WO2012004156A1 - Verfahren zum betreiben eines ein lastschalt-wendegetriebe aufweisenden kraftfahrzeuges - Google Patents

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WO2012004156A1
WO2012004156A1 PCT/EP2011/060810 EP2011060810W WO2012004156A1 WO 2012004156 A1 WO2012004156 A1 WO 2012004156A1 EP 2011060810 W EP2011060810 W EP 2011060810W WO 2012004156 A1 WO2012004156 A1 WO 2012004156A1
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clutch
torque
directional
controlled
clutches
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PCT/EP2011/060810
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Inventor
Georg Kronberger
Andreas Forster
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Avl List Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/02—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used
    • F16H61/0202—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric
    • F16H61/0204—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal
    • F16H61/0246—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal characterised by initiating reverse gearshift

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a motor vehicle having a powershift reversing transmission, wherein the powershift reversing transmission has a first and a second directional coupling, wherein the two directional clutches formed by clutches are controlled by at least one switching operation by a preferably hydraulic actuator via a regulator.
  • the AT 506.868 AI describes a gear assembly for commercial vehicles with a multi-stage, switchable under power power shift gearbox and a multi-stage power shift reversing gearbox with two directional couplings.
  • a similar power shift reversing transmission (power shuttle transmission) is known from EP 1 013 967 A2.
  • Numerous vehicles in the field of agricultural and construction machinery include power shift reversing gearboxes. These generally have two independent directional couplings which allow forward and reverse travel. With these, it is also possible to activate a direction of travel before the directional coupling of the opposite direction has been completely resolved. As a result, the change of the direction of travel can be completed without there being an interruption of the power flow in between.
  • the object of the invention is to propose a method with which a constant switching behavior of the vehicle under different external conditions can be achieved. According to the invention, this is achieved by controlling a directional clutch in an open control loop and the other directional clutch in a closed control loop at any time during the switching process, the decision as to which of the two directional clutches is controlled in the closed loop and which in the open loop Dependence of at least one operating parameter is made.
  • the decision of which of the two directional clutches is controlled in the closed and which in the open loop is made depending on whether the transmitted clutch torque exceeds a defined torque limit and / or that the decision which of the two directional clutches in the closed and which is controlled in the open loop, is made depending on whether a defined limit for the vehicle speed and / or the vehicle acceleration is exceeded.
  • the clutch torque may be determined based on the engine torque based on the engine speed and the prime mover drive signal based on a torque measurement point between the prime mover and the transmission and / or based on the demolition torque of an opening directional clutch.
  • the torque limit value can be calculated as a function of vehicle-specific variables, preferably on the basis of the engine torque at the beginning of the switching process. In this case, a uniform torque curve and thus a constant deceleration or acceleration is sought during the reversing process.
  • the control of the directional clutch in the closed loop is advantageously carried out as a function of at least one target speed, which is compared with the actual vehicle speed.
  • the directional clutch controlled in the closed loop is regulated as a function of a desired acceleration, which is compared with the actual vehicle acceleration.
  • the current clutch torque is compared with the torque limit value, and that the closing force at the opening directional clutch is reduced when the actual clutch torque is greater than the torque limit value, and that the closing force at the closing clutch is increased, if the current clutch torque is less than the torque limit.
  • the current clutch torque is compared with the torque limit, wherein the closing force at the closing directional clutch is reduced when the current clutch torque is greater than the torque limit, and wherein the closing force is increased at the opening directional clutch, when the current clutch torque is smaller than the torque limit.
  • the control of the directional couplings takes place including a hysteresis function of at least one controlled variable, wherein lower first setpoint values of the controlled variable for falling, and upper second setpoint values for increasing current values the crizdorfnegelten, wherein preferably the controlled variable is the vehicle speed, the vehicle acceleration and / or the clutch torque.
  • Fig. 1 shows a transmission unit with a powershift reverse gear for
  • Fig. 2 is a schematic representation of the powershift reversing transmission
  • Fig. 3 is a diagram for explaining the method according to the invention.
  • Fig. 4 is a diagram for explaining a reversal process
  • Fig. 5 is a velocity-time diagram
  • Fig. 6 is a torque-time diagram.
  • Fig. 1 shows a gear arrangement 1 with a multi-stage, load-shiftable power shift transmission 2 and a multi-stage power shift reversing transmission 3.
  • the power shift transmission 2 consists of a drive shaft 4, an intermediate intermediate shaft 5 and several pairs 6, 7 , 8 of continuously meshing gears, one gear of each pair 6, 7, 8 drivingly connected to a shaft 4, 5 and the other gear This pair can be coupled to the other shaft 5, 4 via a clutch A, B, C, D which can be actuated by a flow medium pressure (hydraulic pressure).
  • the four-stage power-shift transmission 2 is arranged on the transmission input of the transmission assembly 1 and is used for both directions of travel. It consists of three spur gear stages 6, 7, 8 and four clutches A, B, C, D. By opening and closing of corresponding combinations of the clutches A, B, C, D are with the three spur gears 6, 7, 8 four powershift gears realized.
  • the powershift reversing gear 3 is provided with two trained as hydraulic clutches directional clutches F, R, the forward (F) and backward (R) optionally by a flow medium pressure (hydraulic pressure) can be activated.
