-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines stufenlosen Getriebes, das ein Kerngetriebe mit einer hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigung, ein dem Kerngetriebe vorgeschaltetes Wendegetriebe mit zwei Wechselkupplungen zur Schaltung von zwei Fahrtrichtungen, und ein dem Kerngetriebe nachgeschaltetes Bereichsgetriebe mit mindestens zwei Bereichskupplungen zur Schaltung unterschiedlicher Fahrgeschwindigkeitsbereiche aufweist, wobei bei Fahrzeugstillstand und aktivierter Neutralfunktion alle Bereichskupplungen geöffnet sind.
-
Stufenlose Getriebe mit hydrostatisch-mechanischer Leistungsverzweigung kommen bevorzugt bei Baumaschinen zur Anwendung, beispielsweise bei Radladern und Agrarmaschinen, wie Ackerschleppern und Erntemaschinen. Bei derartigen Getrieben wird die stufenlos verstellbare Übersetzung eines hydrostatischen Kraftübertragungszweiges mit dem hohen Wirkungsgrad eines mechanischen Kraftübertragungszweiges kombiniert, was bei entsprechend abgestimmten Übersetzungen der beiden Kraftübertragungszweige des Kerngetriebes und der Übersetzungsstufen des Bereichsgetriebes ein Gesamtgetriebe mit über den gesamten Fahrgeschwindigkeitsbereich stufenlos verstellbarer Übersetzung und mit relativ hohem Wirkungsgrad ergibt.
-
Ein stufenloses Getriebe der eingangs genannten Bauart ist beispielsweise aus der
DE 10 2007 047 194 A1 bekannt. Bei diesem stufenlosen Getriebe wird das in dem Wendegetriebe je nach geschlossener Wechselkupplung ohne oder mit Drehrichtungsumkehr gewandelte Drehmoment eines Antriebsmotors in einem als einfaches Planetengetriebe ausgebildeten Verteilergetriebe des Kerngetriebes in einen hydrostatischen Kraftübertragungszweig und in einen mechanischen Kraftübertragungszweig aufgeteilt. Der hydrostatische Kraftübertragungszweig besteht aus einer als Hydrostatpumpe wirksamen ersten Hydrostatmaschine und einer als Hydrostatmotor wirksamen zweiten Hydrostatmaschine, welche hydraulisch miteinander gekoppelt sowie mittels eines gemeinsamen Stellelementes derart stufenlos verstellbar sind, dass das Schluckvolumen der zweiten Hydrostatmaschine maximal ist, wenn das Fördervolumen der ersten Hydrostatmaschine minimal ist, und das Schluckvolumen der zweiten Hydrostatmaschine minimal ist, wenn das Fördervolumen der ersten Hydrostatmaschine maximal ist. Der mechanische Kraftübertragungszweig besteht aus einer zwei Zahnräder umfassenden Stirnradstufe. Die Summierung der Drehmomente beider Kraftübertragungszweige erfolgt in einer Hydrostatwelle, die drehfest mit der zweiten Hydrostatmaschine verbunden ist, und auf der das abtriebsseitige Zahnrad der Stirnradstufe des mechanischen Kraftübertragungszweiges drehfest angeordnet ist. Die Hydrostatwelle der zweiten Hydrostatmaschine ist durch das Schließen jeweils einer von zwei Bereichskupplungen selektiv über zwei Stirnradstufen mit unterschiedlicher Übersetzung mit einer Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar.
-
Ein weiteres stufenloses Getriebe der eingangs genannten Bauart ist in der
DE 10 2010 001 697 A1 beschrieben. Bei diesem stufenlosen Getriebe wird das in dem Wendegetriebe je nach geschlossener Wechselkupplung ohne oder mit Drehrichtungsumkehr gewandelte Drehmoment des Antriebsmotors in einem als Stufenritzel-Planetengetriebe ausgebildeten Verteilergetriebe des Kerngetriebes in einen hydrostatischen Kraftübertragungszweig und in einen mechanischen Kraftübertragungszweig verzweigt, wobei die Drehmomentverteilung und Drehmomentsummierung von der jeweils geschlossenen Bereichskupplung abhängig ist. Der hydrostatische Kraftübertragungszweig besteht aus einer als Hydrostatpumpe sowie als Hydrostatmotor betreibbaren ersten Hydrostatmaschine und einer als Hydrostatmotor sowie als Hydrostatpumpe betreibbaren zweiten Hydrostatmaschine.
-
Die beiden Hydrostatmaschine sind hydraulisch miteinander gekoppelt sowie mittels eines gemeinsamen Stellelementes derart stufenlos verstellbar, dass das Fördervolumen der einen Hydrostatmaschine minimal ist, wenn das Schluckvolumen der anderen Hydrostatmaschine maximal ist, und das Fördervolumen der einen Hydrostatmaschine maximal ist, wenn das Schluckvolumen der anderen Hydrostatmaschine minimal ist.
