DE102017206375A1

DE102017206375A1 - Getriebeanordnung für einen Fahrantrieb, Fahrantrieb mit der Getriebeanordnung und Verfahren zur Steuerung der Getriebeanordnung

Info

Publication number: DE102017206375A1
Application number: DE102017206375.0A
Authority: DE
Inventors: Erich Ilk; Norman Brix
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2017-11-16
Also published as: CN107448599A; US20170328458A1; CN107448599B; US10634229B2

Abstract

Offenbart ist eine Getriebeanordnung für einen Fahrantrieb mit einem mit einer Antriebsmaschine koppelbaren Getriebeeingang und einem mit einem Abtrieb koppelbaren Getriebeausgang. Dabei sind zur Leistungsübertragung zwischen dem Getriebeeingang und -ausgang ein hydrostatisches Getriebe und ein Schaltgetriebe in Reihe gekoppelt vorgesehen. Das Schaltgetriebe hat zumindest bei Stillstand des Getriebeausgangs wechselbare Getriebestufen, wobei eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, über die ein Wechsel der Getriebestufen steuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, einen Fahrantrieb damit gemäß dem Patentanspruch 11, sowie ein Verfahren zur Steuerung der Getriebeanordnung gemäß Patentanspruch 12.
Einen gattungsgemäßen Fahrantrieb zeigt die Druckschrift DE 10 2005 058 937 A1 . Darin sind ein hydrostatisches Getriebe einerseits mit einer Antriebsmaschine und ein nachgeschaltetes Schaltgetriebe andererseits mit einem Abtrieb gekoppelt. Das Schaltgetriebe ist dabei zur Aufweitung eines Geschwindigkeitsbereichs des Fahrantriebs gegenüber einem Fahrantrieb mit rein hydrostatischem Getriebe vorgesehen.
Um in dem Schaltgetriebe einen Getriebestufenwechsel vornehmen zu können, sollte das Schaltgetriebe beim Lösen einer eingelegten Getriebestufe näherungsweise lastfrei sein. Anders ausgedrückt muss das zwischen dem hydrostatischen Getriebe und dem Schaltgetriebe wirksame Drehmoment näherungsweise Null sein. Dies wird bei der gezeigten Lösung über eine Reduzierung des Verdrängungsvolumens des Hydromotors sichergestellt. In diesem momentenfreien Zustand wird dann die alte Getriebestufe ausgelegt und die neue Getriebestufe kann über eine mechanische, reibbasierte Synchronisierung eingelegt werden. Der Schaltvorgang kann dabei in der Fahrt oder bei Fahrunterbrechung, also bei Stillstand, erfolgen.
Auch die Druckschrift DE 10 2004 061 558 A1 zeigt einen gattungsgemäßen Fahrantrieb, bei dem das Schaltgetriebe in ähnlicher Weise in der Fahrt oder im Stillstand schaltbar ist. Bei letztgenannter Lösung wird zudem vorgeschlagen, die Reduzierung des Verdrängungsvolumens des Hydromotors, also die Drehmomentenreduzierung des Hydromotors, nicht nur zur Unterstützung des Getriebestufenwechsels einzusetzen, sondern ebenso zur Verbesserung eines Bremsvorganges. Dabei wird ein Bremssignal von einer Steuereinheit erfasst und in Folge das Schluckvolumen des Hydromotors auf einen minimalen Wert reduziert. Dann ist die Ausgangswelle des Hydromotors drehmomentfrei und die Betriebsbremse muss lediglich die kinetische Energie des frei rollenden Fahrzeugs abbremsen, da keine der Bremsleistung entgegenwirkende Antriebsleistung des Hydromotors vorliegt.
Nachteilig an bekannten Lösungen ist, dass im Stillstand eine Schaltfreigabe nur in Abhängigkeit einer Getriebeausgangsdrehzahl, nämlich wenn diese Null ist, erfolgt. Obwohl das Fahrzeug steht, kann aber unter bestimmten Umgebungsbedingungen (Wind, Hangabtriebskräfte) beim Lösen der eingelegten Getriebestufen das Fahrzeug ungewollt beschleunigt werden, wodurch in Folge eine Beschädigung des Getriebes und sogar eine Gefährdung des Fahrzeugs, seiner Insassen und der Umgebung möglich ist.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeanordnung zu schaffen, über die ein sichereres Schalten im Stillstand ermöglicht ist. Zudem besteht die Aufgabe darin, einen Fahrantrieb mit einer derartigen Getriebeanordnung und ein Verfahren zur Steuerung dieser Getriebeanordnung zu schaffen.
