DE4446849A1 - Rückschaltsperrvorrichtung für Fahrzeuggetriebe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Rückschaltsperrvorrichtung für den Einsatz bei Fahrzeuggetrieben und insbesondere mit einer Rückschaltsperrvorrichtung, welche das Zurückschalten von einem zweiten Getriebegang auf einen ersten Getriebegang in dem Falle verhindern kann, bei dem sich das Getriebe in dem zweiten Getriebegang befindet, während die Motordrehzahl über einem vorgewählten Wert liegt.

Im allgemeinen besteht bei Arbeitsmaschinen wie z. B. bei einem Bagger mehr ein Bedarf nach hoher Antriebskraft als nach schneller Fahrgeschwindigkeit. Aus diesem Grunde wird bei einem herkömmlichen Bagger ein einfaches Getriebe eingesetzt, dessen Schaltstufen nur zwischen einem ersten und einem zweiten Getriebegang gewechselt werden. Das Baggergetriebe kann daher in zwei Schaltarten betrieben werden, d. h., in einem Hochschaltmodus vom ersten Getriebegang in den zweiten Getriebegang und in einem Zurückschaltmodus vom zweiten Getriebegang in den ersten Getriebegang. Bei dem Baggergetriebe besteht keine Notwendigkeit, eine mehrstufige Schaltung oder eine überspringende Schaltung auszuführen, wie sie üblicherweise in einem Automatikgetriebe eines Personenfahrzeugs ausgeführt werden. Um sicherzustellen, daß der Bagger auf eine relativ hohe Geschwindigkeit gebracht wird, sollte ein Fahrer vor dem Erhöhen der Motordrehzahl zuerst das Hochschalten durchführen. Wenn jedoch der Fahrer versucht, bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit plötzlich zurückzuschalten, neigt die Drehzahl eines Hauptantriebs, z. B. eines Motors oder Hydraulikmotors zum Überdrehen, was im schlimmsten Falle zu einer Zerstörung des Hauptantriebs führen kann.

Das U. S. Patent Nr. 5 172 661 vom 22. Dezember 1992 offenbart eine "engine-rpm dependant downshift arrest device" (von der Motordrehzahl abhängige Rückschaltsperrvorrichtung), die dafür ausgelegt ist, ein Zurückschalten von einem zweiten Getriebegang auf einen ersten Getriebegang bei hoher Motordrehzahl zu sperren und dadurch eine mögliche Zerstsörung des Motors zu verhindern. Die Vorrichtung umfaßt ein direkt von einem Fahrer betätigtes Schaltventil, um den Fließweg bzw. Flußpfad des Druckfluids aus einer Servopumpe zu verändern, um einen Schaltvorgang zwischen den zwei Getriebegängen auszulösen, ein zwischen einer ersten und zweiten Stellung stellbares Vorsteuerventil, um das Druckfluid aus der Servopumpe entweder an einen Steller für den ersten Getriebegang oder einen Steller für den zweiten Getriebegang zu liefern, eine Niederdruckpumpe zum Erzeugen eines Vorsteuerdrucks, um das Vorsteuerventil der Motordrehzahl entsprechend zu steuern, und ein Steuerventil zum Steuern der Stellung des Vorsteuerventils unter Verwendung des von der Niederdruckpumpe zugeführten Vorsteuerdrucks.

Obwohl die in dem U.S.Patent Nr. 5 172 611 offenbarte Rückschaltsperre ein unerlaubtes Zurückschalten erfolgreich zu verhindern scheint, weist sie doch noch den Nachteil auf, daß der Einsatz des Vorsteuerventils, der Niederdruckpumpe und des Steuerventils die Vorrichtung im Aufbau notwendigerweise kompliziert und somit erhöhte Fertigungskosten und verminderte Zuverlässigkeit ergibt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Rückschaltsperre für die Verwendung bei Fahrzeuggetrieben bereitzustellen, welche vom Aufbau her einfach, kostengünstiger und zuverlässig im Betrieb ist.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen gelöst.

