Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenloses Getriebe,
bevorzugt ein hydrostatisches Leistungsverzweigungsgetriebe und
dessen Steuer- und Regeleinrichtung nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1 und weiterer unabhängiger Ansprüche. Das Getriebe
erlaubt unterschiedliche Fahrstrategien bzw. Fahrprogramme, die
bedienungsfreundlich einstellbar bzw. abrufbar sind. Desweiteren
ist eine Wandlerüberbrückung an mehreren Übersetzungspunkten
schaltbar und höchstmögliche Bremswirkung über den stufenlosen
hydrostatischen Wandler ausnutzbar und komfortabel steuerbar.
Außerdem kann Bremsenergie in einer weiteren Ausgestaltungsform
über den hydrostatischen Wandler rückgewonnen werden. Zur
Schaltoptimierung der Bereichsschaltungen ist eine gezielte
Verstellkorrektur des stufenlosen Wandlers vorgesehen.
Ähnliche Teil-Einrichtungen sind bereits bekannt. Sie erfordern
jedoch größeren Aufwand an Kosten, Gewicht und Bauraum.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile, insbesondere bei
stufenlosen Getrieben, vor allem hydrostatitsch-mechanischen
leistungsverzweigten Getrieben, zu beseitigen. Darüber hinaus
sollen die Vorteile des stufenlosen Getriebes auch durch
Verbesserung der aus der EP-A-0280 757 bekannten Einrichtungen
besser ausnutzbar sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den
Hauptansprüchen aufgeführten Merkmale gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den
Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.
Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen anhand von
Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Eine weitere Ausführung der Steuer- und
Regelungseinrichtung für ein Getriebe mit
mehreren Schaltbereichen.
Fig. 2 Getriebeaufbau mit Zugkraftverstärker.
Fig. 3 System-Darstellung des Summierungs-/
Verzweigungsgetriebes.
Fig. 3a, 3b Steuereinrichtung/Drucklinien
Fig. 4 bis 4c Getriebeaufbau mit hydrostatischer
Bremseinrichtung (Hydrostat-Retarder)
Fig. 4d hydrostatisches Leistungsverzweigungsgetriebe
nach Inline-Bauweise, das mit den Erfindungs
einrichtungen ausführbar ist.
Fig. 4e Geräuschgünstige Hydrostat-Lagerung
Fig. 5 Getriebe mit Einrichtung zur Bremsenergie-
Rückgewinnung.
Fig. 6a u. 6b Wählhebel mit Vorwahleinrichtung für Programm
vorwahl oder/und stufenloser Übersetzungs
einstellmöglichkeit.
Fig. 6c Alternative der Betätigungseinrichtung wie 6a
und 6b, jedoch am Lenkrad.
Fig. 6d u. 6e Diagramme, die den Verlauf der Einstellung zur
Festlegung einer Konstantgeschwindigkeit bzw.
Konstantübersetzung in Abhängigkeit zur
Einstellzeit "t" bzw. zum Einstellweg "s"
aufzeigen.
Fig. 6f Verbrauchskennlinie
Fig. 6g Diagramm Beschleunigungscharakteristik
Fig. 6h Diagramm Bremsanteile
Fig. 6i, 6k, 6m Diagramm Fahrregelung
Fig. 6l Kick-down-Kennlinie
Fig. 7 u. 7a Verstell-, Drehzahl-, Drehmoment-, Druckverlauf
während eines Schaltablaufes.
Fig. 8 Schaltplan
Wie aus der europäischen Patentanmeldung 0 280 757 bereits
bekannt, ist eine Fahrprogramm-Vorwahl - Overdrive-Bereich oder
leistungsorientiertes Programm - über das Fahrpedal oder
Betätigungseinrichtungen im Bereich des Gaspedales für eine
Fußbetätigung möglich. Ähnlich obengenannter bekannter Steuer-
und Regeleinrichtung benutzt die Erfindung die
Bewegungsgeschwindigkeit des Gaspedals 6 als Einflußgröße oder
Steuerimpuls für den Abruf eines oder mehrerer der
einprogrammierten Fahrprogramme. Ein kurzes, schnelles Antippen
des Fahr- bzw. Gaspedals oder hohe Fahrpedal-Dynamik gibt der
Steuereinrichtung 5 den Befehl zum Abruf des entsprechenden
leistungsorientierten Programms, wodurch der Motor in seiner
Drehzahl angehoben wird, z. B. zur Vorbereitung auf einen
Überholvorgang. Es können ein oder mehrere Programme oder
Kennlinien (A1; A2; A3; A4 - Fig. 6f) vorgesehen werden, um den
unterschiedlichen Fahrertypen bzw. den unterschiedlichen
Fahreransprüchen gerecht zu werden.
Die Erfindung sieht desweiteren eine stufenlose Verschiebung
eines einprogrammierten Fahrprogrammes bzw. einer Kennlinie A1
vor, die in Abhängigkeit zur Gaspedal-Stellgeschwindigkeit sich
innerhalb des Verbrauchs-Kennfeldes zwischen einer
verbrauchsoptimalen A1 und einer maximalen leistungs
orientierten Linie A4 stufenlos oder in Stufensprüngen oder
in mehreren Einzel-Kennlinien verschiebt (siehe Fig. 6f). Durch
die bevorzugt stufenlose Übersetzungsregelung ist hier eine
nahezu optimale Anpassung an die verschiedensten
Fahrerforderungen erfüllbar. Das vorerwähnte Fahrprogramm
innerhalb einer unteren und einer oberen Grenze ist auch manuell
vorwählbar. Auch stufenweise programmierbare Einzelprogramme A2;
A3; A4 sind sinnvoll verwirklichbar.
Die Bedienungseinrichtung in diesen oben erwähnten Formen
erlaubt eine weitgehende individuelle Fahrweise. Der Fahrer kann
hier auf einfache Weise entsprechend seinem Wunsch bzw.
entsprechend den gegebenen Fahrverhältnissen sehr schnell eine
gewünschte Getriebeübersetzung vorwählen, die, wie erwähnt,
einer verbrauchs-orientierten Funktion oder einer
leistungsorientierten, sportlichen Funktion entspricht. Zum
Beispiel für die Vorbereitung auf einen Überholvorgang hat der
Fahrer die weitere Möglichkeit, zunächst den Overdrive-Bereich
auszuschalten und gegebenenfalls mit derselben vorgenannten
Betätigungseinrichtung über Handbetätigung oder durch
kurzzeitiges einmaliges oder gegebenenfalls mehrmaliges
Gaspedaldurchtreten bzw. -antippen - oder auch eine Einrichtung
für seitliche Fußbewegungsimpulse sind denkbar - auch noch eine
weitere Übersetzungsrückstellung (in Richtung größerer
Übersetzung bzw. kleinerem Gang) zu bewirken, indem die
Motordrehzahl weiter angehoben wird, so daß zu Beginn des
Überholvorganges hohe bis höchstmögliche Motorleistung schnell
zur Verfügung steht. Um ein Übertouren des Motors bei
obengenannter weiterer Übersetzungsrückstellung zu verhindern,
ist erfindungsgemäß eine automatische bzw. eine dem jeweiligen
Betriebszustand angepaßte Rückstellbegrenzung einprogrammiert.
Bevorzugt ist hierbei eine der Betriebssituation angepaßte
optimale Grenzmotordrehzahl festgelegt. Die Festlegung dieser
Grenzdrehzahlpunkte kann eine Grenzdrehzahllinie darstellen, die
aus Aspekten des Motordrehzahlgeräusches oder/und der möglichen
Motorbeschleunigungsfähigkeit des jeweiligen Motors resultiert.
Die Steuer- und Regeleinrichtung für das Getriebe selbst ist
hier zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß nach Abschluß des
Überholvorganges automatisch das verbrauchs-orientierte Programm
wirksam wird und der Motor wieder auf der verbrauchsgünstigen
Linie fährt. Diese Funktion kann dementsprechend, z. B. zeit-
oder/und last- oder von der Gaspedalstelldynamik abhängig
vorprogrammiert werden. Wünscht der Fahrer ein längeres
Verharren im Sportprogramm, so ist es möglich, ein
entsprechendes Sportprogramm abzurufen durch eine separate oder
gemeinsame Betätigungseinrichtung. Die alternativ oder
zusätzlich vorhandene Drucktaste "S" kann zu diesem Zweck mit
zwei Raststellungen versehen sein, wobei die eine Raststellung
für einen einmaligen Beschleunigungsvorgang und die zweite
Raststellung für ein festes Sportprogramm vorgesehen ist.
Die Erfindung zeichnet sich besonders dadurch aus, daß die
automatisch wirksamen Signale zur Erkennung von Bergfahrt,
Talfahrt, Kurvenfahrt, Beschleunigungs-, Verzögerungsfahrt und
Winterbetrieb eine automatische, gezielt angepaßte stufenlose
Übersetzungs-Änderung oder/und Änderungsgeschwindigkeit
bewirken.
Im Hinblick auf einen komfortablen kontinuierlichen
Beschleunigung-Ablauf, sowohl hinsichtlich der Beschleunigungs-
Leistung als auch des Geräuschverhaltens, ist erfindungsgemäß
eine den unterschiedlichen Fahrertypen gerechtwerdende angepaßte
Rückstelldämpfung bzw. eine Verzögerungseinrichtung, ähnlich
eines Kickdown-Effektes Kd (s. Fig. 61), für die
Übersetzungsrückstellung im Beschleunigungsvorgang vorgesehen,
die in Abhängigkeit zur jeweiligen Motorbeschleunigung eine
angepaßte Getrieberückstellung zuläßt, so daß der Motor unter
kontinuierlicher Drehmomentbelastung hochdrehen kann. Dies kann
zum einen über eine im Steuergerät einprogrammierte, den
verschiedenen Fahrpedal-Verstellcharakteristiken bzw. Fahrer-
Charakteristiken angepaßter Dämpfungseffekt, oder/und über ein
über das Hydrostatdrucksignal oder/und über ein, z. B. von der
Motorlast abhängigen Signalgröße einprogrammiertes
Verzögerungssignal realisiert werden. In Fig. 6g ist die
entsprechende Verstellcharakteristik bzw. Übersetzungs-Änderung
Ü1; Ü2 bei langsamer Gasbewegung und Drosselklappenverstellung
DW1 und schneller DW2 dargestellt.
Die Erfindung sieht also im einzelnen eine Steuer- und
Regeleinrichtung vor, die eine automatische stufenlose
Übersetzungsanpassung an unterschiedlichste Fahr- und Betriebs
situationen ohne zusätzlichen Fahrereingriff ermöglicht, wobei
Fahrkomfort, Fahrsicherheit, Fahrleistung, Kraftstoffverbrauch
im hohen Maße Berücksichtigung finden. Hierzu ist insbesondere
die richtige Übersetzungsanpassung und die Änderungsgeschwindig
keit der stufenlosen Übersetzung bei den jeweiligen Fahr- und
Betriebszuständen von entscheidender Bedeutung. Die Steuer- und
Regeleinrichtung wird hierzu beeinflußt durch
Verstellgeschwindigkeit des Gaspedals, durch Drehzahl-Differenz
werte der Hinter- und Vorderräder oder/und Signale aus dem
Fliehkraftverhalten des Fahrzeugs, z. B. bei Kurvenfahrt. Weitere
Signale für die Beeinflussung der Übersetzungsänderung können
lastabhängige Signale, z. B. das Hydrostat-Drucksignal d oder/und
Gaspedal- oder Drosselklappen-Stellungssignal sein. Für
Kurvenfahrt sieht die Erfindung, je nach Größe der
Querbeschleunigung, eine Übersetzungsfesthaltung oder eine mehr
oder weniger schnelle stufenlose Übersetzungsänderung bzw. -
hochschaltung vor. Zu schnelle Übersetzungsänderung nach oben
wird unterbunden durch den Einfluß der aus der
Querbeschleunigung resultierenden Signale. Die betreffenden
Signale können aus Fahrgeschwindigkeit und Lenkeinschlag bzw.
Lenkradius oder/und gegebenenfalls aus dem ABS/ASR oder/und
anderen Betriebswerten ermittelt werden.
Bei Bergfahrten wird unangenehmes Hoch- und Rückregeln durch
Erkennen der Bergauffahrt aus dem Lastsignal - Hydrostat-
Drucksignal oder/und Gaspedalstellungs-Signal und der
Fahrgeschwindigkeit oder/und aus dem allgemeinen
Beschleunigungsverhalten.
Für Talfahrt ist eine Übersetzungsarretierung eingebaut, die in
Abhängigkeit zum Bremspedal oder/und aus der Erkennung des
Schubbetriebes aktiviert wird. Sehr vorteilhaft können für oben
genannte Funktionen die Signale aus dem bekannten ABS oder/ und
ASR (Antischlupf-Regelung) und anderen, ebenfalls bekannten, mit
Brems- und relativen Triebausgleichs-Systemen in Verbindung
stehenden Einrichtungen genutzt werden. Über das Bremspedal wird
die gewünschte Geschwindigkeit eingestellt, die nach Loslassen
des Pedals aufrechterhalten bleibt und ähnlich einem Tempomat
wirksam wird, wobei vorrangig die Motorbremse bis zum Erreichen
einer definierten Motordrehzahl wirksam wird. Kann die nun
vorgewählte Fahrgeschwindigkeit über die Motorbremse nicht
gehalten werden, was durch zu hohes Motorhochtouren signalisiert
wird, so kann durch Zuschalten der Betriebsbremse durch erneute
Bremsbetätigung eine weitere stufenlose Übersetzungs-
Rückstellung und Senkung der Fahrgeschwindigkeit bewirkt werden.
Beim Gasgeben wird die Übersetzungssperre in Abhängigkeit zur
Gaspedal-Stellgeschwindigkeit kontinuierlich mehr oder weniger
schnell in Richtung stufenloser Übersetzungshochschaltung
gelöst.
Die Steuerung kann desweiteren so ausgebildet werden, daß auch
bei Talfahrt ohne Betriebsbremsung, das heißt ohne
Bremsabnützung gefahren werden kann und zwar über reine Motor
bremsung, wodurch eine automatische Geschwindigkeitsanpassung
bzw. Übersetzungs-Anpassung in Abhängigkeit zum Straßenprofil
durch entsprechende Regelung über das Motordrehzahl-Signal
realisiert wird.
Für den Winterbetrieb sieht die Erfindung ein Fahrprogramm vor,
das ein Durchrutschen dadurch vermeidet, daß der Hydrostatdruck
durch einen Druckregler, der bevorzugt als Bypassventil 114c;
216; 233; 204 ausgebildet ist, automatisch moduliert wird, wobei
das entsprechende Regelsignal 113; 217; 215 resultiert aus einem
oder mehreren der Betriebs-Signale wie einem Lastsignal, z. B.
aus Hydrostatdruck oder/und Gaspedalstellung bzw.
Drosselklappenstellung, Drehzahlsignal b oder/und Getriebe-
Übersetzungssignal oder/und manuelles Betätigungssignal oder/und
ein Differenzsignal aus Drehzahlsignal b und Gaspedalsignal a
oder/und Drosselklappen-Stellungssignal DW. Die Information für
die Steuerung wird aus dem Reifenschlupf-Verhalten oder/und
unterschiedlichen Raddrehzahlen und Drehzahldifferenzen
ermittelt und signalisiert, wodurch automatisch die
Druckregelung zu einer angepaßten Druckmodulation wechselt.
Hierzu können vorteilhaft und kostengünstig die bereits im ABS-
oder/und ASR-System vorhandenen Signalgeber bevorzugt verwendet
werden. Entsprechend dem Fahrwiderstand bzw. der Bodenhaftung
wird automatisch der Hydrostatdruck als Maß für die zulässige
Triebkraft moduliert. In einer alternativen oder kombinierten
Ausführung kann auch durch ein Signal aus der Gaspedalbewegung
bzw. -stellung eine mehr oder weniger gezielte Druckmodulation
für den Hydrostatdruck erzeugt bzw. abgeleitet werden, derart,
daß z. B. das vorgenannte Druckregelventil oder Bypassventil, das
die beiden Arbeitsdruckleitungen - Hochdruck, Niederdruck -
miteinander unter angepaßtem Drosseleffekt kurzschließt und über
die Steuerleitung 217 durch die Gas- bzw. Fahrpedalbewegung den
Arbeitsdruck bzw. Differenzdruck und somit die Triebkraft
moduliert.
Bei geschalteter Bypass-Funktion, insbesondere im Bremsbetrieb
und gleichzeitiger Fahrzeugverzögerung, wird ein Mindest-
Differenzdruck zwischen den beiden Arbeitsdruckleitungen 206 und
207 aufrechterhalten, um eine sichere und gezielte Übersetzungs
anpassung zur Findung des Synchron-Punktes und somit ruckfreies
Schalten der entsprechenden Kupplung zu ermöglichen. Dies ist
insbesondere für schnelle Abbremsungen im unteren
Geschwindigkeits-Bereich von Bedeutung.
Die Erfindung sieht zur feinfühligen, exakten Einstellbarkeit
einer zu wählenden Konstantgeschwindigkeit vor, daß die
Einstellgeschwindigkeit bis zum Erreichen der gewünschten
Konstantgeschwindigkeit oder Konstantübersetzung im höheren
Geschwindigkeits- bzw. Übersetzungsbereich 1/i eine schnelle
Verstelländerung und bei niedriger Geschwindigkeit eine langsame
Veränderung der Übersetzung bewirkt. Insbesondere im unteren
Geschwindigkeitsbereich ist eine Feineinstellung sehr wichtig,
um z. B. eine bestimmte Kriechgeschwindigkeit einhalten zu
können, wie dies bei Traktoren erforderlich ist. Wie in Fig. 6d
aufgezeigt, ist in dem hohen Geschwindigkeitsbereich eine
schnelle, bevorzugt lineare Rückstellung bis Erreichen eines
Übersetzungspunkt "Ya" und ab dem Punkt "Ya" bis "Za" eine immer
langsamer werdendere Verstellung in bezug auf die Verstellzeit
oder den Verstellweg gegeben. Hierdurch ist gewährleistet, daß
kleinste Geschwindigkeiten bzw. Kriechgeschwindigkeiten
feinfühlig und genau einstellbar sind. Die Einstellung nach Fig.
6d entspricht hier einer kontinuierlich verlaufenden Linie 9a.
Die Linie 9a; 5a entspricht bevorzugt einem logarithmischen
Verlauf mit steigender Limitierungs- bzw. Konstant-
Geschwindigkeit. Nach Fig. 6e wird ein anderer Verlauf über
drei immer flacher werdenden Geraden 6a, 7a, 8a realisiert.
