Kupplung KH zu
einer gemeinsamen Baueinheit bauraum- und kostengünstig zusammengefaßt werden.
Der Hydrostat ist bei allen bereits beschriebenen Einrichtungen zur Abschaltung des
Hydrostatbetriebes über das beschriebene Bypassventil 114c; 216 oder/und durch eine entsprechend
ausgebildete Hydrostat-Verstellregelung lastlos zu setzen.
Innerhalb der Festpunktschaltung ist das Hydrostatgetriebe auf die theoretische
Verstellungsvolumengröße Vth eingestellt bzw. eingeregelt, so daß keine Differenzölmenge
zwischen den Arbeitsdruckleitungen 206, 207 bei geöffnetem Bypassventil ausgetauscht wird oder
ohne geschaltetem Bypassventil 114c, 216 oder fehlendem Bypassventil die Arbeitsdruckleitungen
206, 207 annähernd differenzdruckfrei sind.
Bei einer weiteren Steuerungsvariante für die Festpunktschaltung kann gemäß der
Erfindung bei vorzugsweise geschaltetem Bypassventil die Hydrostatverstellung sich automatisch
fortlaufend einer neuen Verstellgröße entsprechend einer Verdrängungs-Volumengröße Vneu
einstellen, die in Abhängigkeit zum Antriebsdrehmoment oder entsprechend dem jeweiligen sich
ändernden Belastungszustand von Motor und Getriebe so variiert, daß bei Verlassen der
Festpunktschaltung, d. h. bei Beginn der neuen Schaltung bzw.Bereichsschaltung sofort die richtige
Verstellgröße bzw. Verdrängungsvolumengröße Vneu bereit steht, die dem drehmomentfreien
Zustand der alten Kupplung K1; K2 bzw. Kupplung KH; KD und der günstigsten Verstellgröße
Vneu für das Öffnungssignal der entsprechenden Kupplung bei annähernd drehmomentfreiem
Zustand entspricht. Der Schaltablauf für das Verlassen der Festpunktschaltung und Schalten in
den neuen stufenlosen Schaltbereich wird bei dieser Schaltvariante erfindungsgemäß derart
vollzogen, daß mit automatischer drehmomentabhängiger ständiger Anpassung der Verstellung auf
Verstellgröße Vneu derart erfolgt, daß zunächst das Bypassventil schließt und darauf folgend das
Öffnungssignal für die alte Kupplung bei drehmomentfreiem Zustand des betreffenden
Kupplungsgliedes eingeleitet wird. Bei Schließen des Bypassventils 114c, 216 wird automatisch,
z. B. bei Schaltung aus KB in den stufenlosen Bereich das volle Drehmoment auf die neue
Kupplung K1 bzw. K2 verlagert und die alte Kupplung drehmomentfrei gesetzt bei richtigem
Vneu und geöffnet. Bei Umschaltung aus der Festpunktschaltung KH oder KD in den
anschließenden stufenlosen Schaltbereich wird zuerst durch Schließen des Bypassventils die
betreffende Kupplung KH; KD vom Drehmoment entlastet und danach geöffnet durch ein
entsprechendes Öffnungssignal. Zur Optimierung der Schaltqualität ist das Bypassventil 114c, 216
alternativ so ausgebildet, daß ein kontinuierlicher aber trotzdem rascher Druckaufbau beim
Schließvorgang gewährleistet ist. Der kontinuierliche Druckaufbau kann verschiedenartigen
charakteristischen Verlauf haben und beispielsweise einer festen Vorgabe entsprechen durch
bekannte Mittel wie Drosseldämpfung, Dämpfungsnuten u. a. oder abhängig von einem oder
mehreren Betriebswerten, insbesondere lastabhängigen Werten, z. B. durch den Hydrostatdruck
variieren. Auch elektrisch-elektronische Ansteuerungen können sinnvoll sein für einen nahtlosen
Schaltablauf, insbesondere in Verbindung mit dem beschriebenen Hydrostat-Retarder.
Bei Ausführung der zuerst genannten Variante, bei der das Hydrostatgetriebe innerhalb der
Festpunktschaltung auf Vth gestellt bzw. eingeregelt ist, wobei ohne geschaltetem oder fehlendem
Bypassventil die beiden Arbeitsdruckleitungen 206 und 207 annähernd differenzdruckfrei sind,
wird der Schaltablauf zum Verlassen der Festpunktschaltung KB in die stufenlose
Bereichsschaltung auf die Weise vollzogen, daß zunächst das volle Drehmoment auf die neue
Kupplung K1 bzw. K2 verlagert wird, derart, daß die Hydrostatverstellung zunächst in
Abhängigkeit zu dem momentanen Belastungszustand auf die neue Verstell- bzw.
Verdrängungsvolumengröße Vneu eingeregelt wird, wodurch die alte Kupplung drehmomentfrei
und das Öffnungssignal erhält. Das Öffnungssignal für die alte Kupplung kann automatisch in
Abhängigkeit zu Vneu ausgelöst werden.
Mit der Definition "neue Kupplung" in der Festpunktschaltung KB ist die nach Verlassen
der Festpunktschaltung belastete Kupplung K1 oder K2 und mit "alter Kupplung" die vom
Drehmoment zu entlastende und danach zu öffnende Kupplung K1 oder K2 zu verstehen.
Innerhalb der Festpunktschaltung KB sind beide Kupplungen K1 und K2 drehmomentbelastet.
Die drehmomentabhängige, insbesondere vom Motordrehmoment oder/und Antriebs
drehmoment abgeleitete Schaltkorrektur wird später genauer beschrieben.
Durch alle vorgenannten Einrichtungen zur Ausschaltung des hydrostatischen
Leistungsflusses werden die Getriebeverlustleistungen verringert zur Verbesserung des
Wirkungsgrades.
Der Funktionsablauf, der in der DE 44 17 335 A1 näher beschrieben ist, stellt sich wie folgt
dar: Bei Bremsbetätigung wird nach erfolgter Getriebe-Rückregelung, wie bereits beschrieben, der
nächstliegende bzw. günstigste Übersetzungs-Festpunkt eingeregelt und geschaltet, wobei das
Hydrostat-Getriebe zunächst in lastlosen Zustand sich befindet. Zum Beispiel bei Übersetzungs-
Festpunkt über die Bereichs-Blockschaltung KB ist in diesem Zustand die Hydrostateinheit A in
der Regel voll ausgeschwenkt, wodurch beide Hydrostateinheiten bei gleicher Drehzahl die
dementsprechende Ölmenge ohne Differenzdruck innerhalb des Wandlergetriebes in Umlauf
halten. Erst nach Verstellung der Hydrostateinheit A auf kleineres Volumen wird die Differenz-
Ölmenge in den Bremsdruckkreis 206 bzw. 207 geführt. Ist die Verstell-Einheit A auf Verstellgröße
"Null" geregelt, so wird die gesamte Pumpleistung der zweiten Hydrostateinheit B, die in der Regel
als Konstant-Einheit ausgebildet ist, in den Brems-Arbeitsdruckkreis 206; 207 geführt. Bei
Weiterführung der Hydrostatverstellung durch "Null" und darüberhinaus arbeitet die Verstell-
Einheit A auch als Pumpe, wobei sie am Ende ihrer Verstellgröße, das heißt bei vollem Verstell-
Volumen, gleiche Pumpenleistung wie die Konstant-Einheit B liefert. In diesem Zustand ist die
höchste Bremsenergie bei doppelter Pumpenleistung übertragbar, wobei beide Einheiten A und B
über ihre Triebwellen 7c und 6c und dazugehörigen Triebstränge 227, 228 über das Bremsmoment
angetrieben werden. Beide Hydrostateinheiten A und B können auch in unterschiedlicher Größe
ausgebildet werden, wobei die jeweiligen Bremsleistungen entsprechend ihrer Größe und ihrer
dazugeordneten Drehzahl unterschiedlich sind. Ist die zweite Hydrostateinheit B ebenfalls als
Verstell-Einheit ausgebildet, so sind weitere Variationen möglich, z. B. derart, daß beide Einheiten
gleichzeitig verstellt oder zuerst die Einheit B und dann die Einheit A, je nach den
Betriebssituationen, sinnvoll in ihren Verstellgrößen regelbar sind. Bei den eingangs erwähnten
bekannten Getriebeausführungen ist es sinnvoll, die zweite Hydrostateinheit B als Konstant-
Einheit auszubilden. Für den Betriebszustand, bei dem der Übersetzungs-Festpunkt durch die
Hydrostat-Sperreinrichtung und Schließen der Kupplung KH fixiert wird, ist eine Bremsenergie-
Übertragung nur über die erste Hydrostateinheit A möglich, die über den entsprechenden
Triebstrang 227 angetrieben wird. In den meisten Betriebssituationen ist dies ausreichend. Für den
Fall einer höheren Bremsenergie-Forderung kann diese Kupplung KH geöffnet und sehr schnell
durch automatisches Zusammenspiel der Regelungs-Einrichtung ein anderer Übersetzungs-
Festpunkt angesteuert werden. Die Erfindung sieht hierfür zur Erzielung eines kontinuierlichen
Bremsüberganges ein automatisches kurzzeitiges Zuschalten der Betriebsbremse vor, so daß ein
weiches ruckfreies Bremsverhalten über den gesamten Übersetzungsbereich gewährleistet ist. Wird
zum Beispiel ein Wechsel von einem Übersetzungs-Festpunkt KH zum Übersetzungs-Festpunkt KB
innerhalb der Bremsphase vollzogen, so wird zunächst über die automatische Bremsregelung die
Betriebsbremse dazugeschaltet, so daß ein weitgehend lastloser Zustand im Hydrostatgetriebe bei
gleichzeitiger automatischer Rückstellung der Hydrostateinheit A vollzogen wird. Entsprechend der
automatischen Bremsenergie-Abnahme über das Hydrostatgetriebe nimmt kontinuierlich die
Bremswirkung der Betriebsbremse zu. Zur Findung des vorgenannten Übersetzungs-Festpunktes
KB durch Ansteuerung der entsprechenden Bereichs-Blockschaltung wird nun das
Hydrostatgetriebe in die entsprechende Endstellung bzw. Endverstellgröße gebracht, wonach sofort
nach Abschluß der Schaltung des genannten Übersetzungs-Festpunktes die Betriebsbremse bei
gleichzeitiger Nachregelung des Hydrostatgetriebes und Übernahme der hydrostatischen
Bremsleistung die Betriebsbremse kontinuierlich gelöst wird. Dieser Funktions-Ablauf kann über
entsprechend abgestimmte Signalgrößen aus mehreren Betriebsgrößen wie Bremsdrucksignal,
Hydrostat-Drucksignal, Verstellsignal des Hydrostatgetriebes oder/und Motordrehzahlsignal
oder/und weiteren Signalen verwirklicht werden.
Die hydrostatische Bremseinrichtung besteht neben dem hydrostatischen Wandler 4c aus
einem ersten Rückschlag-Ventil 209, über welches der Ölstrom der jeweiligen Hochdruckleitung
206 bzw. 207 auf ein erstes Schaltventil 203 und ein nachgeordnetes Druck-Regelventil 204 geleitet
wird. Das Schaltventil 203 wird über ein Öffnungssignal 214 zur Freigabe der hydrostatischen
Bremsfunktion geschaltet. Das Druckregel-Ventil 204 wird über ein variables Regelsignal 215
angesteuert, das in Abhängigkeit zur Größe der Bremskraft steht und den Hydrostat-Druck
bestimmt. Der Wärmetauscher 205 ist dem Druckregelventil 204 nachgeordnet, der über eine
entsprechende Leitung 217 das aus dem Druckregelventil fließende erwärmte Öl aufnimmt und die
gekühlte Flüssigkeit über eine weitere Leitung 213 und ein entsprechendes Rückschlagventil 210
wieder in den Arbeitsdruck-Kreislauf der Bremsanlage einführt.
