DE102019218922A1

DE102019218922A1 - Kraftfahrzeuggetriebe mit einem an- und abkoppelbaren Nebenabtrieb

Info

Publication number: DE102019218922A1
Application number: DE102019218922.9A
Authority: DE
Inventors: Horst LEICHSENRING; Thilo Schmidt; Georg Ege
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2021-06-10

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Eingangswelle (AN) und mit einer Ausgangswelle (AB) und mit einem Nebenabtrieb (1) und mit einem Nebenabtriebschaltelement (1B). Das Nebenabtriebschaltelement (1B) dient zum wahlweisen An- und Abkoppeln des Nebenabtriebs (1) an die Eingangswelle (AN). Das Nebenabtriebschaltelement (1B) ist als formschlüssig wirkendes und unsynchronisiertes Schaltelement ausgeführt. Vorgeschlagen wird auch ein Verfahren zur Ankoppelung eines Nebenabtriebs (1) des Kraftfahrzeuggetriebes mit den Schritten: Anpassen der Drehzahl der Eingangswelle (AN) des Kraftfahrzeuggetriebes an die Drehzahl eines Nebenabtriebzahnrads (1A) des Nebenabtriebs (1) durch Betätigen zumindest eines Getriebeschaltelements (8, A, B, C, D, E) des Kraftfahrzeuggetriebes, und Schließen des Nebenabtriebschaltelements (1B) nach erfolgter Anpassung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einem Nebenabtrieb und einem Nebenabtriebschaltelement. Das Nebenabtriebschaltelement dient zum wahlweisen An- und Abkoppeln des Nebenabtriebs an einen Eingang des Getriebes. Vorgeschlagen wird auch ein Verfahren zur Ankoppelung des Nebenabtriebs an das Kraftfahrzeuggetriebe. Der Nebenabtrieb kann auch als PTO (power-takeoff) bezeichnet werden.
Kraftfahrzeuggetriebe mit Nebenabtrieben sind an sich bereits bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2016 212 209 A1 oder der DE 10 2008 033 434 A1 . Bei der DE 10 2016 212 209 A1 ist der Nebenabtriebe mittels eines Schaltelements wahlweise an- und abkoppelbar ausgeführt.
Nebenabtriebe gibt es in fahrabhängiger, kupplungsabhängiger oder motorabhängiger Ausführung. Fahrabhängige Nebenabtriebe versorgen beispielsweise das Hydrauliksystem von Zweikreislenkungen mit Arbeitsdruck, wodurch rollende Fahrzeuge auch dann lenkbar bleiben, wenn durch einen Motorausfall das Primärsystem ausgefallen ist. Kupplungsabhängige Nebenabtriebe eignen sich für Kurzzeit- oder Dauerbetrieb während der Fahrt oder im Stand. Motorabhängige Nebenabtriebe unterscheiden sich von kupplungsabhängigen Nebenabtrieben dadurch, dass bei motorabhängigen Nebenabtrieben eine direkte Verbindung zur Antriebswelle (in der Regel die Kurbelwelle) des Antriebsmotors des Fahrzeugs unter Umgehung der Fahrzeugkupplung oder des Drehmomentwandlers besteht, so dass diese Nebenabtriebe ständig mechanisch mit der Antriebswelle verbunden sind. Typische Einsatzbereiche für Nebenabtriebe sind von einem Kraftfahrzeug anzutreibende Zusatzaggregate wie Hochdruckpumpen für Feuerwehren, Kanalhochdruckspül- und -saugfahrzeuge, Erdbohrgeräte, Betonmischer und Betonpumpen.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die in den Hauptansprüchen jeweils angegebenen Maßnahmen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Demgemäß wird ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Eingangswelle und mit einer Ausgangswelle und mit einem Nebenabtrieb und mit einem Nebenabtriebschaltelement vorgeschlagen. Das Nebenabtriebschaltelement dient hierbei zum wahlweisen An- und Abkoppeln des Nebenabtriebs an die Eingangswelle.
Das Nebenabtriebschaltelement ist hierbei als formschlüssig wirkendes, unsynchronisiertes Schaltelement ausgeführt. Somit weist es keine eigenen Synchronisierungsmittel auf, wie insbesondere Synchronringe oder dergleichen. Das formschlüssig wirkende Schaltelement stellt im geschlossenen Zustand durch formschlüssiges aneinander Anlegen der im geöffneten Zustand zueinander beweglichen Schaltelementteile eine Kraft- und Drehmoment-übertragende Verbindung her. Das Nebenabtriebschaltelement verfügt dementsprechend über miteinander korrespondierende Zähne oder Klauen zur Koppelung. Insbesondere ist das Nebenabtriebschaltelement als Klauenkupplung ausgeführt. Das Nebenabtriebschaltelement kann daher konstruktiv einfach ausgebildet sein und kostengünstig hergestellt werden. Im geschlossenen Zustand des Nebenabtriebschaltelements ist der Nebenabtrieb angekoppelt. Somit wird eine Antriebskraft am Nebenabtrieb zur Verfügung gestellt. Im geöffneten Zustand des Nebenabtriebschaltelements ist der Nebenabtrieb abgekoppelt. Somit wird keine Antriebskraft am Nebenabtrieb zur Verfügung gestellt.
