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Title:
MARINE GEAR AND A METHOD FOR PREVENTING A DROP IN MOTOR SPEED WHEN ENGAGING A MULTI-PLATE CLUTCH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/072586
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a marine gear (10), in particular to a reversing gear, consisting of a hydraulic control assembly (12) comprising variable multi-plate clutches (14, 16) for forwards and reverse travel, in which the operating pressure required to engage the multi-plate clutches can be set using control means and consisting of an electronic control unit (18) for detecting and processing at least one operating parameter and for operating the control means. The control means comprise a proportional valve (20) and a pilot-operated pressure-control valve (24) for setting the desired operating pressure, which is located on the pressure-oil line (22) that leads to the multi-plate clutch (14, 16). The proportional valve (20) can be controlled by an electric control current (52) of the electronic control unit (18) and the pressure control valve (24) can be actuated by a control pressure that is generated by the proportional valve (20). The electronic control unit (18) is connected to a sensor for detecting the motor speed (26) and/or to a sensor for detecting the load signal (28) of a motor (30).

Inventors:
DAUS JUERGEN (DE)
LUX HANS-HARALD (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/001142
Publication Date:
October 04, 2001
Filing Date:
March 26, 2001
Export Citation:
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Assignee:
REINTJES GMBH (DE)
DAUS JUERGEN (DE)
LUX HANS HARALD (DE)
International Classes:
B63H23/30; F16D48/06; F16H61/02; (IPC1-7): B63H23/30; F16H61/02; F16D48/06
Foreign References:
DE4019687A11991-12-19
DE3505992A11986-08-28
US4253414A1981-03-03
DE4019687A11991-12-19
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 01 29 January 1999 (1999-01-29)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 130 (M - 478) 14 May 1986 (1986-05-14)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 331 (M - 533) 11 November 1986 (1986-11-11)
GOODBAR J E ET AL: "THE DESIGN AND DEVELOPMENT OF A FOUR SPEED POWERSHIFT TRANSMISSION WITH ELECTRONIC CLUTCH PRESSURE MODULATION", SAE TECHNICAL PAPER SERIES, SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS, 8 September 1986 (1986-09-08), WARRENDALE, PA, US, pages 1 - 12, XP000199777, ISSN: 0148-7191
Attorney, Agent or Firm:
Th�men, Uwe (Zeppelinstrasse 5 Hannover, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Schiffsgetriebe (10), insbesondere Wendegetriebe, aus einer hydraulischen Steuerungsanordnung (12) mit regelbaren Lamellenkupplungen (14,16) für Vorwärts-und Rückwärtsfahrt, bei denen der zum Einschalten der Lamellenkupplungen (14,16. erforderliche Betriebsdruck über Steuermittel einstellbar ist, und aus einer elektronischen Steuereinheit (18) zur Er- fassung und Verarbeitung wenigstens eines Betriebsparameters sowie zur Ansteuerung der Steuermittel, dadurch gekennzeich- net, dass das Steuermittel ein Proportionalventil (20) und ein an der zur Lamellenkupplung (14,16) führenden Drucköl- leitung angeordnetes vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil (24) zur Einstellung des gewünschten Betriebsdruckes umfasst, wobei das Proportionalventil (20) durch einen elektrischen Steuerstrom der elektronischen Steuereinheit (18) ansteuerbar ist und das Druckbegrenzungsventil (24) durch einen vom Pro- portionalventil (20) erzeugten Steuerdruck betätigbar ist, und dass die elektronische Steuereinheit (18) mit einem Sen- sor (26) zur Erfassung der Motordrehzahl und/oder mit einem Sensor (28) zur Erfassung des Load-Signals eines Motors (30) verbunden ist.
2. Schiffsgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Proportionalventil (20) einen umgekehrt proportional zum elektrischen Steuerstrom hydraulischen Steu- erdruck erzeugt.
3. Schiffsgetriebe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, dass die hydraulische Steuerungsanordnung (12) Mittel umfasst, die eine permanente Vorfüllung der Drucköl- leitungen (38) zu den Lamellenkupplungen (14,16) und der La- mellenkupplungen (14,16) selbst ermöglichen.
4. Schiffsgetriebe (10) nach Anspruch 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Mittel eine Blende (32) zur Festlegung des Vorfüll-Volumenstroms und ein Druckbegrenzungsventil (34) zum Einstellen eines Vorfülldrucks umfassen.
5. Schiffsgetriebe (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Vorfülldruck nicht größer als der von wenigstens einer Rückstellfeder (36) zur Entlastung der La- mellen anliegende Federdruck ist.
6. Schiffsgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Proportionalventil (20) und das vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil (24) mit den Kupp- lungsanschlussen (38) verbunden sind.
7. Schiffsgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steueröl aus dem Hauptstrom der Hydrauliksteuerungsanordnung (12) entnehmbar ist.
8. Schiffsgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Lamellenkupplung (14, 16) ein eigenes vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil (24) vorgesehen ist, wobei die Druckbegrenzungsventile (24) paral- lel vom Proportionalventil (20) ansteuerbar sind.
9. Schiffsgetriebe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (18) mit Sensormitteln verbunden ist, deren Messwerte in Echtzeit zur Berechnung der thermischen Kupplungsbelastung heranziehbar sind.
10. Schiffsgetriebe (10) nach Anspruch 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Sensormittel Sensoren zur Erfassung der Motordrehzahl (26), der Propellerdrehzahl (42) und- drehrichtung (44), des Schaltöldrucks (46) in der Lamellen- kupplung (14,16) und der Kühlöltemperatur (48) umfassen.
11. Verfahren zur Vermeidung eines Motordrehzahlabfalls beim Einschalten der Lamellenkupplung (14,16) eines Schiffs- getriebes (10) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsdruck bei jedem Einschalten der Lamellenkupplung (14,16) derart in Abhängigkeit von der Drehzahländerung des Motors (30) und/oder zusätzlich der Än- derung des Load-Signals des Motors (30) aufgebaut wird, dass dieser einer Motordrehzahländerung und/oder der Änderung des Load-Signals des Motors (30) entgegenwirkt.
12. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (18) einer während des Ein- schaltens der Lamellenkupplung (14,16) gemessenen Drehzahl- änderung und/oder Änderung des Load-Signals des Motors (30) in der Weise entgegenwirkt, dass sie in Abhängigkeit der ge- messenen Änderungen elektrische Steuersignale an das Steuer- mittel zur Einstellung des Schaltdrucks abgibt, wodurch der Schlupfgrad der Lamellenkupplung verändert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeich- net, dass die thermische Belastung der Lamellenkupplung (14, 16) durch die elektronische Steuereinheit (18) überwacht wird.
Description:
Schiffsgetriebe und Verfahren zur Vermeidung eines Motordreh- zahlabfalls beim Einschalten einer Lamellenkupplung Die Erfindung betrifft ein Schiffsgetriebe nach dem Oberbeg- riff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Vermeidung eines Motordrehzahlabfalls beim Einschalten einer Lamellenkupplung eines Schiffsgetriebes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Bekannt sind zwischen Motor, insbesondere Dieselmotor, und Propeller angeordnete Schiffsgetriebe, die hydraulisch steu- erbar und wahlweise betätigbare, als Lamellenkupplungen aus- gebildete Vorwärts-und Rückwärtskupplungen aufweisen.