Bei stufenlosen hydrostatisch-mechanischen Verzweigungsgetrieben ist es charakteristisch,
daß nach jedem Bereichswechsel bzw. nach jeder Bereichsschaltung sich die Hydrostateinheiten A
und B in ihrer Funktion als Pumpe und Motor vertauschen. Der lastabhängige Drehzahlschlupf
des Hydrostatgetriebes bzw. der mit der Hydrostateinheit B verbundenen Welle 5 hat nach jeder
Bereichsschaltung umgekehrte Auswirkung, die durch die Verstelleinrichtung innerhalb der
Schaltphase korrigiert werden muß, um eine ruckfreie Schaltung zu gewährleisten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schalteinrichtung, bevorzugt für automatisch schaltbare
Getriebe, insbesondere für stufenlose Verzweigungsgetriebe oben genannter Art mit
formschlüssigen Kupplungen mit oder ohne Abweisverzahnung oder Reibkupplungen mit Konus-
Reibflächen, wie aus DE 41 62 650 bekannt, oder auch mit bekannten Lamellenkupplungen zu
schaffen, die hohe Schaltqualität ohne Lastunterbrechung gewährleistet.
Die Leckölverluste des Hydrostatgetriebes bewirken, wie eingangs erwähnt, einen
zwangsläufigen Drehzahlschlupf einer Hydrostatwelle 7c. Dieser Drehzahlschlupf wirkt sich in
Verbindung mit einem stufenlosen Leistungsverzweigungsgetriebe mit mehreren Fahrbereichen
innerhalb der Bereichsschaltung, wie in Fig. 7 dargestellt, so aus, daß zum Beispiel bei Zugbetrieb
zum Erreichen des Synchronzustandes der zu schaltenden Kupplungsglieder die Verstellgröße V
alt um das Maß X am Schaltpunkt größer sein muß als der theoretische Wert, um am Schaltpunkt
S den Synchronpunkt der zu schaltenden Kupplungsglieder zu erreichen. Die Verstellgröße bzw.
das maximale Verstellvolumen ist bei der Getriebeauslegung entsprechend groß zu dimensionieren.
Aufgrund der erwähnten Funktionsumkehrung von Pumpe zu Motor und umgekehrt nach erfolgter
Schaltung in den nächsten Schaltbereich, wirkt sich der Drehzahlschlupf ebenfalls umgekehrt aus,
was einer Verstellkorrekturgröße um das Maß Y und damit der Verstellgröße V neu entspricht. In
der Regel haben die Korrekturgrößen X und Y unterschiedliche Größen, bedingt durch die jeweilige
Getriebeauslegung und Bereichsgrößen entsprechend den unterschiedlichen Größen der
Hydrostatdrücke Δp1 und Δp2 bzw. Δp alt und Δp neu am Ende des alten und Beginn des
neuen Schaltbereiches. Innerhalb der Schaltphase ist das Hydrostatgetriebe in seiner Verstellung
in Abhängigkeit zum Lastzustand um das Korrekturmaß X + Y = Z zu korrigieren. Nach einem
wie in Fig. 7 dargestellten Schaltbeispiel, wobei B1 Bereich 1 und B2 Bereich 2 bedeutet, ist der
Funktionsablauf wie folgt:
Bei einer Hochschaltung unter Last von B1 in B2 wird das Schaltsignal zum Schließen der
neuen bzw. zweiten Bereichskupplung ausgelöst sobald das mit der zweiten Hydrostateinheit B in
Triebverbindung stehende Kupplungsglied mit den zu schaltenden Kupplungsgliedern am
Schaltpunkt S Synchronlauf erreicht hat. Die Hydrostat-Verstellgröße "V alt" ist hierbei um das
Maß X größer als der theoretische Wert Vth. Nun erfolgt die Schaltung in den neuen bzw. zweiten -
Bereich bzw. das Schließen der zweiten Bereichskupplung nach erfolgtem Synchronimpuls, wobei
die alte bzw. erste Bereichskupplung geschlossen bleibt. Die Hydrostatverstellung wird nun um das
Maß Z zurückgeregelt innerhalb beider geschlossener Kupplungen bis der Stellpunkt SK1 erreicht
ist, wonach das Signal zum Öffnen der alten bzw. ersten Bereichskupplung erfolgt. Erst danach
wird die Getriebeübersetzung bei weiterer Hydrostatverstellung weiter verändert, um den neuen
bzw. zweiten Bereich zu durchfahren.
Um den unterschiedlichen Drehzahlschlupf-Größen des Hydrostatgetriebes am Ende des
alten und zu Beginn des neuen Schaltbereiches mit den entsprechend unterschiedlichen Einzel-
Verstellkorrekturgrößen X und Y zur Schaltoptimierung Rechnung zu tragen, sieht die Erfindung
eine, den jeweiligen Auslegungsverhältnissen angepaßte Verstellregelung vor, wonach für die
Verstellgröße bzw. das Verdrängungsvolumen Vneu der verstellbaren Hydrostateinheit A eine
Verstell- bzw. Volumenkorrektur bewirkt wird und zwar größenmäßig nach der Beziehung
Der Korrekturfaktor fz stellt einen Vergrößerungsfaktor in Bezug auf die
Einzelkorrekturgröße X bzw. Y des alten Schaltbereiches dar, woraus sich die
Gesamtkorrekturgröße Z errechnet. Der Korrekturfaktor fz ist ein fester Wert, der durch die
jeweilige mechanische Getriebeübersetzung bestimmt wird und für jeden der
Übersetzungsfestpunkte der einzelnen Bereichsschaltungen unterschiedliche Größe haben kann.
Das heißt, daß z. B. bei einem Vierbereichs-Getriebe, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, mit
einer bestimmten Gang- bzw. Bereichsabstufung, für eine Hochschaltung von Bereich 1 in Bereich
2 (Bereichsschaltung 1/2) der Korrekturfaktor fz = 1,85, für die Schaltung 2/3 = 3,04 und für die
Schaltung 3/4 = 2,75 betragen kann. "fz" wird also durch das jeweils festgelegte Größenverhältnis
der einzelnen Schaltbereiche zueinander bzw., wie bereits erwähnt, durch die festgelegten
mechanischen Übersetzungen bestimmt, wodurch die unterschiedlichen Druckverhältnisse des
Hydrostatgetriebes am Ende des alten und zu Beginn des neuen Schaltbereiches bei
gleichbleibendem Lastzustand definiert sind. Oben genannte Beziehung 1) ist gültig für alle
Schaltzustände, ob Zug- oder Schubschaltung oder Hoch- und Rückschaltung, wobei jedoch bei
Rückschaltungen sich die Gesamtkorrekturgröße Z nicht aus X sondern aus Y errechnet was die
Formel 2) deutlich macht. Für die Rückschaltungen besitzt z. B. das oben erwähnte Vierbereichs-
Getriebe nach Fig. 8 bei gleicher vorerwähnter Übersetzungsauslegung feste Korrekturfaktoren
fz beispielsweise für die Bereichsschaltung 2/1 = 2,17, für die Bereichsschaltung 3/2 = 1,49 und für
die Bereichsschaltung 4/3 = 1,57.
Zur Verbesserung der bekannten Schalt-Korrektur-Einrichtung gem. DE 41 04 167 A1 sieht
diese Erfindung weitere Einzelheiten vor, derart, daß Betriebsveränderungen innerhalb der
Schaltphase, z. B. Veränderung des Fahr- bzw. Gaspedals, Lastveränderungen u. a., mit
berücksichtigt werden. Z.B. wird bei einem Loslassen des Gaspedals ein sofortiges Öffnungs-Signal
für die betreffende Kupplung erwirkt, wobei das Öffnungs-Signal sowohl die alte als auch die
bereits geschlossenen neue Kupplung betreffen kann. Hierbei wird z. B. eine evtl. zuvor
gespeicherte Information vor Schließen der neuen Kupplung zur Bestimmung der Größe der Schalt-
Korrektur X; Y bzw. Z ignoriert bzw. entsprechend angepaßt, um neue, z. B. plötzlich auftretende
Betriebsveränderungen innerhalb der Schaltphase, berücksichtigen zu können. Die Information für
die Größe der Schaltkorrektur kann, wie in der bekannten oben genannten DE beschrieben, ein
Lastsignal, Zeitsignal und andere Größen sein. Es ist dadurch möglich, daß beispielsweise bei
bereits eingeleitetem Schaltvorgang die alte Kupplung geschlossen bleibt und die bereits
geschlossene neue Kupplung wieder öffnet. Diese Einrichtung ist auch sehr vorteilhaft für die
beschriebene "Festpunkt-Schaltung KB", insbesondere bei Konstant-Fahrteinstellung oder/und
Konstant-Übersetzungseinstellung. Ein anderer Betriebszustand hingegen wird dadurch optimiert,
daß während der Schaltphase auftretender Lastrückgang, z. B. durch Rücknahme des Fahr- bzw.
Gaspedals oder plötzliche Veränderungen des Fahrprofils die vor Beginn der Schaltphase
gegebenen Information für die Schaltkorrektur-Größe ignoriert wird, um ein sofortiges Öffnen der
alten Kupplung zu ermöglichen. Auf diese Weise wird unabhängig von unterschiedlichen
Betriebsveränderungen innerhalb der Schaltphase eine weitgehende nahtlose Bereichsschaltung
erzielt.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Verstellkorrektur zur Schaltoptimierung über
Betriebswerte des Antriebsmotors M gesteuert/geregelt. Bestimmend für die Größe der
Verstellkorrektur X; Y; Z ist das jeweilige bzw. momentane Antriebsdrehmoment Tan des
Getriebes bzw. das Motordrehmoment Tmot. Der Schließvorgang der neuen Kupplung nach Ende
des alten Schaltbereiches erfolgt wie bei allen vorgenannten Lösungen im Synchronzustand der
Kupplungsglieder der neuen Kupplung, wobei bevorzugt zwei oder mehrere Drehzahlsensoren
durch Vergleich der Drehzahlen von wenigstens zwei Getriebegliedern den Synchronzustand
ermitteln und den Schaltimpuls für die neue Kupplung auslösen. Das momentane Antriebs
drehmoment des Getriebes bzw. Motordrehmoment Tan bestimmt die Belastungsgröße des
Hydrostatgetriebes und den entsprechenden Drehzahlschlupf von Hydromotor/-pumpe und somit
auch die Größe der jeweils erforderlichen Verstellkorrektur innerhalb beider geschlossener
Kupplungen. Jedem Antriebsdrehmoment ist somit auch eine bestimmte Verstellgröße bzw.
Verdrängungsvolumen Vneu zugeordnet, die dem drehmomentfreien Zustand der alten
Kupplung entspricht, wonach das Öffnungssingal für diese Kupplung ausgelöst wird.