  • the powershift reverse gear 3 is designed as a multi-stage group transmission, for different speed range for forward and reverse.
  • the clutches A, B, C, D, F, R are formed by hydraulically actuated multi-plate clutches.
  • the directional clutches F, R of the powershift reversing transmission 3 are arranged concentrically to the clutch shaft 9 of the powershift reversing transmission 3.
  • the coupling shaft 9 is connected to the intermediate shaft 5 via a connecting gear stage 10, wherein a first gear 11 of the connecting gear stage 10 with the intermediate shaft 5 and a second gear 12 of the connecting gear stage 10 with the coupling shaft 9 via the directional couplings F, R is FDverbindbar.
  • the power-shift transmission 2, which is physically separate from the power-shift transmission 2, has two drive-compatible multi-plate clutches and allows a reversing operation without power interruption.
  • the return gear of the powershift reversing transmission 3 uses the same output gear 11 as the forward gear, the power flow via a countershaft 15 to the return wheel 16, which is connected to the clutch bell 17 of the return direction clutch R.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the powershift reversing transmission 3 for which the described method is applicable.
  • reference numeral 18 designates a drive machine and 19 an output shaft.
  • the clutch torque M K can be determined based on the engine torque M E , a kt of the drive machine 18.
  • a speed sensor 21 is used to determine the vehicle speed.
  • the measured data are supplied to an electronic control unit 22, which actuates the power shift reversing gear 3 via a first proportional valve 23 for the first directional clutch F and a second proportional valve 24 for the second directional clutch R.
  • the method according to the invention also provides a pilot control in order to carry out the change of the directional couplings.
  • the controller 25 controls both directional clutches F, R, but at any time the hydraulic actuation pressure is changed by the controller 25 only at one of the two directional clutches F, R.
  • the following input variables are used, for example: a) Measured vehicle speed ⁇ 1: This value is determined with the speed sensor 21. b) Calculated desired Geschwindiqkeitsverlauf v (t): At the beginning of the process for changing direction, a target speed profile is determined. Input variables for this can be, for example, the current speed v a i ⁇ t and the position of the accelerator pedal. An adaptation of this desired speed curve v s (t) during the reversal process is possible.
  • c) current engine torque of the engine 18 Conventional internal combustion engines can transmit this value to the electronic control unit 22.
  • the current measured vehicle speed v akt is constantly compared with the desired speed profile v s (t). If the actual acceleration in the new direction of travel is too low, ie if the measured vehicle speed changes more slowly than corresponds to the desired speed profile v s (t), then the control system can intervene in two ways: • Increasing the pressure at the closing coupling
  • the current engine torque M E , a kt is compared with the torque limit M G. If the current torque M E , a kt of the engine 18 is greater than the torque limit M G , the controller 25 responds by reducing the hydraulic actuating pressure at the opening direction clutch. If the current engine torque M Eiakt is less than the torque limit value M G , SO, an increase in the hydraulic actuating pressure occurs at the closing directional clutch .
  • the controller 25 responds by reducing the hydraulic actuating pressure at the closing directional clutch. However, if the current engine torque M E, akt is smaller than the torque limit value M G , the hydraulic actuating pressure at the opening direction clutch increases.
  • a switching operation is shown schematically in FIG. 30 denotes the beginning of the switching process. It is checked whether the current clutch torque M K determined, for example, from the current engine torque M E, akt is above a torque limit value M G , and whether the current acceleration a akt is above the desired acceleration a s . If both are the case, then in step 31, pressure control is performed on the opening directional clutch by pressure reduction and control on the closing directional clutch. If the clutch torque M K is greater than the torque limit value M G and the vehicle acceleration a akt is less than the desired acceleration a s , then pressure control is performed on the closing directional clutch by pressure reduction and control is performed on the opening directional clutch. This step is indicated by reference numeral 32.
  • step 33 a pressure control is performed on the closing directional clutch by pressure increase and a control on the opening direction clutch.
  • a pressure control at the opening direction clutch by pressure increase, and a control performed on the closing directional clutch are repeated until the differential speed n K at the closing clutch> 0. If no speed difference is detected, the switching process is terminated in step 35.
  • a reversing operation from forward to backward is exemplified.
  • the current vehicle speed Vakt and, on the other hand, the current clutch torque M K which is determined on the basis of the current engine torque M E , akt the prime mover, measured, and on the other hand determines the time course of the target speed v s (t). If the measured vehicle speed v a kt is smaller than the set speed v s (t), the measured speed thus changes slower than it corresponds to the desired speed curve v s (t), then the control system can intervene in two ways:
  • the decision on one of these two measures is made by comparing the measured clutch torque M K with the torque limit M G , which is calculated at the beginning of the switching operation on the basis of the engine torque M E , o. If the measured clutch torque M K is less than the torque limit value M G , SO, an increase in the closing force of the closing second directional clutch R is performed in step 41. If the measured actual vehicle speed v a kt is less than the setpoint speed v s (t), but the clutch torque M K is greater than the torque limit value M G , a reduction of the closing force is performed in the opening first directional clutch R in a step 42.
  • step 43 a reduction in the closing force at the closing second directional clutch R is performed in step 43.