Diese Einstellcharakteristiken, wie in Fig. 6d und 6e
aufgezeigt, können elektronisch oder über mechanische Elemente,
z. B. über Kurvenscheiben oder bekannte Hebel-/ Wegeinrichtungen
realisiert werden. Der Einstellhebel kann ein separater Hebel
oder sinngemäß auch der Wählhebel 1a, 2a sein. Ein
Einstellsymbol 5a gibt eine Orientierung für die Einstellgröße.
Zwischen-Einrastungen des Einstell- bzw. Wählhebels 1a, 2a
können in manchen Fällen für eine Groborientierung vorteilhaft
sein. Vorteilhaft ist auch eine digitale, über manuelle
Betätigung einstellbare Anzeige auf der Instrumententafel.
Die Bedienungselemente - Taste 3a oder Einstellhebel - können
an beliebiger Stelle im Fahrzeug angeordnet werden. Zu
bevorzugen ist hierbei die Anordnung der Betätigungselemente, in
bekannter Weise, am Wählhebel 1a, 2a, wie z. B. in Fig. 6a und
6b dargestellt oder auf der Mittelkonsole. Auch die Anordnung
der Bedienung am Lenkrad, Fig. 6c, kann als
bedienungsfreundlich angesehen werden.
Die Bedienungselemente sind in beliebiger Ausführungsform als
Drucktasten oder Wippschalter für die Vorwahl des Overdrive-
Bereiches bzw. für den oberen Übersetzungsbereich und für das
Ausschalten des Overdrive-Bereiches und gleichzeitig für die
Einstellung einer Konstantgeschwindigkeit bzw. einer
Konstantübersetzung ausführbar.
Abhängig von der Art des Kraftfahrzeuges und seinen spezifischen
Einsatzforderungen sind verschiedene Fahrregelungen bzw.
Fahrprogramme vorgesehen. Die Einsatzart von Arbeitsmaschinen,
z. B. des Traktors, fordert ein Programm zur
verbrauchsorientierten Regelung, das insbesondere für den
Transportbetrieb oder alle Einsatzarten auf dem Feld ohne
Zapfwellenbetrieb mit Geschwindigkeitslimitierung sinnvoll ist.
Durch die Vorwahl dieses Programmes arbeitet der Motor
vorwiegend auf der Verbrauchsbestlinie des Motors. Für eine
leistungsorientierte Regelung hingegen ist ein Programm
vorgesehen, das in erster Linie auf optimale Leistungsausnutzung
des Antriebsmotors ausgerichtet ist. Hierbei ist es möglich, das
Fahrzeug mit einer zusätzlichen Einrichtung auszustatten, die es
erlaubt, eine vorwählbare Obergrenze der Motordrehzahl
festzulegen, um z . B. unangenehme Motordrehzahlgeräusche oder
auch erhöhten Getriebemotorverschleiß zu vermeiden. Diese
Einrichtung ist auch geeignet für den Bremsbetrieb bei Befahren
längerer Gefällstrecken, wobei die optimale Bremsfähigkeit des
Motors ausnutzbar ist. Über das Motordrehzahlsignal wird hierbei
zweckmäßigerweise die Getriebeübersetzung entsprechend angepaßt,
wie später genauer beschrieben.
Für den Zapfwellenbetrieb ist beim Traktor normalerweise eine
bestimmte Konstant-Motordrehzahl erforderlich. Bei Vorwahl
dieses Zapfwellenbetriebes wird, gemäß der Erfindung,
automatisch mit der Betätigung der Zapfwellenkupplung bzw.
Zapfwellenschaltung auf Konstant-Motorregelung (RQV) geschaltet.
Die Fahrgeschwindigkeit kann entsprechend den Fahrwiderständen
und im Rahmen des bei dieser Motordrehzahl gegebenen
Leistungsangebotes automatisch oder auch über eine entsprechende
Handverstellung angepaßt werden.
Für alle genannten Fahrprogramme - verbrauchsorientierte
Regelung, leistungsorientierte Regelung, Konstant-Motorregelung
für Zapfwellenbetrieb - ist, wie erwähnt, eine separate
Betätigungseinrichtung, bevorzugt bei Traktoren eine
Druckknopfschaltung vorgesehen. Die entsprechenden Signale für
die Erfüllung der erforderlichen Funktionen werden, wie
nachfolgend näher beschrieben, vorzugsweise in einem
elektronischen Steuergerät auf bekannte Weise verarbeitet. Der
Motor besitzt hierbei vorzugsweise einen Regler, der sowohl eine
Leistungsregelung -RQ-Regelung - als auch eine
Motordrehzahlregelung oder Alldrehzahlregelung - RQV-Regelung -
besitzt, wobei z. B. bei Vorwahl des verbrauchsorientierten
Betriebes bzw. Transportbetriebes der bekannte RQ-Regler und der
Vorwahl des Zapfwellenbetriebes der bekannte RQV-Regler
anspricht. Eine derartige Motorregelung wird in der Zeitschrift
"Automobilindustrie" 5/86 Seite 653 unter dem Titel
"Elektronische Dieselregelung EDR für Nutzfahrzeugmotoren" näher
beschrieben. Auch bei Vorwahl der leistungsorientierten Regelung
(RQV) ist innerhalb gewisser Grenzen der Betrieb auf der
Verbrauchsbestlinie möglich, wobei jedoch ein Betriebsprogramm
vorgesehen ist, das in Abhängigkeit der jeweiligen
Betriebszustände die Einhaltung der Motordrehzahl in
vorgegebenen Grenzen, wie später genauer beschrieben,
vorschreibt.
Einzelheiten der Steuerung/Regelung sind nachfolgend näher
beschrieben und führen teilweise zu Verbesserungen der
Einrichtungen gemäß der europäischen Patentanmeldung 0 280 757.
Für den Zapfwellenbetrieb des Traktors besteht die Forderung
konstanter Motordrehzahl, wie bereits erwähnt. Um dies zu
ermöglichen, wird in der Regel ein Motor mit Drehzahlregelung -
RQV-Regler - verwendet. Bei Vorwahl einer bestimmten
Arbeitsgeschwindigkeit muß bei Überschreiten der Leistungsgrenze
des Motors bei dieser Geschwindigkeit eine Übersetzungsänderung
möglich sein. Gemäß der Erfindung ist hierbei in Kombination mit
der RQV-Motorregelung eine zusätzliche Regeleinrichtung
vorgesehen, die die genannte Übersetzungsanpassung ermöglicht.
Jeder Gaspedalstellung ist eine bestimmte Motor-Drehzahlgröße
zugeordnet. Hierzu ist, wie in Fig. 6i dargestellt, ein vom
Gaspedal bzw. Handgasstellung abhängiges Signal a gegeben, das
z. B. parallel zum Motordrehzahlsignal b verläuft und um eine
Differenzgröße delta s kleiner ist als das genannte
Motordrehzahlsignal. Wenn nun bei einer vorgewählten
Übersetzungseinstellung eine lastabhängige Drückung der
Motordrehzahl erfolgt, wird das Motordrehzahlsignal b kleiner
als das Gaspedalsignal a , wodurch automatisch ein Signal zur
Vergrößerung der Getriebeübersetzung ausgelöst wird, so daß die
Motorbelastung und auch die Fahrgeschwindigkeit entsprechend
verringert wird. Über einen Vergleich des Motordrehzahlsignals b
und des Fahrpedalwegsignals a wird die Getriebeübersetzung
automatisch angepaßt. Das Gaspedalsignal ist also immer kleiner
als das Motordrehzahl-Signal. Wird nun, z. B. bei normalem
Fahrbetrieb ohne fester Geschwindigkeits- und
Drehzahllimitierung durch Gasgeben das Motordrehzahl-Signal
überschritten, so neigt das Getriebe automatisch nach Art eines
Kick-down-Effekts zu einer Übersetzungsrückstellung, so daß der
Motor möglichst rasch seine neue Drehzahl einnehmen kann. Im
Hinblick auf ein komfortables Fahrverhalten wird auch hier,
ähnlich wie bei der RQ-Regelung, das Gaspedal-Signal korrigiert
und in verzögerter Form in das Steuergerät eingegeben. Je nach
der Dynamik der Gaspedalverstellung, ist der Verzögerungseffekt
in unterschiedlicher Größe programmiert, das heißt entsprechend
angepaßt. Für das Anfahrverhalten mit RQV-geregeltem Motor sieht
die Erfindung verschiedene Funktionen vor. Beim Anfahren wird
zweckmäßigerweise, wie an sich bei Automatgetrieben bekannt, die
Fahrtrichtungsvorwahl über den Wählhebel 108; 1a bei getretener
Bremse 7 vorgenommen. Das Bremssignal f bewirkt eine
Verringerung des für den Anfahrbereich vergrößerten
Motordrehzahl-Signals um einen Wert, der dem Übersetzungszustand
"unendlich" bzw. Fahrzeugstillstand entspricht. Bei Loslassen
der Bremse kommt das für den Anfahrzustand vergrößerte
Motordrehzahl-Signal b zur Wirkung, wodurch eine
Übersetzungsveränderung für den Anfahrvorgang ausgelöst wird.
Eine weitere Möglichkeit für die Anfahrfunktion kann ein im
Anfahrbereich wirkendes, zwischen die beiden
Arbeitsdruckleitungen geschaltetes Bypassventil 144c, das auch
für das Winterprogramm dient, erfüllen, das über das Bremspedal
und die entsprechende Steuerleitung 113 geöffnet und bei
Loslassen der Bremse allmählich geschlossen wird. Auch über das
Gaspedal ist es möglich, das Bypassventil 114c anzusteuern,
wodurch beim Gasgeben die Bypassfunktion kontinuierlich
ausgeschaltet wird. Auch eine einstellbare oder steuerbare
Verstellsperre der Hydrostatverstellung kann bei
Fahrzeugstillstand die Übersetzungsendstellung fixieren. Im
Hinblick auf ein sicheres Anfahrverhalten ist es zweckdienlich,
die Steuer- und Regeleinrichtung so zu programmieren, daß die
Vorwahl der Fahrtrichtung nur bei getretener Bremse möglich ist,
das heißt, daß nur bei Wirkung des entsprechenden Bremssignals
f die erste Bereichskupplung schaltbar ist.
Diese Steuerungsart ist auch vorteilhaft für die normale
Fahrregelung geeignet, wobei weder Motordrehzahl noch Getriebe
übersetzung vorgewählt sind. Jeder Gaspedalstellung ist hierbei
eine bestimmte Motordrehzahl und ein Motordrehmoment,
entsprechend der Vollast-Drehmomentkurve, zugeordnet. Die
Vollast-Drehmomentkurve entspricht gleichzeitig auch der
Verbrauchsbestkurve des Motors, wodurch gleichzeitig ein
wirkungsgradgünstiger Gesamtbetrieb erzielt wird. Über das
Gaspedal wird durch das Motordrehzahl-Signal und das Gaspedal-
Wegsignal automatisch über die Regeleinrichtung die
Getriebeübersetzung eingestellt, die der Vollast bei dieser
Gaspedalstellung und der durch die RQV-Regelung vorgegebenen
Motordrehzahl entspricht Gaspedal-Wegsignal und Motordrehzahl-
Signal halten sich hierbei die Waage über die automatische
Übersetzungsanpassung. Im Hinblick auf ein angenehmes
Beschleunigungsverhalten ist zu berücksichtigen, daß beim
Gasgeben keine zu rasche Übersetzungsänderung in Richtung
größere Übersetzung erfolgt, um unangenehmes Motorhochtouren zu
verhindern. Für diesen Zweck ist entweder im Gaspedal-Wegsignal
oder/und in der Getriebeverstell-Einrichtung oder/und im
Motordrehzahl-Signal eine entsprechende Verzögerungseinrichtung
einprogrammiert bzw. vorgesehen, die ein komfortables
Geräuschverhalten des Motors in der Beschleunigungsphase
sicherstellt.
Diese vorbeschriebene Steuerungsart ermöglicht also auch bei
RQV-Motorregelung eine komfortable automatische Fahrregelung.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Getriebeverstellung über
ein aus zwei oder mehreren Betriebssignalen, insbesondere
Motordrehzahl-Signal b und Gaspedalsignal oder Motor-
Regelsignal a bzw. Drosselklappenwinkel DW resultierendes
Signal c oder/und über eine sogenannte EP-Verstellung, gemäß
Fig. 8, mit zwei Eingangssignalen C1 und C2 zur Verstellung des
Hydrostatgetriebes möglich. C1 und C2 sind elektrische Größen,
die auf einer elektrischen Verstellung mit Proportionalmagnet
wirken und in proportionaler Abhängigkeit zur Verstellgröße des
Hydrostaten stehen.
Das Gaspedalsignal a kann ein Drosselklappen-Verstellsignal sein
oder auch als Motor-Regelsignal k, das über das Steuergerät 5
mit dem Motor verbunden ist, dienen, wobei das Signal k mit dem
Gaspedalsignal identisch ist oder eine modulierte Größe, in
Abhängigkeit zu bestimmten Betriebsparametern, darstellt.
Die Erfindung betrifft desweiteren ein Kraftfahrzeuggetriebe,
insbesondere mit Leistungsverzweigung, das aus einem stufenlosen
Wandler 4c, gemäß Fig. 2; 3; 4; 5, bevorzugt einem
hydrdstatischen Wandler, der aus einer ersten und einer zweiten
Hydrostateinheit besteht, wobei beide Einheiten bevorzugt eine
gemeinsame Baueinheit bilden und Antrieb oder/und Abtrieb des
stufenlosen Wandlers 4c, je nach Ausführungsform, über
Direktantrieb oder über zwischengeschaltete Triebräder erfolgt.
Die Leistung wird eingangsseitig aufgeteilt in zwei
Leistungszweige, wobei ein Leistungszweig über den stufenlosen
Wandler fließt und vor dem Getriebeausgang wieder gegebenenfalls
in einem Summierungsgetriebe 5c mit dem anderen Leistungszweig
aufsummiert wird. Leistungsverzweigungsgetriebe bestehen aus
einem oder mehreren Schaltbereichen. Die Schaltung von einem in
den anderen Bereich erfolgt vorzugsweise an jeweils einem End-
Verstellpunkt des Hydrostaten, wobei innerhalb der Schaltphase
die Verstellgröße, mit Ausnahme eventueller geringfügiger
Verstellkorrekturen, unverändert bleibt. So wird zum Beispiel
bei einem 4-Bereichsgetriebe, wie in Fig. 3 dargestellt, der
Hydrostat über den gesamten Übersetzungsbereich viermal von
einem Verstellmaximum zum anderen Verstellmaximum durchfahren.
Bei diesem Getriebe nach Fig. 3 ist im Anfahrzustand bei
geschlossenen Kupplungen K5 und KV und nach Schließen der
Kupplung 1 der Hydrostat auf seine maximale negative
Verstellgröße eingestellt. Zum Anfahren wird nun der Hydrostat
zurückgeschwenkt auf "Null" und darüber hinaus bis zu seinem
anderen Verstellende, positives Verstellmaximum, wo am Ende des
ersten und zu Beginn des zweiten Schaltbereiches bei
Synchronlauf aller Kupplungsglieder der zweite Bereich durch
Schließen der Kupplung K2 und Öffnen der Kupplung K1 der zweite
Bereich geschaltet ist. Nun wird der Hydrostat wieder
zurückgeregelt innerhalb des zweiten Schaltbereiches bis auf
"Null" und darüber hinaus bis zu seinem negativen
Verstellmaximum, um den dritten Schaltbereich durch Schließen
der Kupplung K3 und Öffnen der Kupplung KV zu schalten. Der
dritte Bereich wird nun wiederum durch Rückregelung des
Hydrostaten durch "Null" und weiter bis zu seinem positiven
Verstellmaximum, wo am Ende des dritten Schaltbereiches nun bei
Synchronlauf die Kupplung K4 und Öffnen der Kupplungen KV und K3
der vierte Bereich geschaltet wird. Durch Rückregelung des
Hydrostaten bis zum entgegengesetzten Verstellmaximum,
entsprechend negativem Verstellende, des Hydrostaten wird der
Hydrostat zum letzten mal voll durchfahren bis Erreichen des
Übersetzungsendpunktes des Getriebes. Der mechanische
Leistungsanteil wird bei diesem Getriebe über Stirnradstufen 26c
und der hydrostatische Leistungsanteil über die Zahnradstufe
10b, den hydrostatischen Wandler 4c und den Triebstrang 7c mit
Zahnradstufe 228 auf das Summierungsgetriebe 5c geleitet. Das
Summierungsgetriebe ist hier als mehrwelliges Planetengetriebe
P1 ausgebildet, in dem die mechanische und hydraulische Leistung
aufsummiert wird. Im ersten und im zweiten Schaltbereich fließt
die mechanische und hydraulische Leistung über den zweiten
Planetentrieb P2 bei geschlossener Kupplung KV. Für den
Rückwärtsbereich wird der erste und der zweite Schaltbereich
durch Schließen der Kupplung KR ermöglicht, indem die
Drehrichtung im Planetentrieb P2 umgekehrt wird.
Das jeweils erwähnte Verstellmaximum des Hydrostaten definiert
den Punkt, an dem die Schaltung in den nächsten Fahrbereich
erfolgt, der nicht unbedingt das Verstellende des Hydrostaten
sein muß, sondern auch etwas davor liegen kann, um zum Beispiel
lastabhängigen Schlupf des Hydrostatgetriebes ausgleichen zu
können. Auch ist unter Synchronlauf der zu schließenden
Kupplungselemente nicht absoluter Synchronlauf, sondern der
Synchronlaufbereich definiert, der auch gewollte oder nicht
gewollte Synchronlauffehler beinhalten kann, die durch die
Schalt- bzw. Bereichskupplungen überbrückt bzw. noch aufgenommen
werden können.
Getriebe dieser Art sind nach DE 40 27 724, DE 41 06 746 und
PCT/DE 89 00 586, die mit Bestandteil dieser Erfindung sind,
näher beschrieben. Die Erfindung stellt unter anderem eine
verbesserte Ausgestaltung dieser bekannten Getriebe dar.
