DE3743259A1 - Getriebefernschaltung, programmgesteuert fuer ein schleppergetriebe mit elektro-pneumatischer steuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fernschaltung nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Als Schalthilfe bzw. Schaltunterstützung insbesondere bei Schaltgetrieben, die nicht in unmittelbarer Nähe vom Fahrerstand (Fahrersitz) im Fahrzeug angeordnet sind, sind Lösungen bekannt, die mit einer elektro-pneumatischen Servounterstützung geschaltet werden.

In diesem Zusammenhang ist die von Daimler-Benz in der LKW-Baureihe 1635 und 1644 eingesetzte elektropneumatische Schaltung (EPS) bekannt. Bei betätigter Schaltkupplung ist mit Hilfe des Schalthebels durch eine Vorwärts- oder Rück­ wärtsbewegung in einer Schaltgasse ein gewünschter Gang schaltbar. Die Übertragung des Schaltbefehls vom Schalthebel erfolgt über eine Elektronik auf Elektromagnetventile, die am Getriebe befindliche pneumatische Schaltzylinder ansteuern und somit die Schaltung vollziehen. Der eingelegte Gang ist über ein Display am Armaturenbrett ablesbar.

Das von der Zahnradfabrik Friedrichshafen (ZF) bekannte "Easyshift" zeigt ebenfalls eine Fernschaltung. Der Aufbau sieht vor, daß Druckluftzylinder, die von Magnetventilen gesteuert werden, die Schaltarbeit übernehmen. Für den Fahrer fällt nach wie vor die Schaltarbeit an, jedoch sind die Schaltkräfte geringer durch die Servounterstützung der Druckluftzylinder. Eine Ganganzeige ist nicht vorhanden. Für den Fahrer ist lediglich über die Stellung des Schalt­ hebels erkennbar, welcher Gang momentan geschaltet ist. Die bei dem Easyshiftgetriebe verwendete Elektronik dient nur dazu, daß kein unzulässiger Gang einlegbar ist. Beim Herunterschalten sorgt die Elektronik für eine Sperrung der Schaltgassen.

Diese insbesondere für den Einsatz in LKW′s ausgelegten Fernschaltungen für Schaltgetriebe sind nicht auf Schlep­ pergetriebe übertragbar. Heute in der Landwirtschaft zum Einsatz kommende Schlepper haben ein fein abgestuftes Schaltgetriebe mit geringen Stufensprüngen, insbesondere im Hauptarbeitsbereich des Schleppers zwischen 4-15 km/h. Damit ergibt sich, daß Schleppergetriebe mit einer Viel­ zahl von Gangstufen versehen sind. Beispielsweise sind 30 schaltbare Gänge nicht selten. Weiter ist im Unterschied zum LKW-Getriebe bei Schleppergetrieben zu beachten, daß es in der Regel nicht entscheidend ist, so schnell wie möglich auf Höchstgeschwindigkeit zu kommen, sondern in einer zu der zu verrichtenden Arbeit passenden Geschwin­ digkeit zu fahren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine den besonderen Erfor­ dernissen an Schleppergetrieben gerecht werdende Getriebe­ fernschaltung für eine Vielzahl von schaltbaren Gängen darzustellen, die zuverlässig, exakt, übersichtlich und bedienungsfreundlich arbeitet ohne große Schaltwege.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Bedienungseinheit bietet eine auf­ gabengerechte Lösung, indem eine Bedienungseinheit verse­ hen ist mit einem Schalthebel und einer Anlenkplatte. Die Schaltung der hohen Gangzahl wird erreicht, indem der Schalthebel eine Vielzahl von Schwenkstellungen einnehmen kann, die jeweils einer Gangstellung am Schaltgetriebe entspricht. Neben dieser Schwenkbewegung ist der Schalthe­ bel auch quer zur Schwenkebene kippbar angeordnet, wodurch sich eine Vermehrung der möglichen Schaltstellungen er­ gibt. Vorteilhaft sind den Kippbewegungen einzelne Gang­ gruppen zugeordnet. Hierzu ist die Schaltgasse breiter ausgespart innerhalb der Kulisse. Zur Erreichung der Zwei­ fachbewegung (Kippbewegung und Verschwenken) ist der Schalthebel vorteilhaft kardanisch in der Bedienungsein­ heit angeordnet. Zur Übertragung der Schaltbewegung sind induktive Näherungsschalter eingesetzt, die in Form eines elektrischen Signals bzw. Impulses und im Zusammenwirken mit dem Kodierbereich an der Anlenkplatte die Schaltbewe­ gung weiterleiten.Die Näherungsschalter sind vorteilhaft am Schalthebel befestigt. Damit führen sie ebenfalls die Schwenkbewegung des Schalthebels aus und überstreichen dabei den Kodierbereich, der auf der Anlenkplatte aufge­ bracht ist. Ein induktiver Näherungsschalter, auch Initia­ tor genannt, ist ein elektronischer Befehlsgeber, der berührungslos schaltet und elektronisch, also kontaktlos arbeitet. Der Kodierbereich bezeichnet eine Kodierplatte, in der zur Bedämpfung der Näherungsschalter in einem be­ stimmten Lochmuster kleine Stahlstifte eingebracht sind. Die Näherungsschalter geben für jede Schalthebelposition einen Signalzustand an die speicherprogrammierbare Steue­ rung weiter. Durch das Zusammenspiel der Näherungsschalter mit dem Kodierbereich wird eine Digitalisierung der Schalthebelposition erreicht, wodurch vorteilhaft eine eindeutige Position der Schalthebelstellung an die Steuer­ elektronik übertragbar ist. Das in verschiedenen Kurven­ bahnen um den Drehpunkt des Schalthebels in einer Kodier­ platte aufgetragene Lochmuster erlaubt eine Vielzahl von Schaltstellungen, wie sie insbesondere für Schlepperge­ triebe mit geringen Stufensprüngen und einer hohen Gang­ zahl verlangt werden.

