-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten
eines Mehrgruppengetriebes nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 und eine Schalteinrichtung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 3.
-
Vor allem für Nutzkraftfahrzeuge werden Vielgang-
Getriebe eingesetzt, die in Mehrgruppenbauweise ausgeführt
sind. Dies wird durch eine Kombination von 1-, 2- oder
mehrgängigen Einzelgetrieben erreicht. Beispielsweise kann
ein derartiges Getriebe aus einem mehrgängigen
Hauptgetriebe und einem zweigängigen Gruppengetriebe, wie etwa einer
Bereichs- oder Rangegruppe, bestehen. Die Einzelgetriebe
können dabei in Planetenbauweise oder in Vorgelegebauweise
ausgeführt sein. Dem Fachmann sind derartige Vielgang-
Getriebe wohl bekannt.
-
Zum Schalten der einzelnen Gänge eines solchen
Getriebes wird im allgemeinen zunächst ein erstes Zahnradpaar des
Gruppengetriebes geschaltet, mit dem dann die einzelnen
Zahnradpaare des Hauptgetriebes kombiniert werden. Sind
alle Zahnradpaare des Hauptgetriebes durchgeschaltet, wird
auf ein zweites Zahnradpaar des Gruppengetriebes
umgeschaltet, das wiederum mit allen Zahnradpaaren des
Hauptgetriebes geschaltet wird, um weitere Gänge des Gesamtgetriebes
zu erhalten. Beispielsweise kann mit Hilfe zweier
Zahnradpaare mit unterschiedlicher Übersetzung im Gruppengetriebe
zwischen einem Langsamfahrt- und einem Schnellfahrtbereich
im Gesamtgetriebe unterschieden werden.
-
Zum Schalten des Hauptgetriebes wird oftmals eine
manuelle Schaltung mit einem Schalthebel verwendet, der
entlang von Schaltgassen eines H-Schaltbildes das Schalten der
einzelnen Gänge des Hauptgetriebes ermöglicht, indem er in
die Endstellungen der Schaltgassen geführt wird und dabei
die Schaltvorrichtungen des Getriebes betätigt.
-
Zum Schalten des Gruppengetriebes werden verschiedene
Verfahren verwendet. Zum einen ist es möglich, das
Umschalten des Gruppengetriebes über eine Wählbewegung in einem
Doppel-H-Schaltbild zu ermöglich. Dabei dient ein erstes H-
Schaltbild beispielsweise für den Langsamfahrtbereich und
ein zweites H-Schaltbild, das über eine
Verbindungsschaltgasse mit dem ersten H-Schaltbild verbunden ist, zum
Schalten des Schnellfahrtbereichs. Zum anderen kann die
Schaltung des Gruppengetriebes über ein separates Bedienelement
ausgelöst werden, das beispielsweise am Schalthebel
angeordnet ist. Sowohl für den Schnellfahrt- wie für den
Langsamfahrtbereich wird hierbei das gleiche H-Schaltbild
verwendet, das daher als überlagertes H-Schaltbild bezeichnet
wird.
-
Um ein Schalten nicht zulässiger
Übersetzungsverhältnisse, wie sie beispielsweise bei zu hoher
Fahrzeuggeschwindigkeit bezogen auf einen zu schalten beabsichtigten
Gang vorliegen können, sind besondere Vorkehrungen zu
treffen, die den Schaltvorgang diesbezüglich einschränken.
-
Bei einer Doppel-H-Schaltung kann eine derartige
Absicherungsfunktion für die Umschaltung des Gruppengetriebes
beispielsweise durch einen Höcker zwischen den einzelnen H-
Schaltbildern verwirklicht werden.
-
Aus der DE 26 55 263 ist beispielsweise eine
Schalteinrichtung mit einer Doppel-H-Schaltung für ein aus einem
Hauptgetriebe und einem über einen Stellmotor schaltbaren
Gruppengetriebe bestehenden Zahnräderwechselgetriebe
bekannt. Damit jedem Gang dieses Getriebes eine eigene
Stellung eines Handschalthebels zugeordnet werden kann, wie es
einem Doppel-H-Schaltbild entspricht, sind die
Schaltstangen des Hauptgetriebes durch besondere Einrichtungen
mehrfach im Einsatz. Bei diesem Getriebe wird das
Gruppengetriebe beim Übergang in einen anderen Gruppenbereich mit
Hilfe von Wegeventilanordnungen über einen Stellmotor
umgeschaltet.
