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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten eines Getriebes aus einer ersten Übersetzungsstufe in eine zweite Übersetzungsstufe unter Drehzahl gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen entsprechenden Antriebsstrang sowie ein entsprechendes allradgetriebenes Fahrzeug.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, zur Erhöhung der Spreizung eines Schaltgetriebes dem Schaltgetriebe ein klauengeschaltetes, nicht synchronisiertes Verteilergetriebe nachzuschalten. Das Verteilergetriebe kann z.B. zweistufig mit einer Übersetzungsstufe als Straßengang und einer Untersetzungsstufe als Geländegang ausgeführt sein.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die
WO 2010/006872 A1 ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges mit einem Antriebsmotor und einem Hauptgetriebe sowie einem Verteilergetriebe, mit dem automatisiert eine Schaltung bei dem Verteilergetriebe während der Fahrt durchgeführt werden kann. Dazu wird der Antriebsstrang vom Hauptgetriebe getrennt, das Verteilergetriebe wird umgeschaltet und im Hauptgetriebe wieder der passende Gang eingelegt. Dieser Vorgang ist zwangsläufig mit einer Unterbrechung der Zugkraft verbunden, da zum Schalten der Übersetzungsstufe oder der Untersetzungsstufe im Verteilergetriebe zwangsläufig eine Unterbrechung der Zugkraft erforderlich ist.
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Aus der
DE 10 2010 030 242 A1 ist weiterhin ein Verfahren zum Schalten zumindest einer Übersetzungsstufe und/oder zumindest einer Untersetzungsstufe bei einem klauengeschalteten Verteilergetriebe in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Antriebsmotor und einem lastschaltbaren Schaltgetriebe, insbesondere einem Automatgetriebe, bekannt. Das Verteilergetriebe wird dabei in die Neutralposition bzw. nach Neutral geschaltet und nach der Synchronisierung wird die Übersetzungsstufe oder die Untersetzungsstufe im Verteilergetriebe geschaltet. Während der Synchronisierung wird das Schaltgetriebe durch Ansteuerung zumindest eines zusätzlichen Schaltelements zeitweise verspannt oder beschleunigt, so dass die Ausgangsdrehzahl des Schaltgetriebes an die Ausgangsdrehzahl des Verteilergetriebes multipliziert mit der Zielübersetzung im Verteilergetriebe möglichst schnell angeglichen wird.
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Die bekannten Verfahren zum Schalten von Verteilergetrieben unter Fahrt sind jedoch dahingehend nachteilbehaftet, als dass sie aufgrund der notwendigen zusätzlichen Ansteuerung des Hauptgetriebes sowie der Trägheit des Verbrennungsmotors vergleichsweise hohe Schaltzeiten aufweisen.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Schalten eines klauengeschalteten Verteilergetriebes aus einer ersten Übersetzungsstufe in eine zweite Übersetzungsstufe unter Drehzahl vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zum Schalten eines klauengeschalteten Verteilergetriebes aus einer ersten Übersetzungsstufe in eine zweite Übersetzungsstufe unter Drehzahl gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten eines klauengeschalteten Verteilergetriebes aus einer ersten Übersetzungsstufe in eine zweite Übersetzungsstufe unter Drehzahl, wobei zunächst das Verteilergetriebe von einem Antriebsaggregat mit einer Eingangsdrehzahl beaufschlagt wird, wobei das Verteilergetriebe nach Maßgabe der Eingangsdrehzahl und einer eingestellten Übersetzungsstufe eine Ausgangsdrehzahl ausgibt, wobei ein Drehmoment des Antriebsaggregats reduziert wird, wobei das Verteilergetriebe dann aus einer ersten Übersetzungsstufe in eine Neutralposition geschaltet wird, wobei weiterhin eine Synchronisation der Eingangsdrehzahl mit der Ausgangsdrehzahl der zweiten Übersetzungsstufe vorgenommen wird und wobei das Verteilergetriebe schließlich aus der Neutralposition in die zweite Übersetzungsstufe geschaltet wird, wenn die Eingangsdrehzahl mit der Ausgangsdrehzahl der zweiten Übersetzungsstufe synchronisiert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Synchronisation ausschließlich über das Antriebsaggregat erfolgt, wobei das Antriebsaggregat als elektrischer Asynchronmotor ausgebildet ist und wobei ein Statorstrom während der Synchronisation konstant gehalten wird.