Die Kippbarkeit der Anlenkplatte vergrößert bei gleicher Länge der Schaltkulisse die Zahl der möglichen Schaltstel­ lungen, indem die beiden Endlagen der Anlenkplatte von einem Lagegeber erfasst werden und der Steuerelektronik ein weiteres Signal zugeordnet werden kann.Die eindeutige Endlagenposition wird erreicht durch ein Federelement, das zwischen der Anlenkplatte und der Bedienungseinheit ange­ bracht ist und dafür sorgt, daß es keine Zwischenstellun­ gen gibt und die Kippbewegung in den Endlagen stabilisiert wird.

Die Ansprüche 6-10 sehen eine Schaltkulisse vor, die so ausgebildet ist, daß deren seitliche Begrenzungen mit den Positionen des Schalthebels in den Endlagen übereinstim­ men. Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, daß die Schaltkulisse eine Aufteilung in mehrere Schaltgassenbe­ reiche aufweist. Dabei ist auf eine logische Aufteilung der einzelnen zu schaltenden Gruppen geachtet worden, insbesondere im Hinblick auf die Häufigkeit der Schaltbe­ wegungen in den einzelnen Gruppen. So ist beispielsweise daran gedacht, auf einer Seite der Schaltkulisse, d. h. in einer Kippendlage der Anlenkplatte an einem Ende beginnend die Rückwärts-Gruppe vorzusehen und daran anschließend die Langsam-Gruppe und die Schnellgang-Gruppe. Gegebenenfalls kann weiter die Kriechgang-Gruppe (LL) auch noch mit ein­ bezogen werden. Gegenüberliegend in der anderen Endlage ist dann die mittlere Geschwindigkeits-Gruppe vorgesehen.

Diese Ausgestaltung verkürzt erheblich die Länge der Schaltgasse, da bei Betrachtung der Vorwärtsschaltgruppen z. B. die H-Gruppe unmittelbar an die L-Gruppe anschließen kann und die dazwischenliegende bzw. überdeckende M-Gruppe geschaltet wird durch eine Schalthebelschwenkung in die gegenüberliegende Endlage. Außerdem gestattet diese Anord­ nung ein schnelles Hochschalten durch Überspringen der M-Gruppe bei geringem Schaltweg, was beispielsweise bei einer Leerfahrt des Schleppers möglich und sinnvoll ist. Die erfindungsgemäße Fernschaltung mit der besonderen Gestaltung der Kulisse bietet die vorteilhafte Möglichkeit einer systematischen, logischen Aufteilung der schaltbaren Gruppen, durch eine parallele Anordnung der Gruppen, die für verschiedene Schlepperarbeiten sinnvoll gegenüberlie­ gend anzuordnen sind. Die parallele Anordnung der schalt­ baren Gruppen innerhalb einer Schaltgasse beidseitig der Kulisse erlaubt beispielsweise, daß die R- und M-Gruppe gegenüberliegend plaziert werden mit dem Vorteil, daß ein Fahrtrichtungswechsel durch einfaches Umlegen des Schalt­ hebels möglich wird. Weiter bietet sich an, die Schaltku­ lisse so zu gestalten, daß ein Bereich ausschließlich für die Vorwärtsfahrtgruppe vorgesehen ist, die Gruppen L, M, H und eine weitere nach Überwindung eines Labyrinths den R-Bereich bzw. R-M-Bereich vorsieht. So gestattet diese Anordnung auch, daß die M-Gruppe zweifach innerhalb der Schaltkulisse vorhanden ist.

Weiterhin ist eine LL-Gruppe (Kriechgangbereich) problem­ los mit einfügbar durch die Vielzahl der eindeutig defi­ nierbaren Positionen mit Hilfe des Kodierbereichs.

Die erfindungsgemäße Bedienungseinheit besitzt weiterhin den Vorteil, daß während der Fahrt durch einen Blick auf die momentane Schalthebelstellung für den Fahrer direkt erkennbar ist, welcher Gang vorgewählt ist durch die Kenn­ zeichnung der Gruppe und Gang auf der Kulisse und weiter auch über die Gruppeneinteilung ihm der Fahrgeschwindig­ keitsbereich vermittelt wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zur exakten Positionierung des Schalthebels eine Rastung auf der Anlenkplatte vorgesehen ist, wodurch ein ungewoll­ tes Verschieben des Schalthebels vermieden wird, bei­ spielsweise beim Befahren einer unebenen Wegstrecke, die ein Verlagern des Schalthebels verursachen kann.

Weiter ist berücksichtigt, daß auch der Abstand zwischen den induktiven Näherungsschaltern und dem Kodierbereich, der an der Anlenkplatte angebracht ist, einstellbar ist. Vorteilhaft ist dazu eine Einstellschraube vorgesehen, mit der ein exakter Abstand für die Näherungsschalter ein­ stellbar ist. Für die berührungslos arbeitenden Näherungs­ schalter darf der Abstand weder zu groß, was eine Schal­ tung verhindern könnte, noch zu klein sein, was zur Folge hätte, daß es zu einem direkten Kontakt zwischen Nähe­ rungsschalter und Kodierbereich kommt, was eine Beschädi­ gung bzw. Verschleiß auslöst.