Die erste Aufgabe wird gelöst durch eine Getriebeanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die zweite Aufgabe wird gelöst durch einen Fahrantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und die dritte durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Getriebeanordnung sind in den Patentansprüchen 2 bis 10, die des Verfahrens in den Patentansprüchen 13 bis 15 beschrieben.
Eine Getriebeanordnung für einen Fahrantrieb eines Fahrzeugs, insbesondere für eine mobile Arbeitsmaschine, hat einen mit einer Antriebsmaschine des Fahrantriebs koppelbaren, insbesondere gekoppelten, Getriebeeingang, insbesondere eine Getriebeeingangswelle, und einen mit einem Abtrieb des Fahrantriebs, insbesondere einem Rad oder einem Differential, koppelbaren, insbesondere gekoppelten, Getriebeausgang, insbesondere eine Getriebeausgangswelle. Zur Leistungsübertragung zwischen Getriebeeingang und Getriebeausgang sind zudem ein hydrostatisches Getriebe und ein Schaltgetriebe in Reihe gekoppelt vorgesehen. Dabei sind alternativ zueinander prinzipiell beide Reihenfolgen dieser beiden Getriebe möglich (hydrostatisches Getriebe-Schaltgetriebe oder Schaltgetriebe-hydrostatisches Getriebe). Das Schaltgetriebe weist dabei insbesondere wenigstens zwei, zumindest bei Stillstand des Getriebeausgangs wechselbare, Getriebestufen auf. Zudem ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, über die der Wechsel der Getriebestufen steuerbar ist. Erfindungsgemäß ist die Getriebeanordnung, insbesondere die Steuereinrichtung, derart ausgestaltet, dass über die Steuereinrichtung sichergestellt ist, dass die Getriebestufen bei Stillstand des Getriebeausgangs nur dann wechselbar sind, wenn der Getriebeausgang mittelbar oder unmittelbar festgelegt ist.
Da der Getriebeausgang beim Einsatz im Fahrantrieb drehfest mit dem Abtrieb gekoppelt ist, ist somit verhindert, dass beim Wechsel der Getriebestufen im Stillstand, insbesondere beim Auslegen der eingelegten Getriebestufe, das Fahrzeug ungewollt in Bewegung gerät. Dadurch ist auch die damit verbundene Gefährdung von Personen und Material, insbesondere der Getriebeanordnung oder des Fahrantriebs selbst, eliminiert und ein sichereres Schalten im Stillstand, sowohl in der Ebene als auch am Hang, realisiert.
In einer Weiterbildung ist die Steuereinrichtung derart ausgestaltet, dass über sie eine ausreichende Festlegung des Getriebeausgangs steuerbar und / oder ermittelbar ist. Ausreichend ist hierbei, wenn ein Festlegmoment des Getriebeausgangs im Gleichgewicht mit einem daran angreifenden Beschleunigungsmoment ist.
In einer Weiterbildung weist die Getriebeanordnung eine Lageermittlungseinheit auf, über die eine Neigung der Getriebeanordnung, und damit insbesondere die Neigung des Fahrantriebs, insbesondere mit Bezug zum Untergrund, ermittelbar sind. In dieser Weiterbildung ist die Steuereinrichtung dann vorzugsweise derart ausgestaltet, dass über sie ein notwendiges Festlegmoment in Abhängigkeit der Neigung ermittelbar ist.
In einer Weiterbildung weist die Lageermittlungseinheit zumindest eine Druckerfassungseinheit auf, über die ein Druck im hydraulischen Kreis erfassbar ist, aus dem eine Lage und / oder eine Lageänderung ermittelbar ist.
Alternativ weist die Lageermittlungseinheit zwei Druckerfassungseinheiten auf, für jede der Arbeitsleitungen des hydraulischen Kreises eine, über die die Drücke der Arbeitsleitungen erfassbar sind, aus denen und / oder aus deren Differenz eine Lage und / oder eine Lageänderung ermittelbar ist.
In einer Weiterbildung hat die Getriebeanordnung zum Festlegen des Getriebeausgangs oder einer mit diesem drehfest verbundenen Komponente eine Bremse, insbesondere eine Fahrbremse oder einer Stillstands- oder Feststell- oder Parkbremse. Insbesondere ist über die Steuereinrichtung die Bremse betätigbar und eine Bremskraft oder ein Bremsmoment, insbesondere in Abhängigkeit der von der Lageermittlungseinheit ermittelten Neigung, steuerbar.