-
Bei geschlossener erster oder dritter Bereichskupplung besteht der mechanische Kraftübertragungszweig aus einer zwei Zahnräder umfassenden Stirnradstufe. Die Summierung der Drehmomente beider Kraftübertragungszweige erfolgt dann in einer Hydrostatwelle, die drehfest mit der zweiten Hydrostatmaschine verbunden ist, und auf der das abtriebsseitige Zahnrad der Stirnradstufe des mechanischen Kraftübertragungszweiges drehfest angeordnet ist. Bei geschlossener zweiter Bereichskupplung erfolgt die Drehmomentverteilung sowie Drehmomentsummierung innerhalb des Stufenritzel-Planetengetriebes, und das summierte Drehmoment steht an einer koaxial zu dem Stufenritzel-Planetengetriebe angeordneten Getriebewelle an. Die Hydrostatwelle der zweiten Hydrostatmaschine und die koaxiale Getriebewelle sind durch das Schließen jeweils einer der drei Bereichskupplungen selektiv über Stirnradstufen mit unterschiedlicher Übersetzung mit der Ausgangswelle des Getriebes in Triebverbindung bringbar.
-
Bei mit derartigen stufenlosen Getrieben ausgerüsteten Fahrzeugen kann der Fahrer bei Fahrzeugstillstand und bei geringer Fahrgeschwindigkeit durch eine entsprechende Betätigung eines zugeordneten Fahrtrichtungs-Bedienungselementes, wie zum Beispiel durch das Verschwenken eines Fahrtrichtungshebels in eine mittlere Neutralstellung, üblicherweise eine Neutralfunktion anwählen, in der alle Bereichskupplungen geöffnet sind und somit das Kerngetriebe von der mit den Antriebsrädern in Triebverbindung stehenden Ausgangswelle abgekoppelt ist. Bei Fahrzeugstillstand oder geringer Rollgeschwindigkeit sind dann auch die beiden Wechselkupplungen geöffnet, wodurch der Antriebsmotor von dem Kerngetriebe abgekoppelt ist. Bei höherer Rollgeschwindigkeit ist dagegen zumeist die der Rollrichtung entsprechende Wechselkupplung geschlossen, um den Antriebsstrang nach der Deaktivierung der Neutralfunktion durch das Schließen der entsprechenden Bereichskupplung schnell wieder schließen und nachfolgend die Fahrgeschwindigkeit über das Fahrpedal steuern zu können.
-
Bei aktivierter Neutralfunktion kann das Fahrzeug frei rollen, was mit Vorteilen und Nachteilen verbunden ist. Das freie Rollen des Fahrzeugs hat den Vorteil, dass der Fahrer an einem Gefälle den Standort auf einfache Weise über die Betätigung des Bremspedals bergab verlegen und gleichzeitig ein Arbeitsgerät manuell bedienen kann. Bei Fahrzeugstillstand und demzufolge geöffneten Wechselkupplungen hat die Neutralfunktion zudem den Vorteil, dass die üblicherweise mit der Eingangswelle des stufenlosen Getriebes in Triebverbindung stehenden Nebenabtriebe ohne das Mitdrehen von Getriebewellen des Kerngetriebes sowie des Bereichsgetriebes auch mit erhöhter Drehzahl von dem Antriebsmotor angetrieben werden können.
-
Um an einem Gefälle das Bergabrollen des Fahrzeugs zu verhindern, muss der Fahrer entweder durch ein dauerhaftes Niederdrücken des Bremspedals die Betriebsbremse betätigen oder eine Parkbremse einlegen. Beides ist für den Fahrer mit einem gewissen Aufwand verbunden, und das Lösen einer eingelegten Parkbremse verzögert einen nachfolgenden Anfahrvorgang.
-
Eine weitere Möglichkeit zur Verhinderung eines unerwünschten Bergabrollens besteht darin, dass der Fahrer durch ein Verstellen des Fahrtrichtungs-Bedienungselementes die Neutralfunktion beendet, wodurch die betreffende Wechselkupplung und die Bereichskupplung zur Schaltung des niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereichs wieder geschlossen werden. Hierdurch wird das betreffende Arbeitsfahrzeug dann durch den Antriebsmotor und das bei losgelassenem Fahrpedal auf Stillstand der Ausgangswelle eingestellte stufenlose Getriebe an einem Bergabrollen gehindert, was aber aufgrund der rotierenden Bauteile und der kämmenden Verzahnungen des Wechselgetriebes sowie des Kerngetriebes mit einem Energieverbrauch des Antriebsmotors verbunden ist. Zudem führt in diesem Fall eine durch eine Betätigung des Fahrpedals verursachte Erhöhung der Motordrehzahl des Antriebsmotors, die zur Steuerung eines an dem Wechselgetriebe angekoppelten Arbeitsgerätes dient, zu einer unerwünschten Fahrzeugbewegung.
-
Da es aber Einsatzbedingungen gibt, bei denen ein selbsttätiges Halten des Arbeitsfahrzeugs in der Ebene oder in einem Gefälle erwünscht ist und die Fahrzeugbedienung für den Fahrer erleichtern würde, liegt der hier vorgestellten Erfindung die Aufgabe zugrunde, für Fahrzeuge, die mit einem stufenlosen Getriebe der eingangs genannten Bauart ausgerüstet sind, eine bedienungsfreundliche und verbrauchsgünstige Hillholder-Funktion zur Verfügung zu stellen.