Zur Verbesserung des Wirkungsgrades, des Geräuschverhaltens
oder/und zur Schaffung einer wirksamen integrierten Bremsanlage
sieht die Erfindung unter anderem vor, einen oder mehrere
hydrostatisch-leistungslose Betriebspunkte, insbesondere
Übersetzungsfestpunkte, zu realisieren. Zu diesem Zweck wird der
Hydrostat an einem oder an mehreren Betriebspunkten, die
insbesondere in Hauptbetriebsbereichen liegen, durch
entsprechend ausgebildete Einrichtungen abgeschaltet bzw.
überbrückt, um diesen in leistungslosen Zustand zu versetzen.
Diese Abschalt- bzw. Überbrückungseinrichtung wird in Form einer
Hydrostat-Sperreinrichtung KH oder/und einer Bereichs
blockschaltung oder/und einer Stabilisierungseinrichtung KD
mit oder ohne Direkt-Durchtrieb ohne Hydrostatleistungsanteil
realisiert.
Desweiteren ist das Getriebe mit einer Bremseinrichtung
ausgestattet, die in Wirkverbindung mit der Hydrostat-
Überbrückungseinrichtung bzw. Übersetzungs-Festpunktschaltung
und dem stufenlosen Wandler 4c steht.
In Fig. 4 ist ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem
hydrostatischen Wandler 4c und einem Summierungsgetriebe 5c
dargestellt. Das Summierungsgetriebe 5c kann auch die Funktion
eines Verzweigungsgetriebes haben, weshalb nachfolgend auch die
Bezeichnung "Summierungs-/Verzweigungsgetriebe" verwendet wird.
Der hydrostatische Wandler besteht aus einer ersten
Hydrostateinheit A verstellbaren Volumens und einer zweiten
Hydrostateinheit B vorzugsweise konstanten Volumens. Beide
Hydrostateinheiten A und B bilden vorzugsweise eine gemeinsame
Baueinheit, die direkt oder über Triebräder mit der
Antriebswelle 1c und auf der gegenüberliegenden Seite direkt
über weitere Triebräder mit einem Summierungsgetriebe 5c in
Triebverbindung steht. Das Summierungsgetriebe ist vorzugsweise
als Planetengetriebe ausgebildet, dem je nach Ausführung ein
weiteres Getriebe 5d, mit oder ohne Schalteinrichtungen, z. B.
für Bereichsschaltungen zum Schalten mehrerer Fahrbereiche,
zugeordnet sein kann. Die Leistung wird bei diesem Getriebe
eingangsseitig aufgeteilt in einen hydrostatischen und einen
mechanischen Zweig. Der hydrostatische Leistungsanteil fließt
über die Triebräder und Zwischenglieder 227 über den stufenlosen
Wandler 4c und die Triebräder auf das Summierungsgetriebe 5c.
Der mechanische Zweig wird direkt oder über Zwischenglieder in
das Summierungsgetriebe 5c geleitet, indem hydraulische und
mechanische Leistungsflüsse aufsummiert werden und gemeinsam auf
die Abtriebswelle 2c gelangen. Der stufenlose Wandler bzw. das
Hydrostatgetriebe 4c ist hierbei mit einer Hydrostat-
Überbrückungseinrichtung als Hydrostat-Sperreinrichtung in Form
einer Bremse bzw. Kupplung KH ausgestattet, die dazu dient, die
Triebwelle 7c der zweiten Hydrostateinheit B festzuhalten bzw.
mit dem Gehäuse 19c des stufenlosen Wandlers oder einem
feststehenden Getriebeteil zu koppeln, so daß die bei
Leistungsverzweigungsgetrieben bekannten Stützmomente über die
genannte Kupplung bzw. Bremse bevorzugt am Getriebe- oder
Wandler-Gehäuse abgestützt werden, um das Hydrostatgetriebe zu
entlasten bzw. dieses drehmomentfrei und druckfrei zu halten. Es
ist auch möglich, die Hydrostatwelle 7c der Hydrostateinheit B
durch eine weitere, nicht dargestellte Kupplung ganz zu trennen.
Die Hydrostat-Sperreinrichtung KH hat die Aufgabe, den
stufenlosen Wandler 4c bzw. das Hydrostatgetriebe in den
hydraulisch leistungslosen Betriebszuständen bei Hydrostat-
Verstellgröße "Null" drehmoment- bzw. belastungsfrei zu halten.
Dies wird, derart gelöst, daß die Drehmomentstützkraft aus dem
Summierungs/Verzweigungsgetriebe 5c bei Hydrostat-Nullstellung,
die in der Regel in der Mitte eines jeden Schaltbereiches liegt,
nicht an den Hydrostatelementen, sondern an einem entsprechenden
zwischengeschalteten Brems- bzw. Kupplungselement gegenüber
einem feststehenden Gehäuseteil bzw. Getriebeteil abgestützt
wird. Bei Getrieben mit mehreren Schaltbereichen wird das
Hydrostatgetriebe mehrmals innerhalb seinem vollen Stellbereich
durchfahren, wobei innerhalb eines jeden Schaltbereiches der
hydraulisch leistungslose Zustand bei Neutralstellung, das heißt
bei Verstellgröße "Null" des Hydrostatgetriebes, entsprechend
Hydrostat-Neutralstellung, vorkommt. Dieser Betriebspunkt liegt
meistens in einem wichtigen Betriebsbereich des Fahrzeuges, bei
dem ein besonders guter Wirkungsgrad gefordert wird.
In den eingangs erwähnten Leistungsverzweigungsgetrieben nach
DE-A-40 27 724, DE-A-41 06 746 und PCT/DE 89 00 586, die, wie
bereits erwähnt, Bestandteil dieser Erfindung sind, wird die
Verstellcharakteristik des Hydrostatgetriebes näher beschrieben.
Um hydrostatische Verspannungen in dieser Verstell-Neutrallage
des Hydrostatgetriebes zu verhindern, ist ein Bypassventil 114c
vorgesehen, das zwischen die beiden Arbeitsdruckleitungen der
beiden Hydrostateinheiten A und B geschaltet ist. Dieses
Bypassventil ist automatisch oder auch manuell bei geschalteter
Hydrostat-Sperreinrichtung betätigbar, wodurch beide
Arbeitsdruckleitungen drucklos bzw. ohne Differenzdruck sind.
Die Hydrostat-Sperreinrichtung bzw. die Kupplung/Bremse KH und
das Bypassventil werden sinnvollerweise über den selben
Steuerdruck angesteuert, wobei das Bypassventil jedoch erst nach
geschlossener Kupplung/Bremse KH aktiviert wird, derart, daß die
Druckrückmeldung nach Schließen der Kupplung KH das Signal
bzw. den Steuerdruck zur Aktivierung des Bypassventiles auslöst.
Die Hydrostat-Sperreinrichtung KH ist automatisch schaltbar, z. B.
in Abhängigkeit einer definierten Verweildauer des Getriebes
bei der Hydrostat-Neutralstellung, wobei eine vorprogrammierte
Zeitgröße für diese Verweildauer das entsprechende Steuersignal
für die Hydrostat-Sperreinrichtung auslöst. Für manuelle
Schaltung ist vorgesehen, bevorzugt über ein optisches oder
akustisches Signal dem Fahrer diesen Betriebszustand und die
Schaltmöglichkeit anzuzeigen. Das Lösen der Hydrostat-Sperre
kann ebenfalls auf verschiedene Art erfolgen, z. B. durch ein
Fahr- bzw. Gaspedal-Signal, das heißt bei Veränderung der
Gaspedalstellung oder durch ein lastabhängiges Signal oder durch
verschiedene Signale, die durch veränderliche Betriebswerte
bestimmt werden. Im Hinblick auf Optimierung des
Kraftstoffverbrauches kann z. B. die Fahrregelung so ausgelegt
werden, daß die Getriebe-Wirkungsgradlinie und die
Verbrauchsbestlinie des Motors eingespeichert und die Fahrzeug
regelung in Abhängigkeit zur jeweiligen Betriebssituation
entscheidet, ob der nächstliegende Getriebeübersetzungspunkt mit
Hydrostat-Neutralstellung angesteuert werden soll oder nicht. Je
nach Fahrzeugart kann ein weiterer Parameter in Abhängigkeit zum
Belastungs- bzw. Geräuschverhalten des Getriebes als
Entscheidungsfaktor mit eingespeichert bzw. einprogrammiert
werden. Dies kann beispielsweise bei Anwendung in einem PKW
sinnvoll sein.
Die Erfindung sieht desweiteren vor, den hydraulischen
Leistungszweig auch an den Übersetzungspunkten der
Bereichschaltstellen auszuschalten. Das bedeutet, daß am Ende
des alten Schaltbereiches und zu Beginn des neuen
Schaltbereiches die Kupplungen KB für beide Bereiche
geschlossen bleiben und der Hydrostat in dieser Verstellgröße
fixiert und lastlos gesetzt wird, z. B. durch gleichzeitiges
Betätigen des obengenannten Bypassventiles oder/und einer genauen
Ausrichtung bzw. Korrektur der Hydrostatverstellung, derart, daß
die beiden hydrostatischen Arbeitsdruckleitungen drucklos bzw.
ohne Differenzdruck sind. Die Leistung wird in diesem
Schaltzustand rein mechanisch übertragen und zwar über die
Kupplungen bzw. Kupplungseinrichtungen der beiden angrenzenden
bzw. benachbarten Schaltbereiche. Die Schaltsignale für diese
Schaltung können mit gleichen Signalen, wie für die Hydrostat-
Sperreinrichtung beschrieben, verwirklicht werden. Bei einem
Getriebe, z. B. mit vier Vorwärtsfahrbereichen, sind auf diese
Art sieben Übersetzungs-Festpunkte bei lastlosem Hydrostat
schaltbar.
Die Erfindung sieht, wie erwähnt, für Leistungs
verzweigungsgetriebe eine Stabilisierungseinrichtung KD bzw.
Hydrostat-Überbrückungs-Einrichtung vor, die an einer oder
mehreren Übersetzungspunkten feste Übersetzungs-Einstellungen
hält, an denen der hydrostatische Leistungsfluß ausschaltbar ist
zur weiteren Verbesserung des Wirkungsgrades.
Wie in Fig. 4 dargestellt, ist z. B. die Abtriebswelle 2c über
eine Zahnradstufe 10b mit der Antriebswelle 1c über eine
Zwischenwelle 227 durch Schließen einer Kupplung KD in
Triebverbindung, um nach Schließen dieser Kupplung das
Hydrostatgetriebe lastlos zu setzen. Für weitere wichtige
Übersetzungspunkte, denen ein hoher Betriebsanteil zukommt,
können weitere, nicht dargestellte, Übersetzungsstufen mit
entsprechend zugeordneter Kupplung vorgesehen werden.
Eine Ausführung gemäß Fig. 3 zeigt z. B. eine Stabilisierungs-
bzw. Hydrostat-Überbrückungseinrichtung, bei der mittels einer
Kupplung KD ein direkter Durchtrieb, ohne Zahneingriff bzw.
Zahn-Wälzleistung, zwischen Antriebswelle 1c und Abtriebswelle
2c hergestellt und somit der Wandler 4c und das Summierungs-
Verzweigungsgetriebe 5c in lastlosen Zustand gesetzt wird.
Die Stabilisierungseinrichtung bzw. Hydrostat-Überbrückungsein
richtung KD ist auch mit zwei oder mehreren Kupplungen
ausführbar, (nicht dargestellt), um den stufenlosen Wandler und
das Summierungsverzweigungsget 86933 00070 552 001000280000000200012000285918682200040 0002004441085 00004 86814riebe vollständig abzukoppeln. Bei
Kombination mit einem bereits beschriebenen Bypassventil oder/und
einer entsprechenden Hydrostat-Verstelleinrichtung mit gezielter
Verstellregelung kann auf die zweite Kupplung verzichtet
werden.
Die Schaltkupplung für die Hydrostat-Überbrückungseinrichtungen
KH; KB; KD ist verschiedenartig ausführbar und kann zum Beispiel
für die Hydrostat-Sperreinrichtung KH beliebig an einem der
Zwischenglieder bzw. Triebelemente 7c zwischen der zweiten
Hydrostateinheit B und dem Summierungsgetriebe 5c angeordnet
werden. Die Kupplungen KH; KB; KD sind bevorzugt als
formschlüssige Kupplung ausgebildet wie in der PCT-Druckschrift
DE-A- 87/00 324, DE-A-41 26 650 A1 und in der europäischen PCT-
Anmeldung DE 88/00 563, die Mitbestandteil dieser Erfindung
sind, näher beschrieben. Die Kupplung zeichnet sich insbesondere
dadurch aus, daß sie formschlüssig schaltbare Kupplungselemente
mit einer Kupplungsverzahnung mit oder ohne Abweisverzahnung
besitzt und daß mittels eines auf einem Kupplungsträger
verschiebbar angeordneten hydraulisch betätigbarer Kolben die
Schaltung bei Synchronlauf bzw. im Synchronlaufbereich auch bei
gewisser Relativ-Drehzahl möglich ist. Es ist auch möglich, wie
in vorgenannten bekannten Druckschriften beschrieben,
zusätzliche Synchronisiereinrichtungen vorzusehen. Diese
vorgenannte formschlüssige Kupplung hat den Vorteil, daß sie
nahezu schleppverlustfrei ist, da keine Reibelemente vorhanden
sind. Es ist aber auch möglich, die Kupplung als Reibkupplung in
Form einer Konuskupplung, wie z. B. in der DE-A-41 26 650
dargestellt, zu verwenden. Auch diese Kupplung kann weitgehend
schleppverlustfrei sein, da durch den Konuseffekt die Reibfläche
relativ gering ist. Auch die Anwendung einer Lamellenkupplung in
bekannter Bauweise kann unter Umständen sinnvoll gestaltet
werden. Eine weitere Art einer formschlüssigen Kupplung mit
mechanischen Schaltelementen, z. B. mittels Schaltklaue,
Schaltmuffe oder/und mit servoverstärkten Schaltelementen ist,
je nach gewähltem Getriebeaufbau, sinnvoll anwendbar. In nicht
dargestellter Form ist alternativ die Kupplung KH für die
Hydrostat-Sperreinrichtung im Summierungsgetriebe 5c
angeordnet. Bei Ausführung nach Fig. 2 empfiehlt es sich, die
Kupplung KH auf einer mit einem Zugkraftverstärker 77c
verbundenen Welle 73c anzuordnen. Hierbei können
Zugkraftverstärker 77c und Kupplung KH zu einer gemeinsamen
Baueinheit bauraum- und kostengünstig zusammengefaßt werden.
Der Hydrostat ist bei allen bereits beschriebenen Einrichtungen
zur Abschaltung des Hydrostatbetriebes über das beschriebene
Bypassventil 114c; 216 oder/und durch eine entsprechend
ausgebildete Hydrostat-Verstellregelung lastlos zu setzen.
Durch alle vorgenannten Einrichtungen zur Ausschaltung des
hydrostatischen Leistungsflusses werden die Getriebeverlust
leistungen verringert zur Verbesserung des Wirkungsgrades.
Der hydrostatische Wandler 4c ist zur weiteren Wirkungsgrad
verbesserung bevorzugt so ausgebildet, das er im ölleeren
Gehäuse bei gleichzeitig geringen Speisedrücken
panschverlustfrei arbeiten kann.
Gemäß der Erfindung besitzt das Getriebe eine integrierte
Bremsanlage, wozu der hydrostatische Wandler 4c mit den
vorbeschriebenen Wandler-Überbrückungseinrichtungen bzw.
schaltbaren Übersetzungs-Festpunkten in Wirkverbindung steht
(siehe Fig. 4). Das Hydrostat-Getriebe 4c wirkt hierbei als
hydrostatische Pumpe, wobei die Bremsenergie über Arbeits
druckleitungen und entsprechend zugeordnete Schalt- und
Regelventile 203, 204 über einen Wärmetauscher 205 geleitet
wird. Die von der jeweiligen Betriebssituation bestimmte Größe
der Bremsenergie wird über das genannte Druck-Regelventil bzw.
Druckbegrenzungsventil und die Hydrostat-Verstellung gesteuert.
Die Bremsfunktion beruht darauf, daß im Bremsvorgang zunächst
über die Steuer- und Regeleinrichtung der nächstliegende bzw.
günstigste schaltbare Übersetzungs-Festpunkt gesucht und
angesteuert wird und daß nach geschaltetem Übersetzungs-
Festpunkt durch Veränderung der Hydrostat-Verstellung ein
Drehmoment an einer oder an beiden Triebwellen der beiden
Hydrostateinheiten A und B erzeugt wird, welches über die
entsprechenden Zwischenglieder 227, 228 das Motor-Bremsmoment
unterstützen. Die dabei erzeugte Pumpleistung des Hydrostat-
Getriebes stellt die Bremsenergie dar, die über den
Wärmetauscher 205 abgeführt wird. Ein oder auch beide der
Hydrostateinheiten A und B können als Hydrostat-Pumpen wirksam
werden, je nach Betriebssituation, geforderter Bremsleistung
oder/und der jeweils geschalteten Art der Hydrostat-
Überbrückungseinrichtung KH; KB; KD. Ist zum Beispiel der
Übersetzungs-Festpunkt über die Hydrostat-Sperreinrichtung KH
geschaltet, ist die Pumpleistung der ersten Hydrostateinheit A
ausnutzbar. Bei Schaltung des Übersetzungs-Festpunktes über die
Bereichs-Blockschaltung KB können beide Hydrostateinheiten A und
B wirksam werden, wobei doppelte Bremsenergie aufnehmbar ist.
Dies ist am Ende eines jeden Schaltbereiches durch Schließen
zweier Bereichskupplungen, wie erwähnt, und auch am Ende des
letzten Fahrbereiches durch Schließen einer Überbrückungs-
Kupplung KD ausnutzbar. Zum Beispiel bei einem Leistungs-
Verzweigungsgetriebe mit vier Vorwärtsfahrbereichen sind gemäß
der Erfindung vier Übersetzungs-Festpunkte mit vorgenannter
doppelter Hydrostatleistung über die Hydrostateinheiten A und B
und weitere vier Übersetzungs-Festpunkte mit einer Bremsenergie-
Leistung einer Hydrostateinheit A möglich. Das über das
Hydrostat-Getriebe 4c erzeugte Druckmedium bzw. Ölstrom wird
über jeweils eine Druckleitung 206 bzw. 207 geführt, wobei eine
als Hochdruckleitung und die andere als Niederdruckleitung für
den Rückfluß dient. Eine nicht dargestellte Speisepumpe sorgt
für einen ständigen Ausgleich der Leckölverluste innerhalb des
Druck- bzw. Hydrostatsystems.