Eine Lamellenkupplung umfasst mehrere Lamellenscheiben, von denen eine erste Anzahl im Eingriff mit der Antriebswelle des Motors und eine zweite Anzahl im Eingriff mit der Antriebs- bzw. Abtriebswelle für den Propeller ist.

Dabei ist von mehreren nebeneinander angeordneten Lamellen- scheiben jeweils eine mit der einen Antriebswelle vom Motor und die benachbarte Lamellenscheibe mit der anderen Abtriebs- welle für den Propeller in Eingriff.

Zum SchlieSen der Lamellenkupplung werden die Lamellenschei- ben durch einen vorgegebenen Kupplungsöldruck gegeneinander gepresst. Bei diesem Einschalten der Lamellenkupplung läuft der Dieselmotor im Teil-Last-Betrieb, und zwar solange, bis der Kupplungsvorgang beendet ist, bis also alle Lamellen- scheiben der Lamellenkupplung aneinander gepresst sind. Dies kann fünf Sekunden oder länger dauern.

Der Kupplungsöldruck wird auch als Schalt-oder Betriebsdruck bezeichnet.

Der Aufbau des Betriebsdrucks erfolgt nach einer sogenannten Druckaufbaukurve. Dabei wird der Betriebsdruck nicht sofort schnell mit einer steilen Druckaufbaukurve und einem eventu- ellen Überschwinger aufgebaut, sondern langsamer, um den Die- selmotor und die gesamte Antriebsanlage zu schonen.

Der Dieselmotor kann ein zu schnelles Einschalten der Kupp- lung nicht verkraften, weil dafür im Teil-Last-Betrieb des Dieselmotors das Motorleistungsvermögen nicht ausreicht. Ein schnelles Einschalten der Kupplung führt zu einem unerwünsch- ten Drehzahlabfall am Motor und im Extremfall zum Stillstand des Motors.