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Erfindungsgemäß ist es also vorgesehen, ein klauengeschaltetes Verteilergetriebe mit mindestens zwei schaltbaren Übersetzungsstufen unter Drehzahl zu schalten, d.h. im Betrieb und nicht im Stillstand zu schalten, wobei sich die Begriffe „Drehzahl“, „Betrieb“ und „Stillstand“ auf einen Zustand des Verteilergetriebes beziehen und nicht auf einen Zustand von beispielsweise Fahrzeugrädern eines Fahrzeugs, welches das Verteilergetriebe umfasst. Ein klauengeschaltetes Verteilergetriebe wird mittels einer sog. Schaltklaue geschaltet, wobei eine Schaltklaue eine sichere und zuverlässige Übertragung von Drehmoment ermöglicht und gleichzeitig vergleichsweise kostengünstig in der Herstellung ist. Da sie andererseits jedoch keine Drehzahlsynchronisation ermöglicht und unter Drehzahl bzw. unter Last nicht geschaltet werden kann, führt das erfindungsgemäße Verfahren hierzu dem Vorteil, dass ein Schalten unter Drehzahl bzw. unter Last dennoch ermöglicht wird. Die Drehzahl des Verteilergetriebes wird von einem als elektrischer Asynchronmotor ausgebildeten Antriebsaggregat bereitgestellt, mit welchem das Verteilergetriebe über die Eingangswelle trieblich gekoppelt ist, zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl. Die Eingangswelle des Verteilergetriebes kann dabei unmittelbar mit einer Abtriebswelle des Antriebsaggregats gekoppelt sein oder mittelbar über eine oder mehrere vorgeschaltete Übersetzungsstufen mit der Abtriebswelle des Antriebsaggregats gekoppelt sein. Die Eingangsdrehzahl des Verteilergetriebes entspricht der Drehzahl der Eingangswelle des Verteilergetriebes. Das Verteilergetriebe wandelt je nach geschalteter Übersetzungsstufe die Eingangsdrehzahl und gibt diese als Ausgangsdrehzahl über eine Ausgangswelle des Verteilergetriebes wieder aus. Ebenso wird auch ein Eingangsdrehmoment gewandelt und als Ausgangsdrehmoment über die Ausgangswelle wieder ausgegeben. Die Ausgangswelle des Verteilergetriebes kann dabei unmittelbar mit einer Radwelle des Fahrzeugs gekoppelt sein oder mittelbar über eine oder mehrere zwischengeschaltete Übersetzungsstufen mit der Radwelle des Fahrzeugs gekoppelt sein. Beim Schalten des Verteilergetriebes aus einer ersten Übersetzungsstufe in eine zweite Übersetzungsstufe unter Drehzahl ändert sich das durch die Übersetzungsstufe vorgegebene Verhältnis von Eingangsdrehzahl zu Ausgangsdrehzahl, so dass die im Verteilergetriebe zu schaltenden Elemente, beispielsweise zwei Kupplungshälften, hinsichtlich ihrer Drehzahl beim Schalten in die zweite Übersetzungsstufe synchronisiert werden müssen. Dazu wird erfindungsgemäß zunächst ein Drehmoment des Antriebsaggregats reduziert, so dass vom Antriebsaggregat im Wesentlichen kein Drehmoment mehr in das Verteilergetriebe eingebracht wird. Im nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verteilergetriebe nun aus der ersten