DE102007053321A1

DE102007053321A1 - Wegzapfwelle

Info

Publication number: DE102007053321A1
Application number: DE102007053321A
Authority: DE
Inventors: Robert Honzek
Original assignee: AGCO GmbH and Co
Current assignee: AGCO GmbH and Co
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2009-05-20
Also published as: US8388482B2; WO2009059702A1; US20100267507A1; EP2217461B1; EP2217461A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wegzapfwellenanordnung in einem landwirtschaftlichen Nutzfahrzeug. Die Wegzapfwellenanordnung weist eine Wegzapfwellenvorrichtung mit einem Differentialgetriebe (222) auf. Das Differentialgetriebe beinhaltet eine Eingangswelle (221), die mit einem Getriebe (212) gekoppelt ist. Eine rechte Radausgangswelle (232) ist mit einem Endantrieb (233) eines rechten Rads (234) gekoppelt und über die Eingangswelle (221) angetrieben, eine linke Radausgangswelle (239) ist mit einem Endantrieb eines linken Rads gekoppelt und über die Eingangswelle (221) angetrieben. Hierbei ist eine erste Zapfwelle (236) vorgesehen, die gegenüber der Eingangswelle (221) aus dem Differentialgetriebe (222) austritt und die durch die Eingangswelle (221) angetrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft die Anordnung einer Zapfwelle eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugs und betrifft insbesondere die Anordnung einer Wegzapfwelle eines Ackerschleppers.
Bei Ackerschleppern ist es üblich, dass sie im Heckbereich und/oder im Frontbereich jeweils mit einer Zapfwelle versehen sind. Hierbei wird unterschieden zwischen Motorzapfwellen, deren Drehzahl proportional zur Drehzahl eines Antriebsmotors ist, und Wegzapfwellen, deren Drehzahl proportional zu einer zurückgelegten Strecke des Fahrzeugs bzw. zu einer Drehzahl einer Antriebsachse ist. Motorzapfwellen sind üblicherweise so ausgelegt, dass sie Drehzahlen von 1000 U/min, 750 U/min oder 540 U/min zur Verfügung stellen können.
Der Antrieb der Zapfwellen ist herkömmlicherweise wie in 1 gestaltet. Ein Antriebsmotor 100 eines Ackerschleppers, herkömmlicherweise eine Verbrennungskraftmaschine, überträgt Drehzahl und Drehmoment seiner Kurbelwelle auf eine Zapfwellenkupplung 101. Durch Einkuppeln der Zapfwellenkupplung 101 wird über ein Übersetzungsgetriebe 102 ein Frontzapfwellenstummel 103 angetrieben. Hierbei handelt es sich demnach um eine Motorfrontzapfwelle. Die Drehzahl und das Drehmoment des Antriebsmotors 100 wird ferner über eine Doppelkupplung 104 zum Einen an ein Schaltgetriebe 105 zum Verändern der Radantriebsübersetzung und zum Anderen an ein Zapfwellenübersetzungsgetriebe 106 zum Ändern der Drehzahl einer Motorheckzapfwelle 107 übertragen. Über ein Übersetzungsgetriebe 108 wird ein Heckzapfwellenstummel 109 angetrieben. Das Schaltgetriebe 105 treibt einen Heckantriebsstrang 110 an, der wiederum über ein Kegelraddifferential 111 beide Seiten einer Hinterachse 115 antreibt. Über den Heckantriebsstrang 110 und ein Antriebsgetriebe 112 wird eine Wegheckzapfwelle 113 angetrieben, die wiederum über eine Wegzapfwellenkupplung 114 den Heckzapfwellenstummel 109 antreibt. Wie 1 zu entnehmen ist, muss die Heckwegzapfwelle 113 an dem Kegelraddifferential 111 vorbei geführt werden. Dies führt dazu, dass in einem Bereich, der herkömmlicherweise beim Ackerschlepper wegen der großen Heckbereifung wenig Raum zur Verfügung stellt, für die Führungen der Heckzapfwelle 113 und der Motorheckzapfwelle 107 umfangreich Raum verbaut wird, der nur sehr beschränkt zur Verfügung steht und mit anderen Vorrichtungen, wie einer Federung oder Druckluftspeichern geteilt werden muss.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Wegzapfwellenantriebsstrang bereitzustellen, der dieses Problem aus dem Stand der Technik löst. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, einen Wegzapfwellenantriebsstrang bereitzustellen, der senkrecht zur Antriebswelle keinen zusätzlichen Raum benötigt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zapfwellenvorrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch eine Zapfwellenanordnung ist der direkte Durchtrieb des Wegzapfwellenantriebsstrangs durch das Hinterachsdifferential möglich. Dadurch, dass die Wegzapfwelle durch das Hinterachsdifferential angetrieben werden kann, muss sie nicht an dem Hinterachsdifferential vorbei geführt werden, wodurch in dieser Ausdehnung kein zusätzlicher Raum verbaut werden muss.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
1 zeigt einen Antriebsstrang mit Motorzapfwellen und einer Heckzapfwelle aus dem Stand der Technik.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit Motorzapfwellen und Heckzapfwelle.
