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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gangwechsel-Steuervorrichtung
und ein Gangwechsel-Steuerverfahren für ein Arbeitsfahrzeug, bei dem
zwischen einem Motor und einem Wechselgetriebe eine Eingangskupplung
vorgesehen ist.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Ein
Kraftübertragungsweg
für einen
Radladermotor ist mit einem Wechselgetriebe versehen, das eine Vorwärtskupplung
und eine Rückwärtskupplung
aufweist.
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Wenn
ein an einem Fahrersitz angeordneter Vorwärts/Rückwärts-Schalthebel in die Vorwärtsstellung
geschaltet wird, während
das Fahrzeug rückwärts fährt, wird
beispielsweise ein Getriebeumschaltungsbefehl erzeugt, um die Vorwärtskupplung
auszuwählen.
Dadurch wird das Wechselgetriebe von der vor der Getriebeumschaltung
verwendeten Rückwärtskupplung
auf die nach der Getriebeumschaltung zu verwendende gewählte Vorwärtskupplung umgeschaltet,
und die Motorleistung wird zu der nach der Getriebeumschaltung zu
verwendenden gewählten
Vorwärtskupplung
des Wechselgetriebes übertragen,
um die Antriebsräder
anzutreiben. Auf diese Weise wird das Fahrzeug vom Rückwärtsgang
in den Vorwärtsgang
umgeschaltet.
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Radlader
werden oft in einem Antriebsmodus mit V-Linienführung betrieben, um Arbeiten durchzuführen. Der "Antriebsmodus mit
V-Linienführung" nimmt auf einen
Antriebsmodus Bezug, in dem ein Radlader so betätigt wird, dass er sich entlang
einer Strecke wiederholt vor- und zurückbewegt, wobei er sich zuerst
vorwärts
zum Erdboden bewegt, um Boden auszubaggern, dann nach der Aufgrabung rückwärts bewegt,
bis er einen Richtungswechselpunkt erreicht und sich wieder vorwärts bewegt,
um den Erdaushub auf einen Füllkasten
oder einen Muldenkipper zu laden.
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Während des
Betriebs in dem Antriebsmodus mit V-Linienführung wird die Umschaltung
vom Rückwärtsgang
in den Vorwärtsgang
oder umgekehrt auf komplizierte Art und Weise durchgeführt.
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Die
Umschaltung vom Rückwärtsgang
in den Vorwärtsgang
wird beispielsweise, wie in 6(a) gezeigt,
durch Reduzieren des Kupplungsdrucks Pt der Rückwärtskupplung von einem Einstelldruck
P1 und anschließendes
Erhöhen
des Kupplungsdrucks Pt der Vorwärtskupplung
auf den Einstelldruck P1 ausgeführt.
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Auf
dem Kraftübertragungsweg
des Radladermotors ist zwischen dem Motor und dem Wechselgetriebe
eine Eingangskupplung (Modulationskupplung) vorgesehen.
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Diese
Eingangskupplung ist zur Einstellung der zur Bewegungskraftübertragung übertragenen Leistung
vorgesehen, um die zu der Arbeitsmaschine übertragene Leistung gemäß der Arbeitssituation
zu erhöhen
oder ein Rutschen des Fahrzeugs zu verhindern. Die
japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2001-146928 beschreibt,
wie der Einrückgrad
der Eingangskupplung gesteuert wird, um das Rutschen des Fahrzeugs
zu verhindern.
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Die
DE 22 44 342 A1 betrifft
bauwirtschaftlich genutzte Fahrzeuge mit einer Schalteinrichtung,
mit der wahlweise entweder für
die Vorwärtsfahrt
oder die Rückwärtsfahrt
Geschwindigkeitsänderungen durchgeführt werden
können.
Dabei wird von der einen in die andere Fahrtrichtung unmittelbar
umgeschaltet, wobei sich Geschwindigkeitssprünge von bis zu 30% ergeben.
Diese Schalteinrichtung für
ein Arbeitsfahrzeug umfasst eine Eingangskupplung und eine Gangwechselsteuerung
zum Anwählen
einer Schaltkupplung entsprechend einem Schaltkommando, von einer
Schaltkupplung (die vor dem Gangwechsel benutzt wurde) zu einer
weiteren Schaltkupplung umzuschalten, die nach dem Gangwechsel eingesetzt
wird, um so die zu übertragende
Motorleistung zur ausgewählten
Schaltkupplung des Getriebes zu übertragen.
Dabei ist die Eingangskupplung vollständig abgeschaltet.
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WESEN DER ERFINDUNG
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Von der Erfindung zu lösende Probleme
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Obwohl
der Kupplungsdruck Pt sowohl der Rückwärtskupplung als auch der Vorwärtskupplung niedrig
ist, wie in 6(a) gezeigt, schleifen die
Reibungskörper der
Kupplungen aufeinander, was zur Erzeugung von Reibungswärme führt. Die
Linie m in 6(c) deutet eine Wärmemenge
Q an, die im Lauf der Zeit erzeugt wird.
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Außerdem tritt
eine Drehmomentschwankung auf, wenn die Kupplungseingangsseite mit
der Kupplungsausgangsseite verbunden (eingerückt) wird, was einen Schaltrückstoß auf die
Bedienperson oder den Wagenkasko ergibt.
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Des
Weiteren schaltet die Bedienperson das Getriebe oft, ohne die Wagengeschwindigkeit
oder Motordrehzahl zu verringern. Dies erhöht die Belastung der Kupplungen
noch weiter.
