DE102013217646A1

DE102013217646A1 - Nebenabtriebsgetriebe für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102013217646A1
Application number: DE201310217646
Authority: DE
Inventors: Benedikt Reick; Viktor Warth; Stefan Igl; Christoph Bauer; Thomas Oberbuchner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2015-03-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Nebenabtriebsgetriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein kommunales oder landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle (2) und eine Abtriebswelle (3), zwischen welchen mehrere Übersetzungsstufen vorgesehen sind, über die die Antriebswelle (2) und die Abtriebswelle (3) mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen miteinander koppelbar sind. Dabei kann ein Wechsel zwischen den Übersetzungsverhältnissen unter Last vollzogen werden. Um nun ein Nebenabtriebsgetriebe zu schaffen, welches lastschaltbar ist und sich gleichzeitig durch einen möglichst kompakten Aufbau auszeichnet, sind die Übersetzungsstufen als Planetenstufen (4, 5, 6) ausgeführt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Nebenabtriebsgetriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein kommunales oder landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, zwischen welchen mehrere Übersetzungsstufen vorgesehen sind, über die die Antriebswelle und die Abtriebswelle mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen miteinander koppelbar sind, wobei ein Wechsel zwischen den Übersetzungsverhältnissen unter Last vollziehbar ist.
Nebenabtriebsgetriebe kommen unter anderem bei kommunalen oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen zur Anwendung, um unterschiedliche Drehzahlen an einem Nebenabtrieb darstellen und damit unterschiedliche Anbaugeräte über diesen Nebenabtrieb betreiben zu können. Bei Traktoren erfolgt ein Antrieb des jeweiligen Anbaugeräts dabei üblicherweise über eine Zapfwelle, welche dann fahrzeugseitig über das jeweilige Nebenabtriebsgetriebe durch Schalten eines der zur Verfügung stehenden Übersetzungsverhältnisse mit einem Antrieb des Nutzfahrzeuges gekoppelt wird.
Wird das jeweilige Nebenabtriebsgetriebe dabei nicht lastschaltbar ausgeführt, so besteht bei einigen Ausführungen der Nutzfahrzeuge das Problem, dass vor Beginn des Betriebs des jeweiligen Anbaugeräts eines der Übersetzungsverhältnisse fest zu wählen ist und ein Wechsel in ein anderes Übersetzungsverhältnis im Folgenden nur bei Anhalten des Nutzfahrzeuges realisiert werden kann. Beim Betreiben von Anbaugeräten, deren Last sich über der Einsatzzeit ändert, hat dies zur Folge, dass ein für den Volllastfall geeignetes Übersetzungsverhältnis im Nebenabtriebsgetriebe zu wählen ist, um stets ein ausreichendes Drehmoment am Nebenabtrieb darstellen zu können. Zu Beginn resultiert diese auf Volllast ausgerichtete Wahl dann allerdings bei geringen Drehmomenten in einem ungünstigeren Betrieb und auch einem höheren Kraftstoffverbrauch. Aus diesem Grunde werden Nebenabtriebsgetriebe vereinzelt auch lastschaltbar ausgeführt, so dass während eines Betriebs eines Anbaugeräts ein drehmomentabhängiger Wechsel zwischen Übersetzungsverhältnissen des Nebenabtriebsgetriebes vollzogen und damit der Betrieb des Anbaugeräts optimiert werden kann.
Aus der DE 10 2011 084 623 A1 geht ein Nebenabtriebsgetriebe in Form eines Zapfwellengetriebes hervor, bei welchem eine Antriebswelle mit einer achsversetzt hierzu laufenden Abtriebswelle über eine von mehreren zwischenliegenden Übersetzungsstufen unter Definition je eines zugehörigen Übersetzungsverhältnisses gekoppelt werden kann. Die Übersetzungsstufen sind dabei jeweils einem von zwei Teilgetrieben zugeordnet, wobei jedes Teilgetriebe über eine Eingangswelle verfügt, welche über je ein Lastschaltelement drehfest mit der Antriebswelle gekoppelt werden kann. Zudem sind die Eingangswellen koaxial zueinander angeordnet und die Lastschaltelemente in einer Doppelkupplung zusammengefasst, so dass das Nebenabtriebsgetriebe insgesamt nach Art eines Doppelkupplungsgetriebe ausgestaltet ist. Ein Wechsel zwischen den einzelnen darstellbaren Übersetzungsverhältnissen kann dann unter Last vollzogen werden, indem bei Koppelung von Antriebswelle und Abtriebswelle über ein Übersetzungsverhältnis des einen Teilgetriebes in dem jeweils anderen Teilgetriebe ein folgendes Übersetzungsverhältnis vorgewählt wird und ein letztendlicher Wechsel nur durch Umschalten zwischen den Lastschaltelementen erfolgt.
