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Die Erfindung betrifft eine Nebenabtriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie einen Kraftfahrzeugantriebsstrang.
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Nebenabtriebe für Kraftfahrzeuge sind an sich bereits bekannt. Typische Einsatzbereiche für Nebenabtriebe sind von dem Kraftfahrzeug anzutreibende Zusatzaggregate wie Hochdruckpumpen für Feuerwehren, Kanalhochdruckspül- und - saugfahrzeuge, Erdbohrgeräte, Betonmischer und Betonpumpen.
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Aus der
DE 10 2016 212 209 A1 ist beispielsweise eine Nebenabtriebsanordnung mit einem Schaltelement bekannt. Das Schaltelement dient zum wahlweisen Verbinden einer Antriebswelle der Nebenabtriebsanordnung mit einer anderen Antriebswelle, die permanent mit einem Antriebsmotor verbunden ist. Die Nebenabtriebsanordnung ist innerhalb eines Getriebegehäuses eines Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet. Es handelt sich bei dem Nebenabtrieb der
DE 10 2016 212 209 A1 um einen so genannten motorabhängigen Nebenabtrieb. Hierbei besteht eine direkte Verbindung zur Antriebswelle (in der Regel die Kurbelwelle) des Antriebsmotors des Fahrzeugs unter Umgehung einer Fahrzeugkupplung oder eines Drehmomentwandlers, so dass dieser Nebenabtrieb ständig mechanisch mit der Antriebswelle verbunden ist.
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Andere Bauarten von Kraftfahrzeugnebenabtrieben sind ebenso bekannt. Aus den Schriften
CN 107 985 055 A und
US 6 966 243 A sind beispielsweise Nebenabtriebe für Kraftfahrzeuge bekannt, die abtriebsseitig und unabhängig zu einem Getriebe des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Hierbei sind jeweils mehrere Kupplungen vorgesehen, um unterschiedliche Antriebsmodi des Kraftfahrzeugs einzustellen. Damit ist es möglich, sowohl das Fahrzeug zur Fortbewegung anzutreiben, als auch eine Einrichtung des Fahrzeugs, beispielsweise eine Pumpe. Ebenso ist es damit möglich, nur das Fahrzeug oder nur die Einrichtung anzutreiben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die in den Hauptansprüchen jeweils angegebenen Maßnahmen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den Unteransprüchen entnehmbar.
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Demgemäß wird eine Nebenabtriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen sowie ein Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer solchen Nebenabtriebsvorrichtung.
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Die Nebenabtriebsvorrichtung verfügt über einen Antrieb und einen ersten Abtrieb und einen zweiten Abtrieb und eine Kupplung. Der Antrieb dient zum Einleiten eines Antriebsdrehmoments in die Nebenabtriebsvorrichtung. Der erste Abtrieb dient zum Ausleiten zumindest eines Teils des Antriebsdrehmoments aus der Nebenabtriebsvorrichtung zu Vortriebsmitteln des Kraftfahrzeugs. Auf diese Weise kann das Kraftfahrzeug mit dem Antriebsdrehmoment fortbewegt werden. Der zweite Abtrieb ist zum Ausleiten zumindest eines Teils des Antriebsdrehmoments aus der Nebenabtriebsvorrichtung zu einer Einrichtung ausgeführt. Auf diese Weise ist kann die Einrichtung mit dem Antriebsdrehmoment angetrieben werden. Die Kupplung ist hierbei zum Koppeln des Antriebs mit wahlweise dem ersten Abtrieb und dem zweiten Abtrieb ausgeführt. Mittels dieser einen Kupplung kann also der eingestellte Antriebsmodus der Nebenabtriebsvorrichtung ausgewählt werden.
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Die Kupplung verfügt nun über genau oder zumindest drei Schaltstellungen, mit denen die unterschiedlichen Kopplungen des Antriebs mit den beiden Abtrieben realisiert werden. Es werden also sämtliche Antriebsmodi der Nebenabtriebsvorrichtung über diese eine Kupplung eingestellt. Die Kupplung ist insbesondere formschlüssig wirkend. Somit wird in allen drei Schaltstellungen das Antriebsdrehmoment formschlüssig innerhalb der Kupplung übertragen, beispielweise durch Kupplungsklauen oder -verzahnungen.
