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Die Erfindung betrifft ein Gruppengetriebe eines Nutzfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Nutzfahrzeugs mit einem solchen Gruppengetriebe und eine Getriebesteuerungseinrichtung für ein solches Gruppengetriebe.
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Die Hauptkomponenten eines Antriebsstrangs sind ein Antriebsaggregat und ein Getriebe. Das Getriebe wandelt Drehzahlen und Drehmomente und setzt so ein Zugkraftangebot des Antriebsaggregats um. Das Getriebe stellt das Zugkraftangebot des Antriebsaggregats an einem Abtrieb des Antriebsstranges bereit.
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Aus der
DE 10 2007 046 737 A1 ist ein Gruppengetriebe eines Nutzfahrzeugs bekannt, welches ein Hauptgetriebe mit mehreren Gängen und eine Bereichsgruppe mit mindestens zwei unterschiedlichen Fahrtstufen, nämlich einer Langsamfahrtstufe und einer Schnellfahrtstufe, umfasst, wobei der höchste Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der Langsamfahrtstufe der Bereichsgruppe die gleiche oder zumindest annähernd die gleiche Übersetzung aufweist wie der kleinste Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der Schnellfahrtstufe des Gruppengetriebes. Bei den Gängen des Hauptgetriebes gemäß
DE 10 2007 046 737 A1 handelt es sich um konventionelle, dauerlastfeste Vorwärtsfahrtgänge, zum Beispiel um die Gänge 1 bis 4, so dass in Kombination mit den beiden Fahrtstufen der Bereichsgruppe insgesamt acht Gänge für eine Vorwärtsfahrt bereitgestellt werden können.
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Aus der
DE 100 44 602 A1 ist ein Handschaltgetriebe eines Nutzfahrzeugs bekannt, welches zusätzlich zu konventionellen, synchronisierten Vorwärtsgängen einen nicht synchronisierten Crawler-Gang umfasst. Ein solcher Crawler-Gang verfügt über eine größere Übersetzung als die konventionellen Vorwärtsgänge.
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Bei aus der Praxis bekannten Gruppengetrieben, die ein Hauptgetriebe mit einem solchen Crawler-Gang und zusätzlich eine Bereichsgruppe mit zumindest einer Langsamfahrtstufe und einer Schnellfahrtstufe umfassen, ist die Nutzung des Crawler-Gangs des Hauptgetriebes ausschließlich in Kombination mit der Langsamfahrtstufe der Bereichsgruppe zugelassen.
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Die Nutzung des Crawler-Gangs des Hauptgetriebes in Verbindung mit der Schnellfahrtstufe der Bereichsgruppe wird hingegen nach der Praxis nicht zugelassen, da ein Crawler-Gang im Gegensatz zu den konventionellen Vorwärtsgängen des Hauptgetriebes nicht dauerlastfest ausgeführt ist.
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In bestimmten Betriebssituationen eines Nutzfahrzeugs, insbesondere in einer Steigungsfahrt, kann ein Gangwechsel in der Bereichsgruppe von der Langsamfahrtstufe in die Schnellfahrtstufe unter Umständen nicht ausgeführt werden, da der Fahrtwiderstand während der Steigungsfahrt zu groß ist und bei einem solchen Gangwechsel das Nutzfahrzeug zu stark verzögern würde. Daraus folgt dann, dass das Nutzfahrzeug in einer Steigungsfahrt nicht im optimalen Gang betrieben werden kann. Dies ist von Nachteil.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Gruppengetriebe, Verfahren zum Betreiben eines Nutzfahrzeugs mit einem solchen Gruppengetriebe und eine Getriebesteuerungseinrichtung für ein solches Gruppengetriebe zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Gruppengetriebe gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist der kleinste Gang des Hauptgetriebes als Crawler-Gang ausgebildet, wobei die Nutzung des Crawler-Gangs des Hauptgetriebes in Kombination mit der Schnellfahrtstufe der Bereichgruppe zeitlich begrenzt zugelassen ist.
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Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass derjenige Gang des Hauptgetriebes, der in Kombination mit der Schnellfahrtstufe der Bereichsgruppe die gleiche oder die annähernd gleiche Übersetzung aufweist wie der höchste Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der Langsamfahrtstufe der Bereichsgruppe, als Crawler-Gang ausgebildet ist, wobei die Nutzung des Crawler-Gangs des Hauptgetriebes in Kombination mit der Schnellfahrtstufe der Bereichsgruppe zeitlich begrenzt zugelassen ist bzw. wird. Hiermit kann zum Beispiel bei einer Steigungsfahrt das Nutzfahrzeug in einem optimalen Gang betrieben werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass der nicht dauerfest ausgelegte Crawler-Gang unzulässig hohen Belastungen ausgesetzt wird.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist die maximale Zeitdauer, für welche der Crawler-Gang des Hauptgetriebes in Kombination mit der Schnellfahrtstufe der Bereichgruppe nutzbar ist, lastabhängig, vorzugsweise abhängig von einem an einer Eingangswelle des Gruppengetriebes anliegenden Moment. Diese Weiterbildung der Erfindung erlaubt eine optimale Nutzung des Crawler-Gangs des Hauptgetriebes in Kombination mit der Schnellfahrtstufe der Bereichsgruppe.