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Nebenabtriebsgetriebe zu schaffen, welches lastschaltbar ist und sich gleichzeitig durch einen möglichst kompakten Aufbau auszeichnet.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Gemäß der Erfindung umfasst ein Nebenabtriebsgetriebe eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, zwischen welchen mehrere Übersetzungsstufen vorgesehen sind. Dabei können die Antriebswelle und die Abtriebswelle über die Übersetzungsstufen mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen miteinander gekoppelt werden, wobei ein Wechsel zwischen den Übersetzungsverhältnissen unter Last vollziehbar ist. Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Nebenabtriebsgetriebe bevorzugt um ein Zapfwellengetriebe, wobei die Abtriebswelle in diesem Fall entweder selbst an einem Wellenende mit einem Zapfwellenprofil ausgestattet ist oder aber mit einer ein entsprechendes Profil aufweisenden Welle in Verbindung steht. Ferner kann das erfindungsgemäße Nebenabtriebsgetriebe in ein Kraftfahrzeuggetriebe integriert sein oder als separat vorliegendes und mit einem Nebenabtrieb des jeweiligen Kraftfahrzeuggetriebes zu koppelndes Getriebe vorliegen. Im erstgenannten Fall kann es sich bei der Antriebswelle des Nebenabtriebsgetriebes dann auch um eine Getriebewelle des Kraftfahrzeuggetriebes, wie beispielsweise eine Vorgelegewelle, handeln.
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Übersetzungsstufen als Planetenstufen ausgeführt sind. Eine Ausführung der zwischen An- und Abtriebswelle liegenden Übersetzungsstufen in Planetenbauweise hat dabei den Vorteil, dass durch entsprechende Koppelung von Komponenten der Planetenstufen untereinander eine Vielzahl an unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen bei einer geringen Anzahl an Übersetzungsstufen realisierbar ist. Da hierbei des Weiteren problemlos eine Lastschaltbarkeit verwirklicht werden kann, können die Übersetzungsverhältnisse des Nebenabtriebsgetriebes bei kompaktem Aufbau und damit auch einer hohen Leistungsdichte dargestellt werden. In der Folge lassen sich das Gewicht und der Herstellungsaufwand für das Nebenabtriebsgetriebe ebenfalls reduzieren.
Im Unterschied hierzu muss im Falle der DE 10 2011 084 623 A1 für jedes darzustellende Übersetzungsverhältnis je eine Übersetzungsstufe vorgesehen sein. Ferner ist die Anzahl an vorzusehenden Schaltelementen erhöht, da zum einen die beiden Lastschaltelemente zur Ankoppelung der Eingangswellen und zum anderen auch für jede Übersetzungsstufe je ein Schaltelement vorzusehen sind. Insgesamt sind damit der Bauaufwand und das Gewicht, sowie der Fertigungsaufwand erhöht.