In einer Weiterbildung ist die, insbesondere ausreichende, Festlegung über die Steuereinrichtung in Abhängigkeit eines, insbesondere ausreichenden, Bremssignals ermittelbar. Dabei stellt das Bremssignal beispielsweise eine Stellung eines Bremspedals der Getriebeanordnung, oder dergleichen, dar. Auch kann das Bremssignal beispielsweise von der Stellung eines die Bremsung bewirkenden Bremselements oder eines Rastelements abhängen.
In einer Weiterbildung der Getriebeanordnung hat diese eine Drehzahlerfassungseinheit, insbesondere einen Drehzahlsensor, über die eine Drehzahl des Getriebeausgangs, oder eine Drehzahl einer damit drehfest verbundenen Komponente, erfassbar ist. Dabei ist die Getriebeanordnung ergänzend derart ausgestaltet, dass über die Steuereinrichtung die Getriebestufen bei Stillstand nur dann wechselbar sind, wenn eine Drehzahl gleich Null erfasst ist. So ist besonders sicher erfassbar, dass tatsächlich der Stillstand gegeben ist.
In einer Weiterbildung der Getriebeanordnung hat das Schaltgetriebe eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle, die miteinander über die wechselbaren Getriebestufen in jeweils unterschiedlich übersetzte Drehverbindung bringbar sind. Dabei ist von der Ausgangswelle des Schaltgetriebes der Getriebeausgang der Getriebeanordnung gebildet oder die Ausgangswelle des Schaltgetriebes ist drehfest mit dem Getriebeeausgang der Getriebeanordnung verbunden ist.
In einer Weiterbildung der Getriebeanordnung weist das hydrostatische Getriebe eine erste Hydromaschine mit verstellbarem, ersten Verdrängungsvolumen und eine, mit letztgenannter in einem insbesondere geschlossenen hydraulischen Kreis angeordnete, zweite Hydromaschine mit verstellbarem, zweiten Verdrängungsvolumen auf. Dabei ist von einer ersten Triebwelle der ersten Hydromaschine der Getriebeeingang der Getriebeanordnung gebildet oder die erste Triebwelle ist drehfest mit dem Getriebeeingang der Getriebeanordnung verbunden.
In einer Weiterbildung ist eine zweite Triebwelle der zweiten Hydromaschine drehfest mit der Eingangswelle des Schaltgetriebes verbindbar oder verbunden.
In einer Weiterbildung ist die Getriebeanordnung derart ausgestaltet ist, dass über die Steuereinrichtung die Getriebestufen bei Stillstand nur dann wechselbar sind, wenn ein Drehmoment der Eingangswelle des Schaltgetriebes gleich null oder zumindest nahe null ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass beim Lösen der eingelegten Getriebestufe die Eingangswelle des Schaltgetriebes keine Beschleunigung erfährt.
Zum Zwecke der genannten Drehmomentreduzierung ist in einer Weiterbildung die Steuereinrichtung derart ausgestaltet, das über sie zum Wechsel der Getriebestufen das zweite Verdrängungsvolumen auf null oder zumindest nahe null gesteuert ist.
In einer Weiterbildung der Getriebeanordnung ist diese derart ausgestaltet, dass ein Wechsel der Getriebestufen außerhalb des Stillstands, also beim Fahren, ermöglicht ist. Hierzu ist insbesondere bevorzugt, dass über die Steuereinrichtung die Getriebestufen nur dann wechselbar sind, wenn ein Drehmoment der Eingangswelle des Schaltgetriebes gleich null oder zumindest nahe null ist. In dieser Weiterbildung ist die Steuereinrichtung zu diesem Zweck beispielsweise derart ausgestaltet, das über sie zum Wechsel der Getriebestufen außerhalb des Stillstands das zweite Verdrängungsvolumen auf null oder zumindest nahe null gesteuert ist.
Ein Fahrantrieb, insbesondere einer für eine mobile Arbeitsmaschine, hat eine Getriebeanordnung, die gemäß einem der Aspekte der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet ist. Dabei ist eine Antriebsmaschine des Fahrantriebs mit dem Getriebeeingang der Getriebeanordnung gekoppelt und ein Abtrieb des Fahrantriebs, insbesondere ein Rad, eine Achse oder ein Differential, ist mit dem Getriebeausgang der Getriebeanordnung gekoppelt. Als Vorteil für den Fahrantrieb ergeben sich die bereits genannten, sodass auf eine erneute Nennung an dieser Stelle verzichtet werden kann.