Wie erläutert dient das Nebenabtriebschaltelement zum An- und Abkoppeln des Nebenabtriebs an die Eingangswelle. Der Nebenabtrieb ist also als kupplungsabhängiger Nebenabtrieb ausgeführt. Somit korreliert die an der Eingangswelle anliegende Drehzahl mit der am Nebenabtrieb anliegenden Drehzahl. Die Kraftübertragung erfolgt demnach von der Eingangswelle über das Nebenabtriebschaltelement auf den Nebenabtrieb.
Der Nebenabtrieb verfügt insbesondere über eine Nebenabtriebswelle. Daran ist das davon anzutreibende Aggregat ankoppelbar. Diese ist daher extra zur Koppelung mit einem externen Aggregat ausgeführt, beispielsweise weist sie einen entsprechenden Anschlussflansch auf. Die Nebenabtriebswelle wird ebenfalls aus dem Kraftfahrzeuggetriebe geführt. Die Nebenabtriebswelle ist insbesondere seitlich eines Getriebegehäuses des Kraftfahrzeuggetriebes aus diesem herausgeführt. Die Nebenabtriebswelle kann parallel und seitlich versetzt zur Eingangswelle und/oder zur Ausgangswelle verlaufen. Der Nebenabtrieb kann antriebstechnisch zwischen der Nebenabtriebswelle und der Eingangswelle über eine Übersetzung verfügen. Die Mittel des Nebenabtriebs zur Kraftübertragung von der Eingangswelle auf die Nebenabtriebswelle werden im Folgenden auch als Kraftübertragungsmittel des Nebenabtriebs bezeichnet. Diese können beispielsweise eine Zahnradübertragung oder eine Kettenübertragung ausbilden oder umfassen.
Die Eingangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes dient primär zum Einleiten eines Antriebsdrehmoments in das Getriebe. Das Antriebsdrehmoment wird von einem Antriebsmotor erzeugt und von der Antriebswelle des Motors auf die Eingangswelle übertragen. Dementsprechend ist die Eingangswelle insbesondere zur antriebstechnischen Anbindung an den Antriebsmotor ausgeführt. Typischerweise ist der Antriebsmotor als Verbrennungsmotor oder Elektromotor ausgeführt. Ein Antriebsaggregat zum Antrieb der Eingangswelle kann jedoch auch sowohl einen Verbrennungsmotor, als auch einen Elektromotor umfassen.
Die Ausgangswelle des Getriebes dient primär zum Ausleiten des vom Getriebe übersetzen Antriebsdrehmoments aus dem Getriebe. Dadurch kann ein entsprechend erhöhtes oder reduziertes Antriebsdrehmoment für Antriebsräder oder Gleisketten des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Dementsprechend ist die Eingangswelle insbesondere zur antriebstechnischen Anbindung an eine Verbindungswelle zu den Antriebsrädern oder Gleisketten des Kraftfahrzeugs ausgeführt. In einem Schubbetrieb kann sich dieser Kraftfluss bekanntermaßen umkehren.
Vorzugsweise verfügt der Nebenabtrieb über ein koaxial und drehbar auf der Eingangswelle angeordnetes Nebenabtriebszahnrad. Das Nebenabtriebszahnrad kann drehbar auf der Eingangswelle gelagert sein. Das Nebenabtriebschaltelement ist antriebstechnisch und vorzugsweise auch räumlich zwischen der Eingangswelle und diesem Zahnrad angeordnet. Somit kann das Nebenabtriebschaltelement platzsparend untergebracht werden. Das Nebenabtriebszahnrad dient bei geschlossenem Nebenabtriebschaltelement zur Übertragung der von der Eingangswelle abgezweigten Antriebskraft auf die Nebenabtriebswelle und ist daher Teil der Kraftübertragungsmittel des Nebenabtriebs.
Vorzugsweise verfügt das Kraftfahrzeuggetriebe über einen eingangsseitigen hydrodynamischer Drehmomentwandler. Der Wandler weist antriebsseitig ein Pumpenrad und abtriebsseitig ein Turbinenrad auf. Das Turbinenrad ist mit der Eingangswelle zum Antrieb der Eingangswelle verbunden. Die Eingangswelle ist also abtriebsseitig des Wandlers mit ihm gekoppelt. Somit kann ein erhöhtes Drehmoment an der Eingangswelle bereitgestellt werden. Zudem kann mittels des Wandlers verschleißfrei angefahren werden.