-
Diese Aufgabe ist in Verbindung mit den Merkmales des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass eine bei aktivierter Neutralfunktion von dem Fahrer ein- und ausschaltbare Hillholder-Funktion nutzbar ist, bei der alle Wechselkupplungen geöffnet werden und/oder geöffnet gehalten werden, die Förder- und Schluckvolumina der Hydrostatmaschinen eines hydrostatischen Kraftübertragungszweiges des Kerngetriebes auf ihre Stillstandswerte eingestellt werden und/oder eingestellt gehalten werden, und die Bereichskupplung zur Schaltung eines niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereichs geschlossen und geschlossen gehalten wird.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Das Verfahren gemäß der Erfindung bezieht sich auf ein an sich bekanntes stufenloses Getriebe eines Fahrzeugs, das ein Kerngetriebe mit einer hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigung, ein dem Kerngetriebe vorgeschaltetes Wendegetriebe mit zwei Wechselkupplungen zur Schaltung von zwei Fahrtrichtungen, und ein dem Kerngetriebe nachgeschaltetes Bereichsgetriebe mit mindestens zwei Bereichskupplungen zur Schaltung unterschiedlicher Fahrgeschwindigkeitsbereiche aufweist.
-
Bei aktivierter Neutralfunktion ist die mit den Antriebsrädern mindestens einer Antriebsachse des Arbeitsfahrzeugs in Triebverbindung stehende Ausgangswelle des stufenlosen Getriebes aufgrund der geöffneten Bereichskupplungen von dem Kerngetriebe entkoppelt, so dass das Fahrzeug frei rollen und bedarfsweise durch die Betätigung der Betriebsbremse oder durch das Einlegen einer Parkbremse an einem unerwünschten Wegrollen gehindert werden kann. Um entsprechende Aktivitäten zu vermeiden, hat der Fahrer in diesem Fall die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Hillholder-Funktion einzuschalten.
-
Bei eingeschalteter Hillholder-Funktion wird das Fahrzeug aufgrund der über die geschlossene Bereichskupplung zur Schaltung des niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereichs hergestellte Triebverbindung der Ausgangswelle mit dem Kerngetriebe sowie der Einstellung der Förder- und Schluckvolumina der Hydrostatmaschinen des hydrostatischen Kraftübertragungszweiges des Kerngetriebes auf die Stillstandswerte getriebeintern über den hydraulisch blockierten hydrostatischen Kraftübertragungszweig an einem Wegrollen gehindert. Da die beiden Wechselkupplungen dann in jedem Fall geöffnet sind, wodurch das Kerngetriebe von der Triebwelle des Antriebsmotors entkoppelt ist, können Arbeitsgeräte, die an die mit der Eingangswelle des stufenlosen Getriebes in Triebverbindung stehenden Nebenabtriebe angeschlossen sind, verlustarm sowie ohne die Beeinflussung der Hillholder-Funktion von dem Antriebsmotor angetrieben werden.
-
Falls die Förder- und Schluckvolumina der Hydrostatmaschinen des hydrostatischen Kraftübertragungszweiges ihre Stillstandswerte innerhalb der Neutralfunktion noch nicht erreicht haben, werden diese Stillstandswerte nach dem Einschalten der Hillholder-Funktion eingestellt. Zugleich wird dann die Bereichskupplung zur Schaltung des niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereichs geschlossen.
-
Die Hillholder-Funktion kann durch die manuelle Betätigung eines speziellen Bedienungselementes, wie beispielsweise eines Kipphebels oder eines Kippschalters, in eine Ein-Position eingeschaltet und durch die manuelle Betätigung des betreffenden Bedienungselementes in eine Aus-Position abgeschaltet werden.
-
Alternativ dazu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Hillholder-Funktion durch eine bestimmte Betätigungsart eines Bremspedals, mit dem die Betriebsbremse betätigt wird, eingeschaltet wird. Hierbei kann es sich insbesondere um ein einmaliges oder mehrmaliges, zum Beispiel zweimaliges oder dreimaliges, unmittelbar aufeinander folgendes Betätigen (beispielsweise Drücken) des Bremspedals im Fahrzeugstillstand handeln. Durch eine bestimmte Betätigungsart des Bremspedals kann dann die Hillholder-Funktion auch ausgeschaltet werden. Hierbei kann es sich insbesondere um ein erneutes einmaliges oder mehrmaliges Betätigen des Bremspedals handeln. Diese Bedienungsmöglichkeit hat den Vorteil, dass der Fahrer zum Ein- und Ausschalten der Hillholder-Funktion keine Hand benötigt, also seine Hände an den Bedienungselementen der Arbeitsmaschinen belassen kann. Es wird angemerkt, dass auch vorgesehen sein kann, die Hillholder-Funktion automatisch auszuschalten, sobald der Fahrer durch entsprechende Betätigung des Fahrtrichtungs-Bedienungselementes die Neutralfunktion deaktiviert.