Ein Vorteil der Erfindung ist das Bereitstellen einer Rückschaltsperrvorrichtung für die Verwendung in einem Fahrzeuggetriebe, welche die Fähigkeit zum Selbsttest besitzt und einem Fahrer jede Fehlfunktion von Detektoren oder Sensoren anzeigen kann, und welches jedes Zurückschalten von einem zweiten Getriebegang auf einen ersten Getriebegang verhindern kann, wenn die Fehlfunktion der Detektoren oder Sensoren auftritt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist das Bereitstellen einer Rückschaltsperrvorrichtung für die Verwendung in einem Fahrzeuggetriebe, welche eine unabhängige Energieversorgung besitzt und daher die Hauptenergieversorgung des Fahrzeugs nicht nutzen muß.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Rückschaltsperrvorrichtung für die Verwendung in einem Fahrzeuggetriebe bereit, welche aufweist: eine Hydraulikdruckquelle; einen durch ein unter Druck stehendes Fluid bzw. Druckfluid aus der Hydraulikdruckquelle betätigten ersten Steller, um einen ersten Getriebegang einzustellen; einen durch das Druckfluid aus der Hydraulikdruckquelle betätigten zweiten Steller, um einen zweiten Getriebegang einzustellen; ein Handschaltventil mit einer ersten Stellung zum Zuführen des Druckfluids zum ersten Steller und einer zweiten Stellung zum Zuführen des Druckfluids zum zweiten Steller; ein Magnetventil mit einer ersten Stellung, bei welcher der Flußpfad des Druckfluids unverändert bleibt, und einer zweiten Stellung, bei welcher der Flußpfad so verändert wird, daß das Druckfluid zum zweiten Steller geführt wird; und eine Magnetventilsteuereinrichtung, um ein Zurückschalten von dem zweiten Getriebegang auf den ersten Getriebegang zu verhindern, indem das Magnetventil in die zweite Stellung bewegt wird, wenn das Handschaltventil bei einer Motordrehzahl höher als ein vorgegebener Grenzwert dazu veranlaßt wird, sich von der zweiten Stellung in die erste Stellung zu bewegen, wobei die Magnetventilsteuereinrichtung eine Zweiter-Gang-Detektoreinrichtung zum Erzeugen eines Zweiter-Gang-Detektorsignals, wenn das Druckfluid dem zweiten Steller zugeführt wird, eine Drehzahlsignal- Generatoreinrichtung zum Detektieren der Motordrehzahl, um ein der detektierten Motordrehzahl entsprechendes Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlsignal zu erzeugen, und eine auf das Zeiter-Gang-Detektorsignal und das Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlsignal reagierende Rückschaltsperrsignal-Generatoreinrichtung zum Erzeugen eines Rückschaltsperrsignals aufweist, um das Magnetventil in die zweite Stellung zu bringen.

Die Rückschaltsperrvorrichtung kann ferner bevorzugt aufweisen: eine Erster-Gang-Detektoreinrichtung zum Erzeugen eines Erster-Gang-Detektorsignals, wenn das Druckfluid dem ersten Steller zugeführt wird, eine erste Fehlfunktion-Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln, ob jede von den Detektoreinrichtungen für den ersten oder zweiten Getriebegang außer Betrieb ist; eine zweite Fehlfunktion-Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln, ob die Drehzahldetektoreinrichtung außer Betrieb ist; eine Fehlfunktionssignal-Generatoreinrichtung zum Erzeugen eines Fehlfunktionssignals, wenn festgestellt wird, daß eine der Detektoreinrichtungen für den ersten Getriebegang oder den zweiten Getriebegang und die Geschwindigkeits- bzw. Drehzahldetektoreinrichtung ausgefallen sind; eine Schaltsperrsignal-Generatoreinrichtung, um das Magnetventil in die zweite Stellung zu bringen, indem ein Schaltsperrsignal als Antwort auf das Fehlfunktionssignal erzeugt wird; und eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Fehlfunktion der Erster-Gang-Detektoreinrichtung, der Zweiter-Gang-Detektoreinrichtung und der Drehzahldetektoreinrichtung.

Weitere Aufgaben und Aspekte der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich. Es stellen dar:

Fig. 1 eine Getriebesteuerschaltung für Bagger, bei welcher eine Rückschaltsperrvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Anwendung findet;

Fig. 2 eine Getriebesteuerschaltung, bei welcher eine Rückschaltsperrvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Anwendung findet;

Fig. 3 eine Logikschaltung des in Fig. 2 dargestellten Schaltsperrsignalgenerators; und

Fig. 4 ein Schaltbild, welches eine elektrische Energieversorgungseinheit zur Lieferung eines Betriebsstroms an die in Fig. 1 dargestellte Rückschaltsperrvorrichtung zeigt.

Fig. 1 zeigt eine Getriebesteuerschaltung für Arbeitsmaschinen, wie z. B. einen Bagger und dergleichen, in welcher von der erfindungsgemäßen Rückschaltsperrvorrichtung Gebrauch gemacht wird. Im allgemeinen ist der Bagger mit einem Getriebe für einen niedrigen Geschwindigkeitsbereich ausgerüstet, dessen Getriebegangumschaltung lediglich zwischen dem ersten und dem zweiten Getriebegang mittels hydraulischer Energie erreicht wird. Das Getriebe umfaßt einen (nicht dargestellten) Getriebezug, einen ersten für das Einlegen des ersten Getriebeganges betreibbaren Steller 10 und einen zum Einlegen des zweiten Getriebeganges des Getriebezuges angepaßten Steller 12.

Der erste und zweite Steller 10 und 12 stehen mit einer Fluiddruckversorgungseinheit 18 über eine erste und zweite Leitung 14 und 16 in einer Fluidverbindung. Die Fluiddruckversorgungseinheit 18 weist einen Fluidbehälter 20, eine Ölpumpe 22 zur Entnahme von unter Druck befindlichem Fluid bzw. Druckfluid und ein Entlastungsventil 24 zum Begrenzen des Druckpegels des Druckfluids auf. Die Fluiddruckversorgungseinheit 18 weist ferner eine Entnahmeleitung 26 für die Zuführung eines Druckfluids aus der Fluidpumpe 22 entweder zum ersten oder zweiten Steller 10 und 12 und eine Rücklaufleitung für die Rückführung des Druckfluids von dem ersten und zweiten Steller 10 und 12 zurück zum Fluidbehälter 20 auf.