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Wenn
bei jeder Getriebeumschaltung eine große Belastung auf die Wechselgetriebekupplungen angelegt
wird, geht der Verschleiß rasch
vonstatten und verkürzt
den Takt zur Demontage des Innenlebens des Wechselgetriebes zum
Austausch der Kupplungen. Dies verursacht dann eine häufigere Unterbrechung
der Arbeit, was wiederum die Arbeitsleistung verschlechtert. Ferner
erfordert der Austausch der Getriebeumschaltkupplungen eine Menge Arbeitsstunden
und damit wesentliche Kosten. Daher besteht ein Bedarf, die an die
Getriebeumschaltkupplungen angelegte Belastung zu senken und das
Arbeitspensum zum Austausch der Kupplungen zu beseitigen oder zu
erleichtern.
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Zu
diesem Zweck kann eine Verringerung der an die Kupplungen angelegten
Belastung in Betracht gezogen werden, indem die Wagengeschwindigkeit
oder die Motordrehzahl während
der Getriebeumschaltung verringert wird, um die von den Kupplungen
und dem Schaltrückstoß erzeugte
Wärmemenge
herabzusetzen.
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Jedoch
erhöht
die Herabsetzung der Wagengeschwindigkeit oder Motordrehzahl in
dem Antriebsmodus mit V-Linienführung
die Betriebswechseldauer, was die Arbeitsleistung verschlechtert.
Insbesondere im Falle eines Motors von großer Größe ist die Motorreaktion langsam
und die Ansprechverzögerung
groß.
Sobald die Motordrehzahl verringert wird, braucht der Motor daher
eine beträchtliche
Zeit, um zu der ursprünglichen
hohen Drehzahl zurückzukehren,
und somit wird die Arbeitsleistung stark beeinträchtigt.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die an Kupplungen
eines Wechselgetriebes angelegte Belastung dadurch zu erleichtern, dass
die von den Kupplungen und dem Schaltrückstoß erzeugte Wärmemenge
reduziert wird, ohne einen Anstieg der Taktzeit oder eine Verschlechterung der
Arbeitsleistung herbeizuführen.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Die
vorstehende Aufgabe wird gelöst
durch eine Gangwechsel-Steuervorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Gangwechsel-Steuerverfahren,
wie in Anspruch 9 angegeben ist.
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Bevorzugte
Ausführungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm einer Wechselgetriebe-Steuervorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug gemäß einer
Ausführungsform
und zeigt einen Teil der Gestaltung eines Radladers mit Bezug auf
die vorliegende Erfindung;
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2 ist
ein Flussdiagramm eines Gangwechsel-Steuerverfahrens und zeigt den
von einer Steuereinheit durchgeführten
Verarbeitungsablauf;
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3 ist
ein Flussdiagramm entsprechend 2, zeigt
aber den Verarbeitungsablauf gemäß einer
anderen Ausführungsform;
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4 ist
ein Flussdiagramm entsprechend 2, zeigt
aber den Verarbeitungsablauf gemäß einer
anderen Ausführungsform;
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5 ist
ein Flussdiagramm entsprechend 2, zeigt
aber den Verarbeitungsablauf gemäß einer
anderen Ausführungsform;
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6(a) ist ein Diagramm, das die Wechselbeziehung
zwischen Zeit und Kupplungsdrücken
der Vorwärts-
und Rückwärtskupplungen
zeigt;
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6(b) ist ein Diagramm, das den Zeitverlauf des
Kupplungsdrucks der Eingangskupplung bei gemeinsamer Verwendung
der x-Achse gemäß 6(a) als Zeitachse zeigt;
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6(c) ist ein Diagramm, das den Zeitverlauf der
in der Vorwärtskupplung,
Rückwärtskupplung
und Eingangskupplung erzeugten Wärmemengen
bei gemeinsamer Verwendung der x-Achse
gemäß 6(a) als Zeitachse zeigt;
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7(a) und 7(b) sind
Diagramme zur Erläuterung
einer anderen Ausführungsform
und entsprechen 6(a) bzw. 6(b);
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8(a) und 8(b) sind
Diagramme zur Erläuterung
einer anderen Ausführungsform
und entsprechen 6(a) bzw. 6(b);
und
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9(a) und 9(b) sind
Diagramme zur Erläuterung
einer anderen Ausführungsform
und entsprechen 6(a) bzw. 6(b).
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie in 6(a) bis 6(c) gezeigt,
erfolgt eine Verringerung des Kupplungsdrucks Pm der Eingangskupplung 10 zum
Umschalten von dem verbundenen Zustand in den kraftumlenkungsfähigen Verschiebezustand
zu einem Zeitpunkt tE in der Zeitspanne vom Zeitpunkt tA, zu dem
der Betrieb zum Trennen der vor der Getriebeumschaltung verwendeten
Getriebeumschaltkupplung (Rückwärtskupplung 22)
gestartet wird, bis zum Zeitpunkt tD, zu dem der Betrieb zum Verbinden
der nach der Getriebeumschaltung zu verwendenden gewählten Getriebeumschaltkupplung (Vorwärtskupplung 21)
abgeschlossen ist (Schritt 104 und 105 in 2).
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie in 6(c) gezeigt, wird die von der
Vorwärtskupplung 21 und
der Rückwärtskupplung 22 während der
Getriebeumschaltung erzeugte Wärmemenge
Q im Vergleich zum Vergleichsbeispiel um das durch eine schraffierte
Zone r angedeutete Ausmaß verringert, und
die an die Vorwärtskupplung 21 und
die Rückwärtskupplung 22 angelegte
Last wird ebenfalls in diesem Maße verringert. Dies ist deshalb
so, weil die Eingangskupplung 10 während der Getriebeumschaltung
im kraftumlenkungsfähigen
Verschiebezustand ist, so dass ein Teil der Last auf die Vorwärtskupplung 21 und
die Rückwärtskupplung 22 von
der Eingangskupplung 10 mitgetragen wird und in der Eingangskupplung 10 die
durch die schraffierte Zone s angedeutete Wärmemenge Q entsprechend der schraffierten
Zone r erzeugt wird.