Man hat bisher eine Druckaufbaukurve, nach welcher der Kupp- lungsöldruck zum Zusammenpressen der Lamellenscheiben aufge- baut wird, theoretisch durch Ausprobieren und anhand von Ver- suchen vorgegeben, unter Berücksichtigung der vorhandenen Be- dingungen wie Motorleistung, Schwungmasse des Motors usw..

Wenn diese Druckaufbaukurve einmal ermittelt und eingestellt ist, wird sie stets unverändert beibehalten, und zwar unab- hängig von äußeren Faktoren und Parametern.

Zum Öffnen der Lamellenkupplung wird der Betriebsdruck abge- schaltet und die Lamellenscheiben durch einen eingestellten Federdruck einer Rückstellfeder entlastet.

Es ist bekannt, den Kupplungsöldruck soweit abzusenken, dass ein gezielter Rutschvorgang der Lamellen aufrechterhalten wird.

Über eine rutschende Lamellenkupplung lässt sich bei konstan- ter Motordrehzahl Einfluss auf die Propellerdrehzahl nehmen.

Das ist dann sinnvoll, wenn bei konstanter Getriebeüberset- zung die Schiffsgeschwindigkeit bei kleinster Motordrehzahl noch zu groß ist. Durch das Rutschen der Lamellen kann dann die Propellerdrehzahl vermindert werden. Ein derartiger Be- triebszustand des Schiffsgetriebes wird auch als Trolling- Betrieb bezeichnet.

Üblicherweise ist dazu ein Druckbegrenzungsventil in der zur Lamellenkupplung führenden Druckölleitung angeordnet, über das ein gewünschter Betriebsdruck einstellbar ist. Bei nicht maximalen Betriebsdruck rutscht die Lamellenkupplung.

Aus der DE 40 19 687 AI ist ein Schiffsgetriebe bekannt, bei dem zu diesem Zweck zwischen Druckbegrenzungsventil und La- mellenkupplung ein Wegeventil angeordnet ist. In einer ersten Arbeitsstellung des Wegeventils stellt sich in der Drucköl- leitung der zum Trolling-Betrieb erforderliche Betriebsdruck ein. In einer zweiten Arbeitsstellung wird dagegen der maxi- male Betriebsdruck zum vollständigen Schließen der Lamellen- kupplung hervorgerufen. Das Wegeventil wird von dem Druckbe- grenzungsventil mit einem bestimmten Mindeststeuerdruck hyd- raulisch in die erste Arbeitsstellung bewegt. Das Erreichen dieses Mindeststeuerdrucks hängt von der Einstellung des Druckbegrenzungsventils ab. Das Druckbegrenzungsventil ist beispielsweise ein Proportionalventil, das mit einer elektro- nischen Steuereinheit elektrisch verbunden ist. Die elektro- nische Steuereinheit ist wiederum an einen Drehzahlaufnehmer angeschlossen, mit dem sich die aktuelle Drehzahl der Motor- welle erfassen lässt. An der elektronische Steuereinheit lässt sich ein Sollwert einstellen, bei dessen Überschreiten das Druckreduzierventil angesteuert wird.

Bei diesem sogenannten Trolling-Betrieb wird ebenfalls eine Druckaufbaukurve, nach welcher der Betriebsdruck zum Rutschen der Lamellenscheiben aufgebaut wird, theoretisch durch Aus- probieren und anhand von Versuchen vorgegeben. Wenn die Druckaufbaukurve für den Trolling-Betrieb einmal ermittelt und eingestellt ist, wird sie stets unverändert beibehalten.

Die elektronische Steuereinheit dient lediglich dazu, das Ü- ber-und Unterschreiten einer vorgegebenen Motordrehzahl zu überwachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Schiffsgetriebe und ein Verfahren zum Einschalten der Lamel- lenkupplung eines gattungsgemäßen Schiffsgetriebes in der Weise zu verbessern, dass einem durch das Einschalten der La- mellenkupplung verursachter Abfall der Motordrehzahl entge- gengewirkt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Schiffsgetriebe mit den Merkma- len des Anspruchs 1 und bei einem Verfahren zur Vermeidung eines Motordrehzahlabfalls beim Einschalten der Lamellenkupp- lung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin- dung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Das gattungsgemäße Schiffsgetriebe umfasst eine hydraulische Steuerungsanordnung und eine elektronische Steuereinheit. Die hydraulische Steuerungsanordnung ist mit regelbaren Lamellen- kupplungen für Vorwärts-und Rückwärtsfahrt versehen, bei de- nen der zum Einschalten der Lamellenkupplungen erforderliche Betriebsdruck über Steuermittel einstellbar ist. Die elektrc- nische Steuereinheit dient der Erfassung und Verarbeitung we- nigstens eines Betriebsparameters sowie der Ansteuerung der Steuermittel.