Der Anspruch 13 sieht vor, daß die bisher beschriebene Bedienungseinheit, bei der jeweils der Schalthebel an einer geradlinig verlaufenden Seite der Schaltkulisse anliegt und ein Gangwechsel durch Verschieben bzw. durch eine Kippbewegung erreichbar ist, ersetzt wird durch eine Seitenfixierung des Schalthebels in Form einer Kurvenbahn. Denkbar ist dabei beispielsweise, daß die Schaltkulisse so gestaltet wird, daß jede Gruppe versetzt in einer Schalt­ kulisse eingebracht wird und das Verschwenken des Schalt­ hebels von verschiedenen mechanischen Tastern erfaßt wird und der Steuer-Elektronik ein der jeweiligen Gruppe zuge­ ordnetes Signal weitergeleitet wird. Alternativ dazu bie­ tet sich die Möglichkeit an, eine Kurvenbahn zur Seiten­ fixierung unterhalb des Schalthebels anzuordnen. Diese Ausbildung ist beispielsweise darstellbar mit Hilfe eines Spritzgußmodells.

Aus dem Anspruch 14 der vorliegenden Erfindung geht her­ vor, daß die Steuerelektronik von einer speicherprogram­ mierbaren Steuerung (SPS) gebildet wird. Sie bietet in einem Gehäuse sowohl eine Ein-/Ausgabeeinheit als auch einen Zentralprozessor. Diese Programmsteuerwerke sind besonders geeignet zur Steuerung von Arbeitsabläufen in Abhängigkeit von Zeit- oder Weginformationen. Die Ver­ knüpfung von Ein- und Ausgängen läßt sich damit flexibel und ohne großen Aufwand gestalten und verändern. Diese Steuerung ersetzt eine herkömmliche Relais- bzw. Schütz­ steuerung und stellt eine kompakte, elektronische Steue­ rung mit verschiedenen Ein- und Ausgabebaugruppen dar. Es entfallen hierbei der mechanische Verdrahtungsaufwand und ein Schaltkasten. Vorteilhaft bietet diese Steuerung die Möglichkeit bei Inbetriebnahme bzw. in der Testphase, daß in der Steuerung auftretende Funktionsstörungen schnell und flexibel behoben werden können, da ihre Ursache häufig im eingegebenen Steuerprogramm zu finden ist. Das Programm (Software) setzt sich aus einzelnen Anweisungen zusammen und ist im Programmspeicher der Steuerung hinterlegt. Entsprechend den einzelnen Anweisungen erfaßt das Automa­ tisierungsgerät die Signalzustände der Geber, verknüpft sie miteinander und übermittelt das Ergebnis an die Schaltgeräte. Auch komplexe Funktionen wie Zeiten bilden, Zählen und Vergleichen lassen sich mit dieser SPS darstel­ len. Zur Sicherung des Programms dient ein löschbarer Fest-Speichermodul (EPROM).

Zur Erfassung von Istwerten ist die SPS mit verschiedenen Istwertgebern verbunden. Ein am Kupplungspedal angebrach­ ter Positionsgeber (Sensor) hat die Aufgabe, einen Kontakt nach Betätigen der Kupplung zu schließen, um mit Hilfe der SPS das Einlegen eines vorgewählten Ganges durch den Schalthebel einzuleiten. Vorteilhaft ist es dabei, einen einstellbaren Kupplungsschalter zu verwenden zur Auslösung des Schaltvorgangs nach langem bzw. weniger langem Pedal­ weg. Weiter bietet sich vorteilhaft an, die speicherpro­ grammierbare Steuerung mit Istwertgebern (Meßwertgebern) zu verbinden, die verschiedene Werte wie Fahrgeschwindig­ keit, Motordrehzahl erfassen, um damit Getriebeschaltungen zu vermeiden, wenn unzulässige Grenzwerte überschritten sind.

Der Anspruch 16 sieht vor, daß Näherungsschalter eing­ esetzt werden zur Übertragung der Position (Stellung) der Pneumatikzylinder an die zentrale Steuerung in Form von elektrischen Signalen. Diese dienen dazu, daß die Speicher programmierbare Steuerung die eingehenden Signale zu Aus­ gangssignalen verarbeiten kann und so das Ein- und Aus­ fahren der Pneumatikzylinder, den Schaltvorgang veranlas­ sen kann. Von Vorteil kann es sein, wenn man unterschied­ lich arbeitende Näherungsschalter einsetzt, wodurch eine gegenseitige Beeinflussung vermieden wird. So kann es z. B. sinnvoll sein, für die Abfrage Gassenzylinderposition magnetische und für die Schaltzylinderposition induktive Näherungsschalter zu verwenden.

Die vorgestellte Erfindung ist desweiteren verbunden mit einem Kontroll- und Anzeigegerät in Form eines Displays, das möglichst im Blickfeld des Fahrers plaziert den einge­ legten Gang anzeigt. In das Gehäuse des Anzeigegeräts ist ein Signalgeber integriert, von dem immer dann, wenn durch eine Ziffer der eingelegte Gang angezeigt wird, ein hoch­ frequenter Signalton ertönt. Um das Kontroll- und Anzeige­ gerät in eine optische Blickposition für den Fahrer zu rücken, ist weiter vorgesehen, das Gerät in die Mitte des Lenkrades, z. B. auf die Nabe feststehend anzuordnen. Des­ weiteren bietet sich an, das Kontroll- und Anzeigegerät mit weiteren Informationsanzeigen zu versehen. Von Vorteil kann es sein, wenn zum eingelegten Gang auch der vorge­ wählte Gang in einem separaten, möglichst andersfarbig gehaltenen Anzeigedisplay dem Fahrer mitgeteilt wird. Dies gilt ebenso für den Rückwärtsgang, der aus Sicherheits­ gründen ebenfalls sinnvoll separat angezeigt wird. Als ein wichtiger Hinweis dienen außerdem Kontrollampen im Kon­ troll- und Anzeigegerät, die bei einem vorgewählten Gang, der einen Fahrtrichtungswechsel bedeutet, dem Fahrer ein zusätzliches, optisches Signal gibt.