  • step 44 an increase in the closing force at the opening first directional clutch F is initiated as soon as the measured actual vehicle speed Vakt is greater than the setpoint speed v s (t) and the measured clutch torque M K is less than the torque limit value M G.
  • Fig. 5 is the speed v act of the vehicle in the new direction of travel, and the target speed v s plotted against the time t.
  • a hysteresis function can be used for the setpoint speed v s , wherein increasing actual vehicle speeds v a i ⁇ t with an upper setpoint speed v So and decreasing current vehicle speeds v a i ⁇ t with a lower setpoint Speed v Su are compared.
  • a So can also be used for the current vehicle acceleration a a i ⁇ t.
  • the control of the directional clutches F, R taking into account a hysteresis function can also take place for the torque limit value, as shown in FIG. 6 shown on the basis of a switchover ganges is demonstrated, in which the current clutch torque M K is plotted against the time t.
  • the vehicle is switched over from forward to reverse by opening the first directional clutch F and closing the second directional clutch R.
  • the first directional clutch F and during the time period t R the second directional clutch R is controlled in the closed loop.
  • the other directional clutch R, F is controlled in the open loop.
  • different torque limit values M Gu and M Go are used for rising and falling clutch torques M K.
  • the first directional clutch F is controlled in a closed loop until the increasing clutch torque M K exceeds an upper limit M Go .
  • the second directional clutch R is controlled in a closed loop until the clutch torque M K falls below the lower torque limit M Gu , while the first directional clutch F is controlled in the open loop. If the clutch torque M K falls below the lower limit value M Gu, then the first directional clutch F in the closed loop and the second directional clutch R in the open-loop control again.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines ein Lastschalt-Wendegetriebe (3) aufweisenden Kraftfahrzeuges, wobei das Lastschalt-Wendegetriebe (3) eine erste und eine zweite Richtungskupplung (F; R) aufweist, wobei die beiden durch Schaltkupplungen gebildeten Richtungskupplungen (F; R) bei zumindest einem Umschaltvorgang durch eine vorzugsweise hydraulische Betätigungseinrichtung über einen Regler (25) angesteuert werden. Um unter sich verändernden äußeren Bedingungen konstante Umschaltvorgänge zu realisieren, ist vorgesehen, dass während des Umschaltvorganges zu jedem Zeitpunkt jeweils eine Richtungskupplung (F; R) in einem offenen Regelkreis und die andere Richtungskupplung (R; F) in einem geschlossenen Regelkreis angesteuert wird, wobei die Entscheidung, welche der beiden Richtungskupplungen (F; R) im geschlossenen und welche im offenen Regelkreis gesteuert wird, in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters getroffen wird.

Description

Verfahren zum Betreiben eines ein Lastschalt-Wendegetriebe aufweisenden Kraftfahrzeuges
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines ein Lastschalt-Wendegetriebe aufweisenden Kraftfahrzeuges, wobei das Lastschalt-Wendegetriebe eine erste und eine zweite Richtungskupplung aufweist, wobei die beiden durch Schaltkupplungen gebildeten Richtungskupplungen bei zumindest einem Umschaltvorgang durch eine vorzugsweise hydraulische Betätigungseinrichtung über einen Regler angesteuert werden.
Die AT 506.868 AI beschreibt eine Getriebeanordnung für Nutzfahrzeuge mit einem mehrstufigen, unter Last schaltbaren Power-Shift-Getriebe und einem mehrstufigen Lastschalt-Wendegetriebe mit zwei Richtungskupplungen. Ein ähnliches Lastschalt-Wendegetriebe (Power-Shuttle-Getriebe) ist aus der EP 1 013 967 A2 bekannt.
In zahlreichen Fahrzeugen im Bereich von Land- und Baumaschinen befinden sich Lastschalt-Wendegetriebe. Diese verfügen im Allgemeinen über zwei unabhängige Richtungskupplungen, welche das Fahren in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung erlauben. Mit diesen ist es weiters möglich, eine Fahrtrichtung zu aktivieren, bevor die Richtungskupplung der Gegenrichtung noch vollständig gelöst wurde. Dadurch kann der Wechsel der Fahrtrichtung vollzogen werden, ohne dass es zwischendurch zu einer Unterbrechung des Kraftflusses kommt.
Bekannte Lastschalt-Wendegetriebe benützen elektrohydraulische Regelsysteme mit Proportionalventilen für die Steuerung dieser beiden Richtungskupplungen. Während des Wechsels der Fahrtrichtung wird durch Steuerung beider Richtungskupplungen oder Steuerung einer Richtungskupplung und Regelung der anderen Richtungskupplung das Antriebsmoment von einer Richtungskupplung auf die andere übertragen. Nachteilig ist, dass das Umschaltverhalten abhängig ist von äußeren Bedingungen. Dabei kann es beispielsweise bei herkömmlichen Regelsystemen, die nur auf der Geschwindigkeit basieren, zu Problemen bei einem Richtungswechsel unter Schub, zum Beispiels bei Bergabfahrt, kommen, da das Fahrzeug aufgrund des sich immer mehr reduzierenden Kupplungsmomentes an der öffnenden Kupplung frei zu rollen beginnt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, mit welchem ein konstantes Umschaltverhalten des Fahrzeuges unter verschiedenen externen Bedingungen erreicht werden kann. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, dass während des Umschaltvorganges zu jedem Zeitpunkt jeweils eine Richtungskupplung in einem offenen Regelkreis und die andere Richtungskupplung in einem geschlossenen Regelkreis angesteuert wird, wobei die Entscheidung, welche der beiden Richtungskupplungen im geschlossenen und welche im offenen Regelkreis gesteuert wird, in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters getroffen wird .