Der Funktionsablauf stellt sich wie folgt dar:
Bei Bremsbetätigung wird nach erfolgter Getriebe-Rückregelung,
wie bereits beschrieben, der nächstliegende bzw. günstigste
Übersetzungs-Festpunkt eingeregelt und geschaltet, wobei sich das
Hydrostat-Getriebe zunächst in lastlosen Zustand befindet.
Zum Beispiel bei Übersetzungs-Festpunkt über die Bereichs-
Blockschaltung KB ist in diesem Zustand die Hydrostateinheit A
in der Regel voll ausgeschwenkt, wodurch beide
Hydrostateinheiten bei gleicher Drehzahl die dementsprechende
Ölmenge ohne Differenzdruck innerhalb des Wandlergetriebes in
Umlauf halten. Erst nach Verstellung der Hydrostateinheit A auf
kleineres Volumen wird die Differenz-Ölmenge in den
Bremsdruckkreis 206 bzw. 207 geführt. Ist die Verstell-Einheit A
auf Verstellgröße "Null" geregelt, so wird die gesamte
Pumpleistung der zweiten Hydrostateinheit B, die in der Regel
als Konstant-Einheit ausgebildet ist, in den Brems-
Arbeitsdruckkreis 206; 207 geführt. Bei Weiterführung der
Hydrostatverstellung durch "Null" und darüberhinaus arbeitet die
Verstell-Einheit A auch als Pumpe, wobei sie am Ende ihrer
Verstellgröße, das heißt bei vollem Verstell-Volumen, gleiche
Pumpenleistung wie die Konstant-Einheit B liefert. In diesem
Zustand ist die höchste Bremsenergie bei doppelter
Pumpenleistung übertragbar, wobei beide Einheiten A und B über
ihre Triebwellen 7c und 6c und dazugehörigen Triebstränge 227,
228 über das Bremsmoment angetrieben werden. Beide
Hydrostateinheiten A und B können auch in unterschiedlicher
Größe ausgebildet werden, wobei die jeweiligen Bremsleistungen
entsprechend ihrer Größe und ihrer dazugeordneten Drehzahl
unterschiedlich sind. Ist die zweite Hydrostateinheit B
ebenfalls als Verstell-Einheit ausgebildet, so sind weitere
Variationen möglich, z. B. derart, daß beide Einheiten
gleichzeitig verstellt oder zuerst die Einheit B und dann die
Einheit A, je nach den Betriebssituationen, sinnvoll in ihren
Verstellgrößen regelbar sind. Bei den eingangs erwähnten
bekannten Getriebeausführungen ist es sinnvoll, die zweite
Hydrostateinheit B als Konstant-Einheit auszubilden. Für den
Betriebszustand, bei dem der Übersetzungs-Festpunkt durch die
Hydrostat-Sperreinrichtung und Schließen der Kupplung KH fixiert
wird, ist eine Bremsenergie-Übertragung nur über die erste
Hydrostateinheit A möglich, die über den entsprechenden
Triebstrang 227 angetrieben wird. In den meisten
Betriebssituationen ist dies ausreichend. Für den Fall einer
höheren Bremsenergie-Forderung kann diese Kupplung KH geöffnet
und sehr schnell durch automatisches Zusammenspiel der
Regelungs-Einrichtung ein anderer Übersetzungs-Festpunkt
angesteuert werden. Die Erfindung sieht hierfür zur Erzielung
eines kontinuierlichen Bremsüberganges ein automatisches
kurzzeitiges Zuschalten der Betriebsbremse vor, so daß ein
weiches ruckfreies Bremsverhalten über den gesamten
Übersetzungsbereich gewährleistet ist. Wird zum Beispiel ein
Wechsel von einem Übersetzungs-Festpunkt KH zum Übersetzungs-
Festpunkt KB innerhalb der Bremsphase vollzogen, so wird
zunächst über die automatische Bremsregelung die Betriebsbremse
dazugeschaltet, so daß ein weitgehend lastloser Zustand im
Hydrostatgetriebe bei gleichzeitiger automatischer Rückstellung
der Hydrostateinheit A vollzogen wird. Entsprechend der
automatischen Bremsenergie-Abnahme über das Hydrostatgetriebe
nimmt kontinuierlich die Bremswirkung der Betriebsbremse zu. Zur
Findung des vorgenannten Übersetzungs-Festpunktes KB durch
Ansteuerung der entsprechenden Bereichs-Blockschaltung wird nun
das Hydrostatgetriebe in die entsprechende Endstellung bzw.
Endverstellgröße gebracht, wonach sofort nach Abschluß der
Schaltung des genannten Übersetzungs-Festpunktes die
Betriebsbremse bei gleichzeitiger Nachregelung des
Hydrostatgetriebes und Übernahme der hydrostatischen
Bremsleistung die Betriebsbremse kontinuierlich gelöst wird.
Dieser Funktionsablauf kann über entsprechend abgestimmte
Signalgrößen aus mehreren Betriebsgrößen wie Bremsdrucksignal,
Hydrostatdrucksignal, Verstellsignal des Hydrostatgetriebes
oder/und Motordrehzahlsignal oder/und weiteren Signalen
verwirklicht werden.
Die hydrostatische Bremseinrichtung besteht neben dem
hydrostatischen Wandler 4c aus einem ersten Rückschlag-Ventil
209, über welches der Ölstrom der jeweiligen Hochdruckleitung
206 bzw. 207 auf ein erstes Schaltventil 203 und ein
nachgeordnetes Druck-Regelventil 204 geleitet wird. Das
Schaltventil 203 wird über ein Öffnungssignal 214 zur Freigabe
der hydrostatischen Bremsfunktion geschaltet. Das Druckregel-
Ventil 204 wird über ein variables Regelsignal 215 angesteuert,
das in Abhängigkeit zur Größe der Bremskraft steht und den
Hydrostat-Druck bestimmt. Der Wärmetauscher 205 ist dem
Druckregelventil 204 nachgeordnet, der über eine entsprechende
Leitung 217 das aus dem Druckregelventil fließende erwärmte Öl
aufnimmt und die gekühlte Flüssigkeit über eine weitere Leitung
213 und ein entsprechendes Rückschlagventil 210 wieder in den
Arbeitsdruck-Kreislauf der Bremsanlage einführt.
Die Erfindung sieht desweiteren gemäß Fig. 5 eine
Bremseinrichtung mit einem Energie-Speicher 220 vor. Diese
Energie-Speichereinrichtung kann als Zusatzeinrichtung zur
vorbeschriebenen hydrostatischen Bremseinrichtung sein. Zu
diesem Zweck besitzt die Einrichtung zusätzlich den genannten
Speicher 220, ein Speicher-Schaltventil 221, ein Speicher-
Entleerungsventil 222 mit einem entsprechenden Ansteuersignal
223. Durch eine Leitung 224 erfolgt der Zufluß und über eine
Leitung 225 der Abfluß vom Speicher 220. Als Energie-Speicher
wird vorteilhaft ein Hydro-Speicher bzw. Druck-Speicher
verwendet.
Bei Kombination der Speicheranlage mit der vorbeschriebenen
hydrostatischen Bremseinrichtung wird vorteilhafterweise zuerst
der Energie-Speicher mit der Bremsenergie und darauf folgend,
ausgelöst durch ein entsprechendes Drucksignal, die Bremsenergie
über das Regelgerät 204 bzw. Druck-Regelventil über den
Wärmetauscher 205 zurückgeführt. Es ist auch möglich, eine
gemischte Funktion zu steuern, wobei zum Beispiel bei spontanen
bzw. oder/und sehr hohem Bremsenergie-Anfall die Speicher-
Einrichtung und die Einrichtung über das Kühlsystem bzw. den
Wärmetauscher 205 gleichzeitig ansprechen. Über das Druck-
Regelventil 204, dessen Regelsignal 215 des Kühlsystems und dem
Speicher-Füll- bzw. Regel-Ventil 221 und 222 ist eine
entsprechend abgestimmte Bremsfunktion zur Schaltung durch ein
variables Signal 223 möglich.
Die Bremsregelung ist gemäß der Erfindung so ausgelegt, daß in
Abhängigkeit zur Betätigungskraft und der Bremskraft oder/und
der Größe der Bremsenergie eine entsprechende Motordrehzahl
zugeordnet ist. Dies bedeutet, daß bei niedriger Bremskraft die
Motordrehzahl nur geringfügig und bei hoher Bremskraft die
Motordrehzahl entsprechend stärker angehoben wird. Dies ist
insbesondere bei Personenkraftfahrzeugen sinnvoll in Bezug auf
das Geräuschverhalten. In diesem Zusammenhang sei auch auf die
europäische Patentanmeldung 0 280 757 A1 und die deutsche
Patentanmeldung P 43 15 369.0, die Mitbestandteile dieser
Erfindung sind, hingewiesen.
Die Bremsregelung wird erfindungsgemäß aus Informationen des
ABS-Bremssystem (Antiblockier-System) bzw. aus einem oder
mehreren daraus erhältlichen Signalen beeinflußt, so daß eine
spontan wirksame automatische stufenlose Übersetzungsanpassung
für eine gezielte Anpassung der Drehmomente bzw. der
Antriebsleistung an die jeweilige Fahrsituation garantiert wird
zur weiteren Steigerung der Fahrsicherheit und des Fahrkomforts.
Die Ansteuerung des Getriebes durch das Bremspedal kann direkt
über das hydraulische Bremssystem oder/und auf elektrischem
Wege, z. B. über ein Potentiometer in das elektronische
Steuergerät 5 übertragen werden.
Die Brems-Steuerventileinheit 201 kann als gemeinsame Baueinheit
oder in Form von Einzelbausteinen aufgeteilt sein, wobei
zumindest eines der Ventile 203; 204; 209; 210 direkt am
Hydrostatgetriebe 4c angeordnet ist, so daß das
Geräuschverhalten insbesondere durch die geräusch- und
schwingungsmindernde Hydrostat-Lagereinrichtung gemäß der
Erfindung optimierbar ist. Das Hydrostatgetriebe 4c ist hierbei
als Kompaktgetriebe mit Verstellpumpe und vorzugsweise
Konstantmotor ausgebildet und verdrehbar durch entsprechende
Lagereinrichtung 4d im Getriebegehäuse 3 gelagert, wobei das
Reaktions- bzw. Drehmoment des Hydrostaten durch eine elastische
Drehmomentstütze 4e abgestützt wird, wie in der noch nicht
veröffentlichten DE-A-44 01 509.7 näher beschrieben und
dargestellt. Die Verbindungsleitungen zum Wärmetauscher 205
oder/und zum Energiespeicher 220 werden vorteilhaft, zumindest
teilweise, innerhalb des Getriebegehäuses 3 als bewegliche oder
elastische Zwischenglieder (z. B. Schläuche, Steckbuchsen)
gebildet, um die elastische, geräusch- und schwingungsmindernde
Hydrostat-Lagereinrichtung nicht zu behindern. Die
Geräuschentwicklung der Bremsventile bzw. der hydrostatischen
Bremseinrichtung 201 wird somit nach außen wirksam abgedämpft.
Insbesondere das Haupt-Druck-Ventil bzw. Brems-Regelventil 204
ist hier vorteilhaft fest mit dem Hydrostatgetriebe 4c verbunden
bzw. integriert. Im Hydrostat-Zwischengehäuse 216 kann zumindest
eines dieser Ventile 204; 203; 209; 210 oder die gesamte Brems-
Ventil-Steuerung 201 bauraum- und kostengünstig untergebracht
bzw. integriert werden. Auch ein äußerer Anbau der Bremsventile
am Hydrostat nach modularer Bauweise kann sinnvoll sein,
insbesondere für wahlweise Ausrüstungsmöglichkeiten. Die
elektrischen Ansteuerventile für das Brems-Druckregelventil 204
oder/und das Ventil 203 mit ihren Ansteuerleitungen 215 und 214
können sinnvoll als getrennte Baueinheiten, z. B. in einem
zentralen Steuerblock, angeordnet sein, wobei diese
zweckmäßigerweise als Vorsteuer-Ventile ausgebildet sind und
über elastische bzw. bewegungsunabhängige Steuerleitungen mit
dem entsprechenden Ventil 204 bzw. 203 verbunden sind.
In der Getriebeausführung nach Fig. 2 ist eine Bremselement,
bevorzugt als hydrodynamischer Retarder 77c, vorgesehen, der als
Zugkraftverstärker dient und zwar in der Form, daß das als
Stützmoment wirkende Drehmoment der zweiten Hydrostateinheit B
für den Anfahrbereich verstärkt wird und das Hydrostatgetriebe
bzw. die zweite Hydrostateinheit B entsprechend entlastet wird.
Die Einrichtung ist anwendbar für Leistungsverzweigungssysteme,
bei denen auch der erste Fahrbereich mit Leistungsverzweigung
arbeitet und wie erwähnt die Anfahrzugkraft von der Größe des
Stützmomentes gegen die zweite Hydrostateinheit B abhängig ist.
Dies trifft z. B. für die eingangs erwähnten bekannten Getriebe-
Systeme und das System nach Fig. 3 zu.
Das Brems- bzw. Retarderelement 77c, 82c für die
Zugkraftverstärkung ist mit der Zwischenwelle 73c verbunden. Es
kann sehr vorteilhaft als alternative Baueinheit im Frontdeckel
61c bauraumsparend und fertigungstechnisch günstig herstellbar,
vorzugsweise als gemeinsame Baueinheit mit dem Frontdeckel 61c
gebildet werden. Der Retarder 77c ist beliebig an jedem Glied
des Triebstranges 7c, 73c der zweiten Hydrostateinheit B
anschließbar (nicht dargestellt).
Das Brems- bzw. Retarderelement 77c dient, wie erwähnt, als
Zugkraftverstärker im Anfahrbereich, wobei die Ansteuerung des
Retarders über eine Druckflüssigkeit erfolgt, die in
Abhängigkeit zum Hydrostatdruck modulierbar ist. Hierbei ist
erfindungsgemäß vorgesehen, daß ab einem bestimmten
Hydrostatdruck über das entsprechende Drucksignal die Retarder-
Befüllung automatisch ausgelöst wird. Ein zusätzliches Signal
kann ein Drehzahl-Signal bilden, das aus der Antriebsdrehzahl
der Antriebswelle 1c bzw. des Antriebsmotors oder/und aus der
Drehzahl der zweiten Hydrostateinheit B resultiert.
Hydrostatdrucksignal und Drehzahl-Signal können ein gemeinsames
Steuersignal für den Retarder 77c bilden. Ein weiteres
anwendbares Signal kann auch ein Verstell-Signal der ersten
Hydrostateinheit A sein, das zusätzlich oder anstelle des
Drehzahlsignals der zweiten Hydrostateinheit B dient. Das
genannte Verstellsignal stellt in Verbindung mit dem Antriebs
drehzahlsignal des Motors auch eine Größe für das Drehzahl-
Signal der zweiten Hydrostateinheit B dar. Die Funktionsvorwahl
wird automatisch mit dem Schalten des ersten Vorwärts- bzw. des
ersten Rückwärtsbereiches festgelegt. Es ist auch möglich, diese
Funktion nur wahlweise dazuzuschalten, z. B. wenn ein
entsprechendes Signal, ausgehend von der Hydrostatbelastung bzw.
dem Hydrostatdruck die Notwendigkeit über ein Licht- oder
akustisches Signal dem Fahrer angezeigt wird.
Ziel des Zugkraftverstärkers ist es auch, den hydrostatischen
Wandler 4c kleiner dimensionieren zu können, indem die
dimensions-bestimmenden Anfahrbelastungen für den Hydrostaten
wesentlich verringert werden.
Anstelle des hydro-dynamischen Retarders 77c ist auch eine Reib
bremseinrichtung zum Beispiel als Lamellenkupplung, wie bereits
für die Hydrostat-Sperrkupplung KH beschrieben, anwendbar.
Voraussetzung hierbei ist jedoch, daß der Betriebspunkt mit sehr
hoher Zugkraft nur selten vorkommt oder/und daß die Bremse bzw.
Kupplung KH sehr schnell voll geschlossen werden kann, um das
Verschleiß-Verhalten zu minimieren. Bei einem Leistungs-
Verzweigungsgetriebe mit z. B. vier Vorwärtsfahrbereichen liegt
der Betriebspunkt, bei dem die Hydrostatwelle der Einheit B
festgehalten werden kann, bei einer sehr niedrigen Fahrge
schwindigkeit, bei der die Höchstzugkräfte des Fahrzeugs fahrbar
sind. Aus diesem Grund ist es durchaus möglich, diesen Getriebe-
Übersetzungspunkt, der als erster Übersetzungs-Festpunkt
schaltbar ist, auch sehr sinnvoll mit einer Reibkupplung zu
betreiben. Auch eine formschlüssige Kupplung, wie eingangs
beschrieben, bevorzugt mit Abweisverzahnung ist sinnvoll
anwendbar, wobei die Schaltung jedoch erst bei Stillstand der
entsprechenden Hydrostatwelle geschaltet werden kann. Im
Anfahrbereich wird hierbei bis zu diesem Übersetzungs-Festpunkt
die Zugkraft über das Hydrostatgetriebe mit entsprechendem
Hydrostatdruck erzeugt, der dann nach Schließen der genannten
Kupplung KH entlastet werden kann. Auch eine Kombinations-
Schaltung des hydro-dynamischen Retarders 77c mit der Hydrostat-
Überbrückungskupplung KH ist sinnvoll anwendbar, insbesondere
bei Fahrzeugen, die sehr hohen Betrieb im unteren
Geschwindigkeitsbereich bei hoher Zugkraft haben. Der hydro-
dynamische Retarder 77c wird hierbei vorteilhafterweise zuerst
angesteuert und die Reibkupplung KH im Folgevorgang
dazugeschaltet.
Die Bremssteuerung ist erfindungsgemäß so ausgelegt, daß eine
vorgegebene Bremscharakteristik zur Wirkung kommt, derart, daß
bei Bremsbetätigung zunächst ein definiertes Motordrehmoment
durch Übersetzungsrückstellung des Getriebes und entsprechende
Anhebung der Motordrehzahl erzeugt wird. Erst nach definierter
Erhöhung der Motordrehzahl beginnt die Betriebsbremse
dazuzuschalten, z. B. in Abhängigkeit eines entsprechenden
Motordrehzahl-Signals. Gleichzeitig oder nach Einsatz der
Betriebsbremse kann bedarfsweise die beschriebene
Hydrostatbremse durch den hydrostatischen Wandler 4c einsetzen,
so daß ein kontinuierlicher Bremsbetrieb gegeben ist ohne die
Betriebsbremse zu überfordern. Die Hydrostatbremseinrichtung,
die vorwiegend als Dauerbremse vorgesehen ist, kann hierbei
sinngemäß für kurzzeitige Betriebsbremsungen ebenfalls
mitbenutzt werden zur Schonung der Bremsbeläge der
Betriebsbremsanlage. Im Hinblick auf einen akustisch akzeptablen
Bremsbetrieb kann der Motorbremsanteil erfindungsgemäß relativ
niedrig gehalten werden durch Mitbenutzung des hydrostatischen
Wandlers 4c als Bremsanlage, wobei, wie bereits beschrieben, an
jedem Übersetzungsfestpunkt die Hydrostat-Bremse einsetzen oder
mit dazugeschaltet werden kann.