Vorzugsweise ist auch eine Hydraulikpumpe zur Versorgung des Kraftfahrzeuggetriebes mit hydraulischem Arbeitsdruck vorgesehen. Insbesondere werden mittels der Hydraulikpumpe Getriebeschaltelemente des Getriebes und vorzugsweise auch das Nebenabtriebschaltelement hydraulisch betätigt. Die Hydraulikpumpe ist insbesondere im Inneren des Getriebes angeordnet. Die Pumpe ist somit Teil des Getriebes.
Die Betätigung des Nebenabtriebschaltelements kann bidirektional mittels eines doppeltwirkenden Hydraulikkolbens erfolgen. In diesem Fall erfolgt sowohl das Öffnen, als auch das Schließen des Nebenabtriebschaltelements mittels des hydraulischen Arbeitsdruckes. Die Betätigung des Nebenabtriebschaltelements kann jedoch auch unidirektional mittels eines einfachwirkenden Hydraulikkolbens erfolgen. In diesem Fall erfolgt entweder das Öffnen oder das Schließen des Nebenabtriebschaltelements mittels des hydraulischen Arbeitsdruckes. In die entgegengesetzte Schaltposition wird das Nebenabtriebschaltelement dann mittels eines Kraftspeichers bewegt, der beim hydraulischen Öffnen oder Schließen gespannt wird und der sich beim Schalten in die jeweils entgegengesetzte Schaltposition entspannt. Der Kraftspeicher ist beispielsweise eine Druckfeder.
Wenn das Kraftfahrzeug über eine hydraulisch betätigte Parksperre verfügt, kann die Betätigung des Nebenabtriebschaltelements mittels des hydraulischen Parksperrendruckes erfolgen. Das dort vorliegende Druckniveau hat sich als zweckmäßig für die Betätigung des Nebenabtriebschaltelements erwiesen. Somit können vorhandene Hydraulikbauteile in einer Doppelfunktion eingesetzt werden, nämlich sowohl zum Ein- und/oder Auslegen der Parksperre, als auch zum Öffnen und/oder Schließen des Nebenabtriebschaltelements.
Vorzugsweise wird die Hydraulikpumpe von der Eingangsseite des Drehmomentwandlers angetrieben. Der Antrieb der Pumpe ist also mit der Eingangsseite des Wandlers zum Antrieb der Pumpe verbunden, sodass die Pumpe von dort mechanisch mit Antriebsleistung versorgt wird. Insbesondere ist der Antrieb der Hydraulikpumpe mit dem Pumpenrad des Wandlers mechanisch gekoppelt. Dadurch ist die Pumpe unabhängig von der Drehzahl des abtriebsseitigen Turbinenrades und der Eingangswelle des Getriebes. Stattdessen ist die Drehzahl der Pumpe nur von der Drehzahl des Antriebsmotors abhängig.
Das Kraftfahrzeuggetriebe ist vorzugsweise als Mehrstufengetriebe ausgeführt. Es verfügt dann über mehrere wahlweise einlegbare Übersetzungsstufen (Gänge). Insbesondere verfügt es über mehrere Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang. Insbesondere ist es als automatisiertes Schaltgetriebe oder Automatikgetriebe ausgeführt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist es als ein Mehrstufengetriebe gemäß 4 der DE 10 2005 002 337 A1 ausgeführt.
Das als Mehrstufengetriebe ausgeführte Kraftfahrzeuggetriebe weist mehrere Getriebeschaltelemente auf, die zum Ein- und Auslegen der Übersetzungsstufen dienen. Ein Getriebesteuergerät dient zur Betätigung der Getriebeschaltelemente. Es bewirkt also die Betätigung der der jeweiligen Übersetzungsstufe zugeordneten Getriebeschaltelemente. Das Getriebesteuergerät ist vorzugsweise auch dazu ausgeführt, um das Nebenabtriebschaltelement zu betätigen. Somit kann die Ansteuerung des gesamten Getriebes und des Nebenabtriebs durch das eine Getriebesteuergerät durchgeführt werden. Ein extra Steuergerät für den Nebenabtrieb ist nicht erforderlich. Die zur Betätigung des Nebenabtriebschaltelements erforderlichen Logik ist dann im Getriebesteuergerät hinterlegt.
