DE10251939A1

DE10251939A1 - Hydrostatischer Radantrieb

Info

Publication number: DE10251939A1
Application number: DE10251939A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Jäger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2004-05-19

Abstract

Hydrostatischer Radantrieb (32, 38) und Verfahren zur Erzielung einer langsamen Geschwindigkeit in einem Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor (2), einer Reibungskupplung (4) zwischen dem Antriebsmotor (2) und einem Zahnräderwechselgetriebe (6) und mit einem hydrostatischen Radantrieb (32, 38), wobei das Raddrehmoment am Radantrieb (32, 38) von einer Getriebesteuerung (52) des Zahnräderwechselgetriebes (6) gesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Radantrieb nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Nutzfahrzeuge verwenden zur Erzielung sehr langsamer Geschwindigkeiten beim sogenannten "Kriechen" des Fahrzeugs eine Kombination eines Zahnräderwechselgetriebes und einer hydrostatischen Einheit, die aus einem vom Wechselgetriebe angetriebenen Hydropumpe und einem Hydromotor besteht, der auf den Radantrieb einwirkt. Der Antrieb der Hydropumpe kann dabei durch ein Umschaltgetriebe erfolgen, das an das Zahnräderwechselgetriebe angebaut ist.
Eine solche Anordnung ist in der beispielgebenden DE 32 24 968 A1 beschrieben und ermöglicht einem Kommunalfahrzeug, wie beispielsweise einer Kehrmaschine, eine Kriechgang-Geschwindigkeit, wie sie durch das Zahnräderwechselgetriebe dauerhaft nicht erreichbar wäre. Beim Betreiben eines solchen Fahrzeug ist es aber immer notwendig, das Zahnräderwechselgetriebe über eine Reibungskupplung von einem Verbrennungsmotor als Antriebsmaschine aus anzutreiben.
Darüber hinaus ist aus der Werbebroschüre "Hydrostatischer ZF-Fahrantriebe HFA und HZA" der Anmelderin bekannt geworden, dass über einen motorabhängigen Nebenabtrieb am Zahnräderwechselgetriebe unter Umgehung der Reibungskupplung des Fahrzeugs eine Hydroverstellpumpe antreibbar ist, die über hydraulische Leitungen einen Hydromotor stufenlos antreibt. Der Hydromotor wirkt auf einen weiteren Nebenabtrieb des Zahnräderwechselgetriebes und treibt über das Zahnräderwechselgetriebe die Getriebeabtriebswelle an, die mit dem Radantrieb verbunden ist. Bei der Normalfahrt zum und vom Arbeitseinsatz bzw. bei bestimmten Arbeitseinsätzen wird das Fahrzeug vom Verbrennungsmotor über das Zahnräderwechselgetriebe, die Getriebeabtriebswelle und den Radantrieb direkt angetrieben. Bei einer Kriechgangfahrt, d.h. bei Arbeitseinsätzen mit extrem niedriger Fahrgeschwindigkeit wird das Fahrzeug stufenlos hydrostatisch angetrieben. Diese Werbebroschüre soll vollinhaltlich auch Inhalt dieser Anmeldung darstellen.
Die Einstellung von Normalfahrt und Kriechgangfahrt wird vom Fahrzeugführer manuell eingestellt. Die Einbindung einer Kriechfunktion in die Steuerung eines automatisierten Zahnräderwechselgetriebes findet nicht statt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen Radantrieb aufzuzeigen, der ohne Nutzung der Reibungskupplung eine automatisierte Kriechfunktion realisiert.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen hydrostatischen Radantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausführung eines entsprechenden Verfahrens zur Erzielung einer langsamen Geschwindigkeit in einem Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug umfasst einen Antriebsmotor, eine Reibungskupplung zwischen dem Antriebsmotor und einem Zahnräderwechselgetriebe, und einen hydrostatischen Radan trieb. Erfindungsgemäß wird das Raddrehmoment am Radantrieb von einer Getriebesteuerung des Zahnräderwechselgetriebes gesteuert. In einer vorteilhaften Ausgestaltung steuert die Getriebesteuerung das Raddrehmoment am Radantrieb langsam zunehmend an, wenn festgestellt wird, dass im Zahnräderwechselgetriebe ein Anfahrgang eingelegt ist, die Reibungskupplung geöffnet ist, Betriebsbremsen des Kraftfahrzeugs nicht betätigt sind und ein Fahrpedal nicht betätigt ist. Dadurch kriecht das Fahrzeug langsam an. Somit ist eine Kriechfunktion ähnlich der eines Fahrzeugs mit Drehmomentwandler realisierbar. Die Fahrzeugreibungskupplung muss dazu nicht betätigt werden, sondern bleibt geöffnet und führt somit nicht zu einem Kupplungsverschleiß.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung steuert die Getriebesteuerung das Raddrehmoment am Radantrieb langsam zunehmend an, wenn festgestellt wird, dass im Zahnräderwechselgetriebe ein Anfahrgang eingelegt ist, die Reibungskupplung geöffnet ist, Betriebsbremsen des Kraftfahrzeugs betätigt sind und ein Fahrpedal nicht betätigt ist. Damit kann das Fahrzeug beim Lösen der Betriebsbremse unmittelbar ankriechen.
