DE102012220242A1

DE102012220242A1 - Fahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE102012220242A1
Application number: DE201210220242
Authority: DE
Inventors: Jürgen Rauter; Gerhard Höring; Ulrich Stracke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2014-05-08
Also published as: CN103807414A; RU2644066C2; RU2013149285A; CN103807414B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeuggetriebe, umfassend einen Getriebeölraum (7), einen Kupplungsraum (11) sowie einen zwischen Getriebeölraum (7) und Kupplungsraum (11) angeordneten Entlüftungsraum (10), in welchem Pneumatikkomponenten (14, 15) zur Automatisierung von Schaltfunktionen angeordnet sind. Es wird vorgeschlagen, dass der Entlüftungsraum (10) beheizbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeuggetriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bekannt durch die EP 2 395 263 A1 der Anmelderin.
Bei automatisierten Schaltgetrieben für Fahrzeuge, insbesondere für Nutzfahrzeuge werden die Schaltvorgänge, z.B. zum Wählen und Schalten der einzelnen Gänge durch Aktuatoren, insbesondere pneumatische Stellmotoren unterstützt. Pneumatische Stellmotoren umfassen Kolben/Zylindereinheiten, wobei der Kolben über Dichtringe gegenüber dem Zylinder abgedichtet ist, sowie pneumatische Ventile, welche die Druckbeaufschlagung und Entlüftung des Pneumatikzylinders kontrollieren. Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, dass derartige pneumatische Komponenten bei extrem tiefen Außentemperaturen, z.B. minus 50 Grad Celsius nicht mehr funktionieren, weil beispielsweise die Dichtungen verhärten und somit eine Bewegung des Kolbens im Zylinder behindern oder unmöglich machen. Dies gilt auch für Pneumatikzylinder, durch welche die Kupplung des Fahrzeuges betätigt wird. Wenn ein solcher Pneumatikzylinder aufgrund der tiefen Temperaturen blockiert, ist ein Öffnen der Kupplung und damit ein Starten des Fahrzeugmotors nicht mehr möglich.
Durch die EP 2 395 263 A1 der Anmelderin wurde ein automatisiertes Schaltgetriebe für Fahrzeuge bekannt, wobei das Getriebegehäuse einen Getriebeölraum, in welchem sich ein Schaltgetriebe befindet, einen Kupplungsraum, in welchem sich eine Anfahrkupplung befindet, sowie einen Entlüftungsraum aufweist, welcher gegenüber dem Ölraum einerseits und dem Kupplungsraum andererseits durch Trennwände abgeteilt ist. In dem Entlüftungsraum sind Pneumatikzylinder und Pneumatikventile, kurz Pneumatikkomponenten genannt, angeordnet, welche über Schaltstangen die Schaltung der Gänge bewirken. Andererseits ist an der motorseitigen Trennwand ein weiterer als Ringzylinder ausgebildeter Pneumatikzylinder angeordnet, welcher die Kupplung zwischen Getriebe und Fahrzeugmotor betätigt. Der bekannte Entlüftungsraum, welcher die Pneumatikkomponenten zumindest teilweise aufnimmt, hat die Aufgabe, dass die pneumatischen Komponenten entlüftet werden können. Hierzu weist der Entlüftungsraum eine Austrittsöffnung auf, durch welche die Abluft der pneumatischen Komponenten in die Umgebung entweicht. Darüber hinaus ist der Entlüftungsraum über eine Durchgangsöffnung mit dem Ölraum verbunden.