Die Entnahme- und Rückführleitung sind über ein Handschaltventil 30 selektiv mit der ersten und zweiten Leitung 14 und 16 verbunden. Das Handschaltventil 30 besitzt zwei Stellungen, d. h., eine erste Stellung, bei der das Entnahmerohr 26 mit der ersten Leitung 14 verbunden ist, um das Druckfluid an den ersten Steller 10 zu liefern und dadurch den ersten Getriebegang einzulegen, und eine zweite Stellung, bei der das Entnahmerohr mit der zweiten Leitung 16 verbunden ist, um das Druckfluid an den zweiten Steller 12 zu liefern und dadurch den zweiten Getriebegang einzulegen. In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist das Handschaltventil 30 normalerweise durch eine Druckfeder 32 nach links vorgespannt, um die erste Stellung beizubehalten. Das Aufbringen einer externen Kraft auf das Handschaltsteuerventil 30 bewirkt, daß sich dasselbe gegen die Druckfeder 32 zur zweiten Stellung bewegt. Demzufolge übt ein Fahrer die externe Kraft auf das Handschaltventil 30 aus, wenn er ein Hochschalten aus dem ersten Getriebegang in den zweiten Getriebegang ausführen will; und er läßt das Handschaltventil 30 los, wenn er ein Zurückschalten aus dem zweiten Getriebegang in den ersten Getriebegang ausführen will.

Wenn das Zurückschalten jedoch bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. hoher Drehzahl ausgeführt wird, kann die Drehzahl einer Antriebsquelle, wie z. B. eines Motors oder eines Hydraulikmotors abrupt ansteigen, mit dem Ergebnis, daß die Antriebseinheit einen schweren Schaden davontragen kann. Um dieses Problem zu vermeiden, stellt die vorliegende Erfindung ein Magnetventil 34 zwischen dem Handschaltventil 30 und den Stellern 10 und 12 bereit, um das Zurückschalten in dem Fall zu verhindern, bei dem die Motordrehzahl höher als ein vorgewählter Wert bleibt. Das Magnetventil 34 wird gemäß Darstellung in Fig. 1 normalerweise durch eine Zugfeder 36 in der Weise in die erste Stellung gedrückt, daß das aus dem Handschaltventil fließende Druckfluid direkt entweder zum ersten oder zweiten Steller 10 oder 12 durch die erste Leitung 14 oder die zweite Leitung 16 ohne Veränderung seines Flußpfades fließt. Wenn jedoch ein Zurückschalten bei einer den Referenzwert überschreitenden Motordrehzahl versucht wird, wird das Magnetventil 34 angesteuert, um sich in die zweite Stellung zu bewegen und dadurch den Flußpfad des Druckfluids umzuschalten. Folglich wird das Druckfluid weiter an den zweiten Steller 12 geliefert und sperrt somit jedes unerlaubte Zurückschalten. Wenn dann die Motordrehzahl unter den Referenzwert fällt, wird das Magnetventil 34 abgeschaltet, um es in die erste Stellung zu bewegen, wodurch damit begonnen wird, das Druckfluid zum ersten Steller 10 zu leiten, um das Zurückschalten auszuführen.

Ein solches Verhalten des Magnetventils 34, wie oben angeführt, wird von einer Magnetventilsteuerschaltung gesteuert, welche einen Zweiter-Getriebegang-Detektor 38 zum Erzeugen eines Zweiter-Gang-Detektorsignals, wenn sich das Getriebe in dem zweiten Getriebegangverhältnis befindet, einen Drehzahlsignalgenerator 40 für die Detektion einer Motordrehzahl, um ein der detektierten Motordrehzahl entsprechendes Drehzahlsignal zu erzeugen, und einen Rückschaltsperrsignalgenerator 42, zum Erzeugen eines Rückschaltsperrsignals als Antwort auf das Zweiter-Gang-Detektorsignal und das Drehzahlsignal aufweist, um das Magnetventil 34 in die zweite Stellung zu versetzen.

Der Zweiter-Gang-Detektor 38 ist dafür angepaßt, zu erkennen, ob das Getriebe mit dem zweiten Getriebegangverhältnis oder mit dem ersten Getriebegangverhältnis arbeitet, indem der auf den ersten oder zweiten Steller 10 oder 12 wirkende hydraulische Druck gemessen wird. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Zweiter-Gang-Detektor 38 ausgelegt, ein Signal mit niedrigem Pegel zu erzeugen, wenn der hydraulische Druck auf den zweiten Steller 12 wirkt, und ein Signal mit hohem Pegel, wenn der hydraulische Druck nicht auf den zweiten Steller 12 wirkt.

Der Drehzahlsignalgenerator 40 umfaßt einen Drehzahldetektor 44 zum Detektieren der Motordrehzahl, einen Drehzahl/Spannungs-Wandler 46 zum Umwandeln der von dem Drehzahldetektor 44 detektierten Drehzahl in eine entsprechende Spannung und einen Komparator zum Vergleichen einer Ausgangsspannung des Drehzahl/Spannungs-Wandlers 46 mit einer Referenzspannung, um ein Drehzahlsignal zu erzeugen. Zur Vorwahl der Referenzspannung können Widerstände R1 und R2 verwendet werden, welche an ihrem Knotenpunkt mit dem invertierenden Eingang des Komparators verbunden sind. Der Komparator 48 erzeugt ein Ausgangssignal mit hohem Pegel in dem Fall, bei dem die Ausgangsspannung größer als die Referenzspannung ist, und ein Signal mit niedrigem Pegel in dem Fall, bei dem die Ausgangsspannung gleich oder kleiner als die Referenzspannung ist.