-
Der aktuelle Betätigungszustand des Bremspedals kann durch einen an dem Bremspedal angeordneten Bremspedalsensor ermittelt werden. Alternativ dazu oder zusätzlich kann der aktuelle Betätigungszustand des Bremspedals auch durch die Auswertung des Signals eines im hydraulischen Bremskreis der Betriebsbremse angeordneten Bremsdrucksensors ermittelt werden. Bei dem Bremspedalsensor kann es sich insbesondere um einen Positionssensor des Bremspedals handeln, der die Stellung des Bremspedals ermittelt, beispielsweise in Form des absoluten Bremspedalwinkels oder eines relativen Wertes zwischen Vollausschlag (100%) und Ruhestellung (0%). Es kann sich bei dem Bremspedalsensor auch um einen Schalter handeln, der ein Signal ausgibt, sobald das Bremspedal um einen bestimmten Wert und darüber hinaus durchgedrückt wird, wie beispielsweise einen Bremslichtschalter. Zum Einschalten oder Ausschalten der Hillholder-Funktion kann es vorgesehen sein, dass das Bremspedal zumindest um einen bestimmten Wert einmalig bzw. mehrmalig durchgedrückt wird, beispielsweise um mehr als 80% oder 45°.
-
Nach dem Ausschalten der Hillholder-Funktion ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Wechselkupplungen zunächst weiterhin geöffnet gehalten werden, und die Bereichskupplung zur Schaltung des niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereichs geöffnet wird. Wenn das Arbeitsfahrzeug bei wieder aktivierter Neutralfunktion dann eine vorgegebene Rollgeschwindigkeit überschreitet, wird die der Rollrichtung entsprechende Wechselkupplung geschlossen. Wenn der Fahrer durch eine entsprechende Betätigung des Fahrtrichtungs-Bedienungselementes die Neutralfunktion deaktiviert, werden, sofern noch nicht geschehen, die der vorgegebenen Fahrtrichtung entsprechende Wechselkupplung und in jedem Fall die zum momentanen Fahrzeugzustand passende Bereichskupplung zur Schaltung des jeweiligen Fahrgeschwindigkeitsbereichs geschlossen. Insbesondere wird der momentane Fahrzeugzustand anhand eines Quotienten aus der Drehzahl an der Ausgangswelle des stufenlosen Getriebes zu der Drehzahl an einer Eingangswelle des stufenlosen Getriebes bzw. einer Motordrehzahl ermittelt. Entsprechend des Wertes des Quotienten wird dann die Passende der Bereichskupplungen des Getriebes geschlossen, während die andere(n) Bereichskupplung(en) geöffnet bleibt/bleiben.
-
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit zwei Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
-
1 eine erste Ausführungsform eines stufenlosen Getriebes zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
-
2 eine zweite Ausführungsform eines stufenlosen Getriebes zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
In 1 ist demnach eine erste Ausführungsform eines stufenlosen Getriebes 1.1 eines Arbeitsfahrzeugs schematisch abgebildet, bei dem das Steuerungsverfahren gemäß der Erfindung zur Realisierung einer bedienungsfreundlichen und verbrauchsgünstigen Hillholder-Funktion anwendbar ist.
-
Das stufenlose Getriebe 1.1 umfasst ein Kerngetriebe 3 mit einer hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigung, ein dem Kerngetriebe 3 vorgeschaltetes Wendegetriebe 2 mit zwei Wechselkupplungen KV, KR zur Schaltung von zwei Fahrtrichtungen, und ein dem Kerngetriebe 3 nachgeschaltetes Bereichsgetriebe 4.1 mit zwei Bereichskupplungen K1, K2 zur Schaltung von zwei unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeitsbereichen.
-
Die Eingangswelle 8 des stufenlosen Getriebes 1.1 ist Bestandteil des Wendegetriebes 2 und steht über einen Drehschwingungsdämpfer 7 mit der Triebwelle 6 eines vorliegend als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotors 5 in Verbindung. Ein drehfest auf der Eingangswelle 8 angeordnetes Festrad 9 ist über eine Wechselkupplung für Vorwärtsfahrt KV mit einem drehbar auf der Eingangswelle 8 gelagerten Losrad 10 verbindbar. Das Losrad 10 auf der Eingangswelle 8 steht mit einem eingangsseitigen Losrad 17 des Kerngetriebes 3 in Verzahnungseingriff. Das Festrad 9 an der Eingangswelle 8 steht mit einem Festrad 13 einer innerhalb des Wendegetriebes 2 achsparallel angeordneten ersten Vorgelegewelle 12 und mit einem Festrad 16 einer ebenfalls innerhalb des Wendegetriebes 2 achsparallel angeordneten zweiten Vorgelegewelle 15 in Verzahnungseingriff.
-
Die erste Vorgelegewelle 12 weist einen ersten Nebenabtrieb PTO1 und die zweite Vorgelegewelle 15 einen zweiten Nebenabtrieb PTO2 auf. Die beiden Nebenabtriebe PTO1, PTO2 dienen zum Antrieb von nicht näher dargestellten Arbeitsmaschinen des Arbeitsfahrzeugs. Das Festrad 13 an der ersten Vorgelegewelle 12 ist über eine Wechselkupplung für Rückwärtsfahrt KR mit einem drehbar auf der ersten Vorgelegewelle 12 gelagerten Losrad 14 verbindbar, welches ebenfalls mit dem eingangsseitigen Losrad 17 des Kerngetriebes 3 in Verzahnungseingriff steht. Somit ist das eingangsseitige Losrad 17 des Kerngetriebes 3 über die Wechselkupplung für Vorwärtsfahrt KV mit einer bestimmten Drehrichtung und über die Wechselkupplung für Rückwärtsfahrt KR mit entgegengesetzter Drehrichtung sowie absolut höherer Übersetzung mit der Triebwelle 6 des Antriebsmotors 5 in Triebverbindung bringbar.