Erfindungsgemäß sind die Planetenstufen insbesondere als Minusplanetenradsätze ausgeführt, bei welchen ein Planetensteg mindestens ein Planetenrad führt, das jeweils sowohl mit einem radial innenliegenden Sonnenrad als auch mit einem radial außenliegenden Hohlrad in Zahneingriff steht. Allerdings können einzelne oder auch sämtliche Planetenstufen ebenso gut auch dort, wo es die Bindbarkeit zulässt, als Plusplanetenradsätze ausgebildet sein, wenn gleichzeitig im Vergleich zu einer jeweiligen Ausführung als Minusplanetenradsatz die jeweiligen Planetensteg- und Hohlradanbindungen getauscht werden und der Betrag der jeweiligen Standübersetzung um Eins erhöht wird. Bei einem Plusplanetenradsatz führt ein Planetensteg dann ein oder mehrere Planetenradpaare, wobei bei jedem Paar ein Planetenrad mit einem radial innenliegenden Sonnenrad und ein Planetenrad mit einem radial umliegenden Hohlrad im Zahneingriff steht, sowie die Planetenräder eines Paares untereinander kämmen.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind ein Sonnenrad einer ersten Planetenstufe und ein Sonnenrad einer zweiten Planetenstufe über eine erste Welle miteinander verbunden, die über ein erstes Schaltelement an einem Gehäuse festgesetzt werden kann. Ferner ist die Antriebswelle mit einem Planetensteg einer dritten Planetenstufe gekoppelt und kann mittels eines zweiten Schaltelements mit einer zweiten Welle drehfest in Verbindung gebracht werden, welche mit einem Hohlrad der zweiten Planetenstufe verbunden ist. Zudem ist die Abtriebswelle mit einem Hohlrad der dritten Planetenstufe gekoppelt, deren Sonnenrad über eine dritte Welle mit einem Planetensteg der zweiten Planetenstufe drehfest verbunden ist.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform ist ein Hohlrad der ersten Planetenstufe am Gehäuse festgesetzt, während ein Planetensteg der ersten Planetenstufe über ein drittes Schaltelement drehfest mit der Abtriebswelle verbunden werden kann. Alternativ dazu ist ein Planetensteg der ersten Planetenstufe drehfest mit der Abtriebswelle verbunden, wohingegen ein Hohlrad der ersten Planetenstufe über ein drittes Schaltelement am Gehäuse festsetzbar ist.
Es ist zudem eine vorteilhafte Weiterbildung einer der vorgenannten Varianten, dass die erste Welle und die dritte Welle mittels eines vierten Schaltelements drehfest miteinander koppelbar sind. Entsprechend einer hierzu alternativen Weiterbildung können hingegen die erste Welle und die zweite Welle mittels eines vierten Schaltelements drehfest miteinander verbunden werden. Schließlich kann bei einer weiteren, alternativen Variante die zweite Welle mittels eines vierten Schaltelements drehfest mit der dritten Welle gekoppelt werden.
Alle der vorgenannten Ausführungsformen eines Nebenabtriebsgetriebes haben dabei den Vorteil, dass aufgrund des Aufbaus geringe Planetensatz- und Schaltelementmomente, sowie niedrige Absolut- und Relativdrehzahlen auftreten. Ferner lässt sich jeweils ein hoher Verzahnungswirkungsgrad erzielen. Die Planetenstufen sind in axialer Richtung betrachtet bevorzugt in der Reihenfolge erster Planetensatz, zweiter Planetensatz und dritter Planetensatz angeordnet, wobei allerdings auch eine anderweitige Reihenfolge gewählt werden kann, sofern die Bindbarkeit der Schaltelemente dies zulässt.
Bei den Schaltelementen handelt es sich bevorzugt um lastschaltbare Schaltelemente und hierbei insbesondere kraftschlüssige Kupplungen bzw. Bremsen, wie beispielsweise Lamellenkupplungen bzw. Lamellenbremsen. Alternativ dazu können jedoch auch vereinzelt formschlüssige Schaltelemente, wie Sperrsynchronisationen oder Klauenkupplungen bzw. -bremsen, zur Anwendung kommen.
In den Fällen aller vorgenannten Ausführungsformen lässt sich ein erstes Übersetzungsverhältnis durch Ansteuern des dritten und des vierten Schaltelements darstellen, wohingegen ein zweites Übersetzungsverhältnis durch Betätigen des zweiten und des dritten Schaltelements geschaltet wird. Ferner kann ein drittes Übersetzungsverhältnis durch Ansteuern des zweiten und des vierten Schaltelements definiert, sowie ein viertes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen des ersten und des zweiten Schaltelements geschaltet werden. In der Folge sind an der Darstellung jedes Übersetzungsverhältnisses zwei der insgesamt vier Schaltelemente beteiligt, wodurch durch die jeweils verbleibenden, geöffneten Schaltelemente geringe Schleppmomente hervorgerufen werden.
Bevorzugt weisen die erste Planetenstufe eine Standübersetzung von –2,126 und die zweite Planetenstufe eine Standübersetzung von –1,500 auf, während die dritte Planetenstufe mit einer Standübersetzung von –1,683 ausgestaltet ist. Hierdurch werden eine Übersetzung von 1,850 im ersten Übersetzungsverhältnis, eine Übersetzung von 1,423 im zweiten Übersetzungsverhältnis, eine Übersetzung von 1,000 im dritten Übersetzungsverhältnis, sowie eine Übersetzung von 0,801 im vierten Übersetzungsverhältnis definiert. Diese Übersetzungsverhältnisse sind zur Darstellung der beiden Standardzapfwellendrehzahlen 540 U/min und 1000 U/min als Standardgänge, sowie als Eco-Gänge der Standardzapfwellendrehzahlen 540 U/min und 1000 U/min bei reduzierter Motordrehzahl geeignet. Schließlich sind geeignete Gangsprünge zwischen den einzelnen Übersetzungsverhältnissen realisierbar.