Andererseits erhält der Rückschaltsperrsignalgenerator 42 ein Flipflop 50, an das ein Widerstandspaar R3 und R4 angeschlossen ist und ein UND-Gatter. Das Flipflop 50 weist einen mit dem Zweiter-Gang-Detektor 38 verbundenen Takteingangsanschluß CK, einen mit dem Komparator 48 verbundenen Löscheingangsanschluß CLR und einen Ausgangsanschluß Q auf. Das UND-Gatter 52 weist einen mit dem Zweiter-Gang-Detektor 38 verbundenen ersten Eingangsanschluß 54, einen mit dem Ausgangsanschluß Q des Flipflops 50 verbundenen zweiten Eingangsanschluß 54 und einen mit dem Magnetventil 34 verbundenen Ausgangsanschluß 58 auf.

Der Rückschaltsperrsignalgenerator 42 kann in der nachstehenden Weise betrieben werden. Erstens wird, wenn der Fahrer das Handschaltventil 30 betätigt, um das Hochschalten vom ersten Getriebegang in den zweiten Getriebegang bei einer niedrigen Motordrehzahl auszuführen, ein Signal mit niedrigem Pegel von dem Zweiter-Gang-Detektor 38 erzeugt und dann an den Takteingangsanschluß CK des Flippflops 50 geliefert. In ähnlicher Weise wird ein Signal mit niedrigem Pegel von dem Komparator 48 des Drehzahlsignalgenerators 40 erzeugt und dann an den Löscheingangsanschluß CLR des Flipflops 50 angelegt. Ferner wird das von dem Zweiter-Gang-Detektor 38 erzeugte Signal mit niedrigem Pegel auch an den ersten Eingangsanschluß 54 des UND-Gatters 52 angelegt. Gleichzeitig liefert das Flipflop 50 ein Signal mit niedrigem Pegel an den zweiten Eingangsanschluß 56 des UND-Gatters 52. Daher erzeugt das UND-Gatter ein Signal mit niedrigen Pegel, um das Magnetventil 34 im ausgeschalteten Zustand zu halten, und dadurch dem Fahrer zu ermöglichen, das Hochschalten aus dem ersten Getriebegang in den zweiten Getriebegang auszuführen.

Zweitens wird, wenn der Fahrer das Handschaltventil 30 betätigt, um das Zurückschalten aus dem zweiten Getriebegang in den ersten Getriebegang bei einer niedrigen Motordrehzahl auszuführen, ein Signal mit hohem Pegel von dem Zweiter-Gang-Detektor 38 erzeugt und dann an den Takteingangsanschluß CK des Flipflops 50 geliefert. Gleichzeitig wird ein Signal mit niedrigem Pegel von dem Komparator 48 des Drehzahlsignalgenerators 40 erzeugt und dann an den Löscheingangsanschluß CLR des Flipflops 50 angelegt. Ferner wird das von dem Zweiter-Gang-Detektor 38 erzeugte Signal mit hohem Pegel auch an den ersten Eingangsanschluß 54 des UND-Gatters 52 angelegt, während das Flipflop 50 ein Signal mit niedrigem Pegel an den zweiten Eingangsanschluß 56 des UND-Gatters 52 überträgt. Daher erzeugt das UND-Gatter 52 ein Signal mit niedrigem Pegel, um das Magnetventil 34 im ausgeschalteten Zustand zu halten, und dadurch ein Zurückschalten zuzulassen.

Drittens wird, wenn der Fahrer das Handschaltventil 30 betätigt, um das Hochschalten aus dem ersten Getriebegang in den zweiten Getriebegang bei einer hohen Motordrehzahl auszuführen, ein Signal mit niedrigem Pegel von dem Zweiter-Gang-Detektor 38 erzeugt und dann an den Takteingangsanschluß CK des Flipflops 50 geliefert. Ein Signal mit hohem Pegel wird von dem Komparator 48 des Drehzahlsignalgenerators 40 an den Löscheingangsanschluß CLR des Flipflops 50 angelegt. Ferner wird das von dem Zweiter-Gang-Detektor 38 erzeugte Signal mit niedrigem Pegel an den ersten Eingangsanschluß 54 des UND-Gatters 52 angelegt, und das Flipflop 50 überträgt ein Signal mit hohem Pegel an den zweiten Eingangsanschluß 56 des UND-Gatters 52. Daher erzeugt das UND-Gatter 52 ein Signal mit niederigem Pegel, um das Magnetventil 34 im ausgeschalteten Zustand zu halten, um dadurch ein Hochschalten aus dem ersten Getriebegang in den zweiten Getriebegang zuzulassen.