Ein Kriechvorgang kann auch bei eingelegter Neutralstellung im Fahrzeuggetriebe durch den hydrostatischen Radantrieb begonnen werden. Dazu steuert in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens die Getriebesteuerung das Raddrehmoment am Radantrieb langsam zunehmend an, wodurch das Fahrzeug ankriecht, wenn festgestellt wird, dass im Zahnräderwechselgetriebe eine Neutralstellung vorliegt, die Reibungskupplung geöffnet ist, Betriebsbremsen des Kraft fahrzeugs nicht betätigt sind und ein Fahrpedal nicht betätigt ist. Bei ankriechendem Fahrzeug wird aus der Neutralstellung des Getriebes heraus bei geöffneter Reibungskupplung ein Gang eingelegt, anschließend die Reibungskupplung geeignet geschlossen und das Raddrehmoment am Radantrieb geeignet zurückgenommen. Ohne Anzuhalten kann eine Übernahme der Fahrfunktion vom hydrostatischen Radantrieb auf das Getriebe erfolgen. Dabei wird in einer Ausführung entweder das Einlegen des Ganges von dem Fahrer des Fahrzeugs initiiert und ein entsprechendes Signal an die Getriebesteuerung übermittelt, oder in einer anderen Ausführung erfolgt das Einlegen des Ganges durch die Getriebesteuerung nach Überschreiten einer vorgegebenen Kriechzeit oder einer vorgegebenen Geschwindigkeit.
Dieser Vorgang ist auch umkehrbar, so dass in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens die Getriebesteuerung das Raddrehmoment am Radantrieb aus dem Fahrzustand heraus langsam zunehmend ansteuert und steigert und die Reibungskupplung öffnet, wodurch das Fahrzeug in einen Kriechvorgang übergeht, wenn festgestellt wird, dass das Fahrzeug eine vorgegebene Grenzgeschwindigkeit unterschreitet.
In weiteren Ausführungsformen kann aus Sicherheitsgründen die Getriebesteuerung das Raddrehmoment bei Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs zurücknehmen oder das Raddrehmoment wird nach oben begrenzt und die Getriebesteuerung nimmt das Raddrehmoment am Radantrieb bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzdrehmomentes zurück. In einer weiteren Ausgestaltung nimmt bei langan haltender Bremsbetätigung die Getriebesteuerung das Raddrehmoment bei betätigter Betriebsbremse und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit zurück. Bei einer weiteren Alternative wird das Raddrehmoment in Abhängigkeit des Bremsdruckes gesteuert, der aktivierten Betriebsbremsen des Fahrzeugs zugeführt wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird ab Erreichen eines vorgegebenen Geschwindigkeit durch die Getriebesteuerung die Reibungskupplung derart angesteuert, dass die Reibungskupplung geeignet schließt und das von der Reibungskupplung übertragene Drehmoment zunimmt, während in Folge das Raddrehmoment am Radantrieb abnimmt und bis auf Null reduziert wird. In einer anderen besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird ab Erreichen einer vorgegebenen Fahrpedalbetätigung bzw. eines vorgegebenen Fahrpedalverstellwinkels durch die Getriebesteuerung die Reibungskupplung derart ansteuert, dass das von der Reibungskupplung übertragene Drehmoment zunimmt und das Raddrehmoment am Radantrieb abnimmt. Damit wird vom hydrostatischen Radantrieb die Anfahrfunktion bei vollständig geöffneter Fahrzeugreibungskupplung übernommen, womit ein bezüglich der Reibungskupplung verschleißarmes Anfahren ermöglicht wird. Die Übernahme des Antriebsmomentes vom hydrostatischen Radantrieb zum reinen Antrieb über den Antriebsmotor und das Zahnräderwechselgetriebe ist dadurch möglich. Es fällt in der Kupplung nur geringe Reibarbeit für die jeweiligen Anfahrvorgänge an und die Reibungskupplung kann somit gegen einen Verschleiß geschützt werden.
