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Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Mit Hilfe eines Hydraulikmotors wird hydraulische Energie in mechanische Arbeit umgewandelt, wobei eine Vielzahl verschiedener Bauarten für Hydraulikmotoren bekannt ist. Hydrostatische Antriebe, wie sie insbesondere sowohl in mobilen Arbeitsmaschinen als auch in schweren Lastkraftwagen zum Einsatz kommen, verfügen in der Regel über einen geschlossenen Hydraulikkreis, der zumindest eine Hydropumpe, eines Hydromotor und zwei diese jeweils verbindende Arbeitsleitungen aufweist. In den beiden Arbeitsleitungen wird ein als Druckmittel vorgesehenes Fluid in jeweils entgegen gesetzten Richtungen gefördert. Die Hydropumpe, die den Hydromotor mit dem für den Antrieb benötigten Fluidstrom versorgt, wird hierbei mit Hilfe einer Antriebswelle durch die Brennkraftmaschine der mobilen Arbeitsmaschine oder des Lastkraftwagens angetrieben.
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Die Verwendung eines hydrostatischen Antriebs in einem Kraftfahrzeug ist beispielsweise aus der
DE 35 45 481 C2 bekannt. Die beschriebene technische Lösung sieht einerseits eine mechanische Antriebsverbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und den Fahrzeugrädern der Hinterachse und andererseits einen zu- und abschaltbaren hydrostatischen Zusatzantrieb für die Fahrzeugräder der Vorderachse vor. Hierbei ist den Antriebsrädern der Vorderachse jeweils ein Hydromotor als Zusatzantriebsmotor zugeordnet, wobei beide Hydromotoren von einer mit dem Verbrennungsmotor mechanisch gekoppelten Hydropumpe mit Druckmittel versorgt werden. Ergänzend kann eine zweite, vom Verbrennungsmotor angetriebene Hydropumpe als Hilfspumpe vorgesehen sein, die im Bedarfsfall zugeschaltet wird.
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Weiterhin ist aus der
DE 24 01 419 A1 ein Fahrzeug mit einem hydrostatischen und einem mechanischen Antrieb bekannt. Hierbei verfügt das Fahrzeug über wenigstens zwei angetriebene Achsen, von denen eine mechanisch von einer Brennkraftmaschine über ein Schaltgetriebe angetrieben ist, während die andere von einem hydrostatischen Getriebe, dessen verstellbare Pumpe ebenfalls mittel- oder unmittelbar von der Brennkraftmaschine angetrieben ist, angetrieben wird. Der Antrieb der Hydropumpe erfolgt über einen entsprechenden am Schaltgetriebe vorgesehenen Abtrieb. Mit Hilfe des beschriebenen Antriebsstrangs wird erreicht, dass die Treibradkräfte der hydrostatisch angetriebenen Räder bei Vorgabe der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Übersetzung im Schaltgetriebe die maximale Geschwindigkeit des Fahrzeugs ergeben. Das Vorsehen von Kriech- und Schneckengängen innerhalb des Schaltgetriebes wird so vermieden, da die nur kleine Zugkräfte erfordernden Arbeiten allein mit dem stufenlosen hydrostatischen Antrieb, insbesondere der Vorderräder, ausgeführt werden können. Das Schaltgetriebe für die Hinterräder befindet sich in diesem Betriebszustand in Leerlaufstellung. Die bekannten Antriebsstränge weisen eine nur unbefriedigende Anordnung ihrer Komponenten auf, welche zu Bauraumproblemen führen kann.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Antriebsstrang für einen Kraftwagen mit einer verbesserten Anordnung seiner Komponenten bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein solcher Antriebsstrang für einen Kraftwagen weist wenigstens eine Achse auf, welche ein Achsdifferential umfasst. Über das Achsdifferential sind Räder des Kraftwagens antreibbar. Dazu können Drehmomente von einem Antriebsmotor, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, des Kraftwagens in das Achsdifferential eingeleitet werden, von welchem die Drehmomente an die Räder übertragen werden. Der Antriebsstrang umfasst ferner eine Hydraulikpumpe zum Fördern eines Hydraulikmediums.
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Erfindungsgemäß ist die Hydraulikpumpe über das Achsdifferential antreibbar. Dies bedeutet, dass Drehmomente von dem Antriebsmotor über das Achsgetriebe an die Hydraulikpumpe übertragen werden können, um diese anzutreiben.