-
Bei einer überlagerten H-Schaltung sind heute oftmals
zusätzliche Absicherungsfunktionen notwendig. Die
sogenannte Gruppensperre verhindert das Umschalten des
Gruppengetriebes von der schnellen Übersetzung, die in der Regel
durch einen direkten Durchtrieb bzw. einen Blockbetrieb
gegeben ist, in die langsame Übersetzung, das heißt den
Abwälzbetrieb, bei unzulässig hohen Fahrgeschwindigkeiten,
wenn dies zu Schäden am Getriebe, an der Kupplung und/oder
am Motor führen würde.
-
Weiter schützt eine sogenannte Gassensperre das
Getriebe vor Fehlschaltungen, wenn bei beabsichtigtem
Hochschalten über das Gruppengetriebe hinweg vergessen wurde,
die entsprechende Umschaltung, das heißt in die schnelle
Übersetzung vorzuwählen. Bei einem 16-Gang-Getriebe würde
beispielsweise statt einer Schaltung vom vierten in den
fünften Hauptfahrgang eine Schaltung vom vierten in den
ersten Hauptfahrgang erfolgen, wodurch Synchronschäden
entstehen könnten.
-
Aus der DE 24 47 860 ist ein überlagertes H-Schaltbild
bekannt, bei dem das Schalten des Gruppengetriebes
pneumatisch und das Schalten des Hauptgetriebes manuell vom
Fahrzeugführer durchgeführt wird. Die Schaltung des pneumatisch
geschalteten Gruppengetriebes ist vom Fahrzeugführer
manuell an einem Schalthebel vorwählbar. Die entsprechende
Schalteinrichtung weist eine Sperreinrichtung, durch die
das manuelle Schalten nicht zulässiger
Übersetzungsverhältnisse des Fahrzeuggetriebes mechanisch unterbunden wird,
und eine weitere Sperreinrichtung auf, die das pneumatische
Schalten nicht zulässiger Übersetzungsverhältnisse des
Fahrzeuggetriebes unterbindet. Die Pneumatik des
Gruppengetriebes wird durch eine elektronische Steuerung betätigt.
-
Gegenüber einer Doppel-H-Schaltung weist eine
überlagerte H-Schaltung den Vorteil einer reduzierten Anzahl von
Schaltgassen auf, wodurch ein kompakteres Schaltbild
entsteht. Jedoch erfordert die Gruppensperre zwingend eine
Elektronik, welche die Abtriebsdrehzahl und somit die
Fahrgeschwindigkeit logisch auswertet und die entsprechenden
Pneumatikventile ansteuert. Für die Gassensperre sind
zusätzlich entsprechende Sperreinrichtungen notwendig, wie
beispielsweise auf eine Drehwelle wirkende
Pneumatikzylinder und entsprechende Pneumatikventile. Weiterhin ist bei
der überlagerten H-Schaltung ein Bedienelement am
Schalthebel notwendig, welches wiederum entsprechende pneumatische
Leitungen oder elektrische Verkabelungen erforderlich
macht. Dies führt insgesamt zu höheren Kosten für eine
überlagerte H-Schaltung im Vergleich zu einer Doppel-H-
Schaltung.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein Verfahren zum Schalten eines Mehrgruppengetriebes zu
schaffen, das den Fahrzeugführer entlastet, bereits
vorhandene Getriebedaten ausnützt und keine Gassensperre
erfordert.
-
Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung eine
Schalteinrichtung vorzusehen, die die vorgenannten Nachteile
beseitigt, bei der das Schalten des Gruppengetriebes ohne
zusätzliche Bedienelemente am Schalthebel möglich ist, die
wenige Bauteile erfordert und kostengünstig herzustellen
ist.
-
Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung
durch ein Verfahren zum Schalten eines Mehrgruppengetriebes
gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine
Schalteinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 3
gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind
Gegenstand der Unteransprüche.
-
Bei dem Verfahren wird zum Schalten für ein
Mehrgruppengetriebe, das wenigstens ein Hauptgetriebe und ein
Gruppengetriebe aufweist, ein Schalthebel in einem überlagerten
H-Schaltbild manuell vom Fahrzeugführer betätigt, um das
Haupt- und Gruppengetriebe zu schalten. Eine
Sperreinrichtung unterbindet erfindungsgemäß das Schalten nicht
zulässiger Übersetzungsverhältnisse des Fahrzeuggetriebes, wobei
eine elektronische Steuerung zur Verarbeitung von
Fahrzeugdaten und zur Ansteuerung der Schaltelemente vorgesehen
ist.
