WO2019206523A1 - Verfahren zum halten eines fahrzeugs am berg - Google Patents

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WO2019206523A1
WO2019206523A1 PCT/EP2019/056856 EP2019056856W WO2019206523A1 WO 2019206523 A1 WO2019206523 A1 WO 2019206523A1 EP 2019056856 W EP2019056856 W EP 2019056856W WO 2019206523 A1 WO2019206523 A1 WO 2019206523A1
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WO
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clutch
vehicle
transmission
torque
chain
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PCT/EP2019/056856
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Schwarz
Thomas Kurz
Sven BIEBER
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Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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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
    • F16H61/20—Preventing gear creeping ; Transmission control during standstill, e.g. hill hold control
    • 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
    • F16H61/0059—Braking of gear output shaft using simultaneous engagement of friction devices applied for different gear ratios
    • 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
    • F16H61/20—Preventing gear creeping ; Transmission control during standstill, e.g. hill hold control
    • F16H2061/205—Hill hold control, e.g. with torque converter or a friction device slightly engaged to keep vehicle stationary

Definitions

  • the present invention relates to a method for holding a vehicle on the mountain.
  • the vehicle includes a transmission having a first and a second clutch whose primary and secondary sides are in mechanical operative connection with each other. Different gear ratios can be switched via the first and second clutch.
  • the present invention relates to a control device for carrying out the method, to a transmission with such a control device, and to a vehicle with such a transmission.
  • a variety of work machines include a travel drive for moving the machine and a work hydraulics for performing work tasks, both of which can be driven by an internal combustion engine.
  • the traction drive can have a power shift transmission with a hydrodynamic torque converter. If a lot of power is required in the working hydraulics, the traction drive can be decoupled from the internal combustion engine, for example, by opening a clutch in the power shift transmission of the traction drive. Such decoupling can be useful for reasons of efficiency also when braking to avoid working the engine against the brake. Uncoupling or reducing the coupling between internal combustion engine and traction drive can be referred to as Inchen. If the work machine is on the hill and if the inching is to be resolved, a decrease in the braking force must be accompanied by a correspondingly matched increase in tractive force in order to prevent the work machine from rolling back. Today's machines require an elaborate control logic for this, since the braking force depends on the temperature, the tolerances of the pedals and brake valves as well as other parameters. Darstellunq of the invention
  • the present invention relates to a method for holding a vehicle on the mountain.
  • the vehicle may be a work machine, for example a construction or agricultural machine.
  • the work machine may be a wheel loader or a farm tractor.
  • the vehicle may be a truck or a car. If a vehicle is on the mountain, a downhill force acts on it.
  • the vehicle includes a transmission having an output, a first clutch and a second clutch.
  • the transmission may be a power shift transmission with a hydrodynamic torque converter.
  • the clutches can be designed as frictional switching devices, for example as multi-plate clutches.
  • the primary sides of the first and second coupling are in mechanical operative connection.
  • the secondary sides of the first and second clutch are in mechanical operative connection with each other and with the output of the transmission.
  • the wheels of the vehicle With the output of the transmission also the wheels of the vehicle can be in mechanical operative connection.
  • a clutch essentially has two links, namely a primary or drive side, via which a power is introduced into the clutch, and a secondary or output side, via which the power is dissipated. If two elements are mechanically operatively connected, then they are directly or indirectly coupled to each other in such a way that a movement of one element causes a reaction of the other element. In this case, further elements, for example one or more gear stages, can be provided between the elements.
  • the transmission of the vehicle can be designed so that a mechanical operative connection between the primary sides and the secondary side of the couplings is permanently present or can be brought about by actuation of one or more switching elements.
  • the transmission is further designed so that with the first clutch, a transmission ratio can be switched, which is different from the switchable with the second clutch gear ratio.
  • a transmission ratio can be switched, which is different from the switchable with the second clutch gear ratio.
  • the gear ratios may differ in magnitude and / or in sign.
  • the first clutch of the transmission is closed in the initial state of the present method.
  • a closed coupling is understood to mean a state in which the primary side of the coupling is connected in a rotationally fixed manner to the secondary side. In such a closed state, the components coupled directly to the coupling are accordingly matched to one another in their rotational movements. If the affected clutch is designed as a non-positive coupling, there may be differences in speed between the components even after actuation of the same. This intentional or unwanted state is still referred to in the context of the invention as a rotationally fixed connection of the respective components. The speed differences may depend on an opening degree of the clutch. For example, if the clutch is fully closed, the speed differences may be lower than with a clutch that is only slightly closed.
  • the second clutch is closed in the context of the method of the invention. Since the first and second clutch shift different gear ratios, the transmission is blocked by the switching of the second clutch. By this locked state, the vehicle can be kept on the mountain regardless of the vehicle brake. Thus, a holding of the vehicle is geared internal and thus realized with low susceptibility.
  • the initiation of the closing operation of the second clutch can be carried out as a function of the output speed of the transmission, a brake pedal position, a current torque of the traction drive, an accelerator pedal position, a currently switched gear, the engine speed and / or other parameters.
  • the closing of the second clutch for example, also be initiated by a command to Inchen.
  • the method may further include reducing the speed of the vehicle.
  • the first clutch can be in the closed state.
  • the speed can be linear or along a other steady curve can be reduced.