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Die Kupplung kann über eine Synchronisierung verfügen. Sie kann allerdings auch unsynchronisiert ausgebildet sein. Dann ist sie frei von eigenen Synchronmitteln zur mechanischen Drehzahlsynchronisierung der Kupplungsbestandteile, beispielsweise Synchronringen. Die Kupplung wird geeignet betätigt, beispielsweise elektrisch, pneumatisch, hydraulisch, per Fliehkraft oder manuell.
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In der ersten Schaltstellung der Kupplung (erster Antriebsmodus) ist der Antrieb mit dem ersten Abtrieb gekoppelt, während der Antrieb von dem zweiten Abtrieb entkoppelt ist. Somit sind dann über die Nebenabtriebsvorrichtung nur die Vortriebsmittel des Kraftfahrzeugs antreibbar, und die Einrichtung ist dann nicht antreibbar. Der erste Abtrieb kann daher auch als Hauptabtrieb der Nebenabtriebsvorrichtung bezeichnet werden.
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In der zweiten Schaltstellung der Kupplung (zweiter Antriebsmodus) ist der Antrieb mit dem zweiten Abtrieb gekoppelt, während der Antrieb von dem ersten Abtrieb entkoppelt ist. Somit sind dann über die Nebenabtriebsvorrichtung die Vortriebsmittel des Kraftfahrzeugs nicht antreibbar und nur die Einrichtung antreibbar. Der zweite Abtrieb kann daher auch als Nebenabtrieb oder PTO (power takeoff) der Nebenabtriebsvorrichtung bezeichnet werden.
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In der dritten Schaltstellung der Kupplung (dritter Antriebsmodus) ist der Antrieb sowohl mit dem ersten Abtrieb, als auch mit dem zweiten Abtrieb gekoppelt. Somit sind dann über die Nebenabtriebsvorrichtung die Vortriebsmittel des Kraftfahrzeugs und gleichzeitig die Einrichtung antreibbar.
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Die Kupplung kann als 3-Wege-Kupplung ausgeführt sein. In diesem Fall verfügt sie nur und genau über die drei genannten Schaltstellungen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass zumindest eine weitere (vierte) Schaltstellung vorgesehen ist. Bei dieser vierten Schaltstellung kann es sich um eine neutrale Schaltstellung handeln, in der sowohl der erste Abtrieb, als auch der zweite von dem Antrieb entkoppelt sind. Es erfolgt dann also keine Drehmomentübertragung durch die Nebenabtriebsvorrichtung zu den beiden Abtrieben.
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Bei den Vortriebsmitteln des Kraftfahrzeugs handelt es sich insbesondere um antreibbare Räder, Reifen oder Gleisketten.
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Bei der Einrichtung des Kraftfahrzeugs handelt es sich um eine Einrichtung, die mit dem von der Nebenabtriebsvorrichtung ausgegebenen Antriebsdrehmoment betreibbar ist und die üblicherweise nicht zur Fortbewegung des Fahrzeugs dient. Bei der Einrichtung kann es sich um eine externe Einrichtung handeln, die an dem Kraftfahrzeug angeordnet ist oder daran anordbar ist. Bei der Einrichtung handelt es sich insbesondere um eine Pumpe, wie beispielsweise eine Hydraulikpumpe, eine Wasserpumpe oder eine Betonpumpe, oder um einen elektrischen Generator, oder um eine sonstige mechanische Last, wie beispielsweise ein Förderband oder ein Rotationsantrieb (insbesondere für eine rotierende Trommel oder einen rotierenden Besen).
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Der Antrieb und der erste Abtrieb und der zweite Abtrieb sind jeweils insbesondere als eine drehbare Welle ausgeführt (Antriebswelle, erste Abtriebswelle, zweite Abtriebswelle). Diese Wellen weisen insbesondere Wellenflansche auf, um mit den jeweiligen Gerätschaften des Kraftfahrzeugs gekoppelt zu werden.
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Im üblichen Betrieb der Nebenabtriebsvorrichtung erfolgt der Kraftfluss vom Antrieb zum ersten Abtrieb und/oder zum zweiten Abtrieb. Dies entspricht dem normalen Zugbetrieb des Antriebsstranges. Bei einem Schubbetrieb kann sich der Kraftfluss in der Nebenabtriebsvorrichtung allerdings auch (kurzzeitig) umkehren.