Übersetzungsstufe in die Neutralposition geschaltet. Die Neutralposition stellt dabei einen Leerlauf dar, in welchem das Verteilergetriebe weder Drehmomente noch Drehzahlen übertragen kann, insbesondere aufgrund einer geöffneten Kupplung. In dieser Neutralposition erfolgt nun die Synchronisation der Eingangsdrehzahl mit der neuen Ausgangsdrehzahl, also mit der Ausgangsdrehzahl der zweiten Übersetzungsstufe, in der Form, dass die Eingangsdrehzahl erhöht oder reduziert wird bis sie der Ausgangsdrehzahl der zweiten Übersetzungsstufe unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses der zweiten Übersetzungsstufe entspricht. Die Synchronisation erfolgt dabei erfindungsgemäß ausschließlich über das Antriebsaggregat, d.h. also, dass eine ggf. erforderliche Erhöhung der Eingangsdrehzahl ebenso wie eine ggf. erforderliche Reduzierung der Eingangsdrehzahl ausschließlich über das Antriebsaggregat erfolgt. Beispielsweise kann das Antriebsaggregat mittels eines entsprechend gerichteten Drehmoments auf die Eingangswelle des Verteilergetriebes im Sinne einer Drehzahlerhöhung bzw. im Sinne einer Drehzahlreduzierung wirken. Dies ist erfindungsgemäß besonders einfach und wirkungsvoll möglich, da das Antriebsaggregat als elektrischer Asynchronmotor ausgebildet ist. Ein Asynchronmotor kann schnelle Drehzahländerungen insbesondere nicht nur im Sinne einer Erhöhung der Drehzahl, sondern ebenso auch im Sinne einer Reduzierung der Drehzahl bereitstellen. Weitere Vorteile sind sein bereits aus dem Stillstand heraus sehr hohes bereitstellbares Drehmoment, seine Geräuscharmut sowie seine Emissionslosigkeit. Zudem bietet ein derartiger Elektromotor aufgrund seines hohen Wirkungsgrads und der Möglichkeit der Rekuperation im Generatorbetrieb eine vergleichsweise hohe Energieeffizienz. Indem der Statorstrom während der Synchronisation konstant gehalten wird - anstatt wie im Stand der Technik üblich auf Null reduziert wird, kann die Synchronisation nochmals schneller erfolgen, da der Asynchronmotor dadurch ganz besonders schnell auf die neue Ausgangsdrehzahl der zweiten Übersetzungsstufe unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses der zweiten Übersetzungsstufe eingestellt bzw. eingeregelt werden kann. Es ist dabei unerheblich, ob die erste Übersetzungsstufe oder die zweite Übersetzungsstufe die „höhere“ bzw. „niedrigere“ Gangstufe ist, also ein vergleichsweise größeres oder kleineres Übersetzungsverhältnis aufweist. Ebenso müssen die erste und die zweite Übersetzungsstufe nicht die einzigen Übersetzungsstufen des Verteilergetriebes sein oder auch nur benachbarte Übersetzungsstufen im Verteilergetriebe sein. Sobald die Synchronisation der Eingangsdrehzahl mit der Ausgangsdrehzahl der zweiten Übersetzungsstufe unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses der zweiten Übersetzungsstufe erfolgt ist, wird die zweite Übersetzungsstufe geschaltet.