Viertens wird, wenn der Fahrer das Handschaltventil 30 betätigt, um das Zurückschalten aus dem zweiten Getriebegang in den ersten Getriebegang bei der hohen Motordrehzahl auszuführen, ein Signal mit hohem Pegel von dem Zweiter-Gang-Detektor 38 erzeugt und dann an den Takteingangsanschluß CK des Flipflops 50 geliefert. In ähnlicher Weise wird ein Signal mit hohem Pegel von dem Komparator 48 des Drehzahlsignalgenerators 40 erzeugt und an den Löscheingangsanschluß CLR des Flipflops 50 angelegt. Ferner wird das von dem Zweiter-Gang-Detektor 38 erzeugte Signal mit hohem Pegel auch an den ersten Eingangsanschluß 54 des UND-Gatters 52 angelegt, und das Flipflop 50 überträgt ein Signal mit hohem Pegel an den zweiten Eingangsanschluß 56 des UND-Gatters 52. Daher erzeugt das UND-Gatter 52 ein Signal mit hohen Pegel, um das Magnetventil 34 in der Weise zu aktivieren, daß sich das Magnetventil 34 in Fig. 1 nach links bewegt, um den Flußpfad des Druckfluids zu ändern. Folglich fließt das Druckfluid aus der Fluidpumpe 22 weiter zum zweiten Steller 12 und verhindert dadurch jedes Zurückschalten. Wenn dann die Motordrehzahl unter den vorbestimmten Referenzwert gefallen ist, wird das Magnetventil 25 wieder abgeschaltet, was schließlich das Zurückschalten aus dem zweiten Getriebegang in den ersten Getriebegang erlaubt.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, welches eine Getriebssteuerschaltung darstellt, die von einer Rückschaltsperrvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Gebrauch macht. In dieser Ausführungsform werden dieselben Elemente wie die in der zuvor beschriebenen Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die in Fig. 2 dargestellte Rückschaltsperrvorrichtung kann selbständig Detektoren oder Sensoren auf Fehlfunktion hin überprüfen und den Fahrer über die von ihr gefundene Fehlfunktion informieren. Ferner ist die Vorrichtung so ausgelegt, daß, wenn herausgefunden wird, daß die Sensoren ihre normale Funktion verloren haben, jedes Zurückschalten bei einer hohen Motordrehzahl verhindert wird.

Die in Fig. 2 dargestellte Rückschaltsperrvorrichtung weist zusätzlich zu dem Zweiter-Gang-Detektor 38 einen Erster-Gang-Detektor 60. Der Erster-Gang-Detektor 60 ist angepaßt, ein Signal mit niedrigem Pegel zu erzeugen, welches darstellt, daß sich das Getriebe im ersten Getriebegang befindet. Eine erste Fehlfunktion-Ermittlungseinrichtung 62 wird dazu verwendet, den Erster-Gang-Detektor 60 und den Zweiter-Gang-Detektor 38 auf Fehlfunktion zu überprüfen. Wenn sich die Spannungspegel des Erster-Gang-Detektors 60 und des Zweiter-Gang-Detektors 38 voneinander unterscheiden, entscheidet die Ermittlungseinrichtung 62, daß die Detektoren 60 und 38 normal arbeiten, und wenn sie identisch sind, entscheidet die Ermittlungseinrichtung 62, daß die Detektoren 60 und 38 abnormal arbeiten. Eine zweite Fehlfunktion-Ermittlungseinrichtung 64 unterstützt durch Vergleich des von dem Drehzahl/Spannungswandler 46 gelieferten Spannungssignals mit einer vorbestimmten Referenzspannung die Entscheidung, ob sich der Drehzahldetektor 44 in einem normalen Zustand befindet. Mit anderen Worten, wenn der Pegel des von dem Drehzahl/Spannungswandler 46 gelieferten Spannungssignals höher als die vorbestimmte Referenzspannung ist, entscheidet die zweite Fehlfunktions-Ermittlungseinrichtung 64, daß der Drehzahldetektor 44 seine Funktion erfüllt, und wenn sie kleiner ist, entscheidet die zweite Fehlfunktion-Ermittlungseinrichtung 64, daß der Drehzahldetektor 44 seine Funktion verloren hat.

Die erste und zweite Fehlfunktion-Ermittlungseinrichtung 62 und 64 sind beide parallel mit einem Fehlfunktionssignalgenerator 66 verbunden. Wenn einer der Detektoren 60, 38 und 44 außer Betrieb geht, gibt der Fehlfunktionssignalgenerator 66 ein Fehlfunktionssignal an eine Fehlfunktionsanzeige 68 und an einen Schaltsperrsignalgenerator 70 aus. Demzufolge informiert die Fehlfunktionsanzeige 68 den Fahrer visuell oder akustisch, daß irgendein Defekt bei den Detektoren 60, 38 und 44 vorliegt.

