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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Gruppengetriebes, wobei in einem zu schaltenden Einzelgetriebe des Gruppengetriebes eine Übersetzung einer Drehbewegung zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangswelle durch Schalten von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang verändert wird, wobei während des Schaltens in den Ziel-Gang die Eingangswelle und/oder die Ausgangswelle jeweils in ihrer Drehzahl an eine durch ein Übersetzungsverhältnis des Ziel-Ganges definierte Ziel-Drehzahl angeglichen werden, und wobei dieses Angleichen durch, dem zu schaltenden Einzelgetriebe vor- oder nachgeschaltete Mittel zumindest unterstützt wird.
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Gruppengetriebe kommen unter anderem bei Landmaschinen, beispielsweise Traktoren, zum Einsatz, um die bei einer Landmaschine sehr unterschiedlichen Fahrbereiche mit möglichst wenigen Zahnradpaaren realisieren zu können. So sind durch eine Landmaschine Aufgabenbereiche, wie beispielsweise auszuführende Feldarbeiten oder Transporttätigkeiten, abzudecken, was eine dementsprechend große Spreizung zwischen einem langsamsten und einem schnellsten Gang voraussetzt. Des Weiteren sind bei Landmaschinengetrieben üblicherweise kleine geometrische Stufensprünge zwischen den einzelnen Gängen gefordert, so dass in Kombination mit der großen Spreizung eine hohe Anzahl an Gangstufen darzustellen ist.
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Klassischerweise setzt sich ein Landmaschinengetriebe in Gruppenbauweise dabei aus einer Stufen- oder Hauptgruppe, sowie einer vor- oder nachgeschalteten Splitgruppe und einer üblicherweise nachgeschalteten Bereichsgruppe zusammen. Häufig sind zudem noch zusätzlich eine Wendegruppe und eine Kriechganggruppe vorgesehen. Durch die Hauptgruppe wird dabei eine Gangfolge des Getriebes vorgegeben, welche durch die vor- und nachgeschalteten weiteren Einzelgetriebe und deren jeweilige Gangstufen entsprechend beeinflusst wird. So wird mittels der vor- oder nachgeschalteten Splitgruppe die Gangfolge der Hauptgruppe verdichtet, indem die Gänge der Hauptgruppe durch kleine Stufensprünge der Splitgruppe jeweils aufgeteilt und in der Folge die Gesamtanzahl darstellbarer Gänge vergrößert wird. Durch eine nachgeschaltete Bereichsgruppe wird hingegen die Gangfolge erweitert, indem die Gänge der Hauptgruppe mittels großer Übersetzungssprünge in der Bereichsgruppe in unterschiedliche Fahrbereiche übersetzt werden. Mittels der ebenfalls häufig vorgesehenen Wendegruppe kann eine Drehrichtungsumkehr dargestellt werden, welche in Kombination mit den anderen Einzelgetrieben zumeist auch zu mehreren darstellbaren Rückwärtsgängen führt. Eine Kriechganggruppe wird hingegen zu dem Zweck vorgesehen, durch eine starke Untersetzung ein extremes Langsamfahren der Landmaschine darstellen zu können, beispielsweise für einen Einsatz im unwegsamen Gelände oder bei Arbeitseinsätzen, welche eine extreme Langsamfahrt voraussetzen.
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Im Falle einiger Landmaschinengetriebe vereint allerdings häufig ein sogenanntes Splittergetriebe die Aufgabe einer klassischen Splitgruppe und einer Hauptgruppe, wobei diesem Splittergetriebe dann im weiteren Verlauf eine gesonderte Bereichsgruppe nachgeschaltet ist. Vermehrt wird ein Splittergetriebe dabei dann auch lastschaltbar ausgeführt, so dass bei Betrieb der jeweiligen Landmaschine ein Gangwechsel innerhalb des Splittergetriebes ohne Zugkraftunterbrechung möglich ist. Schaltungen innerhalb des Splittergetriebes und der nachgeschalteten Bereichsgruppe werden dann häufig automatisiert durch eine entsprechende Getriebesteuerung vorgenommen.