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Entscheidung, welche der beiden Richtungskupplungen im geschlossenen und welche im offenen Regelkreis gesteuert wird, in Abhängigkeit davon getroffen wird, ob das übertragene Kupplungsmoment einen definierten Momentengrenzwert überschreitet und/oder dass die Entscheidung, welche der beiden Richtungskupplungen im geschlossenen und welche im offenen Regelkreis gesteuert wird, in Abhängigkeit davon getroffen wird, ob ein definierter Grenzwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Fahrzeugbeschleunigung überschritten wird .
Das Kupplungsmoment kann basierend auf dem Motormoment, basierend auf der Motordrehzahl und dem Signal zur Ansteuerung der Antriebsmaschine, basierend auf einer Momentenmessstelle zwischen der Antriebsmaschine und dem Getriebe und/oder basierend auf dem Abrissmoment einer öffnenden Richtungskupplung ermittelt werden.
Der Momentengrenzwert kann in Abhängigkeit von fahrzeugspezifischen Größen, vorzugsweise auf Basis des Motormomentes am Beginn des Umschaltvorganges, errechnet werden. Dabei wird ein gleichmäßiger Momentenverlauf und somit eine konstante Verzögerung oder Beschleunigung während des Reversiervorganges angestrebt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass während des Umschaltvorganges dynamisch ein Wechsel zwischen offenem und geschlossenem Regelkreis erfolgt. Dadurch kann eine flexible Anpassung an wechselnde äußere Bedingungen realisiert werden.
Die Regelung der Richtungskupplung im geschlossenen Regelkreis erfolgt vorteilhafter Weise in Abhängigkeit von zumindest einer Sollgeschwindigkeit, welche mit der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit verglichen wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die im geschlossenen Regelkreis angesteuerte Richtungskupplung in Abhängigkeit von einer Sollbeschleunigung geregelt wird, welche mit der tatsächlichen Fahrzeugbeschleunigung verglichen wird.
Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass im Falle, wenn während eines Umkehrvorganges die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die tatsächliche Beschleunigung kleiner ist als der entsprechende Sollwert, vorzugswei- se ein erster Sollwert, in einem weiteren Schritt das aktuelle Kupplungsmoment mit dem Momentengrenzwert verglichen wird, und dass die Schließkraft an der öffnenden Richtungskupplung reduziert wird, wenn das aktuelle Kupplungsmoment größer ist als der Momentengrenzwert, und dass die Schließkraft an der schließenden Kupplung erhöht wird, wenn das aktuelle Kupplungsmoment kleiner ist als der Momentengrenzwert. Weiters kann vorgesehen sein, dass im Falle, wenn während eines Umkehrvorganges die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die tatsächliche Beschleunigung größer ist als der entsprechende Sollwert, vorzugsweise ein zweiter Sollwert, das aktuelle Kupplungsmoment mit dem Momentengrenzwert verglichen wird, wobei die Schließkraft an der schließenden Richtungskupplung reduziert wird, wenn das aktuelle Kupplungsmoment größer ist als der Momentengrenzwert, und wobei die Schließkraft an der öffnenden Richtungskupplung erhöht wird, wenn das aktuelle Kupplungsmoment kleiner ist als der Momentengrenzwert.
Um ein zu häufiges Umschalten zwischen dem offenen und geschlossenen Regelkreis zu vermeiden, ist vorgesehen, dass die Regelung der Richtungskupplungen unter Einbeziehung einer Hysterese-Funktion zumindest einer Regelgröße erfolgt, wobei untere erste Sollwerte der Regelgröße für fallende, und obere zweite Sollwerte für steigende aktuelle Werte der Regelgrößegelten, wobei vorzugsweise die Regelgröße die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Fahrzeugbeschleunigung und/oder das Kupplungmoment ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine Getriebeeinheit mit einem Lastschalt-Wendegetriebe zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Lastschalt-Wendegetriebes;
Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung eines Umkehrvorganges;
Fig. 5 ein Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm; und
Fig. 6 ein Momenten-Zeit-Diagramm.
Fig . 1 zeigt eine Getriebeanordnung 1 mit einem mehrstufigen, unter Last schaltbaren Power-Shift-Getriebe 2 und einem mehrstufigen Lastschalt-Wendegetriebe 3. Das Power-Shift-Getriebe 2 besteht aus einer Antriebswelle 4, einer dazu parallelen Zwischenwelle 5 und mehreren Paaren 6, 7, 8 von ständig miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern, wobei jeweils ein Zahnrad jedes Paares 6, 7, 8 antriebsmäßig fest mit einer Welle 4, 5 verbunden ist und das andere Zahnrad dieses Paares über eine von einem Strömungsmediumdruck (Hydraulikdruck) betätigbare Schaltkupplung A, B, C, D an die andere Welle 5, 4 ankuppelbar ist. Das vierstufige Power-Shift-Getriebe 2 ist am Getriebeeingang der Getriebeanordnung 1 angeordnet und wird für beide Fahrtrichtungen genützt. Es besteht aus drei Stirnradstufen 6, 7, 8 und vier Schaltkupplungen A, B, C, D. Durch Öffnen und Schließen von entsprechenden Kombinationen der Schaltkupplungen A, B, C, D werden mit den drei Stirnradstufen 6, 7, 8 vier lastschaltbare Gänge realisiert.
