Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines hydrostatischmechanischen Lastschaltgetriebes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines hydrostatischmechanischen Lastschaltgetriebes.

In der DE 44 04 829 C2 wird ein hydrostatisch-mechanisches Lastschaltgetriebe und ein Verfahren zur Steuerung desselben beschrieben. Hierbei werden in einem ersten Fahrbereich zur Addition der Drehmomente die Eingangswellen von zwei Hydromotore miteinander kraftschlüssig über eine Kupplung verbunden und auf das Sonnenrad eines Planetengetriebes geführt. In einem zweiten Fahrbereich wird einer der beiden Hydromotore von dem Sonnenrad entkuppelt und kraftschlüssig auf das Hohlrad des Planetengetriebe geschaltet, zur Addition der Drehzahlen entsprechend dem überlagerungsprinzip.

Gegenüber dem in der DE 44 04 829 C2 zitierten Stand der Technik erscheint diese Lösung vorteilhaft, im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit, Baugröße, Leistungsdichte und insbesondere der Schaltqualität beim Gangwechsel. Auch wenn hier bereits eine positive Weiterentwicklung bezüglich der Verfahren zur Steuerung und Regelung des Fahrantriebes und der Gangschaltung von hydrostatisch-mechanischen Lastschaltgetrieben erreicht worden ist, erscheint jedoch nachteilig, dass bei diesem Konzept im zweiten Fahrbereich ausschließlich im überlagerungsbetrieb gefahren wird, weshalb resultierend die beiden Hydromotore grundsätzlich mit unterschiedlichen Drehmomenten und überwiegend mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden müssen. Die Steuerung und Regelung unterschiedlicher Drehmomente und unterschiedlicher Drehzahlen von zwei Hydromotore an einem Lastschaltgetriebe erscheint technisch aufwendig und kompliziert, so dass kommerzieller Aufwand in die Herstellung der Steuerung und Regelung investiert werden muss.

Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, den Stand der Technik dahingehend weiterzubilden, indem das Verfahren zur Steuerung und Regelung des

Fahrantriebes und der Gangschaltung eines hydrostatisch-mechanischen Lastschaltgetriebes so vereinfacht wird, dass - ohne Hinzufügung weiterer Konstruktionselemente - der Schaltvorgang dergestalt verbessert wird, dass die prinzipbedingten Vorteile des überlagerungsgetriebes ausgenutzt und dessen prinzipielle Nachteile in den möglichen Betriebsfällen weitestgehend ausgeschlossen werden.

Dieses Ziel wird erreicht durch ein Verfahren zur Ansteuerung eines hydrostatischmechanischen Lastschaltgetriebes, das folgende Komponenten beinhalten: eine Regel- und/oder Steuerungseinheit, mindestens zwei Hydraulikantriebsmotore, mindestens zwei Eingangswellen, Kupplungen und eine einzelne Planetenradstufe, bestehend aus Sonnenrad, Hohlrad, Steg sowie Planetenrädern und mindestens eine Abtriebswelle, indem im Anschluss an einen drehzahladditiven Fahrbereich die Kupplungen so geschaltet werden, dass das Hohlrad und das Sonnenrad kraftschlüssig miteinander verbunden sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den zugehörigen verfahrensgemäßen Unteransprüchen zu entnehmen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind eine Reihe unterschiedlichster Betriebsweisen eines hydrostatisch mechanischen Lastschaltgetriebes denkbar:

Eine Variante besteht darin, dass im Anschluss an einen drehzahladditiven Fahrbereich die Drehzahlen der Eingangswellen synchronisiert und die Kupplungen so geschaltet werden, dass das Hohlrad und das Sonnenrad kraftschlüssig miteinander verbunden sind.

Eine weitere Variante besteht darin, dass während der Synchronisation der Drehzahlen der Eingangswellen der jeweils schneller drehende Hydraulikantriebsmotor bezüglich seiner Drehzahl heruntergeregelt wird und der jeweils langsamer drehende Hydraulikantriebsmotor eine Drehzahlerhöhung

erfährt, die im Wesentlichen dem herunter geregelten Wert des ersten, nämlich schnelleren Hydraulikantriebsmotors entspricht.

Ebenfalls denkbar ist, dass während der Synchronisation der Drehzahlen der Eingangswellen einer der beiden Hydraulikantriebsmotore bezüglich seiner Drehzahl im Wesentlichen unverändert bleibt und der andere Hydraulikantriebsmotor im Wesentlichen an die Drehzahl des einen Hydraulikantriebsmotors angepasst wird.

Gemäß Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Anschluss an einen drehzahladditiven Fahrbereich, bei dem die vorhandenen Kupplungen so geschaltet werden, dass das Hohlrad und das Sonnenrad gegeneinander blockiert sind, folglich nun wieder drehmomentadditiv, aber bei kleinerer übersetzung für hohe Geschwindigkeitsbereiche, gefahren werden.