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Aus der
DE 10 2008 042 345 A1 geht ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Gruppengetriebes hervor, welches sich aus einer Hauptgruppe, einer vorgeschalteten Splitgruppe und einer nachgeschalteten Bereichsgruppe zusammensetzt. Schaltungen in den einzelnen Einzelgetrieben werden dabei automatisiert durch eine übergeordnete Steuerung vorgenommen. Die Bereichsgruppe ist dabei zweistufig in Planetenbauweise ausgeführt, wobei zwischen den beiden Gruppenstufen durch ein entsprechendes Umschalten zwischen zwei synchronisierten Schaltkupplungen gewechselt werden kann, so dass die Übersetzung einer Drehbewegung zwischen einer Eingangswelle der Bereichsgruppe und einer Ausgangswelle der Bereichsgruppe verändert wird. Hierbei wird die Eingangswelle der Bereichsgruppe bei einem Wechsel von einem Ist-Gang in den jeweiligen Ziel-Gang innerhalb der Bereichsgruppe durch Betätigung der jeweils zugehörigen Schaltkupplung und mittels deren Sperrsynchronisation an eine durch ein Übersetzungsverhältnis des Ziel-Ganges definierte Ziel-Drehzahl angeglichen. Zur Verbesserung eines derartigen Schaltvorganges wird das Angleichen der Drehzahl der Eingangswelle ferner über außerhalb der Bereichsgruppe liegende Mittel unterstützt. So wird bei einem Hochschalten in der Bereichsgruppe eine der Bereichsgruppe vorgeschaltete Getriebebremse gezielt betätigt, was in einem Abbremsen der Eingangswelle der Bereichsgruppe resultiert, so dass durch die jeweilige synchronisierte Schaltkupplung der Bereichsgruppe nur noch eine geringere Drehzahldifferenz abzubauen ist. Bei einem Rückschalten in der Bereichsgruppe wird die Eingangswelle durch eine entsprechende Drehzahlerhöhung des mit dem Gruppengetriebe verbundenen Antriebsmotors beschleunigt, so dass ebenfalls geringere Relativdrehzahlen gegeben sind und damit geringere Belastungen an der jeweiligen synchronisierten Schaltkupplung auftreten.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Gruppengetriebes zur Verfügung zu stellen, mittels welchem Schaltvorgänge in einem Einzelgetriebe des Gruppengetriebes bei niedrigem herstellungstechnischen Aufwand und einem kompakten Aufbau des Gruppengetriebes unterstützt werden können.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Gemäß der Erfindung wird bei einem Verfahren zur Schaltsteuerung eines automatisierten Gruppengetriebes in einem zu schaltenden, mehrstufigen Einzelgetriebe des Gruppengetriebes eine Übersetzung einer Drehbewegung zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangswelle durch Schalten von einem Ist-Gang in einen Ziel-Gang verändert. Während dieses Schaltens in den Ziel-Gang wird die Eingangswelle und/oder die Ausgangswelle dabei in ihrer jeweiligen Drehzahl an eine durch ein Übersetzungsverhältnis des Ziel-Ganges definierte Ziel-Drehzahl angeglichen. Dabei wird dieses Angleichen durch, dem zu schaltenden Einzelgetriebe vor- oder nachgeschalteten Mittel zumindest unterstützt. Im Sinne der Erfindung handelt es sich bei dem zu schaltenden Einzelgetriebe insbesondere um eine Bereichsgruppe, welche bevorzugt als einstufiges Stirnradstufengetriebe ausgeführt ist. Gänge dieser Bereichsgruppe sind dabei jeweils durch je zugehörige Stirnradpaare definiert, welche durch Betätigung zugehöriger Schaltelemente in einen Kraftfluss von der Eingangswelle zur Ausgangswelle eingebunden werden können. Bei diesen Schaltelementen kann es sich im Sinne der Erfindung entweder um Sperrsynchronisationen oder unsynchronisierte Klauenkupplungen handeln.
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Beim Schalten von dem jeweiligen Ist-Gang in einen Ziel-Gang sind aufgrund der damit verbundenen Veränderung der Übersetzung die Drehzahl der Eingangswelle und die Drehzahl der Ausgangswelle in ein anderes Verhältnis zueinander zu setzen. Je nach Anordnung des zu schaltenden Einzelgetriebes innerhalb des Gruppengetriebes kann dies dabei von der Eingangswellenseite her durch vorgeschaltete Mittel oder von der Ausgangswellenseite her durch nachgeschaltete Mittel entsprechend unterstützt werden. So ist bei einem Hochschalten in dem zu schaltenden Einzelgetriebe, also einem Wechsel zu einem Ziel-Gang mit einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis, die Eingangswelle durch Abbremsen und/ oder die Ausgangswelle durch Beschleunigen an eine durch das Übersetzungsverhältnis definierte Ziel-Drehzahl anzugleichen. Hingegen ist bei einem Rückschalten in einen Ziel-Gang mit einem höheren Übersetzungsverhältnis die Eingangswelle zu beschleunigen und/ oder die Ausgangswelle abzubremsen.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass das Angleichen der Drehzahl der Eingangswelle und/ oder der Ausgangswelle durch einen zumindest teilweise durchgeführten Wechsel eines Übersetzungsverhältnisses in mindestens einem, dem zu schaltenden Einzelgetriebe vor- oder nachgeschalteten, weiteren Einzelgetriebe zumindest unterstützt wird. Mit anderen Worten wird also das Angleichen der Drehzahl der Eingangswelle oder der Ausgangswelle oder auch beider Wellen dadurch zumindest unterstützt, dass in mindestens einem weiteren Einzelgetriebe ein Wechsel eines Übersetzungsverhältnisses zumindest zum Teil durchgeführt wird. Dem Fachmann wird hierbei klar sein, dass das zu schaltende Einzelgetriebe und das jeweils vor- oder nachgeschaltete Einzelgetriebe zu diesem Zweck miteinander in Verbindung stehen müssen. Das erfindungsgemäße Verfahren hat hierbei den Vorteil, dass Schaltelemente des zu schaltenden Einzelgetriebes beim Gangwechsel damit geringeren Belastungen unterworfen sind, da abzubauende Relativdrehzahlen schon im Vorfeld vor Beginn des Gangwechsels in dem zu schaltenden Einzelgetriebe durch entsprechend vorgenommene Schalttätigkeiten in mindestens einem vor- oder nachgeschalteten weiteren Einzelgetriebe reduziert werden, so dass durch Schaltelemente des zu schaltenden Einzelgetriebes eine geringere Reibarbeit zu verrichten ist. Da dieses Angleichen der Drehzahl von Eingangswelle und/oder Ausgangswelle über zumindest ein weiteres Einzelgetriebe des Gruppengetriebes unterstützt wird, können ansonsten zusätzlich vorzusehende Getriebeelemente, wie beispielsweise eine zusätzliche Getriebebremse, entfallen, was in einem kompakteren Aufbau des Gruppengetriebes und in einer Verminderung des fertigungstechnischen Aufwandes resultiert.