Zum Ankoppeln des Nebenabtriebs sollten die zur Koppelung erforderlichen Schaltelementteile dieselbe Drehzahl aufweisen. Das Nebenabtriebschaltelement sollte also synchron sein. Da das Nebenabtriebschaltelement selbst unsynchronisiert ausgeführt ist, muss dies durch andere Mittel erfolgen. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht daher vor, dass zum Ankoppeln des Nebenabtriebs ein Synchronisierungsvorgang des Nebenabtriebschaltelements mittels zumindest eines (oder mehrerer) der Getriebeschaltelemente erfolgt. Mit den Getriebeschaltelementen kann nämlich die Drehzahl der Eingangswelle gezielt verändert werden, beispielsweise durch gezielt Abbremsen. Dementsprechend ist das Getriebesteuergerät vorzugsweise dazu ausgeführt, um das zumindest eine Getriebeschaltelement so zu betätigen, dass das Nebenabtriebschaltelement zum Ankoppeln an die Eingangswelle durch eine Drehzahlanpassung der Eingangswelle gezielt synchronisiert wird. Vorzugsweise erfolgt diese Betätigung derart, dass die Eingangswelle mittels des zumindest einen Getriebeschaltelements gegen Drehung blockiert wird. Dadurch steht die Eingangswelle (Drehzahl n=0). Sie kann dann problemlos an den im nicht-angetriebenen Zustand ebenfalls stehenden Nebenabtrieb durch Schließen des Nebenabtriebschaltelements angekoppelt werden. Der Synchronisierungsvorgang des Nebenabtriebschaltelements erfolgt also durch ohnehin im Getriebe bereits vorhandene Mittel. Der Synchronisierungsvorgang kann sowohl bei stehendem Kraftfahrzeug, als auch bei rollendem Kraftfahrzeug durchgeführt werden. Die Zugkraft wird hierbei für kurze Zeit für den Synchronisierungsvorgang unterbrochen.
Bei Ausführung des Kraftfahrzeuggetriebes als Mehrstufengetriebe gemäß 4 der DE 10 2005 002 337 A1 kann eine geeignete Blockierung der Eingangswelle (dort als Antriebswelle AN bezeichnet) durch Schließen der dort gezeigten Schaltelemente A, C, E oder A, B, C erfolgen. Die anderen der dort gezeigten Schaltelemente sind oder werden dann jeweils geöffnet. Bei geschlossenen Schaltelementen A, C, E ist die Ausgangswelle (dort als Abtriebswelle AB bezeichnet) frei drehend, während die Eingangswelle AN über das Schaltelement A im Getriebegehäuse festgesetzt ist. Das Kraftfahrzeug kann dann also rollen. Bei geschlossenen Schaltelementen A, B, C sind die Ausgangswelle AB und die Eingangswelle AN über die Schaltelemente A und B im Getriebegehäuse festgesetzt. Das Kraftfahrzeug ist dann also gegen Rollen gesichert.
Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeuggetriebe eine Zwischenwand auf. Die Zwischenwand dient insbesondere zur räumlichen Abtrennung zweier Räume innerhalb des Getriebegehäuses. Das Getriebegehäuses schirmt diese Räume gegen äußere Umweltbedingungen ab, wie insbesondere gegen Regen, Staub, Gischt etc. Die Zwischenwand kann als Zwischenplatte ausgeführt sein. Die Zwischenplatte ist insbesondere axial in einen äußeren Teil des Getriebegehäuses einsetzbar ausgeführt. Die Zwischenplatte kann für eine Verschraubung mit dem Getriebegehäuse ausgeführt sein. Die Zwischenwand dient insbesondere zur Abstützung eines oder mehrerer Kolben (insbesondere Hydraulikkolben) zur Betätigung je eines Getriebeschaltelements und/oder zur Abstützung von Wellen des Getriebes und/oder zur Führung von Hydraulikflüssigkeit.
Vorzugsweise stützt die Zwischenwand einen Kolben zur Betätigung des Nebenabtriebschaltelements ab. Somit kann der Kolben platzsparend im Getriebe untergebracht werden. Der Kolben ist insbesondere auf einer in der Zwischenwand ausgebildeten Lauffläche beweglich geführt. Der Kolben ist insbesondere als Hydraulikkolben ausgeführt. Die Führung von Hydraulikflüssigkeit hin zu dem Kolben und/oder von dem Kolben weg erfolgt dann bevorzugt über die Zwischenwand. Für diesen Zweck können in der Zwischenwand Kanäle für die Hydraulikflüssigkeit angeordnet sein. Möglich ist es jedoch auch, den Kolben als Pneumatikkolben auszuführen. In diesem Fall können entsprechende Kanäle zur Druckluftführung in der Zwischenwand angeordnet sein.
Vorzugsweise ist eine oder die oben beschriebene Hydraulikpumpe, die zur Versorgung des Getriebes mit hydraulischem Arbeitsdruck dient, durch die Zwischenwand abgestützt. Beispielsweise ist die Pumpe daran festgeschraubt. Die Pumpe oder zumindest wesentliche Teile der Pumpe, insbesondere ein Pumpengehäuse, können auch in die Zwischenwand eingelassen oder darin integriert sein. Kanäle zur Führung von Hydraulikflüssigkeit hin zur Pumpe und/oder von der Pumpe weg können in der Zwischenwand angeordnet sein.