  • the method may include detecting a stoppage of the vehicle when the first clutch is closed. In the context of this embodiment, the speed of the vehicle can be reduced until a standstill of the vehicle is detected. Once the vehicle is at a standstill, the second clutch may be closed to block the transmission as described above. The fact that the second clutch is closed when the vehicle is stopped, the burden of transmission components can be kept low.
  • the traction drive clutch may be a non-positive clutch, such as a multi-plate clutch.
  • the traction drive clutch may be, for example, a directional clutch for shifting a forward or reverse travel of the vehicle. Since the vehicle is on the slope in the present method, the traction drive clutch may still be partially closed when the vehicle is at a standstill. Thus, a torque can be transmitted to the wheels of the vehicle, which counteracts the slope force.
  • the method may further include applying a torque to the traction drive clutch with the second clutch closed.
  • the torque can be applied by closing the traction drive clutch.
  • the applied torque may have a height that prevents rolling back of the vehicle on the mountain.
  • the second clutch can be opened to resolve the blockage condition of the transmission.
  • the initiation of the opening operation of the second clutch can be effected as a function of a brake pedal position, a current torque of the traction drive, a driving pedal position, the engine speed and / or other parameters.
  • the opening of the second clutch can also be initiated, for example, by a command for disengaging a battery.
  • the method may further include storing a torque applied to the traction drive clutch when the vehicle is at a standstill. As stated previously, this torque applied to the traction drive clutch may be required to overcome the downgrade force. This stored torque can also be applied to the traction drive clutch before opening the second clutch. Thus, a torque can be determined in a simple manner, which prevents rolling back of the vehicle when opening the second clutch. Furthermore, in the context of this embodiment, the loads of transmission components can be kept low.
  • the mechanical operative connection on the primary sides can be realized via a chain of wheels and the mechanical operative connection on the secondary sides of the couplings via a further chain of wheels.
  • a wheel chain is understood to mean a set of toothed wheels or other mechanical elements which are permanently in mechanical operative connection with one another. If an element of a wheel chain moves, this always results in a movement of all other elements of the wheel chain.
  • the transmission may have an input gear chain, which is mechanically operatively connected to the drive of the transmission. If the drive of the gear unit rotates, this always results in a rotation of all elements of the input gear chain.
  • a mechanical drive connection between the input gear chain and the wheel chain on the primary sides of the clutches can be brought about via a traction drive clutch.
  • the traction drive clutch may be configured as described above. In the context of these embodiments, an internal gear holding and / or starting on the mountain can be realized with a compact gear.
  • the present invention further relates to a control device for a transmission of a vehicle, which is arranged to carry out the method according to one of the previously described embodiments.
  • a device of a control device for carrying out a method is the specific device, that is to say the programming, the control device for carrying out the method understood.
  • the invention relates to a transmission for a vehicle with such a control device, and to a vehicle with such a transmission.
  • Fig. 1 shows a schematic structure of a transmission according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a flowchart of a method for starting a mountain with a vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 shows exemplary switching characteristics of the clutches of the transmission
  • a structure of a transmission 1 for a work machine is shown.
  • the transmission 1 comprises a drive 2, which is mechanically operatively connected to an internal combustion engine, not shown.
  • a pump 3 of a working hydraulic, not shown, of the working machine permanently connected non-rotatably.
  • the impeller 4 of a hydrodynamic torque converter permanently connected non-rotatably.
  • the turbine wheel 5 of the torque converter is permanently connected in a rotationally fixed manner to a hollow shaft 6.
  • the transmission 1 further comprises three gear chains 7, 8 and 9.
  • Each of the gear chains 7, 8 and 9 comprises a plurality of shafts and gears, each of which is in permanent mechanical engagement with each other. This means that a movement of an element of a wheel chain leads to a movement of every other element of the wheel chain.
  • the first gear chain 7 of the transmission 1 is permanently connected in a rotationally fixed manner to the hollow shaft 6, which in turn is permanently connected in a rotationally fixed manner to the turbine wheel 5 of the torque converter. If the turbine wheel 5 of the torque converter rotates, this results in a movement of all elements of the first gear chain 7.
  • the first gear chain 7 is arranged in the direction of the hollow shaft 6 between the second gear chain 8 and the third gear chain 9.
  • the second gear chain 8 is on the torque converter side facing and the third gear chain 9 on the
  • Torque converter side facing away from the first gear chain 7 is provided.
  • the transmission 1 comprises three clutches KV, KR and K4, via which the first gear chain 7 can be connected in each case in a rotationally fixed manner to the second gear chain 8.
  • All clutches are formed in this embodiment as multi-plate clutches.
  • One of the clutches is a directional control clutch KV for the forward drive and in another clutch to a directional control clutch KR for the reverse drive.
  • the transmission 1 comprises three gear clutches K1, K2, K3, via which the second gear chain 8 can be connected in each case in a rotationally fixed manner to the third gear chain 9.
  • the primary sides of the three clutches K1, K2, K3 are operatively connected to each other via the second gear chain 8.
  • the secondary sides of the three clutches K1, K2, K3 are operatively connected. If none of the clutches K1, K2, K3 is actuated, there is no rotationally fixed connection between the second wheel chain 8 and the third wheel chain 9 before.
  • the output 10 of the transmission 1 is permanently rotatably connected to an element of the third gear chain 9, so that a movement of an element of the third gear chain 9 leads to a movement of the output 10. All speed clutches are formed in this embodiment as multi-plate clutches.
  • the transmission 1 is designed so that can be switched by means of the speed clutches K1, K2, K3 different ratios between the drive 2 and the output 10 of the transmission 1.