Erfindungsgemäß zeichnet sich das gattungsgemäße Schiffsge- triebe dadurch aus, dass das Steuermittel ein Proportional- ventil und ein an der zur Lamellenkupplung führenden Drucköl- leitung angeordnetes vorgesteuertes Druckbegrenzungsventil zur Einstellung des gewünschten Betriebsdruckes umfasst. Das Proportionalventil ist durch einen elektrischen Steuerstrom der elektronischen Steuereinheit ansteuerbar. Das Duckbegren- zungsventil ist durch einen vom Proportionalventil erzeugten Steuerdruck betätigbar. Die elektronische Steuereinheit ist mit einem Sensor zur Erfassung der Motordrehzahl und/oder mil einem Sensor zur Erfassung des Load-Signals des Motors ver- bunden.

Das in Fachkreisen bekannte Load-Signal bezeichnet allgemein die Auslastung des Motors bzw. das jeweilige Leistungsvermö- gen/die jeweilige Leistungskenngröße des Motors.

Dabei macht sich die Erfindung den Umstand zu Nutze, dass die Hersteller von Schiffsmotoren den jeweiligen Schiffsmotoren ein sogenanntes Motormanagement bzw. Motorregler beigeben, aufgrund dessen das Load-Signal erhalten wird. Der Motorreg- ler (Motormanagement) dient zum Einstellen der Drehzahl. Wenn mehr Kraftstoffmenge bei höherer Drehzahl zugeführt wird, dann braucht der Motor auch mehr Luft. All dies organisiert der Motorregler. Das Load-Signal liegt beispielsweise in Form einer Messgröße als Strom von 0-200 mA vor.

Durch die kombinatorische Anordnung aus vorgesteuertem Druck- begrenzungsventil und elektrisch betätigbaren Proportional- ventil wird erreicht, dass ein von der elektronischen Steuer- einheit an das Proportionalventil abgegebener elektrischer Steuerstrom direkt in einen Betriebsdruck umsetzbar ist.

Der aktuelle Betriebsdruck ist dabei proportional zur Höhe des am Steueranschluss des Druckbegrenzungsventils anliegen- den Steuerdruckes.

Die Höhe des Steuerdruckes lässt sich erfindungsgemäß durch das Proportionalventil einstellen, das wiederum von der e- lektronischen Steuereinheit über einen elektrischen Steuer- strom in direkter Abhängigkeit von der Änderung der Motor- drehzahl und/oder des Load-Signals des Motors ansteuerbar ist.

Bei einem derart ausgebildeten, erfindungsgemäßen Schiffsge- triebe ist es möglich, während des Einschaltvorganges der La- mellenkupplung den Verlauf des Betriebsdruckes über die Zeit elektrisch zu steuern. Erfindungsgemäß wird dabei der Druck- aufbau nicht theoretisch ermittelt und danach starr beibehal- ten, sondern dynamisch in Abhängigkeit von der Änderung der Motordrehzahl und/oder des Load-Signals des Motors gesteuert.

Der Druckaufbau zum Schließen der Lamellenkupplung wird bei jedem Schaltvorgang den gegebenen Bedingungen neu angepasst.

Die Druckaufbaukurve besitzt also im Gegensatz zum Stand der Technik nicht immer den gleichen starren Kurvenverlauf, son- dern wird bei einzelnen Kupplungsvorgängen neu eingestellt.

Dadurch können unterschiedliche Druckaufbaukurven zustande kommen.

Über einen derart angepassten Druckaufbau ist es möglich, ei- nem beim Einschalten der Kupplung verursachten Drehzahlabfall des Motors entgegenzuwirken.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Proportionalventil ei- nen umgekehrt proportional zum elektrischen Steuerstrom hyd- raulischen Steuerdruck erzeugt.

Herkömmliche Proportionalventile erzeugen einen proportional zum elektrischen Steuerstrom hydraulischen Druck. Je größer der Steuerstrom, desto größer der Druck.

Die erfindungsgemäße Funktionsweise des Proportionalventils ist für die Sicherheit des Schiffsgetriebes und mithin für die gesamte Schiffssicherheit entscheidend. Bei einem mögli- chen Ausfall des elektrischen Steuerstromes, beispielsweise durch Kabelbruch, Spannungsausfall oder sonstige Störungen, fällt der Betriebsdruck nicht ab, da das Proportionalventil geschlossen und der maximale Steuerdruck am vorgesteuerten Druckreduzierventil anliegt. Ein maximaler Steuerdruck am Druckreduzierventil führt wiederum zu einem maximalen Be- triebsdruck in der zur Lamellenkupplung führenden Drucköllei- tung. Dadurch wird ein Rutschen der Lamellenkupplung und ein Verbrennen der Lamellen verhindert.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die hydraulische Steuerungsan- ordnung Mittel umfasst, die eine permanente Vorfüllung der Druckölleitungen zu den Lamellenkupplungen und der Lamellen- kupplungen selbst ermöglichen.