Ausgehend von dem bekannten Fahrzeuggetriebe, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Funktion der pneumatischen Komponenten zur Ausübung von Schaltfunktionen auch bei niedrigen Temperaturen zu gewährleisten.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist der als Hohlraum ausgebildete Entlüftungsraum beheizbar, d.h. dem Entlüftungsraum ist im Bedarfsfalle – bei tiefen Außentemperaturen – Wärme zuführbar, wobei die zugeführte Wärme eine Erwärmung der pneumatischen Komponenten, insbesondere auch der Dichtungen bewirkt. Damit wird der Vorteil erreicht, dass die Funktion der pneumatischen Komponenten auch bei extremer Kälte aufrechterhalten werden kann. Der Motor des Fahrzeuges kann somit nach Ausrücken der Kupplung über den Pneumatikzylinder gestartet, und die Gänge des Getriebes können über die Pneumatikzylinder geschaltet werden. Die Wärme für die Beheizung des Entlüftungsraumes kann auf verschiedenste Weise zugeführt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann der Entlüftungsraum mit einem gasförmigen Medium, z.B. Warmluft beheizt werden, die Warmluft durchströmt den Entlüftungsraum und erwärmt gleichzeitig die pneumatischen Komponenten.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Entlüftungsraum mit einem flüssigen Medium beheizbar, wobei vorzugsweise eine erwärmte Flüssigkeit in einem Rohr durch den Entlüftungsraum geführt wird und damit – durch Wärmetausch – eine Erwärmung der pneumatischen Komponenten bewirkt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Entlüftungsraum elektrisch beheizt werden. Beispielsweise kann dies durch Verwendung eines elektrisch beheizbaren Drahtes erfolgen, welcher die in den Entlüftungsraum eintretende Luft erwärmt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Energie zur Beheizung des Entlüftungsraumes einer an Bord des Fahrzeuges befindlichen Energiequelle entnommen werden. In diesem Falle wäre die Beheizung autark.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Energie zur Beheizung des Entlüftungsraumes einer außerhalb des Fahrzeuges befindlichen Energiequelle entnommen werden, z.B. einer stationären elektrischen Steckdose, aus welcher der erforderliche Heizstrom bezogen wird.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die Pneumatikkomponenten im Entlüftungsraum über Konvektion und/oder Wärmeleitung beheizt werden. Im Falle eines Warmluftstromes erfolgt die Erwärmung durch Umspülung der pneumatischen Komponenten, d.h. im Wesentlichen durch Konvektion, während die Beheizung der nicht direkt umspülbaren Pneumatikkomponenten, z.B. des Pneumatikzylinders für den Kupplungsausrücker vorwiegend durch Wärmeleitung erfolgt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Entlüftungsraum von Warmluft durchströmbar, wobei mindestens eine Lufteintrittsöffnung und mindestens eine Luftaustrittsöffnung vorgesehen sind. Bevorzugt kann die Warmluft über eine an Bord angeordnete handelsübliche motorunabhängige Brennstoffheizung bereitgestellt werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Entlüftungsraum von Abgasen, z.B. von der Standheizung des Fahzeugsdurchströmt werden. Dabei wird das Abgas in einem eigenen Strömungskanal, beispielsweise einer Rohrschlange durch den Entlüftungsraum geführt und gibt über die Rohrwand Wärme an die im Entlüftungsraum befindliche Luft ab. Es findet somit ein Wärmetausch zwischen Abgas und der Luft im Entlüftungsraum statt. Das aggressive Abgas kommt somit nicht in Kontakt mit den pneumatischen Komponenten.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der – aus dem Stand der Technik bekannte – Entlüftungsraum als Heizraum für die Pneumatikkomponenten eines automatisierten Schaltgetriebes verwendet. Damit wird der Vorteil erreicht, dass Wärme oder ein Warmluftstrom kanalisiert und gezielt an die Pneumatikkomponenten herangeführt werden kann. Das ergibt eine effiziente Beheizung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können.