  • a first gear with the clutch K2 a second gear and the clutch K3, a third gear of the transmission 1 is connected to the clutch K1.
  • directional control clutches KV and KR and gear clutches K1, K2 and K3 can thus be provided with the transmission 1 of the present embodiment, several gears in the forward and backward direction.
  • the transmission 1 of the present embodiment includes a control device 11 having a forward interface 12 and a reverse interface 13.
  • the forward interface 12 is connected to the forward direction clutch KV for forward travel and the reverse interface 13 to the reversing clutch KR for reverse travel.
  • the control device comprises three gear interfaces 14, 15, 16, which are connected to the clutches K1, K2, K3 for the first, second and third gear. Via the interfaces 12, 13, 14, 15, 16, the clutches KV, KR, K1, K2 and K3 can be switched via the control device 11.
  • the control device 11 further comprises a speed interface 18, which is connected to a travel speed sensor 19 for detecting the travel speed of the work machine.
  • the control device 1 1 has a torque interface 17, which is connected to a torque sensor 22.
  • a speed ratio between the impeller 4 and the turbine 5 of the torque converter can be determined. From this torque can be determined, which is applied to the closed direction clutch KV, KR.
  • the control device 1 1 comprises an inching interface 20 for detecting an inching command.
  • the inching command may be input by a driver of the work machine via an input device 21, such as an inching pedal.
  • the control device 11 is set up in the following with reference to FIGS. 2 and 3 described method. In FIG.
  • the travel speed v of the work machine and the torques over the time t are plotted, which can be transmitted with the clutches K1, K2 and KV.
  • the work machine travels at a constant speed in the first gear in the forward direction, so that the clutches K1 and KV are completely closed and can transmit maximum torque. All other clutches of the transmission 1 are fully open and therefore can not transmit torque.
  • a first step I an inching command input via the input device 21 is detected via the inch interface 20. This is done in the example shown in FIG. 3 at time ti. In the present embodiment, the work machine is on the hill at this time.
  • the controller 1 1 opens the forward direction clutch KV via the forward interface 12 for forward travel along a continuous opening function. The farther the clutch KV is opened, the less torque can be transmitted through it and the slower the machine becomes.
  • the speed of travel 18 and the vehicle speed sensor 19 are used to monitor the travel speed and, in a step II, a standstill of the working machine is detected. Since in the present embodiment, the working machine is on the mountain, is at standstill at the direction of travel clutch KV continues to a torque that holds the machine on the mountain and prevents rolling back.
  • step III in this embodiment, the torque applied at standstill to the direction-of-travel clutch KV is determined via the torque interface 17 and the torque sensor 22 and stored in a memory (not shown) of the control device 11.
  • step IV in addition to the first clutch K1, the gear clutch K2 for the second gear is closed via the clutch interface 15.
  • the transmission 1 is thus blocked and can hold the work machine on the mountain.
  • the closing is initiated in the example shown in FIG. 3 at the time t2.
  • the third gear clutch K3 could be closed.
  • the clutch KV is fully opened when the clutch K2 is closed, so that no torque can be transmitted through them.
  • the full power of the internal combustion engine is therefore available to the working hydraulics.
  • step V If a command for canceling the inching state is detected in a step V via the inch interface 20, the control device 1 1 closes the clutch KV via the forward interface 12 until the torque previously stored in step III is applied to the clutch KV.
  • the applied torque is monitored via the torque interface 17 and the torque sensor 22. In the example shown in FIG. 3, this state is present at time t3.
  • control device 1 1 opens in a step VI, the clutch K2 via the clutch interface 15.
  • the clutch KV is fully closed, so that the vehicle starts with the clutch engaged K1 in first gear on the mountain and the inching state is resolved. The process then returns to step I.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Halten eines Fahrzeugs am Berg, welches ein Getriebe mit einem Abtrieb, einer ersten Kupplung und einer zweiten Kupplung aufweist, wobei die Primärseiten der ersten und zweiten Kupplung in mechanischer Wirkverbindung miteinander stehen, die Sekundärseiten der ersten und zweiten Kupplung in mechanischer Wirkverbindung miteinander und mit dem Abtrieb des Getriebes stehen, über die erste Kupplung und die zweite Kupplung unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse geschaltet werden können, und die erste Kupplung geschlossen ist. Das Verfahren umfasst das zusätzliche Schließen der zweiten Kupplung, um das Getriebe zu blockieren und das Fahrzeug so im Stillstand am Berg zu halten.

Description

Verfahren zum Halten eines Fahrzeugs am Berg
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Halten eines Fahrzeugs am Berg. Das Fahrzeug umfasst ein Getriebe mit einer ersten und einer zweiten Kupplung, deren Primär- und Sekundärseiten in mechanischer Wirkverbindung miteinander stehen. Über die erste und zweite Kupplung können unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse geschaltet werden. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Steuereinrichtung zum Ausführen des Verfahrens, auf ein Getriebe mit solch einer Steuereinrichtung, und auf ein Fahrzeug mit solch einem Getriebe.