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Die Nutzung des Crawler-Gangs des Hauptgetriebes in Kombination mit der Langsamfahrtstufe der Bereichgruppe dient dem Anfahren und ist zeitlich nicht begrenzt. Die Nutzung des Crawler-Gangs zum Anfahren ist uneingeschränkt möglich.
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Vorzugsweise ist zumindest das Hauptgetriebe des Gruppengetriebes automatisiert. Die Nutzung der Erfindung in einem Gruppengetriebe, bei welchem zumindest das Hauptgetriebe des Gruppengetriebes automatisiert ist, ist besonders bevorzugt. Vorzugsweise ist auch die Bereichsgruppe des Gruppengetriebes automatisiert.
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Erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Nutzfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Gruppengetriebe sind in Patentansprüchen 6 und 9 definiert. Eine erfindungsgemäße Getriebesteuerungseinrichtung für ein erfindungsgemäßes Gruppengetriebe ist in Patentanspruch 10 definiert.
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Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine schematisierte Darstellung eines Antriebsstrangs mit einem Gruppengetriebe.
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Die Erfindung betrifft ein Gruppengetriebe eines Nutzfahrzeugs, Verfahren zum Betreiben eines Nutzfahrzeugs mit einem solchen Gruppengetriebe sowie eine Getriebesteuerungseinrichtung für ein solches Gruppengetriebe. 1 zeigt stark schematisiert ein Antriebsstrangschema eines Nutzfahrzeugs mit einem Antriebsaggregat 1, einem als Gruppengetriebe ausgebildeten Getriebe 2 und einem Abtrieb 3, wobei das Gruppengetriebe 2 zwischen das Antriebsaggregat 1 und dem Abtrieb 3 geschaltet ist.
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Das Gruppengetriebe
2 verfügt über ein mehrgängiges Hauptgetriebe
4, wobei das Getriebe
4 des Gruppengetriebes
2 vier konventionelle, synchronisierte Vorwärtsgänge 1, 2, 3 und 4, einen unsynchronisierten Rückwärtsgang R sowie einen weiteren, unsynchronisierten Vorwärtsgang C bereitstellt, wobei es sich beim unsynchronisierten Vorwärtsgang C um einen sogenannten Crawler-Gang des Hauptgetriebes
2 handelt. Die Übersetzung des Crawler-Gangs C ist größer als die Übersetzung des Vorwärtsgangs 1. Zusätzlich umfasst das Gruppengetriebe
2 eine Bereichsgruppe
5, die zumindest eine Langsamfahrtstufe L und eine Schnellfahrtstufe S aufweist. Der höchste Gang des Hauptgetriebes
4, im gezeigten Ausführungsbeispiel der vierte Gang des Hauptgetriebes
4, weist in Kombination mit der Langsamfahrtstufe L der Bereichsgruppe
5 die gleiche oder annähernd die gleiche Übersetzung auf wie der kleinste Gang des Hauptgetriebes
4, im gezeigten Ausführungsbeispiel der Crawler-Gang C, in Kombination mit der Schnellfahrtstufe S der Bereichsgruppe
5. Dies folgt aus der nachfolgenden Tabelle, in welcher die Kombinationen der Gänge des Hauptgetriebes
4 mit den Fahrtstufen der Bereichsgruppe
5 gezeigt sind, wobei die Gesamtgänge 4 und 4-C die gleiche oder die annähernd gleiche Übersetzung aufweisen. Da der Crawler-Gang C nicht dauerfest ausgelegt ist, wird bei aus der Praxis bekannten Gruppengetrieben eine Verwendung des Crawler-Gangs C des Hauptgetriebes
4 in Kombination mit der Schnellfahrtstufe S der Bereichsgruppe
5 nicht zugelassen, nach der Praxis ist demnach der Gesamtgang 4-C unterdrückt bzw. gesperrt.
| Gesamtgang | Hauptgetriebegang | Bereichsgruppenfahrtstufe |
| C | C | L |
| 1 | 1 | L |
| 2 | 2 | L |
| 3 | 3 | L |
| 4 | 4 | L |
| 4-C | C | S |
| 5 | 1 | S |
| 6 | 2 | S |
| 7 | 3 | S |
| 8 | 4 | S |
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Nutzung des Crawler-Gangs C des Hauptgetriebes 4 in Kombination mit der Schnellfahrtstufe S der Bereichsgruppe 5 zeitlich begrenzt zugelassen ist, insbesondere derart, dass die maximale Zeitdauer, für die Nutzung des Crawler-Gangs C des Hauptgetriebes 4 in Kombination mit der Schnellfahrtstufe S der Bereichsgruppe 5, lastabhängig ist, vorzugsweise abhängig von einem an einer Eingangswelle des Gruppengetriebes 2 anliegenden Moment. Bei der Eingangswelle des Gruppengetriebes 2 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um die Eingangswelle des Hauptgetriebes 4.
