DE102008033434B4

DE102008033434B4 - Fahrzeug-Antriebsstrang mit Direkt-Leistungsentnahme-Stelle

Info

Publication number: DE102008033434B4
Application number: DE102008033434A
Authority: DE
Inventors: Steve Anatole Frait; Robert J. Miller
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2028-07-17
Also published as: GB2453212A; JP2009083838A; GB0816152D0; CN101396965B; US7765884B2; DE102008033434A1; US20090084205A1; GB2453212B; CN101396965A

Abstract

Leistungsentnahme-Anordnung zum Übertragen von Drehantriebsleistung von dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, aufweisend: einen Drehmomentwandler (10) für ein Automatikgetriebe, wobei der Drehmomentwandler (10) eine Pumpenradwelle (16) aufweist, die sich entlang einer Achse (11) erstreckt und die in Antriebsverbindung mit einer Leistungsquelle steht, ein Gehäuse (56) mit einer Öffnung (50) durch eine Wand des Gehäuses (56) hindurch, ein Leistungsentnahme-Zahnrad (32), das an der Pumpenradwelle (16) mit dieser um die Achse (11) mitdrehbar befestigt ist, in dem Gehäuse (56) angeordnet ist und zu der Öffnung (50) ausgerichtet ist, einen Pumpenträger (22), der in dem Gehäuse (56) angeordnet ist, einen Getriebekasten des Getriebes, der entlang der Achse (11) in einem Abstand von dem Pumpenträger (22) angeordnet ist, so dass ein Aufnahmeraum zwischen dem Pumpenträger (22) und dem Getriebekasten bereitgestellt ist, in welchem Aufnahmeraum das Leistungsentnahme-Zahnrad (32) aufgenommen ist, und einen von der Pumpenradwelle (16) angetriebenen Pumpenrotor (26), der in...