2 zeigt Teile eines Antriebsstrangs eines Ackerschleppers sowie Antriebsvorrichtungen für eine Motorfrontzapfwelle, eine Motorheckzapfwelle und eine Wegheckzapfwelle.
Eine von einem Antriebsmotor 200 in Form von Drehzahl und Drehmoment abgegebene Leistung wird über ein Zwischenradgetriebe 201 an einen Motorfrontzapfwellenantriebsstrang 210 übertragen. Hierbei ist das Zwischenradgetriebe 201 so ausgestaltet, dass die Ausgangsdrehrichtung, -leistung und -drehzahl der Eingangsdrehrichtung, -leistung und -drehzahl entspricht.
Im Folgenden wird der Antriebsstrang einer Motorfrontzapfwelle beschrieben.
Der Motorfrontzapfwellenantriebsstrang 210 ist so gestaltet, dass über das Zwischenradgetriebe 201 eine Getriebeeingangswelle 211 angetrieben wird, die an einem Ende Drehzahl und Drehmoment an ein Schaltgetriebe 212 für den Radantrieb des Ackerschleppers überträgt. An dem anderen Ende ist die Getriebeeingangswelle 211 mit einer Motorfrontzapfwellenkupplung 213 gekoppelt. Über Schließen der Motorfrontzapfwellenkupplung 213 wird über ein Motorfrontzapfwellengetriebe 214 ein Motorfront zapfwellenstummel 215 angetrieben. Die Motorwegzapfwellenkupplung 213 ist so gestaltet, dass beim Auskuppeln ein Nachlauf des Motorfrontzapfwellengetriebes 214 verhindert wird, so dass auf eine zusätzliche Zapfwellenbremse verzichtet werden kann. Das Motorfrontzapfwellengetriebe 214 ist so ausgestaltet, dass an dem Motorfrontzapfwellenstummel 215 bei optimaler Motordrehzahl eine feste Drehzahl, in der Regel 1000 U/min zur Verfügung gestellt wird. Durch Austausch des Motorfrontzapfwellengetriebes 214 können weitere übliche Drehzahlen von 750 U/min und 540 U/min zur Verfügung gestellt werden.
Im Folgenden wird der Antriebsstrang einer Wegheckzapfwelle beschrieben.
Das Schaltgetriebe 212, auf das über die Getriebeeingangswelle 211 Drehzahl und Drehmoment übertragen wird, überträgt die Drehzahl und das Drehmoment gegebenenfalls unter Veränderung auf eine Schaltgetriebeausgangswelle 220. Die Schaltgetriebeausgangswelle 220, die auch einen nicht gezeigten Vorderachsantriebsstrang antreibt, ist Teil eines Hinterachsantriebsstrangs und direkt oder über eine Zwischenwelle drehfest mit einer Eingangswelle 221 eines Differentialgetriebes 222 für eine Hinterachse 223 gekoppelt.