Das Lastschalt-Wendegetriebe 3 ist mit zwei als hydraulische Schaltkupplungen ausgebildete Richtungskupplungen F, R versehen, die vorwärts (F) und rückwärts (R) wahlweise durch einen Strömungsmediumdruck (Hydraulikdruck) aktivierbar sind. Das Lastschalt-Wendegetriebe 3 ist als mehrstufiges Gruppengetriebe ausgebildet, und zwar für unterschiedliche Geschwindigkeitsbereich für Vorwärts und Rückwärts.
Die Schaltkupplungen A, B, C, D, F, R sind durch hydraulisch betätigbare Lamellenkupplungen gebildet. Die Richtungskupplungen F, R des Lastschalt-Wendegetriebes 3 sind konzentrisch zur Kupplungswelle 9 des Lastschalt-Wendegetriebes 3 angeordnet. Die Kupplungswelle 9 ist mit der Zwischenwelle 5 über eine Verbindungszahnradstufe 10 verbunden, wobei ein erstes Zahnrad 11 der Verbindungszahnradstufe 10 mit der Zwischenwelle 5 und ein zweites Zahnrad 12 der Verbindungszahnradstufe 10 mit der Kupplungswelle 9 über die Richtungskupplungen F, R drehverbindbar ist. Das physisch vom Power-Shift-Getriebe 2 getrennte Lastschalt-Wendegetriebe 3 weist zwei anfahrtaugliche Lamellenkupplungen auf und ermöglicht einen lastschaltbaren Reversierfahrvorgang ohne Zugkraftunterbrechung . Der Retourgang des Lastschalt-Wendegetriebes 3 nutzt dabei das gleiche Abtriebsrad 11 wie der Vorwärtsgang, wobei der Kraftfluss über ein Vorgelege 15 zum Retourrad 16 erfolgt, das mit der Kupplungsglocke 17 der Retour-Richtungskupplung R verbunden ist.
Fig . 2 zeigt eine schematische Darstellung des Lastschalt-Wendegetriebes 3, für welches das beschriebene Verfahren anwendbar ist. Dabei ist mit Bezugszeichen 18 eine Antriebsmaschine und mit 19 eine Abtriebsachse bezeichnet. Über eine Momentenmesseinrichtung 20 kann das Kupplungsmoment MK basierend auf dem Motormoment ME,akt der Antriebsmaschine 18 bestimmt werden. Ein Drehzahlsensor 21 dient zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die gemessenen Daten werden einer elektronischen Steuereinheit 22 zugeführt, welche über ein erstes Proportionalventil 23 für die erste Richtungskupplung F und ein zweites Proportionalventil 24 für die zweite Richtungskupplung R das Lastschalt-Wendegetriebe 3 betätigt. Ähnlich wie bekannte Verfahren, sieht das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls eine Vorsteuerung vor, um den Wechsel der Richtungskupplungen durchzuführen . Darüber hinausgehend gibt es vier Eingriffsmöglichkeiten zur Regelung beider Richtungskupplungen F, R. Dies sind :
Erhöhung der Schließkraft an der schließenden Richtungskupplung durch Erhöhen des hydraulischen Druckes;
Reduktion der Schließkraft an der schließenden Richtungsupplung durch Verminderung des hydraulischen Druckes;
Erhöhung der Schließkraft an der öffnenden Richtungskupplung durch Erhöhen des hydraulischen Druckes und
Reduktion der Schließkraft an der öffnenden Richtungskupplung durch Vermindern des hydraulischen Betätigungsdruckes.