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Indem die Synchronisation erfindungsgemäß ausschließlich über das Antriebsaggregat erfolgt, kann das Verteilergetriebe vergleichsweise einfach aufgebaut sein, da beispielsweise keine Reibelemente zu Herstellung der Synchronisation durch Reibung benötigt werden. Dies wiederum reduziert die Kosten wie auch das Gewicht des Verteilergetriebes und vermeidet zusätzlichen Verschleiß. Zudem ermöglich das erfindungsgemäße Verfahren die Synchronisation ohne eine nachteilige Beeinflussung der Ausgangsdrehzahl, wie es bei einer über Reibung erfolgenden Synchronisation oftmals üblich ist. Da bei einer über Reibung erfolgenden Synchronisation auch die Ausgangsdrehzahl ein Stück weit der eigentlich zu synchronisierenden Eingangsdrehzahl angepasst wird, kann z.B. ein Fahrer eines Fahrzeugs den Synchronisationsvorgang oftmals unerwünscht wahrnehmen. Das erfindungsgemäße Verfahren hingegen ermöglicht die Synchronisation ohne nachteilige Beeinflussung der Ausgangsdrehzahl. Die zweite Übersetzungsstufe wird erfindungsgemäß erst dann geschaltet, wenn die Synchronisation abgeschlossen ist. Zudem kann vorteilhaft darauf verzichtet werden, die zum Schalten in die zweite Übersetzungsstufe erforderliche Synchronisation in einem dem Verteilergetriebe vorgeschalteten weiteren Getriebe bzw. Schaltstufe durchzuführen. Dies führt auch zu kürzeren Schaltzeiten, da lediglich das Verteilergetriebe, in welchem der Schaltvorgang ausgeführt wird, angesteuert werden muss.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Verfahren in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs ausgeführt wird, insbesondere im Antriebsstrang eines Nutzfahrzeugs wie z.B. eines allradgetriebenen Baustellenfahrzeugs.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Schalten zwar unter Drehzahl, jedoch im lastlosen Zustand erfolgt. D.h., dass das Verteilergetriebe beim Schalten zwar eine Eingangsdrehzahl und eine Ausgangsdrehzahl aufweist, jedoch im Wesentlichen kein Drehmoment übertragen wird, soweit es nicht ggf. zum Ausgleichen von Reibungsverlusten des Verteilergetriebes oder zum Synchronisieren der Eingangsdrehzahl mit der Ausgangsdrehzahl der zweiten Übersetzungsstufe unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses der zweiten Übersetzungsstufe erforderlich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Schalten in einem Zugbetrieb oder in einem Schubbetrieb vorgenommen wird. Zum Schalten wird der Zugbetrieb bzw. der Schubbettrieb zwar eigentlich kurzfristig unterbrochen, da das Verteilergetriebe in einen Neutralzustand geschaltet wird und dann erst die Drehzahlsynchronisation erfolgt. Die Schaltdauer des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedoch derart kurz, nämlich im Bereich von weniger als 0,3 s, dass das Verfahren auch problemlos in einem Zugbetrieb oder in einem Schubbetrieb vorgenommen werden kann, ohne dass es zu einer merklichen Unterbrechung des Zugbetriebs oder Schubbetriebs kommt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Abtrieb des Verteilergetriebes als Nebenabtriebs-Zapfwelle herangezogen wird. Da das Verteilergetriebe durch einen elektrischen Asynchronmotor angetrieben wird, handelt es sich bei der bereitgestellten Nebenabtriebs-Zapfwelle um einen sog. „e-PTO“ (electric Power Take Off). Daraus ergibt sich der Vorteil einer vielseitigen Verwendbarkeit des Verteilergetriebes, da es nicht ausschließlich zum Antrieb von Radwellen, bzw. Fahrzeugrädern verwendet werden muss, sondern stattdessen z.B. auch unterschiedliche Anbaugeräte betrieben werden können. Die Notwendigkeit zum Vorhalten eines ansonsten notwendigen Nebenabtriebsgetriebes entfällt damit vorteilhaft. Dies spart Kosten, Bauraum und Gewicht gleichermaßen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Eingangsdrehzahl mittels einer Untersetzungsstufe reduziert wird, bevor das Verteilergetriebe mit der Eingangsdrehzahl beaufschlagt wird. Dies begünstigt insbesondere noch weiter die Verwendung von vergleichsweise kompakten, aber schnelldrehenden Elektromotoren wie vor allem Asynchronmotoren. Derartige Elektromotoren benötigen aufgrund ihrer kompakten Ausbildungsweise entsprechend weniger Bauraum und weisen ein vergleichsweise geringeres Gewicht auf. Zudem sind sie kostengünstiger.