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Da
die Eingangskupplung 10 während der Getriebeumschaltung
im kraftumlenkungsfähigen Verschiebezustand
ist, wird außerdem
auch die Drehmomentschwankung verringert, wenn die Kupplungseingangsseite
mit der Kupplungsausgangsseite der nach dem Schalten zu verwendenden
gewählten Vorwärtskupplung 21 verbunden
(eingerückt)
wird, und somit wird der Schaltrückstoß verringert.
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Selbst
wenn daher die Getriebeumschaltung ohne Herabsetzen der Wagengeschwindigkeit
und mit hoch belassener Motordrehzahl durchgeführt wird, wird die an die Getriebeumschaltkupplungen 21 und 22 des
Wechselgetriebes 20 angelegte Last gemindert. Dies verzögert das
Fortschreiten des Verschleißes
in den Kupplungen und verlängert
den Takt zur Demontage des Innenlebens des Wechselgetriebes 20 zum
Austauschen der Kupplungen 21 und 22. Infolgedessen
kann die Last der Arbeit des Austauschens der Kupplungen 21 und 22 des
Wechselgetriebes 20 erleichtert werden. Darüber hinaus
kann die Arbeit des Austauschens der Eingangskupplung 10 oder
dergleichen leicht durchgeführt
werden, weil das Wechselgetriebe 20 nicht auseinander genommen
werden muss.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können daher
die von den Getriebeumschaltkupplungen 21 und 22 des
Wechselgetriebes 20 erzeugte Wärmemenge und der Schaltrückstoß verringert
und die Belastung an den Kupplungen gemildert werden, selbst wenn
die Getriebeumschaltung ohne Zurücknehmen der
Wagengeschwindigkeit und mit hoch belassener Motordrehzahl durchgeführt wird.
Auf diese Weise ist die Getriebeumschaltung ohne Herbeiführen einer Verlängerung
der Wechseldauer oder Verschlechterung der Arbeitsleistung möglich.
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BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm einer Wechselgetriebe-Steuervorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug gemäß einer
Ausführungsform
und zeigt einen Teil der Gestaltung eines Radladers mit Bezug auf
die vorliegende Erfindung.
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Wie
in 1 gezeigt, ist ein Kraftübertragungsweg 50 für einen
Motor 1 eines Radladers 100 mit einem Wechselgetriebe 20 mit
einer Vorwärtskupplung 21 und
einer Rückwärtskupplung 22 versehen.
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Im
Kraftübertragungsweg 50 für den Motor des
Radladers 100 ist zwischen dem Motor 1 und dem
Wechselgetriebe 20 eine Eingangskupplung (Modulationskupplung) 10 angeordnet.
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Die
Kraftabgabewelle des Motors 1 des Radladers 100 ist
an eine Zapfwelle 30 angeschlossen. Die Zapfwelle 30 ist
an die Eingangskupplung 10 und noch an eine Hydraulikpumpe 12 angeschlossen.
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Die
Arbeitsleistung des Motors 1 wird durch die Eingangskupplung 10,
einen Drehmomentwandler 2, das Wechselgetriebe 20 und
ein Untersetzungsgetriebe (Differentialgetriebe) 6 hindurch
auf Antriebsräder 7 übertragen.
Die Eingangskupplung 10 ist eine hydraulische Mehrscheiben-Nasslaufkupplung.
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Das
Wechselgetriebe 20 weist Getriebeumschaltkupplungen auf,
die hydraulische Mehrscheiben-Nasslaufkupplungen sind. Die Getriebeumschaltkupplungen
des Wechselgetriebes 20 bestehen aus einer Vorwärtskupplung 21,
einer Rückwärtskupplung 22 und
Getriebekupplungen, nämlich einer
Kupplung 23 für
den ersten Gang, einer Kupplung 24 für den zweiten Gang und einer
Kupplung 25 für
den dritten Gang.
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Die
Reibungseingriffkraft zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite
der Getriebeumschaltkupplungen 21 bis 25 wird
durch Steuern eines Hydraulikdrucks (Kupplungsdruck) Pt des Drucköls gesteuert,
das den Getriebeumschaltkupplungen 21 bis 25 zugeführt oder
daraus entleert wird. In ähnlicher
Weise wird die Reibungseingriffkraft zwischen der Eingangsseite
und der Ausgangsseite der Eingangskupplung 10 durch Steuern
eines Kupplungsdrucks Pm von Drucköl gesteuert, das der Eingangskupplung 10 zugeführt oder
daraus entleert wird.
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Ein
Vorwärts/Rückwärts-Schalthebel 15 ist an
einem Fahrersitz des Radladers 100 vorgesehen und dient
als Betätigungsmittel,
um abhängig
von einer Arbeitsstellung die Vorwärtskupplung 21 oder
die Rückwärtskupplung 22 auszuwählen.
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Ein
Gangwechsel-Befehlssignal, das eine Arbeitsstellung (Vorwärtsstellung
oder Rückwärtsstellung)
des Vorwärts/Rückwärts-Schalthebels 15 anzeigt,
wird in eine Steuereinheit 16 eingegeben.