-
Eine zum Ausgleich von Leckageverlusten eines hydrostatischen Kraftübertragungszweiges 24 des Kerngetriebes 3 sowie zur Druck-, Schmier- und Kühlölversorgung der Wechselkupplungen KV, KR und Bereichskupplungen K1, K2 vorgesehene Speisepumpe 11 steht vorliegend in Triebverbindung mit der Eingangswelle 8, sie könnte jedoch auch von einer der beiden Vorgelegewellen 12, 15 des Wechselgetriebes 2 antreibbar sein.
-
Das eingangsseitige Losrad 17 des Kerngetriebes 3 ist drehfest mit dem Planetenträger 21 eines Stufenritzel-Planetengetriebes 18 verbunden, in dem das an dem Losrad 17 anliegende Drehmoment abhängig von der geschlossenen Bereichskupplung K1, K2 des Bereichsgetriebes 4.1 in einen hydrostatischen Kraftübertragungszweig 24 und in einen mechanischen Kraftübertragungszweig verteilt und summiert wird. Das Stufenritzel-Planetengetriebe 18 weist ein erstes Sonnenrad 19 mit kleinerem Durchmesser und geringerer Zähnezahl sowie ein zweites Sonnenrad 20 mit größerem Durchmesser und höherer Zähnezahl auf, die mit mehreren drehbar auf dem Planetenträger 21 gelagerten, als Stufenritzel ausgebildeten Planetenrädern 22 in Verzahnungseingriff sind. Die Planetenräder 22 stehen jeweils mit ihrem größeren Zahnkranz mit einem Hohlrad 23 in Verzahnungseingriff.
-
Der hydrostatische Kraftübertragungszweig 24 umfasst eine als Hydrostatpumpe und als Hydrostatmotor betreibbare erste Hydrostatmaschine 25 mit einer Hydrostatwelle 26 sowie eine als Hydrostatmotor und als Hydrostatpumpe betreibbare zweite Hydrostatmaschine 27 mit einer Hydrostatwelle 28. Die beiden Hydrostatmaschinen 25, 27 sind hydraulisch miteinander gekoppelt und mittels eines gemeinsamen Stellelementes 29 derart stufenlos verstellbar, dass das Fördervolumen der einen Hydrostatmaschine (25 oder 27) minimal ist, wenn das Schluckvolumen der anderen Hydrostatmaschine (27 oder 25) maximal ist, und das Fördervolumen der einen Hydrostatmaschine (25 oder 27) maximal ist, wenn das Schluckvolumen der anderen Hydrostatmaschine (27 oder 25) minimal ist.
-
Die Hydrostatwelle 26 der ersten Hydrostatmaschine 25 ist koaxial zu dem Stufenritzel-Planetengetriebe 18 angeordnet und drehfest mit dessen ersten Sonnenrad 19 verbunden. Das zweite Sonnenrad 20 ist drehfest mit einer axial gegenüberliegend koaxial zu dem Stufenritzel-Planetengetriebe 18 angeordneten Getriebewelle 31 verbunden, an der ein Festrad 32 drehfest angeordnet ist. Das Hohlrad 23 des Stufenritzel-Planetengetriebes 18 ist drehfest mit einem Losrad 30 verbunden, das drehbar auf der koaxialen Getriebewelle 31 gelagert ist und mit einem drehfest auf der Hydrostatwelle 28 der zweiten Hydrostatmaschine 27 angeordneten Festrad 33 in Verzahnungseingriff steht.
-
Ein weiteres drehfest auf der Hydrostatwelle 28 der zweiten Hydrostatmaschine 27 angeordnetes Festrad 34 steht mit einem Losrad 36 in Verzahnungseingriff, das drehbar auf einer ersten Vorgelegewelle 35 des Bereichsgetriebes 4.1 gelagert und mit dieser über eine erste Bereichskupplung K1 zur Schaltung eines niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereichs drehfest verbindbar ist. Auf der ersten Vorgelegewelle 35 ist ein Festrad 37 drehfest angeordnet, das mit einem drehfest auf der Ausgangswelle 44 des stufenlosen Getriebes 1.1 angeordneten Festrad 45 in Verzahnungseingriff steht. Die Ausgangswelle 44 ist Bestandteil des Bereichsgetriebes 4.1 und steht in nicht näher dargestellter Weise mit den Antriebsrädern mindestens einer Antriebsachse des Arbeitsfahrzeugs in Triebverbindung.
-
Das Festrad 32 der koaxialen Getriebewelle 31 des Kerngetriebes 3 steht mit einem Losrad 39 in Verzahnungseingriff, das drehbar auf einer zweiten Vorgelegewelle 38 des Bereichsgetriebes 4.1 gelagert und mit dieser über eine zweite Bereichskupplung K2 zur Schaltung eines mittleren Fahrgeschwindigkeitsbereichs drehfest verbindbar ist. Auf der zweiten Vorgelegewelle 38 ist ein Festrad 40 drehfest angeordnet, das mit dem drehfest auf der ersten Vorgelegewelle 35 angeordneten Festrad 37 in Verzahnungseingriff steht und somit über das Festrad 45 mit der Ausgangswelle 44 in Triebverbindung steht.