Ein Verfahren zum Steuern einer Getriebeanordnung, die gemäß einem der Aspekte der vorangegangenen Beschreibung ausgestaltet ist, hat einen Schritt „Wechseln der Getriebestufe des Schaltgetriebes bei Stillstand des Getriebeausgangs“, insbesondere bei Stillstand des Fahrantriebs. Erfindungsgemäß hat das Verfahren dabei einen vorangehenden Schritt „Festlegen des Getriebeausgangs, insbesondere über die Steuereinrichtung“. Auch an dieser Stelle gilt der bereits für die Getriebeanordnung genannte Vorteil.
In einer Weiterbildung erfolgt dabei der Schritt „Festlegen des Getriebeausgangs“ zumindest über einen Schritt „Betätigen einer Bremse der Getriebeanordnung“, insbesondere über einen Bediener oder die Steuereinrichtung.
In einer Weiterbildung weist das Verfahren einen Schritt „Steuern der Festlegung und / oder Ermitteln der Festlegung, über die Steuereinrichtung“ auf, damit die Festlegung vor dem Wechsel der Getriebestufe prozesssicher erfolgt und / oder überprüft wird.
In einer Weiterbildung des Verfahrens enthält der Schritt „Ermitteln der Festlegung“ auch einen Schritt „Ermitteln einer Drehzahl des Getriebeausgangs oder einer damit drehfest verbundenen Komponente der Getriebeanordnung“. Somit wird zusätzlich explizit überprüft, ob tatsächlich der Stillstand gegeben ist. Insbesondere erfolgt der Wechsel der Getriebestufen über die Steuereinrichtung im Stillstand nur bei ermittelter Drehzahl null.
In einer Weiterbildung geht dem Schritt „Wechseln der Getriebestufe des Schaltgetriebes bei Stillstand des Getriebeausgangs“ ein Schritt „Steuern eines Drehmomentes einer Eingangswelle des Schaltgetriebes auf null oder auf zumindest etwa null“ voran. Dabei erfolgt dies insbesondere über einen Schritt „Steuern eines Verdrängungsvolumens der zweiten Hydromaschine auf null oder nahe null“.
In einer Weiterbildung des Verfahrens enthält dieses einen Schritt „Wechsel der Getriebestufen außerhalb des Stillstands“, also beim Fahren.
Hierzu ist es bevorzugt, wenn einem Schritt „Wechseln der Getriebestufe des Schaltgetriebes außerhalb des Stillstands des Getriebeausgangs“ der Schritt „Steuern des Drehmomentes des Eingangswelle des Schaltgetriebes auf null oder auf zumindest etwa null“ vorangeht. Dabei erfolgt dies insbesondere über den Schritt „Steuern des Verdrängungsvolumens der zweiten Hydromaschine auf null oder nahe null“.
Die Schritte Steuern, Ermitteln, Betätigen erfolgen vorzugsweise über die Steuereinrichtung.
Der Schritt des Wechsels der Getriebestufe erfolgt insbesondere in Abhängigkeit einer Bedieneranforderung.
Das Festlegen des Getriebeausgangs, insbesondere durch das Betätigen der Bremse, kann über manuell den Bediener erfolgen oder es erfolgt über die Steuereinrichtung automatisch in Abhängigkeit des angeforderten Wechsels der Getriebestufen.
In einer Weiterbildung mit manueller Festlegung des Getriebeausgangs, weist das Verfahren vorzugsweise einen Schritt „Auffordern eines Bedieners zum Festlegen des Getriebeausgangs, insbesondere zum Betätigen der Bremse“ auf. Insbesondere erfolgt dieses Auffordern in Abhängigkeit einer an die Steuereinrichtung ergangenen Aufforderung des Bedieners zum Wechsel der Getriebestufen.
Bevorzugt ist das zumindest gemäß einem der Aspekte der vorangegangenen Beschreibung ausgestaltete Verfahren in der genannten Steuereinrichtung zur Ausführung gespeichert.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrantriebs mit einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung und einem erfindungsgemäßen Verfahren sind in der Zeichnung dargestellt. Anhand der Figur dieser Zeichnung wird die Erfindung nunmehr erläutert.
Es zeigt:
1 einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels eines Fahrantriebs.