-
Erfindungsgemäß wird das Schalten der Gänge des
Gruppengetriebes derart automatisch von der elektronischen
Steuerung durchgeführt, dass dabei sowohl die Abtriebs-
und/oder Motordrehzahl als auch die Wählbewegung des
Schalthebels entlang von Schaltgassen des überlagerten H-
Schaltbildes berücksichtigt werden.
-
Des weiteren wird eine Schalteinrichtung für ein
Mehrgruppengetriebe vorgeschlagen, in deren elektronischer
Steuereinrichtung die Abtriebs- und/oder Motordrehzahl und
die Wählbewegung des Schalthebels verarbeitbar ist.
-
Das Umschalten des Gruppengetriebes erfolgt bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren automatisch und wird nicht über
ein separates Bedienelement am Schalthebel ausgelöst bzw.
vorgewählt, während das Hauptgetriebe manuell vom
Fahrzeugführer geschalten wird. Das Schalten des Gruppengetriebes
kann dabei durch eine herkömmliche elektropneumatische
Schaltung durchgeführt werden.
-
Mit Hilfe der von der Steuereinheit ausgewerteten
Drehzahl und der Wählbewegung des Schalthebels sowie
aufgrund des großen Gangsprunges im Gruppengetriebe ist eine
eindeutige logische Zuordnung zu einem Hochschalt- oder
einem Rückschaltvorgang möglich. Zur Erfassung der
notwendigen Daten sind bei Verwendung einer getriebeeigenen
Elektronik oder eines Fahrzeugführungsrechners keine
zusätzlichen Aufnahmeeinrichtungen wie etwa Sensoren notwendig.
Nach Verarbeitung der Daten in der elektronischen
Steuereinrichtung können die Schalteinrichtungen zum Schalten des
Gruppengetriebes entsprechend angesteuert werden. Als
Schalteinrichtungen werden in vorteilhafter Weise
elektropneumatische Magnetventile verwendet.
-
Durch das automatische Schalten des Gruppengetriebes
entfallen zusätzliche Bedienelemente am Schalthebel und der
Fahrzeugführer muß sich nicht mit dem Schalten des
Gruppengetriebes auseinandersetzen. Dadurch können Fehlschaltungen
reduziert und die Lebensdauer des Getriebes verlängert
werden. Zudem ist keine aufwendige Gassensperre erforderlich,
wodurch weniger Leitungen bzw. Verkabelungen notwendig
sind, so dass die Schalteinrichtung insgesamt
kostengünstiger zusammengestellt werden kann.
-
Die vorliegende Erfindung wird anhand der Zeichnung
näher erläutert.
-
In dieser stellen dar:
-
Fig. 1 eine Schalteinrichtung mit einem
Doppel-H-Schaltbild nach dem Stand
der Technik; und
-
Fig. 2 ein überlagertes H-Schaltbild
für ein 10-Gang-Getriebe
nach der vorliegenden Erfindung.
-
In Fig. 1 ist eine Schalteinrichtung für ein
Fahrzeuggetriebe, das ein über Ventile pneumatisch geschaltetes
Gruppengetriebe und ein handschaltbares Hauptgetriebe
aufweist, gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Das
Hauptgetriebe wird entlang der Schaltwege eines überlagerten H-
Schaltbildes 1 geschaltet. Zum Schalten des
Gruppengetriebes ist an einer Vorderseite eines Schalthebels 2 ein
Kippschalthebel 3 vorgesehen. Der Kippschalthebel kann
beispielsweise als elektrischer Schalter ausgebildet sein, der
mit einer Steuereinrichtung in Verbindung steht.
-
Für die Gangwahl mit dem Schalthebel 2 entlang des
überlagerten H-Schaltbildes 1 sind für die Vorwärtsgänge
jeder Endstellung des Schaltbildes zwei Übersetzungsstufen
zugeordnet. Diese unterscheiden sich jeweils um den
Übersetzungssprung des Gruppengetriebes. Bei einer
Kipphebelstellung nach unten können beispielsweise
Übersetzungsverhältnisse 1 bis 4 für den Langsamfahrbereich und bei einer
Kipphebelstellung nach oben die Übersetzungsverhältnisse 5
bis 8 für den Schnellfahrbereich geschaltet werden. Zum
Schalten des Kipphebels 3 muß der Schalthebel 2 in dem
überlagerten H-Schaltbild 1 in eine Neutralstellung N
gebracht werden.
-
Falls ein Mehrgruppengetriebe mit einem
Split-Gruppengetriebe verwendet wird, wird für dieses ein weiterer
Kippschalter 4 am Schalthebel 2 vorgesehen.