Drehmomentveränderungen innerhalb der Schaltphase, wobei beide Kupplungen geschlossen sind,
werden bei dieser Korrektur-Einrichtung automatisch berücksichtigt, da immer das momentane
Antriebsdrehmoment Tan bzw. Motordrehmoment Tmot das Öffnungssignal der alten
Kupplung bestimmt bzw. über entsprechende, daraus resultierende Signale zum Öffnen der alten
Kupplung auslöst. Unabhängig davon, ob es sich um eine Zughochschaltung, Zugrückschaltung,
Schubhochschaltung oder Schubrückschaltung handelt, erkennt das System den jeweils
günstigsten Öffnungspunkt bzw. das neue Verstellvolumen Vneu zum Auslösen des
Öffnungssignals der alten Kupplung. Die Erkennung in der Regeleinrichtung, ob Schub- oder
Zugbetrieb erfolgt durch Motorkenngrößen bzw. -belastungsgrößen/-signale, gegebenenfalls auch
äußere Einflußgrößen, wobei bei Zugbetrieb jedem Motordrehmoment Tmot und Motordrehzahl
nmot eine bestimmte Ansteuergröße wie Drosselklappenstellung; Fahr- bzw. Gaspedalstellung,
Fahrpedaländerungsgeschwindigkeit, Temperatur, gegebenenfalls auch Luftdruck u. a. zugeordnet
ist. Zum Beispiel kann bei plötzlichem Loslassen des Gaspedals/Fahrpedals innerhalb der
Schaltphase das sofortige Öffnungssignal bei Vth erteilt werden, weil das Antriebsdrehmoment
bzw. das Motordrehmoment sofort auf Null abfällt oder gar negatives Drehmoment annimmt,
trotzdem bei Schaltbeginn Valt und Korrekturgröße X Maximalgröße hatten.
Bei Schubbetrieb erkennt das System ebenfalls den jeweiligen Betriebszustand dadurch,
daß bei Schubmoment der Motor entsprechend hochgetourt wird und je nach Drehzahlgröße
entsprechend Signal b ein entsprechendes Bremsmoment bzw. negatives Motordrehmoment oder
Schubmomentgröße erkannt wird und aus den entsprechenden Signalgrößen b, a bzw.
Bremssignal f Drehmomentgröße Tmot; Tan und Drehmomentrichtung ermittelt und daraus
die Schalt-Korrekturgröße und -Korrektur-Richtung und Vneu zum Öffnen der alten Kupplung
festlegt und signalisiert. Bei Schubbetrieb findet eine Umkehrung der Korrekturgrößen und
Korrekturrichtungen statt, wobei bei Hochschaltung das Verdrängungsvolumen bzw. die Stellgröße
Valt kleiner als Vneu und bei Rückschaltung Valt größer als Vneu ist. Dies entspricht dem
allgemeinen charakteristischen Schaltkorrekturverhalten bei derartigen hydrostatisch
mechanischen, aber auch rein-mechanischen Leistungsverzweigungsgetrieben.
Wie an früherer Stelle bereits erläutert, können die Drehzahlschlupfgrößen des
Hydrostatgetriebes vor und nach der Bereichsschaltung bei gleichem An- und Abtriebsdrehmoment
an jeder Bereichsschaltstelle (Hochschaltungen 1/2; 2/3; 3/4 bzw. Rückschaltungen 4/3; 3/2; 2/1 ) je
nach Getriebeauslegung und Bereichsaufteilung sehr unterschiedlich sein. Entsprechend
unterschiedlich sind die Korrekturgrößen-Verhältnisse X zu Y. Dementsprechend sind im Steuer-
und Regelungssystem die Korrekturgrößen bzw. Korrekturgrößenverhältnisse X zu Y
einprogrammiert, d. h. es ist jedem Antriebsdrehmoment grundsätzlich für jede Bereichsschaltstelle
eine eigene Stellgröße bzw. Verdrängungsvolumengröße Vneu zugeordnet und vorprogrammiert,
die in Abhängigkeit sich innerhalb der Schaltphase verändernden Lastverhältnisse und anderen
Faktoren korrigierbar sind, so daß in allen Betriebszuständen eine schaltstoßfreie
Bereichsschaltung gewährleistet ist.
Je nach Art der Motorregelung, ob Leistungs- oder Drehzahlregelung, z. B. RQ, RQV oder
andere Regelungsart sind in der Steuer- und Regelungseinrichtung, die jeweils für die Ermittlung
des Motordrehmomentes geeigneten Signalgrößen in der Fahrregelung bzw. Steuer- und
Regeleinrichtung einprogrammiert. So ist z. B. bei einer RQ-Regelung jeder Drosselklappen- bzw.
Fahrpedalstellung und jeweils gegebener Motordrehzahl ein bestimmtes Motordrehmoment
zugeordnet, so daß Drosselklappen- bzw. Fahrpedal-Stellungssignal und Motordrehzahlsignal eine
Aussage für das jeweilige Motordrehmoment geben, wonach das neue Verdrängungsvolumen bzw.
die Verstellgröße Vneu ermittelt und daraus das Öffnungssignal für die alte Kupplung eingeleitet
werden kann. Bei RQV-Regelung entspricht jede Gaspedal- bzw. Fahrpedalstellung einer
vorgegebenen Motordrehzahlgröße unabhängig vom Motordrehmoment. Bei dieser Regelungsart ist
es also erforderlich, zur Ermittlung des Motordrehmomentes ein entsprechendes Signal, das dem
Füllungsgrad der Kraftstoff-Einspritzung oder einer ähnlichen Signalgröße, die für die
Drehmomentermittlung geeignet ist, zu verwenden.
Bei dieser Korrektur-Variante ist es im Gegensatz zur, an früherer Stelle beschriebenen
Variante nicht erforderlich, die Verstell-Korrekturgröße Z aus einem Hydrostatdrucksignal oder
einer vor Schaltbeginn gegebenen Korrekturgröße X bzw. Valt zu ermitteln bzw. zu errechnen,
sondern das Öffnungssignal kann immer aus dem momentan wirksamen Antriebsdrehmoment
Tmot bzw. Tan ermittelt werden. Für eine genaue Realisierung und Signalgebung der neuen
Stellgröße bzw. Vneu sorgt in der Regel ein entsprechender Verstellweggeber bzw. Sensor, der den
Verstellwinkel oder Verstellweg des Hydrostatgetriebes signalisiert.
Für die Verstellgrößen- bzw. Verdrängungsvolumenmessung kann alternativ auch die
bekannte Verstelldruck- oder elektrische Verstellstromgröße benutzt werden, sofern diese für die
Ermittlung des korrekten Öffnungssignals für die alte Kupplung geeignet sind.
Ein Drucksensor zur Erfassung des jeweiligen Hydrostatdruckes ist bei dieser Korrektur-
Variante nicht erforderlich.
Alle in dieser Patentanmeldung beschriebenen Schaltkorrektur-Einrichtungen sind sowohl
für hydrostatisch-mechanische als auch rein-mechanische Leistungsverzweigungsgetriebe
anwendbar. Bei einem mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebe gelten für die
Korrekturverhältnisse X und Y die jeweiligen Drehmomentverhältnisse am stufenlosen Wandler
wobei die Drehmomentverhältnisse gleich den Druckverhältnissen der Arbeitsdrücke des
Hydrostatgetriebes entsprechen.
Das für die Übersetzungs-Rückregelung wirksame Bremssignal f kann in Abhängigkeit
zur Bremsbetätigungskraft oder/und in mehr oder weniger großer Abhängigkeit zur Motordrehzahl
stehen, wobei vorzugsweise im unteren Geschwindigkeitsbereich und Anfahrbereich, z. B. beim
Loslassen der Bremse der Bremsanteil über die Betriebsbremse sehr gering oder nahezu Null sein
kann. Das Bremssignal f kann also je nach Art des Fahrzeuges entsprechend einer bestimmten
Bremskennlinie eine feste oder variabel zu verschiedenen Betriebsparametern sich veränderbare
Kennlinie darstellen.
Auch die Bremssignale 113; 217; 215 der Brems-, Steuer- und Regeleinrichtung für die
Retarder-Bremsanlage, bevorzugt Hydrostat-Retarder, nach Fig. 2; 4; 5; 6, oder einen Retarder
bekannter Art, können vorteilhaft mittelbar oder unmittelbar mit dem Bremssignal f in
Wirkverbindung gebracht werden oder als Bremssignal f wirksam sein.
Eine Verbesserung der Bereichsschaltung innerhalb des Brems- oder/und Schubbetriebes
wird erzielt durch die Kombination der getriebeseitigen Abbremsung über den Einfluß des
Bremssignals auf die Getriebeübersetzung und das Zusammenwirken mit dem beschriebenen
Bypassventil. Durch den Einfluß des Bremssignals wird die Motordrehzahl angehoben aufgrund
der entsprechenden Übersetzungsänderung des Getriebes, wodurch gleichzeitig die Spontanität der
Schaltabläufe und der Verstellgeschwindigkeiten positiv beeinflußt wird, da durch höhere Drehzahl-
Steuerdrücke und Steuerölmenge, sowohl für die Hydrostatverstellung als auch für die Kupplungs-
Schaltelemente verbessert wird. Durch das Zusammenwirken von Bremssignal, Übersetzungssignal
oder/und Motordrehzahlsignal oder/und gegebenenfalls einem automatischen Füllungs- bzw.
Drosselklappen-Stellungssignal und gegebenenfalls weiteren Betriebssignalen wird eine
harmonische komfortable Bereichsschaltung, auch in extremen Brems- und Schubsituationen
erzielt. Hierzu werden die Bremsanteile automatisch über die normale Betriebsbremsanlage und
die Getriebebremse derart dosiert, daß ein Gegeneinanderwirken von Getriebe- und Betriebs
bremse verhindert wird, indem eine entsprechend angepaßte Dosierung von Betriebsbremse und
Getriebe- bzw. Retarder-Bremsanlage durch Wirkverbindungen vorgenannter Signale erzielt wird.
Der Motorbremsanteil wird hierbei so dosiert, daß das Motorgeräusch in akzeptablem Rahmen
gehalten bleibt. Zum Beispiel bei sehr niedrigen Fahrgeschwindigkeiten kann die
Motorbremsleistung trotz relativ hoher Bremskraft sehr niedrig sein, wobei sinnvollerweise eine
entsprechende Motordrehzahlführung in Abhängigkeit auch zur Fahrgeschwindigkeit oder/und
der Getriebeübersetzung oder/und der Bremsgröße vorprogrammiert werden kann. Dies ist schon
deshalb vorteilhaft, da bei niedriger Geschwindigkeit der vom Motor abzustützende Getriebe-
Bremsanteil auch bei niedriger Motordrehzahl relativ groß ist aufgrund der entsprechend großen
Getriebeübersetzung. Die Erfindung sieht dafür vor, eine Motor-Drehzahl-Absenkung mit
bevorzugt kontinuierlichem Verlauf mit der Fahrzeugverzögerung bzw. mit fallender
Fahrgeschwindigkeit innerhalb des Bremsbetriebes vorzuprogrammieren.
Die Erfindung sieht desweiteren eine Notfahreinrichtung 80′ vor, die bei Ausfall der
Elektronik oder/und Elektrik oder der zentralen Regeleinrichtung einen Notbetrieb ermöglicht. Zu
diesem Zweck ist eine Einrichtung 80 vorgesehen, die unabhängig von der zentralen Steuer- und
Regeleinrichtung 5 bzw. der Elektronik oder/und der Elektrik über eine Handbetätigung 81′ auf die
Hydrostatverstellung 18 wirksam wird, so daß eine stufenlose Geschwindigkeit entsprechend eines
ersten Fahrbereiches bzw. entsprechend dem maximalen Verstellweg des Hydrostatgetriebes
möglich ist. Bei Anwendung in einem stufenlosen hydrostatisch-mechanischen Leistungs
verzweigungsgetriebes, wie z. B. in Fig. 8 dargestellt, bei dem der erste Fahrbereich mit
Leistungsverzweigung arbeitet und im Anfahrzustand bei Fahrgeschwindigkeit Null der Hydrostat
bereits auf großes, bevorzugt maximales Fördervolumen ausgestellt ist, sieht die Erfindung vor, daß
bei Ausfall der Elektrik oder/und Elektronik bevorzugt durch Handbetätigung über Stellhebel 81′
die Hydrostatverstellung 18 auf Anfahrstellung, d. h. auf die entsprechende Verstellgröße
eingeregelt und darauffolgend die entsprechende Kupplung bzw. Kupplungen, z. B. für
Vorwärtsfahrt KV und K1 geschlossen werden. In diesem Zustand ist nun eine Triebverbindung bis
hin zur Abtriebswelle AB hergestellt, wobei die zweite Hydrostateinheit B bei Fahrzeugstillstand
eine Drehzahl aufweist, die der Anfahrstellung bzw. je nach Getriebeauslegung einer zwischen
Null und dem maximalen Verstellvolumen der ersten Hydrostateinheit A liegenden Verstellgröße
entspricht. Die Fahrgeschwindigkeit kann nun von Null bis Ende des ersten Fahrbereiches bzw.
des Notfahrbereiches stufenlos, bevorzugt von Hand betätigt, durchfahren werden. Die Funktion
des Getriebes gemäß Fig. 8 ist in der DE 39 29 209 gemäß Fig. 9 oder in der DE 43 39 864 gem. Fig.