Gemäß 1 hat ein Fahrantrieb 1, beispielsweise der einer mobilen Arbeitsmaschine, eine Getriebeanordnung 3 mit einer als Dieselmotor ausgebildeten Antriebsmaschine 2, einem hydrostatischen Getriebe 4 und einem im Ausführungsbeispiel zweistufigen Schaltgetriebe 6. Das hydrostatische Getriebe 4 hat eine als Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise ausgestaltete erste Hydromaschine 8, die über zwei Arbeitsleitungen 10, 12 mit einer als Axialkolbenmotor in Schrägachsenbauweise ausgebildeten, zweiten Hydromaschine 14 fluidisch in einem geschlossenen, hydraulischen Kreis verbunden ist. Die erste Hydromaschine 8 hat eine erste Triebwelle 16, die mit der Antriebsmaschine 2 gekoppelt ist, und von der ein Getriebeeingang der Getriebeanordnung 3 gebildet ist. Eine zweite Triebwelle 18 der zweiten Hydromaschine 14 ist mit einer Eingangswelle 20 des Schaltgetriebes 6 gekoppelt. Eine Ausgangswelle 22 des Schaltgetriebes 6 ist mit einem Differenzial 24 einer Achse 26 mit zwei Rädern 27 des Fahrantriebs 1 gekoppelt. Von der Ausgangswelle 22 ist somit ein Getriebeausgang der Getriebeanordnung 3 gebildet.
Beide Hydromaschinen 8, 14 weisen jeweils ein verstellbares Verdrängungsvolumen auf. Die erste Hydromaschine 8 ist dabei durchschwenkbar ausgestaltet, sodass sie in allen vier Quadranten, in beiden Drehmomentrichtungen sowohl als Hydropumpe, als auch als Hydromotor arbeiten kann. Die zweite Hydromaschine 14 ist nur auf einer Seite ihres Nullverdrängungsvolumens verstellbar.
Des Weiteren hat die Getriebeanordnung 3 eine Steuereinrichtung 28, insbesondere zur Steuerung eines Wechsels von Getriebestufen des Schaltgetriebes und eines Drehmoments der zweiten Triebwelle 18. Mit der Steuereinrichtung 28 signalverbunden sind eine Schaltanforderungseinrichtung 30, eine Gangwahleinrichtung 32, eine Fahrtrichtungswahleinrichtung 34, ein Fahrpedal 36, eine Kriechgangwahleinrichtung 38, ein Bremspedal 40, eine Automatikwahleinrichtung 42 und ein Parkbremshebel 43. Alle genannten Einrichtungen 30 bis 43 sind über einen CAN-Bus 44 einerseits mit der Steuereinrichtung 28 und andererseits zumindest mit der Antriebsmaschine 2 signalverbunden.
Das Schaltgetriebe 6 hat eine erste Getriebestufe 46 mit einer kleinen Übersetzung und eine zweite Getriebestufe 48 mit einer größeren Übersetzung der Drehzahl n_A der Ausgangswelle 22 zur Drehzahl n_HM der Eingangswelle 18. Des Weiteren hat das Schaltgetriebe 6 eine Klauenkupplung 50, die synchronringlos ausgestaltet ist. Ein Aktuator 52 der Klauenkupplung 50 ist starr mit einem Kolben 54 eines Stellzylinders 56 gekoppelt. Letztgenannter hat zwei gleiche, vom Kolben 54 getrennte Druckmittelräume 58, 60, die über Steuerleitungen 62, 64 mit einem elektromagnetisch betätigbaren 4/3-Schaltventil 66 verbunden sind. Letztgenanntes weist eine erste Schaltstellung 66a auf, in der der erste Druckraum 58 mit einer Druckmittelleitung 68 und der zweite Druckraum 60 mit einer Tankleitung 70 verbunden ist. In einer zweiten Schaltstellung 66b ist der zweite Druckmittelraum 60 mit der Druckmittelleitung 68 und der erste Druckmittelraum 58 mit der Tankleitung 70 verbunden. Die erste Schaltstellung 66a bewirkt dabei ein Verschieben des Kolbens 54 derart, dass über die Klauenkupplung 50 die erste Getriebestufe 46 eingelegt wird, die zweite Schaltstellung 66b bewirkt, dass über den Kolben 54 und die Klauenkupplung 50 die zweite Getriebestufe 48 eingelegt wird.
Das 4/3-Schaltventil 66 und der Stellzylinder 56 sind zu einer Einheit zusammengefasst. Diese Einheit weist zudem zwei Endlagenschalter 72, 74 auf, über die anhand der Position des Kolbens 54 das erfolgreiche Schalten der jeweiligen Getriebestufe 46, 48 erkannt werden kann. Beide Endlagenschalter 72, 74 sind jeweils über eine Signalleitung mit der Steuereinrichtung 28 verbunden. Das 4/3-Wegeschaltventil 66 ist über die Druckmittelleitung 68 mit einer Speisepumpe 76 verbunden.