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Im Sinne der Erfindung ist unter einem „zumindest teilweise durchgeführten Wechsel eines Übersetzungsverhältnisses“ zu verstehen, dass in dem mindestens einen vor- oder nachgeschalteten Einzelgetriebe ein Gangwechsel zumindest bis zu einem Teil eines Synchronisationsvorganges durchgeführt wird, also in dem mindestens einen Einzelgetriebe beim Gangwechsel miteinander zu koppelnde Getriebeelemente mit Hilfe einer jeweils zwischenliegende Kupplung in ihren Drehbewegungen zumindest teilweise aneinander angeglichen werden. Ein teilweise durchgeführter Wechsel eines Übersetzungsverhältnis in einem vor- oder nachgeschalteten Einzelgetriebe kommt dabei dann in Betracht, wenn ein vollständiger Gangwechsel in diesem Einzelgetriebe zu einem zu starken Abbremsen bzw. Beschleunigen der Eingangswelle und/ oder der Ausgangswelle im zu schaltenden Einzelgetriebe hinsichtlich der zu erreichenden Ziel-Drehzahl führen würde. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn durch den im jeweiligen vor- oder nachgeschalteten Einzelgetriebe durchgeführten Gangwechsel eine Drehrichtungsumkehr vollzogen werden würde. Ein vollständig durchgeführter Wechsel eines Übersetzungsverhältnisses, d. h. ein Durchschalten eines Ganges, in dem jeweiligen vor- oder nachgeschalteten Einzelgetriebe kommt hingegen dann in Betracht, wenn die Drehzahl der Eingangswelle und/ oder der Ausgangswelle im zu schaltenden Einzelgetriebe damit dicht an die jeweils zu erreichende Ziel-Drehzahl herangeführt wird.
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Im Unterschied hierzu ist bei der
DE 10 2008 042 345 A1 zur Darstellung einer Hochschaltung in der Bereichsgruppe eine, der Bereichsgruppe vorgeschaltete Getriebebremse zu betätigen, um die Eingangswelle der Bereichsgruppe abzubremsen und damit Relativdrehzahlen bereits vor einem Synchronisieren in der Bereichsgruppe von außen her zu reduzieren. Mit dieser Getriebebremse ist allerdings ein zusätzliches Bauteil in dem Gruppengetriebe vorzusehen, welches einen entsprechenden Bauraum beansprucht und den fertigungstechnischen Aufwand erhöht. Im Falle einer Rückschaltung in der Bereichsgruppe wird hingegen ein Fremdsynchronisieren über eine entsprechende Drehzahlnachführung des, dem Gruppengetriebe vorgeschalteten Antriebsmotors vorgenommen, was eine entsprechende Regelung in der Motorsteuerung voraussetzt und damit den regelungstechnischen Aufwand steigert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Eingangswelle des zu schaltenden Einzelgetriebes während einem Hochschalten von dem Ist-Gang in einen Ziel-Gang mit einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis abgebremst, indem in einem vorgeschalteten, weiteren Einzelgetriebe der zumindest teilweise Wechsel durchgeführt wird. Das Schalten von dem Ist-Gang in den Ziel-Gang wird also in diesem Fall dadurch zumindest unterstützt, dass die Eingangswelle des zu schaltenden Einzelgetriebes durch Abbremsen an die durch das niedrigere Übersetzungsverhältnis des Ziel-Ganges definierte Ziel-Drehzahl herangeführt wird.
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In einer ersten Variante der vorgenannten Ausführungsform wird dabei in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe zumindest teilweise ein Rückschalten von einem aktuellen Gang in einen niedrigeren Gang mit einem höheren, zugeordneten Übersetzungsverhältnis vorgenommen. Insbesondere umfasst das Abbremsen der Eingangswelle des zu schaltenden Einzelgetriebes dabei, dass in einem ersten Schritt in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe der aktuelle Gang und in einem hierauf folgenden, zweiten Schritt auch in dem zu schaltenden Einzelgetriebe der Ist-Gang ausgelegt wird. In der Folge wird dann in einem weiteren Schritt der niedrigere Gang in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe zumindest teilweise dadurch geschaltet, dass ein, dem niedrigeren Gang zugeordnetes kraftschlüssiges Schaltelement zumindest schlupfend geschlossen wird. In einem nächsten Schritt wird dann der niedrigere Gang in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe wieder vollständig ausgelegt und der Ziel-Gang in dem zu schaltenden Einzelgetriebe geschaltet. Insbesondere wird dann anschließend in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe ein zur Fahrgeschwindigkeit passender Gang eingelegt.