Dadurch wird erreicht, dass beim Einschalten der Lamellen- kupplung keine Schaltverzögerungen entstehen, wodurch eine dynamische Steuerung des Betriebsdrucks in Abhängigkeit der Änderung der Motordrehzahl und/oder der Änderung des Load- Signals des Motors sichergestellt wird.

Bei den bekannten Hydrauliksystemen entleeren sich beim Öff- nen der Lamellenkupplung die mit Öl gefüllten Lamellenkupp- lungen und die mit ihnen verbundenen Druckölleitungen ganz oder teilweise. Beim Einschalten der Lamellenkupplung muss dieses sogenannte Totvolumen erst wieder aufgefüllt werden, was insbesondere bei großen Getrieben zu Schaltverzögerungen in Form von unerwünschten Totzeiten führt. Für eine dynami- sche Steuerung des Druckes während der Schaltphase sind sol- che Systeme unbrauchbar.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Mittel, die eine permanente Vorfüllung der Druckölleitun- gen zu den Lamellenkupplungen und der Lamellenkupplungen selbst ermöglichen, eine Blende zur Festlegung des Vorfüll- Volumenstroms und ein Druckbegrenzungsventil zum Einstellen eines Vorfülldrucks.

Vorzugsweise ist der Vorfülldruck nicht größer als der zur Entlastung der Lamellen anliegende Federdruck und beträgt vorzugsweise am Druckbegrenzungsventil zum Einstellen des Vorfülldrucks ca. 0,5 bis 1 bar.

Dieser Druck führt noch nicht zum Anpressen der Lamellen, da er zum Überwinden des zur Entlastung der Lamellen anliegenden Federdruckes nicht ausreicht.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Proportionalventil und das vorgesteuerte Druckbegrenzungsventil mit den Kupplungsan- schlüssen verbunden sind.

Dadurch wird eine verbesserte Dynamik der Steuerung erreicht.

Weiterhin ist vorgesehen, dass das Steueröl aus dem Haupt- strom des Hydrauliksystems entnehmbar ist.

Dadurch wird erreicht, dass Steueröl und Schaltöl voneinander getrennt sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist für jede Lamellenkupplung ein eigenes vorgesteuertes Druckbegren- zungsventil vorgesehen, wobei die Druckbegrenzungsventile pa- rallel vom Proportionalventil ansteuerbar sind.

Dadurch wird eine noch bessere Dynamik erreicht. Nachteilig ist allerdings der apparative Aufwand.

Die vorgesteuerten Druckbegrenzungsventile sind nur für den Schalt-Ölvolumenstrom dimensioniert.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die elektronische Steuer- einheit mit Sensormitteln verbunden ist, aus deren Messwerten und aus den Werten für den Kühlölvolumenstrom, für die Ge- triebeübersetzung sowie aus den geometrischen Kupplungsdaten die thermische Kupplungsbelastung in Echtzeit berechenbar ist.

Vorzugsweise umfassen die Sensormittel Sensoren zur Erfassung der Motordrehzahl, der Propellerdrehzahl und-drehrichtung, des Schaltöldrucks in der Kupplung und der Kühlöltemperatur.

Die elektronische Steuereinheit errechnet in Echtzeit die thermische Kupplungsbelastung aus der Motordrehzahl, der Pro- pellerdrehzahl und Drehrichtung, dem Schaltöldruck in der Kupplung, der Kühlöltemperatur, dem Kühlölvolumenstrom, der Getriebeübersetzung und den geometrischen Kupplungsdaten.

Aus Motordrehzahl, Propellerdrehzahl und-richtung und der Getriebeübersetzung wird die Differenzdrehzahl f (t) zwischen den Innen-und Außen-Lamellen der Kupplung errechnet. Der Schaltöldruck f (t) bewirkt die Flächenpressung f (t) auf das Lamellenpaket. Aus Flächenpressung und Differenzdrehzahl wer- den Reibleistung und Reibarbeit über der Rutschzeit errech- net. Die angefallene Reibarbeit ist zu jedem Zeitpunkt der Rutschphase bekannt und wird mit dem zulässigen Wert vergli- chen. Der zulässige Wert ist keine feste Größe, sondern ab- hängig von der Kühlöltemperatur, dem Kühlölvolumenstrom, den geometrischen Kupplungsdaten und den vorangegangenen Schal- tungen. Der Kühlölvolumenstrom kann über einen Sensor gemes- sen oder getriebebezogen als Parameter per Software eingege- ben werden. Getriebeübersetzung und geometrische Kupplungsda- ten werden ebenfalls per Software eingegeben bzw. der Daten- satz wird ausgewählt.