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Das
Wechselgetriebe 20 weist einen Druckdetektor 5 zum
Erfassen der Kupplungsdrücke
Pt der Getriebeumschaltkupplungen 21 bis 25 auf.
Der Druckdetektor 5 schließt einen Beschickungsmessfühler, der
ein später
noch zu beschreibendes Füllsignal
erfasst, und einen Druckmessfühler
ein. Die Kupplungsdrücke
Pt der Getriebeumschaltkupplungen 21 bis 25, die
von dem Druckdetektor 5 erfasst werden, werden in die Steuereinheit 16 eingegeben.
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Das
Wechselgetriebe 20 weist ein Getriebeumschaltkupplung-Steuerventil 4 zum
Steuern des Einrück-
und Ausrückvorgangs
der Getriebeumschaltkupplungen 21 bis 25 auf.
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Die
Eingangskupplung 10 weist ein Eingangskupplung-Steuerventil 11 zum
Steuern des Einrück-
und Ausrückvorgangs
der Eingangskupplung 10 auf.
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Ein
Ausstoßkanal 13 der
Hydraulikpumpe 12 steht mit dem Getriebeumschaltkupplung-Steuerventil 4 und
dem Eingangskupplung-Steuerventil 11 in Verbindung.
Der Ausstoßkanal 13 ist
mit einem Entlastungsventil 14 versehen. Das Getriebeumschaltkupplung-Steuerventil 4 ist
ein Servoventil, das von der Hydraulikpumpe 12 ausgestoßenes Drucköl aufnimmt
und die Zuführung
des Hydrauliköls
zu den Getriebeumschaltkupplungen 21 bis 25 und
den Ausstoß des
Hydrauliköls
aus den Getriebeumschaltkupplungen 21 bis 25 gemäß dem Kupplungsdruck-Befehlssignal
steuert. In ähnlicher
Weise ist das Eingangskupplung-Steuerventil 11 ein Servoventil,
das von der Hydraulikpumpe 12 ausgestoßenes Drucköl aufnimmt und die Zuführung des
Hydrauliköls
zur Eingangskupplung 10 und den Ausstoß des Hydrauliköls aus der
Eingangskupplung 10 gemäß dem Kupplungsdruck-Befehlssignal
steuert.
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Wenn
die Kupplungskammer der Vorwärtskupplung 21 oder
der Rückwärtskupplung 22 mit Drucköl gefüllt ist
(wenn die Befüllung
abgeschlossen ist), erfasst der Beschickungsmessfühler den
Abschluss der Befüllung,
und das Getriebeumschaltkupplung-Steuerventil 4 gibt ein
Füllsignal
zur Anzeige des Abschlusses der Befüllung an die Steuereinheit 16 ab.
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Die
Steuereinheit 16, die als Getriebeumschaltkupplung-Steuereinrichtung
und Eingangskupplung-Steuereinrichtung dient, gibt ein Kupplungsdruck-Befehlssignal
an das Getriebeumschaltkupplung-Steuerventil 4 ab und gibt
auch ein Kupplungsdruck-Befehlssignal
an das Eingangskupplung-Steuerventil 11 ab, wie später beschrieben.
Das Kupplungsdruck-Befehlssignal ist ein zeitabhängiges Muster des Kupplungsdrucks
Pt. Die den jeweiligen Zeiten entsprechenden Kupplungsdrücke Pt sind
vorab im Arbeitsspeicher gespeichert.
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Zum
Beispiel wird die Vorwärtskupplung 21 gewählt, wenn
die Steuereinheit 16 ein Gangwechsel-Befehlssignal zum
Umschalten vom Rückwärtsgang
in den Vorwärtsgang
empfängt,
während
der Radlader 100 gerade rückwärts fährt. Die Steuereinheit 16 gibt
ein Kupplungsdruck-Befehlssignal aus, um den vor der Getriebeumschaltung
verwendeten Kupplungsdruck Pt der Rückwärtskupplung 22 gemäß einem
vorbestimmten Hydraulikdruck-Variationsmuster zu mindern. In der
Zwischenzeit hebt die Steuereinheit 16 den Kupplungsdruck
Pt der nach der Getriebeumschaltung zu verwendenden gewählten Vorwärtskupplung 21 an,
um von der Rückwärtskupplung 22 auf
die Vorwärtskupplung 21 umzuschalten.
Dadurch wird die Leistung des Motors 1 über die Eingangskupplung 10,
den Drehmomentwandler 2, die nach der Getriebeumschaltung
des Wechselgetriebes 20 zu verwendende gewählte Vorwärtskupplung 21 und
das Untersetzungsgetriebe 6 zu den Antriebsrädern 7 übertragen,
um die Antriebsräder 7 anzutreiben.
Auf diese Weise wird der Radlader 100 vom Rückwärtsgang
auf den Vorwärtsgang umgeschaltet.
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(Erste Ausführungsform)
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2 ist
ein Flussdiagramm eines Gangwechsel-Steuerverfahrens gemäß einer
ersten Ausführungsform
und stellt den von der Steuereinheit 16 durchgeführten Verarbeitungsablauf
dar.
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6(a) stellt eine Wechselbeziehung zwischen einer
Zeit t und einem Kupplungsdruck Pt der Vorwärtskupplung 21 und
der Rückwärtskupplung 22 dar.
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6(b) stellt den Zeitverlauf des Kupplungsdrucks
Pm der Eingangskupplung 10 unter gemeinsamer Verwendung
der x-Achse oder der Zeitachse gemäß 6(a) dar.
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6(c) stellt den Zeitverlauf der von der Vorwärtskupplung 21,
der Rückwärtskupplung 22 und
der Eingangskupplung 10 erzeugten Wärmemengen Q unter gemeinsamer
Verwendung der x-Achse oder der Zeitachse gemäß 6(a) dar.