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Die Schritte des Auslegens des aktuellen Ganges in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe und des Ist-Ganges in dem zu schaltenden Einzelgetriebe können dabei zeitlich sehr dicht aufeinanderfolgend oder sogar parallel durchgeführt werden. Ebenso kann auch das abschließende Auslegen des niedrigeren Ganges in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe und das Schalten des Zielganges dicht aufeinanderfolgend oder gleichzeitig umgesetzt werden. Im Falle der Ausführung des zu schaltenden Einzelgetriebes als Bereichsgruppe handelt es sich bei dem vorgeschalteten Einzelgetriebe dabei insbesondere um eine Hauptgruppe oder ein Splittergetriebe. Zudem ist je nach zugehörigem Übersetzungsverhältnis des niedrigeren Ganges, wie bereits vorstehend beschrieben, ein vollständiges oder eben teilweises Schalten dieses niedrigeren Ganges in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe vorzunehmen. Das vollständige Auslegen des niedrigeren Ganges in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe kann dabei beispielsweise entweder bei Erreichen der Ziel-Drehzahl durch die Eingangswelle, nach einer definierten Zeit, etc. vorgenommen werden.
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Entsprechend einer weiteren Variante wird das Abbremsen der Eingangswelle des zu schaltenden Einzelgetriebes dadurch dargestellt, dass in dem weiteren, vorgeschalteten Einzelgetriebe von einem, eine erste Fahrtrichtung definierenden Gang teilweise in einen Gang umgeschaltet wird, über welchen eine zur ersten Fahrtrichtung entgegengesetzte, zweite Fahrtrichtung dargestellt wird. Bevorzugt wird dabei zunächst in einem ersten Schritt der Gang der ersten Fahrtrichtung in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe, sowie in einem hierauf folgenden Schritt der Ist-Gang in dem zu schaltenden Einzelgetriebe jeweils ausgelegt. Im Rahmen eines folgenden Schrittes wird dann der Gang der zweiten Fahrtrichtung teilweise geschaltete, indem ein diesem Gang zugehöriges, kraftschlüssiges Schaltelement schlupfend geschlossen wird. Im Folgenden wird dann der Gang der zweiten Fahrtrichtung in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe wieder vollständig ausgelegt und der Ziel-Gang in dem zu schaltenden Einzelgetriebe geschaltet. Abschließend wird dann bevorzugt in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe wiederum der Gang der ersten Fahrtrichtung eingelegt.
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Erneut können dabei die einzelnen Schritte zeitlich sehr dicht aufeinanderfolgend oder sogar parallel zueinander durchgeführt werden. So kann das Auslegen des Ganges der ersten Fahrtrichtung und des Ist-Ganges, sowie das Auslegen des Ganges der zweiten Fahrtrichtung und das Schalten des Ziel-Ganges parallel zueinander durchgeführt werden. Auch das Auslegen des Ganges der ersten Fahrtrichtung und das teilweise Schalten des Ganges der zweiten Fahrtrichtung sind dicht aufeinanderfolgend umzusetzen. Im Falle der Ausgestaltung des zu schaltenden Einzelgetriebes als Bereichsgruppe kann es sich bei dem vorgeschalteten Einzelgetriebe dabei beispielsweise um eine vorgeschaltete Wendegruppe oder eine, zumindest einen Rückwärtsgang aufweisende Hauptgruppe bzw. ein Splittergetriebe mit zumindest einem Rückwärtsgang handeln. Das vollständige Auslegen des Ganges der zweiten Fahrtrichtung kann hierbei ebenfalls wieder in Abhängigkeit der Drehzahl der Eingangswelle, einer definierten Zeit, etc. gesteuert sein.
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Im Falle einer vorgeschalteten Wendegruppe kann diese hierbei als zweistufiges Stirnradstufengetriebe mit zwei Schaltkupplungen ausgeführt sein, durch deren Betätigung entweder ein starrer Durchtrieb oder ein Führen des Kraftflusses über die beiden Stirnradstufen zur Drehrichtungsumkehr darstellbar ist. Alternativ dazu ist auch eine Ausführung als Planetengetriebe und hierbei mit einem Plus-Planetenradsatz oder einem Minus-Planetenradsatz denkbar.