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Eingangsdrehzahl mittels einer mehrstufigen Schaltstufe erhöht oder reduziert wird, bevor das Verteilergetriebe mit der Eingangsdrehzahl beaufschlagt wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass eine vergleichsweise weitere Spreizung des Ausgangsdrehzahlen und der Ausgangsdrehmomente bereitgestellt werden kann. Zudem ermöglicht eine vorgeschaltete, mehrstufige Schaltstufe durch einen Schaltvorgang innerhalb der mehrstufigen Schaltstufe bereits ein Versetzen der Eingangsdrehzahl in einen Drehzahlbereich, welcher in der Nähe der durch die Synchronisation einzustellenden Eingangsdrehzahl liegt. Dadurch kann die eigentliche und ausschließlich vom Antriebsaggregat durchgeführte Synchronisation vereinfacht und weiter beschleunigt werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Verteilergetriebe in Verbindung mit der Schaltstufe als Gruppengetriebe verwendet wird, wobei die Schaltstufe als Hauptgetriebe verwendet wird. Somit kann das Verteilergetriebe vorteilhaft dazu verwendet werden, verschiedene Fahrbereiche vorzugeben, wie etwa Off-Road, Arbeitsbetrieb oder Straßenfahrt, während die Schaltstufe eine Abstufung von Ausgangsdrehzahl und Ausgangsdrehmoment innerhalb des jeweils gewählten Fahrbereichs ermöglicht.
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Bevorzugt weist das Verteilergetriebe nicht mehr als drei Übersetzungsstufen auf, insbesondere nicht mehr als zwei Übersetzungsstufen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Drehmoment des Antriebsaggregats soweit reduziert wird, dass es einem Schleppmoment des Antriebsaggregats und/oder einem Schleppmoment der Untersetzungsstufe und/oder einem Schleppmoment der Schaltstufe sowie einem zur Synchronisation erforderlichen Drehmoment entspricht. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Eingangsdrehzahl konstant gehalten wird bzw. lediglich im Rahmen der Synchronisation erhöht bzw. reduziert wird. Insbesondere wird aber kein Drehmoment auf die Ausgangswelle übertragen. Die am Schaltvorgang beteiligten Getriebeelemente, z.B. zwei Kupplungshälften, sind also drehmomentlos zueinander und können problemlos geöffnet bzw. geschlossen werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Drehzahlreduzierung des Antriebsaggregats während der Synchronisation erfolgt, indem das Antriebsaggregat in einen Rekuperationsbetrieb versetzt wird. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass zur Drehzahlreduzierung des Antriebsaggregats keine Energie aufgewendet werden muss sondern im Gegenteil sogar noch Energie zurückgewonnen wird. Somit stellt diese Art der Drehzahlreduzierung eine besonders energieeffiziente Betriebsweise zur Reduzierung der Drehzahl dar. Je nach der Größe des benötigten Drehmoments zur gewünschten bzw. benötigten Drehzahlreduzierung kann der Grad der Rekuperation eingestellt bzw. eingeregelt werden. Nur für den Fall, dass durch Rekuperation kein ausreichend großes Drehmoment bereitgestellt werden kann, kann der Asynchronmotor zur Erzeugung des gewünschten bzw. benötigten Drehmoments bestromt werden.
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Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang für ein allradgetriebenes Fahrzeug, umfassend ein als elektrischer Asynchronmotor ausgebildetes Antriebsaggregat und mindestens ein Verteilergetriebe mit mindestens einer ersten Übersetzungsstufe, einer zweiten Übersetzungsstufe und einer Neutralposition. Der erfindungsgemäße Antriebsstrang zeichnet sich dadurch aus, dass der Antriebsstrang dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Damit ergeben sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits genannten Vorteile auch für den erfindungsgemäßen Antriebsstrang.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein allradgetriebenes Fahrzeug, umfassend einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang. Damit ergeben sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang bereits genannten Vorteile auch für das erfindungsgemäße allradgetriebene Fahrzeug.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
- 1 beispielhaft und schematisch einen Ausschnitt einer möglichen Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs für ein allradgetriebenes Fahrzeug,
- 2 beispielhaft in einer perspektivischen Ansicht ein als elektrischer Asynchronmotor ausgebildetes Antriebsaggregat sowie ein Verteilergetriebe und
- 3 beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Schalten eines klauengeschalteten Verteilergetriebes aus einer ersten Übersetzungsstufe in eine zweite Übersetzungsstufe unter Drehzahl in Form eines Flussdiagramms.