Die einzige Figur zeigt ein Fahrzeuggetriebe im Schnitt, welches im Wesentlichen dem eingangs zum Stand der Technik genannten Fahrzeuggetriebe gemäß der EP 2 395 263 A1 entspricht. Das in der Zeichnung dargestellte Fahrzeuggetriebe wird im Folgenden nur kurz beschrieben, wegen weiterer Einzelheiten wird auf die EP 2 395 263 A1 verwiesen, deren Inhalt voll umfänglich in den Gegenstand der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird. Die Figur zeigt ein automatisiertes Schaltgetriebe 1 für Fahrzeuge, insbesondere für Nutzfahrzeuge. Ein Getriebegehäuse 2, welches eine abtriebsseitige Gehäusehälfte 3 und eine antriebsseitige Gehäusehälfte 4 mit einer Kupplungsglocke 5 aufweist, ist mit einem Kupplungsgehäuse 6 verbunden. In der antriebsseitigen Gehäusehälfte 4 ist eine Gehäusewand 4a angeordnet, welche einen Getriebeölraum 7 abteilt, welcher ein Schaltgetriebe 8 aufnimmt. In die motorseitige Gehäusehälfte 4 ist eine Trennwand 9 eingesetzt, welche in Verbindung mit der Gehäusewand 4a und der Wandung der Gehäusehälfte 4 einen als Hohlraum ausgebildeten Entlüftungsraum 10 begrenzt. Das Kupplungsgehäuse 6 und die Trennwand 9 begrenzen einen Kupplungsraum 11, in welchem eine Anfahrkupplung 12 angeordnet ist, welche einen nicht dargestellten Antriebsmotor mit einer Getriebeeingangswelle 13 verbindet. Im Entlüftungsraum 10 ist eine Reihe von pneumatischen Komponenten angeordnet, von denen ein Pneumatikzylinder 14 und ein Pneumatikventil 15 dargestellt sind. Der Pneumatikzylinder 14, welcher eine Kolben/Zylindereinheit umfasst, ist an der Gehäusewand 4a befestigt, welche von einer Schaltstange 16 durchsetzt wird. Mittels der Schaltstange 16 werden über Schaltgabeln oder Schaltschwingen (ohne Bezugszahl) die Gänge des Schaltgetriebes 8 geschaltet. Die Schaltstange 6 ist endseitig mit dem Kolben des Pneumatikzylinders 14 verbunden. Axialbewegungen der Schaltstange 16 und das Schalten der Gänge werden somit durch den Pneumatikzylinder 14 bewirkt. An der Trennwand 9 ist ein weiterer Pneumatikzylinder 17 befestigt, welcher ringförmig ausgebildet und koaxial zur Getriebeeingangswelle 13 angeordnet ist. Der Pneumatikzylinder 17 – ebenfalls eine Kolben/Zylindereinheit umfassend – ist Teil eines Kupplungsausrückers, d.h. bei Druckbeaufschlagung des Pneumatikzylinders 17 wird die Anfahrkupplung 12 ausgerückt, d.h. der Kraftfluss zwischen Motor und Getriebeeingangwelle 13 wird unterbrochen.