Bei dem Differentialgetriebe 222 handelt es sich um eine so genanntes Stirnraddifferentialgetriebe, bei dem im Gegensatz zu einem Kegelraddifferentialgetriebe die Leistungsverteilung auf einen rechten und einen linken Teil der Hinterachse 223 über ein Planetengetriebe erreicht wird, das koaxial zu der Eingangswelle 221 liegt. Hierbei ist ein Planetenträger 224 mit der Eingangswelle 221 drehfest verbunden. Der Planetenträger 224 trägt dabei mindestens einen ersten Planetenradsatz 225, mindestens einen zweiten Planetenradsatz 226 und mindestens einen dritten Planetenradsatz 227. In diesem Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei Planetenräder pro Planetenradsatz verbaut, wobei nur jeweils ein Planetenrad für jeden Planetenradsatz in den Figuren gezeigt ist. Der erste Planetenradsatz 225 steht mit dem zweiten Planetenradsatz 226 und der dritte Planetenradsatz 227 steht mit dem ersten Planetenradsatz 225 so in Eingriff, dass eine Rotation des zweiten Planetenradsatzes 226 in einer umgekehrten Rotation des dritten Planetenradsatzes 227 resultiert. Der zweite Planetenradsatz 226 steht mit einem ersten Sonnenrad 228 in Eingriff, das mit einer ersten Differentialwelle 229 drehfest verbunden ist. Die erste Differentialwelle 229 ist eine Hohlwelle und drehfest mit einem ersten Kegelrad 230 verbunden. Das erste Kegelrad 230 treibt über ein zweites Kegelrad 231 eine rechte Ausgangswelle 232 an. Die rechte Ausgangswelle 232 ist über ein Endantriebsplanetengetriebe 233 mit einem rechten Hinterrad 234 verbunden und treibt dieses an. Der dritte Planetenradsatz 227 ist mit einem zweiten Sonnenrad 235 in Eingriff. Eine zweite Differentialwelle 236 ist innerhalb der ersten Differentialwelle 229, die wie oben erwähnt als Hohlwelle ausgestaltet ist, gelagert und mit dem zweiten Sonnenrad 235 sowie einem dritten Kegelrad 237 drehfest verbunden. Über ein viertes Kegelrad 238 treibt das dritte Kegelrad 237 eine linke Ausgangswelle 239 an. Die linke Ausgangswelle 239 ist in vergleichbarer Weise wie die rechte Ausgangswelle 232 mit einem linken Hinterrad verbunden. Über eine Differentialsperre 240 kann die Eingangswelle 221 drehfest mit der zweiten Differentialwelle 236 gekoppelt werden und so ein Gleichlauf der rechten Ausgangswelle 232 mit der linken Ausgangswelle 239 erzwungen werden. Eine Wegheckzapfwellenkupplung 241 ist ebenfalls drehfest mit der zweiten Differentialwelle 236 gekoppelt, die zu diesem Zweck über das dritte Kegelrad 237 hinausgeführt wurde und so auch eine Wegheckzapfwelle (mit gleichem Bezugszeichen) 236 bildet.
Das Differentialgetriebe 222 der Hinterachse ist demnach so gestaltet, dass gegenüber der Eingangswelle 221 die zweite Differentialwelle als Wegheckzapfwelle 236 auf einer Seite aus dem Differentialgetriebe 222 austritt, die der Eingangswelle 221 gegenüber liegt. Darüber hinaus ist es möglich, in dieser Konfiguration die Hinterachse 223 als Pendelhalbachse bereitzustellen, die eine kostengünstigere Alternative zur Einzelradfederung darstellt.
Durch Schließen der Wegheckzapfwellenkupplung 241 wird Leistung auf eine Heckzapfwelle 242 übertragen, die mit einem Heckzapfwellenstummel 243 drehfest gekoppelt ist. Hierbei ist die Wegheckzapfwellenkupplung 241 so gestaltet, dass ein Nachlauf verhindert wird, so dass eine Zapfwellenbremse nicht erforderlich ist.
Im Folgenden wird der Antriebsstrang einer Motorheckzapfwelle beschrieben.
Über eine erste Motorheckzapfwellenkupplung 250 kann Drehzahl und Drehmoment des Antriebsmotors 200 über eine Kardanwelle 251 auf eine Motorheckzapfwelle 252 übertragen werden. Die erste Motorheckzapfwellenkupplung 250 ist dazu vorgesehen, um bei längerer Nichtbenutzung der Motorheckzapfwelle 252 den kompletten Antriebsstrang der Motorheckzapfwelle 252 dauerhaft vom Motor zu trennen, um die Verlustleistung, die durch den angetriebenen, aber nicht benötigten Antriebsstrang der Motorheckzapfwelle 252 auftreten würde, möglichst klein zu halten. Anstelle der Kardanwelle 251 kann auch ein Zwischenradgetriebe mit zwei Wellen vorgesehen sein. Die Motorheckzapfwelle 252 ist gleichzeitig Eingangswelle für ein Motorheckzapfwellenschaltgetriebe 253, das so ausgestaltet ist, dass an dem Heckzapfwellenstummel 243 die Drehzahlen 1000 U/min, 750 U/min und 540 U/min anliegen können. Die Ausgangswelle des Motorheckzapfwellenschaltgetriebes 253 ist mit einer zweiten Motorheckzapfwellenkupplung 254 gekoppelt. Durch Schließen der zweiten Motorheckzapfwellenkupplung 254 kann die Drehzahl und das Drehmoment der Ausgangswelle des Motorheckzapfwellenschaltge triebes 253 über ein Heckzapfwellengetriebe 255 auf die Heckzapfwelle 242 und somit auf den Heckzapfwellenstummel 243 übertragen werden. Zum Anhalten der Heckzapfwelle 242 ist zwischen der zweiten Motorheckzapfwellenkupplung 254 und dem Heckzapfwellengetriebe 255 eine Heckzapfwellenbremse 256 vorgesehen. Über die Heckzapfwellenbremse 256 kann ein Nachlauf sowohl durch die Motorheckzapfwelle 252 als auch durch die Wegheckzapfwelle 235 unterbunden werden.