-
Die Drehmomentverteilung und Drehmomentsummierung innerhalb des Kerngetriebes 3 ist von dem geschalteten Fahrgeschwindigkeitsbereich, also von der jeweils geschlossenen Bereichskupplung K1, K2 abhängig. Bei geschlossener erster Bereichskupplung K1 wird das an dem eingangsseitigen Losrad 17 und dem Planetenträger 21 des Stufenritzel-Planetengetriebes 18 anliegende Drehmoment über die Planetenräder 22 in das erste Sonnenrad 19 und das Hohlrad 23 verteilt. Der Drehmomentanteil des Sonnenrades 19 wird über die erste Hydrostatwelle 26 in die erste Hydrostatmaschine 25 eingeleitet und entsprechend der aktuellen Einstellung des Förder- bzw. Schluckvolumens gewandelt über die zweite Hydrostatmaschine 27 in die zweite Hydrostatwelle 28 übertragen. In diesem Fall wird die erste Hydrostatmaschine 25 als Hydrostatpumpe und die zweite Hydrostatmaschine 27 als Hydrostatmotor betrieben.
-
Der Drehmomentanteil des Hohlrades 23 wird über die aus dem Losrad 30 und dem Festrad 33 gebildete Stirnradstufe entsprechend der wirksamen Übersetzung gewandelt in die zweite Hydrostatwelle 28 eingeleitet. Die betreffende Stirnradstufe bildet in diesem Fall den mechanischen Kraftübertragungszweig des Kerngetriebes 3. Die Drehmomentverteilung erfolgt somit in dem Stufenritzel-Planetengetriebe 18, wogegen die Summierung der beiden Drehmomentanteile in der Hydrostatwelle 28 der zweiten Hydrostatmaschine 27 stattfindet. Die koaxiale Getriebewelle 31 des Kerngetriebes 3 rotiert in diesem Fall lastfrei mit.
-
Die weitere Kraftübertragung in die Ausgangswelle 44 erfolgt dann über die aus dem Festrad 34 der zweiten Hydrostatwelle 28 und dem Losrad 36 der ersten Vorgelegewelle 35 des Bereichsgetriebes 4.1 gebildete Stirnradstufe, die erste Vorgelegewelle 35, und die aus dem Festrad 37 der ersten Vorgelegewelle 35 sowie dem Festrad 45 der Ausgangswelle 44 gebildete Stirnradstufe.
-
Bei geschlossener zweiter Bereichskupplung K2 erfolgt die Drehmomentverteilung und Drehmomentsummierung derart innerhalb des Stufenritzel-Planetengetriebes 18, dass ein Teil des an dem Losrad 17 und dem Planetenträger 21 anliegenden Drehmomentes über die Planetenräder 22 in das Hohlrad 23 ausgekoppelt sowie über die aus dem Losrad 30 und dem Festrad 33 gebildete Stirnradstufe entsprechend der wirksamen Übersetzung gewandelt in die zweite Hydrostatwelle 28 und von dieser in die zweite Hydrostatmaschine 27 eingeleitet wird. Dieser Drehmomentanteil des hydrostatischen Kraftübertragungszweiges 24 wird dann entsprechend der aktuellen Einstellung des Förder- bzw. Schluckvolumens gewandelt über die erste Hydrostatmaschine 25 in die erste Hydrostatwelle 26 übertragen. In diesem Fall wird die zweite Hydrostatmaschine 27 als Hydrostatpumpe und die erste Hydrostatmaschine 25 als Hydrostatmotor betrieben. Der in der ersten Hydrostatwelle 26 anliegende Drehmomentanteil des hydrostatischen Kraftübertragungszweiges wird dann innerhalb des Stufenritzel-Planetengetriebes 18 über das erste Sonnenrad 19 in den Planetenrädern 22 mit dem verbliebenen mechanischen Drehmomentanteil summiert. Das summierte Drehmoment wird dann über das zweite Sonnenrad 20 in die koaxiale Getriebewelle 31 des Kerngetriebes 3 eingeleitet. Die weitere Kraftübertragung in die Ausgangswelle 44 erfolgt über die aus dem Festrad 32 der koaxialen Getriebewelle 31 und dem Losrad 39 der zweiten Vorgelegewelle 38 des Bereichsgetriebes 4.1 gebildete Stirnradstufe, die zweite Vorgelegewelle 38, und die aus dem Festrad 40 der zweiten Vorgelegewelle 38, dem Festrad 37 der ersten Vorgelegewelle 35 und dem Festrad 45 der Ausgangswelle 44 gebildete Stirnradstufe.
-
In 2 ist eine zweite Ausführungsform eines stufenlosen Getriebes 1.2 eines Arbeitsfahrzeugs schematisch abgebildet, bei dem das Steuerungsverfahren gemäß der Erfindung zur Realisierung einer bedienungsfreundlichen und verbrauchsgünstigen Hillholder-Funktion anwendbar ist.