Wesentlich ist, dass der Regler 25 zwar beide Richtungskupplungen F, R ansteuert, aber zu jedem Zeitpunkt der hydraulische Betätigungsdruck nur an einer der beiden Richtungskupplungen F, R durch den Regler 25 verändert wird . Zur Ermittlung der Regelgröße werden beispielsweise folgende Eingangsgrößen verwendet: a) gemessene Fahrzeuaaeschwindiakeit ν^: Dieser Wert wird mit dem Geschwindigkeitssensor 21 ermittelt. b) berechneter Soll-Geschwindiqkeitsverlauf v (t) : Zu Beginn des Vorganges zum Richtungswechsel wird ein Soll-Geschwindigkeitsverlauf ermittelt. Eingangsgrößen dafür können zum Beispiel die aktuelle Geschwindigkeit vai<t und die Stellung des Fahrpedals sein . Eine Anpassung dieses Soll-Geschwindigkeitsverlaufes vs(t) während des Umkehrvorganges ist möglich . c) aktuelle Motormoment der Antriebsmaschine 18 : Herkömmliche Brennkraftmaschinen können diesen Wert an die elektronische Steuereinheit 22 übermitteln . d) Momentenqrenzwert Mn \ Dieser Grenzwert kann als fixer Wert oder durch eine Berechnung aus weiteren Eingangsgrößen ermittelt werden . Während des Umkehrvorganges wird ständig die aktuelle gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit vakt mit dem Soll-Geschwindigkeitsverlauf vs(t) verglichen . Ist die tatsächliche Beschleunigung in die neue Fahrtrichtung zu gering, ändert sich also die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit langsamer als es dem Soll-Geschwindigkeitsverlauf vs(t) entspricht, so kann das Regelsystem auf zwei Arten eingreifen : • Erhöhung des Druckes an schließender Kupplung
• Reduktion des Druckes an öffnender Kupplung
In einer weiteren Berechnung wird das aktuelle Motormoment ME,akt mit dem Momentengrenzwert MG verglichen. Ist das aktuelle Moment ME,akt der Antriebsmaschine 18 größer als der Momentengrenzwert MG, so reagiert der Regler 25 durch Reduktion des hydraulischen Betätigungsdruckes an der öffnenden Richtungskupplung. Ist das aktuelle Motormoment MEiakt kleiner als der Momentengrenzwert MG, SO erfolgt eine Erhöhung des hydraulischen Betätigungsdruckes an der schließenden Richtungskupplung.
Im alternativen Fall, dass sich die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit vai<t schneller ändert, als es dem Soll-Geschwindigkeitsverlauf vs(t) entspricht, wird erneut das aktuelle Motormoment ME,akt mit dem Momentengrenzwert MG verglichen. Hierbei wird folgende Vorgehensweise umgesetzt:
Ist das aktuelle Motormoment ME,akt an der Antriebsmaschine 18 größer als der Momentengrenzwert MG, reagiert der Regler 25 durch eine Reduktion des hydraulischen Betätigungsdruckes an der schließenden Richtungskupplung . Ist jedoch das aktuelle Motormoment ME,akt kleiner als der Momentengrenzwert MG, erfolgt eine Erhöhung des hydraulischen Betätigungsdruckes an der öffnenden Richtungskupplung.
Ein Umschaltvorgang ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Mit 30 ist der Beginn des Umschaltvorganges bezeichnet. Es wird überprüft, ob das beispielsweise aus dem aktuellen Motormoment ME,akt ermittelte aktuelle Kupplungsmoment MK über einem Momentengrenzwert MG liegt, und ob die aktuelle Beschleunigung aakt über der Sollbeschleunigung as liegt. Ist beides der Fall, so wird in Schritt 31 eine Druckregelung an der öffnenden Richtungskupplung durch Druckreduktion und eine Steuerung an der schließenden Richtungskupplung vorgenommen. Ist das Kupplungsmoment MK größer als der Momentengrenzwert MG und ist die Fahrzeugbeschleunigung aakt kleiner als die Sollbeschleunigung as, so wird eine Druckregelung an der schließenden Richtungskupplung durch Druckreduktion vorgenommen und eine Steuerung an der öffnenden Richtungskupplung durchgeführt. Dieser Schritt ist mit Bezugszeichen 32 angedeutet. Wird festgestellt, dass das Kupplungsmoment MK kleiner als der Momentengrenzwert MG und die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung aakt größer als die Sollbeschleunigung as ist, so wird im Schritt 33 eine Druckregelung an der schließenden Richtungskupplung durch Druckerhöhung sowie eine Steuerung an der öffnenden Richtungskupplung durchgeführt. Wird schließlich festgestellt, dass das Kupplungsmoment MK kleiner als der Momentengrenzwert MG und die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung aakt kleiner als die Sollbeschleunigung as ist, so wird in einem Schritt 34 eine Druckregelung an der öffnenden Richtungskupplung durch Druckerhöhung, sowie eine Steuerung an der schließenden Richtungskupplung durchgeführt. Diese Abfragen werden solange wiederholt, bis die Differenzdrehzahl nK an der schließenden Kupplung >0 ist. Wird kein Drehzahlunterschied mehr festgestellt, so wird in Schritt 35 der Umschaltvorgang beendet.
In den Fig . 4, 5 und 6 ist ein Umkehrvorgang von vorwärts nach rückwärts beispielhaft dargestellt. Dabei werden einerseits die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit Vakt und andererseits das aktuelle Kupplungsmoment MK, welches auf der Basis des aktuellen Motormoment ME, akt der Antriebsmaschine ermittelt wird, gemessen, und andererseits der zeitliche Verlauf der Soll-Geschwindigkeit vs(t) ermittelt. Ist die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit vakt kleiner als die Soll-Geschwindigkeit vs(t), ändert sich die gemessene Geschwindigkeit also langsamer, als es dem Soll-Geschwindigkeitsverlauf vs(t) entspricht, so kann das Regelsystem auf zwei Arten eingreifen :
• Erhöhung der Schließkraft und somit des übertragenen Drehmomentes an der schließenden Richtungskupplung F oder
• Reduktion des Schließdruckes und somit des übertragenen Drehmomentes an der öffnenden Richtungskupplung R
Die Entscheidung über eine dieser beiden Maßnahmen erfolgt durch Vergleichen des gemessenen Kupplungsmomentes MK mit dem Momentengrenzwert MG, welcher am Beginn des Umschaltvorganges auf der Basis des Motormomentes ME,o errechnet wird . Ist das gemessene Kupplungsmoment MK kleiner als der Momentengrenzwert MG, SO wird in Schritt 41 eine Erhöhung der Schließkraft der schließenden zweiten Richtungskupplung R durchgeführt. Ist die gemessene aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit vakt kleiner als die Soll-Geschwindigkeit vs(t), das Kupplungsmoment MK aber größer als der Momentengrenzwert MG, so wird in einem Schritt 42 eine Reduzierung der Schließkraft bei der öffnenden ersten Richtungskupplung R durchgeführt.