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Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Eingangswelle des zu schaltenden Einzelgetriebes während einem Rückschalten von dem Ist-Gang in einen Ziel-Gang mit einem höheren zugeordneten Übersetzungsverhältnis beschleunigt, indem in einem vorgeschalteten Einzelgetriebe zumindest teilweise ein Hochschalten von einem aktuellen Gang in einen höheren Gang mit einem niedrigerem, zugeordneten Übersetzungsverhältnis vorgenommen wird. In diesem Fall kann also die Rückschaltung in dem zu schaltenden Einzelgetriebe zumindest unterstützt werden, indem ein beim Schalten vom Ist-Gang in den Ziel-Gang vorzunehmendes Beschleunigen der Eingangswelle durch entsprechende, zumindest zum Teil durchgeführte Schalttätigkeiten in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe unterstützt wird. Insbesondere wird dabei zunächst in einem ersten Schritt der aktuelle Gang in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe, und in einem folgenden Schritt auch der Ist-Gang in dem zu schaltenden Einzelgetriebe jeweils ausgelegt. Darauf folgt dann ein zumindest teilweises Schalten in den höheren Gang des vorgeschalteten, weiteren Einzelgetriebes durch zumindest schlupfendes Schließen eines, diesem höheren Gang zugeordneten kraftschlüssigen Schaltelements. Im Folgenden wird dann der höhere Gang wiederum ausgelegt und der Ziel-Gang in dem zu schaltenden Einzelgetriebe durchgeschaltet, wobei insbesondere dann noch in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe ein zur Fahrgeschwindigkeit passender Gang eingelegt wird.
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Auch hierbei sind die einzelnen Schritte bevorzugt zeitlich sehr dicht aufeinanderfolgend durchzuführen, wobei bei einzelnen Schritten auch deren parallele Ausführung denkbar ist. Ferner wird der höhere Gang in dem vorgeschalteten Einzelgetriebe insbesondere erst dann wieder vollständig ausgelegt, wenn die Eingangswelle zumindest in den Bereich der gewünschten Zieldrehzahl beschleunigt wurde. Alternativ dazu ist aber auch wiederum eine zeitliche Steuerung der Gangauslegung im vorgeschalteten Einzelgetriebe denkbar. Im Falle der Ausgestaltung des zu schaltenden Einzelgetriebes als Bereichsgruppe handelt es sich dabei bei dem vorgeschalteten Einzelgetriebe insbesondere um eine Hauptgruppe oder ein Splittergetriebe, über welche jeweils mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse darstellbar sind.
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In Weiterbildung der Erfindung wird das Angleichen vollständig über das mindestens eine vor- oder nachgeschaltete, weitere Einzelgetriebe vorgenommen. Dies hat den Vorteil, dass Schaltelemente in dem zu schaltenden Einzelgetriebe als formschlüssige Schaltelemente, beispielsweise in Form von unsynchronisierten Klauenkupplungen, ausgeführt werden können, da eine Synchronisierung vollständig über das mindestens eine vor- oder nachgeschaltete Einzelgetriebe dargestellt wird. Zu diesem Zweck ist eine entsprechende Regelung der Schaltelemente des jeweiligen vor- oder nachgeschalteten Einzelgetriebes nötig, um ein Abbremsen oder Beschleunigen der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle auf die jeweils geforderte Zieldrehzahl genau steuern zu können.
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Entsprechend einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Angleichen über ein als Lastschaltgetriebe ausgeführtes, vor- oder nachgeschaltetes Einzelgetriebe zumindest unterstützt. Hierdurch können in diesem jeweiligen Einzelgetriebe entsprechende Schaltvorgänge zum Beschleunigen bzw. Abbremsen von Eingangswelle und/ oder Ausgangswelle problemlos auch unter Last dargestellt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, welche sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen oder unmittelbar aus den Zeichnungen ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche nicht beschränken.
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Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die Bezug auf die in den Zeichnungen dargestellten Figuren nimmt. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines automatisierten Gruppengetriebes zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2 ein Ablaufdiagramm einer Hochschaltung in einer Bereichsgruppe des Gruppengetriebes entsprechend einer ersten Variante;
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3 ein Ablaufdiagramm einer Hochschaltung in der Bereichsgruppe des Gruppengetriebes entsprechend einer zweiten Variante; und
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4 ein Ablaufdiagramm einer Rückschaltung in der Bereichsgruppe des Gruppengetriebes.
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Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines automatisierten Gruppengetriebes 1 hervor, anhand welchem im Folgenden das erfindungsgemäße Verfahren zur Schaltsteuerung beschrieben werden soll. Bei diesem automatisierten Gruppengetriebe 1 handelt es sich um ein Gruppengetriebe einer Landmaschine, welches zwischen einer Antriebsmaschine 2 der Landmaschine und einem Achsdifferenzial 3 platziert ist. Dabei setzt sich das Gruppengetriebe 1 aus mehreren Einzelgetrieben 4, 5, 6 und 7 zusammen, welche ausgehend von der Anbindung an der Antriebsmaschine 2 hintereinanderliegend angeordnet sind. Dabei handelt es sich bei dem Einzelgetriebe 4 um ein lastschaltbares Splittergetriebe SG, bei dem hierzu nachgeschalteten Einzelgetriebe 5 um eine Kriechgruppe KG, bei dem hierauf folgenden Einzelgetriebe 6 um eine Wendegruppe WG und bei dem letzten Einzelgetriebe 7 des Gruppengetriebes 1 um eine Bereichsgruppe BG.