-
Die zweite Ausführungsform des stufenlosen Getriebes 1.2 nach 2 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform des stufenlosen Getriebes 1.1 gemäß 1 durch einen mittels einer dritten Bereichskupplung K3 schaltbaren hohen Fahrgeschwindigkeitsbereich. Hierzu ist das Bereichsgetriebe 4.2 nun mit einer dritten Vorgelegewelle 41 versehen, auf der ein Losrad 42 drehbar gelagert ist, das einerseits mit dem Losrad 36 der ersten Vorgelegewelle 35 in Verzahnungseingriff steht, und das über die dritte Bereichskupplung K3 drehfest mit der dritten Vorgelegewelle 41 verbindbar ist. Auf der dritten Vorgelegewelle 41 ist zudem ein Festrad 43 drehfest angeordnet, das mit dem drehfest auf der ersten Vorgelegewelle 35 angeordneten Festrad 37 in Verzahnungseingriff steht und somit über dieses und dem Festrad 45 mit der Ausgangswelle 44 in Triebverbindung steht.
-
Bei geschlossener dritter Bereichskupplung K3 erfolgt die Drehmomentverteilung und Drehmomentsummierung innerhalb des Kerngetriebes 3 wie bei geschlossener erster Bereichskupplung K1. Die weitere Kraftübertragung von der Hydrostatwelle 28 der zweiten Hydrostatmaschine 27 in die Ausgangswelle 44 erfolgt dann aber über die aus dem Festrad 34 der zweiten Hydrostatwelle 28, dem Losrad 36 der ersten Vorgelegewelle 35 des Bereichsgetriebes 4.2, und dem Losrad 42 der dritten Vorgelegewelle 41 des Bereichsgetriebes 4.2 gebildete Stirnradstufe, die dritte Vorgelegewelle 41, und die aus dem Festrad 43 der dritten Vorgelegewelle 41, dem Festrad 37 der ersten Vorgelegewelle 35, und dem Festrad 45 der Ausgangswelle 44 gebildete Stirnradstufe.
-
Das Steuerungsverfahren gemäß der Erfindung sieht nun eine Hillholder-Funktion vor, die bei aktivierter Neutralfunktion von dem Fahrer ein- und ausschaltbar ist. Bei eingeschalteter Hillholder-Funktion ist vorgesehen, dass alle Wechselkupplungen KV, KR geöffnet werden und/oder geöffnet gehalten werden, dass die Förder- und Schluckvolumina der Hydrostatmaschinen 25, 27 des hydrostatischen Kraftübertragungszweiges 24 des Kerngetriebes 3 auf ihre Stillstandswerte eingestellt werden und/oder eingestellt gehalten werden, und dass die Bereichskupplung K1 zur Schaltung des niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereichs geschlossen ist und geschlossen gehalten wird.
-
Bei aktivierter Neutralfunktion des Getriebes sind alle Bereichskupplungen K1, K2; K1, K2, K3 geöffnet, so dass keine Antriebsverbindung zwischen dem Kerngetriebe 3 und der Ausgangswelle 44 des stufenlosen Getriebes 1.1, 1.2 besteht, so dass das betreffende Arbeitsfahrzeug frei rollen kann. Bei Fahrzeugstillstand oder geringer Rollgeschwindigkeit sind bei aktivierter Neutralfunktion auch beide Wechselkupplungen KV, KR geöffnet, so dass das Kerngetriebe 3 von der Triebwelle 6 des Antriebsmotors 5 entkoppelt ist. Arbeitsgeräte, die an die mit der Eingangswelle 8 des stufenlosen Getriebes 1.1, 1.2 in Triebverbindung stehenden Nebenabtriebe PTO1, PTO2 angeschlossen sind, können daher ohne Schleppverluste des Kerngetriebes 3 verlustarm von dem Antriebsmotor 5 angetrieben werden. Bei höherer Rollgeschwindigkeit kann bei aktivierter Neutralfunktion jedoch vorgesehen sein, dass die der Rollrichtung entsprechende Wechselkupplung KV, KR geschlossen ist. Hierdurch kann der Antriebsstrang bedarfsweise nach der Deaktivierung der Neutralfunktion durch das Schließen der ersten Bereichskupplung K1 schnell wieder geschlossen und die Fahrgeschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs dann über das Fahrpedal von dem Fahrer gesteuert werden.
-
Wenn der Fahrer sich in diesem Fall einerseits auf die Bedienung der an die Nebenabtriebe PTO1, PTO2 angeschlossenen Arbeitsgeräte konzentrieren will und zugleich eine selbsttätige sowie verbrauchsgünstige Arretierung des Arbeitsfahrzeugs wünscht, kann er durch eine entsprechende Kommandoeingabe die erfindungsgemäße Hillholder-Funktion einschalten. Nach dem Einschalten der Hillholder-Funktion werden die Wechselkupplungen KV, KR geöffnet gehalten, wenn sie bei aktivierter Neutralfunktion schon geöffnet sind, und die Bereichskupplung K1 zur Schaltung des niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereichs wird geschlossen. Wenn bei aktivierter Neutralfunktion eine der Wechselkupplungen (KV oder KR) geschlossen ist, wird die betreffende Wechselkupplung (KV oder KR) zunächst geöffnet.
-
Da die Ausgangswelle 44 bei eingeschalteter Hillholder-Funktion über die geschlossene Bereichskupplung K1 zur Schaltung des niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereichs mit dem Kerngetriebe 3 in Triebverbindung steht sowie die Förder- und Schluckvolumina der Hydrostatmaschinen 25, 27 des hydrostatischen Kraftübertragungszweiges 24 auf ihre Stillstandswerte eingestellt sind, wird das Arbeitsfahrzeug getriebeintern über den hydraulisch blockierten hydrostatischen Kraftübertragungszweig 24 an einem Wegrollen gehindert. Bei Fahrzeugstillstand ist das Verdrängungsvolumen der ersten Hydrostatmaschine 25 auf Null und das Verdrängungsvolumen der zweiten Hydrostatmaschine 27 auf ihren Maximalwert eingestellt.