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Bei dem besagten Kraftfahrzeug handelt es sich beispielsweise um einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen oder einen Kraftomnibus.
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Die Schaltstellungen der Kupplung können als Raststellungen ausgeführt sein. Somit verrastet die Kupplung in der jeweils eingelegten Schaltstellung. Ein versehentliches Auslegen wird somit verhindert oder zumindest erschwert. Vorzugsweise verfügt die Kupplung über eine Schiebemuffe, die über genau oder zumindest drei Raststellungen verfügt. Jeder der Raststellungen der Schiebemuffe entspricht dann einer der besagten Schaltstellungen der Kupplung.
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Vorzugsweise verfügt die Nebenabtriebsvorrichtung über ein Gehäuse. Dieses schirmt die Nebenabtriebsvorrichtung von äußeren Umweltbedingungen ab, beispielsweise Staub, Wasser oder Eis, und es verhindert ein Auslaufen von Schmiermittel der Nebenabtriebsvorrichtung.
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In einer Ausführungsform verfügt die Nebenabtriebsvorrichtung über ein eigenes Gehäuse. Somit ist ein spezielles Gehäuse für die Nebenabtriebsvorrichtung vorgesehen. Innerhalb dieses Gehäuses sind die Kupplung und die erforderlichen Kraftübertragungsmittel zur Übertragung des Antriebsdrehmoments zwischen dem Antrieb und den beiden Abtrieben angeordnet, wie insbesondere Zahnräder und Wellen. Durch das eigene Gehäuse kann die Nebenabtriebsvorrichtung relativ frei in einem Antriebsstrang des Kraftffahrzeugs angeordnet werden. Die Nebenabtriebsvorrichtung ist dadurch unabhängig von einem möglicherweise ebenfalls im Antriebsstrang vorgesehenen Mehrganggetriebe einsetzbar. Die Nebenabtriebsvorrichtung kann hierbei eine eigene Aktorik und/oder Steuerung zur Betätigung der Kupplung, also zum Schalten der besagten Schaltstellungen, aufweisen.
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Das eigene Gehäuse der Nebenabtriebsvorrichtung kann zur Befestigung an einem hierzu separaten Getriebegehäuse eines Mehrganggetriebes ausgebildet sein. Hierzu sind an dem Gehäuse der Nebenabtriebsvorrichtung spezielle Befestigungsmittel, wie beispielsweise ein Flansch oder Ösen, vorgesehen, um darüber an dem Gehäuse des Mehrganggetriebes befestigt zu werden. Ein solches Mehrganggetriebe verfügt über mehrere Getriebeschaltelemente und Zahnräder zur Erzeugung unterschiedlicher und wahlweise einlegbarer Übersetzungsstufen des Mehrganggetriebes, wie beispielsweise einen Rückwärtsgang und einen oder mehrere Vorwärtsgänge. Alternativ dazu kann das Gehäuse der Nebenabtriebsvorrichtung auch zur Befestigung an einem Rahmen oder Chassis des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein, an dem auch das Gehäuse des Mehrganggetriebes befestigt ist. Auch hier sind entsprechende spezielle Befestigungsmittel an dem Gehäuse der Nebenabtriebsvorrichtung vorgesehen, um dieses am Rahmen oder Chassis zu befestigen.
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In einer anderen Ausführungsform ist die Nebenabtriebsvorrichtung zur Anordnung innerhalb eines Gehäuses des Mehrganggetriebes ausgebildet. In diesem Fall weist die Nebenabtriebsvorrichtung also kein eigenes Gehäuse auf, stattdessen ist sie dazu ausgebildet, um in das Getriebegehäuse des Mehrganggetriebes integriert zu werden. Somit kann von der Nebenabtriebsvorrichtung und dem Mehrganggetriebe ein gemeinsames Schmiermittel, also auch ein gemeinsamer Schmiermittelkreislauf, genutzt werden. Ebenso kann eine Aktorik und/oder Steuerung des Mehrganggetriebes zur Betätigung der Kupplung der Nebenabtriebsvorrichtung, also zum Schalten der besagten Schaltstellungen, verwendet werden. Als Option wird daher neben der Nebenabtriebsvorrichtung auch ein solches Mehrganggetriebe für ein Kraftfahrzeug mit dem Getriebegehäuse und der innerhalb des Getriebegehäuse angeordneten Nebenabtriebsvorrichtung vorgeschlagen.