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Dadurch ist eine platzsparende Anordnung der Hydropumpe erreicht. Der erfindungsgemäße Antriebsstrang zeichnet sich somit insbesondere dadurch aus, dass auf den üblicherweise an einem Getriebe des Antriebsstrangs vorgesehenen Abtrieb zum Antreiben der Hydraulikpumpe verzichtet werden kann. Auf diese Weise kann im Bereich des Getriebes ausreichend Bauraum für Nebenabtriebe und/oder weitere Fahrzeugkomponenten bereitgestellt werden. Im Bereich des zum Beispiel als Schaltgetriebe ausgebildeten Getriebes steht somit Bauraum, der ansonsten für den Antrieb der Hydraulikpumpe benötigt werden würde, zur Befestigung weiterer Nebenabtriebe, eines Retarders und/oder sonstiger Fahrzeugkomponenten zur Verfügung.
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Darüber stellt der erfindungsgemäße Antriebsstrang sicher, dass die Hydraulikpumpe zumindest nahezu stets mit einer für ihren Betrieb vorteilhaften Drehzahl angetrieben wird, so dass ein konstanter und vorteilhafter Volumen- bzw. Massenstrom des Hydraulikmediums durch sie bereitgestellt werden kann. Der Antrieb der Hydraulikpumpe über das Achsdifferential birgt ferner den Vorteil, dass die Hydraulikpumpe bei Gangwechseln nicht hinsichtlich ihres Fördervolumens angepasst werden muss, um die Förderung des Hydraulikmediums trotz des Gangwechsels konstant zu halten.
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So ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Hydraulikpumpe als Konstantpumpe ausgebildet ist. Dies hält die Kosten des Antriebsstrangs gering.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Hydraulikpumpe direkt über ein Tellerrad des Achsdifferentials antreibbar ist. Über das Tellerrad des Achsdifferentials können Drehmomente von dem Antriebsmotor in das Achsdifferential eingeleitet werden. Das Tellerrad, über welches die Hydraulikpumpe mechanisch antreibbar ist, weist dabei eine Tellerradverzahnung auf, über welche die Drehmomente in das Achsdifferential einleitbar sind. Dabei ist ein der Hydraulikpumpe zugeordnetes und eine zweite Verzahnung aufweisendes zweites Zahnrad vorgesehen, über welches die Hydraulikpumpe antreibbar ist. Das zweite Zahnrad kämmt somit mit dem Tellerrad, kann von diesem angetrieben werden und kann die Hydraulikpumpe zum Fördern des Hydraulikmediums antreiben.
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Das Tellerrad steht beispielsweise mit einem Kegelrad des Achsdifferentials im Eingriff, wobei die Tellerradverzahnung mit einer Kegelradverzahnung des Kegelrads und mit der zweiten Verzahnung des zweiten Zahnrads kämmt. Dies hält die Teilanzahl, das Gewicht, die Kosten und den Bauraumbedarf des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs besonders gering. Ferner kann dabei vorzugsweiße eine ohnehin vorgesehene Schmierung der Tellerradverzahnung mit einem Schmiermittel, insbesondere Schmieröl, genutzt werden, um auch die zweite Verzahnung des zweiten Zahnrads zu schmieren.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass das zweite Zahnrad über dessen zweite Verzahnung und über die Tellerradverzahnung nicht mit dem Tellerrad im Eingriff steht. Das zweite Zahnrad ist dabei von dem Tellerrad antreibbar. Dazu ist das zweite Zahnrad beispielsweise mit einer von dem Tellerrad antreibbaren Welle drehfest gekoppelt beziehungsweise koppelbar. Bei dieser Ausführungsform ist ein der Hydraulikpumpe zugeordnetes, eine dritte Verzahnung aufweisendes drittes Zahnrad vorgesehen, welches mit der zweiten Verzahnung des zweiten Zahnrads über die dritte Verzahnung im Eingriff steht und über welches die Hydraulikpumpe antreibbar ist. Dabei wird ein über das Tellerrad in das Achsdifferential eingeleitetes Drehmoment an das zweite Zahnrad und über diese an das dritte Zahnrad übertragen. Über das dritte Zahnrad wird das Drehmoment an die Hydraulikpumpe übertragen, so dass die Hydraulikpumpe angetrieben wird.