-
In Fig. 2 ist eine Schalteinrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung für ein 10-Gang-Getriebe mit fünf
Zahnradpaaren im Hauptgetriebe und zwei Zahnradpaaren im
Gruppengetriebe, d. h. mit einem Radsatzaufbau gemäß 5 × 2
gezeigt.
-
Die einzelnen Gänge des Hauptgetriebes werden durch
die Endstellungen 5a, 5b, 5c, 5d und 5e für die
Vorwärtsgänge und die Endstellung R für den Rückwärtsgang entlang
den Schaltgassen 5a, 6b und 6c eines überlagerten
H-Schaltbildes 7 angewählt. Zum Schalten des Gruppengetriebes sind
an dem entsprechenden Schalthebel (nicht gezeigt) für das
überlagerte H-Schaltbild 7 keine separaten Bedienelemente
vorgesehen, da die Umschaltung des Gruppengetriebes
automatisch durch eine elektronische Steuereinheit erfolgt.
-
Diese automatische Gruppengetriebeschaltung erfolgt
beispielsweise beim Hochschalten vom fünften Gang in den
sechsten Gang durch die Wählbewegung des Schalthebels aus
der Endstellung 5e entlang der Schaltgasse 6c in die
Schaltgasse 6a zur Endstellung 5a. Ebenso wird vom vierten
Gang in den sechsten Gang geschaltet, indem eine
Wählbewegung aus der Endstellung 5d in die Endstellung 5a erfolgt.
Zum Schalten vom fünften Gang in den siebten Gang wird der
Schalthebel aus der Endstellung 5e über die Schaltgassen 6c
und 6b in die Endstellung 5b gebracht. Eine entsprechende
automatische Schaltung erfolgt auch beim Rückschalten
beispielsweise vom sechsten Gang der Endstellung 5a über die
Gassen 6a und 6c in den fünften Gang der Endstellung 5e.
-
Als elektronische Steuereinrichtung wird der
Fahrzeugführungsrechner eingesetzt, da bei diesem kein zusätzlicher
Hardware-Aufwand entsteht, denn die Motordrehzahl, bzw. die
Abtriebsdrehzahl, das Tachosignal, etc. werden von dieser
Elektronik ohnehin erfaßt. Es ist aber auch möglich, eine
andere getriebeinterne Elektronik zu verwenden. In dem
Fahrzeugführungsrechner wird die Abtriebsdrehzahl oder die
Motordrehzahl oder beide Werte und die von dem
Fahrzeugführer ausgeführte Wählbewegung des Schalthebels ausgewertet.
-
Anhand eines Drehzahlfensters, das z. B. durch die vom
Rechner aufgenommene Drehzahl und einer gespeicherten
Vergleichsdrehzahl gebildet wird, ist eine eindeutige
Zuordnung möglich, ob eine Hoch- oder Rückschaltung erfolgen
soll, d. h., ob beispielsweise der Schalthebel in die
mittlere Schaltgasse 6b des Schaltbildes 7 geführt wird, um von
dem sechsten Gang der Endstellung 5a in den siebten Gang
der Endstellung 5b hochzuschalten oder aber von dem dritten
Gang der Endstellung 5c in den zweiten Gang der gleichen
Endstellung 5b zurückzuschalten. Verläßt der Fahrzeugführer
mit dem Schalthebel die Endposition 5a bzw. 5c des sechsten
Ganges bzw. des dritten Ganges erfolgt eine logische
Auswertung der Drehzahl, welche die Grundlage für die
Entscheidung darstellt, ob das Gruppengetriebe geschalten
werden soll (für den Fall des Hochschaltens) oder ob keine
Schaltung des Gruppengetriebes erfolgt (für den Fall des
Zurückschaltens). Entsprechend der Entscheidung des
Fahrzeugführungsrechners werden dann die zur Schaltung
vorgesehenen Ventile angesteuert. Vorzugsweise werden hierfür
elektropneumatische Magnetventile verwendet.
-
Die Erfindung ist vorliegend anhand eines 10-Gang-
Schaltbildes dargestellt. Sie ist jedoch auf jedes
beliebige überlagerte H-Schaltbild übertragbar und nicht von der
Getriebebauweise abhängig.
Bezugszeichen
1 überlagertes H-Schaltbild
2 Schalthebel
3 Kippschalthebel
4 Kippschalthebel
5a-5f Endstellungen
6a-6c Schaltgassen
7 überlagertes H-Schaltbild
N Neutralstellung
R Rückwärtsgang