Das hydrostatische Getriebe 4 hat einen variablen, kontinuierlich verstellbaren Übersetzungsbereich. Das ihm nachgeschaltete Schaltgetriebe 6 dient der Abdeckung eines erforderlichen Geschwindigkeitsbereichs des Fahrantriebs 1. Die Getriebeanordnung 3 ist dabei derart ausgestaltet, dass das Schaltgetriebe 6 während des Fahrbetriebs und auch im Stillstand des Fahrantriebs schaltbar ist.
Das Schalten oder Wechseln der Getriebestufen 46, 48 im Fahrbetrieb und im Stillstand ist über die Steuereinrichtung 28 steuerbar.
Zur Unterstützung der Steuerung weist die Getriebeanordnung 3 einen Drehzahlsensor 76, über den die Drehzahl n_A des Getriebeausgangs, also der Ausgangswelle 22, erfassbar ist, und einen Drehzahlsensor 78, über den die Drehzahl n_HM der Eingangswelle 18 erfassbar ist, auf.
Die erste Getriebestufe 46 hat ein fest mit der Eingangswelle gekoppeltes Zahnrad 80, das in permanentem Eingriff mit einem über die Klauenkupplung 50 mit der Ausgangswelle 22 koppelbaren Losrad 82 ist. Entsprechend weist die zweite Getriebestufe 48 ein fest mit der Eingangswelle 18 gekoppeltes Zahnrad 84 und ein damit dauerhaft in Eingriff befindliches, über die Klauenkupplung 50 mit der Ausgangswelle 22 koppelbares Losrad 86 auf.
Gemäß 1 hat die erste Hydromaschine 8 eine Verstelleinrichtung 88 zur Verstellung ihres ersten Verdrängungsvolumens V_HP und die zweite Hydromaschine 14 eine Verstelleinrichtung 90 zur Verstellung Ihres zweiten Verdrängungsvolumens V_HM.
Des Weiteren hat der Fahrantrieb 1 für jedes Rad 27 der Achse 26 eine hydraulisch betätigbare, als Trommelbremse ausgeführte, Bremse 92. Die Trommelbremse 92 hat dabei jeweils einen Bremszylinder 94, in dem einander gegenüberliegend zwei Bremskolben 96 angeordnet sind. Als Gegenlager für Bremsbacken 98 ist dabei drehfest mit jedem Rad 27 ein Bremsgehäuse 100 drehfest verbunden.
Es folgt die Beschreibung eines Wechsels in die erste Getriebestufe 46 im Stillstand des Fahrantriebs 1. Es sei angenommen, dass ein Bediener des Fahrantriebs 1 das Fahrzeug bis zum Stillstand mit Hilfe des Bremspedals 40 abgebremst hat. Weiterhin sei angenommen, dass das Fahrzeug nun auf geneigtem Untergrund zum Stillstand gekommen ist. Bis zu diesem Zeitpunkt gilt für die Beschreibung, dass die zweite Getriebestufe 48 gemäß 1 eingelegt ist.
Für ein erneutes Anfahren benötigt der Bediener nun ein höheres Drehmoment und möchte daher die erste Getriebestufe 46 mit geringerer Übersetzung einlegen. Würde er dies ohne das Festlegen der Räder 27 und damit des Getriebeausgangs 22 tun, so würde beim Lösen der Klauenkupplung 50 von dem Losrad 86 der zweiten Getriebestufe 48 der Getriebeausgang 22 widerstandslos drehen können, wodurch sich der Fahrantrieb 1, bzw. die mobile Arbeitsmaschine, aufgrund der Hangabtriebskraft in Bewegung setzen würde. Dies birgt eine große Gefahr, die es zu verhindern gilt. Demgemäß greift an dieser Stelle das erfindungsgemäße Verfahren zum Wechsel der Getriebestufe im Stillstand.
Der Bediener betätigt zunächst die Gangwahleinrichtung 32 und erlässt so eine Anforderung zum Wechsel von der zweiten 48 in die erste Getriebestufe 46.
Über das in der Steuereinrichtung 28 abgelegte Verfahren wird in Folge ermittelt, dass der Getriebeausgang 22 noch nicht festgelegt ist. Demzufolge ergeht über die Steuereinrichtung 28 ein Stellsignal an eine hydraulische Stelleinrichtung 102 der Bremsen 92, ohne dass der Bediener vorher aktiv das Parkbremspedal betätigt hätte. Daraufhin erfolgt die Druckmittelversorgung der Bremszylinder 94 über die Stelleinrichtung 102 und Druckmittelleitungen 104, so dass die Bremsbacken 98 mit einer von der Steuereinrichtung 28 vorbestimmten Kraft in Anlage mit dem Bremsgehäuse 100 gebracht werden. Ab diesem Zeitpunkt sind die Räder 27 festgelegt, wodurch auch der über das Differential 24 drehfest mit den Rädern 27 verbundene Getriebeausgang 22 festgelegt ist.