In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung steuert bei langsamen Geschwindigkeiten, bei denen ein im Fahrzeug vorgesehener sekundärer Retarder, beispielsweise ein hydrodynamischer Retarder, keine Bremsleistung mehr erbringen kann, die Getriebesteuerung den Radantrieb derart an, dass der Radantrieb in seiner Wirkung umgekehrt wird und bei Unterschreitung einer vorgegebenen Geschwindigkeit als hydrostatischer Retarder wirkt. Der Hydromotor wirkt dann als vom Fahrzeug angetriebene Pumpe. Damit können die Betriebsbremsen des Fahrzeug entlastet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise in einem hydrostatischen Radantrieb für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, der ein Zahnräderwechselgetriebe mit Nebenabtrieb, einen auf das Zahnräderwechselgetriebe einwirkenden Antriebsmotor, eine vom Zahnräderwechselgetriebe angetriebene Hydropumpe und einen Hydromotor umfasst, und der vom Hydromotor wenigstens indirekt angetrieben ist. Das Zahnräderwechselgetriebe weist eine Getriebesteuerung auf, die das Raddrehmoment am Radantrieb steuert. Bei der Wirkung als hydrostatischer Retarder wirkt der Hydromotor als Hydropumpe, während die Hydropumpe die Funktion als Hydromotor übernimmt. Vorteilhafterweise sind an dem hydrostatischen Radantrieb Mittel vorgesehen zur Erkennung des Schaltzustandes des Zahnräderwechselgetriebes, die auch die Erkennung eines Anfahrganges umfassen. Weiter sind Mittel vorgesehen zur Erkennung des Schaltzustandes der zwischen dem Antriebsmotor und dem Zahnräderwechselgetriebe angeordneten Reibungskupplung und Mittel sind zur Erfassung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges sowie Mittel zur Erkennung der Betätigung eines Fahrpedals im Kraftfahrzeug. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform sind Mittel zur Erkennung der Betätigung und des Bremsdruckes von Betriebsbremsen des Kraftfahrzeuges vorgesehen.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Die 1. zeigt in einem hier nicht näher dargestellten Fahrzeug einen Antriebsmotor 2, der über eine Reibungskupplung 4 mit einem Zahnräderwechselgetriebe 6 verbunden ist. Die Reibungskupplung 4 kann die Drehmomentübertragung zwischen dem Antriebsmotor 2 und dem Zahnräderwechselgetriebe 6 unterbrechen. Die Kupplungsscheibe 14 ist auf der Eingangswelle 16 des Zahnräderwechselgetriebes 6 angeordnet. Zwischen der Reibungskupplung 4 und dem Zahnräderwechselgetriebe 6 ist ein erster Nebenabtrieb 8 vorgesehen, der direkt von der Abtriebswelle 18 des Antriebsmotors 2 angetrieben wird. Die Drehmomentübertragung auf den enrnsten Nebenantriebs 8 erfolgt zwar auch über die Reibungskupplung 4, aber unter Umgehung der Kupplungsscheibe 14, weshalb die Drehmomentübertragung hier von der Reibungskupplung 4 nicht unterbrochen werden kann. Die Abtriebswelle 18 des Antriebsmotors 2 ist direkt mit einer Hohlwelle 20 verbunden, auf der ein Zahnrad 22 vorgesehen ist. Das Zahnrad 22 ist über eine Zwischenrad 24 mit dem Zahnrad 26 an einer Schaltkupplung 10 verbunden, die zur Unterbrechung der Drehmomentübertragung und zur Zuschaltung des Nebenabtriebes 8 dient und die im Nebenabtrieb 8 angeordnet ist. Die Abtriebswelle 28 des Nebenabtriebs 8 treibt über eine Kardanwelle 30 eine verstellbare Hydropumpe 32 an, die über Hydraulikleitungen 34, 36 mit einem Hydromotor 38 verbunden ist und die Drehzahl dieses Hydromotors 38 steuert. Über eine weitere Kardanwelle 40 ist der Hydromotor 38 mit einem zweiten Nebenabtrieb 42 am Zahnräderwechselgetriebe 6 verbunden.