Das Brems-Druckventil 203, 204 ist vorteilhaft direkt am
hydrostatischen Wandler 4c, der vorzugsweise elastisch und
geräusch- und schwingungsdämmend im Getriebe gelagert ist,
angebaut. Die Bremsventil-Geräusche werden auf diese Weise
wirkungsvoll nach außen abisoliert. Der hydrostatische Wandler
4c besitzt hier vorteilhafterweise eine Dreipunkt-Lagerung mit
schwingungsdämmenden, teilweise elastischen Lagerstellen wie in
der DE-A-42 35 728 näher beschrieben. Diese Patentanmeldung ist
Mitbestandteil dieser Erfindung.
Die Hydrostat-Bremsanlage über dem hydrostatischen Wandler 4c
besitzt erfindungsgemäß alternativ eine Warn-Signalanlage in
Form eines Licht- oder akustischen Signals, um für die nicht-
bzw. teilautomatisierte Ausführung anzuzeigen, daß die
Betriebsbremse manuell zu betätigen ist, -damit die Motordrehzahl
gesenkt und die Getriebe-Rückstellung zum Schalten in den
nächstkleineren Betriebsbereich bzw. nächstliegenden
Übersetzungs-Festpunkt ermöglicht wird.
Die Steuer- und Regeleinrichtung kann, wie nachfolgend oder
teilweise in der europäischen Patentanmeldung 0 280 757 näher
beschrieben, ausgebildet sein. Die Steuer- und Regeleinrichtung
besitzt zum Erreichen eines kontinuierlichen und optimalen
Beschleunigungsverhaltens und zur allgemeinen Steigerung der
Fahrleistungen eine Einrichtung, die die Verstellgeschwindigkeit
im wesentlichen lastabhängig dosiert, indem die Verstelleistung
der Fahrsituation und dem Fahrerwunsch entsprechend im Rahmen
der Maximalleistung des Antriebsmotors angepaßt ist.
Die Erfindung stellt desweiteren die Verbesserung der Schalt
qualität des Getriebes bzw. dessen Einrichtungen gemäß
DE 41 26 650 dar.
Ein bekanntes Getriebe dieser Art nach DE 38 38 767
berücksichtigt zur Verbesserung der Schaltqualität ebenfalls eine
Volumenkorrektur beim Schaltablauf. Die Korrekturgrößenver
hältnisse sind bei diesem bekannten Getriebe bei allen
Bereichsschaltungen gleich groß. Beim Erfindungsgegenstand
hingegen ist eine den unterschiedlichen mechanischen
Übersetzungsverhältnissen bzw. den unterschiedlichen
Bereichsgrößen angepaßte Volumenkorrektur vorgesehen.
Bei stufenlosen hydrostatisch-mechanischen Verzweigungsgetrieben
ist es charakteristisch, daß nach jedem Bereichswechsel bzw.
nach jeder Bereichsschaltung sich die Hydrostateinheiten A und B
in ihrer Funktion als Pumpe und Motor vertauschen. Der
lastabhängige Drehzahlschlupf des Hydrostatgetriebes bzw. der
mit der Hydrostateinheit B verbundenen Welle 5 hat nach jeder
Bereichsschaltung umgekehrte Auswirkung, die durch die
Verstelleinrichtung innerhalb der Schaltphase korrigiert werden
muß, um eine ruckfreie Schaltung zu gewährleisten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schalteinrichtung, bevorzugt
für automatisch schaltbare Getriebe, insbesondere für stufenlose
Verzweigungsgetriebe oben genannter Art mit formschlüssigen
Kupplungen mit oder ohne Abweisverzahnung oder Reibkupplungen
mit Konus-Reibflächen, wie aus DE 41 62 650 bekannt, oder auch
mit bekannten Lamellenkupplungen zu schaffen, die hohe
Schaltqualität ohne Lastunterbrechung gewährleistet.
Die Leckölverluste des Hydrostatgetriebes bewirken, wie eingangs
erwähnt, einen zwangsläufigen Drehzahlschlupf einer Hydrostat
welle 7c. Dieser Drehzahlschlupf wirkt sich in Verbindung mit
einem stufenlosen Leistungsverzweigungsgetriebe mit mehreren
Fahrbereichen innerhalb der Bereichsschaltung, wie in Fig. 7
dargestellt, so aus, daß zum Beispiel bei Zugbetrieb zum
Erreichen des Synchronzustandes der zu schaltenden Kupplungs
glieder die Verstellgröße V alt um das Maß X am Schaltpunkt
größer sein muß als der theoretische Wert, um am Schaltpunkt S
den Synchronpunkt der zu schaltenden Kupplungsglieder zu
erreichen. Die Verstellgröße bzw. das maximale Verstellvolumen
ist bei der Getriebeauslegung entsprechend groß zu
dimensionieren. Aufgrund der erwähnten Funktionsumkehrung von
Pumpe zu Motor und umgekehrt nach erfolgter Schaltung in den
nächsten Schaltbereich, wirkt sich der Drehzahlschlupf ebenfalls
umgekehrt aus, was einer Verstellkorrekturgröße um das Maß Y und
damit der Verstellgröße V neu entspricht. In der Regel haben
die Korrekturgrößen X und Y unterschiedliche Größen, bedingt
durch die jeweilige Getriebeauslegung und Bereichsgrößen
entsprechend den unterschiedlichen Größen der Hydrostatdrücke
Δp1 und Δp2 bzw. Δp alt und Δp neu am Ende des
alten und Beginn des neuen Schaltbereiches. Innerhalb der
Schaltphase ist das Hydrostatgetriebe in seiner Verstellung in
Abhängigkeit zum Lastzustand um das Korrekturmaß X + Y = Z zu
korrigieren. Nach einem, wie in Fig. 7 dargestellten
Schaltbeispiel, wobei B1 Bereich 1 und B2 Bereich 2
bedeutet, ist der Funktionsablauf wie folgt:
Bei einer Hochschaltung unter Last von B1 in B2 wird das
Schaltsignal zum Schließen der neuen bzw. zweiten
Bereichskupplung ausgelöst sobald das mit der zweiten
Hydrostateinheit B in Triebverbindung stehende Kupplungsglied
mit den zu schaltenden Kupplungsgliedern am Schaltpunkt S
Synchronlauf erreicht hat. Die Hydrostat-Verstellgröße "V alt"
ist hierbei um das Maß X größer als der theoretische Wert V
th. Nun erfolgt die Schaltung in den neuen bzw. zweiten Bereich
bzw. das Schließen der zweiten Bereichskupplung nach erfolgtem
Synchronimpuls, wobei die alte bzw. erste Bereichskupplung
geschlossen bleibt. Die Hydrostatverstellung wird nun um das Maß
Z zurückgeregelt innerhalb beider geschlossener Kupplungen bis
der Stellpunkt SK1 erreicht ist, wonach das Signal zum Öffnen
der alten bzw. ersten Bereichskupplung erfolgt. Erst danach wird
die Getriebeübersetzung bei weiterer Hydrostatverstellung
weiter verändert, um den neuen bzw. zweiten Bereich zu
durchfahren.
Um den unterschiedlichen Drehzahlschlupf-Größen des Hydrostat
getriebes am Ende des alten und zu Beginn des neuen Schalt
bereiches mit den entsprechend unterschiedlichen Einzel-
Verstellkorrekturgrößen X und Y zur Schaltoptimierung Rechnung
zu tragen, sieht die Erfindung eine, den jeweiligen Auslegungs
verhältnissen angepaßte Verstellregelung vor, wonach für die
Verstellgröße bzw. das Verdrängungsvolumen V neu der verstell
baren Hydrostateinheit A eine Verstell- bzw. Volumenkorrektur
bewirkt wird und zwar größenmäßig nach der Beziehung
Der Korrekturfaktor fz stellt einen Vergrößerungsfaktor in Bezug
auf die Einzelkorrekturgröße X bzw. Y des alten Schaltbereiches
dar, woraus sich die Gesamtkorrekturgröße Z errechnet. Der
Korrekturfaktor fz ist ein fester Wert, der durch die jeweilige
mechanische Getriebeübersetzung bestimmt wird und für jeden der
Übersetzungsfestpunkte der einzelnen Bereichsschaltungen
unterschiedliche Größe haben kann. Das heißt, daß z. B. bei einem
Vierbereichs-Getriebe, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt,
mit einer bestimmten Gang- bzw. Bereichsabstufung, für eine
Hochschaltung von Bereich 1 in Bereich 2 (Bereichsschaltung 1/2)
der Korrekturfaktor fz = 1,85, für die Schaltung 2/3 = 3,04 und
für die Schaltung 3/4 = 2,75 betragen kann. "fz" wird also
durch das jeweils festgelegte Größenverhältnis der einzelnen
Schaltbereiche zueinander bzw., wie bereits erwähnt, durch die
festgelegten mechanischen Übersetzungen bestimmt, wodurch die
unterschiedlichen Druckverhältnisse des Hydrostatgetriebes am
Ende des alten und zu Beginn des neuen Schaltbereiches bei
gleichbleibendem Lastzustand definiert sind. Oben genannte
Beziehung 1) ist gültig für alle Schaltzustände, ob Zug- oder
Schubschaltung oder Hoch- und Rückschaltung, wobei jedoch bei
Rückschaltungen sich die Gesamtkorrekturgröße Z nicht aus X
sondern aus Y errechnet was die Formel 2) deutlich macht. Für
die Rückschaltungen besitzt z. B. das oben erwähnte Vierbereichs-
Getriebe nach Fig. 8 bei gleicher vorerwähnter Übersetzungs
auslegung feste Korrekturfaktoren fz beispielsweise für die
Bereichsschaltung 2/1 = 2,17, für die Bereichsschaltung 3/2 =
1,49 und für die Bereichsschaltung 4/3 = 1,57.
Nachdem die Korrekturfaktoren fz sowohl für die Hochschaltung
als auch für die Rückschaltungen jeweils eine feste Verhältnis
zahl darstellen, können diese in das Steuergerät bzw. den
Prozessor als konstante Faktoren einprogrammiert werden, wobei
auf die zusätzlichen kostenaufwendigen Einrichtungen für die
Drucksignale für Δp alt und Δp neu für den Rechenprozeß
verzichtet werden kann. Werden zur Ermittlung des Korrektur
faktors fz die Hydrostatdrücke Δp alt und Δp neu benutzt, so
können diese mit ausreichender Genauigkeit sowohl aus den
Differenz-Drücken als auch aus den absoluten Hydrostat-Drücken
errechnet werden. Die oben erwähnte Beziehung für die
Schaltkorrektur geht von der ausreichenden Genauigkeit aus, daß
der Drehzahlschlupf des Hydrostatgetriebes sich annähernd
proportional zum Hydrostatdruck verhält. Sollten hier jedoch
nennenswerte, nichtproportionale Unterschiede vorliegen, so kann
dies entsprechend berücksichtigt werden, z. B. durch eine
weitere Anpassung des Faktors fz oder einer Anpassung in einem
weiteren, später beschriebenen Faktor fk.
Unter Berücksichtigung verschiedener Betriebsverhältnisse sieht
die Erfindung desweiteren einen Korrekturfaktor fk vor, der
verschiedene Einflußgrößen wie Art der Kupplung, Lamellen-,
Konus-, Zahnkupplung oder allgemein Reibkupplungen oder/und
Öltemperatur oder/und Verstellgeschwindigkeit oder/und weitere
Betriebseinflüsse berücksichtigt. Die Volumen- bzw. Verstell
korrektur wird hier nach folgender Beziehung ermittelt:
V neu = V alt - (V alt - V theor.) · fz · fk
Die Gesamtkorrekturgröße Z wird hierbei um einen festgelegten
konstanten oder variablen Faktor fk entsprechend den vorge
nannten Einflußgrößen verkleinert. Dies bedeutet z. B., daß das
Öffnungssignal für die alte Kupplung abhängig von der Art der
Kupplung früher oder später ausgelöst wird.
Als weitere Variante zur Verstellkorrektur ist vorgesehen, daß
der Hydrostatdruck Δp alt zur Ermittlung der neuen
Verstellgröße benutzt wird, wobei die neue Verstellgröße V neu
durch ein Drucksignal Δp neu begrenzt wird nach der Beziehung
Δp neu = Δp alt · fzp · fk oder als Annäherungswert
p neu - p alt · fzp · fk
wobei fzp einen konstanten, in der Getriebeauslegung fest
gelegten Faktor darstellt, der sich größenmäßig verhält nach der
Beziehung
fzp = Δp neu/Δp alt.
Die Verstellgröße des Hydrostatgetriebes wird durch eine
elektrische Größe, z. B. als Stromgröße des Proportionalventils
der Hydrostatverstellung oder/und eine direkte Stromgröße, die
aus einem mit der Hydrostatverstellung verbundenen Potentiometer
signalisiert wird. Im Hinblick auf besonders genaue
Verstellwerte für die Bereichsschaltung zur Erzielung
bestmöglicher Schaltqualität ist es sinnvoll, neben dem für die
Hydrostatverstellung erforderlichen elektrischen Stromes des
Proportional-Ventiles oder auch der rein-hydraulischen Steuerung
für die Verstellung ist es sinnvoll, die direkte Hydrostat
verstellgröße durch einen Potentiometer zu ermöglichen, wobei
das Stromsignal aus dem Potentiometer die genauen Meß- und
Schaltsignale für die Hydrostat-Verstelleinrichtung bietet. Eine
Direktübertragung der Verstellgröße bzw. des Hydrostat-Verstell
winkels ist auch durch bekannte mechanische oder/und
hydraulische oder elektrische Mittel möglich, wodurch die
erfindungsgemäße Schaltkorrektur realisierbar ist.
Die beschriebene Schaltkorrektur eignet sich besonders für
stufenlose Leistungsverzweigungsgetriebe wie z. B. in den
europäischen Patentschriften 0 222 108 oder 0 386 214 oder
0 238 521, deren Inhalt Mitbestandteil dieser Erfindung sind,
näher beschrieben.
Der Schaltplan gemäß Fig. 8 und das Getriebeschema Fig. 3
zeigen den schematischen Aufbau eines stufenlosen
Leistungsverzweigungsgetriebes mit dem hydrostatischen Wandler
4c sowie eine Darstellung der Steuerung/Regelung mit den
Ansteuerventilen für die Bereichskupplungen. Das Getriebe
besitzt hierbei vier hydrostatisch-mechanische Vorwärts- und
zwei hydrostatisch-mechanische Rückwärtsbereiche. Das Getriebe
besitzt zusätzlich eine Arretiereinrichtung FH in Form einer
Brems- oder formschlüssigen Einrichtung, um Schaltglieder des
Getriebes bereits vor Starten des Motors bzw. vor Ansteuerung
einer Kupplung bei Fahrzeugstillstand vor unkontrolliertem
Rotieren zu schützen. In diesem Fall wird z. B. ein Hohlrad eines
Planetengetriebes festgehalten, z. B. durch ein federbelastetes
Getriebeglied, das nach Einlegen eines Schaltbereiches bzw. nach
Vorwahl über die Wähleinrichtung 108 automatisch über einen
Öldruck gegen den Druck der Feder ausgeschaltet wird sobald der
erste Vorwärts- bzw. Rückwärtsbereich bzw. die entsprechende
Fahrtrichtung vorgewählt ist. Nach Starten des Motors und bei
Neutralstellung der Wähleinrichtung wird gemäß der Erfindung
eine der für die Bereichsschaltungen dienende Kupplung,
vorzugsweise die Kupplung KV oder Kupplung KR geschlossen, zum
sicheren Stillstand der abtriebsseitigen Getriebeglieder. Als
zusätzliche Einrichtung dient eine sogenannte Parksperre, in
bekannter Form, oder entsprechende Bremseinrichtung als
Arretiereinrichtung, die bei Fahrzeugstillstand die
Abtriebswelle gegenüber dem Getriebegehäuse arretiert.
Für die Hydrostat-Bremseinrichtung bzw. den Hydrostat-Retarder
nach Fig. 4 bzw. Energie-Speichereinrichtung nach Fig. 5 sieht
die Erfindung desweiteren zur Verbesserung des
Geräuschverhaltens eine Einrichtung zur Senkung des
Geräuschverhaltens des Hydrostaten 4c vor, indem eine oder
beide der Steuerscheiben oder Steuerspiegel des Hydrostat
getriebes 4c abhängig zu verschiedenen Betriebsparametern um
einen bestimmten Winkel β verdreht wird/werden, wie in
Fig. 7 der bekannten Druckschrift DE 39 01 064 bereits
dargestellt. Das Verdreh-Signal kann vorzugsweise bei
Schubbetrieb oder Bremsbetrieb automatisch ausgelöst werden nach
Verdreh-Funktion, z. B. wie in vorgenannter bekannter
Druckschrift beschrieben.
Die Erfindung sieht desweiteren eine Einrichtung zur
Verbesserung des Getriebewirkungsgrades und auch zur
Verbesserung der Schadstoff-Emissionswerte vor, indem in der
Elektronik bzw. dem Steuergerät 5 die Wirkungsgradkennwerte des
Motors und des Getriebes (Motorkennfeld, Getriebewirkungsgrad
kennfeld) eingespeichert sind und als Informationsquelle für die
Getrieberegelung dienen. Die Steuer- und Regeleinrichtung 5 bzw.
die Elektronik ermittelt für jeden Betriebszustand die jeweils
günstigste Motordrehzahl unter Berücksichtigung des jeweils
günstigsten Wirkungsgradpunktes des Motors und des
Wirkungsgradpunktes des Getriebes, woraus der Prozessor 5 aus
einer entsprechenden Vergleichsrechnung die günstigste
Motordrehzahl bzw. die günstigste Getriebeübersetzung ermittelt
und einstellt.