Der Anspruch 20 sieht vor, daß die Steuersignale aus der speicherprogrammierbaren Steuerung über Elektromagnetven­ tile (Wegeventile) auf Drei-Stellungs-Pneumatikzylinder übertragen werden. Drei definierte Schaltpositionen zur Erreichung der Schaltbewegung für Gruppen und Gänge sind für nahezu alle Schaltgetriebe erforderlich.

Als Sicherheitsmaßnahme bei einem auftretenden Defekt eines Bauteils der elektronischen Anlage der erfindungsge­ mäßen Fernschaltung ist weiterhin vorgesehen, daß eine pneumatische Notschaltung manuell eingeschaltet werden kann. Diese bewirkt, daß die Drei-Stellungs-Pneumatikzy­ linder so geschaltet werden, daß eine bestimmte Gang- und Gruppenschaltung vorgenommen wird, um einen Notfahrbetrieb des Schleppers zu gewährleisten.

Die Ansprüche 22, 23 zeigen Möglichkeiten auf, wie die erfindungsgemäße Fernschaltung weiter automatisiert werden kann. Zur Erreichung einer Getriebeschaltung, die bedie­ nerunabhängig arbeitet, ist es notwendig, den Kupplungs­ vorgang ebenfalls zu automatisieren, was durch Einsatz beispielsweise einer Wandler-Schaltkupplung und weiteren Pneumatikzylindern erreichbar ist, deren Betätigung eben­ falls von der SPS veranlaßt werden kann. Damit ist für den Fahrer nur ein Vorwählen mit dem Schalthebel erforderlich, um einen Gang zu schalten. Eine solche Schaltung hat den Vorteil, daß ständig im zur Zeit wirtschaftlichsten Be­ reich gefahren werden kann, denn von der Steuerung wird immer der zur Geschwindigkeit und Motordrehzahl passende Gang gewählt. Außerdem wird das Fahren sicherer, denn ein Verschalten tritt nicht auf. Weiter wird nur zurückge­ schaltet, wenn es die gegebenen Umstände zulassen. Diese Umstände müssen vor jedem Schaltvorgang neu geprüft wer­ den. Wichtig ist dabei, daß bei Ausfall eines Sensors oder einem anderen Störfall die Steuerung dieses erkennt und anzeigt, wo die Ursache zu finden ist.

Ein Ausführungsbeispiel zur weiteren Erläuterung der Er­ findung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 in einer Schnittdarstellung (Schnitt CD gemäß Fig. 2) die Bedienungseinheit,

Fig. 2 die Seitenansicht (Schnitt AB gemäß Fig. 1) der Bedienungseinheit,

Fig. 3 die Abwicklung der Kulisse 2,

Fig. 4 zeigt vereinfacht dargestellt ein Funktions­ schema der elektro-pneumatischen Getriebe­ fernschaltung

Fig. 5 einen Programmablaufplan (Flußdiagramm) zu dem Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 das Schema der zyklischen Programmbear­ beitung,

Fig. 7 einen elektrischen Schaltplan der Ge­ triebefernschaltung.

Die Beschreibungen zu den Fig. 1-3 behandeln die erfin­ dungsgemäße Bedienungseinheit. Die Wirkungsweise der ge­ samten Fernschaltung kann aus der Beschreibung des elek­ trischen Schaltplanes (Fig. 6) entnommen werden, der den Aufbau der Fernschaltung beschreibt.