Die Umschaltung vom drehzahladditiven Fahrbereich auf den drehmomentadditiven Fahrbereich erfolgt dergestalt, dass beispielsweise der jeweils schneller drehende Motor bezüglich seiner Drehzahl heruntergeregelt bzw. -gesteuert wird und der jeweils langsamer drehende Motor eine Drehzahlerhöhung erfährt, die im Wesentlichen dem herunter geregelten Wert des ersten, nämlich schnelleren, Motors entspricht.

Aufgrund der dadurch gegebenen Konstanz der Summe beider Drehzahlen, bleibt somit die Getriebeausgangsdrehzahl auch konstant, bzw. erhöht sich, wenn die Regelung/Steuerung so eingestellt wird, dass sich während des Synchronisationsvorganges die Gesamtsumme beider Drehzahlen und damit auch die Ausgangsdrehzahl erhöht.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen

Figur 1 Prinzipskizze eines hydrostatisch-mechanischen

Lastschaltgetriebes, auf welches das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung des Fahrantriebes und der Gangschaltung von hydrostatisch-mechanischen Lastschaltgetrieben angewendet wird;

Figuren 2 und 3 Ablauf-Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung und Regelung des Fahrantriebes und der Gangschaltung eines hydrostatisch-mechanischen

Lastschaltgetriebes.

Figur 1 zeigt als Prinzipskizze ein hydrostatisch-mechanisches Lastschaltgetriebe auf welches das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung und Regelung des Fahrantriebes und der Gangschaltung von hydrostatisch-mechanischen Lastschaltgetrieben Anwendung findet. Folgende wesentliche Komponenten sind dargestellt, ohne dass der Erfindungsgegenstand auf diese Ausführungsform beschränkt ist:

Eine Regel- und/oder Steuerungseinheit 1 , zwei Hydraulikantriebsmotore 2,3, drei Drehzahlsensoren 4,5,6, drei Kupplungsschaltventile 7,8,9, drei Kupplungen 10,11 ,12, zwei Eingangswellen 13,14, ein mechanisches übertragungselement 15, ein Hohlrad 16, Planetenräder 17, ein Steg 18, ein Sonnenrad 19, eine Stirnradstufe 20, eine Abtriebswelle 21 , Achsen 22 und Räder 23.

Die Regel- und/oder Steuerungseinheit 1 nimmt die Messwerte der Drehzahlsensoren 4,5,6 auf, errechnet entsprechende Stellgrößen für die Hydraulikantriebsmotore 3,4 und regelt/steuert diese entsprechend an. Ausgehend von einem zweiten Fahrbereich im überlagerungsbetrieb, bei dem die Kupplungen 10 und 12 geöffnet sind, die Kupplung 11 aber kraftschlüssig geschlossen ist, wird hierbei die Drehzahl des schnelleren Motors, beispielsweise des Hydraulikantriebsmotors 2, reduziert und dieser reduzierte Drehzahlwert solange auf die Stellgröße des langsameren Motors, in diesem Fall des

Hydraulikbetriebsmotors 3, addiert, bis der D rehzahl unterschied der beiden Eingangswellen 13,14 das kraftschlüssige Schalten der Kupplung 12 möglich macht. In diesem Betriebszustand wird das Planetengetriebe in einen Blockierungsbetrieb betrieben, dergestalt, dass das Sonnenrad 19 über das mechanische übertragungselement 15 mit dem Hohlrad 16 kraftschlüssig verbunden ist. Die Planetenräder 17 drehen sich nun nicht mehr um ihre eigene Achse, sondern wirken als Mitnehmer für den Steg 18, der über die Stirnradstufe 20 auf die Abtriebswelle 21 , bzw. die Achsen 22 und die Räder 23 treibt. Die Eingangswellen 13,14 sind somit kraftschlüssig verbunden und die Ansteuerung sowie Regelung beider Hydraulikantriebsmotore 2,3 ist vereinfacht möglich.

Die Figuren 2 und 3 zeigen ein beispielhaftes Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung und Regelung des Fahrantriebes und der Gangschaltung des hydrostatisch-mechanischen Lastschaltgetriebes gemäß Figur 1.

Figur 2 zeigt den Schaltvorgang in Gang 1 , während Figur 3 den Schaltvorgang in Gang 2 verdeutlicht.

Bezugszeichen

1 Regel- und/oder Steuerungseinheit

2 Hydraulikantriebsmotor

3 Hydraulikantriebsmotor

4 Drehzahlsensor

5 Drehzahlsensor

6 Drehzahlsensor

7 Kupplungsschaltventil

8 Kupplungsschaltventil g Kupplungsschaltventil

10 Kupplung

11 Kupplung

12 Kupplung

13 Eingangswelle

14 Eingangswelle

15 übertragungselement

16 Hohlrad

17 Planetenrad

18 Steg

19 Sonnenrad 0 Stirnradstufe 1 Abtriebswelle 2 Achse 3 Rad