Im Falle der vorgenannten Definition der einzelnen Übersetzungsverhältnisse kann insbesondere das dritte Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement, wie beispielsweise als Klauenkupplung bzw. -bremse, ausgeführt werden, da dieses lediglich an der Darstellung der ersten beiden Übersetzungsverhältnisse beteiligt und beim Wechsel vom zweiten Übersetzungsverhältnis in das dritte Übersetzungsverhältnis nur zu öffnen ist. Bei Darstellung des dritten und des vierten Übersetzungsverhältnisses führt das dann jeweils geöffnete, dritte Schaltelement zu einer Erzeugung geringerer Schleppverluste, als dies bei einem kraftschlüssigen Schaltelement der Fall wäre.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verlaufen die An- und die Abtriebswelle koaxial oder unter einem Winkel zueinander. Im erstgenannten Fall kann hierdurch eine koaxiale Lage von An- und Abtrieb realisiert werden, während eine winkelige, insbesondere orthogonale, Lage von An- und Abtrieb für Front-Quer-Anwendungen geeignet ist.
Eine Anbindung des erfindungsgemäßen Nebenabtriebsgetriebes an das jeweilige Kraftfahrzeuggetriebe kann im Rahmen der Erfindung bevorzugt über ein zwischenliegendes, kraftschlüssiges Schaltelement, wie eine Lamellenkupplung, dargestellt werden. Prinzipiell kommen aber als Ankoppelungselemente zur Anbindung des Nebenabtriebsgetriebes an das jeweilige Kraftfahrzeuggetriebe sämtliche gängigen Koppelelemente in Betracht, wie beispielsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, eine hydrodynamische Kupplung, eine integrierte Anfahrkupplung oder -bremse, eine zusätzliche Anfahrkupplung, eine zusätzliche Elektromaschine, etc.. Ferner kann erfindungsgemäß prinzipiell auf jeder der Wellen des Nebenabtriebsgetriebes eine Elektromaschine oder eine sonstige Kraft-/Leistungsquelle angeordnet werden. Des Weiteren kann auf jeder Welle auch prinzipiell ein Freilauf zu einem umliegenden Gehäuse oder zu anderen Wellen vorgesehen sein.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht eines Nebenabtriebsgetriebes entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines Nebenabtriebsgetriebes gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
3 eine schematische Ansicht eines Nebenabtriebsgetriebes gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
4 eine schematische Darstellung eines Nebenabtriebsgetriebes, ausgestaltet entsprechend einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
5 eine schematische Ansicht eines Nebenabtriebsgetriebes gemäß einer fünften Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
6 eine schematische Darstellung eines Nebenabtriebsgetriebes gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
7 eine schematische Ansicht eines Nebenabtriebsgetriebes entsprechend einer siebten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
8 eine schematische Darstellung eines Nebenabtriebsgetriebes, gestaltet entsprechend einer achten Ausführungsform der Erfindung;
9 eine schematische Ansicht eines Nebenabtriebsgetriebes gemäß einer neunten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
10 eine schematische Darstellung eines Nebenabtriebsgetriebes entsprechend einer zehnten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung;
11 eine schematische Ansicht eines Nebenabtriebsgetriebes entsprechend einer elften Ausführungsform der Erfindung;
12 eine schematische Darstellung eines Nebenabtriebsgetriebes gemäß einer zwölften Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; und
13 eine bespielhafte Schaltmatrix für die Nebenabtriebsgetriebe nach den 1 bis 12.
Aus 1 geht eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nebenabtriebsgetriebes hervor, bei welchem in einem Gehäuse 1 eine Antriebswelle 2, eine Abtriebswelle 3, sowie drei Planetenstufen 4, 5 und 6 aufgenommen sind. Vorliegend sind die Planetenstufen 4, 5 und 6 dabei als Minusplanetenstufen ausgebildet, wobei es jedoch ebenso denkbar ist, zumindest eine der Planetenstufen 4, 5 und 6 als Plusplanetenstufe auszuführen, wenn gleichzeitig eine jeweilige Steg- und eine Hohlradanbindung getauscht und der Betrag der Standübersetzung im Vergleich zu der Ausführung als Minusplanetenstufe um Eins erhöht wird.