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Eine
folgende Beschreibung wird nun unter Bezugnahme auf 2 und 6 zusammen unter der Annahme eines Falles
vorgenommen, in dem der Vorwärts/Rückwärts-Schalthebel 15 beispielsweise in
die Vorwärtsstellung
gebracht wird, während
der Radlader 100 gerade rückwärts fährt.
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Die
Steuereinheit 16 bestimmt basierend auf einem darin eingegebenen
Gangwechsel-Befehlssignal, ob der Vorwärts/Rückwärts-Schalthebel 15 zur Umschaltung
von der Rückwärtsstellung
in die Vorwärtsstellung
betätigt
wurde oder nicht (Schritt 101).
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Wenn
der Vorwärts/Rückwärts-Schalthebel 15 zur
Umschaltung von der Rückwärtsstellung
in die Vorwärtsstellung
betätigt
wurde (in Schritt 101 mit JA bestimmt), wird ein Kupplungsdruck-Befehlssignal zum
Umschalten vom Rückwärtsgang
zum Vorwärtsgang
erzeugt und an das Getriebeumschaltkupplung-Steuerventil 4 ausgegeben.
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Das
Getriebeumschaltkupplung-Steuerventil 4 beginnt einen Kupplungstrennvorgang
zu einem Zeitpunkt tA, um den Kupplungsdruck Pt der Rückwärtskupplung 22 rasch
von einem Druck P1, bei dem ein vollständig eingerückter Zustand hergestellt ist,
auf einen vorbestimmten Druck P5 zu verringern, bei dem ein Verschiebezustand
hergestellt ist. Danach wird der Kupplungsdruck Pt stufenweise verringert,
bis ein Druck zum Herstellen eines vollständig getrennten Zustands oder
ein Druck von weitgehend Null zu einem Zeitpunkt tC erreicht ist
(Schritt 102).
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Anschließend beginnt
das Getriebeumschaltkupplung-Steuerventil 4 gemäß dem Kupplungsdruck-Befehlssignal
(zeitabhängiges
Muster des Kupplungsdrucks), der Vorwärtskupplung 21 Hydrauliköl zuzuführen, um
die Kupplungskammer damit zu einem Zeitpunkt tI zu füllen, der
um eine ganz kurze Zeitspanne τf
früher
ist als der Zeitpunkt tC, zu dem der Kupplungsdruck Pt der Rückwärtskupplung 22 weitgehend
Null wird. Wenn die Kupplungskammer der Vorwärtskupplung 21 zu
einem Zeitpunkt tB mit dem Drucköl
gefüllt
ist (die Befüllung
ist abgeschlossen), wird das Füllsignal
von dem dies erfassenden Beschickungsmessfühler in die Steuereinheit 16 eingegeben.
Bei Erhalt des Füllsignals
zum Füllzeitpunkt
tB erhöht
die Steuereinheit 16 dann stufenweise den Kupplungsdruck
Pt vom Druck P2 beim Abschluss der Befüllung auf den Einstelldruck
P1 (sie baut ihn auf), um den vollständigen Einrückzustand herzustellen. Der
Kupplungsdruck Pt der Vorwärtskupplung 21 erreicht
den Einstelldruck P1, bei dem der vollständig eingerückte Zustand hergestellt ist,
zu einem Zeitpunkt tD (Schritt 103).
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Die
Steuereinheit 16 führt
die Steuerung durch, um den Kupplungsdruck Pm der Eingangskupplung 10 basierend
auf einer verstrichenen Zeit τg vom
Füllzeitpunkt
tB, zu dem die Kupplungskammer der nach der Getriebeumschaltung
zu verwendenden gewählten
Vorwärtskupplung 21 mit
dem Drucköl
gefüllt
ist, auf einen vorbestimmten Druck P4 zu vermindern, bei dem ein
kraftumlenkungsfähiger
Verschiebezustand hergestellt wird.
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Dies
bedeutet, dass die Steuereinheit 16 bestimmt, ob eine vorbestimmte
Zeitspanne τg
seit dem Füllzeitpunkt
tB verstrichen ist oder nicht (Schritt 104).
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Falls
bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeitspanne τg seit dem Füllzeitpunkt tB verstrichen ist
(in Schritt 104 mit JA bestimmt), wird der Kupplungsdruck
Pm der Eingangskupplung 10 zu einem Zeitpunkt tE von dem
Einstelldruck P3, bei dem der vollständig eingerückte Zustand hergestellt ist,
auf einen vorbestimmten Druck P4 verringert, bei dem der kraftumlenkungsfähige Verschiebezustand
hergestellt wird. Danach wird dieser Druck P4 aufrechterhalten (Schritt 105).
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Die
Steuereinheit 16 bestimmt basierend auf einem Erfassungssignal
von dem Druckdetektor 5, ob der Kupplungsdruck Pt der nach
der Getriebeumschaltung zu verwendenden gewählten Vorwärtskupplung 21 den
Einstelldruck (Höchstdruck)
P1, bei dem der vollständig
eingerückte
Zustand hergestellt ist, erreicht hat oder nicht (Schritt 106).
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Wenn
zum Zeitpunkt tD bestimmt wird, dass der Kupplungsdruck Pt der Vorwärtskupplung 21 den Einstelldruck
(Höchstdruck)
P1 erreicht hat, bei dem der vollständig eingerückte Zustand hergestellt ist
(in Schritt 106 mit JA bestimmt), wird der Kupplungsdruck
Pm der Eingangskupplung 10 nach Verstreichen einer vorbestimmten
Zeitspanne τh
zum Zeitpunkt tF vom Druck P4 auf den ursprünglichen Einstelldruck P3 angehoben
(Schritt 107).