Theoretisch sind nämlich Situationen denkbar, in denen unzu- lässig viel Reibwärme entstehen kann, z. B. bei einem Crash- Stop-Manöver mit relativ hoher Motordrehzahl.

Bei Erreichen von beispielsweise 80% der zulässigen thermi- schen Belastung kann über eine mit der elektronischen Steuer- einheit verbundenen Alarmanlage ein Voralarm ausgelöst wer- den. Bei 100% thermischer Belastung erfolgt wahlweise Haupt- alarm und das Schließen oder das öffnen der Kupplung.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Vermeidung eines Motordrehzahlabfalls beim Einschalten der Lamellenkupp- lung des erfindungsgemäßen Schiffsgetriebes.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Betriebsdruck bei jedem Einschalten der Lamellen- kupplung derart in Abhängigkeit von der Drehzahländerung des Motors und/oder der Änderung des Load-Signals des Motors über die Zeit aufgebaut wird, dass dieser einer Motordrehzahlände- rung und/oder der Änderung des Load-Signals des Motors entge- gewirkt.

Vorzugsweise wirkt die elektronische Steuereinheit einer wäh- rend des Einschaltens der Kupplung gemessenen Drehzahlände- rung und/oder Änderung des Load-Signals des Motors in der Weise entgegen, dass sie in Abhängigkeit der gemessenen Ände- rungen elektrische Steuersignale an das Steuermittel zur Ein- stellung des Betriebsdruckes abgibt, wodurch der Schlupfgrad der Lamellenkupplung verändert wird.

Die Eingangsgrößen für die elektronische Steuereinheit sind die Motordrehzahl und/oder das Load-Signal des Motors. Die elektronische Steuereinheit verarbeitet vorzugsweise unter- schiedliche Load-Signale, z. B. CAN-Bus, 4-20 mA, 0-200 mA.

Der Eingang wird per Software entsprechend dem angeschlosse- nen Signal parametriert.

Während des Einschaltens der Lamellenkupplung verarbeitet die Steuereinheit die Änderungen von Motordrehzahl und/oder Load- Signal des Motors regelt den elektrischen Steuerstrom zum Proportionalventil derart, dass die dadurch bewirkte Druckän- derung das übertragbare Drehmoment der Lamellenkupplung in dem Sinne beeinflusst, dass der Drehzahländerung bzw. Load- Signal-Änderung entgegengewirkt wird.

Dadurch wird ein bei einigen Motoren üblicher, starker Dreh- zahleinbruch vermieden. Bei optimaler Schaltzeit werden Schaltmomentspitzen reduziert.

Abhängig vom Leistungsvermögen des Dieselmotors im Teillast- bereich und abhängig vom jeweiligen Schaltmanöver bei gerin- ger Schiffsgeschwindigkeit oder Crash-Stop, ergeben sich un- terschiedlich lange Rutschzeiten und unterschiedlich viel Reibwärme.

Alle erforderlichen Steuerparameter werden per Software ein- gestellt.

Wenn gemäß der Erfindung beim Aufbau der Druckaufbaukurve und beim Einkupplungsvorgang die jeweilige Änderung der Motor- drehzahl und/oder Änderung des Load-Signals des Motors in den Kuppelvorgang einbezogen wird, erfolgt das Einkuppeln in vor- teilhafter Weise sehr viel schonender und teilweise auch schneller als beim Stand der Technik.

Bei der Erfindung wird dem Motor praktisch immer gerade so- viel an Leistung abverlangt bzw. das Einkuppeln erfolgt in der Weise, dass dem Motor immer das Maximum an im Teil-Last- Betrieb zur Verfügung stehender Leistung entnommen wird. Die Druckaufbaukurve-und damit der Einkuppelvorgang-wird also jeweils den gegebenen äußeren Parametern und Umständen auto- matisch angepasst, weshalb man die erfindungsgemäße Getriebe- anordnung als"intelligentes Getriebe"bezeichnen kann.