Die Zwischenwand kann einen Getriebeinnenraum des Getriebes räumlich von einem Nebenabtriebraum des Getriebes trennen. In dem Getriebeinnenraum sind die Zahnräder des Getriebes zur Kraftübertragung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnet. Diese Zahnräder dienen also zusammen mit den ebenfalls dort angeordneten Getriebeschaltelementen für die originäre Funktion des Getriebes, wie insbesondere die Erzeugung der Übersetzungsstufen. In dem Nebenabtriebraum sind hingegen die Kraftübertragungsmittel des Nebenabtriebs mit dem Nebenabtriebschaltelement angeordnet. Die Kraftübertragungsmittel übertragen, wie ober bereits erläutert, bei geschlossenem Nebenabtriebsschaltelement die von der Eingangswelle abgezweigte Antriebskraft zum Ausgang des Nebenabtriebs, also insbesondere zur Nebenabtriebswelle. Der Getriebeinnenraum ist durch die Zwischenwand des Getriebes räumlich von dem Nebenabtriebraum getrennt. Durch diese Zwischenwand ergibt also eine konstruktiv klare Funktionstrennung des Nebenabtriebs vom übrigen Getriebe. Dadurch können sich beispielsweise die Fehlersuche und Reparaturen vereinfachen.
Die Zwischenwand kann jedoch auch den besagten Nebenabtriebraum von einem Innenraum einer Kupplungsglocke räumlich trennen. In dem Innenraum der Kupplungsglocke ist dabei eine Anfahrkupplung für das Kraftfahrzeuggetriebe angeordnet. Bei der Anfahrkupplung handelt es sich insbesondere um den besagten Drehmomentwandler. Die Zwischenwand trennt hierbei den normalerweise trockenen Innenraum der Kupplungsglocke vom normalerweise ölgeschmierten Nebenabtriebraum.
Vorzugsweise weist das Getriebe beide dieser Zwischenwände auf.
Das vorgeschlagene Kraftfahrzeuggetriebe ist insbesondere ein Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges. Der Antriebsstrang kann neben dem vorgeschlagenen Getriebe auch den besagten Antriebsmotor und/oder Wellen zur Weiterleitung der Antriebskraft auf die besagten Antriebsräder oder Gleisketten des Kraftfahrzeugs sein. Insbesondere handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug, um ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Kraftomnibus, für das das Kraftfahrzeuggetriebe entsprechend ausgeführt ist. Vorgeschlagen werden somit auch ein Kraftfahrzeugantriebsstrang sowie ein Kraftfahrzeug, die jeweils das vorgeschlagene Getriebe aufweisen.
Das ebenfalls vorgeschlagene Verfahren dient zur Ankoppelung des Nebenabtriebs an das Kraftfahrzeuggetriebe. Hierbei sind die folgenden Schritte vorgesehen:

• Anpassen der Drehzahl der Eingangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes an die Drehzahl des Nebenabtriebzahnrads des Nebenabtriebs durch Betätigen des zumindest einen Getriebeschaltelements des Kraftfahrzeuggetriebes. Hierbei wird insbesondere die Eingangswelle gegen das Getriebegehäuse blockiert, sodass deren Drehzahl null (n=0) ist. Hierdurch findet der besagte Synchronisierungsvorgang statt.
• Schließen des Nebenabtriebschaltelements im Anschluss an diese erfolgte Anpassung. Hierdurch wird nach Durchführung des besagten Synchronisierungsvorgangs der Nebenabtrieb schließlich an die Eingangswelle angekoppelt.

Im Folgenden wir die Erfindung anhand einer Figur (1) näher erläutert, aus der weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung entnehmbar sind. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch ein Kraftfahrzeuggetriebe. Das Kraftfahrzeuggetriebe ist als ein Mehrstufengetriebe ausgeführt. Es weist also mehrere einlegbare Übersetzungsstufen auf.
Im oberen Teil des in 1 sichtbaren Getriebes ist ein Nebenabtrieb 1 mit dem zugehörigen Nebenabtriebschaltelement 1A beispielhaft dargestellt. Im unteren Teil ist die mechanische Koppelung einer Hydraulikpumpe 2 des Getriebes mit einem eingangsseitig des Getriebes angeordneten Drehmomentwandlers 3 beispielhaft dargestellt.
Das Kraftfahrzeuggetriebe verfügt über ein Getriebegehäuse 4. Innerhalb des Getriebegehäuses 4 sind durch Zwischenwände 5, 6 räumlich getrennt Räume 4A, 4B, 4C ausgebildet. Dies sind ein Innenraum 4A einer Kupplungsglocke des Getriebes, innerhalb dessen der Wandler 3 angeordnet ist; sowie ein Nebenabtriebraum 4B, innerhalb dessen die Kraftübertragungsmittel des Nebenabtriebs 1 angeordnet sind; sowie ein Getriebeinnenraum 4C, innerhalb dessen die wesentlichen Elemente zur Erzeugung der unterschiedlichen Übersetzungsstufen des Getriebes angeordnet sind. Diese Räume 4A, 4B, 4C sind durch die Zwischenwände 5, 6 räumlich voneinander getrennt.