Als nächstes, noch vor dem Wechsel der Getriebestufe, erfolgt eine Reduzierung des Drehmoments an der Eingangswelle 20 des Schaltgetriebes 6, indem über die Steuereinrichtung 28 auf die Verstelleinrichtung 90 der zweiten Hydromaschine 14 eingewirkt wird und so deren Verdrängungsvolumen V_HM auf Null gestellt wird. Da nun beide Wellen 20, 22 des Schaltgetriebes 6 drehmomentfrei sind, wird nun über die Steuereinrichtung 28 das 4/3-Wege-Schaltventil so angesteuert, dass der Kolben 54 des Stellzylinders 56 in seine Neutralstellung rückt. Im Folgenden rückt er weiter und bringt die Klauenkupplung 50 in formschlüssige Verbindung mit dem Losrad 82 der ersten Getriebestufe 46, wodurch der Wechsel der Getriebestufen von der zweiten 48 hin zur ersten 46 vollzogen ist.
Offenbart ist eine Getriebeanordnung für einen Fahrantrieb, insbesondere für eine mobile Arbeitsmaschine, die ein mit einem hydrostatischen Getriebe in Reihe geschaltetes Schaltgetriebe hat. Dabei ist ein Getriebeausgang der Getriebeanordnung mit einem Abtrieb des Fahrantriebs koppelbar. Das Schaltgetriebe hat bei Stillstand des Getriebeausgangs wechselbare Getriebestufen, wobei der Wechsel über eine Steuereinrichtung der Getriebeanordnung steuerbar ist. Erfindungsgemäß ist über die Ausgestaltung der Getriebeanordnung, insbesondere die der Steuereinrichtung, sichergestellt, dass der Wechsel der Getriebestufen bei Stillstand nur erfolgen kann, wenn das Fahrzeug, und dabei insbesondere der Getriebeausgang, unmittelbar oder mittelbar festgelegt ist. Das Festlegen erfolgt dabei insbesondere über eine Parkbremse.
Des Weiteren sind offenbart ein Fahrantrieb mit einer derartigen Getriebeanordnung, sowie ein Verfahren zur Steuerung der Getriebeanordnung, über das sichergestellt ist, dass das betreffende Fahrzeug beim Wechsel der Getriebestufen im Stillstand festgesetzt ist.
Bezugszeichenliste

1: Fahrantrieb
2: Antriebsmaschine
3: Getriebeanordnung
4: hydrostatisches Getriebe
6: Schaltgetriebe
8: erste Hydromaschine
10: erste Arbeitsleitung
12: zweite Arbeitsleitung
14: zweite Hydromaschine
16: erste Triebwelle / Getriebeeingang
18: zweite Triebwelle
20: Eingangswelle
22: Ausgangswelle / Getriebeausgang
24: Differenzial
26: Achse
27: Rad
28: Steuereinrichtung
30: Schwenkwinkelerfassungseinheit
32: Gangwahleinrichtung
34: Fahrtrichtungswahleinrichtung
36: Fahrpedal
38: Kriechgangwahleinrichtung
40: Bremspedal
42: Automatikwahleinrichtung
43: Parkbremspedal
44: CAN-Bus
46: erste Getriebestufe
48: zweite Getriebestufe
50: Klauenkupplung
52: Aktor
54: Kolben
56: Stellzylinder
58: erster Druckraum
60: zweiter Druckraum
62, 64: Steuerleitung
66: 4/3-Wegeschaltventil
66a: erste Schaltstellung
66b: zweite Schaltstellung
68: Druckmittelleitung
70: Tankleitung
72, 74: Endlagenschalter
76, 78: Drehzahlsensor
80, 84: Zahnrad
82, 86: Losrad
88: Verstelleinrichtung
90: Verstelleinrichtung
92: Bremse
94: Bremszylinder
96: Bremskolben
98: Bremsbacke
100: Bremsgehäuse
102: hydraulische Stelleinrichtung
104: Druckmittelleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005058937 A1 [0002]
DE 102004061558 A1 [0004]

Claims

Getriebeanordnung für einen Fahrantrieb (1), insbesondere für eine mobile Arbeitsmaschine, mit einem mit einer Antriebsmaschine (2) koppelbaren Getriebeeingang (16) und einem mit einem Abtrieb, insbesondere einem Rad (27) oder einem Differential (24), koppelbaren Getriebeausgang (22), wobei zur Leistungsübertragung zwischen Getriebeeingang (16) und -ausgang (22) ein hydrostatisches Getriebe (4) und ein Schaltgetriebe (6) in Reihe gekoppelt vorgesehen sind, von denen letztgenanntes zumindest bei Stillstand des Getriebeausgangs (22) wechselbare Getriebestufen (46, 48) aufweist, und wobei eine Steuereinrichtung (28) vorgesehen ist, über die ein Wechsel der Getriebestufen (46, 48) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (3) derart ausgestaltet ist, dass über die