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Bei dem als Lastschaltgetriebe ausgeführten Splittergetriebe SG können durch entsprechende Betätigung von lastschaltbaren Kupplungen K1 bis K5 verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen einer, mit der Antriebsmaschine 2 in Verbindung stehenden Eingangswelle 8 und einer Ausgangswelle 9 des Splittergetriebes SG dargestellt werden. Die Ausgangswelle 9 des Splittergetriebes SG stellt dabei gleichzeitig die Eingangsseite der Kriechganggruppe KG dar, über welche eine Drehbewegung der Ausgangswelle 9 entweder starr mit einer Eingangswelle 10 der auf die Kriechganggruppe KG folgenden Wendegruppe WG gekoppelt werden kann oder aber eine Drehbewegung der Ausgangswelle 9 durch Führen des Kraftflusses über zwei Stirnradstufen und eine Vorgelegewelle 11 der Kriechganggruppe KG entsprechend untersetzt auf die Eingangswelle 10 übertragen werden kann.
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Die Wendegruppe WG verfügt über zwei kraftschlüssige Schaltelemente in Form von lastschaltbaren Kupplungen KR und KV, die in einer Doppelkupplung gemeinsam angeordnet sind. Bei Betätigen der Kupplung KV wird die Eingangswelle 10 starr mit einer Ausgangswelle der Wendegruppe WG verbunden, welche zugleich eine Eingangswelle 12 der Bereichsgruppe BG darstellt. Hingegen wird der Kraftfluss bei Betätigen der Kupplung KR über eine Vorgelegewelle 13 der Wendegruppe WG mittels zweier Stirnradstufen geführt, von welchen eine Stirnradstufe mit einem Zwischenrad versehen ist, so dass eine Drehrichtungsumkehr dargestellt wird und die Eingangswelle 12 der Bereichsgruppe BG in der Folge eine gegensätzliche Drehbewegung zu der Eingangswelle 10 der Wendegruppe WG ausführt.
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Innerhalb der Bereichsgruppe BG wird eine Drehbewegung der Eingangswelle 12 mit einer von mehreren synchronisierten Gangstufen G1 bis G6 mit einem jeweils zugeordneten Übersetzungsverhältnis auf eine Ausgangswelle 14 der Bereichsgruppe BG übersetzt, welche dann im weiteren Verlauf mit dem Achsdifferenzial 3 in Verbindung steht. Dabei wird von einem jeweiligen Ist-Gang, der durch das zugehörige Übersetzungsverhältnis der sich jeweils aktuell im Kraftfluss befindlichen Gangstufe G1 oder G2 oder G3 oder G4 oder G5 oder G6 definiert ist, in einen Ziel-Gang geschaltet und damit ein Wechsel einer Übersetzung einer Drehbewegung zwischen der Eingangswelle 12 und der Ausgangswelle 14 durchgeführt, indem eine jeweils zugehörige Sperrsynchronisation der jeweils aktuell in Kraftfluss befindlichen Gangstufe G1 oder G2 oder G3 oder G4 oder G5 oder G6 geöffnet und eine dem Ziel-Gang zugehörige Gangstufe G1 oder G2 oder G3 oder G4 oder G5 oder G6 durch Betätigung der jeweils zugehörigen Sperrsynchronisation eingebunden wird. Da sich bei diesem Wechsel des Übersetzungsverhältnisses ein Verhältnis der Drehzahl der Eingangswelle 12 zu einer Drehzahl der Ausgangswelle 14 verändert, ist im Falle eines Hochschaltens in der Bereichsgruppe BG, also einem Wechsel zu einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis, die dann zu schnell laufende Eingangswelle 12 abzubremsen, während sie im Falle von Rückschaltungen, d. h. einem Wechsel in ein höheres Übersetzungsverhältnis, auf eine höhere Drehzahl zu beschleunigen ist. Dabei wird diese Drehzahldifferenz, im Falle der Gangstufen G1 bis G4 zwischen der Eingangswelle 12 und einem jeweiligen Losrad der Gangstufen G1 bis G4 und im Falle der Gangstufen G5 und G6 zwischen einem Losrad der Gangstufen G5 und G6 und der Ausgangswelle 14, jeweils über die je zugehörige Sperrsynchronisation in Form von Reibarbeit abgebaut.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kommt nun zur Anwendung, um die aufzubringende Reibarbeit und damit die Belastung der Sperrsynchronisationen der Bereichsgruppe BG zu verringern. Dabei sind für Hochschaltvorgänge in der Bereichsgruppe BG Ablaufdiagramme in den 2 und 3, sowie hinsichtlich einer Rückschaltung in der Bereichsgruppe BG ein Ablaufdiagramm in 4 illustriert.