3 näher beschrieben.
Der vorbeschriebene Notfahrbetrieb ist bei einer Getriebeausführung, wie in Fig. 8
dargestellt, auch für Rückwärtsfahrbetrieb geeignet, wobei anstelle der Kupplung KV die Kupplung
KR geschlossen wird über das entsprechende Ventil VR.
Die Ventile zur Ansteuerung der genannten Kupplungen für den Notfahrbetrieb - VV, VR,
V1 - werden bevorzugt hydraulisch angesteuert über die entsprechenden Steuerleitungen 69′, 70′,
71′. Auch eine elektrische Ansteuerung über die üblichen, bei Normalbetrieb wirksamen
Magnetventile ist möglich für den Fall, daß nur ein Teilausfall der Elektronik abgesichert werden
soll. Die elektrische Ansteuerung der betreffenden Magnetventile kann in diesem Fall direkt vom
Steuer- und Regelgerät 5 oder getrennt über die Notfahr-Steuereinrichtung 80) bei entsprechender
Ausbildung realisiert werden.
Je nach den Fahrzeugforderungen ist die Notfahreinrichtung verschiedenartig ausführbar
wobei in einer Einfachausführung die Hydrostatverstellung über ein Einfachventil - Schwarz-Weiß-
Ventil - oder über ein Proportional-Ventil oder ein Nachfolge-Ventil mit Rückmeldung der
Stellgröße des Hydrostatgetriebes eine der Hebelstellung des Hebel 81′ entsprechende
Übersetzungsgröße festlegt. Diese zuletzt genannte Einrichtung ermöglicht feste
Übersetzungseinstellungen innerhalb des gesamten Notfahrbereiches, wobei z. B. einem
Traktoreinsatz bestimmte Arbeiten auch bei Ausfall der Elektronik bzw. Elektrik noch zu Ende
gebracht werden können. Bei der Normalausführung mit Schwarz-Weiß-Schaltung kann bevorzugt
der Endgeschwindigkeitspunkt bzw. Übersetzungspunkt als Konstantübersetzung gefahren
werden, der z. B. bei Anwendung in einem Traktor bei einem 4-Bereichsgetriebe, wie in Fig. 8
dargestellt, ca. 6 km/h beträgt.
Der erste Geschwindigkeitsbereich bei einem stufenlosen Leistungsverzweigungs-getriebe
mit mehreren Fahrbereichen erlaubt bei Anwendung, z. B. in Arbeitsmaschinen wie Traktoren, nur
eine sehr geringe Maximalgeschwindigkeit von z. B. 6 km pro Stunde. Um für den Transportbetrieb
auch noch eine akzeptable Transportgeschwindigkeit im Notbetriebszustand fahren zu können,
sieht die Erfindung desweiteren vor, einen "großen Notfahrbereich" zu realisieren, der insbesondere
wahlweise als zweite Kupplungs-Schaltkombination zu betätigen ist, die z. B. für den Traktoreinsatz
eine Geschwindigkeit von Null bis ca. 20 km ermöglicht. Hierfür werden durch die entsprechende
Vorwahl nach Aktivierung der Hydrostatverstellung 18 auf Anfahrstellung die Kupplungen K1 und
K4 geschlossen, wodurch eine direkte Verbindung der Kupplung K1 mit der Abtriebswelle AB
hergestellt wird. Die Hydrostatverstellung erfolgt bei bei Vorwahl dieses "schnellen Notfahr
betriebes" bevorzugt über ein Proportional-Ventil, das jeder Stellgröße des Notfahrhebels 81′ eine
bestimmte Getriebeübersetzung zuordnet. Auch dieser schnelle Notfahrbereich, der für geringere
Zugkraftanforderungen geeignet ist, kann für eine Reihe von Traktor-einsätzen, z. B. für
Pflegearbeiten, Düngerbetrieb, zum Säen und vielen anderen Arbeiten sinnvoll eingesetzt werden,
so daß die erforderliche Reparaturarbeit auf einen wirtschaftlich unbedeutenden Zeitpunkt
verschoben werden kann.
Beide oben beschriebenen Notfahrbereiche arbeiten mit Leistungsverzweigung. Je nach
Fahrzeuganforderung kann die "langsame" oder die "schnelle Notbereichsversion" oder auch beide
installiert werden, wobei je nach Betriebssituation die eine oder die andere Notbetriebsart
vorwählbar ist.
Bei einem Getriebe mit hydrostatisch-mechanischer Leistungsverzweigung, bei dem der
erste Fahrbereich rein-hydrostatisch arbeitet (in den Zeichnungen nicht dargestellt), ist eine
Notfahreinrichtung ähnlicher Art realisierbar, wobei der Hydrostat im Anfahrzustand bereits auf
Fördervolumen Null steht. Nach Schließen der entsprechenden Bereichskupplung für den ersten
Fahrbereich bzw. für den Notbetriebsbereich kann über das Hydrostatgetriebe durch entsprechende
Veränderung des Verstellkolbens 18, je nach Verstellrichtung, für Vorwärts- oder für
Rückwärtsfahrt wirksam sein.
Im modernen Kraftfahrzeugantrieb ist das Fahr- bzw. Gaspedal in direkter Verbindung mit
dem Steuergerät 5, wobei die Motorregelung über Signale aus der Fahrregelung, insbesondere der
elektronischen Fahrregelung, dem Antriebsmotor zugeleitet wird. Bei Ausfall der Elektronik kann
also auch die elektronische Ansteuerung der Motorregelung ausfallen. Um den Notbetrieb trotzdem
realisieren zu können, ist vorgesehen, über das in der Regel ohnehin vorhandene Handgas HG oder
durch eine, für den Notbetrieb vorgesehene Fuß-Gas-Verbindung mit dem Motor zu realisieren.
Die Fahrzeugregelung kann gemäß der Erfindung mit Rücksicht auf den Notfahrbetrieb
auch so konzipiert werden, daß eine doppelte Verbindung des Gas- bzw. Fahrpedals mit der
Motorregelung realisiert wird, derart, daß z. B. für den Normalbetrieb ohne defekte Elektronik-
Elemente bzw. Steuerungs-Elemente die Motorregelung über die zentrale Elektronik bzw.
Fahrregelung 5 und bei Ausfall von Elementen der zentralen Regelung bzw. der Elektronik
automatisch eine direkte Verbindung des Fahr- bzw. Gaspedals F mit der Motorregelung gegeben
ist. In diesem Fall ist also das Fahrpedal und die zentrale Regeleinrichtung 5 direkt oder/und
indirekt mit der Motorregelung verbunden, um bei Ausfall der Elektronik die Direktverbindung des
Fahrpedals mit der Motorregelung sofort automatisch in Funktion zu bringen. Diese
vorbeschriebene Doppel-Verbindung des Gas- bzw. Fahrpedals F mit der Motorregelung sieht
desweiteren vor, die Motorregelung so auszubilden, daß z. B. für den Normalbetrieb eine direkte
Ansteuerung der Motorregelung über das Fahrpedal F und Sonderfunktionen zur Beeinflussung
bzw. Übersteuerung der Motorregelung über die zweite Verbindung zur Zentral-Elektronik 5
erfolgt. Diese Sonderfunktionen können z. B. kurzzeitige Absenkung der Motorfüllung bzw.
Rücknahme der Drosselklappe oder umgekehrt kurzzeitige Erhöhung der Motorfüllung zur
Drehzahl- oder/und Drehmoment-Veränderung des Motors zur Verbesserung der Schaltqualität u. a.
sein.
Die Notfahreinrichtung sieht desweiteren vor, daß bei Ausfall der Elektronik während dem
Arbeits- bzw. Betriebseinsatz eine automatische Umschaltung in den Notbetriebszustand erfolgt,
wobei dieser Zustand bevorzugt dem Schaltzustand des Notbetriebes entsprechen soll oder daß
dabei eine automatische Drehmomentabsenkung durch automatische Gasrücknahme oder/und ein
automatisches Öffnen der betreffenden Bereichskupplung ausgelöst wird, wodurch das Fahrzeug in
Leerlaufstellung gebracht wird. Gleichzeitig mit dem Ausfall der Elektronik wird ein optisches
oder/und akustisches Signal wirksam, das den Notbetriebszustand anzeigt.
Die Erfindung sieht desweiteren eine Einrichtung vor, die eine hohe Anfahrbeschleunigung
und darüberhinaus für den Einsatz von Arbeitsmaschinen einen sehr spontan wirksamen
Wendebetrieb, z. B. beim Traktor im Frontladereinsatz oder Radlader ermöglicht. Zu diesem Zweck
ist, wie in Fig. 8a dargestellt, im Hinblick auf einen weitgehend kontinuierlichen
Abtriebsdrehzahl- bzw. Beschleunigungsverlauf die Fahrregelung so ausgelegt, daß bei
vorgewählter Fahrtrichtung bevorzugt die Betriebsbremse über das Bremspedal 7 getreten ist
und bei Loslassen der Bremse das Fahrzeug anfährt, wobei bei Loslassen der Bremse bereits eine
sehr schnelle Getriebeverstellung bzw. Übersetzungsänderung 1/i stattfindet, ohne das Gaspedal
betätigen zu müssen. Das Bremspedal dient hierbei als "Inch-" und "Fahrpedal" und wird
nachfolgend dementsprechend als IFA-Pedal bezeichnet. Die IFA-Funktion kann als gesondert
vorwahlbare Funktion oder als Dauerfunktion vorprogrammiert werden. Die
Übersetzungsänderung erfolgt hier im wesentlichen über die Funktion des Bremspedal-Signals f,
wie in der DE 44 17 335 näher beschrieben und in dieser Druckschrift in den Fig. 6i und 6k
dargestellt. Die Betätigung des Bremspedals kann hierbei je nach Betätigungskraft oder
Betätigungsart mit oder ohne Aktivierung der Betriebsbremse über die Funktion des Bremspedal-
Signals f ablaufen. Je nach Betriebseinsatz können verschiedene Fahrprogramme vorprogrammiert
werden. So ist es z. B. bei Wendebetrieb-Einsatz - Frontladerbetrieb beim Traktor - vorteilhaft,
dieses IFA-Programm vorzuwählen, das eine automatische Motordrehzahl-Charakteristik gemäß
nMot II ermöglicht. Für den Normalbetrieb kann es sinnvoll sein, eine Motordrehzahl
charakteristik gemäß der Kennlinie nMot I als Konstantprogramm einzuprogrammieren, wonach
bei Loslassen bzw. Lüften der Bremse keine oder nur geringe Motordrehzahldrückung erfolgt. Mit
Rücksicht auf die verschiedenen dynamischen Fahrverhältnisse kann in Abhängigkeit zu den
verschiedenen Betriebssituationen und Belastungsverhältnissen ein variables Programm realisiert
werden, wonach die Motordrehzahl z. B. innerhalb beider Grenzen nMot I und nMot II in
Abhängigkeit zu den jeweils gegebenen Betriebsbedingungen innerhalb beider Kennlinien nMot I
und nMot II variiert. So kann z. B. bei Fahrbeginn und Loslassen der Bremse bzw. des IFA-Pedals
bei niedriger Anfahrzugkraft oder/und niedriger Anfahrbeschleunigung ein leichter
Motordrehzahlabfall gemäß nMot I und bei hoher Anfahrzugkraft oder/und geforderter hoher
Anfahreschleunigung ein Motordrehzahlanstieg gemäß nMot II oder auch umgekehrt, je nach Art
des Fahrzeuges, verwirklicht und vorprogrammiert werden, wobei bevorzugt immer die
Motordrehzahl oder/und Motorbelastung das auslösende Signal für die Motorregelung oder/und
Getrieberegelung darstellt.