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Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass das Gruppengetriebe 2 zusätzlich zum Hauptgetriebe 4 und der dem Hauptgetriebe 4 nachgeschalteten Bereichsgruppe 5 eine dem Hauptgetriebe 4 vorgeschaltete Splitgruppe aufweisen kann. In diesem Fall handelt es sich dann bei der Eingangswelle des Gruppengetriebes 2 um die Eingangswelle der Splitgruppe.
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Die Nutzung des Crawler-Gangs C des Hauptgetriebes 4 in Kombination mit der Langsamfahrtstufe L der Bereichsgruppe 5, die dem Anfahren des Nutzfahrzeugs dient, ist zeitlich nicht begrenzt.
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Vorzugsweise wird die zeitlich begrenzte Nutzung des Crawler-Gangs C des Hauptgetriebes 4 in Kombination mit der Schnellfahrtstufe S der Bereichsgruppe 5 dann zugelassen, wenn ein Nutzfahrzeug, welches ein solches Gruppengetriebe 2 aufweist, aktuell oder zukünftig in einer Fahrtstrecke mit einer Steigung betrieben wird, deren Steigung größer als ein Grenzwert ist. Dann hingegen, wenn die Steigung der Fahrtstrecke kleiner als ein Grenzwert ist, wird die Nutzung des Crawler-Gangs C des Hauptgetriebes 4 in Kombination mit der Schnellfahrtstufe der Bereichgruppe 5 nicht zugelassen wird.
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Die aktuelle Steigung der Fahrtstrecke, in welcher das Nutzfahrzeug betrieben wird, kann entweder messtechnisch über einen Steigungssensor erfasst werden oder aus anderen gemessenen Signalen errechnet werden oder von einen Navigationssystem über entsprechende GPS-Daten bereitgestellt werden. Das Navigationssystem kann ferner Daten über eine zukünftige Steigung einer vor dem Nutzfahrzeug liegenden Fahrtstrecke bereitstellen.
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Mit der Erfindung ist es demnach möglich, dass dann, wenn ein Nutzfahrzeug mit einem solchen Gruppengetriebe 2 in eine Steigung einfährt oder bereits vor dem Einfahren in die Steigung, in den Gesamtgang 4-C zu schalten, also den Crawler-Gang C des Hauptgetriebes 4 in Kombination mit der Schnellfahrtstufe S der Bereichsgruppe 5 zu nutzen, um dann innerhalb der Steigung eine kurze Schaltzeit beim Wechsel in den Gesamtgang 5, also in eine Kombination des Gangs 1 des Hauptgetriebes 4 mit der Schnellfahrtstufe S der Bereichsgruppe 5, zu ermöglichen. Das verfügt über den Vorteil, dass das Nutzfahrzeug dann die Steigung in einem höheren Gesamtgang bewältigen kann, wodurch eine höhere Fahrgeschwindigkeit und ein niedrigerer Verbrauch realisiert werden kann. Der Gangwechsel vom Gesamtgang 4-C in den Gesamtgang 5 bei einer Steigungsfahrt ist sicherer ausführbar als ein Gangwechsel vom Gesamtgang 4 in den Gesamtgang 5, da bei einer Steigungsfahrt ein Gangwechsel von der Langsamfahrtstufe L in die Schnellfahrtstufe S der Bereichsgruppe 5 unter Umständen nicht möglich ist.
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Ferner ist es möglich, bei einer Steigungsfahrt zunächst das Nutzfahrzeug im Gesamtgang 4, als in einer Kombination des vierten Gang des Hauptgetriebes 4 mit der Langsamfahrtstufe L der Bereichsgruppe 5 zu betreiben, und dann in einer Situation, in welcher die Bereichsgruppe 5 geschaltet werden kann, einerseits in der Bereichsgruppe von der Langsamfahrtstufe L in die Schnellfahrtstufe S und andererseits im Hauptgetriebe vom vierten Gang in den Crawler-Gang C zu schalten, da die Gesamtgänge 4 und 4-C ähnliche Übersetzungen aufweisen und eine solche Schaltung keine Drehzahländerungen an Motor bzw. Getriebeeingang verursacht. In einer solchen Situation kann das Gesamtgetriebe unter Umständen durch Teilschließen einer zwischen das Antriebsaggregat 1 und das Gruppengetriebe 2 geschalteten Anfahrkupplung 6 von außen synchronisiert werden.