Stand der Technik
Eine Vielzahl von Arbeitsmaschinen umfasst einen Fahrantrieb zum Fortbewegen der Maschine sowie eine Arbeitshydraulik zum Verrichten von Arbeitsaufgaben, die beide über einen Verbrennungsmotor angetrieben werden können. Wie aus der
DE 102 59 424 A1 ersichtlich, kann der Fahrantrieb ein Lastschaltgetriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler aufweisen. Wird viel Leistung in der Arbeitshydraulik benötigt, kann der Fahrantrieb beispielsweise durch Öffnen einer Kupplung im Lastschaltgetriebe des Fahrantriebs von der Verbrennungsmaschine abgekoppelt werden. Eine derartige Abkopplung kann aus Effizienzgründen auch beim Bremsen sinnvoll sein, um ein Anarbeiten des Motors gegen die Bremse zu vermeiden. Das Abkoppeln beziehungsweise Verringern der Kopplung zwischen Verbrennungsmotor und Fahrantrieb kann als Inchen bezeichnet werden. Befindet sich die Arbeitsmaschine am Berg und soll das Inchen aufgelöst werden, muss eine Abnahme der Bremskraft mit einer entsprechend abgestimmten Zugkraftzunahme einhergehen, um ein Zurückrollen der Arbeitsmaschine zu vermeiden. Heutige Maschinen erfordern hierfür eine aufwendige Steuerungslogik, da die Bremskraft von der Temperatur, von Toleranzen der Pedale und Bremsventile sowie von weiteren Parametern abhängt. Darstellunq der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Halten eines Fahrzeugs am Berg. Bei dem Fahrzeug kann es sich um eine Arbeitsmaschine, beispielsweise um eine Bau- oder Landmaschine handeln. Die Arbeitsmaschine kann ein Radlader oder ein Ackerschlepper sein. Ebenso kann es sich bei dem Fahrzeug um einen LKW oder PKW handeln. Befindet sich ein Fahrzeug am Berg, so wirkt auf dieses eine Hangabtriebskraft. Das Fahrzeug umfasst ein Getriebe mit einem Abtrieb, einer ersten Kupplung und einer zweiten Kupplung. Das Getriebe kann ein Lastschaltgetriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler sein. Die Kupplungen können als reibschlüssige Schalteinrichtungen, beispielsweise als Lamellenkupplungen ausgebildet sein.
Im Rahmen des Verfahrens stehen die Primärseiten der ersten und zweiten Kupplung in mechanischer Wirkverbindung. Darüber hinaus stehen die Sekundärseiten der ersten und zweiten Kupplung in mechanischer Wirkverbindung miteinander und mit dem Abtrieb des Getriebes. Mit dem Abtrieb des Getriebes können ferner die Räder des Fahrzeugs in mechanischer Wirkverbindung stehen. Eine Kupplung weist im Wesentlichen zwei Glieder, nämlich eine Primär- oder Antriebsseite, über welche eine Leistung in die Kupplung eingetragen wird, und eine Sekundär- oder Abtriebsseite auf, über welche die Leistung abgeführt wird. Sind zwei Elemente mechanisch wirkverbunden, so sind diese unmittelbar oder mittelbar derart miteinander gekoppelt, dass eine Bewegung des einen Elements eine Reaktion des anderen Elements bewirkt. Zwischen den Elementen können dabei weitere Elemente, beispielsweise eine oder mehrere Getriebestufen, vorgesehen sein. Im Rahmen der Erfindung kann das Getriebe des Fahrzeugs so ausgebildet sein, dass eine mechanische Wirkverbindung zwischen den Primärseiten und den Sekundärseite der Kupplungen permanent vorliegt oder durch Betätigung einer oder mehrerer Schaltelemente herbeiführbar ist.
Das Getriebe ist ferner so ausgebildet, dass mit der ersten Kupplung ein Übersetzungsverhältnis geschaltet werden kann, welches verschieden von dem mit der zweiten Kupplung schaltbaren Übersetzungsverhältnis ist. In anderen Worten werden in Abhängigkeit der geschalteten Kupplung verschiedene Drehzahlen und/oder Drehmomente an den Abtrieb des Getriebes angelegt. Die Übersetzungsverhältnisse können sich im Betrag und/oder im Vorzeichen unterscheiden.
Die erste Kupplung des Getriebes ist im Ausgangszustand des vorliegenden Verfahrens geschlossen. Unter einer geschlossenen Kupplung wird ein Zustand verstanden, bei dem die Primärseite der Kupplung drehfest mit der Sekundärseite verbunden ist. In solch einem geschlossenen Zustand werden die unmittelbar an die Kupplung angekoppelten Bauelemente demnach in ihren Drehbewegungen aneinander angeglichen. Ist die betroffene Kupplung als kraftschlüssige Kupplung ausgebildet, können auch nach einem Betätigen derselben Drehzahlunterschiede zwischen den Bauelementen bestehen. Dieser gewollte oder auch ungewollte Zustand wird im Rahmen der Erfindung dennoch als drehfeste Verbindung der jeweiligen Bauelemente bezeichnet. Die Drehzahlunterschiede können von einem Öffnungsgrad der Kupplung abhängen. Ist die Kupplung beispielsweise vollständig geschlossen, können die Drehzahlunterschiede geringer ausfallen als bei einer nur leicht geschlossenen Kupplung.
Zusätzlich zur ersten Kupplung wird im Rahmen des Verfahrens der Erfindung die zweite Kupplung geschlossen. Da die erste und zweite Kupplung unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse schalten, wird das Getriebe durch das Schalten der zweiten Kupplung blockiert. Durch diesen blockierten Zustand kann das Fahrzeug am Berg unabhängig von der Fahrzeugbremse gehalten werden. Somit wird ein Halten des Fahrzeugs getriebeintern und folglich mit geringer Störanfälligkeit realisiert.