Zur Erzielung einer hohen Anfahrbeschleunigung ist es erforderlich, daß im Anfahrzustand
innerhalb der Phase 1V bzw. 1R, die dem ersten Fahrbereich entspricht, eine sehr schnelle
Hydrostatverstellung bzw. Übersetzungsänderung 1/i und innerhalb der Betriebsphase 2V bzw.
2R, die der ersten Bereichs-Schaltphase entspricht, ein sehr schneller Schaltablauf möglich ist.
Um dies zu erreichen, sieht die Erfindung vor, daß gemäß Fig. 8b die Hydrostatverstellung 261
und 268 mit Verstellregler VR mit hohem Verstelldruck versorgt wird, wozu der Hochdruck-
Kreislauf 206, 207 des Hydrostatgetriebes benutzt werden kann. Hierzu dient ein spezielles Ventil
263, das eine Umschaltung von Speisedruck SP auf Hochdruck HD erlaubt, wozu ein
entsprechendes Ansteuer-Signal 259 aktiviert wird. Zur Begrenzung des Verstelldruckes dient ein
zusätzliches Druckbegrenzungs-Ventil 264, das eine Druckbegrenzung z. B. bei maximal 50 bar
sicherstellt. Dieses Druckbegrenzungs-Ventil 264 kann eine konstante Druckbegrenzung oder auch
variable Druckbegrenzung in Abhängigkeit zu verschiedenen Betriebsgrößen darstellen.
Alternativ zur vorbeschriebenen Hochdruck-Verstelleinrichtung mit den Ventilen 263, 264
kann auch eine Druckbegrenzungs-Einrichtung 270, 266, gemäß Fig. 8c, dienen, wonach der
Speisedruck SP bzw. Steuerdruck abhängig von verschiedenen Betriebsparametern
unterschiedliche Verstelldrücke ermöglicht. Über ein entsprechendes Signal 267 wird das
betreffende Druckbegrenzungsventil 266 angesteuert, derart, daß der Verstelldruck zwei oder
mehrere Einzeldruckstufen oder auch einen stufenlosen Druckverlauf in Abhängigkeit zu
verschiedenen Betriebswerten bzw. Betriebszuständen ermöglicht. Z.B. kann innerhalb der
Schaltphase von einem in den anderen Schaltbereich eine automatische Druckanhebung über die
Signale 267 bzw. 271 oder/und 259 ausgelöst werden, um einen schnellen Schaltablauf zu bewirken.
Die Einrichtungen 269 bzw. 270 zur Steuerdruckerhöhung können sowohl für den Verstelldruck
des Hydrostatgetriebes als auch für die Bereichsschaltungen für einen kurzzeitigen Druckanstieg
zur Beschleunigung des Schaltablaufes dienen. Der Einleitungsvorgang einer Bereichsschaltung,
z. B. das Synchronsignal für die Bereichsschaltung oder ein Signal aus dem Fahr- oder Gaspedal bei
schneller Gaspedalbetätigung bzw. in Abhängigkeit zur Betätigungsgeschwindigkeit oder dem
Bremssignal oder andere für eine schnelle Druckanhebung geeignete Betriebsgröße bzw.
Betriebssignale können hierbei als Ansteuer-Signal 267; 271; 259 für die Druckverstärkung
herangezogen werden. Innerhalb der Schaltphase 2V bzw. 2R wird eine kontinuierliche
Fortsetzung der Beschleunigung durch gleichzeitige Steigerung der Motordrehzahl nMot bewirkt.
Zur Optimierung dieses Funktionsablaufes ist erfindungsgemäß zusätzlich eine entsprechende
automatische Beeinflussung der Motorregelung zur Drehzahl- oder/und Drehmomentanhebung bzw.
-absenkung, je nach Betriebszustand - Zug, Schub bzw. Beschleunigung oder Verzögerung -
vorgesehen.
Besonders vorteilhaft ist diese Druckverstärkung für den Bremsbetrieb, um die
Rückstellgeschwindigkeit der Getriebe-Übersetzung und die Bereichsschaltungen zu beschleunigen
und eine gezielte Anpassung an unterschiedliche Betriebssituation zu ermöglichen.
Für den Wendebetrieb ist eine sehr schnelle Umschaltung von vorwärts auf rückwärts von
großer Bedeutung. Um einen nahtlosen Übergang von vorwärts auf rückwärts zu erzielen, dienen
für einen schnellen Kupplungswechsel ebenfalls die vorbeschriebenen Einrichtungen zur
Steuerdruckverstärkung. Für den Wendebetrieb kann gemäß der Erfindung die Leerlauf-
Motordrehzahl bzw. die Drehzahl bei Fahrzeugstillstand gemäß der Betriebsphase 0 auf einen
höheren Wert vorprogrammiert werden, um beim Loslassen des IFA-Pedals nach oben genannter
Funktion in diesem Zustand von vornherein eine höhere Anfahrleistung zur Verfügung zu haben.
Nachdem über das IFA- bzw. Bremspedal, wie beschrieben, die Anfahrfunktion abläuft, wonach
eine sehr schnelle Übersetzungsänderung erfolgt bzw. erfolgen soll, ist vorgesehen, daß bei einem
leistungsverzweigten hydrostatischen Getriebe mit mehreren Schaltbereichen eine möglichst
spontane Schaltung vom 1. in den 2. Fahrbereich erfolgt, das bedeutet, daß noch während des
Loslassens der Bremse bzw. des IFA-Pedals eine sehr rasche Umschaltung vom 1. in den 2.
Schaltbereich und gegebenenfalls auch in den 3. Schaltbereich erfolgen kann, ohne daß das
Gaspedal betätigen zu müssen. Durch die gezielte automatische Beeinflussung der Motorregelung
durch Loslassen des IFA-Pedals wird eine sehr komfortable und einfache Bedienung, insbesondere
für den anspruchsvollen Wendebetriebe bei Frontlader-Einsatz oder Baumaschinen-Einsatz erzielt.
Auch für den feinfühligen Fahrbetrieb "Inch-Betrieb" oder "Rangierbetrieb" ist diese Einrichtung
vorzüglich geeignet, da ein zusätzliches Inch-Pedal entfallen kann. Anstelle der automatischen
Motorregelung (über das sogenannte E-Gas), kann auch eine weniger komfortable manuelle
Gasbetätigung, z. B. über das Handgas, gewählt werden.
Die automatische Motorregelung bzw. Ansteuerung der Motorregelung erfolgt vorzugsweise
in allen vorbeschriebenen Funktionsabläufen über die zentrale Regeleinrichtung 5 (Prozessor), die
sowohl die Getrieberegelung als auch die Motorregelung beinhaltet bzw. teilweise beinhalten kann.
Die Ansteuerung der Motorregelung erfolgt, wie beschrieben, über jeweilige Betätigungs- und
Betriebs-Signale bzw. Betriebsgrößen, wobei bevorzugt das Motordrehzahl-Signal die bestimmende
Regelgröße bildet. Bei Abweichung von einer vorgegebenen Motordrehzahllinie wird eine
entsprechende Veränderung der Motorregelung bzw. der Drosselklappen-Stellung oder/und der
Getriebeübersetzung 1/i bewirkt, um die vorgegebenen Sollwerte möglichst exakt in allen
Betriebssituationen einzuhalten.
Die Erfindung zeichnet sich desweiteren dadurch aus, daß dem IFA-Pedal eine
Übersetzungs-Charakteristik zugeordnet ist, die in Abhängigkeit zur Pedalweggröße bzw. der
Pedalstellung eine Übersetzungsgröße des Getriebes zugeordnet ist. Bei voll durchgetretenem
Pedal, das dem Pedalweg Null entspricht, ist die Übersetzung 1/i = Null, entsprechend dem
stehenden Fahrzeug. Sinngemäß ist dem Pedal-Lüftweg (Loslaßweg) eine Übersetzungs-
Charakteristik zugeordnet, die bevorzugt progressiven Verlauf in Abhängigkeit zur Lüftweggröße
des Pedals aufweist. Dies bedeutet, daß im Anfahrzustand zunächst ein geringer Anstieg der
Übersetzung 1/i und gegen Ende des Lüftweges ein steilerer Übersetzungsanstieg erfolgt. Der
Übersetzungsverlauf kann beliebig, bevorzugt kurvenförmig oder in Teilbereichen
geradlinig ausgelegt werden. Vorteilhaft ist es, wenn die Übersetzungs-Charakterist so ausgelegt
ist, daß dem letzten Teil des Lüftweges keine feste Übersetzung zugeordnet ist, sondern, wie beim
normalen Fahrbetrieb, die Übersetzung frei ist und eine beliebige Größe in Abhängigkeit zum
Lastzustand sich automatisch auf eine gewünschte Übersetzung bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit
einpendeln kann, die z. B. der Verbrauchsbestlinie oder einer vorgewählten Grenzgeschwindigkeit
entspricht.
Die beschriebene bzw. in Fig. 8e dargestellte Übersetzungs-Charakteristik 1/i kann eine
Funktion der Betätigungskraft oder/und des Lüftweges des IFA-Pedals sein. Eine weitere
Alternative der Funktion des IFA-Pedals sieht vor, daß in Abhängigkeit zum Lüftweg oder/und
nachlassender Pedalkraft F anstelle der Übersetzungskurve 1/i eine Geschwindigkeitskurve v
oder/und beide Funktionen in Abhängigkeit eines oder mehrerer Betriebsparameter, z. B. einem
Lastsignal vorgegeben bzw. vorprogrammiert wird.
Für den Normalbetrieb sieht die Erfindung vor, daß mit Loslassen des Brems- bzw. IFA-
Pedals, insbesondere durch das Bremspedal-Signal f eine vom Pedalweg bzw. der Pedalkraft
unabhängige Übersetzungsänderung und somit Geschwindigkeitsveränderung möglich ist, wobei
das Bremspedal-Signal f das Motordrehzahl-Signal beeinflußt und dieses in entsprechend
unterschiedlichem Maß übersteuert, so daß sich die gewünschte Geschwindigkeit einstellt. Das
Bremspedal-Signal f dient hierbei auch zur Übersetzungsrückstellung im Bremsbetrieb wie in
oben genannter bekannter Patent-Druckschrift DE 44 17 335 näher beschrieben.