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Das von dem Tellerrad antreibbare zweite Zahnrad stellt somit ein Zwischenzahnrad dar, welches nicht mit dem Tellerrad sondern mit dem dritten Zahnrad kämmt. Auch das dritte Zahnrad kämmt nicht mit dem Tellerrad sondern mit dem zweiten Zahnrad. Dies birgt den Vorteil, dass dadurch eine zusätzliche Übersetzung darstellbar ist, über welche die Hydraulikpumpe antreibbar ist. Dadurch können besonders vorteilhafte Drehzahlen für die Hydraulikpumpe dargestellt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Hydraulikpumpe am Achsdifferential, insbesondere an einem Gehäuse des Achsdifferentials, angebunden. Die schafft zur Verfügung stehenden Bauraum, insbesondere im Bereich des Getriebes, so dass der erfindungsgemäße Antriebsstrang eine besonders vorteilhafte Anordnung seiner Komponenten und damit einen besonders geringen Bauraumbedarf aufweist. So können Package-Probleme vermieden und/oder gelöst werden.
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Die Hydraulikpumpe kann dabei direkt an das Achsdifferential in Fahrzeuglängsrichtung angeflanscht sein. Ebenso möglich ist es, die Hydraulikpumpe in Fahrzeugquerrichtung an dem Achsdifferential anzubinden, insbesondere anzuflanschen und die Hydraulikpumpe so insbesondere über das dritte Zahnrad anzutreiben.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Hydraulikpumpe über wenigstens eine vom Achsdifferential antreibbare Gelenkwelle antreibbar. Der Antrieb der Hydraulikpumpe über die Gelenkwelle ist insofern vorteilhaft, als das die Hydraulikpumpe dadurch an besonders vorteilhaften Positionen an beziehungsweise im Antriebsstrang angeordnet werden kann. Insbesondere ist es dadurch möglich, die Hydraulikpumpe an einem Aufbau und insbesondere an einen Rahmen des Kraftwagens anzubinden. So kann in gewünschten und vorteilhaften Bereichen Bauraum für anderweitige Komponente des Antriebsstrangs beziehungsweise des Kraftwagens geschaffen werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist wenigstens eine Kopplungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher die Hydraulikpumpe mit dem Achsdifferential koppelbar und von dem Achsdifferential entkoppelbar ist. Mit anderen Worten ist die Kopplungseinrichtung zwischen wenigstens einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung schaltbar. In der Schließstellung können zwischen dem Achsdifferential und der Hydraulikpumpe Drehmomente übertragen werden, um so beispielsweise die Hydraulikpumpe über das Achsdifferential anzutreiben. In der Offenstellung ist eine Drehmomentenübertragung zwischen dem Achsdifferential und der Hydraulikpumpe unterbrochen, so dass dann die Hydraulikpumpe nicht mehr von dem Achsdifferential angetrieben werden kann, auch wenn das Achsdifferential selbst von dem Antriebsmotor angetrieben wird. So ist es möglich, die Hydraulikpumpe vor zu hohen Drehzahlen und daraus resultierenden Beschädigungen zu schützen. Ebenso ist dadurch eine bedarfsgerechte Förderung des Hydraulikmediums zu ermöglichen.
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Bei der Kopplungseinrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Lamellenkupplung welche Bedarfsgerecht und schnell zwischen der Schließstellung und der Offenstellung verstellbar ist.
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Der von der Hydraulikpumpe des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs bereitgestellte Strom des Hydraulikmediums kann beispielsweiße zum Versorgen, beziehungsweise zum Antreiben von Hydraulikmotoren verwendet werden. Insbesondere ist es mittels des Hydraulikmediums möglich, wenigstens einen Hydraulikmotor einer weiteren Achse des Antriebsstrangs anzutreiben. So ist es möglich, insbesondere hilfsweise weitere Räder der weiteren Achse mittels des wenigstens einen Hydraulikmotors an zutreiben, um somit beispielsweise das Vorankommen des Kraftwagens in schwerem Gelände sicher zu stellen.
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Bei der weiteren Achse handelt es sich beispielsweise um eine Vorderachse, welche bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung vor der ersten Achse des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs angeordnet ist. Bei der weiteren Achse handelt es sich somit um eine Vorderachse, deren Vorderräder nicht mechanisch von dem Antriebsmotor des Kraftwagens sondern zumindest zeitweise über die Hydraulikpumpe hydraulisch antreibbar sind. Dadurch ist eine besonders hohe Traktion des Kraftwagens bereitgestellt, so dass sich dieser auch auf weichem und tiefem Untergrund fortbewegen kann.