Wird andererseits innerhalb der geschwindigkeitssensitiven Regelung 40 festgestellt, dass die gemessene aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit vakt größer als die Soll-Geschwindigkeit vs(t) ist, sich die gemessene Geschwindigkeit also schneller ändert, als es dem Soll-Geschwindigkeitsverlauf vs(t) entspricht, so kann das Regelsystem auf zwei Arten eingreifen :
• Reduktion der Schließkraft und somit des übertragenen Drehmomentes an der schließenden Richtungskupplung F oder • Erhöhen des Schließdruckes und somit des übertragenen Drehmomentes an der öffnenden Richtungskupplung R
Auch hier kann die Entscheidung über eine dieser beiden Maßnahmen durch Vergleichen des gemessenen Kupplungsmomentes MK mit dem Momentengrenzwert MG erfolgen, welcher am Beginn des Umschaltvorganges auf der Basis des Motormomentes ME,o errechnet wird . Ist das gemessene Kupplungsmoment MK größer als der Momentengrenzwert MG ist, so wird in Schritt 43 eine Reduktion der Schließkraft an der schließenden zweiten Richtungskupplung R durchgeführt. In Schritt 44 wird eine Anhebung der Schließkraft an der öffnenden ersten Richtungskupplung F veranlasst, sobald die gemessene aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit Vakt größer als die Soll-Geschwindigkeit vs(t) und das gemessene Kupplungsmoment MK kleiner als der Momentengrenzwert MG ist.
In Fig . 5 ist die Geschwindigkeit vakt des Fahrzeuges in der neuen Fahrtrichtung, sowie die Soll-Geschwindigkeit vs über der Zeit t aufgetragen. Wie ersichtlich ist, kann eine Hysterese-Funktion für die Soll-Geschwindigkeit vs eingesetzt werden, wobei ansteigende aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeiten vai<t mit einer oberen Soll- Geschwindigkeit vSo und abfallende aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeiten vai<t mit einer unteren Soll-Geschwindigkeit vSu verglichen werden. Analog zur Fahrzeuggeschwindigkeit vakt können auch entsprechende untere und obere Soll-Beschleunigungen aSu, aSo für die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung aai<t verwendet werden.
Herkömmliche Regelungssysteme, die nur auf der Geschwindigkeit basieren, führen zu Problemen bei einem Richtungswechsel unter Schub, z.B. bei der Fahrt bergab. Hier kann es dazu kommen, dass das Fahrzeug bergab frei zu rollen beginnt, da sich der Druck an der öffnenden Richtungskupplung aufgrund der Regelung immer weiter reduziert. Dagegen wird beim beschriebenen Verfahren bei geringerer Motorlast die schließende Richtungskupplung mit mehr Druck beaufschlagt und somit der Kraftschluss des Fahrzeuges sichergestellt.
Weiters verzögert ein Fahrzeug bei einem Wendemanöver unter Last oft sehr abrupt, da an der gesteuerten auslegenden Richtungskupplung der Betätigungsdruck zu schnell reduziert wird . Mit dem beschriebenen Verfahren wird unter diesen Bedingungen der Druck der öffnenden Kupplung wieder erhöht, wodurch das Fahrzeug langsamer verzögert.
Um ein zu häufiges Umschalten zwischen dem offenen und geschlossenen Regelkreis zu vermeiden, kann die Regelung der Richtungskupplungen F, R unter Einbeziehung einer Hysterese-Funktion auch für den Momentengrenzwert erfolgen, wie in dem in Fig . 6 gezeigten Momentendiagramm an Hand eines Umschaltvor- ganges demonstriert wird, in welchem das aktuelle Kupplungsmoment MK über der Zeit t aufgetragen ist. Im Beispiel wird etwa von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt umgeschalten, indem die erste Richtungskupplung F geöffnet und die zweite Richtungskupplung R geschlossen wird. Während der Zeitphase tF wird die erste Richtungskupplung F und während der Zeitdauer tR die zweite Richtungskupplung R im geschlossenen Regelkreis gesteuert. Die jeweils andere Richtungskupplung R, F wird im offenen Regelkreis gesteuert.