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Es
erfolgt nun eine Beschreibung des Zeitverlaufs der während der
oben beschriebenen Gangwechselsteuerung erzeugten Wärmemenge
Q.
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Die
Linie k in 6(c) deutet einen Zeitverlauf
der von der Vorwärtskupplung 21 und
der Rückwärtskupplung 22 erzeugten
Wärmemenge
Q an, wenn die Steuerung zum Vermindern des Kupplungsdrucks Pm der
Eingangskupplung 10 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
durchgeführt wird,
wie in 6(b) gezeigt. Die Linie m in 6(c) zeigt als Vergleichsbeispiel zu der Ausführungsform einen
Zeitverlauf der von der Vorwärtskupplung 21 und
der Rückwärtskupplung 22 erzeugten
Wärmemenge
Q an, wenn die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform nicht durchgeführt wird
(wenn der Kupplungsdruck Pm der Eingangskupplung 10 auf dem
Einstelldruck P3 gehalten wird). Die Linie n in 6(c) deutet einen Zeitverlauf der von der Eingangskupplung 10 erzeugten
Wärmemenge
Q an, wenn die Steuerung der Ausführungsform durchgeführt wird.
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Wie
in 6(c) gezeigt, ist gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
die von der Vorwärtskupplung 21 und
der Rückwärtskupplung 22 während der Getriebeumschaltung
erzeugte Wärmemenge
Q um das durch die schraffierte Zone r angedeutete Ausmaß kleiner
als das Vergleichsbeispiel, und die Last auf die Vorwärtskupplung 21 und
die Rückwärtskupplung 22 ist
in dem Maße
verringert. Dies ist so, weil die Eingangskupplung 10 während der
Getriebeumschaltung im kraftumlenkungsfähigen Verschiebezustand ist,
wodurch die Belastung an der Vorwärtskupplung 21 und
der Rückwärtskupplung 22 teilweise von
der Eingangskupplung 10 mitgetragen und von der Eingangskupplung 10 die
Wärmemenge
Q erzeugt wird, angedeutet durch die schraffierte Zone s, die der
schraffierten Zone r entspricht.
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Da
die Eingangskupplung 10 während der Getriebeumschaltung
im kraftumlenkungsfähigen Verschiebezustand
ist, wird außerdem
die Drehmomentschwankung verringert, wenn die Kupplungseingangsseite
und die Kupplungsausgangsseite der nach dem Gangwechsel zu verwendenden
gewählten
Vorwärtskupplung 21 miteinander
verbunden (eingerückt)
sind, und von daher wird der Schaltrückstoß ebenfalls verringert.
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Selbst
wenn also die Getriebeumschaltung ohne Zurücknehmen der Wagengeschwindigkeit
und mit hoch belassener Motordrehzahl durchgeführt wird, kann die an die Getriebeumschaltkupplungen 21 und 22 des
Wechselgetriebes 20 angelegte Belastung verringert werden
und das Fortschreiten des Verschleißes der Kupplungen verzögern und
so der Takt zur Demontage des Innenlebens des Wechselgetriebes 20 zum
Austauschen der Kupplungen 21 und 22 verlängert werden.
Dies macht es möglich, die
Arbeitslast des Austauschs der Kupplungen 21 und 22 des
Wechselgetriebes 20 oder dergleichen leichter zu machen.
Der Austausch der Eingangskupplung 10 kann leicht durchgeführt werden,
weil das Wechselgetriebe 20 nicht auseinander genommen
werden muss.
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Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform, wie
oben beschrieben, können
die von den Getriebeumschaltkupplungen 21 und 22 des
Wechselgetriebes 20 erzeugte Wärmemenge und der Schaltrückstoß verringert
werden, selbst wenn die Getriebeumschaltung ohne Verringern der
Wagengeschwindigkeit und mit hoch belassener Motordrehzahl durchgeführt wird,
und somit kann die Belastung der Kupplungen verringert werden. Daher
ist es möglich,
die Verlängerung
der Wechseldauer und Verschlechterung der Arbeitsleistung zu verhindern.
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(Zweite Ausführungsform)
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Die
oben beschriebene erste Ausführungsform
kann auf verschiedene Art und Weise modifiziert werden.
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In
der ersten Ausführungsform
oben wird der Kupplungsdruck Pm der Eingangskupplung 10 verringert
(Schritt 105), falls bestimmt wird, dass die vorbestimmte
Zeitspanne τg
ab dem Füllzeitpunkt
tB verstrichen ist (in Schritt 104 mit JA bestimmt). Diese Bestimmung
kann vom Druckdetektor 5 durchgeführt werden.
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Wie
insbesondere in 3 gezeigt, kann festgestellt
werden, dass die vorbestimmte Zeitspanne τg ab dem Füllzeitpunkt tB verstrichen
ist, und zwar basierend auf der Tatsache, dass der vom Druckdetektor 5 erfasste
Kupplungsdruck Pt der vor der Getriebeumschaltung verwendeten Rückwärtskupplung 22 einen
vorbestimmten Druck P6 erreicht hat (6(a))
(in Schritt 204 mit JA bestimmt), und der Kupplungsdruck
Pm der Eingangskupplung 10 kann gemindert werden (Schritt 105).