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Vorzugsweise ist die Nebenabtriebsvorrichtung zur Anordnung innerhalb eines ersten Raumes des Getriebegehäuse des Mehrganggetriebes ausgebildet. Die Getriebeschaltelemente und Zahnräder zur Erzeugung der unterschiedlichen und wahlweise einlegbaren Übersetzungsstufen des Mehrganggetriebes sind hierbei in einem zweiten Raum des Getriebegehäuses angeordnet. Diese beiden Räume sind voneinander getrennt. Somit findet eine interne Funktionstrennung von Mehrganggetriebe und Nebenabtriebsvorrichtung statt. Auf diese Weise kann eine Reparatur der einzelnen Bestandteile erleichert sein. Außerdem kann sich ein mechanisches Problem im Mehrganggetriebe dadurch weniger stark auf die Funktion der Nebenabtriebsvorrichtung auswirken, und umgekehrt. Die Trennung der beiden Räume ist vorzugsweise so gestaltet, dass bewusst ein Schmiermittel- und/oder Luftaustausch zwischen den Räumen erfolgt. Es muss sich also nicht um eine hermetische Trennung der beiden Räume handeln. Die Trennung erfolgt insbesondere durch eine Gehäusewand, die sich zwischen den beiden Räumen innerhalb des Getriebegehäuses befindet. Die Gehäusewand kann hierbei weitere Funktionen als die reine Trennfunktion übernehmen, insbesondere kann sie ein Getriebeschaltelement und/oder ein Wellenlager und/oder die Kupplung tragen.
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Vorzugsweise ist die Nebenabtriebsvorrichtung dazu ausgebildet, um abtriebbseitig an dem Mehrganggetriebe angeordnet zu werden. Dazu kann der besagte erste Raum im Getriebegehäuse, der für die Nebenabtriebsvorrichtung vorgesehen ist, am abtriebsseitigen Endes des Mehrganggetriebe angeordnet sein. Dazu kann aber auch das besagte eigene Gehäuse der Nebenabtriebsvorrichtung zur Befestigung am abtriebsseitigen Ende des Getriebegehäuses des Mehrganggetriebes ausgebildet sein. Die Abzweigung des Antriebsdrehmoments zur besagten Einrichtung erfolgt dann also im Leistungsfluss hinter (nach) dem Mehrganggetriebe. Somit kann die Einrichtung mit einer Drehzahl und einem Drehmoment beaufschlagt werden, die der Abtriebsdrehzahl und dem Abtriebsdrehmoment des Mehrganggetriebes entsprechen. Somit sind die an der Einrichtung anliegende Drehzahl und Drehmoment flexibei durch Schalten der Übersetzungsstufen im Mehrganggetriebe einstellbar. Der Abtrieb (die Abtriebswelle) des Mehrganggetriebe ist bei dieser Ausführung mit dem Antrieb (der Antriebswelle) der Nebenabtriebsvorrichtung gekoppelt, vorzugsweise direkt gekoppelt, oder damit identisch.
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Vorzugsweise werden die beiden Abtriebe der Nebenabtriebsvorrichtung jeweils durch eine Abtriebswelle gebildet. Diese beiden Abtriebswelle können parallel und seitlich versetzt zueinander angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Kraftübertragung innerhalb der Nebenabtriebsvorrichtung auf einfache Weise erfolgen, beispielsweise per Stirnräder. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Abtriebswelle an einer gemeinsamen Seite von der Nebenabtriebsvorrichtung weggeführt werden. Insbesondere erfolgt dies an einer gegenüberliegend zum Antrieb (Antriebswelle) liegenden Seite der Nebenabtriebsvorrichtung.