Der Schaltsperrsignalgenerator 70 ist ebenfalls mit dem Erster-Gang-Detektor 60, dem Zweiter-Gang-Detektor 38 und dem Komparator 48 verbunden, um Spannungssignale mit hohem oder niedrigem Pegel direkt von diesem zu empfangen. Wenn das Spannungssignal mit hohem Pegel von dem Fehlfunktionssignalgenerator 66 zu dem Schaltsperrsignalgenerator 70 geliefert wird, d. h., wenn irgendein Problem mit einem der Detektoren 60, 38 und 44 vorliegt, steuert der Schaltsperrsignalgenerator 70 das Magnetventil 34 so, daß das Getriebe unabhängig von dem manuellen Schaltvorgang des Fahrers in dem ersten Getriebegang oder in dem zweiten Getriebegang belassen wird. Mit anderen Worten, wenn irgend etwas mit dem Drehzahldetektor 44 im zweiten Getriebegang nicht in Ordnung ist, wird das Magnetventil 34 als Antwort auf die Bewegung des Handschaltventils 30 in die erste Stellung so betätigt, daß der Flußpfad des Druckfluids umgeschaltet werden kann. Folglich wird das Druckfluid weiter an den zweiten Steller 12 geliefert und dadurch der zweite Getriebegang beibehalten. Wenn ferner irgendein Problem mit dem Erster-Gang-Detektor 60 oder dem Zweiter-Gang-Detektor 38 vorliegt, wird das Magnetventil 34 in einer Weise gesteuert, daß dann, wenn die Motordrehzahl niedriger als eine vorbestimmte Referenzdrehzahl ist, das Getriebe den ersten Getriebegang beibehält und dann, wenn die Motordrehzahl höher als die vorbestimmte Referenzdrehzahl ist, das Getriebe den zweiten Getriebegang beibehält.

Gemäß Darstellung in Fig. 3 weist der Schaltsperrsignalgenerator 70 ein erstes bis fünftes Flipflop 72, 74, 76, 78 und 80 und ein erstes bis zehntes Gatterelement 82 bis 100 auf, welche eine Rolle in der logischen Verarbeitung jedes Spannungssignals aus dem Fehlfunktionssignalgenerator 66, dem Erster-Gang-Detektor 60, dem Zweiter-Gang-Detektor 38 und dem Komparator 48 spielen, um ein Spannungssignal mit hohem Pegel oder ein Spannungssignal mit niedrigem Pegel an das Magnetventil 34 zu liefern.

Wenn das erste bis vierte Flipflop 72, 74, 76 und 78 das für einen Normalzustand indikative Spannungssignal mit niedrigem Pegel von dem Fehlfunktionssignalgenerators 66 empfangen, erzeugen sie Signale mit niedrigem Pegel. Zu diesem Zeitpunkt erzeugen auch das fünfte Flipflop 80 und das neunte Gatterelement 98 Signale mit niedrigem Pegel. Folglich gibt das zehnte Gatterelement 100 ein Signal mit niedrigem Pegel an das Magnetventil 34 aus und beläßt damit das Magnetventil 34 in einem abgeschalteten Zustand.

Wenn im Gegensatz dazu irgendein Problem mit dem Drehzahldetektor 44 vorliegt, erzeugt der Komparator 48 ein Signal mit niedrigem Pegel, während das dritte Gatterelement 86 ein Signal mit hohem Pegel erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt liefert der Fehlfunktionssignalgenerator 66 ein Signal mit hohem Pegel an jedes erste bis fünfte Flipflop 72, 74, 76, 78 und 80, und als Antwort darauf geben das erste bis vierte Flipflop 72, 74, 76 und 78 ein Signal mit niedrigem Pegel oder ein Signal mit hohem Pegel an das vierte Gatterelement 88 und das sechste Gatterelement 92 in Übereinstimmung mit jedem Signal aus dem Erster-Gang-Detektor 60 und dem Zweiter-Gang-Detektor 38 aus.

Das heißt, daß dann, wenn irgendein Problem mit dem Drehzahldetektor 44 in einem Zustand vorliegt, bei dem das Fahrzeug im zweiten Getriebegang fährt, Signale mit niedrigem und hohem Pegel von dem Erster-Gang-Detektor 60 bzw. dem Zweiter-Gang-Detektor 38 in der Weise erzeugt werden, daß alle Ausgangssignale aus dem vierten und sechsten Gatterelement 88 und 92 hohe Pegel annehmen. Demzufolge erzeugt das zehnte Gatterelement 100 ein Signal mit hohem Pegel, um das Magnetventil 34 zu betätigen, wodurch der Flußpfad des Druckfluids umgeschaltet wird, um den zweiten Getriebegang beizubehalten. Daher ist es auch dann, wenn der Drehzahldetektor 44 außer Betrieb ist, möglich, ein unerlaubtes Zurückschalten zu verhindern, was anderenfalls zu einer Beschädigung des Motors führen würde.

Wenn ferner irgendein Problem mit dem Drehzahldetektor 44 in einem Zustand vorliegt, bei dem das Fahrzeug im ersten Getriebegang fährt, wird ein Signal mit niedrigem Pegel von dem Erster-Gang-Detektor 60 erzeugt, während ein Signal mit hohem Pegel von dem Zweiter-Gang-Detektor 38 erzeugt wird, die sicherstellen, daß das vierte und sechste Gatterelement 88 und 92 Signale mit niedrigem Pegel erzeugen. Demzufolge erzeugt das zehnte Gatterelement 100 ein Signal mit niedrigem Pegel in der Weise, daß das Magnetventil 34 abgeschaltet belassen wird, um dadurch das Hochschalten aus dem ersten Getriebegang in den zweiten Getriebegang unabhängig von der Fehlfunktion des Drehzahldetektors zu erlauben.