Wie des Weiteren in 1 zu erkennen ist, umfasst das erfindungsgemäße Nebenabtriebsgetriebe zudem insgesamt vier Schaltelemente 7 bis 10, welche vorliegend als Lamellenkupplungen bzw. im Falle des Schaltelements 7 als Lamellenbremse ausgeführt sind. Eine räumliche Anordnung der Schaltelemente 7 bis 10 kann dabei prinzipiell beliebig sein und wird nur durch deren Abmessungen, sowie die äußere Formgebung begrenzt. Im Falle des Schaltelements 9 ist alternativ zudem eine Ausführung als Klauenkupplung denkbar.
Abgesehen von der Antriebswelle 2 und der koaxial hierzu verlaufenden Abtriebswelle 3 weist das erfindungsgemäße Nebenabtriebsgetriebe zudem drei weitere Wellen 11, 12 und 13 auf. Die Welle 11 koppelt dabei ein Sonnenrad 14 der ersten Planetenstufe 4 mit einem Sonnenrad 15 der zweiten Planetenstufe 5 und kann einerseits über das Schaltelement 7 am Gehäuse 1 festgesetzt, sowie andererseits mittels des Schaltelements 10 drehfest mit der Welle 13 gekoppelt werden. Zudem ist ein Hohlrad 16 der ersten Planetenstufe 4 permanent am Gehäuse 1 festgesetzt, während ein Planetensteg 17 der ersten Planetenstufe 4 über das Schaltelement 9 drehfest mit der Abtriebswelle 3 verbunden werden kann. Die Abtriebswelle 3 wiederum steht mit einem Hohlrad 18 der dritten Planetenstufe 6 in Verbindung.
Wie des Weiteren aus 1 zu erkennen ist, ist die Antriebswelle 2 drehfest mit einem Planetensteg 19 der dritten Planetenstufe 6 verbunden und kann mittels des Schaltelements 8 zudem mit der Welle 12 gekoppelt werden, die mit einem Hohlrad 20 der zweiten Planetenstufe 5 drehfest in Verbindung steht. Schließlich verbindet noch die Welle 13, die mit der Welle 11 über das Schaltelement 10 gekoppelt werden kann, ein Sonnenrad 21 der dritten Planetenstufe 6 mit einem Planetensteg 22 der zweiten Planetenstufe 5.
Aus 2 geht eine schematische Darstellung eines Nebenabtriebsgetriebes entsprechen einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor, wobei diese Ausgestaltung weitestgehend der Variante nach 1 entspricht. Einziger Unterschied ist, dass eine Antriebswelle 23 und eine Abtriebswelle 24 nicht koaxial sondern orthogonal zueinander verlaufen. Die Anbindung der Antriebswelle 23 und der Abtriebswelle 24, sowie der übrigen Komponenten des Nebenabtriebsgetriebes entsprechen dann der vorhergehenden Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Des Weiteren geht aus 3 eine schematische Ansicht eines Nebenabtriebsgetriebes gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung hervor, bei welcher im Unterschied zu der Variante nach 1 eine die Sonnenräder 14 und 15 verbindende Welle 25, neben einer Koppelbarkeit mit dem Gehäuse 1 über das Schaltelement 7, mittels des Schaltelements 10 drehfest mit einer Welle 26 verbunden werden kann. Die Welle 26 ist dann wiederum mit dem Hohlrad 20 der zweiten Planetenstufe 5 verbunden und kann über das Schaltelement 8, wie schon bei der Ausführungsform nach 1, mit der Antriebswelle 2 gekoppelt werden. Aufgrund der anderweitigen Anordnung des Schaltelements 10 besteht im Falle der Ausgestaltung nach 3 zudem keine Koppelungsmöglichkeit zwischen der Welle 25 und einer Welle 27, die den Planetensteg 22 der zweiten Planetenstufe 5 und das Sonnenrad 21 der dritten Planetenstufe 6 miteinander verbindet. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach 3 dann der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Die aus 4 schematisch hervorgehende, vierte Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Nebenabtriebsgetriebes stellt dann wiederum eine geringfügige Abwandlung gegenüber der Variante nach 3 dar, indem eine Antriebswelle 23 und eine Abtriebswelle 24 in diesem Fall, wie schon bei der Variante aus 2, nicht koaxial, sondern orthogonal zueinander verlaufen. Die Einbindung der einzelnen Komponenten entspricht ansonsten der Ausführungsform nach 3.