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Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine weiteren Hydraulikpumpe vorgesehen, mittels welcher die Hydraulikpumpe und über die Hydraulikpumpe das Achsdifferential antreibbar sind. Mit anderen Worten kann die Hydraulikpumpe von der weiteren Hydraulikpumpe mit Hydraulikmedium versorgt werden, so dass das Hydraulikmedium die Hydraulikpumpe antreibt. Infolge der Kopplung beziehungsweise der Koppelbarkeit der Hydraulikpumpe mit dem Achsdifferential kann das Achsdifferential und über dieses die Räder der Achse angetrieben werden. Die Hydraulikpumpe kann so als Antrieb genutzt werden, um den Kraftwagen hydraulisch anzutreiben beziehungsweise fortzubewegen. Bei dem Kraftwagen kann es sich beispielsweise um einen Nutzkraftwagen aber auch um einen anderweitigen Kraftwagen handeln.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine Prinzipdarstellung eines Antriebsstrangs für einen Nutzkraftwagen, mit einer Achse, welche ein Achsdifferential umfasst, über das Räder der Achse von einer Verbrennungskraftmaschine antreibbar sind, und mit wenigstens einer Hydraulikpumpe zum Fördern eines Hydraulikmediums, die über das Achsdifferential antreibbar ist;
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2 eine Prinzipdarstellung einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs gemäß 1.
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Die 1 zeigt einen Antriebsstrang 1 für einen Nutzkraftwagen. Der Antriebsstrang 1 umfasst eine Hinterachse 2 mit Hinterrädern 3 sowie ein Achsdifferential 4. Der Antriebsstrang 1 umfasst ferner eine nicht dargestellte Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Nutzkraftwagens über die Hinterräder 3.
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Zum Antreiben der Hinterachse 2 beziehungsweise ihrer Hinterräder 3 werden Drehmomente von der Verbrennungskraftmaschine an das Achsdifferential 4, welches ein Hinterachsdifferential ist, übertragen. Über ein Kegelrad 5 und ein Tellerrad 6 werden die Drehmomente in das Achsdifferential 4 eingeleitet.
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Das Achsdifferential 4 umfasst Ausgleichsräder 7 sowie mit diesem kämmende Abtriebsräder 8, über welche die eingeleiteten Drehmomente beziehungsweise ein eingeleitetes Drehmoment aus dem Achsdifferential 4 ausgeleitet und zu den Hinterrädern 3 übertragen werden beziehungsweise wird. Daraus ist es ersichtlich, dass die Hinterräder 3 über das Achsdifferential 4 angetrieben werden.
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Der Antriebsstrang 1 umfasst ferner eine Hydraulikpumpe 9 zum Fördern eines Hydraulikmediums. Das Hydraulikmedium kann beispielsweise dazu genutzt werden, Achsnabenmotoren einer in Fahrzeuglängsrichtung vor der Hinterachse 2 angeordneten Vorderachse des Nutzkraftwagens anzutreiben. Über die Achsnabenmotoren können wiederum Vorderräder der Vorderachse zumindest zeitweise angetrieben werden, um so eine vorteilhafte Traktion des Nutzkraftwagens darzustellen.
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Zum Antreiben der Hydraulikpumpe 9 ist ein Zahnrad 10 vorgesehen, welches mit dem Tellerrad 6 des Achsdifferentials 4 über jeweilige Verzahnung im Eingriff steht. Dies bedeutet, dass nicht nur das Kegelrad 5 sondern auch das Zahnrad 10 mit dem Tellerrad 6 über jeweilige Verzahnung im Eingriff steht. Dies hält den Bauraumbedarf des Antriebsstrangs 1 gering. Ferner ist auch das Zahnrad 10 in einem Gehäuse 11 des Achsdifferentials 4 aufgenommen, welches auch das Kegelrad 5, das Tellerrad 6, die Ausgleichsräder 7 und die Abtriebsräder 8 aufnimmt. Somit kann zum Schmieren des Kegelrads 5, des Tellerrad 6, der Ausgleichsräder 7 und der Abzugsräder 8 genutztes Schmieröl auch zum Schmieren des Zahnrads 10 genutzt werden.