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Vorzugsweise sind zur Drehmomentübertragung von der Antriebswelle der Nebenabtriebsvorrichtung auf die zweite Abtriebswelle der Nebenabtriebsvorrichtung ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad vorgesehen. Das zweite Zahnrad ist hierbei permanent mit dem ersten Zahnrad gekoppelt, beispielsweise per Zahneingriff der beiden Zahnräder oder per Gliederkette zwischen den Zahnrädern. Das erste Zahnrad ist mittels der Kupplung wahlweise mit der Antriebswelle an- und abkoppelbar. In der ersten Schaltstellung der Kupplung ist das erste Zahnrad somit von der Antriebswelle abgekoppelt, und in der zweiten und dritten Schaltstellung ist das erste Zahnrad mit der Antriebswelle angekoppelt. Das zweite Zahnrad ist hingegen permanent mit der zweiten Abtriebswelle gekoppelt. Dabei ist das erste Zahnrad koaxial auf der Antriebswelle angeordnet. Insbesondere ist das erste Zahnrad drehbar auf der Antriebswelle abgestützt, beispielsweise mittels eines dazwischenliegenden Radialwälzlagers. Die Kupplung ist hierbei axial zwischen dem ersten Zahnrad und der ersten Abtriebswelle angeordnet. Auf diese Weise kann die Nebenabtriebsvorrichtung kompakt ausgebildet sein. Eine optional vorhandene Verbindungswelle zwischen Kupplung und erstem Zahnrad kann als Hohlwelle ausgebildet sein, die koaxial auf der Antriebswelle verläuft.
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Der vorgeschlagene Kraftfahrzeugantriebsstrang dient zum Antrieb der Vortriebsmittel des Kraftfahrzeugs und auch zum Antrieb der Einrichtung. Diese ist auf dem Fahrzeug angeordnet oder daran anordbar. Der Antriebsstrang verfügt über das Mehrganggetriebe und die Nebenabtriebsvorrichtung zum wahlweisen Antrieb der Vortriebsmittel und der Einrichtung. Somit kann mittels des Antriebsstrangs die Einrichtung betrieben werden und gleichzeitig das Fahrzeug fortbewegt werden, und es kann auch nur das Fahrzeug fortbewegt werden, und es kann auch nur die Einrichtung betrieben werden. Diese Antriebsmodi des Kraftfahrzeugs werden mittels der besagten einen Kupplung der Nebenabtriebsvorrichtung durch Einstellen der entsprechenden Schaltstellung eingelegt. Als Option wird daher auch ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang vorgeschlagen.
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Zur Erzeugung des Antriebsdrehmoments, das mittels der Nebenabtriebsvorrichtung auf die Forbewegungsmittel und/oder die Einrichtung verteilt wird, dient ein Antriebsmotor. Hierbei kann es sich um einen Verbrennungsmotor oder einen Elektromotor handeln. Ebenso ist die Erzeugung des Antriebsdrehmoments durch ein Antriebsaggregat möglich, das sowohl einen Verbrennungsmotor, als auch einen Elektromotor aufweist. Der vorgeschlagene Kraftfahrzeugantriebsstrang kann optional über einen solchen Antriebsmotor oder ein solches Antriebsaggregat verfügen. Dieser oder dieses ist insbesondere antriebsseitig zum Mehrganggetriebe vorgesehen.
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Im Folgenden wir die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung entnehmbar sind. Hierbei zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
- 1, ein Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer Nebenabtriebsvorrichtung,
- 2, ein anderer Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer anderen Nebenabtriebsvorrichtung,
- 3 ein Radsatz für die Nebenabtriebsvorrichtung aus 1 und 2.
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In den Figuren sind gleiche oder zumindest funktionsgleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Der Kraftfahrzeugantriebsstrang aus 1 und 2 besteht jeweils im Wesentlichen aus einem Antriebsmotor 1, einem Mehrganggetriebe 2, einer Nebenabtriebsvorrichtung 3 und Vortriebsmitteln 4. Eine anzutreibende Einrichtung 5, die selbst Bestandteil des Kraftfahrzeugs sein kann oder daran anordbar sein kann, ist mittels der Nebenabtriebsvorrichtung 3 mit dem Kraftfahrzeugantriebsstrang antriebstechnisch an- und abkoppelbar. Der bevorzugte Radsatz für die Nebenabtriebsvorrichtung 3 aus 1 und 2 ist in 3 näher gezeigt.