In 5 ist eine weitere, fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nebenabtriebsgetriebes schematisch dargestellt. Dabei unterscheidet sich diese Ausführungsform von der Variante nach 1 dadurch, dass eine Welle 28, welche das Sonnenrad 21 der dritten Planetenstufe 6 mit dem Planetensteg 22 der zweiten Planetenstufe 5 verbindet, über das Schaltelement 10 mit einer Welle 26 drehfest gekoppelt werden kann. Die Welle 26 steht dabei mit dem Hohlrad 20 der zweiten Planetenstufe 5 in Verbindung und kann mittels des Schaltelements 8 mit der Antriebswelle 2 verbunden werden. Infolge der abweichenden Anordnung des Schaltelements 10 besteht, wie schon bei der Variante nach 3, keine Koppelungsmöglichkeit zwischen der Welle 28 und einer Welle 25, über welche die Sonnenräder 14 und 15 miteinander gekoppelt werden und die über das Schaltelement 7 am Gehäuse 1 festgesetzt werden kann. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 5 aber der Variante nach 1.
Die 6 zeigt zudem eine sechste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Nebenabtriebsgetriebes, bei welchem als einzige Abwandlung gegenüber der Variante nach 5 eine Antriebswelle 23 und eine Abtriebswelle 24 orthogonal zueinander verlaufen.
Des Weiteren ist in 7 eine siebte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nebenabtriebsgetriebes schematisch gezeigt. Dabei unterscheidet sich diese Ausführungsform von der Variante nach 1 dadurch, dass das Hohlrad 16 der ersten Planetenstufe 4 nicht permanent mit dem Gehäuse 1 gekoppelt ist, sondern über das Schaltelement 9, welches in diesem Fall als Lamellenbremse gestaltet ist, an dem Gehäuse 1 festgesetzt werden kann. Des Weiteren ist, wie schon bei den Varianten nach 5 und 6, eine Koppelbarkeit zwischen Wellen 26 und 28 über das Schaltelement gegeben, von welchen die Welle 28 das Sonnenrad 21 der dritten Planetenstufe 6 und den Planetensteg 22 der zweiten Planetenstufe 5 miteinander verbindet. Hingegen steht die Welle 26 mit dem Hohlrad 20 der zweiten Planetenstufe in Verbindung und kann über das Schaltelement 8 drehfest mit der Antriebswelle 2 gekoppelt werden.
Aufgrund der abweichenden Anordnung der Schaltelemente 9 und 10 ist zudem eine Abtriebswelle 29 permanent mit dem Planetensteg 17 der ersten Planetenstufe 4 verbunden und des Weiteren keine Koppelbarkeit zwischen der Welle 28 und einer Welle 25 gegeben. Die Welle 25 verbindet, wie schon bei den Varianten der 3 bis 6, die Sonnenräder 14 und 15 und kann über das Schaltelement 7 am Gehäuse 1 festgesetzt werden. Im Übrigen entspricht die in 7 dargestellte Ausgestaltung der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
Die in 8 zu sehende, achte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nebenabtriebsgetriebes stellt wiederum eine geringfügige Abwandlung der vorhergehenden Variante nach 7 dar, indem eine Antriebswelle 23 und eine Abtriebswelle 30 orthogonal zueinander verlaufen, während eine Einbindung bzw. Einbindbarkeit der einzelnen Komponenten der Variante nach 7 entspricht.
In 9 ist eine neunte Ausgestaltungsmöglichkeit eines erfindungsgemäßen Nebenabtriebsgetriebes schematisch dargestellt. Diese unterscheidet sich von der Variante nach 1 zum einen dadurch, dass eine die Sonnenräder 14 und 15 verbindende Welle 25, zusätzlich zu der Koppelbarkeit mit dem Gehäuse 1 über das Schaltelement 7, mittels des Schaltelements 10 drehfest mit einer Welle 26 verbunden werden kann. Die Welle 26 steht zudem mit dem Hohlrad 20 der zweiten Planetenstufe 5 in Verbindung und kann, in Übereinstimmung mit der Ausführungsform nach 1, über das Schaltelement 8 mit der Antriebswelle 2 gekoppelt werden.