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Wie bereits ausgeführt, ist erfindungsgemäß die Nutzung des Crawler-Gangs C des Hauptgetriebes 4 in Kombination mit der Schnellfahrtstufe S der Bereichsgruppe 5 zeitlich begrenzt, um eine Beschädigung des Crawler-Gangs C zu vermeiden, wobei diese maximale Nutzungsdauer vorzugsweise lastabhängig ist. Dann, wenn die maximale Zeitdauer überschritten ist, wird die weitere Nutzung des Crawler-Gangs für eine definierte Zeitdauer nicht zugelassen und gesperrt.
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Wird die maximale Zeitdauer der zugelassenen Nutzung des Crawler-Gangs C des Hauptgetriebes 4 in Kombination mit der Schnellfahrtstufe S der Bereichsgruppe 5 in der Fahrt überschritten, so wird automatisch ein Gangwechsel in einen Gesamtgang ausgeführt, an welchem der Crawler-Gang C nicht beteiligt ist.
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Weiterhin ist es im Sinne der hier vorliegenden Erfindung möglich, eine steigungsbedingte bzw. fahrtwiderstandsbedingte Rückschaltung über die Bereichsgruppe 5 des Gruppengetriebes 2 zu vermeiden. Fährt zum Beispiel das Nutzfahrzeug in einer Gangkombination, in welcher die Bereichsgruppe 5 in der Schnellfahrtstufe S betrieben wird, und ist steigungsabhängig oder fahrtwiderstandsabhängig eine Schaltung in einen geringeren Gang erforderlich, zum Beispiel vom Gesamtgang 6 in den Gesamtgang 4, so kann erfindungsgemäß eine Schaltung der Bereichsgruppe 5 von der Schnellfahrtstufe S in die Langsamfahrtstufe L unterdrückt werden, indem zeitlich begrenzt der Gesamtgang 4-C zur Nutzung zugelassen wird, also die Kombination des Crawler-Gangs C des Hauptgetriebes 4 in Kombination mit der Schnellfahrtstufe S der Bereichsgruppe 5. In diesem Fall wird dann in den Crawler-Gang C des Hauptgetriebes 4 geschaltet und die Bereichsgruppe 5 bleibt in der Schnellfahrtstufe S, wobei eine Synchronisation dieser Rückschaltung in den Crawler-Gang C über das Antriebsaggregat 1 und/oder die Anfahrkupplung 6 möglich ist. Hieraus folgt, dass für eine solche Rückschaltung eine kurze Schaltzeit realisiert werden kann, wobei beim anschließenden Beschleunigen mit einer dadurch bedingten Hochschaltung wiederum eine Schaltung der Bereichsgruppe 5 vermieden werden kann. Dies führt zu einer Verringerung der Schaltzahlen der Bereichsgruppe 5 und damit zur Erhöhung der Lebensdauer derselben.
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Die Nutzung des Crawler-Gangs C des Hauptgetriebes 4 in Kombination mit der Schnellfahrtstufe S der Bereichsgruppe 5 kann nicht nur in einer Steigungsfahrt zeitlich begrenzt zugelassen werden, sondern auch dann, wenn das Nutzfahrzeug im Gelände bzw. Offroad betrieben wird.
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Zumindest ist das Hauptgetriebe 4 des Gruppengetriebes 2 automatisiert schaltbar. Vorzugsweise ist auch die Bereichsgruppe 5 des Gruppengetriebes 2 automatisiert schaltbar.
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Erfindungsgemäße Verfahren sind in einer Getriebesteuerungseinrichtung implementiert. Eine solche Getriebesteuerungseinrichtung umfasst Mittel zur Durchführung der Verfahren. Bei solchen Mitteln handelt es sich um Schnittstellen der Getriebesteuerungseinrichtung zum Datenaustausch, um Speicher zur Speicherung von Daten sowie um Prozessoren zur Signalauswertung und Signalbestimmung.
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Vorzugsweise sind die Verfahren in der Getriebesteuerungseinrichtung softwaremäßig implementiert, wozu dann die Getriebesteuerungseinrichtung für die Anwendung der Verfahren programmiert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsaggregat
- 2
- Gruppengetriebe
- 3
- Abtrieb
- 4
- Hauptgetriebe
- 5
- Bereichsgruppe
- 6
- Anfahrkupplung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007046737 A1 [0003, 0003]
- DE 10044602 A1 [0004]