Das Einleiten des Schließvorgangs der zweiten Kupplung kann dabei in Abhängigkeit der Abtriebsdrehzahl des Getriebes, einer Bremspedalstellung, einem aktuellen Drehmoment des Fahrantriebs, einer Fahrpedalstellung, einem aktuell geschalteten Gang, der Motordrehzahl und/oder weiteren Parametern erfolgen. Im Rahmen einer Ausführungsform kann das Schließen der zweiten Kupplung beispielsweise auch durch einen Befehl zum Inchen eingeleitet werden.
Vor dem Schließen der zweiten Kupplung kann das Verfahren ferner das Verringern der Geschwindigkeit des Fahrzeugs umfassen. Die erste Kupplung kann sich dabei in geschlossenem Zustand befinden. Die Geschwindigkeit kann linear oder entlang einer sonstigen stetigen Kurve verringert werden. Ferner kann das Verfahren das Detektieren eines Stillstands des Fahrzeugs bei geschlossener erster Kupplung umfassen. Im Rahmen dieser Ausführungsform kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs so lang verringert werden, bis ein Stillstand des Fahrzeugs detektiert wird. Sobald sich das Fahrzeug im Stillstand befindet, kann die zweite Kupplung geschlossen werden, um das Getriebe zu blockieren, wie oben beschrieben. Dadurch, dass die zweite Kupplung im Stillstand des Fahrzeugs geschlossen wird, kann die Belastung von Getriebebauteilen geringgehalten werden.
Das Verringern der Geschwindigkeit kann dabei durch Öffnen einer Fahrantriebskupplung des Getriebes erfolgen. Die Fahrantriebskupplung kann eine kraftschlüssige Kupplung, beispielsweise eine Lamellenkupplung sein. Bei der Fahrantriebskupplung kann es sich beispielsweise um eine Fahrtrichtungskupplung zum Schalten einer Vorwärtsoder Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs handeln. Da sich das Fahrzeug im Rahmen des vorliegenden Verfahrens am Hang befindet, kann die Fahrantriebskupplung im Stillstand des Fahrzeugs weiterhin teilweise geschlossen sein. So kann ein Drehmoment an die Räder des Fahrzeugs übertragen werden, welches der Hangabtriebskraft entgegenwirkt.
Das Verfahren kann ferner das Anlegen eines Drehmoments an die Fahrantriebskupplung bei geschlossener zweiter Kupplung umfassen. Das Drehmoment kann durch Schließen der Fahrantriebskupplung angelegt werden. Dabei kann das angelegte Drehmoment eine Höhe aufweisen, die ein Zurückrollen des Fahrzeugs am Berg verhindert. Anschließend kann die zweite Kupplung geöffnet werden, um den Blockadezustand des Getriebes aufzulösen. Durch diese Ausführungsform kann ein sicheres Anfahren am Berg unabhängig von der Fahrzeugbremse getriebeintern realisiert werden. Toleranzen und Temperaturen des Bremssystems sind folglich nicht relevant, was zu einem Anfahren mit geringer Störanfälligkeit führt. Insbesondere bei Arbeitsmaschinen kann dies vorteilhaft sein, weil ein Zurückrollen am Berg aufgrund der sehr hohen Fahrzeugmasse zu gefährlichen Zuständen führen kann.
Das Einleiten des Öffnungsvorgangs der zweiten Kupplung kann dabei in Abhängigkeit einer Bremspedalstellung, einem aktuellen Drehmoment des Fahrantriebs, einer Fahr- pedalstellung, der Motordrehzahl und/oder weiteren Parametern erfolgen. Im Rahmen einer Ausführungsform kann das Öffnen der zweiten Kupplung beispielsweise auch durch einen Befehl zum Auflösen eines Inchens eingeleitet werden.
Vor dem Schließen der zweiten Kupplung kann das Verfahren ferner das Abspeichern eines Drehmoments umfassen, welches im Stillstand des Fahrzeugs an der Fahrantriebskupplung anliegt. Wie zuvor ausgeführt, kann dieses an der Fahrantriebskupplung anliegende Drehmoment zum Überwinden der Hangabtriebskraft erforderlich sein. Dieses abgespeicherte Drehmoment kann ferner vor dem Öffnen der zweiten Kupplung erneut an die Fahrantriebskupplung angelegt werden. So kann auf einfache Weise ein Drehmoment ermittelt werden, welches ein Zurückrollen des Fahrzeugs beim Öffnen der zweiten Kupplung verhindert. Ferner können im Rahmen dieser Ausführungsform die Belastungen von Getriebebauteilen geringgehalten werden.