Der Drehmomentwandler 3 ist konventionell ausgebildet. Er besteht im Wesentlichen aus dem antriebsseitigen Pumpenrad 3A und dem hydrodynamisch davon angetriebenen abtriebsseitigen Turbinenrad 3B. Außerdem kann ein Leitrad 3C vorgesehen sein. Zwischen Pumpenrad 3A und Turbinenrad 3B kann eine Überbrückungskupplung 3D vorgesehen sein. Das Pumpenrad 3B ist mit einem Antriebsmotor (nicht gezeigt) gekoppelt und wird von diesem angetrieben. Dies ist durch den angrenzend dargestellten Pfeil angedeutet.
Im unteren Teil des Getriebes ist in 1 erkennbar, dass das Pumpenrad 3A mechanisch mit der Hydraulikpumpe 2 gekoppelt ist, sodass diese vom Pumpenrad 3A angetrieben wird. Diese Koppelung kann per Wellen, Zahnräder und/oder Gliederkette erfolgen. Die Hydraulikpumpe ist innerhalb der Zwischenwand 5 angeordnet. Hierzu ist das zugehörige Pumpengehäuse darin eingelassen oder bildet einen Bestandteil der Zwischenwand 5.
Das Turbinenrad 3B ist mit einer Eingangswelle AN des Getriebes zum Antrieb der Eingangswelle AN gekoppelt. Die Drehzahl des Turbinenrades 3B entspricht somit der Drehzahl der Eingangswelle AN. Die Eingangswelle AN ist über den Nebenabtriebraum 4B in den Getriebeinnenraum 4C geführt. Im Nebenabtriebraum 4B ist koaxial auf der Eingangswelle AN ein Nebenabtriebszahnrad 1A angeordnet. Antriebstechnisch zwischen der Eingangswelle AN und dem Nebenabtriebszahnrad 1A ist ein Nebenabtriebschaltelement 1B vorgesehen. Damit kann der Nebenabtrieb 1 von der Eingangswelle AN wahlweise an- und abgekoppelt werden. Vorliegend ist das Nebenabtriebschaltelement 1B formschlüssig und unsynchronisiert ausgeführt, insbesondere als einfache Klauenkupplung. Zum Schließen sollten die miteinander in Formschluss bringbaren Elemente des Nebenabtriebschaltelements 1B also durch anderweitige Maßnahmen zunächst synchonisiert werden. Dieser Synchronisierungsvorgang wird unten stehend noch erläutert.
Das Öffnen und/oder Schließen des Nebenabtriebschaltelements 1B erfolgt durch einen Hydraulikkolben 1C. Dieser ist in der Zwischenwand 5 axial beweglich geführt. Je nach Position des Hydraulikkolbens 1C ist das Nebenabtriebschaltelement 1B also entweder geschlossen oder geöffnet und der Nebenabtrieb dementsprechen an die Antriebswelle AN entweder angekoppelt oder davon abgekoppelt. Über Kanäle in der Zwischenwand 5 wird der Hydraulikkolben 1C mit einem hydraulischen Arbeitsdruck, der von der Pumpe 2 zur Verfügung gestellt wird, bedarfsweise versorgt. Die Ansteuerung erfolgt dabei durch ein Getriebesteuergerät 7, das den erforderlichen Hydraulikdruck am Kolben 1C mittels Ventile einstellt. Das Getriebesteuergerät 7 betätigt also das Nebenabtriebschaltelement 1B und bewirkt damit das An- und Abkoppeln des Nebenabtriebs 1.
Es ist möglich, dass die Pumpe 2 und/oder der Hydraulikkolben 1C nicht durch die Zwischenwand 5, sondern entsprechend durch die Zwischenwand 6 abgestützt ist.
Das Nebenabtriebszahnrad 1A ist mit einer Nebenabtriebswelle 1D antriebstechnisch gekoppelt. Dies kann direkt oder per Gliederkette oder per Zahnräder erfolgen. 1 zeigt beispielhaft eine Zahnradkoppelung. Die Nebenabtriebswelle 1D wird aus dem Getriebegehäuse 4 und damit dem Nebenabtriebraum 4B herausgeführt. Daran sind externe Nebenaggregate anschließbar und im angekoppelten Betrieb des Nebenabtriebs 1 davon antreibbar. An der Nebenabtriebswelle 1D ist also die mittels des Nebenabtriebs 1 von der Eingangswelle AN abgezweigte Antriebskraft entnehmbar. Dies ist durch den an die Nebenabtriebswelle 1D angrenzend dargestellten Pfeil angedeutet.