Im Zahnräderwechselgetriebes 6 sind eine Reihe von hier nicht näher gezeigten Übersetzungsstufen angeordnet, die das Drehmoment von der Eingangswelle 16 auf die Ausgangswelle 44 übertragen und die Ausgangswelle 44 antreiben. Ebenfalls wird die Ausgangswelle 4 über eine Paarung von zwei Zahnrädern 46, 48 vom zweiten Nebenabtrieb 42 angetrieben, so dass die Ausgangswelle 44 des Zahnräderwechselgetriebes 6 auch dann angetrieben werden kann, wenn die Reibungskupplung 4 geöffnet ist und stattdessen der erste und zweite Nebenabtrieb 8, 42 zugeschaltet ist. Die Abtriebswelle 44 treibt über eine weitere Kardanwelle 50 hier den Hinterradantrieb 12 des Fahrzeugs an.
Das Zahnräderwechselgetriebe 6 wird von einer Getriebesteuerung 52 gesteuert, die in bekannter Weise die Wahl der Übersetzungsverhältnisse und die Steuerung der Reibungskupplung 4 vornimmt. Ebenfalls ist die Schaltkupplung 10 und die verstellbare Hydropumpe 32 mit der Getriebesteuerung verbunden. Auch die Betriebsbremse 56 im Hinterradantrieb 12 ist über die Zuleitung 54 mit der Getriebesteuerung verbunden. Ein Drehzahlsensor 58 an der Abtriebswelle 44 dient der Geschwindigkeitserfassung und ist ebenfalls mit der Getriebesteuerung 52 verbunden wie ein vom Fahrer zu betätigendes.

2: Antriebsmotor
4: Reibungskupplung
6: Zahnräderwechselgetriebe
8: erster Nebenabtrieb
10: Schaltkupplung
12: Hinterradantrieb
14: Kupplungsscheibe
16: Eingangswelle
18: Abtriebswelle
20: Hohlwelle
22: Zahnrad
24: Zwischenrad
26: Zahnrad
28: Abtriebswelle
30: Kardanwelle
32: Hydropumpe
34: Hydraulikleitung
36: Hydraulikleitung
38: Hydromotor
40: Kardanwelle
42: zweiter Nebenabtrieb
44: Ausgangswelle
46: Zahnrad
48: Zahnrad
50: Kardanwelle
52: Getriebesteuerung
54: Zuleitung
56: Betriebsbremse
58: Drehzahlsensor
60: Fahrpedal

Claims

Verfahren zur Erzielung einer langsamen Geschwindigkeit in einem Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor (2), einer Reibungskupplung (4) zwischen dem Antriebsmotor (2) und einem Zahnräderwechselgetriebe (6), und mit einem hydrostatischen Radantrieb (32, 38), dadurch gekennzeichnet, dass das Raddrehmoment am Radantrieb (32, 38) von einer Getriebesteuerung (52) des Zahnräderwechselgetriebes (6) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuerung (52) das Raddrehmoment am Radantrieb (32, 38) langsam zunehmend ansteuert und dadurch das Fahrzeug ankriecht, wenn festgestellt wird, dass im Zahnräderwechselgetriebe (6) ein Anfahrgang eingelegt ist, die Reibungskupplung (4) geöffnet ist, Betriebsbremsen (56) des Kraftfahrzeugs nicht betätigt sind und ein Fahrpedal (60) nicht betätigt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuerung (52) das Raddrehmoment am Radantrieb (32, 38) aus einem Fahrzeugstillstand heraus langsam zunehmend ansteuert und dadurch das Kraftfahrzeug ankriecht, wenn festgestellt wird, dass im Zahnräderwechselgetriebe (6) eine Neutralstellung vorliegt, die Reibungskupplung (4) geöffnet ist, Betriebsbremsen (56) des Kraftfahrzeugs nicht betätigt sind und ein Fahrpedal (60) nicht betätigt ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuerung (52) bei ankriechendem Kraftfahrzeug bei geöffneter Reibungskupplung (4) aus der Neutralstellung des Zahnräderwechselgetriebes (6) heraus einen Gang einlegt, anschließend die Reibungskupplung (4) schließt und das Raddrehmoment am Radantrieb ( 3 2, 38) zurücknimmt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegen des Ganges von einem Fahrer des Kraftfahrzeuges initiiert wird und ein entsprechendes Signal an die Getriebesteuerung (52) übermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegen des Ganges durch die Getriebesteuerung (52) nach Überschreiten einer vorgegebenen Kriechzeit oder einer