Fig. 1 und Fig. 2

Aus diesen Figuren ist der Aufbau der Bedienungseinheit 1 ersichtlich. Die Bedienungseinheit 1 stellt äußerlich ein nahezu rechteckiges Gehäuse dar, das aus einzelnen Blech­ teilen zusammengefügt ist, bei dem lediglich das Gehäuse­ seitenteil 18 vom Grundrahmen 13 aus gesehen nach oben hin seitlich nach außen geneigt ausgebildet ist. Die Bedie­ nungseinheit 1 wird über den Grundrahmen 13 vorteilhaft senkrecht im Fahrzeug, z. B. seitlich neben dem Fahrersitz mit dem Fahrzeug verschraubt. Der Grundrahmen 13 wird gebildet aus einem asymmetrischen L-Profil, an dessen Enden je ein Flacheisen 9 angeschweißt ist. An diesen Flacheisen 9 sind gemäß Fig. 1 nach oben zeigend die Ge­ häuseseitenteile 18, 19, die beide seitlich abgekantet sind, verschraubt. Auf den beiden Längsseiten der Bedie­ nungseinheit 1 sind die Gehäuseseitenteile 18, 19 verbun­ den durch das Gehäuseteil 7 bzw. Gehäuserückwand 8. Der obere Bereich der Bedienungseinheit 8 wird abgeschlossen durch das Gehäuseoberteil 20, das eine durchgehende Wöl­ bung mit einem gleichbleibenden Radius aufweist und all­ seitig eine umlaufende Abkantung nach unten zeigend be­ sitzt. Die Abkantung ist dabei so ausgebildet, daß alle angrenzenden Blechteile überdeckt werden. Durch Lösen aller Schraubverbindungen ist das Gehäuseoberteil 20 ab­ nehmbar. Das Gehäuseoberteil 20 weist darüber hinaus eine in Längsrichtung verlaufende Ausnehmung, die Schaltgasse 26, auf, die näher in der Beschreibung zu Fig. 3 beschrie­ ben wird. Im Innern der Bedienungseinheit 1 ist eine um die Drehachse 16 kippbare Anlenkplatte 14 angeordnet. Die einen Großteil des Innenraumes der Bedienungseinheit 1 überdeckende Anlenkplatte 14 ist am unteren Ende in zwei kugelförmig ausgebildeten Lagern 4 gelagert, die mit dem Flacheisen 9 in Verbindung stehen. Nahezu in der Mitte der Anlenkplatte 14 auf der Drehachse 16 befindlich, ist ein Schalthebel 11 drehbar um die Schwenkachse 17 befestigt. Der Schalthebel 11 ist parallel zur Anlenkplatte 14 ge­ führt und weist am oberen Ende einen U-förmigen Abschluß auf, dessen freies Ende parallel zum anderen U-Schenkel um die Anlenkplatte 14 geführt ist. Der parallele Abstand zwischen dem Schalthebel 11 und der Anlenkplatte 14 wird gebildet durch das Distanzstück 3 bzw. am oberen Ende durch die induktiven Näherungsschalter 5. Wie insbesondere aus Fig. 1 verdeutlicht wird, ist die Anlenkplatte 14 in der oberen Zone mit einem Kodierbereich 10 versehen, der aus einer Vielzahl von kodierten Punkten besteht, die auf 5 Kreisbögen mit nach außen größer werdenden Radien um die Schwenkachse 17 aufgebracht sind. Der Kodierbereich 10 wird beispielsweise durch eine Kunststoffplatte (Pertinax) gebildet, in der Stahlstifte bzw. Madenschrauben in einem bestimmten Lochmuster, wie zuvor beschrieben, eingesetzt sind. Am Schalthebel 11 sind übereinstimmend mit dem Ko­ dierbereich 10 insgesamt 5 induktive Näherungsschalter 5 angebracht. Die Näherungsschalter haben die Aufgabe, alle möglichen Stellungen des Schalthebels 11 exakt durch eine Signalübertragung an die speicherprogrammierbare Steuerung 29 zu übertragen. Zur genauen Kennzeichnung sind gemäß Ausführungsbeispiel insgesamt 5 induktive Näherungsschal­ ter (5) am Schalthebel 11 vorgesehen, deren Signalzustände zusammengesetzt die Schalthebelstellung kennzeichnen. Der Näherungsschalter arbeitet berührungslos, schaltet bei Annäherung und besitzt damit eine nahezu unbegrenzte Le­ bensdauer. Am U-förmigen oberen Abschluß des Schalthebels 11 ist eine Verlängerung 23 in Form eines Rundstahls ange­ schraubt, der durch die zuvor beschriebene Schaltgasse 26 im Gehäuseoberteil 20 hindurchgeführt und am Ende mit einer Kugel 24 versehen ist. Mit Hilfe der Verlängerung 23 und der daran befindlichen Kugel 24 besitzt der Fahrzeug­ führer die Möglichkeit, eine Lageveränderung für den Schalthebel 11 zu erreichen. Die Rastung 6 auf der oberen Stirnseite der Anlenkplatte 14 - ebenfalls in einem Radius um die Schwenkachse 17 verlaufend - dient dazu, den Schalthebel 11 in einer gewünschten Position zu halten. Dazu ist eine einstellbare Kugelraste 21 im U-förmigen Abschlußbereich des Schalthebels 11 eingebracht, womit die aufzubringende Kraft zur Veränderung der Position des Schalthebels 11 einstellbar ist. Die Anlagekraft zwischen den induktiven Näherungsschaltern 5 und der Anlenkplatte 14 ist ebenfalls veränderlich durch eine Einstellschraube 21, die ausgehend von den induktiven Näherungsschaltern 5 auf der Rückseite der Anlenkplatte 14 am freien Ende des U-förmig ausgebildeten Schalthebels 11 gegen die Rückseite der Anlenkplatte 14 drückt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Einheit - bestehend aus dem Schalthebel 11 und der Anlenkplatte 14 - in zwei Endlagen um die Drehachse 16 kippbar, wie aus der strichpunktierten Darstellung der Verlängerung 23 ersichtlich wird. Zur Erreichung dieser beiden Endstellungen und Vermeidung von Zwischenstellungen dient das Federelement 12, dessen Gehäuse einerseits an der Anlenkplatte 14 verschraubt und andererseits über eine Kugelkopfverbindung mit dem Gehäuseseitenteil 19 verbunden ist. Zur Übertragung der jeweiligen Endlage der Anlenk­ platte 14 an die speicherprogrammierbare Steuerung 29 dient der Lagegeber 15, der am Gehäuseseitenteil 18 be­ festigt ist.