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(Dritte Ausführungsform)
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Falls
gemäß der oben
beschriebenen ersten Ausführungsform
zum Zeitpunkt tD bestimmt wird, dass der Kupplungsdruck Pt der Vorwärtskupplung 21 den
Einstelldruck (Höchstdruck)
P1 erreicht hat, bei dem der vollständig eingerückte Zustand hergestellt ist
(in Schritt 106 mit JA bestimmt), wird der Kupplungsdruck
Pm der Eingangskupplung 10 nach Verstreichen der vorbestimmten
Zeitspanne τh
vom Druck P4 auf den ursprünglichen
Einstelldruck P3 angehoben (Schritt 107). Diese Bestimmung
kann nur durch Zeitverwaltung ohne Verwendung des Druckmessfühlers durchgeführt werden.
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Wie
in 4 gezeigt, kann zum Zeitpunkt tD insbesondere
bestimmt werden, dass der Druck den Einstelldruck (Höchstdruck)
P1 erreicht hat, bei dem der vollständig eingerückte Zustand hergestellt ist, und
zwar basierend auf der Tatsache, dass die vorbestimmte Zeitspanne τj seit Generierung
des Getriebeumschaltungsbefehls verstrichen ist (6(a)) oder die vorbestimmte Zeitspanne τp seit dem
Füllzeitpunkt
tB verstrichen ist (6(a))
(in Schritt 206 mit JA bestimmt), und nach Verstreichen
der vorbestimmten Zeitspanne τh
kann der Kupplungsdruck Pm der Eingangskupplung 10 vom
Druck P4 auf den ursprünglichen
Einstelldruck P3 angehoben werden (Schritt 107).
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Gemäß der dritten
Ausführungsform
besteht keine Notwendigkeit, den Druckmessfühler zu verwenden, um den Kupplungsdruck
Pt der Vorwärtskupplung 21 und
der Rückwärtskupplung 22 zu
erfassen. Daher kann der Druckmessfühler aus der Anordnung weggelassen
werden.
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(Vierte Ausführungsform)
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In ähnlicher
Weise kann, wie in 5 gezeigt, bestimmt werden,
dass eine vorbestimmte Zeitspanne τg seit dem Füllzeitpunkt tB verstrichen ist,
und zwar basierend auf der Tatsache, dass der vom Druckdetektor 5 der
vor der Getriebeumschaltung verwendeten Rückwärtskupplung 22 erfasste Kupplungsdruck
Pt den vorbestimmten Druck P6 erreicht hat, (6(a))
(in Schritt 204 mit JA bestimmt), und der Kupplungsdruck
Pm der Eingangskupplung 10 kann gemindert werden (Schritt 105).
Zum Zeitpunkt tD kann bestimmt werden, dass der Druck den Einstelldruck
(Höchstdruck)
P1 erreicht hat, bei dem der vollständig eingerückte Zustand hergestellt ist, und
zwar basierend auf der Tatsache, dass die vorbestimmte Zeitspanne τj seit Generierung
des Getriebeumschaltungsbefehls verstrichen ist (6(a)) oder die vorbestimmte Zeitspanne τp ab dem
Füllzeitpunkt tB
verstrichen ist (6(a)) (in Schritt 206 mit
JA bestimmt), und der Kupplungsdruck Pm der Eingangskupplung 10 kann
nach Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne τh vom Druck P4 auf den ursprünglichen
Einstelldruck P3 angehoben werden (Schritt 107).
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(Fünfte
Ausführungsform)
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Gemäß den oben
beschriebenen Ausführungsformen
wird der Kupplungsdruck Pm der Eingangskupplung 10 zum
Umschalten von dem eingerückten
Zustand in den kraftumlenkungsfähigen
Verschiebezustand zum Zeitpunkt tE nach dem Füllzeitpunkt tB verringert,
zu dem die Kupplungskammer der nach der Getriebeumschaltung zu verwendenden gewählten Vorwärtskupplung 21 mit
dem Drucköl
gefüllt
ist (Schritt 104, 105), und dann der Kupplungsdruck
Pm der Eingangskupplung 10 angehoben, um den ursprünglichen
Schaltzustand von dem kraftumlenkungsfähigen Verschiebezustand aus
zu einem Zeitpunkt tF nach dem Zeitpunkt tD wieder herzustellen,
zu dem der Verbindungsvorgang der nach der Getriebeumschaltung zu verwendenden
gewählten Vorwärtskupplung 21 abgeschlossen
ist (Schritt 106 und 107). Die Zeitpunkteinstellung
zum Verringern oder Anheben des Kupplungsdrucks Pm der Eingangskupplung 10 ist
jedoch nicht darauf beschränkt. Die
Zeitpunkteinstellung zur Verringerung des Kupplungsdrucks Pm der
Eingangskupplung 10 kann jederzeit während der Zeitspanne ab Beginn
des Trennvorgangs der vor der Getriebeumschaltung verwendeten Rückwärtskupplung 22 zum
Zeitpunkt tA bis zum Abschluss des Verbindungsvorgangs der nach
der Getriebeumschaltung zu verwendenden gewählten Vorwärtskupplung 21 zum
Zeitpunkt tD erfolgen.
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7(a) und 7(b) sind
Diagramme entsprechend 6(a) bzw. 6(b) und stellen die Zeitpunkteinstellungen zum
Verringern und Anheben des Kupplungsdrucks der Eingangskupplung 10 gemäß der fünften Ausführungsform
dar.