-
Wenn sich das Arbeitsfahrzeug an einem steilen Gefälle befindet, kann sich dennoch leckagebedingt ein langsames Bergabkriechen des Arbeitsfahrzeugs einstellen. Da das Kerngetriebe 3 bei eingeschalteter Hillholder-Funktion von der Triebwelle 6 des Antriebsmotors 5 entkoppelt ist, können Arbeitsgeräte, die an die mit der Eingangswelle 8 des stufenlosen Getriebes 1.1, 1.2 in Triebverbindung stehenden Nebenabtriebe PTO1, PTO2 angeschlossen sind, verlustarm und ohne die Beeinflussung der Hillholder-Funktion von dem Antriebsmotor 5 angetrieben werden.
-
Nach dem Ausschalten der Hillholder-Funktion werden die Wechselkupplungen KV, KR zunächst geöffnet gehalten, und die Bereichskupplung K1 zur Schaltung des niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereichs wird geöffnet. Wenn der Fahrer dann durch eine entsprechende Betätigung eines Fahrtrichtungs-Bedienungselementes die Neutralfunktion deaktiviert, werden die der vorgegebenen Fahrtrichtung entsprechende Wechselkupplung (KV oder KR) und die zum Fahrzeugzustand passende Bereichskupplung K1, K2; K1, K2, K3 zur Schaltung des jeweiligen Fahrgeschwindigkeitsbereichs geschlossen. Der Fahrzeugzustand wird hierbei anhand des Quotienten aus Abtriebsdrehzahl des Getriebes 1.1, 1.2 (Drehzahl an der Ausgangswelle 44) zu Antriebsdrehzahl des Getriebes 1.1, 1.2 (Drehzahl an der Eingangswelle 8 oder der Drehzahl des Antriebsmotors 5) ermittelt. Je nach Höhe des Wertes des Quotienten wird eine der Bereichskupplungen K1, K2; K1, K2, K3 geschlossen, während die jeweils anderen offen bleiben.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1.1, 1.2
- Stufenloses Getriebe
- 2
- Wendegetriebe
- 3
- Kerngetriebe
- 4.1, 4.2
- Bereichsgetriebe
- 5
- Antriebsmotor, Verbrennungsmotor
- 6
- Triebwelle
- 7
- Drehschwingungsdämpfer
- 8
- Eingangswelle
- 9
- Festrad an der Eingangswelle 8
- 10
- Losrad auf der Eingangswelle 8
- 11
- Speisepumpe
- 12
- Erste Vorgelegewelle des Wendegetriebes 2
- 13
- Festrad an Vorgelegewelle 12
- 14
- Losrad auf Vorgelegewelle 12
- 15
- Zweite Vorgelegewelle des Wendegetriebes 2
- 16
- Festrad an Vorgelegewelle 15
- 17
- Eingangsseitiges Losrad im Kerngetriebe 3
- 18
- Stufenritzel-Planetengetriebe
- 19
- Erstes Sonnenrad
- 20
- Zweites Sonnenrad
- 21
- Planetenträger
- 22
- Planetenrad, Stufenritzel
- 23
- Hohlrad
- 24
- Hydrostatischer Kraftübertragungszweig
- 25
- Erste Hydrostatmaschine
- 26
- Erste Hydrostatwelle, Hydrostatwelle von Hydrostatmaschine 25
- 27
- Zweite Hydrostatmaschine
- 28
- Zweite Hydrostatwelle, Hydrostatwelle von Hydrostatmaschine 27
- 29
- Stellelement
- 30
- Ausgangsseitiges Losrad im Kerngetriebe 3
- 31
- Koaxiale Getriebewelle des Kerngetriebes 3
- 32
- Festrad an Getriebewelle 31
- 33
- Festrad an Hydrostatwelle 28
- 34
- Festrad an Hydrostatwelle 28
- 35
- Erste Vorgelegewelle von Bereichsgetriebe 4.1, 4.2
- 36
- Losrad auf Vorgelegewelle 35
- 37
- Festrad an Vorgelegewelle 35
- 38
- Zweite Vorgelegewelle von Bereichsgetriebe 4.1, 4.2
- 39
- Losrad auf Vorgelegewelle 38
- 40
- Festrad an Vorgelegewelle 38
- 41
- Dritte Vorgelegewelle von Bereichsgetriebe 4.2
- 42
- Losrad der dritten Vorgelegewelle 41
- 43
- Festrad der dritten Vorgelegewelle 41
- 44
- Ausgangswelle
- 45
- Festrad an Ausgangswelle 44
- K1
- Erste Bereichskupplung
- K2
- Zweite Bereichkupplung
- K3
- Dritte Bereichskupplung
- KR
- Wechselkupplung für Rückwärtsfahrt
- KV
- Wechselkupplung für Vorwärtsfahrt
- PTO1
- Erster Nebenabtrieb
- PTO2
- Zweiter Nebenabtrieb
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007047194 A1 [0003]
- DE 102010001697 A1 [0004]