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Im Kraft- bzw. Drehmomentenfluss zwischen dem Achsdifferential 4 und der Hydraulikpumpe 9 ist eine Kopplungseinrichtung in Form einer Lamellenkupplung 12 vorgesehen, mittels welcher die Hydraulikpumpe 9 mit dem Achsdifferential 4 zu koppeln und von diesem entkoppelbar ist. So kann die Hydraulikpumpe 9 bedarfsweise zugeschaltet oder abgeschaltet werden, um diese beispielsweise vor einer Überhitzung infolge zu hoher Drehzahlen zu schützen. Auch die Lamellenkupplung 12 ist in dem Gehäuse 11 aufgenommen und kann so ebenso von dem Schmieröl geschmiert werden. Wie der 1 zu entnehmen ist, ist die Hydraulikpumpe 9 in Fahrzeuglängsrichtung an das Achsdifferential 4, insbesondere an dessen Gehäuse 11, angeflanscht.
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Gemäß 2 ist die Hydraulikpumpe 9 in Fahrzeugquerrichtung an das Achsdifferential 4 beziehungsweise an dessen Gehäuse 11 angeflanscht. Bei dem Antriebsstrang 1 gemäß 2 steht nun das Zahnrad 10 nicht im Eingriff mit dem Tellerrad 6 des Achsdifferentials 4. Das Zahnrad 10 ist von dem Tellerrad 6 antreibbar und steht mit einem weiteren Zahnrad 13 über jeweilige Verzahnungen im Eingriff. Über das weitere Zahnrad 13 ist die Hydraulikpumpe 9 antreibbar, wobei auch das weitere Zahnrad 13 nicht mit dem Tellerrad 6 im Eingriff steht.
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Das Zahnrad 10 kann einstückig mit dem Tellerrad 6 ausgebildet sein. Die Verzahnung des Zahnrads 10 kann beispielsweise auf einer mit dem Tellerrad 6 drehfest verbundenen, insbesondere einstückig ausgebildeten Welle vorgesehen sein und mit der Verzahnung des weiteren Zahnrads 13 im Eingriff stehen.
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So kann die Hydraulikpumpe 9 über das Tellerrad 6 und die Zahnräder 10, 13 angetrieben werden. Das Vorsehen des Zahnrad 10 als Zwischenzahnrad und des weiteren Zahnrads 13 mit den jeweiligen Verzahnungen bringt die Möglichkeit mit sich, eine weitere Übersetzung darzustellen, so dass die Hydraulikpumpe 9 mit einer vorteilhaften Drehzahl angetrieben werden kann. Wie der 2 zu entnehmen ist, ist auch das weitere Zahnrad 13 im Gehäuse 11 aufgenommen und kann so geschmiert werden.
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Der Antriebsstrang 1 umfasst auch ein nicht dargestelltes Getriebe, insbesondere ein Schaltgetriebe, über welches die Drehmomente in das Achsdifferential 4 eingeleitet und weiter zu den Hinterrädern 3 übertragen wird. Der Antrieb der Hydraulikpumpe 9 über das Achsdifferential 4 sowie die Anordnung der Hydraulikpumpe 9 am Gehäuse 11 schafft Bauraum im Bereich des Getriebes, so dass dort anderweitige Komponenten wie beispielsweise Nebenantriebe des Antriebsstrangs 1 angeordnet werden können. Ferner ist es möglich, als Hydraulikpumpe 9 eine Konstantpumpe zu verwenden und so die Kosten des Antriebsstrangs 1 gering zu halten, da aufgrund des Antriebs der Hydraulikpumpe 9 über das Achsdifferential 4 Anpassungen der Hydraulikpumpe 9 hinsichtlich ihres Fördervolumens zur Darstellung eines zumindest im Wesentlichen konstanten Stroms der Hydraulikmediums nicht durchgeführt werden müssen, wenn es zu einem Gangwechsel des Getriebes kommt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Hinterachse
- 3
- Hinterrad
- 4
- Achsdifferential
- 5
- Kegelrad
- 6
- Tellerrad
- 7
- Ausgleichsrad
- 8
- Abtriebsrad
- 9
- Hydraulikpumpe
- 10
- Zahnrad
- 11
- Gehäuse
- 12
- Lamellenkupplung
- 13
- weiteres Zahnrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3545481 C2 [0003]
- DE 2401419 A1 [0004]