Die elektronische Steuereinheit berechnet dabei die Reibwärme im Lamellenpaket während der Einschaltphase und überwacht da- mit die thermische Belastung der Lamellenkupplung.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie- len erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In die- ser zeigen : Fig. 1 eine schematische Übersichtsdarstellung des erfindungsgemäßen Schiffsgetriebes, Fig. 2 eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen hydraulischen Steuerungsanordnung, Fig. 3 eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemä- Zen hydraulischen Steuerungsanordnung, Fig. 4 eine dritte Ausgestaltung der erfindungsgemä- Zen hydraulischen Steuerungsanordnung, Fig. 5 eine vierte Ausgestaltung der erfindungsgemä- ben hydraulischen Steuerungsanordnung und Fig. 6 eine Veränderung der Motordrehzahl beim Ein- schalten der Lamellenkupplung herkömmlicher und erfindungsgemäßer Schiffsgetriebe.

Fig. 1 zeigt eine schematische Übersichtsdarstellung des er- findungsgemäßen Schiffsgetriebes 10.

Das Schiffsgetriebe 10 umfasst eine hydraulische Steuerungs- anordnung 12 mit regelbaren hier nicht dargestellten Lamel- lenkupplungen für Vorwärts-und Rückwärtsfahrt und eine e- lektronische Steuerungseinheit 18.

Die hydraulische Steuerungsanordnung 12 umfasst ein hier nicht dargestelltes, von der elektronischen Steuereinheit 18 elektrisch betätigbares Kupplungsschaltventil zum Einschalten der Vorwärts-und Rückwärtskupplung. Dazu gibt die elektron- sche Steuereinheit 18 Steuersignale 54 zum Betätigen des Kupplungsschaltventils in die Arbeitsstellung"Vorwärts"oder Steuersignale 56 zum Betätigen des Kupplungsschaltventils in die Arbeitsstellung"Rückwärts"ab.

Die elektronische Steuereinheit 18 ist mit einem Sensor zur Erfassung der Motordrehzahl 26 und einem Sensor zur Erfassung des Load-Signals 28 des Motors 30 verbunden.

Der zum Einschalten der Lamellenkupplungen erforderliche Be- triebsdruck ist über ein Steuermittel einstellbar, das von der elektronischen Steuereinheit 18 über einen elektrischen Steuerstrom 52 ansteuerbar ist.

Außerdem ist die elektronische Steuereinheit 18 mit Sensor- mitteln verbunden, deren Messwerte in Echtzeit zur Berechnung der thermischen Kupplungsbelastung heranziehbar sind. Die Sensormittel umfassen Sensoren zur Erfassung der Motordreh- zahl 26, der Propellerdrehzahl 42 und-drehrichtung 44, des Schaltöldrucks 46 in der Lamellenkupplung und der Kühlöltem- peratur 48.

Die elektronische Steuereinheit 18 überwacht die thermische Belastung der Lamellenkupplung während des Schaltvorganges.

Bei Erreichen einer unzulässigen thermischen Belastung wird ein Alarm über eine mit der elektronischen Steuereinheit 18 verbundenen Alarmanlage 58 ausgelöst. Vorteilhaft lässt sich die elektronische Steuereinheit 18 über eine Fernsteuerung 60 bedienen.

Die in Fig. 2 bis 5 dargestellte hydraulische Steuerungsan- ordnung für Schiffsgetriebe umfasst eine Pumpe 62 zur Erzeu- gung der hydraulischen Energie, einen Filter 64 zur Reinigung der Hydraulikflüssigkeit, einen Ölkühler 66 zur Abführung der Verlustwärme und ein Kupplungsschaltventil 68 für die Wahl zwischen der Fahrtrichtung Vorwärts"und Rückwärts". Mit dem Kupplungsschaltventil 68 ist eine Lamellenkupplung 14 für die Vorwärtsfahrt und eine Lamellenkupplung 16 für die Rück- wärtsfahrt hydraulisch verbunden.

Bei dem Kupplungsschaltventil 68 handelt es sich um ein 3- Wegeventil, das elektrisch über die hier nicht dargestellte Steuereinheit des erfindungsgemäßen Schiffsgetriebes betätig- bar ist.

Erfindungsgemäß umfasst die hydraulische Steuerungsanordnung eine Kombination aus wenigstens einem vorgesteuertem Druckbe- grenzungsventil 24 und einem elektrisch betätigbaren Propor- tionalventil 20.

Die Lamellenkupplung 14,16 umfasst mehrere Lamellenscheiben, von denen eine erste Anzahl im Eingriff mit der Antriebswelle des Motors und eine zweite Anzahl im Eingriff mit der An- triebs-bzw. Abtriebswelle für den Propeller ist.

Zum Schließen der Lamellenkupplung 14,16 werden die Lamel- lenscheiben durch einen mittels des steuerbaren Druckbegren- zungsventils 24 einstellbaren Kupplungsöldruckes gegeneinan- der gepresst. Der Kupplungsöldruck wird auch als Schalt-oder Betriebsdruck bezeichnet.