Dem Fachmann ist offensichtlich, dass Abwandlungen von diesem Ausführungsbeispiel möglich sind, ohne aus dem Schutzbereich der Erfindung zu fallen. So ist es z. B. möglich, über ein entsprechendes erfindungsgemäßes Vorderachsdifferential eine Wegfrontzapfwelle bereitzustellen. Auch hier ergeben sich insbesondere durch die Kühleranordnung und den Motorblock starke Einschränkungen für den Verbauungsraum von Frontzapfwellen, die durch eine erfindungsgemäße Wegzapfwelle umgangen werden können.
Darüber hinaus ist es möglich, das Motorheckzapfwellenschaltgetriebe 253 nach der zweiten Motorheckzapfwellenkupplung 254 anzuordnen und mit dem Heckzapfwellengetriebe 255 zu kombinieren. Auch ist es möglich, auf das Motorheckzapfwellenschaltgetriebe 253 vollständig zu verzichten und nur eine der üblichen Motorzapfwellendrehzahlen an dem Heckzapfwellenstummel bereitzustellen.
Des Weiteren können trieblich verbindende Wellen wahlweise als starre Welle oder als Kardanwelle ausgeführt werden.

Claims

Zapfwellenvorrichtung, aufweisend ein Differentialgetriebe (222) mit einer Eingangswelle (221), die an einer Seite des Differentialgetriebes (222) ein Drehmoment an das Differentialgetriebe (222) überträgt, einer rechten Radausgangswelle (232), die über die Eingangswelle (221) angetrieben wird, und einer linken Radausgangswelle (239), die über die Eingangswelle (221) angetrieben wird, wobei eine erste Zapfwelle (236) vorgesehen ist, die gegenüber der Eingangswelle (221) aus dem Differentialgetriebe (222) austritt und die durch die Eingangswelle (221) angetrieben wird.
Zapfwellenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Zapfwelle (236) durch die Eingangswelle (221) gekoppelt mit der rechten oder linken Radausgangswelle (232, 239) angetrieben wird.
Zapfwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die erste Zapfwelle (236) mit einem Zahnrad (237) gekoppelt ist, das die rechte oder linke Radausgangswelle (232, 239) antreibt.
Zapfwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die erste Zapfwelle (236) ein Kegelrad (237) antreibt, das die rechte oder linke Radausgangswelle (232, 239) antreibt.
Zapfwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die erste Zapfwelle (236) durch ein Stirnraddifferential (224, 225, 226, 227, 235) angetrieben wird.
Zapfwellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die erste Zapfwelle (236) über eine erste Zapfwellenkupplung (241) und über eine zweite Zapfwelle (242) mit einem Zapfwellenstummel (243) gekoppelt ist.
Zapfwellenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Zapfwelle (236) durch eine als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle (229) für die rechte oder linke Radausgangswelle (232, 239) geführt wird.
Zapfwellenvorrichtung nach den vorhergehenden zwei Ansprüchen, wobei die zweite Zapfwelle (242) über ein Getriebe (255) und einen Motorzapfwellenantriebsstrang (250, 251, 252, 253, 254, 256) mit einem Antriebsmotor (200) gekoppelt ist.
Zapfwellenvorrichtung, nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Motorzapfellenantriebsstrang ein Motorzapfwellenschaltgetriebe (253), eine Motorzapfwellenkupplung (254) und/oder eine Zapfwellenbremse (256) aufweist.