Die Erfindung besitzt außerdem Einrichtungen zur Verbesserung
der Schadstoffemissionen, wobei zusätzliche Betriebsparameter,
wie Lufttemperatur, Luftdruck, durch entsprechende Sensoren und
entsprechende Informationen berücksichtigt werden. Hierzu wird
die Motordrehzahl in Abhängigkeit zu den betreffenden Betriebs-
und Umweltparametern entsprechend angepaßt, wobei die Parameter
zur Ermittlung der Verbrauchsbestwerte und die Parameter zur
Optimierung der Schadstoffemission in die Gesamtermittlung bzw.
Gesamtberechnung miteinbezogen werden, woraus die günstigste
Motordrehzahl bzw. die günstigste stufenlose Übersetzung
festgelegt und über das Steuer- und Regelgerät automatisch
eingestellt wird. Da der Verbrauchsbestpunkt nicht immer dem
schadstoffärmsten Betriebszustand entspricht, ist es gemäß der
Erfindung möglich, eine entsprechende Kompromißlinie festzulegen
und einzuprogrammieren, auch unter Berücksichtigung von
Parametern hinsichtlich der Fahrleistungen, insbesondere unter
den Aspekten der Sicherheit, z. B. zur Realisierung eines guten
Beschleunigungsverhaltens für schnelle Überholvorgänge oder zur
Realisierung allgemein sportlicher Fahrweise und der
Ausnutzbarkeit optimaler Fahrleistung.
Für das Starten des Motors, insbesondere im Kaltzustand bei
einer Antriebskombination mit einem stufenlosen hydrostatischen
Leistungsverzweigungsgetriebe, z. B. bei einer Getriebe-
Ausführung wie in Fig. 3 dargestellt, bei dem im Anfahrzustand
der Hydrostat auf Fördervolumen eingestellt ist, besitzt die
Erfindung eine Einrichtung, nach der das Fahrzeug in optimal
kurzer Zeit in Betriebsbereitschaft bzw. auf Betriebstemperatur
gebracht werden kann. Beim Starten des Motors ist hierbei das
Hydrostatgetriebe 4c in seinem Verstellvolumen auf Null oder auf
eine kleine Verstellgröße eingestellt, so daß kein oder nur
wenig Öl gefördert werden kann, um das Antriebsdrehmoment des
Hydrostaten gering zu halten. Die Bereichskupplungen K1; K2; K3;
K4 sind hierbei geöffnet. Um die Hydrostatverstelleinrichtung
nun schnellstmöglichst in Anfahrstellung bringen zu können, bei
der die entsprechende Bereichskupplung, bevorzugt im
Synchronzustand, schließbar ist, wird der Hydrostat in
Abhängigkeit zur Motordrehzahl bzw. zur günstigsten Motor-
Leerlaufdrehzahl ausgeschwenkt, wobei die
Verstellgeschwindigkeit abhängig ist von der
Erwärmungsgeschwindigkeit des Öls, das das Antriebsdrehmoment
des leerlaufenden Hydrostatgetriebes und das Motordrehmoment in
diesem Betriebszustand bestimmt. Eine entsprechend vorbestimmte
Motordrehzahl, insbesondere Leerlaufdrehzahl, bestimmt durch
seine Signalgröße die Verstellgeschwindigkeit des Hydrostaten
bis Erreichen der Anfahrstellung vor Schließen der
entsprechenden, Bereichskupplung. Eine zu schnelle
Hydrostatverstellung würde eine zu starke Motordrückung aufgrund
des zu großen von der Öltemperatur abhängigen Hydrostat-
Antriebsmomentes bewirken, was durch das genannte Motordrehzahl-
Signal verhindert wird. Die betreffende Bereichskupplung wird
hierbei zweckmäßigerweise erst nach Vorwahl des Fahrers
geschlossen. Eine noch schnellere Betriebsbereitschaft ist
durch zusätzliches manuelles oder automatisches Gasgeben, z. B.
durch entsprechendes Start-Programm erzielbar. Im Startprogramm
kann in Abhängigkeit zur Temperatur eine unterschiedlich große
bzw. angepaßte Leerlaufdrehzahl einprogrammiert werden, wobei
hohe Leerlaufdrehzahl niedriger Temperatur, bevorzugt
Öltemperatur, zugeordnet ist. Die Betriebsbereitschaft, bei der
das Hydrostatgetriebe in Anfahrstellung ausgeschwenkt ist, kann
durch ein akustisches oder optisches Signal angezeigt werden,
wobei die Anzeige innerhalb des nichtbetriebsbereiten Zustandes
oder durch ein kurzzeitiges, nach Betriebsbereitschaft
ansprechendes Signal wirksam ist. Die Anfahrstellung des
Hydrostaten kann, je nach Getriebeauslegung, bei einer
bestimmten Verstellgröße, bevorzugt am Endpunkt der Verstellung,
festgelegt sein. Das Signal zur Ausstellung des
Hydrostatgetriebes auf Anfahrstellung nach Starten des Motors
kann auch in Abhängigkeit der Öltemperatur oder/und in
Abhängigkeit zur Motordrehzahl oder/und in Abhängigkeit zum
Hydrostatdruck bzw. Differenzdruck oder weiteren
Betriebseinflüssen automatisch ausgelöst werden. Die
Hydrostatverstellung bei Null oder kleinerem Verstellwinkel beim
Motor-Starten wird vorteilhaft durch eine, an sich bekannte
Feder-Arretierung fixiert.
Im Hinblick auf eine optimal kurze Schaltzeit für die
Bereichsschaltungen wird die Hydrostatverstelleinrichtung
unmittelbar nach geschlossener neuer Bereichskupplung in die
Gegenrichtung umgesteuert. Diese, wie alle bereits genannten,
auf Schaltzeitverkürzung bezogenen Funktionen können auf
elektronischem Weg in der Steuerlogik auf bekannte Weise
einprogrammiert werden. Die vorgenannte Hydrostatumsteuerung
kann auch durch ein entsprechendes, nicht dargestelltes
Wechselventil, das zum Beispiel in Abhängigkeit des
Steuerdruckes pK2 für die zweite Bereichskupplung umgesteuert
wird, realisiert werden (siehe Fig. 7a).
Die Bereichskupplung K1 bis K4 und KV, KR sind bevorzugt als
formschlüssige Kupplungen mit oder ohne Abweisverzahnung, wie
aus der DE-A-39 03 010 und der DE-A-41 04 167 bekannt,
ausgebildet.
Gemäß Darstellung in Fig. 6k kann sowohl für die RQV- als auch
für die RQ-Regelung die Summe der Signal-Größen a + b zur
Bildung eines Steuersignals c dienen, wobei c auch als
Differenz-Signal für die Getriebeverstellung bezeichnet wird.
Mit steigendem Gaspedalweg fällt das Gaspedalsignal a ab, das
heißt, daß bei Verbindung des Gaspedals mit einem Potentiometer
mit zunehmendem Gaspedalweg der Steuerstrom für das Signal a
abnimmt. Das Differenzsignal "c-soll" bildet vorzugsweise eine
konstante Größe über den gesamten Motordrehzahlbereich. Jede
Abweichung vom Steuersignal "c-soll" führt zu einer
automatischen Übersetzungsänderung, wobei eine Abweichung in
Richtung "+" eine stufenlose Übersetzungshochschaltung und bei
"-" eine Übersetzungsrückstellung bewirkt. Im Anfahrzustand
wird durch den zusätzlichen Einfluß des Bremspedal-Signals f
das Differenzsignal c nach unten (-) gedrückt, um den
Fahrzeugstillstand sicherzustellen, wobei bei Loslassen der
Bremse und Rücknahme des Bremssignals f der Anfahrvorgang
eingeleitet wird. Diese Steuerungsart hat den Vorteil, daß die
Hydrostatverstellung kostengünstig aufführbar ist und z. B. mit
nur einem Magnetventil oder Proportional-Ventil oder
Schaltmagnet mit Proportionalverstärker ansteuerbar ist.
Die Fahrregelung ist prinzipiell so ausgelegt, daß
Motordrehzahl-Signal b und Motorregel-Signal a Gleichgewicht
anstreben. Das heißt, jede Abweichung führt zu einer
Gleichgewichtsstörung, wodurch eine entsprechende
Übersetzungsänderung ausgelöst wird, bis die beiden Signale a
und b bzw. k und b wieder im Gleichgewicht sind. Signal a bzw.
k bildet somit den Soll-Wert und b den für die Fahrregelung
wirksamen Ist-Wert. Das vom Fahrpedal abhängige Signal a kann
hierbei ein direktes Signal oder ein entsprechend der
verbrauchs-orientierten Kennlinie des Motors moduliertes Signal
sein, wobei bevorzugt die Motorregelung direkt über die
Fahrregelung bzw. eine gemeinsame Regeleinrichtung für Motor und
Getriebe, z. B. durch ein Steuer- oder Motorregel-Signal k, in
Verbindung steht (s. Fig. 6i bzw. 6m).
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß nach
Starten des Motors vor Betätigen des Vorwähl- bzw. Fahrhebels
108 die Bremse betätigt werden muß, wobei über das Bremssignal
bzw. Brems-Betätigungssignal f der Sychronzustand vor Schalten
der ersten Bereichskupplung K1 hergestellt wird, daß heißt, daß
die Funktion des Wählhebels 108 erst nach betätigter Bremse
wirksam wird. Im Zusammenwirken von Motor-Drehzahl-Signal b,
Motorregel-Signal a und dem Bremssignal f wird eine
Stillstandsregelung aktiviert, wobei nach Loslassen der Bremse
und Verminderung des Bremssignals f der Anfahrvorgang
eingeleitet wird. Die Signalgröße für das Bremssignal f ist
vorzugsweise abhängig von der Größe der Bremsbetätigungskraft
oder/und dem Betätigungsweg. Das Bremssignal f nimmt auf den
Anfahrvorgang derart Einfluß, daß bei Verringerung bzw. bei
Veränderung dieses Signals eine Übersetzungsänderung zum
Anfahren erfolgt, wobei bei losgelassener Bremse bzw. bei
Verminderung des Bremssignals f auf Null sich eine
Fahrgeschwindigkeit einstellt, die so groß ist als es die
Leerlaufleistung des Motors bei jeweils gegebenem Fahrwiderstand
zuläßt oder daß durch ein zusätzliches Signal, was auch ein
Leerlauf-Drehzahlsignal sein kann, diese "Leerlauf-
Geschwindigkeit" auf eine gewisse Mindestgeschwindigkeit
begrenzt wird. Für Rangiervorgänge bzw. für INCH-Betrieb ist es
möglich, eine zusätzliche, vorzugsweise vorwählbare
Motorregelfunktion einzuprogrammieren, die gegebenenfalls eine
automatische Anhebung der Motordrehzahl bewirkt, für den Fall,
daß höhere Zugkräfte bzw. höhere Motorleistung gefordert wird
ohne das Gaspedal betätigen zu müssen. Diese Einrichtung erspart
ein zusätzliches INCH-Pedal. Auch ist es möglich, zum "Inchen"
oder für Reversierbetrieb die Motordrehzahl, z. B. durch den
Handgas-Hebel HG, zu variieren oder eine höhere Motordrehzahl
über das Handgas vorzuwählen. Als weitere Variante ist
vorteilhaft auch der Wählhebel 108 für den INCH- oder/und
Reversierbetrieb betätigbar.
Das für die Übersetzungs-Rückregelung wirksame Bremssignal f
kann in Abhängigkeit zur Bremsbetätigungskraft oder/und in mehr
oder weniger großer Abhängigkeit zur Motordrehzahl stehen, wobei
vorzugsweise im unteren Geschwindigkeitsbereich und
Anfahrbereich, z. B. beim Loslassen der Bremse der Bremsanteil
über die Betriebsbremse sehr gering oder nahezu Null sein kann.
Das Bremssignal f kann also je nach Art des Fahrzeuges
entsprechend einer bestimmten Bremskennlinie eine feste oder
variabel zu verschiedenen Betriebsparametern sich veränderbare
Kennlinie darstellen.
Auch die Bremssignale 113; 217; 215 der Brems-, Steuer- und
Regeleinrichtung für die Retarder-Bremsanlage, bevorzugt
Hydrostat-Retarder, nach Fig. 2; 4; 4a; 5; 6, oder einen
Retarder bekannter Art, können vorteilhaft mittelbar oder
unmittelbar mit dem Bremssignal f in Wirkverbindung gebracht
werden oder als Bremssignal f wirksam sein.
Die Erfindung sieht desweiteren vor, den bereits eingangs
beschriebenen Kick-down-Effekt kd für Beschleunigungsvorgänge in
Abhängigkeit zu verschiedenen Betriebsparametern unterschiedlich,
bevorzugt nach einer konstanten oder variablen Kick-down-
Kennlinie kd, zu gestalten, wie in Fig. 6l dargestellt. Die
genannten Betriebsparameter können sein: Ausgangs
geschwindigkeit, Gas- bzw. Fahrpedalweg, Veränderungs
geschwindigkeit des Gas- bzw. Fahrpedals, Lastzustände,
Ausgangsübersetzung, fahrzeugspezifische Forderungen u. a. Bei
niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit oder im Anfahrbereich ist kein
Kick-down-Effekt gegebenen, vielmehr ist hier mit der
Gaspedalstellung und Motordrehzahlerhöhung eine
Übersetzungsveränderung nach oben vorgesehen, so daß ein hohes
bzw. optimales Beschleunigungsverhalten aus dem Start möglich
ist. Beim Starten nach losgelassener Bremse bzw. im
Anfahrvorgang wird in Abhängigkeit des Motordrehzahl-Signals b
eine spontane kontinuierliche Übersetzungshochschaltung
ausgelöst, die in ihrer Verstellgeschwindigkeit so bemessen ist,
daß je nach fahrzeugspezifischen Forderungen, z. B. in
Abhängigkeit zur Gaspedalverstellgeschwindigkeit oder/und -weg
und je nach Wunsch des Fahrers ein akustisch angenehmes
Drehzahlverhalten des Motors gegeben ist, wobei im Rahmen der
gegebenen Motorleistung bereits im Anfahrzustand bzw. unteren
Geschwindigkeitsbereich maximale Beschleunigung ausnutzbar ist.
Bei Fahrzeugen, insbesondere mit drehzahlgeregelten
Verbrennungsmotoren nach Art einer RQV-Regelung (mit RQV-
regelung auch alle RQV-ähnlichen Motorregelungen eingeschlossen)
bildet das Differenz-Signal delta s (siehe Fig. 6i) eine
Auslegungsgröße bezogen auf den lastlos betriebenen Motor, die
unterschiedliche Größe über die Motordrehzahl haben kann. Delta
s bzw. die Soll-Kennlinie für das Fahrpedal-Signal a bzw. Motor-
Regelsignal k ist vorzugsweise so ausgelegt, daß im Normal-
Betrieb immer möglichst der Verbrauchsbestzustand oder/und die
Vollastlinie oder/und vorbestimmte Betriebslinie durch
entsprechende Übersetzungsanpassung angesteuert wird. Die
Signalgrößen a; k und b sind hierbei deckungsgleich bzw.
suchen durch entsprechende Übersetzungsanpassung das
Gleichgewicht. Hiermit, ist auch bei RQV-Motorregelung ein
weitgehend verbrauchsorientierter Betrieb möglich. Das
Differenzsignal delta s ist vorteilhafterweise im unteren
Geschwindigkeits- bzw. Übersetzungsbereich relativ klein, da die
für die Fahrregelung erforderliche Motordrückung hier nicht oder
kaum wirksam ist. Hier kann ein im Anfahrbereich wirksames
zusätzliches Signal als Begrenzungssignal auf eine Mindest-
Anfahrgeschwindigkeit dienen.
Die Soll-Kennlinie a; k ist eine vorprogrammierte Kennlinie, die
jeder Fahrpedalstellung bzw. jeder Motor-Regelsignal-Größe eine
bestimmte Motordrehzahl und somit Leistungsgröße zuordnet. Je
nach den Forderungen kann diese Kennlinie einer Verbrauchs
bestlinie oder einer leistungsorientierten Linie, entsprechend
einem Sportprogramm oder einer oder mehreren dazwischenliegenden
Kennlinien entsprechen. Die Kennlinien a; k entsprechen den in
Fig. 6f dargestellten Kennlinien A1, A2, A3, A4. Wie bereits
beschrieben und auch später noch erläutert, ist je nach
Fahrzeugart und den spezifischen Fahrzeugforderungen die
Regelung so auslegbar, daß zwischen den beiden Grenzlinien A1
und A4 eine stufenlose oder stufenweise Verschiebung in
Abhängigkeit zu verschiedenen Betriebsparametern oder/und in
Abhängigkeit zur Fahrer-Charakteristik gebracht werden.
Für die Geschwindigkeitslimitierung sieht die Erfindung vor, bei
RQV- bzw. RQV-ähnlicher Motorregelung bei vorgewählter Konstant-
Motordrehzahl die betreffende Grenz-Geschwindigkeit durch ein
entsprechendes Signal, z. B. Übersetzungs- oder Abtriebsdrehzahl-
Signal d zu begrenzen. Bei Erreichen der Vollast wird
automatisch infolge der Motordrückung und damit verbundenem
Unterschreiten des Motordrehzahl-Signals b gegenüber des mit dem
Fahrpedal vorgegebenen Fahrpedal-Signals a bzw. Motorregel-
Signals k die Übersetzung zurückgeregelt, so daß sich
automatisch innerhalb der vorgewählten Grenzgeschwindigkeit die
Geschwindigkeit einstellt, die der vorgewählten Vollastleistung
entspricht. Die Motordrehzahl bleibt hierbei entsprechend den
Forderungen für PDO- oder Zapfwellenbetrieb eines Schleppers
konstant.