Die mechanische Wirkverbindung auf den Primärseiten kann über eine Räderkette und die mechanische Wirkverbindung auf den Sekundärseiten der Kupplungen über eine weitere Räderkette realisiert werden. Unter einer Räderkette wird ein Satz von Zahnrädern oder sonstigen mechanischen Elementen verstanden, die permanent miteinander in mechanischer Wirkverbindung stehen. Bewegt sich ein Element einer Räderkette hat dies demnach immer eine Bewegung aller weiteren Elemente der Räderkette zur Folge. Darüber hinaus kann das Getriebe eine Eingangsräderkette aufweisen, die mit dem Antrieb des Getriebes mechanisch wirkverbunden ist. Rotiert der Antrieb des Getriebes, resultiert dies demnach immer in einer Rotation aller Elemente der Eingangsräderkette. Über eine Fahrantriebskupplung kann eine mechanische Wirkverbindung zwischen der Eingangsräderkette und der Räderkette auf den Primärseiten der Kupplungen herbei- führbar sein. Die Fahrantriebskupplung kann wie oben beschrieben ausgebildet sein. Im Rahmen dieser Ausführungsformen kann ein getriebeinternes Halten und/oder Anfahren am Berg mit einem kompakten Getriebe realisiert werden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Steuereinrichtung für ein Getriebe eines Fahrzeugs, die eingerichtet ist, um das Verfahren nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Unter einer Einrichtung einer Steuereinrichtung zum Ausführen eines Verfahrens wird vorliegend die spezifische Herrichtung, also die Programmierung, der Steuereinrichtung zum Ausführen des Verfahrens verstanden. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Getriebe für ein Fahrzeug mit solch einer Steuereinrichtung, und auf ein Fahrzeug mit solch einem Getriebe. Hinsichtlich des Verständnisses der einzelnen Merkmale und deren Vorteile wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Getriebes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Anfahren an einem Berg mit einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt beispielhafte Schaltverläufe der Kupplungen des Getriebes aus
Fig. 1 beim Ausführen des Verfahren aus Fig. 2.
Detaillierte Beschreibung von Ausführunqsformen
In Fig. 1 ist ein Aufbau eines Getriebes 1 für eine Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Getriebe 1 umfasst einen Antrieb 2, der mit einem nicht gezeigten Verbrennungsmotor mechanisch wirkverbunden ist. Mit dem Antrieb 2 ist eine Pumpe 3 einer nicht gezeigten Arbeitshydraulik der Arbeitsmaschine permanent drehfest verbunden. Ebenso ist mit dem Antrieb 2 das Pumpenrad 4 eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers permanent drehfest verbunden. Das Turbinenrad 5 des Drehmomentwandlers ist permanent drehfest mit einer Hohlwelle 6 verbunden.
Unter einer permanent drehfesten Verbindung zweier Elemente wird eine Verbindung verstanden, bei welcher die beiden Elemente zu allen bestimmungsgemäßen Zuständen des Getriebes starr miteinander gekoppelt sind. Die Elemente können dabei als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen. Das Getriebe 1 umfasst ferner drei Räderketten 7, 8 und 9. Jede der Räderketten 7, 8 und 9 umfasst eine Vielzahl von Wellen und Zahnrädern, die jeweils miteinander in permanenter mechanischer Wirkverbindung stehen. Dies bedeutet, dass eine Bewegung eines Elements einer Räderkette zu einer Bewegung von jedem anderen Element der Räderkette führt. Die erste Räderkette 7 des Getriebes 1 ist permanent drehfest mit der Hohlwelle 6 verbunden, welche wiederum permanent drehfest mit dem Turbinenrad 5 des Drehmomentwandlers verbunden ist. Dreht sich das Turbinenrad 5 des Drehmomentwandlers, hat dies demnach eine Bewegung aller Elemente der ersten Räderkette 7 zur Folge.
Die erste Räderkette 7 ist in Richtung der Hohlwelle 6 zwischen der zweiten Räderkette 8 und der dritten Räderkette 9 angeordnet. Die zweite Räderkette 8 ist auf der dem Drehmomentwandler zugewandten Seite und die dritte Räderkette 9 auf der dem
Drehmomentwandler abgewandten Seite der ersten Räderkette 7 vorgesehen.
Ferner umfasst das Getriebe 1 drei Kupplungen KV, KR und K4, über welche die erste Räderkette 7 mit der zweiten Räderkette 8 jeweils drehfest verbunden werden kann.
Alle Kupplungen sind in dieser Ausführungsform als Lamellenkupplungen ausgebildet.
Ist keine der Kupplungen betätigt, liegt keine drehfeste Verbindung zwischen der ersten Räderkette 7 und der zweiten Räderkette 8 vor. Bei einer der Kupplungen handelt es sich um eine Fahrtrichtungskupplung KV für die Vorwärtsfahrt und bei einer weiteren Kupplung um eine Fahrtrichtungskupplung KR für die Rückwärtsfahrt. Durch Betätigung der Fahrtrichtungskupplung KV kann eine Vorwärtsrichtung und durch Betätigung der Fahrtrichtungskupplung KR eine Rückwärtsrichtung der Arbeitsmaschine geschaltet werden.
Ferner umfasst das Getriebe 1 drei Gangkupplungen K1 , K2, K3, über welche die zweite Räderkette 8 jeweils drehfest mit der dritten Räderkette 9 verbunden werden kann. Die Primärseiten der drei Kupplungen K1 , K2, K3 sind über die zweite Räderkette 8 miteinander wirkverbunden. Über die dritte Räderkette 9 sind die Sekundärseiten der drei Kupplungen K1 , K2, K3 miteinander wirkverbunden. Ist keine der Kupplungen K1 , K2, K3 betätigt, liegt keine drehfeste Verbindung zwischen der zweiten Räderkette 8 und der dritten Räderkette 9 vor. Der Abtrieb 10 des Getriebes 1 ist mit einem Element der dritten Räderkette 9 permanent drehtest verbunden, sodass eine Bewegung eines Elements der dritten Räderkette 9 zu einer Bewegung des Abtriebs 10 führt. Alle Gangkupplungen sind in dieser Ausführungsform als Lamellenkupplungen ausgebildet.