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Der Antriebsmotor 1 dient zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments beziehungsweise einer mechanischen Antriebsleistung. Dies dient - bei Bedarf - zum Vortrieb des Fahrzeugs und - bei Bedarf - zum Antrieb der Einrichtung 5. Der Motor 1 ist insbesondere als Verbrennungsmotor oder Elektromotor ausgeführt.
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Der Motor 1 ist mit dem Antrieb des Mehrganggetriebe 2 permanent antriebstechnisch gekoppelt oder über eine Trennkupplung wahlweise an- und abkoppelbar. Das Mehrganggetriebe 2 verfügt über mehrere wahlweise einlegbare Übersetzungen. Somit wird das vom Motor 1 bereitgestellte Drehmoment am Abtrieb des Getriebes 2 bedarfsweise heraufgesetzt oder herabgesetzt oder die Wirkrichtung (Drehrichtung) umgekehrt. Bei dem Getriebe 2 handelt es sich beispielsweise um ein Automatikgetriebe.
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Die Vortriebsmittel 4 sind mit einem ersten Abtrieb der Nebenabtriebsvorrichtung 3 antriebstechnisch gekoppelt. Sie sind in 1 und 2 beispielshaft als Antriebsräder ausgebildet. Diese Kopplung erfolgt über entsprechend ausgeführte Antriebswellen und gegebenenfalls einem zwischen den Antriebsrädern angeordneten Differentialgetriebe.
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Die Einrichtung 5 ist mit einem zweiten Abtrieb der Nebenabtriebsvorrichtung 3 antriebstechnisch gekoppelt. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um eine Pumpe oder einen elektrischen Generator oder eine andere anzutreibende Einrichtung, die mit dem Antriebsdrehmoment des Motors 1 bedarfsweise betreibbar sein soll. Die Einrichtung 5 dient üblicherweise zu einem anderen Zweck als zum Vortrieb des Fahrzeugs.
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Der Antrieb der Nebenabtriebsvorrichtung 3 ist mit dem Abtrieb des Getriebes 2 antriebstechnisch gekoppelt. Somit wird das vom Motor bereitgestellte Antriebsdrehmoment über das Getriebe 2 zur und in die Nebenabtriebsvorrichtung 3 übertragen. Die Nebenabtriebsvorrichtung 3 ist dazu abtriebbseitig des Getriebes 2 angeordnet.
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Die Nebenabtriebsvorrichtung 3 verfügt über eine Kupplung, die genau oder mindestens drei Schaltstellungen I, II, III einnehmen kann. Damit kann eingestellt werden, dass die Nebenabtriebsvorrichtung 3 das an ihrem Antrieb anliegende Drehmoment wahlweise
- • zur Einrichtung 5 oder
- • zu den Vortriebsmitteln 4 oder
- • zu der Einrichtung 5 und den Vortriebsmitteln 4
überträgt.
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Dies ist in 1 und 2 durch entsprechende Pfeile am Antrieb und den beiden Abtrieben der Nebenabtriebsvorrichtung 3 angedeutet. Diese drei Antriebsmodi entsprechen den drei Schaltstellungen I, II, III der Kupplung. Somit können die Antriebsmodi der Nebenabtriebsvorrichtung 3 mit dieser einen Kupplung realisiert werden.
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Im Folgenden wird die Nebenabtriebsvorrichtung 3 mit Bezug zu dem in 3 gezeigten bevorzugten Radsatz der Nebenabtriebsvorrichtung 3 aus 1 und 2 näher erläutert.
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Die Kupplung der Nebenabtriebsvorrichtung 3 verfügt über eine Schiebemuffe 3A, die in die drei Schaltstellungen I, II, III bewegbar ist. Die Schaltstellungen sind bevorzugt als Raststellungen ausgebildet. Die Schiebemuffe 3A wird auf geeignete Weise durch eine Aktorik bewegt, insbesondere pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch. Möglich ist auch eine manuelle Bewegung.
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In der ersten Schaltstellung I ist die Schiebemuffe 3A in 3 nach rechts verschoben, wodurch eine als Antrieb genutzte Antriebswelle 3B der Nebenabtriebsvorrichtung 3 nur mit der als erster Abtrieb genutzten ersten Abtriebswelle 3C der Nebenabtriebsvorrichtung 3 antriebstechnisch gekoppelt ist. Dadurch wird das am Antrieb 3B anliegende Drehmoment vollständig zum ersten Abtrieb 3C geleitet. Da der erste Abtrieb 3C mit den Vortriebsmitteln 4 gekoppelt ist, treiben diese durch das nun daran anliegende Antriebsdrehmoment das Kraftfahrzeug voran.