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Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
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1 zeigt beispielhaft und schematisch einen Ausschnitt einer möglichen Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 1 für ein allradgetriebenes Fahrzeug (nicht dargestellt in 1). Der in 1 gezeigte Ausschnitt des Antriebsstrangs 1 umfasst ein als elektrischer Asynchronmotor 2 ausgebildetes Antriebsaggregat 2 sowie ein Verteilergetriebe 3. Das Verteilergetriebe 3 und das Antriebsaggregat 2 sind über eine Eingangswelle 4 trieblich miteinander verbunden. Beispielsgemäß verbindet die Eingangswelle 4 das Verteilergetriebe 3 und das Antriebsaggregat 2 unmittelbar miteinander, d.h. ohne Zwischenschaltung einer weiteren Übersetzungsstufe. Eine Ausgangsdrehzahl des Antriebsaggregats 2 entspricht somit einer Eingangsdrehzahl des Verteilergetriebes 3. Das Verteilergetriebe 3 umfasst gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 eine erste Übersetzungsstufe 3', eine zweite Übersetzungsstufe 3'' sowie eine Neutralposition 3'''. Das Verteilergetriebe 3 gibt über eine Ausgangswelle 5 nach Maßgabe der Eingangsdrehzahl und einer eingestellten Übersetzungsstufe 3', 3" eine Ausgangsdrehzahl aus. Bei einem Schaltvorgang aus der ersten Übersetzungsstufe 3' in die zweite Übersetzungsstufe 3" unter Drehzahl, d.h. bei Vorliegen einer Eingangsdrehzahl, wird nun zunächst ein Drehmoment des Antriebsaggregats 2 reduziert. Das Drehmoment des Antriebsaggregats 2 wird dabei beispielsgemäß soweit reduziert wird, dass es einem Schleppmoment des Antriebsaggregats 2 entspricht. Der Statorstrom hingegen bleibt konstant. Als nächstes wird das Verteilergetriebe 3 dann aus der ersten Übersetzungsstufe 3' in die Neutralposition 3''' geschaltet. Während sich das Verteilergetriebe 3 in der Neutralposition 3''' befindet, wird eine Synchronisation der Eingangsdrehzahl mit der Ausgangsdrehzahl der zweiten Übersetzungsstufe 3" vorgenommen, wobei die Synchronisation ausschließlich über das Antriebsaggregat 2 erfolgt, d.h., dass sowohl eine Erhöhung der Eingangsdrehzahl als auch eine Reduzierung der Eingangsdrehzahl über das Antriebsaggregat 2 erfolgen. Dazu wird der elektrische Asynchronmotor 2 entsprechend bestromt bzw. in einen Rekuperationsbetrieb versetzt und infolge ein entsprechendes zusätzliches Drehmoment erzeugt. Das Drehmoment des Antriebsaggregats 2 wird beispielsgemäß nun soweit angepasst, dass es einem Schleppmoment des Antriebsaggregats 2 und zusätzlich auch einem zur Synchronisation erforderlichen Drehmoment entspricht. Schließlich wird das Verteilergetriebe 3 aus der Neutralposition 3''' in die zweite Übersetzungsstufe 3" geschaltet, sobald die Eingangsdrehzahl mit der Ausgangsdrehzahl der zweiten Übersetzungsstufe 3" unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses der zweiten Übersetzungsstufe synchronisiert ist. Damit ist der Schaltvorgang abgeschlossen.