Erfindungsgemäß weist der im Wesentlichen als abgeschlossener Hohlraum ausgebildete Entlüftungsraum 10 eine Lufteintrittsöffnung 18 (in der Zeichnung oben) und eine Luftaustrittsöffnung 19 (in der Zeichnung unten) auf. Durch die Lufteintrittsöffnung 18 kann entsprechend einem Pfeil E Warmluft aus einer nicht dargestellten Warmluftquelle in den Entlüftungsraum 10 einströmen und entsprechend einem Pfeil A durch die Luftaustrittsöffnung 10 austreten. Die Warmluft, welche beispielsweise von einer an Bord des Fahrzeuges befindlichen motorunabhängigen Brennstoffheizung oder einer anderen Standheizung bereitgestellt werden kann, durchströmt den Entlüftungsraum 10, wobei sie die pneumatischen Komponenten 14, 15 sowie weitere nicht dargestellte pneumatische Komponenten umströmt und dabei ihre Wärme über Konvektion an die pneumatischen Komponenten abgibt. Diese werden erwärmt und dadurch wieder funktionsfähig. Andererseits gibt der Warmluftstrom beim Durchströmen des Entlüftungsraumes 10 auch Wärme an die Trennwand 9 ab, welche die Wärme über Wärmeleitung an den Pneumatikzylinder 17 abgibt, der somit ebenfalls erwärmt und damit funktionsfähig wird. Durch den den Entlüftungsraum 10 durchströmenden Warmluftstrom kann somit bei niedrigen Außentemperaturen wie z.B. minus 50 Grad Celsius eine effektive Erwärmung der pneumatischen Komponenten 14, 15, 17 erreicht werden. Der Entlüftungsraum 10 wird somit als Heizraum verwendet, um „eingefrorene“ Pneumatikkomponenten wieder funktionsfähig zu machen.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr kann eine Erwärmung der pneumatischen Komponenten auch durch andere Arten der Wärmezufuhr erfolgen. Beispielsweise kann eine elektrische Beheizung der in den Entlüftungsraum 10 eintretenden Luft erfolgen. Ferner kann eine Erwärmung der Luft in dem Entlüftungsraum 10 durch einen Wärmetausch mit Abgasen von Fahrzeugkomponenten oder einer erwärmten Flüssigkeit erfolgen, wobei das Abgas oder die erwärmte Flüssigkeit in separaten Strömungskanälen geführt und gegenüber dem Entlüftungsraum 10 getrennt sind. Darüber hinaus kann die Wärmezufuhr auch von einer externen Wärme- oder Energiequelle kommen, z.B. kann dem Fahrzeug über eine stationäre Steckdose elektrischer Heizstrom zugeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeuggetriebe
2: Getriebegehäuse
3: Gehäusehälfte
4: Gehäusehälfte
4a: Gehäusewand
5: Kupplungsglocke
6: Kupplungsgehäuse
7: Getriebeölraum
8: Schaltgetriebe
9: Trennwand
10: Entlüftungsraum
11: Kupplungsraum
12: Anfahrkupplung
13: Getriebeeingangswelle
14: Pneumatikzylinder
15: Pneumatikventil
16: Schaltstange
17: Pneumatikzylinder
18: Lufteintrittsöffnung
19: Luftaustrittsöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2395263 A1 [0001, 0003, 0017, 0017]

Claims

Fahrzeuggetriebe, umfassend einen Getriebeölraum (7), einen Kupplungsraum (11) sowie einen zwischen Getriebeölraum (7) und Kupplungsraum (11) angeordneten Entlüftungsraum (10), in welchem Pneumatikkomponenten (14, 15) zur Automatisierung von Schaltfunktionen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsraum (10) beheizbar ist.
Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsraum (10) mit einem gasförmigen Medium beheizbar ist.
Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsraum (10) mit einem flüssigen Medium beheizbar ist.
Fahrzeuggetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsraum (10) elektrisch beheizbar ist.
Fahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie zur Beheizung des Entlüftungsraumes (10) einer an Bord des Fahrzeuges befindlichen Energiequelle entnehmbar ist.
Fahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie zur Beheizung des Entlüftungsraumes (10) einer außerhalb des Fahrzeuges befindlichen Energiequelle entnehmbar ist.
Fahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pneumatikkomponenten (14, 15, 17) über Konvektion und/oder Wärmeleitung beheizbar sind.
Fahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsraum (10) von Warmluft durchströmbar ist und mindestens eine Lufteintrittsöffnung (18) und mindestens eine Luftaustrittsöffnung (19) aufweist.
Fahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 1, 2, 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungsraum (10) von Abgasen durchströmbar ist, wobei das Abgas in einem separaten Strömungskanal geführt ist.
Verwendung eines als Hohlraum ausgebildeten Entlüftungsraumes nach der EP 2 395 263 A1 als Heizraum (10) zum Erwärmen von pneumatischen Komponenten (14, 15) eines automatisierten Schaltgetriebes.