Die Erfindung sieht desweiteren für die Bereichsschaltungen sowohl für Hoch- als auch für
Rückschaltung, Zug- oder Schubschaltung in Kombination der bereits beschriebenen
Schaltkorrektur oder/und als Alternative dazu eine Schaltkorrektur-Einrichtung vor, wonach die
Schaltkorrektur-Größe Z über eine Verstellkorrektur-Zeit tk ermittelt wird. Die
Verstellkorrektur-Zeit tk bestimmt im Schaltzeitpunkt bzw. in der Schaltphase in Abhängigkeit
zur Verstell-Geschwindigkeit die Größe des Korrektur-Wertes bzw. -weges Z. Bestimmend dafür ist
somit der Steuerstrom bzw. das Fördervolumen Qk. Der effektive Steuerstrom Qk wird durch
verschiedene im Schaltzeitpunkt wirksame Größen wie Speisepumpen-Fördervolumen, Drehzahl,
Steuerdruck (konstant oder variabel), innere Drosseleffekte, Öltemperatur u. a. bestimmt bzw.
mitbeeinflußt. Die Größe der Verstellgeschwindigkeit bzw. des Verstellstroms Qk kann
experimentell ermittelt werden in weiterer Abhängigkeit zu den verschiedenen Betriebszuständen,
Motordrehzahl, Motoransteuer-Signale wie Drosselklappenstellung, Gaspedalstellung,
- Öltemperatur u. a. -. Aus diesen vorgenannten Werten erkennt die Regeleinrichtung bzw. die
Elektronik welche Verstellkorrektur-Zeit in welchem Betriebszustand für die Ermittlung der
jeweiligen Korrektur-Größe bzw. des neuen Verdrängungsvolumens Vneu erforderlich ist. Für
eine genaue Ermittlung der Korrekturzeit tk wird auch die Temperatur, insbesondere
Öltemperatur, Öl-Viskosität und gegebenenfalls weitere den Volumenstrom der
Verstelleinrichtungen, Leckölveränderungen und die Schaltzeit beeinflussende Faktoren mit
berücksichtigt durch entsprechende Signal-Verarbeitung in der Regeleinrichtung. Auch bekannte
Leckölveränderungen in Abhängigkeit zur Betriebszeit oder/und Belastungsart und -größe können
im Programm vorgegeben werden, wodurch eine entsprechend angepaßte Vergrößerung bzw.
Veränderung der Korrektur (Z; tk) realisiert wird.
In der Steuer- und Regeleinrichtung bzw. Elektronik wird gemäß der Erfindung
desweiteren eine automatische Änderung und Anpassung vorgegebener Werte, die insbesondere
von Betriebsdauer oder/und Einsatzart abhängig sind, realisiert. Die genannte Anpassung kann auf
verschiedene Weise verwirklicht werden, z. B. derart, daß Fehlfunktionen oder Störfunktionen in
der Regeleinrichtung bzw. Elektronik erkannt werden, woraus z. B. ein stoßerzeugendes Signal bzw.
Störsignal bewirkt, daß eine Veränderung eines oder mehrerer vorgegebener Größen oder
Festwerte stattfindet, so daß trotz sich verändernder Betriebswerte, z. B. die Leckölmenge, die
Korrekturgrößen tk; Z derart angepaßt werden, daß gute Schaltqualität erhalten bleibt oder diese
verbessert wird. Auslösendes Signal für diese Korrektur bzw. innere Korrektur von bevorzugt
vorgegebenen oder vorherrschenden Größen kann eine, insbesondere innerhalb der Schaltphase
auftretende Drehmomentveränderung eines Motor- oder Getriebegliedes oder ein drehmoment-
oder drehzahlveränderndes Signal oder/und Änderungsgeschwindigkeit oder/und Veränderung
einer Massenkraft oder allgemein ein stoß- bzw. ruckanzeigendes Signal sein. Als geeignete
Signalgröße zur Veränderung innerer Vorgabe oder Festwerte kann das Motordrehzahlsignal,
insbesondere im Konstantfahrbereich, sein, wobei bei einem Verzögerungsstoß eine Motordrehzahl-
Anhebung ausgelöst wird, wodurch automatisch eine entsprechend angepaßte Veränderung eines
oder mehrerer der inneren Vorgabewerte oder Festwerte oder/und Signalgröße bewirkt wird, so daß
in diesem Fall z. B. eine entsprechende Vergrößerung des Verstellkorrekturwertes tk bzw. Z erzielt
wird. Bei einem Beschleunigungsstoß wird eine umgekehrte Veränderung vorgenannter Festwerte
bewirkt. Anstelle der für die Veränderung innerer Festwerte benutzten Signale kann auch ein
Signal sein, das aus der Veränderung einer oben genannten Massenkraft resultiert, wobei
beispielsweise durch die Massenveränderung innerhalb des Schaltablaufes eine Entscheidung zur
Verkürzung oder Verlängerung der Schaltkorrekturzeit tk oder der Verstellkorrekturgröße Z
realisiert wird. Die Veränderungsgröße der inneren Festwerte hängt im wesentlichen von im Laufe
der Betriebszeit sich verändernden Werten ab, die z. B. in Abhängigkeit zum Verschleiß einzelner
Elemente oder/und in Abhängigkeit zu einer stark verändernden Betriebs-Charakteristik eines
Fahrzeuges stehen kann. Dies bedeutet, daß zur Optimierung oder Aufrechterhaltung guter
Schaltqualität die Elektronik bzw. Regeleinrichtung die Entscheidung für eine Veränderung einer
oder mehrerer innerer Festwerte bevorzugt aus der Information mehrerer Schaltvorgänge trifft, um
daraus den geeignetsten Änderungswert zu bestimmen.
Die Erfindung sieht desweiteren vor, daß im Hinblick auf die Schaltzeitverkürzung der
Synchrondrehzahlbereich, der das Maß der Synchronungenauigkeit umfaßt, in Abhängigkeit zu
einem oder mehreren Betriebsparametern unterschiedlich groß sein kann. Dies bedeutet, daß das
Signal zum Schließen der neuen Kupplung bei einer Bereichsschaltung bzw. der Kupplung für
Festpunktschaltung in mehr oder weniger großem Abstand tkS (Fig. 7c) vom absoluten
Synchronpunkt ausgelöst werden kann. Die Elektronik berücksichtigt hierbei, z. B. bei einer sehr
schnellen Übersetzungsänderung die erforderliche Schließzeit vom Zeitpunkt der Signalauslösung
bis Beginn des aktiven Schließvorganges. Dementsprechend wird das Kupplungs-Schließsignal
entsprechend früh vor Erreichen des Synchronzustandes bzw. vor Erreichen des zulässigen
Synchronbereiches eingeleitet. Dies ist insbesondere von Bedeutung bei hohen
Beschleunigungsvorgängen, bei denen auch ein entsprechend hoher Kick-down-Effekt wirksam ist
oder auch bei Bremsvorgängen, die eine entsprechend hohe Übersetzungs-Rückregelung des
Getriebes erfordern. Der vorgenannte Synchronbereich kann in Abhängigkeit zur Art der Kupplung
- Reibkupplung, z. B. in Form einer Lamellen- oder Konuskupplung oder formschlüssigen Kupplung
mit oder ohne Abweisverzahnung - unterschiedlich groß sein. Die genauen Werte sind vorzugsweise
experimentell zu ermitteln. Die Information für den geeignetsten Schaltzeitpunkt entnimmt die
Elektronik z. B. aus der Veränderungsgeschwindigkeit/-kraft der Übersetzung oder/und bzw. der
Betätigungskraft/-geschwindigkeit von Fahrpedal oder/und Bremspedal oder anderen, dafür
geeigneten Betriebsparametern oder Einflußgrößen, die sich aus der experimentellen Ermittlung
und Erkenntnissen ergeben. Das Rückmeldesignal zur Anzeige der geschlossenen neuen Kupplung
ergibt den Impuls für die Einleitung der Korrekturverstellung Z bzw. tk.
Ebenso kann, wie oben näher erläutert, auch der Öffnungszeitpunkt für die alte Kupplung
unterschiedlich variiert werden bzw. um ein entsprechendes Maß tkv vorgezogen werden.
Die Schaltkorrektureinrichtung mit zeitabhängiger Schaltkorrektur hat den Vorteil, daß
auf einen kostenaufwendigen Hydrostat-Drucksensor und in manchen Fällen auch auf einen
Hydrostat-Verstellweg-Sensor (Potentiometer; Weggeber) verzichtet werden kann. Dieses
Verfahren eignet sich sowohl für die Bereichsschaltungen als auch für die Festpunktschaltungen
KB; KH; KD und auch für Wende-Schaltungen, z. B. für den Reversierbetrieb einer
Arbeitsmaschine - Radlader, Traktor-Frontlader u. a. -. Insbesondere bei Anwendung
formschlüssiger Kupplungen mit Abweisverzahnung oder Reibkupplungen kann sehr
schaltzeitverkürzend das Öffnungssignal noch vor vollständiger Übergabe des Drehmomentes von
der alten auf die neue Kupplung, d. h. vor Ende der Verstellkorrektur Z bzw. Korrekturzeit tk
eingeleitet werden, da nach erfolgtem Öffnungssignal gegebenenfalls die betreffende bzw. alte
Kupplung unterstützend aufgedrückt werden kann. Das Öffnungssignal wird somit um die Zeit tkv
vorgezogen, wobei tkv beeinflußbar ist durch ein oder mehrere oben genannter Betriebssignale
oder/und Änderungssignale. Der Verstellvorgang des Hydrostatgetriebes kann somit weitgehend
kontinuierlich auch während dem Öffnungsvorgang der vorgenannten Kupplung fortgesetzt
werden wodurch eine Funktionsüberschneidung des Öffnungs-Signals bzw. des Öffnungsvorganges
der genannten Kupplung und der Hydrostat-Verstellung wirksam ist, wodurch eine Schaltzeit-
Verkürzung und hohe Schaltqualität erzielt wird.
Beim Schließen einer neuen Kupplung wird zwangsläufig durch den Befüllungsvorgang
dieser Kupplung eine Druckabsenkung des Steuerdruckes für die geschlossenen Kupplungen
bewirkt, was zu einer Drehmomentabsenkung oder gar zum Öffnen der geschlossenen bzw. alten
Kupplung führen kann. Das gilt für alle hydraulisch betätigbaren Kupplungen oder vergleichbare
Einrichtungen oder Verbraucher. Um dies zu verhindern is 04563 00070 552 001000280000000200012000285910445200040 0002019535093 00004 04444t eine Einrichtung 64′ vorgesehen, die
einen Ölrückfluß und somit einen Druckabbau des Steuerdruckes für die alte bzw. die geschlossene
Kupplung verhindert oder verringert. Weitere Vorteile dieser Einrichtung 64′, die bevorzugt als
Rückschlag-Ventil innerhalb des Schaltventils 64 oder als separate Einrichtung ausgebildet ist,
sind, daß die Speiseölmenge und somit die Speisepumpe 36 kleiner oder/und ein vorgesehener
Hydrospeicher 36′ ebenfalls kleiner ausgeführt werden oder auf diesen ganz verzichtet werden
kann. Desweiteren kann bei Anwendung einer formschlüssigen Kupplung, insbesondere bei einer
Ausführung wie in der DE 41 26 650 A1, die bevorzugt Mitbestandteil dieser Erfindung ist und
darin in Fig. 3, 3a und 3e dargestellt, mit einem niedrigeren Mitnehmerprofil ausgebildet werden,
wodurch der Schaltweg und somit das Druckölvolumen auf ein geringeres Maß abgesenkt werden
kann. Bei vorgenannter Kupplung mit formschlüssiger Kupplungsverzahnung handelt es sich um
eine Kupplungseinrichtung, bei der auf einen Kupplungsträger ein drehfester aber axial
verschiebbarer Kupplungsring angeordnet ist, der durch einen axialverschiebbaren hydraulisch
betätigbaren Kolben beaufschlagt wird, wobei beim Schließen der Kupplung der genannte
Kupplungsring in das entsprechende Gegenprofil der zweiten Kupplungshälfte eingreift. Das
genannte Kupplungsprofil kann in abweisender oder nichtabweisender Form ausgebildet sein.