Description

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, und insbesondere das Verwenden des Antriebsstrangs als Leistungsquelle für Ausrüstung, die bordseitig des Fahrzeugs oder außerhalb des Fahrzeugs angeordnet ist.
Der Motor eines Kraftfahrzeugs kann verwendet werden zum Liefern von Leistung bzw. Antriebsleistung über eine Leistungsentnahme(PTO)-Stelle an fahrzeugeigene Ausrüstung, wie beispielsweise eine Hydraulikpumpe, die Druck zum Halten und Bewegen einer Schneepflugschar oder eines Schaufelauslegers bereitstellt, und an außerhalb des Fahrzeugs angeordneteAusrüstung, wie beispielsweise eine Wasserpumpe oder einen Elektrogenerator auf einer Baustelle, einer Ranch oder einer Farm.
Eine übliche PTO-Einheit wird strömungsabwärts einer Drehmomentwandler-Turbine angetrieben bzw. betrieben, welche über ein mit dem Motor antriebsverbundenes Pumpenrad hydrokinetisch mit dem Motor verbunden ist. Eine übliche PTO-Einheit überträgt keine Leistung, wenn das Fahrzeug gestoppt ist, auch wenn die ausgewählte Position des Getriebe-Gangwahlhebels entweder einem Rückwärtsfahrbereich oder einem Vorwärtsfahrbereich entspricht. Bei einer üblichen PTO-Einheit zum Bereitstellen von Leistung für einen Nutzer muss das Getriebe Leistung an seinen Abtrieb bzw. Ausgang übertragen.
Aus DE 26 56 669 C2 ist eine Leistungsentnahme-Anordnung bekannt, welche einen Drehmomentwandler mit einer Pumpenradwelle, die in Antriebsverbindung mit einer Leistungsquelle steht, ein Gehäuse mit einer Öffnung und ein mit der Pumpenradwelle verbundenes Leistungsentnahme-Zahnrad aufweist, das in dem Gehäuse zu der Öffnung hin ausgerichtet ist und eine Druckmittelpumpe antreibt.
In US 2 724 973 A und in US 2 923 178 A ist eine Leistungsentnahme-Anordnung mit einem Wandler, einem Gehäuse, in dem ein Pumpenträger angeordnet ist, einem Leistungsentnahme-Zahnrad, das in einem Aufnahmeraum zwischen dem Pumpenträger und einem Getriebekasten aufgenommen ist, und einem Pumpenkörper offenbart, der auf der von dem Aufnahmeraum abgewandten Seite des Pumpenträgers angeordnet ist. Die Leistungsentnahme-Anordnung in US 2 923 178 A weist außerdem einen von einer Pumpenradwelle angetriebenen Pumpenrotor auf, der in dem Pumpenkörper montiert ist.
Bei Schwerlastwagenanwendungen ist eine PTO-Anordnung im Allgemeinen axial zwischen einer Getriebe-Kupplungsglocke und dem Getriebekasten angeordnet. Jedoch wird diese Anordnung auch in Kleinlaster montiert. Dies erfordert ein Verändern der hinteren Position des Getriebes, was für Halterungen/Traversen und eine Antriebswelle Komplexität bewirkt und inkompatibel ist mit einer Großserienfertigung.
In der Kleinlasterindustrie besteht ein Bedarf für eine Direkt-PTO-Stelle, die unabhängig von dem Betriebszustand des Getriebes direkt von dem Motorabtrieb angetrieben wird und die ein einstückiges Getriebegehäuse und übliche Antriebswellen ermöglicht, unabhängig davon, ob das Fahrzeug mit einer optionalen PTO-Stelle ausgerüstet ist oder die PTO-Stelle nicht in das Fahrzeug integriert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leistungsentnahme-Anordnung zum Übertragen von Drehantriebsleistung von dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, die unabhängig von dem Betriebszustand des Getriebes direkt von dem Motorabtrieb angetrieben wird und die ein einstückiges Getriebegehäuse und übliche Antriebswellen ermöglicht.
Dies wird mit einer Leistungsentnahme-Anordnung gemäß Anspruch 1 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Leistungsentnahme-Anordnung gemäß Anspruch 1 zum Übertragen von Drehantriebsleistung von dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs weist auf: einen Drehmomentwandler für ein Automatikgetriebe, der eine Pumpenradwelle aufweist, die sich entlang einer Achse erstreckt und die mit einer Leistungsquelle antriebsverbunden ist, ein Gehäuse mit einer Öffnung durch eine Wand des Gehäuses hindurch, ein Leistungsentnahme-Zahnrad, das an der Pumpenradwelle mit dieser um die Achse mitdrehbar befestigt ist, in dem Gehäuse angeordnet ist und zu