Für Anwendungen ohne die Forderung konstanter Motordrehzahl,
z. B. für Pflug- oder Transportbetrieb, sieht die Erfindung
desweiteren eine Einrichtung vor, die nach Erreichen der
vorgewählten Grenzgeschwindigkeit eine verbrauchs-orientierte
Absenkung der Motordrehzahl bewirkt. Wie in Fig. 6 m
dargestellt, dient hierfür eine Regel-Linie br, die dem
Fahrpedal-Signal a bzw. Motor-Regelsignal k zugeordnet ist. Das
Signal br entspricht einer oberen Motordrehzahl, die die
Drehzahl-Obergrenze und somit den Regelbereich delta sr
bestimmt. Die Motor-Regelfunktion beruht darauf, daß bei
Erreichen bzw. Überschreiten der Drehzahl-Obergrenze aufgrund
abfallenden Fahrwiderstandes eine Übersetzungshochschaltung
ausgelöst wird, so daß die Motordrehzahl, auf der verbrauchs
orientierten Soll-Kennlinie abgesenkt werden kann. Das
Fahrpedal-Signal a wird hierbei ersetzt durch das in der Steuer-
Einrichtung bzw. der elektronischen Regelung gebildete Motor-
Regelsignal k. Das Motor-Regelsignal k hat hierbei
deckungsgleichen Verlauf mit dem Motordrehzahl-Signal br. Bei
Betriebszuständen, bei denen der Fahrwiderstand, der durch die
Geschwindigkeitslimitierung vorgegebene Motorleistung
übersteigt, wird automatisch bei dieser Fahrregelung, gemäß
Fig. 6 m, durch die zwangläufig wirksame Motordrückung eine
Übersetzungsrückregelung bewirkt, derart, daß das Motordrehzahl-
Signal br das Fahrpedal-Signal a bzw. Motor-Regelsignal k
unterschreitet und dadurch das Übersetzungsrückstell-Signal
auslöst oder daß in entgegengesetzter Folge im Rahmen der zur
Verfügung stehenden Motorleistung das Motor-Regelsignal k und
somit die Motorleistung entsprechend ansteigt. Die
Motorleistungs-Erhöhung kann auch manuell durch entsprechende
Veränderung des Gaspedals bzw. der Wähleinrichtung angepaßt
werden.
Bei Normalbetrieb ohne PDO- bzw. Zapfwellen-Schaltung, bei der
also keine Konstant-Motordrehzahl-Forderung besteht, kann bei
einer Kombination sowohl mit RQ- als auch RQV-geregeltem Motor
am Geschwindigkeits-Limitierungspunkt bei Teil-Leistungsbetrieb
verbrauchsorientierter Betrieb gefahren werden. Die
Geschwindigkeits-Limitierung erfolgt hierbei durch die Regelung
über das Abtriebs-Drehzahl-Signal d. Wie bereits beschrieben,
ist auch hier jeder Motorleistung eine verbrauchsgünstige
Motordrehzahl zugeordnet, d. h. daß an der Grenzgeschwindigkeit
des Limitierungspunktes eine automatische Drehzahl-Absenkung im
Teillastbereich ausgelöst wird durch entsprechende automatische
Übersetzungs-Änderung bzw. Übersetzungs-Hochschaltung. Die
entsprechende Regelung erfolgt über den Soll-/Ist-Wert-
Vergleich des Drehzahl-Signals b bzw. br und dem Motor-
Regelsignal k, wobei das entsprechende Motor-Regelsignal k im
Steuergerät bzw. im elektronischen Prozessor gebildet und als
Ausgabe-Signal dem Verbrennungsmotor M zugeleitet wird. Diese
Regelung ist sowohl für RQ- als auch RQV-Motor-Regelung
geeignet. Die Regel-Kennlinie k entspricht, wie erwähnt, der
verbrauchsorientierten oder auch einer leistungsorientierten
oder einer dazwischenliegenden automatisch veränderbaren
Kennlinie A1; A2; A3; A4 gemäß Fig. 6f in Abhängigkeit zu
verschiedenen Betriebsparametern, je nach Fahrzeugart oder/und
Fahrer-Charakteristik. Auch über die Regelfunktion, wie in Fig. 6k
dargestellt, ist diese Regelungsart möglich, wobei das
Differenz-Signal c aus der Summe der Regelsignale k; a plus b,
d. h. Motor-Regelsignal plus Motor-Drehzahl-Signal gebildet
wird.
Bei beiden Regelungsarten gemäß Fig. 6i oder Fig. 6k sind RQ-
und RQV-ähnliche Motorregelungen anwendbar.
Die Geschwindigkeits-Limitierungsfunktion kann gespeichert
oder/und nach Belieben unterbrochen oder/und aufgehoben werden
durch Betätigung des Bremspedals oder Gaspedals oder einer
sonstigen Betätigungseinrichtung und beliebig wieder abgerufen
werden.
Die Regel-Charakteristik gemäß Fig. 6m kann sowohl für RQV-
als auch für RQ-, d. h. leistungsgeregelte Motoren Anwendung
finden, wobei bevorzugt eine gemeinsame für Motor und Getriebe
wirksame Steuer- und Regeleinrichtung eingesetzt wird.
Die Wähleinrichtung ist so ausgebildet, daß wahlweise eine
Geschwindigkeits-Limitierung mit Konstant-Motorregelung für PDO-
bzw. Zapfwellenbetrieb oder die Geschwindigkeits-Limitierung für
verbrauchsorientierten Betrieb bzw. Normalbetrieb schaltbar ist,
z. B. durch ein gemeinsames oder getrenntes Betätigungsorgan,
z. B. mit der Zapfwellenschaltung wird gleichzeitig Konstant
drehzahl-Funktion vorgewählt.
Zur Wirkungsgradverbesserung werden die Hydrostat-Komponenten
A und B in ölleerem Gehäuse betrieben. Desweiteren ist eine
drehzahl- oder/und lastabhängige, insbesondere vom
Hydrostatdruck abhängige Druckmodulation des Speise- und
Versorgungsdruckes des Getriebes vorgesehen, wobei bevorzugt die
Stabilisierungskräfte für den Hydrostat-Zylinderblock der
Verstelleinheit A und der Konstanteinheit B über den
modulierten hydraulischen Druck, das heißt mit
drehzahlabhängigem Druck an die Ventilplatte bzw. dem
Steuerspiegel angedrückt werden. Darüberhinaus ist eine
formschlüssige Niederhalterung der Kolben-Gleitschuhe eingebaut,
um federkraftabhängige und reibverlust-bedingte
Wirkungsgradverschlechterungen zu vermeiden. Ähnliche
Einrichtungen sind aus der DE-A-39 01 064 bekannt.
Die hydrostatische Bremsanlage ist in einer weiteren
Ausführungsform so ausgebildet, daß das Druckbegrenzungsventil
für den Hydrostatdruck zwischen den beiden Hochdruckleitungen
206 und 207 als Hochdruckregler 217 bzw. Arbeitsdruckregler und
somit als regelbares Druckventil ausgebildet ist. Im
Bremsbetrieb wird die über das Hydrostatgetriebe 4c fließende
Bremsleistung in Form von Druckflüssigkeit über dieses
Druckregelventil 217 und gegebenenfalls eine entsprechend
ausgebildete Ventilanlage 218 bzw. 218a auf die Niederdruckseite
des Hydrostatgetriebes mit oder ohne zwischengeschaltetem
Ölkühler 205 geleitet. Im Hinblick darauf, daß die Öltemperatur
in akzeptablem Rahmen gehalten wird, wird die Bremsleistung auf
eine entsprechend große Ölmenge verteilt, das heißt, daß das
Druckregelventil 217 gegebenenfalls in Abhängigkeit zu einem
Temperatur-Signal oder/und einem Drucksignal oder/und anderem
Lastsignal oder entsprechenden dafür nutzbaren Betriebssignalen
ansteuerbar ist, wobei gleichzeitig die betreffende Ölmenge bzw.
Bremsölmenge, die über das Druckventil bzw. Druckregelventil 217
geführt wird, durch entsprechende Verstellgröße des
hydrostatischen Wandlers 4c angepaßt wird. Dies bedeutet, daß
die Hydrostatverstellung und die Hochdruckregelung den Öldruck
und die Ölmenge bestimmen. Das Temperatursignal resultiert aus
dem höhererwärmten Öl nach dem Druckregler 217 bzw. 215.
Ein Speise-Druckventil. 233 sorgt für die Aufrechterhaltung des
Speisedruckes. Dieses Ventil ist hierbei vorteilhaft als Druck
regelventil ausgebildet, um einen variablen unterschiedlichen
Betriebssituationen anpaßbaren Speisedruck zu ermöglichen,
insbesondere im Hinblick auf Wirkungsgradverbesserung. Bei
Teillastbetrieb kann zum Beispiel die Druckregelung über ein
Drehzahl-Signal oder/und weiteren lastabhängigen Signalen
beeinflußt werden, um diesen Speisedruck auf einem niedrigst
möglichen Niveau zu halten, um die Verlustleistungen zu
minimieren. Auch das Druckregelventil 235 gemäß Fig. 4c erfüllt
die Aufgabe des regelbaren Druckventiles 233, wobei der
Speisedruck gleichzeitig als Steuerdruck, z. B. für
Schaltkupplungen dient. Im niedrigen Lastzustand wird hierbei
der Versorgungsdruck entsprechend abgesenkt zugunsten des
Wirkungsgrades.
Zur Erzielung eines möglichst optimalen Spül- und Kühleffektes
wird das über die Speisepumpe 231 in das Hydrostat-System
geführte Speiseöl über eine Einspeise-Einrichtung 216
realisiert, die es ermöglicht, daß die volle eingespeiste
Ölmenge in das Hydrostat-System und den Hydrostat-Kreislauf
eingebracht wird. Zu diesem Zweck sind Ein- und Ausspeise-
Öffnungen möglichst weit, bzw. so voneinander entfernt, daß
dieser Effekt erzielt wird. Wie in Fig. 4b dargestellt, folgt
die Ein- und Ausspeisung in die nierenförmig ausgebildeten
Ölführungsöffnungen 229 des Hydrostatgetriebes 4c derart, daß
z. B. die Einspeisung an einem Ende und die Ausspeisung am
anderen Ende der nierenförmigen Durchbrücke 229 erfolgt. Ein
entsprechendes Ventil 218a ist für diesen Zweck als Wechsel-
Ventil ausgebildet, das über den jeweiligen Hochdruck in den
Arbeitsdruckleitungen 206 bzw. 207 angesteuert wird. Das
Ausspeiseöl bzw. das aus dem Hydrostat-System zurückfließende Öl
über die Ölleitung 237 kann für die Versorgung der sonstigen
Getriebe-Elemente wie Schaltkupplungen und Schmierung dienen,
wobei über das Druckventil oder auch Druckregelventil 235 der
Versorgungsdruck für das Getriebe und der Speisedruck bestimmt
wird. Auch die Schmierung der Getriebe-Elemente erfolgt
vorteilhaft aus diesem Ölstrom, der z. B. über eine Drossel bzw.
ein Mengenventil 238 und dessen Druck über ein
Schmierdruckventil 236 bestimmt wird. Der Ölkühler 205 ist, z. B.
wie in Fig. 4c dargestellt, auf zweckmäßige Weise dem
Schmierdruck-Begrenzungsventil 236 nachgeordnet. Über den Kühler
205 wird bei diesem Schaltplan zwangsweise die volle
Speiseölmenge abzüglich des Leckölverlustes und der relativ
kleinen Schmierölmenge geführt, wodurch ein entsprechend großer
und gezielter Kühleffekt realisierbar ist.
Ein Schmierdruckventil 236 sorgt für die Aufrechterhaltung des
Schmierdruckes. Ein Sicherheitsventil 234 dient zur Absicherung
eines maximal zulässigen Öldruckes im Speisedrucksystem und den
entsprechenden Leitungen 239. Dieses Ventil 234 kann auch
wirkungsgradorientiert verstellbare Druckfunktionen haben
innerhalb eines begrenzten Druckbereiches, wobei der Öldruck in
Abhängigkeit zum Druckregelventil 235 um einen Differenzdruck
höher als der im Druckregelventil 235 erzeugte Versorgungsdruck
in den Leitungen 237, 241 ist.
Das Getriebe zeichnet sich desweiteren dadurch aus, daß das
Hydrostatgetriebe im ölleeren Gehäuse arbeiten kann, wodurch
Panschölverluste vermieden werden. Die Stabilisierungskräfte der
Hydrostat-Elemente bzw. der beiden Zylinderblöcke für die
Hydrostateinheiten A und B werden, wie bereits erwähnt, in
Abhängigkeit zu einem Drehzahldruck (Drehzahlsignal) oder/und
einem lastabhängigen Signal (z. B. Hydrostatdruck, Gaspedal-
Stellung, Drosselklappenstellung, Füllungsgrad oder andere
Betriebssignale) automatisch angepaßt, um unnötige Reibverluste
an den Gleitflächen der Hydrostat-Elemente, wie Gleitschuhe und
Steuerspiegel, zu verhindern.
Die Steuer- und Regeleinrichtung des Fahrzeuges oder/und des
Getriebes gemäß der Erfindung besitzt eine Einrichtung, die zur
Fahrertyp-Erkennung neben den bereits erwähnten Einrichtungen
alternativ oder zusätzlich so gestaltet ist, daß ein auf den
Fahrertyp zugeschnittenes Individual-Programm (I-Programm)
manuell oder automatisch vorwählbar ist. Dieses Programm
beinhaltet bevorzugt eine Einrichtung mit einem oder mehreren
unterschiedlichen Fahrprogrammen, die zwischen einem extrem
ekonomischen (Eco-Programm) und einem extrem sportlichen
Programm (S-Programm) eine Vielfalt von Programm-Möglichkeiten
realisierbar macht. Je nach Fahrertyp bzw. charakteristischem
Fahrverhalten des Fahrers ist dieses Individual-Programm
abrufbar bzw. vorwählbar, z. B. durch eine manuelle Einstellung,
etwa in der Form, daß ein mit einer Namens-Kennzeichnung
gekennzeichnete Drucktaste betätigbar ist oder eine automatische
Einstellung dieses Individual-Programms, z. B. durch die
automatische Sitzeinstellung oder/und Einstellung des Lenkrades
oder sonstige, auf den betreffenden Fahrer zugeordnete
Einstellungen in Verbindung steht.
Das Fahrprogramm sieht desweiteren neben guter Beschleunigungs
fähigkeit in verschiedenen Betriebssituationen auch die
Nutzbarmachung der Verbrauchsorientierung vor, derart daß z. B.
bei einem bestimmten Fahrertyp das verbrauchsorientierte (Eco-
Programm) bzw. extrem verbrauchsorientierte Programm automatisch
angesteuert wird in Abhängigkeit zu einem zeitlichen Verhalten
eines Beharrungszustandes in einem bestimmten Betriebszustand,
z. B. bei einer Konstant-Geschwindigkeits-Fahrt, woraus die
Fahrregelung bzw. Steuerlogik schließt, daß dieser Zustand
länger aufrechterhalten bleiben soll und entsprechend die
Motordrehzahl auf die Verbrauchsbestlinie bzw. möglichst nah an
die Verbrauchsbestlinie führt. Zur Vorbereitung, z. B. für einen
Überholvorgang wird kurzzeitig dieses "Eco-Programm" verlassen
bzw. kurzzeitig davon mehr oder weniger stark abgewichen durch
manuelle Betätigung, z. B. durch schnelles Gasgeben (Gaspedal-
Signal) über Gaspedal-Verstellgeschwindigkeit oder andere,
früher bereits erwähnte manuelle Betätigung oder durch eine
beliebige Hochführung der Motordrehzahl bei nahezu
gleichbleibender Fahrgeschwindigkeit, z. B. durch eine
Betätigungstaste oder einen -hebel am Lenkrad oder an einer
anderen Stelle, wie z. B. in Fig. 6a bis 6c dargestellt.
Das "Eco-Programm" ist in Abhängigkeit zu gewissen
Beharrungszuständen schnell oder allmählich einschaltbar, wobei
auch hier eine individuelle fahrertyp-abhängige
Vorprogrammierung möglich ist, etwa derart, daß z. B. die
Einschaltung des "Eco-Programms" in Form eines allmählichen
Überganges von "Sport- auf Eco-Zustand" erfolgt. Die
Veränderungsgeschwindigkeit richtet sich nach der Größe der
Beharrungszeiten in gleichbleibender Geschwindigkeit oder nach
Veränderungsgeschwindigkeiten, die abhängig sein können von
Straßen- oder/und Lastprofil.
Das stufenlose Leistungsverzweigungsgetriebe gemäß der Erfindung
sieht desweiteren vor, daß zur Verbesserung der
Bereichsschaltungen, insbesondere im unteren
Geschwindigkeitsbereich, bevorzugt im Brems- oder/und
Schubbetrieb, innerhalb der Bereichsschaltung vom höheren
Schaltbereich zum nächstniedrigeren Schaltbereich ein zwischen
die beiden Arbeitsdruckleitungen 206 und 207 des hydrostatischen
Wandlers 4c geschaltetes Bypassventil 216; 214; 215 anspricht
bzw. angesteuert wird, um ein eventuell unharmonisches
Zusammenwirken der Betriebsbremse gegen das Getriebe innerhalb
der Schaltphase zu verhindern. Die Bypass-Funktion kann auch
innerhalb eines größeren Geschwindigkeitsbereiches auch
außerhalb einer Bereichsschaltung bereits ansprechen, um bei
Fahrzeugabbremsung über die Betriebsbremse eine eventuell
mögliche Gegenwirkung durch den Triebstrang - Motor, Getriebe -
zu verhindern. Hierbei wird also automatisch eine volle oder
teilweise Triebabschaltung durch die erwähnte Bypassfunktion
bewirkt. Das erwähnte Bypassventil kann als nichtregelbares oder
regelbares Ventil bzw. Druckventil ausgebildet sein. Bei
Ausbildung in Form eines Regelventiles besteht die Möglichkeit,
eine mehr oder weniger gezielte Teilabschaltung des
Triebstranges - Motor und Triebräder - zu bewirken, wobei
vorzugsweise ein Differenzdruck zwischen den beiden
Arbeitsdruckleitungen 206 und 207 aufrechterhalten bzw.
eingestellt wird. Die Größe des vorgenannten Differenzdruckes
und dessen Druckverlauf bestimmt den noch verbleibenden
Triebanteil über das Getriebe. Im Hinblick auf hohe
Schaltqualität im Bremsbetrieb sorgt die Regelung dieses Bypass-
Druckventils 216; 214; 215 für einen angepaßten kontinuierlichen
Druckverlauf. Eine nachträgliche, gezielte
Übersetzungsanpassung, insbesondere nach Abschluß des
Bremsbetriebes oder/und Schubbetriebes wird vorzugsweise über
die Drehzahl-Vergleichseinrichtung, wie früher bereits erwähnt,
erzielt, indem nach erreichter Übereinstimmung der
Fahrgeschwindigkeit mit der Getriebeübersetzung die
Bypassfunktion durch das bzw. die entsprechenden Steuer- bzw.