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2 zeigt beispielhaft in einer perspektivischen Ansicht ein als elektrischer Asynchronmotor 2 ausgebildetes Antriebsaggregat 2 sowie ein Verteilergetriebe 3. Der elektrische Asynchronmotor 2 und das Verteilergetriebe 3 sind dabei zur Übertragung der Eingangsdrehzahl und des Eingangsdrehmoments unmittelbar über die Eingangswelle 4 trieblich gekoppelt. Die Eingangswelle 4 ist in der Darstellung der 2 nicht gezeigt, da sie teilweise in einem Gehäuse 9 des elektrischen Asynchronmotors 2 und teilweise in einem Gehäuse 10 des Verteilergetriebes 3 aufgenommen ist. Das Verteilergetriebe 3 gibt über eine Ausgangswelle 5 nach Maßgabe der Eingangsdrehzahl und einer eingestellten Übersetzungsstufe 3', 3" eine Ausgangsdrehzahl aus. Darüber hinaus weist das Verteilergetriebe 3 der 2 einen weiteren Abtrieb 11 auf, welcher beispielsgemäß als Nebenabtriebs-Zapfwelle 11 herangezogen wird. Da die Nebenabtriebs-Zapfwelle 11 vom elektrischen Asynchronmotor 2 angetrieben wird, handelt es sich um einen sog. „e-PTO“
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3 zeigt beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Schalten eines klauengeschalteten Verteilergetriebes aus einer ersten Übersetzungsstufe in eine zweite Übersetzungsstufe unter Drehzahl in Form eines Flussdiagramms. In Verfahrensschritt 20 wird das Verteilergetriebe 3 von einem als elektrischer Asynchronmotor 2 ausgebildeten Antriebsaggregat 2 mit einer Eingangsdrehzahl beaufschlagt. In Verfahrensschritt 21 gibt das Verteilergetriebe 3 nach Maßgabe der Eingangsdrehzahl und einer eingestellten Übersetzungsstufe 3', 3" eine Ausgangsdrehzahl aus. Im folgenden Verfahrensschritt 22 wird ein Drehmoment des Antriebsaggregats 2 reduziert und in Schritt 23 wird das Verteilergetriebe 3 aus einer ersten Übersetzungsstufe 3' in eine Neutralposition 3''' geschaltet. In Schritt 24 wird ausschließlich über das Antriebsaggregat 2 eine Synchronisation der Eingangsdrehzahl mit der Ausgangsdrehzahl der zweiten Übersetzungsstufe 3" vorgenommen wird. Dabei wird auch der Statorstrom des elektrischen Asynchronmotors 2 konstant gehalten. Sobald die Eingangsdrehzahl mit der Ausgangsdrehzahl der zweiten Übersetzungsstufe synchronisiert ist, wird das Verteilergetriebe in Schritt 25 schließlich aus der Neutralposition 3''' in die zweite Übersetzungsstufe 3" geschaltet. Damit ist der Schaltvorgang aus der ersten Übersetzungsstufe 3' in die zweite Übersetzungsstufe 3" abgeschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Antriebsaggregat, Elektromotor
- 3
- Verteilergetriebe
- 3'
- erste Übersetzungsstufe
- 3''
- zweite Übersetzungsstufe
- 3'''
- Neutralposition
- 4
- Eingangswelle
- 5
- Ausgangswelle
- 6
- mehrstufige Schaltstufe
- 7
- Differential, Untersetzungsstufe
- 8
- Untersetzungsstufe
- 9
- Gehäuse des elektrischen Asynchronmotors
- 10
- Gehäuse des Verteilergetriebes
- 11
- Nebenabtriebs-Zapfwelle, weiterer Abtrieb
- 20
- Beaufschlagung mit einer Eingangsdrehzahl
- 21
- Ausgabe einer Ausgangsdrehzahl
- 22
- Reduzieren des Drehmoments
- 23
- Schalten in Neutralposition
- 24
- Synchronisation
- 25
- Schalten in zweite Übersetzungsstufe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/006872 A1 [0003]
- DE 102010030242 A1 [0004]