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Aus 2 geht eine der Varianten zur Unterstützung einer Hochschaltung in der Bereichsgruppe BG bei Vorwärtsfahrt hervor, wobei dies dabei durch entsprechende Schalttätigkeiten in dem vorgeschalteten Splittergetriebe SG bewerkstelligt wird. Wie zu erkennen ist, wird in einem ersten Schritt S1 der jeweils aktuelle Gang in dem Splittergetriebe SG ausgelegt und in einem folgenden Schritt S2 kurze Zeit später oder sogar parallel dazu auch der jeweils aktuelle Ist-Gang in der Bereichsgruppe BG ausgelegt. Folglich ist die Eingangswelle 12 der Bereichsgruppe BG nun sowohl von der Antriebsmaschine 2 als auch von dem Achsdifferenzial 3 und damit von den Antriebsrädern der Landmaschine getrennt. In einem weiteren Schritt S3 wird dann in dem Splittergetriebe SG durch entsprechende Ansteuerung der Kupplungen K1 bis K5 ein niedrigerer Gang, d.h. ein Gang mit einem im Vergleich zum vorher eingelegten Gang höheren Übersetzungsverhältnis geschaltet. Dies bewirkt ein entsprechendes Abbremsen der Ausgangswelle 9 und über die zwischenliegende Kriechgruppe KG, sowie die Wendegruppe WG auch der Eingangswelle 12. Resultiert ein Durchschalten in diesen niedrigeren Gang des Splittergetriebe SG dabei in einem zu starken Abbremsen der Eingangswelle 12 der Bereichsgruppe BG, d. h. wird die Eingangswelle 12 auf eine Drehzahl unterhalb der zu erreichenden Ziel-Drehzahl abgebremst, so wird eine der an der Darstellung des niedrigeren Ganges beteiligten Kupplungen K1 bis K5 nur schlupfend geschlossen, so dass die Bremswirkung auf die Eingangswelle 12 begrenzt ist. Bewirkt ein Durchschalten in den niedrigeren Gang hingegen ein Abbremsen der Eingangswelle 12 in den Bereich der zu erreichenden Ziel-Drehzahl, so wird dieser niedrigere Gang in dem Splittergetriebe SG durchgeschaltet.
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Nach Durchschalten in den niedrigeren Gang bzw. Hervorrufen einer ausreichenden Bremswirkung auf die Ausgangswelle 12 wird der niedrigere Gang in dem Splittergetriebe SG in einem folgenden Schritt S4 wieder ausgelegt und der gewünschte Ziel-Gang in der Bereichsgruppe BG in einem Schritt S5 durch Betätigung der je zugehörigen Sperrsynchronisation geschaltet. Über die Sperrsynchronisation werden dabei ggf. noch vorhandene Relativdrehzahlen abgebaut. Abschließend wird in einem Schritt S6 ein, zur Fahrgeschwindigkeit passender Gang im Splittergetriebe SG eingelegt. In analoger Weise kann auch eine Hochschaltung bei Rückwärtsfahrt unterstützt werden, wobei das Splittergetriebe SG und die Bereichsgruppe BG dabei über die zwischenliegende Wendegruppe mittels der betätigten Kupplung KR verbunden sind.
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Alternativ dazu kann eine Hochschaltung in der Bereichsgruppe BG bei Vorwärtsfahrt aber auch durch die Wendegruppe WG unterstützt werden, wie im Folgenden unter Zuhilfenahme von 3 erläutert wird. Im Unterschied zu der im Vorfeld beschriebenen Variante wird dabei in einem Schritt S7 die Kupplung KV des Vorwärtsganges der Wendegruppe WG geöffnet und damit der Vorwärtsgang ausgelegt, wobei danach in einem Schritt S8 ein Auslegen des Ist-Ganges in der Bereichsgruppe BG vorgenommen wird. Im Folgenden wird dann in einem Schritt S9 die Kupplung KR schlupfend geschlossen und damit teilweise ein Rückwärtsgang der Wendegruppe WG geschaltet. Bei diesem teilweisen Schließen der Kupplung KR wird über die Gangstufen der Wendegruppe WG und die Vorgelegewelle 13 ein Bremsmoment auf die Eingangswelle 12 übertragen und diese somit abgebremst. Wird hierbei die Ziel-Drehzahl erreicht oder die Ausgangswelle 12 in den Bereich der Ziel-Drehzahl abgebremst, so wird die Kupplung KR in einem Schritt S10 wiederum geöffnet und in einem folgenden Schritt S11 der Ziel-Gang in der Bereichsgruppe BG durch Betätigen der entsprechend zugehörigen Sperrsynchronisation geschaltet. Die Sperrsynchronisation baut dabei eventuell noch vorhandene Differenzdrehzahlen ab. Abschließend wird dann in einem Schritt S12 wiederum die Kupplung KV der Wendegruppe WG betätigt. Im Falle einer Hochschaltung bei Rückwärtsfahrt wird eine Betätigung der beiden Kupplungen KV und KR genau umgekehrt, indem in Schritt S7 die zunächst geschlossen Kupplung KR geöffnet und die Kupplung KV dann in Schritt S9 schlupfend geschlossen wird, bis die Eingangswelle 12 ausreichend abgebremst wurde. In der Folge wird dann die Kupplung KV in Schritt S10 wiederum geöffnet, der Ziel-Gang in der Bereichsgruppe BG in Schritt S11 geschaltet und die Kupplung KR in Schritt S12 wiederum geschlossen.