der Öffnung ausgerichtet ist, einen Pumpenträger, der in dem Gehäuse angeordnet ist, einen Getriebekasten des Getriebes, der entlang der Achse in einem Abstand von dem Pumpenträger angeordnet ist, so dass ein Aufnahmeraum zwischen dem Pumpenträger und dem Getriebekasten bereitgestellt ist, in welchem Aufnahmeraum das Leistungsentnahme-Zahnrad aufgenommen ist, und einen von der der Pumpenradwelle angetriebenen Pumpenrotor, der in einen Pumpenkörper montiert ist, wobei der Pumpenkörper mit dem darin montierten Pumpenrotor auf der von dem Aufnahmeraum abgewandten Seite des Pumpenträgers angeordnet ist.
Das Direkt-Leistungsentnahme(PTO)-Zahnrad ist in der Pumpen/Leitrad-Stützanordnung angeordnet. Diese Anordnung beseitigt die Komplexität und die damit zusammenhängenden Kosten. Die Hydraulikversorgung zur Pumpen/Leitrad-Anordnung geht direkt zu dem Ventilkörper und ermöglicht einen dünnen Montageflansch. Folglich ist die Öffnung in dem PTO-Montageflansch axial in Richtung zu der Getriebeglocke hin positioniert, wodurch es ermöglicht ist, dass das PTO-Zahnrad innerhalb der Pumpen/Leitrad-Anordnung montiert ist, so dass direkter Zugriff auf die PTO-Öffnung besteht.
Diese Anordnung stellt ferner ein einstückiges Gehäuse oder eine separate Getriebeglocke und alternative Pumpen/PTO-Antriebskonfigurationen bereit, die eine Trennung der Pumpe von der Wandlernabe ermöglichen. Das PTO-Mitläuferzahnrad kann in das Pumpengehäuse integriert sein oder kann eine separate einlegbare Einheit sein, die installiert wird, wenn ein Kunde die PTO-Einheit installiert.
Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
1 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht, in der ein Drehmomentwandler, eine Hydraulikpumpe und eine PTO-Einheit dargestellt sind.
2 zeigt eine Querschnittsansicht, in der eine zweite Ausführungsform der PTO-Einheit dargestellt ist.
3 zeigt eine Teilansicht von vorne der Getriebe-Ölpumpen-Anordnung, der PTO-Einheit und des Mitläufers.
4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild, in dem ein Kraftfahrzeug-Antriebsstrang dargestellt ist, der mit der PTO-Einheit versehen werden kann.
5 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht, in der eine dritte Ausführungsform der PTO-Einheit dargestellt ist.
Unter Bezugnahme auf 1 weist ein Drehmomentwandler 10, der entlang einer Achse 11 zwischen einem Motor und der Vorderseite eines Automatikgetriebes angeordnet ist, ein Pumpenrad 12 auf, das von einer Drehmomentwandler-Abdeckung 14 umgeben ist, an welcher die Schaufeln des Pumpenrades befestigt sind und welche mit der Kurbelwelle des Motors antriebsverbunden ist. Eine Pumpenradwelle 16, die mit der Abdeckung 14 verschweißt ist, ist mittels eines Lagers 20 drehbar an einem Pumpenkörper 18 abgestützt. Der Pumpenkörper 18 ist in einen Pumpenträger 22 eingepasst, welcher mittels Schrauben 23 an der vorderen Abdeckung 24 des Getriebes befestigt ist. Der Pumpenkörper 18 enthält eine Hydraulikpumpe, deren Zahnrad oder Rotor 26 mittels einer Außenkeilzahnung 28 mit der Pumpenradwelle 16 verbunden ist.
Eine Innenkeilzahnung 30 an der Pumpenradwelle 16 verbindet diese Welle mit dem Ritzel 32 einer PTO-Einheit. Das Ritzel bzw. PTO-Zahnrad 32 ist mittels eines Lagers 34 abgestützt, das an einer Schulter einer Leitradwelle 36 angeordnet ist, welche sich axial von dem Leitrad des Drehmomentwandlers 10 erstreckt. Das PTO-Zahnrad 32 steht in Zahneingriff mit einem PTO-Mitläuferzahnrad 38, welches an einem Lager 40 und einem Achszapfen 42 abgestützt ist, der in die Flansche 44, 46 einer PTO-Mitläuferzahnrad-Halterung 48 eingepasst ist. Ein Sprengring 49 sichert den Achszapfen 42 in Position an der PTO-Mitläuferzahnrad-Halterung 48.