Ferner ist das Getriebe 1 so ausgebildet, dass sich mittels der Gangkupplungen K1 , K2, K3 verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Antrieb 2 und dem Abtrieb 10 des Getriebes 1 schalten lassen. Im Rahmen dieser Ausführungsform wird mit der Kupplung K1 ein erster Gang, mit der Kupplung K2 ein zweiter Gang und mit der Kupplung K3 ein dritter Gang des Getriebes 1 geschaltet. Aus dem Zusammenspiel aus Fahrtrichtungskupplungen KV und KR und Gangkupplungen K1 , K2 und K3 lassen sich demnach mit dem Getriebe 1 der vorliegenden Ausführungsform mehrere Gänge in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bereitstellen.
Darüber hinaus umfasst das Getriebe 1 der vorliegenden Ausführungsform eine Steuereinrichtung 1 1 mit einer Vorwärtsschnittstelle 12 und einer Rückwärtsschnittstelle 13. Die Vorwärtsschnittstelle 12 ist mit der Fahrtrichtungskupplung KV für die Vorwärtsfahrt und die Rückwärtsschnittstelle 13 mit der Fahrtrichtungskupplung KR für die Rückwärtsfahrt verbunden. Ebenso umfasst die Steuereinrichtung drei Gangschnittstellen 14, 15, 16, die mit den Kupplungen K1 , K2, K3 für den ersten, zweiten beziehungsweise dritten Gang verbunden sind. Über die Schnittstellen 12, 13, 14, 15, 16 lassen sich die Kupplungen KV, KR, K1 , K2 und K3 über die Steuereinrichtung 1 1 schalten.
Die Steuereinrichtung 1 1 umfasst ferner eine Geschwindigkeitsschnittstelle 18, die mit einem Fahrtgeschwindigkeitssensor 19 zum Erfassen der Fahrtgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine verbunden ist. Darüber hinaus weist die Steuereinrichtung 1 1 eine Drehmomentschnittstelle 17 auf, die mit einem Drehmomentsensor 22 verbunden ist. Mittels des Drehmomentsensors 22 ist ein Drehzahlverhältnis zwischen dem Pumpenrad 4 und dem Turbinenrad 5 des Drehmomentwandlers ermittelbar. Aus diesem lässt sich ein Drehmoment ermitteln, welches an der geschlossenen Fahrtrichtungskupplung KV, KR anliegt. Ferner umfasst die Steuereinrichtung 1 1 eine Inchschnittstelle 20 zum Erfassen eines Inchbefehls. Der Inchbefehl kann durch einen Fahrer der Arbeitsmaschine über eine Eingabeeinrichtung 21 , beispielsweise ein Inchpedal, eingegeben werden. Die Steuereinrichtung 1 1 ist eingerichtet, um das im Folgenden unter Bezugnahme auf Figs. 2 und 3 beschriebene Verfahren auszuführen. In Fig. 3 sind die Fahrtgeschwindigkeit v der Arbeitsmaschine und die Drehmomente über der Zeit t aufgetragen, welche mit den Kupplungen K1 , K2 und KV übertragen werden können. In einem Ausgangszustand fährt die Arbeitsmaschine mit einer konstanten Geschwindigkeit im ersten Gang in Vorwärtsrichtung, sodass die Kupplungen K1 und KV vollständig geschlossen sind und maximales Drehmoment übertragen können. Alle weiteren Kupplungen des Getriebes 1 sind vollständig geöffnet und können demnach kein Drehmoment übertragen.
In einem ersten Schritt I wird über die Inchschnittstelle 20 ein über die Eingabeeinrichtung 21 eingegebener Inchbefehl erfasst. Dies erfolgt in dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel zum Zeitpunkt ti . In der vorliegenden Ausführungsform befindet sich die Arbeitsmaschine zu diesem Zeitpunkt am Berg. In Reaktion auf den Befehl öffnet die Steuereinrichtung 1 1 über die Vorwärtsschnittstelle 12 die Fahrtrichtungskupplung KV für die Vorwärtsfahrt entlang einer stetigen Öffnungsfunktion. Je weiter die Kupplung KV geöffnet ist, desto weniger Drehmoment kann über diese übertragen werden und desto langsamer wird die Arbeitsmaschine.
Während des Öffnens der Fahrtrichtungskupplung KV wird über die Geschwindigkeitsschnittstelle 18 und den Fahrtgeschwindigkeitssensor 19 die Fahrtgeschwindigkeit überwacht und in einem Schritt II ein Stillstand der Arbeitsmaschine detektiert. Da sich in der vorliegenden Ausführungsform die Arbeitsmaschine am Berg befindet, liegt im Stillstand an der Fahrtrichtungskupplung KV weiterhin ein Drehmoment an, welches die Arbeitsmaschine am Berg hält und ein Zurückrollen verhindert.
In einem Folgeschritt III wird in dieser Ausführungsform das im Stillstand an der Fahrtrichtungskupplung KV anliegende Drehmoment über die Drehmomentschnittstelle 17 und den Drehmomentsensor 22 ermittelt und in einem nicht gezeigten Speicher der Steuereinrichtung 1 1 abgespeichert. Anschließend wird in einem Schritt IV zusätzlich zur ersten Kupplung K1 die Gangkupplung K2 für den zweiten Gang über die Kupplungsschnittstelle 15 geschlossen. Das Getriebe 1 ist damit blockiert und kann die Arbeitsmaschine am Berg halten. Das Schließen wird in dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel zum Zeitpunkt t2 eingeleitete. Alternativ könnte auch die dritte Gangkupplung K3 geschlossen werden. Anschließend wird die Kupplung KV bei geschlossener Gangkupplung K2 vollständig geöffnet, sodass keinerlei Drehmoment über diese übertragen werden kann. Die vollständige Leistung des Verbrennungsmotors steht demnach der Arbeitshydraulik zur Verfügung.