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Schließlich können auch Rückschaltungen in der Bereichsgruppe BG sowohl bei Vorwärts- als auch bei Rückwärtsfahrt durch entsprechende Schalttätigkeiten in dem Splittergetriebe SG entsprechend unterstützt werden. Bei einer Rückschaltung bei Vorwärtsfahrt wird dabei in Schritt S1 zunächst wiederum der jeweils aktuelle Gang in der Splittergruppe SG und unmittelbar hierauf folgend oder parallel dazu in Schritt S2 auch der jeweilige Ist-Gang in der Bereichsgruppe BG ausgelegt. Im Folgenden wird dann in Schritt S13 in dem Splittergetriebe SG in einen höheren Gang, d. h. in einen Gang mit einem im Vergleich zu dem vorherigen Gang niedrigeren Übersetzungsverhältnis, geschaltet. Dies bewirkt ein Beschleunigen der Ausgangswelle 9 und über die zwischenliegende Kriechgruppe KR und die Wendegruppe WG auch der Eingangswelle 12. Resultiert ein Schalten in diesen höheren Gang dabei in einer Beschleunigung der Eingangswelle 12 über die jeweils zu erreichende Ziel-Drehzahl hinaus, so erfolgt dieses Schalten in den höheren Gang nur zum Teil, indem eine an der Darstellung des höheren Ganges Beteiligte der Kupplungen K1 bis K5 nur schlupfend geschlossen wird. Bewirkt das Schalten des höheren Ganges hingegen eine Beschleunigung der Eingangswelle 12 der Bereichsgruppe BG in den Bereich der gewünschten Ziel-Drehzahl, so wird der höhere Gang durchgeschaltet. Nach erfolgtem Durchschalten bzw. ausreichender Beschleunigung der Eingangswelle 12 wird der höhere Gang in dem Splittergetriebe SG in Schritt S14 wieder vollständig ausgelegt und in einem hierauf unmittelbar oder parallel folgenden Schritt S15 der Ziel-Gang in der Bereichsgruppe BG geschaltet. Abschließend wird in einem Schritt S16 dann in dem Splittergetriebe SG wiederum ein, zur Fahrgeschwindigkeit passender Gang eingelegt.
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Im Rahmen der Erfindung ist es dabei auch denkbar, die Kupplungen K1 bis K5 des Splittergetriebes SG oder die beiden Kupplungen KR und KV der Wendegruppe WG derartig genau zu regeln, dass ein Beschleunigen bzw. ein Abbremsen der Eingangswelle 12 auf die jeweils geforderten Ziel-Drehzahl genau gesteuert werden kann. In einem derartigen Fall können sämtliche Sperrsynchronisationen im Bereich der Bereichsgruppe BG entfallen und durch unsynchronisierte Klauenkupplungen ersetzt werden, da ein Synchronisieren in diesem Fall nur noch über das vorgeschaltete Splittergetriebe SG oder die vorgeschaltete Wendegruppe WG dargestellt wird.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Schaltsteuerung eines automatisierten Gruppengetriebes ist es somit möglich, ohne Verwendung zusätzlicher Elemente, wie beispielsweise einer Getriebebremse, einen Synchronisationsvorgang in einem Einzelgetriebe, wie beispielsweise einer Bereichsgruppe BG, von außen her durch vor- oder nachgeschaltete Einzelgetriebe des Gruppengetriebes zu unterstützen. Je nach genauer Regelung von Schaltelementen dieser vor- oder nachgeschalteten Einzelgetriebe kann das zu schaltende Einzelgetriebe auch vollständig bei einem Gangwechsel von außen her synchronisiert werden. Hierbei ist dann die Verwendung unsynchronisierter, formschlüssiger Schaltelemente in dem zu schaltenden Einzelgetriebe möglich. Ansonsten kann aber eine wesentliche Entlastung verwendeter Sperrsynchronisationen erreicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gruppengetriebe
- 2
- Antriebsmaschine
- 3
- Achsdifferential
- 4
- Einzelgetriebe
- 5
- Einzelgetriebe
- 6
- Einzelgetriebe
- 7
- Einzelgetriebe
- 8
- Eingangswelle
- 9
- Ausgangswelle
- 10
- Eingangswelle
- 11
- Vorgelegewelle
- 12
- Eingangswelle
- 13
- Vorgelegewelle
- 14
- Ausgangswelle
- K1
- Kupplung
- K2
- Kupplung
- K3
- Kupplung
- K4
- Kupplung
- K5
- Kupplung
- KR
- Kupplung
- KV
- Kupplung
- G1
- Gangstufe
- G2
- Gangstufe
- G3
- Gangstufe
- G4
- Gangstufe
- G5
- Gangstufe
- G6
- Gangstufe
- SG
- Splittergetriebe
- KG
- Kriechgruppe
- WG
- Wendegruppe
- BG
- Bereichsgruppe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008042345 A1 [0005, 0012]