Das Getriebegehäuse 56 ist mit einer abgedeckten Öffnung 50 versehen, die von einer Montagefläche 52 umgeben ist. Die Abdeckung wird entfernt, wenn die PTO-Einheit installiert wird. Die PTO-Mitläuferzahnrad-Halterung 48 ist demontierbar an der Montagefläche 52 angebracht und an dieser abgestützt, wenn die PTO-Einheit vorgesehen bzw. verwendet ist. Das PTO-Mitläuferzahnrad 38 ist derart angeordnet, dass es in Eingriff steht mit einem Abtriebsritzel 54, das an der mittels der PTO-Einheit anzutreibenden Ausrüstung 55 (am besten in 2 ersichtlich) angeordnet ist. Das Abtriebsritzel 54 erstreckt sich durch die Öffnung 50 hindurch in den von dem Getriebegehäuse 56 umschlossenen Raum hinein. Die vordere Abdeckung 24 kann separat von dem Getriebegehäuse 56 sein, so dass die Öffnung 50 nur in das Getriebegehäuse 56 integriert ist.
Im Betrieb bei laufendem Motor werden das Pumpenrad 12, die Pumpenradwelle 16 und das PTO-Zahnrad 32 durch den Motor um die Achse 11 rotationsangetrieben. Das PTO-Mitläuferzahnrad 38 wird von dem PTO-Zahnrad 32 angetrieben und dreht sich an der PTO-Mitläuferzahnrad-Halterung 48 um eine Achse 58. Antriebsleistung von dem Motor wird über die PTO-Anordnung, das PTO-Mitläuferzahnrad 38 und das Abtriebsritzel 54 an die abhängige bzw. betreffende Ausrüstung 55 übertragen.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der das PTO-Zahnrad 32 integral mit einem Pumpenantrieb oder einer Pumpenradwelle 60 ausgebildet ist. Eine Getriebe-Drehmomentwandler-Leitrad-Abstützanordnung 62 ist mit axialem Abstand von der hinteren Fläche 64 des Pumpenträgers 22 angeordnet, wodurch ein Raum bereitgestellt ist, in dem das PTO-Zahnrad 32 angeordnet ist, wobei sich das PTO-Mitläuferzahnrad 38 durch die Öffnung 50 hindurch erstreckt, so dass es mit dem PTO-Zahnrad 32 und dem Abtriebsritzel 54 in Eingriff steht.
3 zeigt, dass die Zähne des PTO-Zahnrades 32 mit den Zähnen des PTO-Mitläuferzahnrades 38 auf einer radialen, sich von der Achse 11 erstreckenden Linie ineinander greifen. Externer radialer Zugriff auf das PTO-Zahnrad 32 ist durch die Öffnung 50 in der Wand des Getriebegehäuses 56 hindurch mit dem bzw. über das PTO-Mitläuferzahnrad 38 bereitgestellt.
4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, in dem ein Teil eines Fahrzeug-Antriebsstranges dargestellt ist, dessen Leistungsquelle ein Motor 70 mit einer Kurbelwelle 72 ist, die mit der Pumpenrad-Abdeckung und dem Pumpenrad 12 antriebsverbunden ist. Die Pumpenradwelle 16 ist mit dem Rotor in dem Pumpenkörper 18 antriebsverbunden. Eine mit Schaufeln versehene Turbine 74 ist hydrokinetisch mit dem Pumpenrad 12 gekoppelt und wird durch das das Pumpenrad verlassende Hydraulikfluid angetrieben. Eine Überbrückungskupplung 76 kuppelt in Reaktion auf die Steuerung durch eine Getriebe-Steuervorrichtung abwechselnd ein und aus. Wenn die Überbrückungskupplung 76 eingekuppelt ist, ist eine mechanische Verbindung zwischen der Motorkurbelwelle 72 und der Getriebe-Eingangswelle 78 hergestellt, so dass die hydrokinetische Kupplung unwirksam bzw. außer Betrieb ist. Die Getriebe-Eingangswelle 78 des Getriebes 66 überträgt Antriebsleistung an einen Getriebekasten, der Zahnräder, Wellen, Solenoide, eine Kupplung und Bremsen enthält, welche zusammenwirken zum Erzeugen unterschiedlicher Übersetzungsverhältnisse des Getriebes 66. Die Räder des Fahrzeugs werden von einer Getriebe-Ausgangswelle 82 angetrieben.
5 zeigt eine dritte Ausführungsform, bei der eine Mitläufer-Halterung 90 mit der Leitrad-Abstützanordnung 62 und dem Pumpenträger 22 mittels Schrauben 92, 93, die in dem Getriebe 66 in Position gesichert sind, zusammengefasst bzw. kombiniert ist. Das PTO-Mitläuferzahnrad 38, das Lager 40 und der Achszapfen 42 werden nicht aus dem Getriebegehäuse 56 entfernt, wenn die PTO-Einheit nicht zum Übertragen von Antriebsleistung verwendet wird. Stattdessen wird das Abtriebsritzel 54 aus dem Getriebegehäuse 56 entfernt, so dass das Abtriebsritzel 54 außer Eingriff mit dem PTO-Mitläuferzahnrad 38 ist. Dann wird die Öffnung 50 in dem Getriebegehäuse 56 mit einer Abdeckung verschlossen.
Die Pumpenradwelle 96 ist an ihrem axialen Ende mit einer Verzahnung 98 versehen, welche in Eingriff steht mit einer Verzahnung 100, die an dem benachbarten Ende des PTO-Zahnrades 32 ausgebildet ist, wodurch die Pumpenradwelle 96 und das PTO-Zahnrad 32 in gegenseitiger Antriebsverbindung stehen.