Fig. 3 zeigt die Kulisse 2, die - wie bereits in den Be­ schreibungen zu Fig. 1 und 2 ausgeführt - in das Gehäuse­ oberteil 20 eingebracht ist. Die Kulisse 2, die mit einer längsseitigen Ausnehmung, der Schaltgasse 26, versehen ist, weist mehrere Zahlenreihen von 1 bis 6 auf, die an den beiden Längsseiten aufgetragen sind und die Zahl der schaltbaren Gänge kennzeichnen, die zu Gruppen (z.B. L, M, H, R) in verschiedenen Schaltgassenbereichen 54 zusammen­ gefaßt sind. Die insgesamt 5 Gruppen sind logisch, d.h. nach Art der zu schaltenden Gänge aufgeteilt, wobei die Gruppe M zweimal auf der rechten Seite der Kulisse 2 auf­ geführt ist. Diese Aufteilung ist bewußt gewählt, um bei einem Geschwindigkeitswechsel zwischen den Gruppen nicht jedesmal die Gruppe und den Gang wechseln zu müssen, wo­ durch der Verschleiß der Synchronisierung vermindert wer­ den kann. Außerdem hat die Aufteilung der Gruppen in zwei Bewegungsebenen, die Gruppen (R, L, H) in die eine, linke Bewegungsebene und die Gruppe (M) in die zweite, rechte Bewegungsebene den Vorteil, daß dem Fahrzeugführer durch die Schalthebelstellung angezeigt wird, ob bei einer Ge­ schwindigkeitsänderung eine Gruppe gewechselt wird oder nicht. Des weiteren bietet diese Ausführung, bei der die M-Gruppe gegenüber der R-Gruppe innerhalb der Kulisse 2 angeordnet ist, den Vorteil, daß durch einfaches Umlegen (Kippen) des Schalthebels 11 eine Fahrtrichtungsumkehr bei nahezu gleichbleibender Fahrgeschwindigkeit erzielbar ist. Diese Möglichkeit ist vorteilhaft z.B. bei Frontlader- Arbeiten oder der Bodenbearbeitung. So ist es beispiels­ weise dem Schlepperfahrer beim Pflügen möglich, vor Ende der Furche durch Umlegen des Schalthebels 11 in den R-Be­ reich sich voll auf das Lenken des Fahrzeugs bzw. die Kraftheberbetätigung einzustellen. Die Fahrtrichtungsum­ kehr erfolgt dann durch Niedertreten des Kupplungspedals 27 nach Erreichen des Furchenendes. Diese Gruppenteilung vereinfacht und beschleunigt die Vorwärts-Rückwärtsschal­ tung, da ein ständiges Durchfahren des Labyrinths im Be­ reich der Neutralstellung d. h. um den Anschlag 25 ent­ fällt. Selbstverständlich ist auch eine andere Aufteilung der Schaltgassenbereiche 54 in der Kulisse 2 denkbar, die durch Änderung des Kodierbereiches 10 erreichbar ist.

Die Fig. 4 zeigt vereinfacht ein Funktionsschema der elektro-pneumatischen Getriebefernschaltung. Mit dem Schalthebel (11) in der Bedienungseinheit (1) kann von dem Fahrer ein Gang vorgewählt werden, dessen Position auf die SPS (29) übertragen und unmittelbar auf der Kontrollein­ heit (55) auf dem roten Display (51) angezeigt wird. Die Schaltung des Getriebes wird jedoch erst ausgelöst durch Betätigen des Kupplungspedals (27). Ein Positionsgeber (28), der z. B. als Kupplungssensor ausgebildet ist, lei­ tet bei niedergetretenem Kupplungspedal (27) ein Signal an die SPS (29) zur Durchführung der Schaltung des vorgewähl­ ten Ganges. Ist die Schaltung vollzogen, wird der einge­ legte Gang auf dem grünen Display (52) in der Kontrollein­ heit (55) angezeigt. Die Kontrolleinheit (55) ist deswei­ teren versehen mit ebenfalls in rot und grün dargestellten Anzeigen (31, 53) für einen vorgewählten bzw. eingelegten Rückwärtsgang sowie mit einem Signalgeber (30), der dem Fahrer ein akustisches Rückmeldesignal gibt, wenn eine Schaltung vollzogen ist. Zur Durchführung der Schaltung werden von der SPS (29) Betätigungsorgane angesteuert, die diese Ansteuersignale umsetzen in eine Betätigung der Pneumatikzylinder. Wie der Fig. 4 entnehmbar, kommen dabei 3-Stellungspneumatikzylinder zur Schaltung der Gruppen (56) und der Gänge (57) sowie 2-Stellenpneumatikzylinder für die Gruppe (58) und Gang (59) zur Anwendung. Istwert­ geber (32-42) - vorteilhaft als berührungslose, magneti­ sche und induktive Stellungsgeber ausgebildet - angebracht an allen Pneumatikzylindern, übertragen die jeweilige Zylinderstellung auf die SPS (29) und sorgen so für ein Rückkoppelungssignal.