Bei den herkömmlichen hydraulischen Steuerungsanordnungen können die Lamellenkupplungen 14,16 und die zugehörigen Druckölleitungen in Neutralstellung des Kupplungsschaltven- tils 68 über die Verbindung A-T oder B-T ganz oder teilweise leer laufen.

Bei jedem Schaltvorgang muss dieses Totvolumen wieder aufge- füllt werden, was insbesondere bei großen Getrieben zu Schaltverzögerungen in Form von unerwünschten Totzeiten führt. Für eine dynamische Steuerung des Betriebsdruckes wäh- rend der Schaltphase sind solche Systeme daher unbrauchbar.

Um dies zu verhindern weist die hydraulische Steuerungsanord- nung 12 eine Blende 32 und ein Druckbegrenzungsventils 34 auf, durch die eine permanente Vorfüllung der Druckölleitun- gen zu den Lamellenkupplungen 14,16 und der Lamellenkupplun- gen 14,16 selbst gewährleistet wird.

Der Vorfülldruck wird am Druckbegrenzungsventil 34 einge- stellt und ist nicht größer als der von wenigstens einer Rückstellfeder 36 zur Entlastung der Lamellenscheiben hervor- gerufene Federdruck. Der Vorfülldruck beträgt vorzugsweise 0,5 bis 1 bar.

In Fig. 2 ist die Kombination aus wenigstens einem vorgesteu- erten Druckbegrenzungsventil 24 und einem elektrisch betätig- baren Proportionalventil 20 mit der zum Kupplungsschaltventil führenden Druckölleitung 22 hydraulisch verbunden.

Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass der am Druckredu- zierventil 24 einstellbare Betriebsdruck nicht genau dem an der Lamellenkupplung 14,16 anliegenden Betriebsdruck ent- spricht bzw. sich mit einer geringen Zeitverzögerung ein- stellt.

Eine Weiterbildung ist daher in Fig. 3 dargestellt, in der die erfindungsgemäße Ventilkombination aus Proportionalventil 20 und vorgesteuertem Druckbegrenzungsventil 24 direkt mit den Kupplungsanschlüssen 38 verbunden ist. Dabei ist die Ven- tilkombination über ein Wechselventil 70 an die beiden Lamel- lenkupplungen 14,16 angeschlossen.

Durch diese Variante wird eine noch bessere Dynamik der Steu- erung erreicht.

Zur Einstellung des Betriebsdruckes in Neutralstellung des Kupplungsschaltventi_s 68 ist ein Druckbegrenzungsventil 72 in den Hauptölstrom der Druckölleitung 22 eingefügt.

In dieser Anordnung ist das vorgesteuerte Druckbegrenzungs- ventil 24 nur für den Schalt-Ölvolumenstrom zu dimensionie- ren.

Fig. 4 und 5 zeigen zwei weitere Varianten der Anordnung der Ventilkombination aus Proportionalventil 20 und vorgesteuer- tem Druckbegrenzungsventil 24.

Fig. 4 unterscheidet sich von Fig. 3 dadurch, dass das Steu- eröl aus dem Hauptstrom des Hydrauliksystems entnommen wird.

Steueröl und Schaltöl sind somit getrennt.

Gemäß Fig. 5 wird für jede Lamellenkupplung ein eigenes vor- gesteuertes Druckbegrenzungsventil 24 verwendet. Beide Druck- begrenzungsventil 24 werden parallel vom Proportionalventil 20 angesteuert.

Die in Fig. 5 angeordneten, vorgesteuerten Druckbegrenzungs- ventile 24 brauchen nur für den Schalt-Ölvolumenstrom dimen- sioniert werden.

Das während eines Schaltvorganges über das vorgesteuerte Druckbegrenzungsventil 24 fließende Öl fließt-wie in Fig. 3 bis 5 dargestellt-direkt in die Getriebeölwanne 76 zurück.

Es ist aber auch möglich, das über das vorgesteuerte Druckbe- grenzungsventil 24 zurückfließende Öl direkt in die Schmier- Kühlölleitung 74 einzuspeisen.

Fig. 6 zeigt eine Veränderung der Motordrehzahl beim Ein- schalten der Lamellenkupplung herkömmlicher und erfindungsge- mäßer Schiffsgetriebe.

Die obere in der Fig. 6 angegebene Graphik zeigt schematisch den beim Einschalten herkömmlicher Lamellenkupplungen verur- sachten Motordrehzahlabfall.

Die untere in Fig. 6 angegebene Graphik zeigt schematisch die beim Einschalten der Lamellenkupplung aufgrund des erfin- dungsgemäßen Verfahrens vergleichsweise konstant bleibende Motordrehzahl.