Wenn irgendein Problem mit Erster-Gang-Detektor 60 oder dem Zweiter-Gang-Detektor 38 vorliegt, arbeitet der Schaltsperrsignalgenerator 70 gemäß nachstehender Beschreibung. Insbesondere dann, wenn entweder der Erster-Gang-Detektor 60 oder der Zweiter-Gang-Detektor 38 außer Betrieb ist, erzeugen die beiden Detektoren 60 und 38 Signale mit denselben Pegeln, was den Fehlfunktionssignalgenerator 66 veranlaßt, ein Signal mit hohem Pegel auszugeben. Demzufolge erzeugen sowohl das vierte als sechste Gatterelement 88 und 92 Signale mit hohem Pegel. Das fünfte Flipflop 80 speist ein Signal mit hohem Pegel an das zehnte Gatterelement 100, welches wiederum Signale mit niedrigem oder hohem Pegel in Abhängigkeit von dem Spannungssignal aus dem Komparator 48 erzeugt. Mit anderen Worten, da der Komparator 48 ein Signal mit hohem Pegel bei hoher Motordrehzahl erzeugt, überträgt das zehnte Gatterelement 100 ein Signal mit hohem Pegel an das Magnetventil 34, um das letztere zu aktivieren. Demzufolge fließt auch dann, wenn der Fahrer das Handschaltventil 30 aus der zweiten Stellung in die erste Stellung drückt, das Druckfluid weiter zu dem zweiten Steller 12, um den zweiten Getriebegang beizubehalten. Wenn im Gegensatz dazu die Motordrehzahl niedrig belassen wird, erzeugt der Komparator 48 ein Signal mit niedrigem Pegel, um das Magnetventil in einem abgeschalteten Zustand zu belassen. Demzufolge kann der Getriebegangwechsel zwischen dem ersten Getriebegang und dem zweiten Getriebegang frei ausgeführt werden.

Fig. 4 ist ein Schaltbild, welches eine elektrische Energieversorgungseinheit zur Lieferung eines Betriebsstroms an die in Fig. 1 dargestellte Rückschaltsperrvorrichtung zeigt. Die elektrische Energieversorgungseinheit weist einen elektrischen Generator 102 zum Erzeugen eines Wechselstroms, einen Gleichrichter 104 zum Umwandeln des Wechselstroms in einen Gleichstrom und einen Spannungsregler 106 zum Regeln der Spannung des Betriebsstroms auf. Der Spannungsregler 106 besitzt einen Ausgangsanschluß B+ für eine hohe Spannung, um den Betriebsstrom mit einer höheren Spannung, z. B. 12 Volt, an den in Fig. 1 dargestellten Zweiter-Gang-Detektor 38 und den Drehzahl/Spannungs-Wandler 46 zu liefern, und einen Ausgangsanschluß Vcc, um den Betriebsstrom mit einer niedrigeren Spannung, z. B. 5 Volt, an den ebenfalls in Fig. 1 dargestellten Komparator 48 und das Flipflop 50 zu liefern. Ferner ist der elektrische Generator 102 mit der Antriebswelle des (nicht dargestellten) Getriebes verbunden, um davon eine Drehkraft zu empfangen. Demzufolge kann die Rückschaltsperrvorrichtung erfindungsgemäß unabhängig, ohne die Notwendigkeit eine Hauptenergieversorgung des Baggers nutzen zu müssen, arbeiten.

Nachdem nun die Erfindung unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, dürfte es dem Fachmann auf diesem Gebiet klar sein, daß viele Veränderungen und Veränderungen ausgeführt werden können, ohne von der Idee und dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in den Ansprüchen definiert ist.

Claims (7)

1. Rückschaltsperrvorrichtung für die Verwendung in einem Fahrzeuggetriebe, mit
einer Hydraulikdruckquelle zum Erzeugen eines Druckfluids;
einem durch das Druckfluid aus der Hydraulikdruckquelle betätigten ersten Steller, um einen ersten Getriebegang einzustellen;
einem durch das Druckfluid aus der Hydraulikdruckquelle betätigten zweiten Steller, um einen zweiten Getriebegang einzustellen;
einem Handschaltventil mit einer ersten Stellung zum Zuführen des Druckfluids zu dem ersten Steller und einer zweiten Stellung zum Zuführen des Druckfluids zu dem zweiten Steller;
einem Magnetventil mit einer ersten Stellung, bei welcher der Flußpfad des Druckfluids unverändert bleibt, und einer zweiten Stellung, bei welcher der Flußpfad des Druckfluids so verändert wird, daß das Druckfluid zum zweiten Steller geführt wird; und
einer Magnetventilsteuereinrichtung, um ein Zurückschalten aus dem zweiten Getriebegang in den ersten Getriebegang zu verhindern, indem das Magnetventil in die zweite Stellung bewegt wird, wenn das Handschaltventil bei einer Motordrehzahl höher als ein vorgegebener Grenzwert dazu veranlaßt wird, sich aus der zweiten Stellung in die erste Stellung zu bewegen, wobei die Magnetventilsteuereinrichtung eine Zweiter-Gang-Detektoreinrichtung zum Erzeugen eines Zweiter-Gang-Detektorsignals, wenn das Druckfluid dem zweiten Steller zugeführt wird, eine Drehzahlsignal-Generatoreinrichtung zum Detektieren der Motordrehzahl, um ein der detektierten Motordrehzahl entsprechendes Drehzahlsignal zu erzeugen, und eine auf das Zweiter-Gang-Detektorsignal und das Drehzahlsignal reagierende Rückschaltsperrsignal-Generatoreinrichtung zum Erzeugen eines Rückschaltsperrsignal aufweist, um das Magnetventil in die zweite Stellung zu bringen.

2. Rückschaltsperrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drehzahlsignal-Generatoreinrichtung eine Drehzahldetektoreinrichtung zum Detektieren der Motordrehzahl, eine Wandlereinrichtung zum Umwandeln der detektierten Motordrehzahl in eine Eingangsspannung und eine Komparatoreinrichtung zum Vergleichen der Eingangsspannung mit einer vorbestimmten Referenzspannung aufweist, um selektiv ein Signal mit hohem Pegel und ein Signal mit niedrigem Pegel über einen Ausgangsanschluß der Komparatoreinrichtung auszugeben.

3. Rückschaltsperrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rückschaltsperrsignal-Generatoreinrichtung ein Flipflop und ein UND-Gatter aufweist, die logisch zusammenarbeiten, um das Zweiter-Gang-Detektorsignal und das Drehzahlsignal zu verarbeiten, und das Flipflop einen mit der Drehzahlsignal-Generatoreinrichtung verbundenen Löscheingangsanschluß, einen mit der Zweiter-Gang-Detektoreinrichtung verbundenen Takteingangsanschluß und einen Ausgangsanschluß aufweist, und das UND-Gatter einen mit der Zweiter-Gang-Detektoreinrichtung verbundenen ersten Eingangsanschluß und einen mit dem Ausgangsanschluß des Flipflops verbundenen zweiten Eingangsanschluß aufweist.

4. Rückschaltsperrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rückschaltsperrsignal-Generatoreinrichtung ein Flipflop und ein UND-Gatter aufweist, die logisch zusammenarbeiten, um das Zweiter-Gang-Detektorsignal und das Drehzahlsignal zu verarbeiten, und das Flipflop einen mit dem Ausgangsanschluß der Komparatoreinrichtung verbundenen Löscheingangsanschluß, einen mit der Zweiter-Gang-Detektoreinrichtung verbundenen Takteingangsanschluß und einen Ausgangsanschluß aufweist, und das UND-Gatter einen mit der Zweiter-Gang-Detektoreinrichtung verbundenen ersten Eingangsanschluß und einen mit dem Ausgangsanschluß des Flipflops verbundenen zweiten Eingangsanschluß aufweist.

5. Rückschaltsperrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit:
einer Erster-Gang-Detektoreinrichtung, zum Erzeugen eines Erster-Gang-Detektorsignals, wenn das Druckfluid dem ersten Steller zugeführt wird;
einer ersten Fehlfunktion-Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln, ob die Erster-Gang-Detektoreinrichtung und/oder die Zweiter-Gang-Detektoreinrichtung außer Betrieb sind;
einer zweiten Fehlfunktion-Ermittlungseinrichtung, zum Ermitteln, ob die Drehzahldetektoreinrichtung außer Betrieb ist;
einer Fehlfunktionssignal-Generatoreinrichtung zum Erzeugen eines Fehlfunktionssignals in dem Fall, wenn festgestellt wird, daß eine der Einrichtungen Erster-Gang-Detektoreinrichtung, Zweiter-Gang-Detektoreinrichtung oder Drehzahldetektoreinrichtung ausgefallen sind;
einer Schaltsperrsignal-Generatoreinrichtung, um das Magnetventil zu veranlassen, sich in die zweite Stellung zu bewegen, indem ein Schaltsperrsignal als Antwort auf das Fehlfunktionssignal erzeugt wird; und
einer Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Fehlfunktion der Erster-Gang-Detektoreinrichtung, der Zweiter-Gang-Detektoreinrichtung und der Drehzahldetektoreinrichtung.

6. Rückschaltsperrvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Rückschaltsperrsignal-Generatoreinrichtung ein Flipflop und ein UND-Gatter aufweist, die logisch zusammenarbeiten, um das Zweiter-Gang-Detektorsignal und das Drehzahlsignal zu verarbeiten, und das Flipflop einen mit dem Ausgangsanschluß der Komparatoreinrichtung verbundenen Löscheingangsanschluß, einen mit der Zweiter-Gang-Detektoreinrichtung verbundenen Takteingangsanschluß und einen Ausgangsanschluß aufweist, und das UND-Gatter einen mit der Zweiter-Gang-Detektoreinrichtung verbundenen ersten Eingangsanschluß und einen mit dem Ausgangsanschluß des Flipflops verbundenen zweiten Eingangsanschluß aufweist.

7. Rückschaltsperrvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, die ferner eine elektrische Energieversorgungseinrichtung aufweist, wobei die elektrische Energieversorgungseinrichtung einen von dem Getriebe angetriebenen elektrischen Generator zum Erzeugen eines Wechselstroms, einen Gleichrichter zum Umwandeln des Wechselstroms in Gleichstrom und einen Spannungsregler zum Steuern bzw. Regeln eines Spannungspegels des Gleichstroms vor dem Zuführen des Gleichstroms an die Zweiter-Gang-Detektoreinrichtung und die Wandlereinrichtung umfaßt.