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Wie
in 7(a) und 7(b) gezeigt,
kann der Kupplungsdruck Pm der Eingangskupplung 10 zum
Zeitpunkt tA verringert werden, wenn mit dem Trennvorgang der Rückwärtskupplung 22 begonnen wird
(zu einer Zeit vor dem Füllzeitpunkt
tB, zu dem die Kupplungskammer der nach der Getriebeumschaltung
zu verwendenden gewählten
Vorwärtskupplung 21 mit
dem Drucköl
gefüllt
wird), und der Kupplungsdruck Pm der Eingangskupplung 10 kann nach
dem Zeitpunkt tD angehoben werden, wenn der Verbindungsvorgang der
Vorwärtskupplung 21 abgeschlossen
ist.
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(Sechste Ausführungsform)
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8(a) und 8(b) sind
Diagramme entsprechend 6(a) bzw. 6(b) und stellen die Zeitpunkteinstellungen zum
Verringern und Anheben des Kupplungsdrucks der Eingangskupplung 10 gemäß der sechsten
Ausführungsform
dar.
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Wie
in 8(a) und 8(b) gezeigt,
kann der Kupplungsdruck Pm der Eingangskupplung 10 zu einer
Zeit nach dem Füllzeitpunkt
tB verringert werden, zu dem die Kupplungskammer der nach der Getriebeumschaltung
zu verwendenden gewählten
Vorwärtskupplung 21 mit
dem Drucköl
gefüllt
wird, und zu einem Zeitpunkt tU vor dem Zeitpunkt tD angehoben werden,
zu dem der Verbindungsvorgang der Vorwärtskupplung 21 abgeschlossen
ist.
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(Siebte Ausführungsform)
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9(a) und 9(b) sind
Diagramme entsprechend 6(a) bzw. 6(b) und stellen die Zeitpunkteinstellungen zum
Verringern und Anheben des Kupplungsdrucks der Eingangskupplung 10 gemäß der siebten
Ausführungsform
dar.
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Wie
in 9(a) und 9(b) gezeigt,
kann der Kupplungsdruck Pm der Eingangskupplung 10 zu einer
Zeit vor dem Zeitpunkt tA verringert werden, zu dem mit dem Trennvorgang
der Rückwärtskupplung 22 begonnen
wird (zu einer Zeit vor dem Füllzeitpunkt
tB, wenn die Kupplungskammer der nach der Getriebeumschaltung zu
verwendenden gewählten Vorwärtskupplung 21 mit
dem Drucköl
gefüllt
wird), und der Kupplungsdruck Pm der Eingangskupplung 10 kann
zu einem Zeitpunkt tU vor dem Zeitpunkt tD angehoben werden, zu
dem der Verbindungsvorgang der Vorwärtskupplung 21 abgeschlossen
ist.
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Die
Beschreibung der obigen Ausführungsformen
ist bezogen auf den Fall erfolgt, wo der Vorwärts/Rückwärts-Schalthebel 15 in
die Vorwärtsstellung
geschaltet wird, während
der Radlader 100 gerade rückwärts fährt, d. h. wenn die vor der
Getriebeumschaltung verwendete Getriebeumschaltkupplung die Rückwärtskupplung 22 ist
und die nach der Getriebeumschaltung zu verwendende gewählte Getriebeumschaltkupplung
die Vorwärtskupplung 21 ist. Die
vorliegende Erfindung ist jedoch in ähnlicher Weise auf den Fall
anwendbar, in dem der Vorwärts/Rückwärts-Schalthebel 15 in
die Rückwärtsstellung
geschaltet wird, während
der Radlader 100 gerade vorwärts fährt, wobei die vor der Getriebeumschaltung
als Getriebeumschaltkupplung verwendete Rückwärtskupplung 22 gemäß der obigen
Ausführungsformen
durch die Vorwärtskupplung 21 ersetzt wird
und die nach der Getriebeumschaltung als Getriebeumschaltkupplung
zu verwendende Vorwärtskupplung 21 gemäß der obigen
Ausführungsformen durch
die Rückwärtskupplung 22 ersetzt
wird.
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Ferner
wurde die Beschreibung der oben beschriebenen Ausführungsformen
unter der Annahme des Falles vorgenommen, in dem die Umschaltung von
der Vorwärtskupplung 21 zur
Rückwärtskupplung 22 vorgenommen
wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch in ähnlicher Weise auf den Fall
anwendbar, in dem die Umschaltung zu irgendeiner anderen das Wechselgetriebe 20 bildenden
Getriebekupplung vorgenommen wird.
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Insbesondere
ist die vorliegende Erfindung in ähnlicher Weise anwendbar beim
Ersetzen der Umschaltung von der Rückwärtskupplung 21 zur
Vorwärtskupplung 22 gemäß den Ausführungsformen durch
die Umschaltung von der Kupplung 23 für den ersten Gang zur Kupplung 24 für den zweiten
Gang, die Umschaltung von der Kupplung 23 für den ersten Gang
zur Kupplung 25 für
den dritten Gang, die Umschaltung von der Kupplung 24 für den zweiten
Gang zur Kupplung 25 für
den dritten Gang, die Umschaltung von der Kupplung 24 für den zweiten
Gang zur Kupplung 23 für
den ersten Gang, die Umschaltung von der Kupplung 25 für den dritten
Gang zur Kupplung 23 für
den ersten Gang oder die Umschaltung von der Kupplung 25 für den dritten
Gang zur Kupplung 24 für
den zweiten Gang.
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Obwohl
die Beschreibung der Ausführungsformen
unter der Annahme erfolgt ist, dass das Arbeitsfahrzeug ein Radlader
ist, ist die vorliegende Erfindung in ähnlicher Weise auf jedes andere
Arbeitsfahrzeug anwendbar, sofern das Arbeitsfahrzeug zusätzlich zu
den Getriebeumschaltkupplungen des Wechselgetriebes eine Eingangskupplung
(Modulationskupplung) aufweist.