Das Getriebe übersetzt die an der Eingangswelle AN anliegende Antriebskraft auf die Ausgangswelle AB. Dies ist durch den an die Ausgangswelle AB angrenzend dargestellten Pfeil angedeutet. Die Ausgangswelle AB ist über Verbindungswellen beispielsweise mit Antriebsrädern des zugehörigen Kraftfahrzeugs gekoppelt, um damit das Kraftfahrzeug anzutreiben.
Im Getriebeinnenraum 4C sind die vom Getriebesteuergerät 7 betätigbaren Getriebeschaltelemente 8 sowie Zahnräder und Getriebewellen vorgesehen, um die unterschiedlichen Übersetzungsstufen des Getriebes bedarfsweise einzulegen und auszulegen. Innerhalb des Getriebeinnenraumes 4C sind also die für die primäre Funktion des Getriebes erforderlichen Getriebeelemente untergebracht. Diese können in an sich bereits bekannter Weise ausgeführt und zueinander angeordnet sein. Bevorzugt sind sie gemäß 4 der DE 10 2005 002 337 A1 ausgeführt und zueinander angeordnet. Für nähere Details wird daher explizit auf die diesbezüglichen Erläuterungen in der DE 10 2005 002 337 A1 verwiesen.
Das Getriebe aus 4 der DE 10 2005 002 337 A1 ist in der vorliegenden 1 links unten eingeblendet. Die Getriebeschaltelementen sind dort mir A, B, C, D, E bezeichnet. Mit dem Pfeil ist angedeutet, dass dieses in dem vorgeschlagenen Kraftfahrzeuggetriebe vorzugsweise, jedoch nicht zwangsweise eingesetzt wird.
Wie bereits erläutert, ist das das Nebenabtriebschaltelement 1B unsynchronisiert ausgeführt. Daher sollten die Eingangswelle AN und das Nebenabtriebszahnrad 1A vor dem Schließen des Nebenabtriebschaltelements 1B auf dieselbe Drehzahl gebracht werden. Für diesen Synchronisierungsvorgang wird die Drehzahl der Eingangswelle AN mittels zumindest eines der Getriebeschaltelement 8 gezielt angepasst. Insbesondere wird die Eingangswelle AN mit dem Gehäuse 4 antriebstechnisch verbunden und dadurch gegen Drehung blockiert. Die Drehzahl der Eingangswelle AN sinkt somit auf Null. Bei stehendem Nebenabtrieb 1 kann daraufhin das Nebenabtriebschaltelement 1B geschlossen werden. Der hierzu erforderliche Betätigungsablauf der Getriebeschaltelemente 8 und des Nebenabtriebschaltelements 1B wird durch das Getriebeschaltelement 7 durchgeführt.
Bei der Ausführung des Getriebes gemäß 4 der DE 10 2005 002 337 A1 können für den Synchronisierungsvorgang beispielsweise zunächst die dortigen Getriebeschaltelemente A, B, C oder A, C, E geschlossen werden, wobei die jeweils anderen Getriebeschaltelemente geöffnet werden oder geöffnet bleiben (je nach Ausgangszustand). Dadurch wird die Eingangswelle AN abgebremst und blockiert. Anschließend kann der Nebenabtrieb 1 gefahrlos durch Schließen des Nebenabtriebschaltelements 1B angekoppelt werden.
Dieser Synchronisierungsvorgang ist (bei geöffneter Überbrücksungskupplung 3D) auch bei angetriebenem Pumpenrad 3A möglich, denn die Eingangswelle AN wird dabei aktiv gegen das Getriebgehäuse 4 abgebremst. Je nach betätigten Getriebeschaltelementen 8, A, B, C, D, E ist dies auch bei rollendem Fahrzeug möglich. Die Betätigung der Schaltelemente 8, A, B, C, D, E und 1B kann schnell erfolgen, sodass eine lediglich kurze Zugkraftunterbrechung an der Ausgangswelle AB auftritt. Durch einen Motoreingriff kann innerhalb dieser Zeit das vom Antriebsmotor bereitgestellte Drehmoment gezielt reduziert werden, sodass der Wandler 3 vor Überhitzung geschützt ist.