Claims

Leistungsentnahme-Anordnung zum Übertragen von Drehantriebsleistung von dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, aufweisend: einen Drehmomentwandler (10) für ein Automatikgetriebe, wobei der Drehmomentwandler (10) eine Pumpenradwelle (16) aufweist, die sich entlang einer Achse (11) erstreckt und die in Antriebsverbindung mit einer Leistungsquelle steht, ein Gehäuse (56) mit einer Öffnung (50) durch eine Wand des Gehäuses (56) hindurch, ein Leistungsentnahme-Zahnrad (32), das an der Pumpenradwelle (16) mit dieser um die Achse (11) mitdrehbar befestigt ist, in dem Gehäuse (56) angeordnet ist und zu der Öffnung (50) ausgerichtet ist, einen Pumpenträger (22), der in dem Gehäuse (56) angeordnet ist, einen Getriebekasten des Getriebes, der entlang der Achse (11) in einem Abstand von dem Pumpenträger (22) angeordnet ist, so dass ein Aufnahmeraum zwischen dem Pumpenträger (22) und dem Getriebekasten bereitgestellt ist, in welchem Aufnahmeraum das Leistungsentnahme-Zahnrad (32) aufgenommen ist, und einen von der Pumpenradwelle (16) angetriebenen Pumpenrotor (26), der in einen Pumpenkörper (18) montiert ist, wobei der Pumpenkörper (18) mit dem darin montierten Pumpenrotor (26) auf der von dem Aufnahmeraum abgewandten Seite des Pumpenträgers (22) angeordnet ist.
Leistungsentnahme-Anordnung gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Mitläufer-Halterung (48), und ein Leistungsentnahme-Mitläuferzahnrad (38), das drehbar an der Mitläufer-Halterung (48) abgestützt ist, mit dem Leistungsentnahme-Zahnrad (32) in Eingriff steht und das zu der Öffnung (50) ausgerichtet ist.
Leistungsentnahme-Anordnung gemäß Anspruch 2, wobei die Mitläufer-Halterung (48) und das Leistungsentnahme-Mitläuferzahnrad (38) aus dem Gehäuse (56) entfernbar sind.
Leistungsentnahme-Anordnung gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Mitläufer-Halterung (48), ein Leistungsentnahme-Mitläuferzahnrad (38), das drehbar an der Mitläufer-Halterung (48) abgestützt ist, mit dem Leistungsentnahme-Zahnrad (32) in Eingriff steht und das zu der Öffnung (50) ausgerichtet ist, und ein Abtriebsritzel (54), das mit dem Leistungsentnahme-Mitläuferzahnrad (38) in Eingriff steht und das zu der Öffnung (50) ausgerichtet ist.
Leistungsentnahme-Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Pumpenradwelle (16) ferner eine erste Keilzahnung (28) zum gegenseitigen Verbinden des Pumpenrotors (26) und der Pumpenradwelle (16) und eine zweite Keilzahnung (30) zum gegenseitigen Verbinden des Leistungsentnahme-Zahnrades (32) und der Pumpenradwelle (16) aufweist.