Aufgrund der Anordnung des Schaltelements 10 besteht dabei keine Koppelungsmöglichkeit zwischen der Welle 25 und einer Welle 27, die den Planetensteg 22 der zweiten Planetenstufe 5 und das Sonnenrad 21 der dritten Planetenstufe 6 miteinander verbindet. Als weiterer Unterschied gegenüber der Ausführungsform nach 1 verbindet im Fall von 9 eine Abtriebswelle 29 das Hohlrad 18 der dritten Planetenstufe 6 mit dem Planetensteg 17 der ersten Planetenstufe 4, während das Hohlrad der ersten Planetenstufe 4 über das Schaltelement 9 am Gehäuse 1 festgesetzt werden kann. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung gemäß 9 der Variante nach 1.
Die aus 10 hervorgehende Abwandlung der Ausführungsform nach 9 ist nur dahingehend verändert, dass eine Antriebswelle 23 und eine Abtriebswelle 30 nicht koaxial, sondern orthogonal zueinander verlaufen.
Des Weiteren zeigt 11 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Nebenabtriebsgetriebes entsprechend einer elften Ausführungsform der Erfindung. Einziger Unterschied gegenüber der Variante nach 1 ist dabei, dass eine Abtriebswelle 29, abgesehen von dem Hohlrad 18 der dritten Planetenstufe 6, auch mit dem Planetensteg 17 der ersten Planetenstufe 4 verbunden ist, während das Hohlrad 16 der ersten Planetenstufe 4 mittels dem Schaltelement 9 am Gehäuse 1 festgesetzt werden kann. Im Übrigen entspricht die in 11 dargestellte Ausgestaltung der Variante nach 1, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird. Bei der aus 12 hervorgehenden Abwandlung der Ausgestaltung von 11 sind als Unterschied eine Antriebswelle 23 und eine Abtriebswelle 30 orthogonal zueinander angeordnet.
Schließlich geht aus 13 eine beispielhafte Schaltmatrix der Nebenabtriebsgetriebe gemäß den 1 bis 12 hervor, wobei neben einer Matrix der Betätigung der Schaltelemente 7 bis 10 zudem eine Übersetzung i in dem einzelnen Übersetzungsverhältnis, sowie ein jeweiliger Gangsprung φ angegeben sind. Diese jeweiligen Übersetzungen i und Gangsprünge φ werden dabei bei bevorzugten Standübersetzungen der Planetenstufen 4 bis 6 erreicht, welche im Falle der ersten Planetenstufe 4 –2,126 und der zweiten Planetenstufe 5 –1,500, sowie bei der dritten Planetenstufe 6 –1,683 sind.
Wie aus der Tabelle in 13 zu erkennen ist, wird ein erstes Übersetzungsverhältnis dadurch geschaltet, dass das Schaltelement 9 und das Schaltelement 10 betätigt werden, während die Schaltelemente 7 und 8 geöffnet sind. Ausgehend hiervon wird dann in ein zweites Übersetzungsverhältnis geschaltet, indem das Schaltelement 10 geöffnet und im Folgenden das Schaltelement 8 geschlossen wird. Eine weitere Schaltung in ein drittes Übersetzungsverhältnis erfolgt dann dadurch ausgehend vom zweiten Übersetzungsverhältnis, dass zunächst das Schaltelement 9 geöffnet und im Folgenden das Schaltelement 10 betätigt wird. Schließlich ergibt sich ein viertes Übersetzungsverhältnis, indem ausgehend vom dritten Übersetzungsverhältnis das Schaltelement 10 wiederum geöffnet und das Schaltelement 7 geschlossen wird. Ein Wechsel zwischen den Übersetzungsverhältnissen wird dabei jeweils unter Last vollzogen.