Wird in einem Schritt V über die Inchschnittstelle 20 ein Befehl zum Aufheben des Inchzustands erfasst, schließt die Steuereinrichtung 1 1 die Kupplung KV über die Vorwärtsschnittstelle 12 soweit, bis an der Kupplung KV das zuvor in Schritt III abgespeicherte Drehmoment anliegt. Das anliegende Drehmoment wird über die Drehmomentschnittstelle 17 und den Drehmomentsensor 22 überwacht. In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel liegt dieser Zustand zum Zeitpunkt t3 vor.
Anschließend öffnet die Steuereinrichtung 1 1 in einem Schritt VI die Kupplung K2 über die Kupplungsschnittstelle 15. Die Kupplung KV wird vollständig geschlossen, sodass das Fahrzeug bei geschlossener Gangkupplung K1 im ersten Gang am Berg anfährt und der Inchzustand aufgelöst wird. Anschließend kehrt das Verfahren zurück zu Schritt I.
Bezugszeichen
1 Getriebe
2 Antrieb
3 Pumpe Arbeitshydraulik
4 Pumpenrad Drehmomentwandler
5 Turbinenrad Drehmomentwandler
6 Hohlwelle
7 erste Räderkette
8 zweite Räderkette
9 dritte Räderkette
10 Abtrieb
1 1 Steuereinrichtung
12 Vorwärtsschnittstelle
13 Rückwärtsschnittstelle
14, 15, 16 Kupplungsschnittstelle
17 Drehmomentschnittstelle
18 Geschwindigkeitsschnittstelle
19 Fahrtgeschwindigkeitssensor
20 Inchschnittstelle
21 Eingabeeinrichtung
22 Drehmomentsensor
KV Fahrtrichtungskupplung Vorwärtsrichtung KR Fahrtrichtungskupplung Rückwärtsrichtung
K1 , K2, K3 Gangkupplung erster, zweiter, dritter Gang v, t Fahrtgeschwindigkeit, Zeit
I Öffnen Fahrtrichtungskupplung
II Detektieren Stillstand
III Abspeichern Drehmoment Stillstand
IV Schließen weitere Gangkupplung
V Anlegen Drehmoment Stillstand
VI Öffnen weitere Gangkupplung

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Halten eines Fahrzeugs am Berg, welches ein Getriebe (1 ) mit einem Abtrieb (10), einer ersten Kupplung (K1 ) und einer zweiten Kupplung (K2) aufweist, wobei die Primärseiten der ersten (K1 ) und zweiten Kupplung (K2) in mechanischer Wirkverbindung miteinander stehen, die Sekundärseiten der ersten (K1 ) und zweiten Kupplung (K2) in mechanischer Wirkverbindung miteinander und mit dem Abtrieb (10) des Getriebes (1 ) stehen, über die erste Kupplung (K1 ) und die zweite Kupplung (K2) unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse geschaltet werden können, und die erste Kupplung (K1 ) geschlossen ist, umfassend
Zusätzliches Schließen (IV) der zweiten Kupplung (K2), um das Getriebe (1 ) zu blockieren und das Fahrzeug so im Stillstand am Berg zu halten.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren vor dem Schließen (IV) der zweiten Kupplung (K2) umfasst
Verringern (I) der Geschwindigkeit des Fahrzeugs bei geschlossener erster Kupplung (K1 ); und
Detektieren (II) eines Stillstands des Fahrzeugs bei geschlossener erster Kupplung (K1 ).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verringern (I) der Geschwindigkeit des Fahrzeugs das Öffnen einer Fahrantriebskupplung (KV; KR) des Getriebes (1 ) umfasst.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst
Anlegen (V) eines Drehmoments an die Fahrantriebskupplung (KV; KR) bei geschlossener zweiter Kupplung (K2), das ein Zurückrollen des Fahrzeugs am Berg verhindert; und Öffnen (VI) der zweiten Kupplung (K2).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst
Abspeichern (III) eines an der Fahrantriebskupplung (KV; KR) im Stillstand des Fahrzeugs anliegenden Drehmoments vor dem Schließen (IV) der zweiten Kupplung (K2); wobei beim Anlegen (V) des Drehmoments das abgespeicherte Drehmoment an die Fahrantriebskupplung (KV; KR) angelegt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Wirkverbindung zwischen den Primärseiten über eine Räderkette (8) realisiert ist und die mechanische Wirkverbindung zwischen den Sekundärseiten über eine weitere Räderkette (9) realisiert ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1 ) ferner eine Eingangsräderkette (7) aufweist, die mit dem Antrieb (2) des Getriebes (1 ) wirkverbunden ist, wobei durch Betätigung der Fahrantriebskupplung (KV; KR) eine mechanische Wirkverbindung zwischen der Eingangsräderkette (7) und der Räderkette (8) der Primärseiten herbeiführbar ist.
8. Steuereinrichtung (1 1 ) für ein Getriebe (1 ) eines Fahrzeugs, die eingerichtet ist, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
9. Getriebe (1 ) für ein Fahrzeug mit einer Steuereinrichtung (1 1 ) nach Anspruch 8.
10. Fahrzeug mit einem Getriebe (1 ) nach Anspruch 9.
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