Die vorgenannte Einrichtung 64′ ist bevorzugt als Rückschlagventil innerhalb eines
Schaltventils 64, wie in Fig. 8f dargestellt, ausgeführt, z. B. derart, daß ein Steuerkolben 64a
ein verschiebbares Verschlußelement 64b besitzt, das nach geschlossener Kupplung die
Zuflußleitung 64e zur Kupplung verschließt. Ein Federelement 64c unterstützt den genannten
Schließvorgang. Nach geschlossener Kupplung sind gleiche Druckverhältnisse in der Steuerleitung
K und dem Steuerdruck P gegeben, wodurch keine oder nur geringe Federkraft der Feder 64c
ausreichend ist, um das Verschlußelement 64b in Schließstellung zu bringen. Auch ohne der Feder
64c ist die Funktionsfähigkeit gegeben, da bei geringstem Differenzdruck zwischen der Leitung P
und K das Schließelement 64b in Schließstellung geht. Das Schaltventil wird bevorzugt über ein
Magnetventil 64d angesteuert, das als Vorsteuerventil wirksam ist. Im geöffneten Zustand wird
das Schaltventil bei nichtangesteuertem Zustand des Magnetventils 64d gegen die Kraft einer
Feder 64c in Neutralstellung gehalten, wobei die Kupplungsleitung 64e mit der Rücklaufleitung
64g drucklos verbunden ist. Hierbei wird der Verschlußkörper 64b durch den Steuerdruck P
gegen den Druck der Feder 64c in einer festen Position zum Schaltkolben 64a gehalten und zwar
solange, bis nach einem erfolgten Schaltvorgang die Kupplung geschlossen ist.
In manchen Anwendungsfällen ist es sinnvoll, das Verschlußelement 64b in gewisser
negativer Überdeckung zu halten, um eine gewisse Durchflußöffnung aufrecht zu erhalten,
insbesondere in Abhängigkeit zur Art der Schaltkupplung, um z. B. bei einer formschlüssigen
Kupplung ein zu aggressives Kupplungs-Schließverhalten zu vermeiden.
Die Rücklaufsperre hat den weiteren Vorteil, daß Veränderungen des Systemdruckes durch
irgendwelche zuschaltbare Verbraucher oder andere ein Kupplungsöffnen verhindern.
Das System, insbesondere für die Schaltkorrektur oder/und andere Funktionen, erkennt
Schub-, Zug- oder Hoch- Rückschaltung auf einfache Art aus der jeweiligen Motordrehzahl und der
Drosselklappenstellung bzw. der Größe der Motoransteuerung, woraus die Korrektur-Richtung der
Hydrostat-Verstelleinrichtung bestimmt wird (s. Fig. 7 und 7a, b).
Unterstützend zu einem oder allen vorgenannten Schaltkorrektur-Einrichtungen kann
gemäß der Erfindung auch eine zusätzliche Beeinflussung bzw. Absenkung des Motor
drehmomentes innerhalb der Schaltphase dienen durch automatische Gasrücknahme, z. B. bei
Anwendung eines elektronischen Gaspedals, um optimale Schaltqualität für die Bereichs-, Wende-
und Festpunktschaltungen in allen Betriebssituationen zu erzielen.
Claims (27)
1. Stufenloses Getriebe, insbesondere mit hydrostatischer Leistungsverzweigung, bevorzugt
für Kraftfahrzeuge mit vorzugsweise mehreren Schaltbereichen oder/und mit einer Einrichtung zur
Hydrostat-Überbrückung in Form einer Festpunktschaltung (KH, KB, KD), mit einer ersten
Hydrostateinheit (A) verstellbaren Volumens und einer zweiten Hydrostateinheit (B), vorzugsweise
konstanten Volumens, mit einem Summierungs-Planetengetriebe zum Aufsummieren der
hydraulischen und mechanischen Leistung, bei dem das Schalten ohne Lastunterbrechung
oder/und ohne Schaltstoß der oben genannten Schaltbereiche bzw. der Festpunktschaltungen
erfolgt, wobei die Hydrostateinheiten (A) und (B) beim Bereichswechsel ihre Funktion als Pumpe
und Motor vertauschen und der Bereichswechsel bei Synchrondrehzahl der zu schaltenden
Kupplungsglieder der neuen Kupplung bzw. der Glieder für die Festpunktschaltung erfolgt und die
alte Kupplung bzw. Kupplung der Festpunktschaltung (KH; KB; KD) erst nach erfolgter
Verstellkorrektur bei einem neuen Verdrängungsvolumen (Vneu) öffnet,
dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnungssignal für die alte Kupplung bei einem
Bereichswechsel oder Kupplung der Festpunktschaltung (KH; KB; KD) aus einem oder mehreren
drehmomentbestimmenden Betriebsgrößen des Antriebsmotors (M) (Drosselklappenstellung,
Fahrpedalwegsignal (a), Motor-Ansteuersignal, Drehzahlsignal (b), Temperatursignal u. a.)
gebildet wird oder daß das Öffnungssignal direkt oder indirekt aus einem mit dem Antrieb des
Getriebes oder/und des Antriebsmotors (M) in Wirkverbindung stehenden Drehmomentsensor
gebildet wird.
2. Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei den Bereichsschaltungen oder/und Festpunktschaltungen (KH; KB; KD) die
Schaltkorrektur-Größe (Z) über eine aus dem jeweiligen Lastzustand von Motor oder/und Getriebe
abhängigen Korrektur-Zeit (tk) bestimmt wird.
3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Bereichs-
Schaltungen oder/und Festpunktschaltungen die Schaltkorrekturgröße (Z) über eine Korrektur-
Verstellzeit (tk) oder nach einem vorprogrammierten Zeitfaktor ermittelt wird, derart, daß die für
die Schaltkorrektur (Z) erforderliche Korrekturzeit (tk) ermittelt wird aus dem jeweiligen
Lastzustand von Motor oder/und Getriebe.
4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer
Getriebeauslegung mit mehreren unterschiedlichen Schaltbereichsgrößen für jede
Bereichsschaltstelle (1/2; 2/3; 3/4; bzw. 4/3; 3/2; 2/1) und Drehmomentgröße (Tmot; Tan) eine
entsprechend angepaßte eigene Verstellkorrekturgröße oder Korrekturzeit (tk) oder entsprechend
angepaßtes neues Verdrängungsvolumen (Vneu) zugeordnet und vorprogrammiert ist zur
Bestimmung des Öffnungssignals der alten bzw. betreffenden Kupplung, so daß die dem jeweiligen
Lastzustand angepaßte Verstell-Korrekturgröße für schaltstoßfreien Betrieb wirksam wird.
5. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß innerhalb der Schaltphase (bei geschalteter alter und neuer Kupplung)
auftretende Belastungs- bzw. Drehmomentveränderungen derart berücksichtigt werden, daß das
Öffnungssignal vom momentan wirksamen Belastungszustand des Motors oder/und Getriebes bzw.
des Drehmomentes (Ta) bestimmt wird.
6. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das jedem Belastungszustand und jeder Schaltstelle (Bereichsschaltung;
Festpunktschaltung) vorgegebene Öffnungssignal bzw. vorgegebene neue Verdrängungsvolumen
(Vneu) eine entsprechend angepaßte Korrektur erfährt in Abhängigkeit zum momentanen
Betriebszustand oder -zuständen innerhalb der Schaltphase (Fahrpedaländerung,
-änderungsgeschwindigkeit, Beschleunigungszustand, Temperatur u. a.) oder/und zur Art der
Kupplungsausführung (Kupplungsfaktor fk, Reibkupplung, formschlüssige Kupplung) oder/und
in Abhängigkeit.
7. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verstellkorrekturgröße aus der Größe des Antriebsdrehmomentes des
Getriebes (Tan) resultiert, wobei das Drehmoment (Tan) aus einem oder mehreren
Betriebsgrößen, insbesondere aus Betriebsgrößen des Antriebsmotors (Motordrehzahl,
Drosselklappen-Stellung; Ansteuersignal) oder/und aus sekundären Betriebsgrößen wie
Bremssignal, manuelle Verstellsignale u. a. gebildet wird, wobei gegebenenfalls die Verstell-
Korrekturgröße (tk; Z u. a.) in der Steuer/Regeleinrichtung ermittelt bzw. errechnet wird oder/und
daß vorgegebene Korrekturgrößen entsprechend korrigiert und angepaßt werden.
8. Hydrostatisch-mechanisches Getriebe mit Leistungsverzweigung nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Festpunktschaltung (KB;
KH; KD) zwischen den beiden Arbeitsdruckleitungen (206 und 207) des Hydrostatgetriebes (4c) ein
Bypassventil (114c; 216) geschaltet ist, und innerhalb der Festpunktschaltung über die
Schaltkorrektureinrichtung eine fortlaufende automatische lastabhängige Verstellkorrektur bzw.
Stellgrößenveränderung des Hydrostatgetriebes erfolgt, wodurch fortlaufend ein neues
Verdrängungs- bzw. Verstellvolumen (Vneu), das dem Schaltzustand des anschließenden
stufenlosen Schaltbereiches bei dem jeweils gegebenen Lastzustand entspricht, eingestellt wird
wobei das genannte Bypassventil innerhalb der Festpunktschaltung (KB; KH; KD) angesteuert bzw.
geöffnet ist und den Kurzschluß zwischen den beiden Arbeitsdruckleitungen des Hydrostatgetriebes
herstellt, wobei vorzugsweise innerhalb der Festpunktschaltung (KB; KH; KD) die
Hydrostatgetriebe-Verstellung so eingestellt oder eingeregelt wird, daß die Arbeitsdruckleitungen
(206, 207) keinen oder gezielt vorgegebenen geringen Differenzdruck aufweisen und daß bei
Verlassen der Festpunktschaltung zunächst das Bypassventil (114c; 216) geschlossen und in
weiterer Folge die alte Kupplung (K1; K2) bzw. Kupplung (KH; KD) in jeweils lastlosem Zustand
geöffnet wird.
9. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß innerhalb der Festpunktschaltung und gegebenenfalls fehlendem Bypassventil
bei Verlassen der Festpunktschaltung zur Einleitung des neuen stufenlosen Schaltbereiches
zunächst eine drehmoment- bzw. lastabhängige Korrektur des Verstellvolumens (Vneu) ausgelöst
und danach das Öffnungssignal zum Öffnen der entsprechenden alten Kupplung (K1 oder K2) bzw.
bei Festpunktschaltung (KH oder KD) bei annähernd drehmomentfreiem Zustand der betreffenden
Kupplung erteilt wird.
10. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß innerhalb der Festpunktschaltung (KB; KH; KD) das Bypassventil (114c; 216)
in geöffnetem Zustand differenzdruckfrei oder einen geringen Differenzdruck zwischen den beiden
Arbeitsdruckleitungen (206 und 207) des Hydrostatgetriebes aufrecht erhält oder/und daß dieser
Differenzdruck in Abhängigkeit zu Betriebssignalen, insbesondere lastabhängigen Betriebssignalen
(a; b; Tan) des Motors (M) oder/und Getriebes variierbar ist und daß bei Schließen des
Bypassventils ein kontinuierlicher Druckaufbau in der betreffenden Arbeitsdruckleitung (206; 207)
des Hydrostatgetriebes erfolgt.
11. Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
bestimmenden Faktoren zur Ermittlung der Korrektur-Zeit (tk) und des neuen
Verdrängungsvolumens (Vneu) ein oder mehrere Betriebsgrößen bzw. Betriebssignale wie
Fahrpedal-Stellung; Drosselklappen-Stellung; Motoransteuer-Signal bezogen auf die momentane
Motordrehzahl oder vergleichbare Drehzahl des Getriebes; Fahrpedal-Änderungssignal;
Hydrostatdruck-Signal des Hydrostat-Kreislaufes oder anderes Lastsignal, z. B. direktes
Drehmoment-Signal, Temperatur u. gegebenenfalls weitere Einflußgrößen sein können, wobei
insbesondere für die Lasterkennung die Drosselklappenstellung und die Motordrehzahl wesentlich
sind.
12. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Verdrängungsvolumengeber (Verstellweg-; Verstellwinkelsensor;
elektrischer Verstellstrom; Verstelldruck) vorgesehen ist, der das jeweilige Verdrängungsvolumen,
insbesondere (Vneu) mißt und für die Bildung oder Kontrolle des Öffnungssignals oder/und der
Übersetzungsinformation u. a. wirksam sein kann.
13. Hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe, insbesondere für
Kraftfahrzeuge mit vorzugsweise mehreren Schaltbereichen, bestehend aus einem stufenlosen
hydrostatischen Wandler mit einer ersten Hydrostateinheit A verstellbaren Volumens und einer
zweiten Hydrostateinheit B vorzugsweise konstanten Volumens und einer Leistungsverzweigungs-
Einrichtung, bei dem die Antriebsleistung aufgeteilt wird in einen hydraulischen und einen
mechanischen Zweig, die vor dem Getriebeausgang wieder aufsummiert wird, wobei der stufenlose
Wandler von der Antriebswelle direkt oder über Zwischenglieder bzw. Zwischenstufen angetrieben
wird und mit einem Verzweigungs/Summierungsgetriebe in Triebverbindung steht, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Notfahreinrichtung (80′) vorgesehen ist, die bei Ausfall der
zentralen Steuer- und Regeleinrichtung bzw. der Elektronik (5) oder/und der Elektrik einen
Notbetrieb ermöglicht, derart, daß über eine manuell betätigbare Steuereinrichtung (80′, 81′) die
Hydrostatverstellung (18) ansteuerbar ist und für einen Notbetriebsbereich ein stufenloser
Fahrbetrieb vorzugsweise mit Leistungsverzweigung arbeitet, daß bei Betätigung der genannten
Einrichtung eine oder mehrere Kupplungen (KV, K1 bzw. KR, K1 bzw. K1, K4) schließbar sind,
insbesondere bei Fahrgeschwindigkeit Null und eine Triebverbindung über ein Summierungs
planetengetriebe (251) zwischen Antriebs- und Abtriebswelle des Getriebes und dem Hydrostat-
Getriebe (232) herstellen, wobei über eine manuelle Betätigungseinrichtung (Hebel 81′; 108) ein
stufenloser Betrieb von Null bis Ende des Schaltbereiches fahrbar ist und daß die genannten
Kupplungen über Ventile (VV, V1 bzw. VR V1 bzw. V1, V4) bevorzugt hydraulisch ansteuerbar
sind.
14. Stufenloses Getriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Fahrautomatik zur
Regelung des Anfahrvorganges, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfahrautomatik
den Anfahrvorgang über ein Inch-Fahrpedal (IFA-Pedal) in Form des Bremspedals bewirkt, wobei
bei Loslassen (Lüften) dieses Pedals (7; 107) automatisch der Anfahrvorgang ausgelöst wird durch
entsprechende automatische Übersetzungsänderung (1/i), wobei gleichzeitig eine automatische
Ansteuerung der Motorregelung bewirkt wird, derart, daß abhängig vom Lastzustand oder/und von
anderen Betriebsgrößen oder einer vorgegebenen Motordrehzahl-Charakteristik (nMot I; nMot II)
die Drosselklappenstellung bzw. der Motorregler angesteuert wird (Fig. 8a).
15. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß bevorzugt für den Wende- bzw. Reversierbetrieb eine Betriebs-Charakteristik vorwählbar ist,
derart, daß eine automatische oder manuelle Motordrehzahl-Anhebung im Leerlaufbereich oder/und
Anfahrbereich wirksam wird.
16. Getriebe nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß das IFA-Pedal (7; 107) in voll durchgetretenem Zustand Fahrzeugstillstand bewirkt und bei
Loslassen bzw. Lüften dieses Pedals eine der jeweiligen Pedalstellung zugeordnete
Getriebeübersetzung oder/und Fahrgeschwindigkeit zugeordnet ist.
17. Getriebe nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß dem IFA-Pedalweg eine Übersetzungs-Charakteristik des Getriebes zugeordnet ist, die einer
festen Übersetzungskurve
oder Übersetzungslinie oder einer von einem oder mehreren
Betriebsparametern abhängigen unterschiedlichen bzw. veränderbaren Übersetzungskurve
entspricht, oder daß die dem IFA-Pedalweg zugeordnete Übersetzung derart verläuft, daß aus
Fahrgeschwindigkeit Null zunächst ein geringer Übersetzungsanstieg (1/i-Anstieg) und gegen Ende
des Pedalwegs ein steilerer Übersetzungsanstieg erfolgt oder daß die Übersetzungskurve (1/i) einen
dem Lüftweg des Pedals zugeordneten progressiven Übersetzungsverlauf oder/und
Geschwindigkeitsverlauf hat.
18. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Antriebsmotor eine vom IFA-Pedal abhängige oder/und lastabhängige
automatische Beeinflussung der Motorregelung erfährt, derart, daß in Abhängigkeit vom jeweiligen
Lastzustand eine automatische Veränderung der Motorregelung bzw. der Drosselklappenstellung
erfolgt, so daß in Abhängigkeit zum jeweiligen Lastzustand eine unterschiedliche, entsprechend
angepaßte Motor-Regelgröße ausgelöst wird, die einem günstigen Betriebszustand, inbesondere des
Motors, entspricht.
19. Getriebe nach einem der Oberbegriffe der Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die eine automatische Anhebung der
Steuerdrücke für die Hydrostatverstellung oder/und für die Kupplungsschaltung der
Bereichskupplungen bewirkt, derart, daß in Abhängigkeit eines oder mehrerer Betriebsparameter
das Druckventil (266) über ein entsprechendes Signal (267) angesteuert wird, wobei das Ansteuer-
Signal (267) resultiert aus dem Fahrpedalssignal oder/und einem Bereichsschalt-Signal (z. B.
Synchron-Signal zum Schließen der neuen Kupplung) oder/und einem Lastsignal (Hydrostatdruck)
oder/und dem Brems- bzw. IFA-Pedal-Signal (Bremspedal-Signal f ), oder/und Veränderungs
geschwindigkeits-Signal des Brems- bzw. IFA-Pedal-Signals (f) oder/und anderen zur
Druckanhebung geeigneten Betriebs-Signalen.
20. Getriebe nach einem der Ansprüche, insbesondere Anspruch 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erfindung eine Einrichtung (269 gem. Fig. 8b) zur Anhebung des
Steuerdruckes (Ventil 263) vorsieht, die eine Umschaltung des Speisedruckes (SP) auf Hochdruck
(HD) ermöglicht, derart, daß über ein Steuer-Signal (259) der Arbeitsdruck (HD) als Steuerdruck
für die Hydrostatverstellung oder/und für eine oder mehrere der Bereichsschaltungen des Getriebes
wirksam wird, wobei vorzugsweise ein zusätzliches Druckbegrenzungsventil (264) eine Maximal-
Druckbegrenzung ermöglicht, wobei diese Druckbegrenzung ein Konstantdruck oder ein über ein
Signal (271) wirksamer, variabler Druck sein kann, der von verschiedenen Betriebsgrößen
beeinflußbar sein kann.
21. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schaltkorrektur-Einrichtung eine Funktionsüberschneidung von Öffnungs-
Signal der alten Kupplung bzw. Kupplung der Festpunktschaltung oder Wendeschaltung und des
Hydrostat-Verstellsignals vorsieht, derart, daß eine weitgehend kontinuierliche Fortsetzung der
Hydrostat-Verstellung innerhalb des Öffnungsvorganges der vorgenannten Kupplung wirksam ist.
22. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schaltkorrektur-Einrichtung Störfunktionen oder/und Stoßsignale erkennt
und verarbeitet, derart, daß Änderungssignale wirksam werden, die eine oder mehrere der inneren
Festwerte bzw. vorgegebenen Größen verändern, so daß eine automatische gezielte Anpassung der
Schaltkorrekturgrößen (Z; tk) erfolgt.
23. Getriebe nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das
Änderungssignal zur Änderung von Festwerten oder/und vorgegebener Größen bzw. Grundgrößen
ein Drehzahlsignal oder/und ein Geschwindigkeitsänderungssignal oder/und ein Massenänderungs-
Signal oder/und ein Signal, das die Änderung einer Kontinuität in irgendwie gearteter Form sein
kann.
24. Getriebe nach Anspruch 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß die
Änderung innerer Festwerte aus einem oder mehreren Störsignalen, die innerhalb einer oder
mehrerer Schaltungen auftreten, resultieren.
25. Getriebe nach einem der Oberbegriffe der Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß für die Bereichsschaltung oder Festpunktschaltungen das Signal zum
Schließen der neuen Kupplung bzw. der betreffenden Kupplung innerhalb eines definierten
Synchronbereiches ausgelöst wird, wobei der Synchronbereich bzw. Synchron-Fehlerbereich in
Abhängigkeit verschiedener Betriebsparameter automatisch änderbar ist, wodurch unterschiedlich
große Verhaltezeiten (tkS) für den Schalt-Signalbeginn vorprogrammiert bzw. realisierbar sind.
26. Getriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß für die Kupplungssteuerung eine Einrichtung (64′) vorgesehen ist, die beim
Schalten einer Kupplung oder eines anderen Verbrauchers einen Druckabfall der/einer
geschlossenen Kupplung verhindert oder verringert.
27. Getriebe nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kupplungsschaltventil (64) einen mehrteiligen Steuerkolben (64a, 64b, 64c) mit einem
verschiebbaren Verschlußkörper (64b) besitzt, der die Zulaufleitung (64e) zur Kupplung verschließt
und eine Rücklaufsperrfunktion bei geschlossener Kupplung aufrecht erhält.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19535093A DE19535093A1 (de) | 1994-11-18 | 1995-09-21 | Stufenloses Getriebe, insbesondere mit Leistungsverzweigung |
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4441086 | 1994-11-18 | ||
DE19510178 | 1995-03-21 | ||
DE19510179A DE19510179A1 (de) | 1994-03-21 | 1995-03-21 | Stufenloses Getriebe, insbesondere mit Leistungsverzweigung |
DE19527839 | 1995-07-29 | ||
DE19528880 | 1995-08-05 | ||
DE19535093A DE19535093A1 (de) | 1994-11-18 | 1995-09-21 | Stufenloses Getriebe, insbesondere mit Leistungsverzweigung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19535093A1 true DE19535093A1 (de) | 1996-05-23 |
Family
ID=27511783
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19535093A Ceased DE19535093A1 (de) | 1994-11-18 | 1995-09-21 | Stufenloses Getriebe, insbesondere mit Leistungsverzweigung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19535093A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102644734A (zh) * | 2012-04-12 | 2012-08-22 | 盛瑞传动股份有限公司 | 一种自动变速器液压控制装置 |
-
1995
- 1995-09-21 DE DE19535093A patent/DE19535093A1/de not_active Ceased
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102644734A (zh) * | 2012-04-12 | 2012-08-22 | 盛瑞传动股份有限公司 | 一种自动变速器液压控制装置 |
WO2013152511A1 (zh) * | 2012-04-12 | 2013-10-17 | 盛瑞传动股份有限公司 | 一种自动变速器液压控制装置 |
CN102644734B (zh) * | 2012-04-12 | 2014-12-24 | 盛瑞传动股份有限公司 | 一种自动变速器液压控制装置 |
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