Mittels der erfindungsgemäßen Ausführungsformen eines Nebenabtriebsgetriebes kann bei kompakter Bauweise und hoher Leistungsdichte unter Last zwischen den einzelnen Übersetzungsverhältnissen geschaltet werden. In der Folge kann während des Betriebs eines Anbaugeräts und bei sich ändernder Drehmomentabnahme durch dieses Gerät zunächst in einem verbrauchsoptimalen Übersetzungsverhältnis gestartet und mit steigender Last dann ohne zwischenzeitlichen Stillstand des Nutzfahrzeuges in ein ein höheres Drehmoment ermöglichendes Übersetzungsverhältnis gewechselt werden.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Antriebswelle
3: Abtriebswelle
4: Planetenstufe
5: Planetenstufe
6: Planetenstufe
7: Schaltelement
8: Schaltelement
9: Schaltelement
10: Schaltelement
11: Welle
12: Welle
13: Welle
14: Sonnenrad
15: Sonnenrad
16: Hohlrad
17: Planetensteg
18: Hohlrad
19: Planetensteg
20: Hohlrad
21: Sonnenrad
22: Planetensteg
23: Antriebswelle
24: Abtriebswelle
25: Welle
26: Welle
27: Welle
28: Welle
29: Abtriebswelle
30: Abtriebswelle
i: Übersetzung
φ: Gangsprung

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

DE 102011084623 A1 [0004, 0009]

Claims

Nebenabtriebsgetriebe für ein Nutzfahrzeug, insbesondere ein kommunales oder landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, umfassend eine Antriebswelle (2; 23) und eine Abtriebswelle (3; 24; 29; 30), zwischen welchen Übersetzungsstufen vorgesehen sind, über die die Antriebswelle (2; 23) und die Abtriebswelle (3; 24; 29; 30) mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen miteinander koppelbar sind, wobei ein Wechsel zwischen den Übersetzungsverhältnissen unter Last vollziehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungsstufen als Planetenstufen (4, 5, 6) ausgeführt sind.
Nebenabtriebsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonnenrad (14) einer ersten Planetenstufe (4) und ein Sonnenrad (15) einer zweiten Planetenstufe (5) über eine erste Welle (11; 25) miteinander verbunden sind, die über ein erstes Schaltelement (7) an einem Gehäuse (1) festsetzbar ist, wobei die Antriebswelle (2; 23) mit einem Planetensteg (19) einer dritten Planetenstufe (6) gekoppelt und mittels eines zweiten Schaltelements (8) mit einer zweiten Welle (12; 26) drehfest in Verbindung bringbar ist, welche mit einem Hohlrad (20) der zweiten Planetenstufe (5) verbunden ist, und wobei die Abtriebswelle (3; 24; 29; 30) mit einem Hohlrad (18) der dritten Planetenstufe (7) gekoppelt ist, deren Sonnenrad (21) über eine dritte Welle (13; 27; 28) mit einem Planetensteg (22) der zweiten Planetenstufe (5) drehfest verbunden ist.
Nebenabtriebsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlrad (16) der ersten Planetenstufe (4) am Gehäuse (1) festgesetzt und ein Planetensteg (17) der ersten Planetenstufe (4) über ein drittes Schaltelement (9) drehfest mit der Abtriebswelle (3; 24) verbindbar ist.
Nebenabtriebsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Planetensteg (17) der ersten Planetenstufe (4) drehfest mit der Abtriebswelle (29; 30) verbunden und ein Hohlrad (16) der ersten Planetenstufe (4) über ein drittes Schaltelement (9) am Gehäuse (1) festsetzbar ist.
Nebenabtriebsgetriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (11) und die dritte Welle (13) mittels eines vierten Schaltelements (10) drehfest miteinander koppelbar sind.
Nebenabtriebsgetriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (25) und die zweite Welle (26) mittels eines vierten Schaltelements (10) drehfest miteinander verbindbar sind.
Nebenabtriebsgetriebe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Welle (26) und die dritte Welle (28) mittels eines vierten Schaltelements (10) drehfest miteinander koppelbar sind.
Nebenabtriebsgetriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Übersetzungsverhältnis durch Ansteuern des dritten (9) und des vierten Schaltelements (10), ein zweites Übersetzungsverhältnis durch Betätigen des zweiten (8) und des dritten Schaltelements (9), ein drittes Übersetzungsverhältnis durch Ansteuern des zweiten (8) und des vierten Schaltelements (10), sowie ein viertes Übersetzungsverhältnis durch Betätigen des ersten (7) und des zweiten Schaltelements (8) darstellbar ist.
Nebenabtriebsgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgestaltet ist.
Nebenabtriebsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2; 23) und die Abtriebswelle (3; 24; 29; 30) koaxial oder orthogonal zueinander verlaufen.