Bezugszeichenliste

1: Nebenabtrieb
1A: Nebenabtriebszahnrad
1B: Nebenabtriebschaltelement
1C: Hydraulikkolben
1D: Nebenabtriebswelle
2: Hydraulikpumpe
3: Drehmomentwandler
3A: Pumpenrad
3B: Turbinenrad
3C: Leitrad
3D: Überbrückungskupplung
4: Getriebegehäuse
4A: Innenraum, Drehmomentwandlerraum
4B: Innenraum, Nebenabtriebraum
4C: Innenraum, Getriebeinnenraum
5: Zwischenwand
6: Zwischenwand
7: Getriebesteuergerät
8: Getriebeschaltelement
A,..., E: Getriebeschaltelement
AN: Eingangswelle
AB: Ausgangswelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016212209 A1 [0002]
DE 102008033434 A1 [0002]
DE 102005002337 A1 [0018, 0021, 0040, 0041, 0043]

Claims

Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Eingangswelle (AN) und mit einer Ausgangswelle (AB) und mit einem Nebenabtrieb (1) und mit einem Nebenabtriebschaltelement (1B), das Nebenabtriebschaltelement (1B) dient zum wahlweisen An- und Abkoppeln des Nebenabtriebs (1) an die Eingangswelle (AN), das Nebenabtriebschaltelement (1B) ist als formschlüssig wirkendes und unsynchronisiertes Schaltelement ausgeführt.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei der Nebenabtrieb (1) ein koaxial und drehbar auf der Eingangswelle (AN) angeordnetes Nebenabtriebszahnrad (1A) aufweist, das Nebenabtriebschaltelement (1B) ist antriebstechnisch zwischen der Eingangswelle (AN) und dem Nebenabtriebszahnrad (1A) angeordnet.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem eingangsseitigen hydrodynamischer Drehmomentwandler (3), der Drehmomentwandler (3) weist ein Pumpenrad (3A) und ein Turbinenrad (3B) auf, das Turbinenrad (3B) ist mit der Eingangswelle (AN) zum Antrieb der Eingangswelle (AN) verbunden.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 3, mit einer Hydraulikpumpe (2), die Hydraulikpumpe (2) dient zur Versorgung des Kraftfahrzeuggetriebes mit hydraulischem Arbeitsdruck, die Hydraulikpumpe (2) ist mit der Eingangsseite (3A) des Drehmomentwandlers (3) zum Antrieb der Hydraulikpumpe (2) verbunden.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mehreren einlegbaren Übersetzungsstufen und mit mehreren Getriebeschaltelementen (8, A, B, C, D, E) zum Ein- und Auslegen der Übersetzungsstufen und mit einem Getriebesteuergerät (7) zur Betätigung der Getriebeschaltelemente (8, A, B, C, D, E), das Getriebesteuergerät (7) ist dazu ausgeführt, um zumindest eines der Getriebeschaltelemente (8, A, B, C, D, E) so zu betätigen, dass das Nebenabtriebschaltelement (1B) zum Ankoppeln an die Eingangswelle (AN) durch eine Drehzahlanpassung der Eingangswelle (AN) synchronisiert wird.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Kolben (1C) zur Betätigung des Nebenabtriebschaltelements (1A) durch eine Zwischenwand (5, 6) des Kraftfahrzeuggetriebes abgestützt ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 6, mit einer oder der Hydraulikpumpe (2) zur Versorgung des Kraftfahrzeuggetriebes mit hydraulischem Arbeitsdruck, diese Hydraulikpumpe (2) ist durch die Zwischenwand (5, 6) abgestützt.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 6 oder 7, mit einem Getriebeinnenraum (4C) und mit einem Nebenabtriebraum (4B) und mit der Zwischenwand (5), in dem Getriebeinnenraum (4C) sind die Zahnräder zur Kraftübertragung zwischen der Eingangswelle (AN) und der Ausgangswelle (AB) angeordnet, in dem Nebenabtriebraum (4B) sind die Kraftübertragungsmittel (1A) des Nebenabtriebs (1) mit dem Nebenabtriebschaltelement (1B) angeordnet, die Zwischenwand (5) trennt den Getriebeinnenraum (4C) räumlich vom Nebenabtriebraum (4B).
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 6 oder 7, mit einem Nebenabtriebraum (4B) und mit einer Kupplungsglocke und mit der Zwischenwand (6), in dem Nebenabtriebraum (4B) sind die Kraftübertragungsmittel (1A) des Nebenabtriebs (1) mit dem Nebenabtriebschaltelement (1B) angeordnet, in einem Innenraum (4A) der Kupplungsglocke ist eine Anfahrkupplung (3) für das Kraftfahrzeuggetriebe angeordnet, insbesondere der Drehmomentwandler (3), die Zwischenwand (6) trennt den Innenraum (4A) der Kupplungsglocke räumlich vom Nebenabtriebraum (4B).
Verfahren zur Ankoppelung eines Nebenabtriebs (1) eines gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführten Kraftfahrzeuggetriebes, mit den Schritten: • Anpassen der Drehzahl der Eingangswelle (AN) des Kraftfahrzeuggetriebes an die Drehzahl eines Nebenabtriebzahnrads (1A) des Nebenabtriebs (1) durch Betätigen zumindest eines Getriebeschaltelements (8, A, B, C, D, E) des Kraftfahrzeuggetriebes, und • Schließen des Nebenabtriebschaltelements (1B) nach erfolgter Anpassung.