Dabei werden für ansteigende und abfallende Kupplungsmomente MK unterschiedliche Momentengrenzwerte MGu bzw. MGo verwendet. Die erste Richtungskupplung F wird in einem geschlossenen Regelkreis gesteuert, bis das ansteigende Kupplungsmoment MK einen oberen Grenzwert MGo überschreitet. Ab diesem Zeitpunkt wird die zweite Richtungskupplung R in einem geschlossenen Regelkreis gesteuert, bis das Kupplungsmoment MK den unteren Momentengrenzwert MGu unterschreitet, während die erste Richtungskupplung F im offenen Regelkreis gesteuert wird . Unterschreitet das Kupplungsmoment MK den unteren Grenzwert MGu, so wird wieder die erste Richtungskupplung F im geschlossenen Regelkreis und die zweite Richtungskupplung R im offenen Regelkreis gesteuert.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Betreiben eines ein Lastschalt-Wendegetriebe (3) aufweisenden Kraftfahrzeuges, wobei das Lastschalt-Wendegetriebe (3) eine erste und eine zweite Richtungskupplung (F; R) aufweist, wobei die beiden durch Schaltkupplungen gebildeten Richtungskupplungen (F; R) bei zumindest einem Umschaltvorgang durch eine vorzugsweise hydraulische Betätigungseinrichtung über einen Regler (25) angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass während des Umschaltvorganges zu jedem Zeitpunkt jeweils eine Richtungskupplung (F; R) in einem offenen Regelkreis und die andere Richtungskupplung (R; F) in einem geschlossenen Regelkreis angesteuert wird, wobei die Entscheidung, welche der beiden Richtungskupplungen (F; R) im geschlossenen und welche im offenen Regelkreis gesteuert wird, in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters getroffen wird .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidung, welche der beiden Richtungskupplungen (F; R) im geschlossenen und welche im offenen Regelkreis gesteuert wird, in Abhängigkeit davon getroffen wird, ob das übertragene Kupplungsmoment (MK) einen definierten Momentengrenzwert (MG) überschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidung, welche der beiden Richtungskupplungen (F; R) im geschlossenen und welche im offenen Regelkreis gesteuert wird, in Abhängigkeit davon getroffen wird, ob ein definierter Sollwert (vs, as) für die Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und/oder die Fahrzeugbeschleunigung (a) überschritten wird .
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmoment (MK) auf der Basis des aktuellen Motormomentes (ME, akt) der Antriebsmaschine ermittelt wird .
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmoment (MK) auf der Basis der Motordrehzahl der Antriebsmaschine und einem Signal zur Ansteuerung der Antriebsmaschine ermittelt wird .
6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmoment (MK) durch eine Momentenmesseinrichtung (20) zwischen der Antriebsmaschine und dem Lastschalt-Wendegetriebe (3) ermittelt wird .
7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmoment (MK) auf der Basis eines Abrissmomentes einer öffnenden Richtungskupplung (F; R) ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Momentengrenzwert (MG) in Abhängigkeit von fahrzeugspezifischen Größen, vorzugsweise auf Basis des Motormomentes (ME,o) am Beginn des Umschaltvorganges, errechnet wird .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass während des Umschaltvorganges dynamisch ein Wechsel zwischen offenem und geschlossenem Regelkreis erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die im geschlossenen Regelkreis angesteuerte Richtungskupplung (F; R) in Abhängigkeit von einer Sollgeschwindigkeit (vs) geregelt wird, welche mit der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit (vai<t) verglichen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die im geschlossenen Regelkreis angesteuerte Richtungskupplung (F; R) in Abhängigkeit von einer Sollbeschleunigung (as) geregelt wird, welche mit der tatsächlichen Fahrzeugbeschleunigung (aai<t) verglichen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle, wenn während eines Umkehrvorganges die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit (Vakt) und/oder die tatsächliche Beschleunigung (aai<t) kleiner ist als der entsprechende Sollwert (vs, as), vorzugsweise ein erster Sollwert (vsu, asu), in einem weiteren Schritt das aktuelle Kupplungsmoment (MK) mit dem Momentengrenzwert (MG) verglichen wird, und dass die Schließkraft an der öffnenden Richtungskupplung reduziert wird, wenn das aktuelle Kupplungsmoment (MK) größer ist als der Momentengrenzwert (MG), und dass die Schließkraft an der schließenden Kupplung erhöht wird, wenn das aktuelle Kupplungsmoment (MK) kleiner ist als der Momentengrenzwert (MG).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle, wenn während eines Umkehrvorganges die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit (Vakt) und/oder die tatsächliche Beschleunigung (aakt) größer ist als der entsprechende Sollwert (vs, as), vorzugsweise ein zweiter Sollwert (vso, aso), das aktuelle Kupplungsmoment (MK) mit dem Momentengrenzwert (MG) verglichen wird, wobei die Schließkraft an der schließenden Richtungskupplung reduziert wird, wenn das aktuelle Kupplungsmoment (MK) größer ist als der Momentengrenzwert (MG), und wobei die Schließkraft an der öffnenden Richtungskupplung erhöht wird, wenn das aktuelle Kupplungsmoment (MK) kleiner ist als der Momentengrenzwert (MG).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Richtungskupplungen (F; R) unter Einbeziehung einer Hysterese-Funktion zumindest einer Regelgröße erfolgt, wobei untere erste Sollwerte (vsu, , asu, MGu) der Regelgröße für fallende, und obere zweite Sollwerte (vso, aso MGo) für steigende aktuelle Werte der Regelgrößegelten, wobei vorzugsweise die Regelgröße die Fahrzeuggeschwindigkeit (v), die Fahrzeugbeschleunigung (a) und/oder das Kupplungmoment (MK)ist.
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