In dem Programmablaufplan Fig. 5 ist ein Beispiel eines Regelvorganges dargestellt, mit der eine elektropneumati­ sche Getriebefernschaltung mit der erfindungsgemäßen Be­ dienungseinheit verknüpfbar ist. Die Getriebefernschaltung wird dadurch verdeutlicht und kann damit besser nachvoll­ zogen werden. Anfänglich, d.h. nach der Schalthebelbetäti­ gung, werden die Eingangssignale vom Schalthebel 11 deko­ diert, der speicherprogrammierbaren Steuerung 29 zugeführt und im Fall eines vorgewählten Ganges wird dieser im Display 51, 52 zur Anzeige gebracht. Dann bestimmt das Signal vom Positionsgeber 28 am Kupplungspedal 27 den weiteren Ablauf. Ist die Kupplung nicht betätigt, endet bereits hier der Ablaufplan. Im anderen Fall wird ein Zeitglied als Verzögerungselement beaufschlagt, wonach dann die Abfrage nach der Änderung der Gangvorwahl er­ folgt. Ist dies der Fall, endet das Programm auch hier. Im anderen Fall gibt es anschließend die weitere Frage nach der Neutralstellung. Bei bereits vorgewählter Stellung wird ein Programmsprung vollzogen bis zum vorletzten Punkt, an dem der eingelegte Gang angezeigt wird, wobei Gang und Gruppe ausgelegt und Stellungen der Pneumatikzy­ linder mit Hilfe von Istwertgebern 32-42 an die Spei­ cherelektronik gegeben werden. Sollte die Neutralstellung nicht vorgewählt sein, wird gefragt, ob der eingelegte Gang mit dem vorgelegten Gang übereinstimmt, ist dies der Fall, endet hier das Programm, im anderen Fall wird der vorgewählte Gang im Display 51 angezeigt. Der Programmab­ lauf sieht dann Abfragen der Gruppe vor. Bleibt sie unver­ ändert, erfolgt die Gangauslegung mit einer nachfolgenden Schaltung mit Hilfe der Pneumatikzylinder. Ist die Schal­ tung vollzogen, gibt es eine Rückmeldung mit Hilfe der Istwertgeber (Endschalter 32 bis 42), mit einer sich an­ schließenden Anzeige im Display 52 in Verbindung mit einem akustischen Signal als Hinweis für den Fahrer, daß der Gang eingelegt ist. Ist dagegen ein Gruppenwechsel notwen­ dig, müssen Gang und Gruppe ausgelegt werden. Signale der Istwertgeber 32 bis 42 übertragen die momentane Stellung des Schaltgestänges, d. h. der Pneumatikzylinder an die speicherprogrammierbare Steuerung 29. Der Ablauf sieht dann gleichzeitig die Gassenbewegung von Gang und Gruppen vor, dann erfolgt zunächst das Einlegen der Gruppe und danach das Einlegen des Ganges, und nach jedem Schritt der Istwertgeber der SPS ein Signal überträgt. Am Ende erfolgt die Anzeige des eingelegten Ganges in Verbindung mit einem akustischen Signal. Dieser Ablauf erfolgt immer dann, wenn vom Fahrer ein Geschwindigkeitswechsel angestrebt wird, was er durch Bewegen des Schalthebels 11 auslöst.

Die zur Fig. 5 gehörige Fig. 6 zeigt vereinfacht das Schema der Programmbearbeitung, die sich zyklisch wieder­ holt, wenn ein Programmdurchlauf beendet ist.

Die Fig. 7 stellt den elektrischen Schaltplan der Getrie­ befernschaltung dar. In ihren Hauptteilen besteht die Schaltung aus der Bedienungseinheit 1, der speicherpro­ grammierbaren Steuerung (SPS) 29, den Elektromagnetventi­ len 43 bis 50, den nicht dargestellten Pneumatikzylindern, den Istwertgebern 32 bis 42, den Displays 51, 52 sowie den elektrischen Verbindungen, die dargestellt sind, auf die aber nicht weiter eingegangen werden soll.

Der Schaltbefehl, der durch die Betätigung des Schalthe­ bels 11 - integriert in der Bedienungseinheit 1 - ausgeht, wird durch das Zusammenwirken von den Näherungsschaltern 5 und dem Kodierbereich 10 elektrisch auf die SPS 29 über­ tragen. Die Position des Kupplungspedals 27 wird ebenfalls als Eingangssignal mit Hilfe des Positionsgebers 28 auf die SPS 29 übertragen. Der in die SPS 29 eingehende Schaltbefehl wird dann aufgrund des eingegebenen, gespei­ cherten Programms auf die Elektromagnetventile 43 bis 50 übertragen, die den entsprechenden Schaltbefehl umsetzen und den bzw. die Pneumatikzylinder ansteuern, zur Durch­ führung der Schaltung. Ein Schaltbefehl kann dabei, wie bereits im Zusammenhang mit dem Programmablaufplan be­ schrieben, eine Schaltung des Gang- und Gruppengetriebes bewirken. Dazu sieht die SPS 29 vor, daß in einer systema­ tischen Abfolge die entsprechenden Elektromagnetventile 43 bis 50 betätigt werden. Istwertgeber 32 bis 42, als Meß­ wertgeber angelegt, dienen als ein Übertragungsglied, mit dem die jeweilige Stellung der Pneumatikzylinder an die SPS 29 weitergegeben wird. Für die zur Anwendung kommenden Drei-Stellungs-Pneumatikzylinder, die zur Schaltung für die Gasse (Gang), die Gruppe und den Gang eingesetzt werden, sind jeweils drei Istwertgeber 32 bis 40 zugeordnet zur Übertragung der Kolbenstellungen: eingefahrener/ausge­ fahrener Zustand sowie Mittelstellung an die SPS 29. Der vierte, Zwei-Stellungs-Pneumatikzylinder - bestimmt zur Schaltung der Gasse (Gruppe) - , ist mit den Istwertgebern 41, 42 verbunden. Die Istwertgeber 32 bis 42 übernehmen eine Kontrollfunktion und verhindern eine Fehlschaltung. Die ebenfalls mit der SPS 29 verbundenen Displays 51, 52 sowie 31, 53 zeigen den eingelegten Gang 52 bzw. den vor­ gewählten Gang 51 sowie besitzen dazu weiter eine separate Rückwärtsganganzeige. Vorteilhaft erfolgt die Anzeige verschiedenfarbig, z. B. der eingelegte Gang grün, dagegen der vorgewählte Gang rot, zur besseren Unterscheidung für den Fahrer. Ein Signalgeber 30 dient dazu, vor Auslösen des Schaltvorgangs dem Fahrer ein akustisches Signal zu geben.