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Die erste Abtriebswelle 3C ist koaxial zur Antriebswelle 3B angeordnet. Somit überbrückt die Schiebemuffe 3A in der ersten Schaltstellung I im einfachsten Fall eine ansonsten bestehende Lücke zwischen Antriebswelle 3B und Abtriebswelle 3C.
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In der zweiten Schaltstellung II ist die Schiebemuffe in 3 nach links verschoben, wodurch die als Antrieb genutzte Antriebswelle 3B nur mit der als zweiter Abtrieb genutzten zweiten Abtriebswelle 3D der Nebenabtriebsvorrichtung 3 antriebstechnisch gekoppelt ist. Dadurch wird das am Antrieb 3B anliegende Drehmoment vollständig zum zweiten Abtrieb 3D geleitet. Da der zweite Abtrieb 3D mit der Einrichtung 5 gekoppelt ist, ist diese nun durch das daran anliegende Antriebsdrehmoment in Betrieb, beispielsweise wird dann ein Medium von der Einrichtung 5 gepumpt oder elektrischer Strom erzeugt.
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Zur Übertragung des Antriebsdrehmoments vom Antrieb 3B zum ersten Abtrieb 3C dient ein koaxial auf der Antriebswelle 3B angeordnetes erstes Zahnrad 3E. Dieses ist permanent mit einem koaxial zur zweiten Abtriebswelle 3D angeordneten zweiten Zahnrad 3F gekoppelt. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass die Zahnräder 3E, 3F unmittelbar miteinander im Zahneingriff sind oder per Gliederkette mittelbar miteinander zwangsgekoppelt sind. Das zweite Zahnrad 3F ist permanent und unmittelbar mit der zweiten Abtriebswelle 3D gekoppelt. Es ist möglich, dass das zweite Zahnrad 3F und die zweite Abtriebswelle 3D einstückig ausgeführt sind. Das erste Zahnrad 3E ist vorzugsweise durch ein Wälzlager auf der Antriebswelle 3B drehbar gelagert. Somit stützt es sich auf der Antriebswelle 3B ab.
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Das erste Zahnrad 3E ist mittels der Kupplung / Schiebemuffe 3A wahlweise mit der zweiten Abtriebswelle 3D an- und abkoppelbar. In der ersten Schaltstellung I ist es abgekoppelt (keine Drehmomentübertragung) und in der zweiten und dritten Schaltstellung II, III ist es angekoppelt (Drehmomentübertragung). Die Kupplung / Schiebemuffe 3A ist axial zwischen dem ersten Zahnrad 3E und der ersten Abtriebswelle 3C angeordnet. Eine optionale Verbindungswelle 3G zwischen Kupplung / Schiebemuffe 3A und erstem Zahnrad 3E kann als Hohlwelle ausgebildet sein. Die Verbindungswelle 3G kann einstückig mit dem ersten Zahnrad 3E ausgebildet sein.
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Die beiden Abtriebswelle 3C, 3D verfügten über jeweils einen Wellenflansch, um die Antriebsmittel 4 beziehungsweise die Einrichtung 5 daran anzukoppeln.
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In der dritten Schaltstellung III befindet sich die Schiebemuffe gemäß 3 in einer Mittelstellung zwischen der ersten und zweiten Schaltstellung I, II, wodurch die Antriebswelle 3B sowohl mit der ersten Abtriebswelle 3C, als auch mit der zweiten Abtriebswelle 3D antriebstechnisch gekoppelt ist. Dadurch wird das am Antrieb 3B anliegende Drehmoment zum ersten und zweiten Abtrieb 3C, 3D geleitet, also entsprechend aufgeteilt. Das Fahrzeug wird daher also fortbewegt und gleichzeitig die Einrichtung 5 angetrieben.