Regel-Signale, bevorzugt mit kontinuierlichem Druckverlauf,
ausgeschaltet wird. Der genannte kontinuierliche Druckverlauf
kann auch als Steuer-/Regelsignal für die entsprechende
Übersetzungsanpassung genutzt werden. Als Regel-Signal bzw.
zusätzliches Regel-Signal zur Ansteuerung des Bypassventils kann
auch ein Bremssignal, das bevorzugt über das Bremspedal
ausgelöst wird, dienen.
Auf diese Weise ist es möglich, eine in bestimmten
Betriebssituationen schwierige, gezielte Nachführung der
Getriebe-Übersetzung auszugleichen. Auch eine unnötig hohe
Belastung der Kupplungsglieder infolge Gegeneinanderwirkens von
Getriebe und Bremse wird hierbei vermieden bei gleichzeitiger
Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen komfortablen und
schaltstoßfreien Verzögerungsverhaltens des Fahrzeugs. Diese
vorerwähnten Bypassfunktionen können abhängig von der
Fahrzeugart, insbesondere bei starken Abbremsvorgängen, vor allem
bei Vollbremsungen vorteilhaft sein.
Eine weitere oder zusätzliche Bremseinrichtung sieht vor, daß
abhängig zur Größe der geforderten Fahrzeug-Verzögerung bzw. der
Bremsstärke bei zu starkem Gegeneinanderwirken von Getriebe und
Bremse die betreffende Bereichskupplung öffnet, um den
getriebeseitigen Durchtrieb während der Bremsphase oder bis zum
Fahrzeugstillstand abzuschalten. Dies kann insbesondere bei
einer Vollbremsung notwendig sein.
Das vorbeschriebene Bypassventil 216; 114c; 217; 233; 214; 215
kann gleichzeitig als Bremsventil für den hydrostatischen
Retarderbetrieb und als Druckbegrenzungsventil des Hydrostaten
4c dienen. Das beschriebene Bypassventil ist bevorzugt als
Druckventil oder Druckregelventil gestaltet, das nicht unbedingt
als Bypassventil, sondern auch als Druckventil so ausgebildet ist,
daß das überströmende Öl für den Fall, daß nur geringe Ölmengen
bzw. Differenzölmengen auftreten, direkt in den Ölsumpf mit oder
ohne zwischengeschaltetem Ölkühler geleitet werden kann.
Eine weitere Verbesserung der Bereichsschaltung innerhalb des
Brems- oder/und Schubbetriebes wird erzielt durch die
Kombination der getriebeseitigen Abbremsung über den Einfluß des
Bremssignals auf die Getriebeübersetzung und das Zusammenwirken
mit dem beschriebenen Bypassventil. Durch den Einfluß des Brems
signals wird die Motordrehzahl angehoben aufgrund der
entsprechenden Übersetzungsänderung des Getriebes, wodurch
gleichzeitig die Spontanität der Schaltabläufe und der
Verstellgeschwindigkeiten positiv beeinflußt werden, da durch
höhere Drehzahl Steuerdrücke und Steuerölmenge, sowohl für die
Hydrostatverstellung als auch für die Kupplungs-Schaltelemente
verbessert wird. Durch das Zusammenwirken von Bremssignal,
Übersetzungssignal oder/und Motordrehzahlsignal oder/und
gegebenenfalls einem automatischen Füllungs- bzw.
Drosselklappen-Stellungssignal und gegebenenfalls weiteren
Betriebssignalen wird eine harmonische komfortable
Bereichsschaltung, auch in extremen Brems- und Schubsituationen
erzielt. Hierzu werden die Bremsanteile automatisch über die
normale Betriebsbremsanlage und die Getriebebremse derart
dosiert, daß ein Gegeneinanderwirken von Getriebe- und Betriebs
bremse verhindert wird, indem eine entsprechend angepaßte
Dosierung von Betriebsbremse und Getriebe- bzw. Retarder-
Bremsanlage durch Wirkverbindungen vorgenannter Signale erzielt
wird. Der Motorbremsanteil wird hierbei so dosiert, daß das
Motorgeräusch in akzeptablem Rahmen gehalten bleibt. Zum
Beispiel bei sehr niedrigen Fahrgeschwindigkeiten kann die
Motorbremsleistung trotz relativ hoher Bremskraft sehr niedrig
sein, wobei sinnvollerweise eine entsprechende Motor
drehzahlführung in Abhängigkeit auch zur Fahrgeschwindigkeit
oder/und der Getriebeübersetzung oder/und der Bremsgröße
vorprogrammiert werden kann. Dies ist schon deshalb vorteilhaft,
da bei niedriger Geschwindigkeit der vom Motor abzustützende
Getriebe-Bremsanteil auch bei niedriger Motordrehzahl relativ
groß ist aufgrund der entsprechend großen Getriebeübersetzung.
Die Erfindung sieht dafür vor, eine Motor-Drehzahl-Absenkung mit
bevorzugt kontinuierlichem Verlauf mit der Fahrzeugverzögerung
bzw. mit fallender Fahrgeschwindigkeit innerhalb des
Bremsbetriebes vorzuprogrammieren.
Im Hinblick auf ein komfortables und sicheres Bremsverhalten,
insbesondere im untersten Geschwindigkeitsbereich oder bei sehr
schnellen Verzögerungsvorgängen, ist es sinnvoll, die Funktion
des Bypassventils 216; 114c; 217; 216; 233; 204; 214; 215
zwischen den Arbeitsdruckleitungen 206 und 207 zu nutzen und
dieses so zu gestalten, daß nach oder bei Bremsbetätigung ein
Mindest-Differenzdruck zwischen den beiden Arbeitsdruckleitungen
206 und 207 aufrechterhalten bleibt, um eine
Übersetzungsnachführung über die stufenlose Regelung innerhalb
der Bremsphase zu ermöglichen, derart, daß nach oder bei
Bremsbetätigung nach Ansprechen des Bypassventils bzw.
Druckventils ein Mindest-Bremsanteil über das Getriebe wirksam
bleibt. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn die Getriebe-
Regelung eine Schaltphase von einem höheren in einen niedrigeren
Schaltbereich durchfahren muß, wodurch die kontinuierliche
Übersetzungsveränderung kurzzeitig unterbrochen wird bzw. keine
genaue Übersetzungsanpassung möglich oder erschwert ist. Der
oben genannte Mindest-Differenzdruck zwischen den beiden
Arbeitsdruckleitungen 206 und 204 kann als konstante Druckgröße
vorgegeben oder zur Erzielung eines komfortablen und sicheren
Fahr- und Bremsverhaltens entsprechend moduliert werden, z. B.
über Regeleinrichtung 5 und die entsprechenden Steuer-Signale
113; 215; 217. Je nach Art und Größe des Bremsbetriebes kann die
Bypass-Funktion so lange aufrechterhalten werden, bis die
Übersetzungsanpassung erfolgt ist. Die Bypass-Funktion kann
insbesondere bei sehr starken Abbremsungen bevorzugt dazu
dienen, daß innerhalb einer Schaltphase beim Rückschalt-Vorgang
die alte Kupplung vor Schließen der bzw. einer neuen Kupplung
öffnet, wobei das Fahrzeug bei geöffnetem mechanischem
Triebstrang, wobei alle Bereichs-Kupplungen je nach Getriebe-
Struktur geöffnet sein können, bis Fahrgeschwindigkeit Null
abgebremst werden kann oder daß nach Öffnen der alten Kupplung
über die Regeleinrichtung automatisch der Synchronzustand der
neuen Kupplung durch Drehzahlvergleich der entsprechenden
Getriebeglieder oder/und Messung der Verstellgröße des
Hydrostaten im fahrenden Zustand gesucht und darauf folgend das
Signal zum Schließen der neuen Kupplung erteilt wird. Der über
das genannte Bypass-Ventil aufrechterhaltene Differenzdruck
innerhalb der Bypass-Funktion sorgt für eine gezielte
Übersetzungsanpassung über die entsprechende Hydrostat-
Verstelleinrichtung und der Drehzahlnachführung der zweiten
Hydrostateinheit B.
Bei einer Getriebestruktur nach Fig. 3 würde bei einer
Vollbremsung, z. B. aus Bereich 4 bei noch geschlossener Kupplung
K4 und K2 eine Rückschaltung auf Bereich 3 durch Schließen der
Kupplung K3 und Öffnen der Kupplung K4 erfolgen und danach bei
erreichtem Synchronlauf der Kupplungsglieder für KV an der
Schaltstelle 3/2 diese Kupplung KV schließen und danach
nötigenfalls abhängig von der Verzögerungsgröße die Kupplung K2
öffnen. Innerhalb des Übersetzungsbereiches entsprechend Bereich
1 und 2 kann bei einem extremen Bremsvorgang der Triebstrang bei
geöffneter Kupplung K1 und K2 völlig offen sein und am Ende der
Bremsung oder veränderter Bremsstärke bei noch rollendem
Fahrzeug die Triebverbindung wieder einsetzen durch Schließen
der entsprechenden Bereichskupplung K2 bzw. K1, wobei vor
Schließen der betreffenden Kupplung K2 bzw. K1 der
Synchronzustand durch Drehzahlvergleich oder/und Anpassung der
entsprechenden Verstellgröße des Hydrostaten in der Fahrregel-
Einrichtung 5 gesucht wird. Das beschriebenen Bypass-Ventil 216;
114c; 217; 216; 233; 204; 214; 215 kann hierbei, je nach Größe
der Fahrzeugverzögerung oder/und der möglichen Verstell-
Geschwindigkeit der Übersetzung, sofort nach Einsetzen der
Bremsbetätigung oder in einer späteren Phase innerhalb des
Bremsvorganges zur Wirkung kommen.
Der Schließvorgang des Bypass-Ventils hat vorzugsweise gedämpften
bzw. kontinuierlichen Druckverlauf, bevorzugt nach einer
entsprechend vorgegebenen Schließ-Charakteristik, um stoßartigen
Übergang zu vermeiden. Es ist auch möglich, die Schließfunktion
über die Größe der Bypass-Ölmenge oder/und nach entsprechendem
Abfall des Bypass-Differenzdruckes auszulösen oder als
Teilfunktion zu nutzen. Der beschriebene Differenzdruck des
Bypass-Ventils zwischen den beiden Arbeitsdruckleitungen kann ein
von einem oder mehreren Betriebsparametern oder/und
Zeitparametern abhängig geregelter Druck sein. Geeignete
Betriebsparameter sind ein oder mehrere Drehzahl-Signale,
Kupplungs-Schließsignal, Synchron-Signal und andere.
Die Erfindung sieht desweiteren eine Einrichtung vor, die hohe
Traktions-Kontinuität, insbesondere im unteren Geschwindigkeits
bereich und Anfahrbereich, ermöglicht. Aufgrund der sehr hohen
Übersetzung in diesem Fahrbereich ist in Verbindung mit einem
hydrostatischen Antrieb mit oder ohne Leistungsverzweigung in
der Regel ein weiches und komfortables Fahrverhalten nicht
erzielbar. Bei Anwendung in hydrostatischen Arbeitsgeräten wie
Traktoren oder Radlader besteht der Nachteil zu großen
Reifenschlupfes und damit verbundener überhöhter
Reifenabnützung. Um diese Nachteile zu beseitigen, verfügt die
Erfindung über eine Einrichtung, insbesondere als Druckregel-
Einrichtung, die ruckartige kurzzeitige Druckveränderungen,
insbesondere Drucksteigerungen oder stoßartige Druckspitzen 254,
wie in Fig. 3b dargestellt, verhindert. Zu diesem Zweck dient
eine, in Fig. 3a dargestellte Druckregel-Einrichtung 250, die
derart ausgebildet ist, daß dem jeweiligen Arbeitsdruck pA des
Hydrostatgetriebes ein zulässiger Limitierungs- bzw. Überdruck
pÜ als Druck-Obergrenze zugeordnet ist, um kurzzeitige,
unangenehme Druckspitzen abzuschneiden. Die hierfür vorgesehene
Einrichtung kann verschiedenartig ausgebildet werden. Bei
Ausführungsform nach Fig. 3a ist z. B. ein Druckventil 249
vorgesehen, das für die Druckregelung bzw. Druckbegrenzung den
Arbeitshochdruck 245 als Druckbasis benutzt und für den
Überdruck pÜ eine Differenz-Druckfeder 151 besitzt, die den
zulässigen Differenzdruckbereich delta pR bestimmt. Zur
Glättung der Druckspitzen dient ein aus dem Arbeitsdruck pA
modulierter Regeldruck pR. Der Regeldruck pR wird durch den
Druckregler 252 bestimmt, derart, daß der Arbeitsdruck pA in
zeitlicher Verzögerung als Regeldruck pR das Druckventil 249
beeinflußt. Durch diese zeitliche kontinuierliche
Druckveränderung zwischen pA und pR wird eine kurzzeitige Bypass-
Funktion zwischen den beiden Arbeitsdruckleitungen 206 und 207
hergestellt, in dem z. B. über ein Wechselventil 247
Druckflüssigkeit von der Hochdruckseite auf die Niederdruckseite
geführt wird. Der Druckregler 252 kann hierbei so aufgebaut
werden, daß eine kontinuierliche fest vorgegebene
Druckveränderung nach einer gewissen Charakteristik möglich ist
oder daß in Abhängigkeit zu verschiedenen Betriebsparametern
unterschiedliche Druckveränderungs-Charakteristiken realisierbar
sind. Die genannten Betriebsparameter können in Abhängigkeit zu
einem oder mehreren Signalen 248 z. B. zur jeweiligen
Fahrgeschwindigkeit, d. h. zu einem Drehzahl-Signal d oder/und
einem Übersetzungs-Signal oder/und einem Betätigungs-Signal,
z. B. Fahrpedal-Signal a oder/und Bremspedal-Signal f oder/und
anderen konstanten oder veränderlichen Signalen stehen. Auf
diese Weise ist es möglich, unerwünschte ruckartige
Zugkraftveränderungen zu unterbinden und statt dessen ein
weiches kontinuierliches Traktionsverhalten, vor allem im unteren
Geschwindigkeitsbereich, zu erzielen. Dieser Effekt ist je nach
Fahrzeugart oder je nach Art der Fahrregelung auf elektronischem
oder hydraulisch-mechanischem oder elektrischem Weg
realisierbar, indem z. B. das Regel-Signal 113; 217; 223; 215 in
Abhängigkeit zu den vorgenannten Betriebs-Signalen gebildet
wird.
Die Differenz-Druckfeder 151 gemäß Ausführung Fig. 3a ist
bestimmend bzw. mitbestimmend für die Größe des Druckregel-
Bereiches bzw. für die Größe des Überdruckes pÜ. Anstelle
dieser Feder 151 kann auch ein Druck-Signal, z. B. der
Speisedruck des Hydrostatgetriebes oder andere konstante oder
veränderbare Betriebsgrößen dienen, die geeignet sind, eine
gewünschte Limitierungs- bzw. Überdruck-Charakteristik 256 zu
erzeugen. Der Differenzdruck delta pR stellt die Differenz
zwischen dem Arbeitsdruck pA und dem Regeldruck pR dar.
Dieser Differenzdruck delta pR kann eine konstante Größe, wie
z. B. durch die genannte Druckfeder 151 oder eine veränderbare
Größe sein, die z. B. in größenmäßiger Abhängigkeit zum
Arbeitsdruck delta pA oder/und in Abhängigkeit zur
Getriebeübersetzung oder anderer Betriebsgrößen oder Funktionen
stehen kann. Das Druckregel-Ventil 249 kann alternativ mit einem
Differenz-Druckkolben ausgestattet sein, der beidseitig mit dem
Arbeitsdruck pA beaufschlagt ist, wobei die
Differenzkolbenfläche den Differenzdruck delta pR bestimmt
oder mitbestimmt und über die Differenzkolbenfläche mit einer
Verzögerungseinrichtung in Wirkverbindung steht, so daß der dem
momentanen Arbeitsdruck pA zugeordnete Überdruck pÜ gebildet
werden kann. Die Verzögerungseinrichtung kann z. B. über eine
Drosseleinrichtung gestaltet werden.
Anstelle der Druckmodulations-Einrichtung 250, Fig. 3a ist es
desweiteren möglich, einen entsprechend dimensionierten
Druckspeicher, bevorzugt in Form eines Hydro-Speichers mit
Gasblase, zu verwenden, der in Wirkverbindung mit dem
Arbeitsdruck pA steht. Die möglichen Druckspitzen p werden
hierbei bis zu einem gewissen Maß geglättet durch Druckausgleich
im Hydrospeicher. Da die aus dem Hochdruck-Kreis ausfließende
Ölmenge in den Hydrospeicher gelangt, muß bei dieser
Ausführungsform eine entsprechend groß dimensionierte
Speisepumpe bzw. Einspeise-Einrichtung vorgesehen werden.
Wie in Fig. 8 dargestellt, besitzt die Steuer- und Regel
einrichtung Wechselventile 240, 241, 242, die dazu dienen, die
Kosten für die Sensoren zu verringern, indem zwei Kupplungs-
Signale jeweils über eine Rückmelde-Leitung geführt werden. Die
Kosten für die Signal-Rückmeldung werden auf diese Weise
annähernd halbiert.
Zur Optimierung des Fahrverhaltens hinsichtlich Beschleunigung
und/oder akustischen Verhaltens des Antriebsmotors sieht die
Erfindung desweiteren eine Einrichtung in der Fahrregelung vor,
die in Abhängigkeit zur Verstellgeschwindigkeit des Fahrpedals
oder/und der Verstellgröße des Fahrpedals eine vorprogrammierte
zeitabhängige Motordrehzahl-Veränderung durch entsprechend
angepaßte Übersetzungsänderung des Getriebes bewirkt. Die
vorgenannte Drehzahlveränderungs-Charakteristik ist bevorzugt
unabhängig vom Straßenprofil bzw. Antriebs-Drehmoment-Profil,
das heißt, daß zum Beispiel bei gleicher Fahrpedalbewegung,
-bewegungsgeschwindigkeit bei Bergauffahrt ÜB eine sehr schnelle
Übersetzungsrückregelung und bei Talfahrt ÜT eine langsamere,
weniger starke oder sogar keine Übersetzungsrückregelung erfolgt
(siehe dazu Fig. 6ga). Bei beiden Betriebssituationen, ob Tal-
oder Bergfahrt, kann bei gleicher Gaspedalbewegung gleiche
zeitliche Motordrehzahl-Veränderung bei gleichem
Leistungsverhalten erfolgen, wobei jedoch die
Beschleunigungsverhältnisse entsprechend dem Straßenprofil
unterschiedlich sind.