Claims (23)

1. Getriebefernschaltung mit einer mit einem Kupp­ lungslagegeber in Wirkverbindung stehenden Vorwähleinrich­ tung in Verbindung mit einem Kontroll- und Anzeigegerät bestimmt für Fahrzeuggetriebe, insbesondere Traktoren, und mit einer einen Schalthebel aufweisenden Bedienungsein­ heit, die mit einer elektro-pneumatischen Steuerung in Verbindung steht, wobei die Steuerung zumindest eine Steu­ erelektronik, Wegeventile und pneumatische Schaltzylinder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienungseinheit (1) zumindest den Schalthebel (11) und eine Anlenkplatte (14) beinhaltet, daß der Schalthebel (11) an der Anlenkplat­ te (14) schwenkbar gelagert ist, wobei einer Vielzahl von Schwenkstellungen eine Vielzahl von Gangstellungen zuge­ ordnet sind, und daß der Schalthebel (11) und die Anlenk­ platte (14) quer zur Schwenkebene des Schalthebels (11) gemeinsam kippbar sind, wobei den Kippbewegungen Ganggrup­ pen zugeordnet sind.

2. Getriebefernschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung der Schaltbewe­ gung beim Verschwenken des Schalthebels (11) durch induk­ tive Näherungsschalter (5) in Verbindung mit einem Kodier­ bereich (10) in Form eines elektrischen Signals bzw. Im­ pulses weitergegeben wird.

3. Getriebefernschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die induktiven Näherungsschal­ ter (5) am Schalthebel (11) und der Kodierbereich (10) an der Anlenkplatte (14) angeordnet sind.

4. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lagegeber (15) vorgesehen ist, der mit der Anlenkplatte (14) einerseits und der Bedienungseinheit (1) andererseits in Verbindung steht.

5. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Anlenkplatte (14) und/oder dem Schalthebel (11) ein Federelement (12) an­ greift, das derart an der Bedienungseinheit (1) angelenkt ist, daß die Kippbewegung in ihren Endlagen stabilisiert ist.

6. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienungseinheit (1) eine Schaltkulisse (2) aufweist und daß die seitlichen Schalt­ gassenbegrenzungen mit den Endlagen der Kippbewegung der Anlenkplatte (14) und dem damit verbundenen Schalthe­ bel (11) übereinstimmen.

7. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkulisse (2) eine in mehrere Schaltgassenbereiche (54) aufgeteilte Schaltgas­ se (26) aufweist, wobei die einer Kippendlage der Anlenk­ platte (14) zugeordneten Gassenbereiche die Gänge der Rückwärtsgruppe (R), der Langsamgruppe (L), der schnellen Gruppe (H) und ggf. der Kriechganggruppe (LL) aufweisen, wogegen die der anderen Kippendlage zugeordneten Schalt­ gassenbereiche (54) zweimal die Gänge der mittleren Ge­ schwindigkeitsbereiche (M) aufweisen.

8. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gänge der einen mittleren Gruppe (M) den Gängen der Rückwärtsgruppe (R) gegenüber­ liegen, während die Gänge der anderen mittleren Gruppe (M) teilweise der Hochgeschwindigkeitsgruppe (H) sowie teil­ weise der langsamen Gruppe (L) gegenüberliegen.

9. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gassenbereichen der beiden Gruppen für die mittleren Geschwindigkeiten ein Kulissenanschlag (25) zur Bildung eines Schaltlabyrinths vorgesehen ist, in dessen Bereich die Getriebeneutralstel­ lung (N) angeordnet ist.

10. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich neben der Schaltgas­ se (26) auf der Kulisse (2) die schaltbaren Gruppen mit den Gängen gekennzeichnet sind.

11. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung einer exakten Position des Schalthebels (11) auf der Oberkante der An­ lenkplatte (14) eine Rastung (6) aufgebracht ist, die mit einer am Schalthebel (11) angeordneten Kugelraste (21) in Verbindung steht.

12. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand wie auch die An­ preßkraft zwischen den induktiven Näherungsschaltern (5) und dem Kodierbereich (10) durch eine Einstellschrau­ be (22) einstellbar ist.

13. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalthebel (11) in einer Kurvenbahn geführt ist, deren Verlauf der Schwenkbewegung des Schalthebels und der Kippbewegung der Anlenkplatte mit Schalthebel zugeordnet ist.

14. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektronik von einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) (29) gebildet wird.

15. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die speicherprogrammierbare Steuerung (29) mit Istwertgebern (35-42) sowie mit einem einstellbaren Positionsgeber (28) am Kupplungspedal (27) verbunden ist, die die Motordrehzahl und die Fahrgeschwin­ digkeit erfassen.

16. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Näherungsschalter an Pneuma­ tikzylindern die Position der Gang- und Gruppenzylinder bestimmen und an die speicherprogrammierbare Steuerung weiterleiten.

17. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontroll- und Anzeigegerät in Form eines Display (52) den eingelegten Gang anzeigt und über einen Signalgeber (30) auch ein akustisches Sig­ nal abgibt.

18. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß dem Display (51, 52) sowohl der vorgewählte wie auch der eingelegte Gang entnehmbar ist, und ein weiteres Display für die Rückwärtsgangan­ zeige (31, 53) vorgesehen ist.

19. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontroll- und Anzeigegerät innerhalb des Schlepperlenkrades plaziert ist.

20. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Getriebeschaltung Elektro­ magnetventile (Wegeventile) (43-51) zur Steuerung von Drei-Stellungs-Pneumatikzylindern Anwendung finden.

21. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Notschaltung vorgesehen ist.

22. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Schaltkupp­ lung ebenfalls von der speicherprogrammierbaren Steue­ rung (29) ausgelöst und über Hilfseinrichtungen durchführ­ bar ist.

23. Getriebefernschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgetriebe automati­ siert geschaltet wird.