vorgegebenen Geschwindigkeit erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuerung (52) das Raddrehmoment am Radantrieb (32, 38) langsam zunehmend ansteuert und das Fahrzeug bei Lösung der Betriebsbremse (56) unmittelbar ankriecht, wenn festgestellt wird, dass im Zahnräderwechselgetriebe (6) ein Anfahrgang eingelegt ist, die Reibungskupplung (4) geöffnet ist, Betriebsbremsen (56) des Kraftfahrzeugs betätigt sind und ein Fahrpedal (60) nicht betätigt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuerung (52) das Raddrehmoment am Radantrieb (32, 38) bei Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs zurücknimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuerung (52) das Raddrehmoment am Radantrieb (32, 38) bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzdrehmomentes zurücknimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuerung (52) das Raddrehmoment am Radantrieb (32, 38) bei betätigter Betriebsbremse (56) und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit zurücknimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Raddrehmoment am Radantrieb (32, 38) in Abhängigkeit von einem Bremsdruck gesteuert wird, der Betriebsbremsen (56) des Fahrzeugs zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ab Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit die Getriebesteuerung (52) die Reibungskupplung (4) derart ansteuert, dass das von der Reibungskupplung (4) übertragene Drehmoment zunimmt und das Raddrehmoment am Radantrieb (32, 38) abnimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ab Erreichen einer vorgegebenen Betätigung des Fahrpedals (60) die Getriebesteuerung (52) die Reibungskupplung (4) derart ansteuert, dass das von der Reibungskupplung (4) übertragene Drehmoment zunimmt und das Raddrehmoment am Radantrieb (32, 38) abnimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuerung (52) das Raddrehmoment am Radantrieb (32, 38) langsam zunehmend ansteuert und die Reibungskupplung (4) öffnet und dadurch das Kraftfahrzeug in einen Kriechvorgang übergeht wenn festgestellt wird, dass das Kraftfahrzeug eine vorgegebene Grenzgeschwindigkeit unterschreitet.
verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuerung (52) den Radantrieb (32, 38) derart ansteuert, dass der Radantrieb (32, 38) als vom Fahrzeug angetriebene Pumpe wirkt und bei Unterschreitung einer vorgegebenen Geschwindigkeit als ein hydrostatischer Retarder wirkt.
Hydrostatischer Radantrieb (32, 38) für ein Kraftfahrzeug, der ein Zahnräderwechselgetriebe (6) mit Nebenabtrieb (8, 42), einen auf das Zahnräderwechselgetriebe (6) einwirkenden Antriebsmotor (2), eine vom Zahnräderwechselgetriebe (6) angetriebene Hydropumpe (32) und einen Hydromotor (38) umfasst, und der vom Hydromotor (38) wenigstens indirekt angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnräderwechselgetriebe (6) eine Getriebesteue rung (52) aufweist, die das Raddrehmoment am Radantrieb (32, 38) steuert.
Hydrostatischer Radantrieb (32, 38) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind zur Erkennung des Schaltzustandes des Zahnräderwechselgetriebes (6), die auch die Erkennung eines Anfahrganges umfassen, dass Mittel vorgesehen sind zur Erkennung des Schaltzustandes einer zwischen dem Antriebsmotor und dem Zahnräderwechselgetriebe angeordneten Reibungskupplung (4), dass Mittel (58) vorgesehen sind zur Erfassung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und das Mittel vorgesehen sind zur Erkennung der Betätigung eines Fahrpedals (60) im Kraftfahrzeug.
Hydrostatischer Radantrieb (32, 38) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind zur Erkennung der Betätigung und des Bremsdruckes von Betriebsbremsen (56) des Kraftfahrzeuges.