Steuereinrichtung (28) die Getriebestufen (46, 48) bei Stillstand nur dann wechselbar sind, wenn der Getriebeausgang (22) unmittelbar oder mittelbar festgelegt ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, wobei über die Steuereinrichtung (28) eine Festlegung des Getriebeausgangs (22) steuerbar und / oder ermittelbar ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 2 mit einer Bremse (92), über die der Getriebeausgang (22) festlegbar ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Festlegung über die Steuereinrichtung (28) in Abhängigkeit eines Bremssignals ermittelbar ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Drehzahlerfassungseinheit (76), über die eine Drehzahl des Getriebeausgangs (22), oder eine Drehzahl einer damit drehfest verbundenen Komponente, erfassbar ist, wobei die Getriebeanordnung (3) derart ausgestaltet ist, dass über die Steuereinrichtung (28) die Getriebestufen (46, 48) bei Stillstand nur dann wechselbar sind, wenn die Drehzahl gleich Null erfasst ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schaltgetriebe (6) eine Eingangswelle (20) und eine Ausgangswelle hat, die miteinander über die wechselbaren Getriebestufen (46, 48) in jeweils unterschiedlich übersetzte Drehverbindung bringbar sind, und wobei von der Ausgangswelle des Schaltgetriebes (6) der Getriebeausgang (22) der Getriebeanordnung (3) gebildet ist.
Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hydrostatische Getriebe (4) eine erste Hydromaschine (8) mit verstellbarem ersten Verdrängungsvolumen (V_HP) und eine mit dieser in einem hydraulischen Kreis angeordnete zweite Hydromaschine (14) mit verstellbarem zweiten Verdrängungsvolumen (V_HM) hat, und wobei von einer ersten Triebwelle der ersten Hydromaschine (8) der Getriebeeingang (16) der Getriebeanordnung (3) gebildet ist.
Getriebeanordnung nach 6 und 7, wobei eine zweite Triebwelle (18) der zweiten Hydromaschine (14) drehfest mit der Eingangswelle (20) des Schaltgetriebes (6) verbindbar oder verbunden ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 6 oder einem darauf rückbezogenen Anspruch, wobei die Getriebeanordnung (3) derart ausgestaltet ist, dass über die Steuereinrichtung (28) die Getriebestufen (46, 48) bei Stillstand nur dann wechselbar sind, wenn ein Drehmoment der Eingangswelle (20) des Schaltgetriebes (6) gleich null ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 8 und 9, wobei die Getriebeanordnung (3) derart ausgestaltet ist, dass über die Steuereinrichtung (28) das zweite Verdrängungsvolumen (V_HM) auf null gesteuert ist, sodass das Drehmoment der Eingangswelle (20) des Schaltgetriebes (6) gleich null ist.
Fahrantrieb, insbesondere für eine mobile Arbeitsmaschine, mit einer Getriebeanordnung (3), die gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, und mit einer Antriebsmaschine (2), die mit dem Getriebeeingang (16) der Getriebeanordnung (3) gekoppelt ist, und mit einem Abtrieb, insbesondere einem Rad (27) oder einem Differential (24), der mit dem Getriebeausgang (22) der Getriebeanordnung (3) gekoppelt ist.
Verfahren zum Steuern einer Getriebeanordnung (3), die gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgestaltet ist, mit einem Schritt „Wechseln der Getriebestufe (46, 48) des Schaltgetriebes (6) bei Stillstand des Getriebeausgangs (22)“, gekennzeichnet durch einen vorangehenden Schritt – „Festlegen des Getriebeausgangs (22).“
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt „Festlegen des Getriebeausgangs (22)“ einen Schritt „Betätigen einer Bremse (92) der Getriebeanordnung (3)“ enthält.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, mit einem Schritt „Steuern der Festlegung und / oder Ermitteln der Festlegung, über die Steuereinrichtung (28)“.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt „Ermitteln der Festlegung“ einen Schritt „Ermitteln einer Drehzahl des Getriebeausgangs (22)“ enthält.