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Im Folgenden wird auf die Unterschiede der Antriebsstränge nach 1 und 2 eingegangen. Diese unterscheiden sich im Wesentlichen dadurch, dass in 1 die Nebenabtriebsvorrichtung 3 eigenständig ausgeführt ist, während sie in 2 innerhalb eines Gehäuses 2A des Mehrganggetriebes 2 angeordnet ist. In beiden gezeigten Fällen ist die Nebenabtriebsvorrichtung 3 im Antriebsstrang abtriebsseitig zum Mehrganggetriebes 2 angeordnet.
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Gemäß 1 verfügt die Nebenabtriebsvorrichtung 3 über ein eigenes Gehäuse 3H. Dieses umschließt die in 3 gezeigten Elemente der Nebenabtriebsvorrichtung. Ebenso umfasst die Nebenabtriebsvorrichtung 3 dann vorzugsweise über eine eigene Aktorik, um die Kupplung 3A zu betätigen. Ebenso kann die Nebenabtriebsvorrichtung 3 dann über eine eigene elektronische Steuerung (Steuergerät) zur Ansteuerung der Kupplung 3A verfügen. Insbesondere verfügt die Nebenabtriebsvorrichtung 3 dann über eine eigene Schmiermittelversorgung.
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Das Gehäuse 3H ist dazu ausgebildet, um die Nebenabtriebsvorrichtung 3 an dem Kraftfahrzeug zu befestigen. Es verfügt daher über entsprechende Befestigungsmittel, wie insbesondere zumindest einen Gehäuseflansch oder Befestigungsösen. In 1 sind mögliche Befestigungsverbindungen zur Befestigung der Nebenabtriebsvorrichtung 3 mittels ihres Gehäuses 3H beispielhaft durch gestrichelte Linien gezeigt. Dies sind beispielsweise Schraubverbindungen, die an den Befestigungsmitteln der Nebenabtriebsvorrichtung 3 einerseits und an damit korrespondierenden Befestigungsmitteln des Mehrganggetriebes 2 oder des Fahrzeugs andererseits angreifen.
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Das Gehäuse 3H kann demnach zur abtriebsseitigen Befestigung am Mehrganggetriebe 2 ausgebildet sein (siehe gestrichelte Linien zum Mehrganggetriebe 2). Alternativ oder zusätzlich kann das Gehäuse 3H aber auch zur Befestigung an einem Rahmen oder Chassis 6 des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein, an dem auch das Mehrganggetriebe 2 befestigt ist (siehe gestrichelte Linien zum Rahmen / Chassis 6).
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Besonderer Vorteil der Ausführungsform nach 1 ist ein modularer Aufbau des Antriebsstranges mit einer klaren Funktionstrennung von Mehrganggetriebe 2 und Nebenabtriebsvorrichtung 3. Dies kann die Wartung und Instandsetzung des Antriebsstranges vereinfachen.
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Gemäß 2 verfügt die Nebenabtriebsvorrichtung 3 hingegen über kein eigenes Gehäuse. Stattdessen ist die Nebenabtriebsvorrichtung 3 in das Geriebegehäuse 2A des Mehrganggetriebes 2 integriert. Dieses Gehäuse 2A umschließt also neben den Getriebeschaltelementen und Zahnrädern des Mehrganggetriebes 2 auch die in 3 gezeigten Elemente der Nebenabtriebsvorrichtung 3. Somit ist es auch möglich, die ohnehin bereits im Mehrganggetriebe 2 vorhandene Aktorik und/oder elektronische Steuerung (Steuergerät) zur Ansteuerung der Kupplung 3A zu nutzen. Insbesondere verfügt die Nebenabtriebsvorrichtung 3 hierbei über eine gemeinsame Schmiermittelversorgung mit dem Mehrganggetriebe 2.
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Die Nebenabtriebsvorrichtung 3 ist hierbei zur Anordnung innerhalb eines ersten Raumes 2B des Gehäuses 2A ausgebildet. Hingegen sind die Getriebeschaltelemente und Zahnräder zur Erzeugung der unterschiedlichen Übersetzungsstufen des Mehrganggetriebes 2 in einem zweiten Raum 2C des Gehäuses 2A angeordnet. Die beiden Räume 2B, 2C sind voneinander durch eine innerhalb des Gehäuses 2A angeordnete Gehäusewand 2D getrennt. Der diese Wand 2D durchdringende Abtrieb des Mehrganggetriebes 2 kann hierbei identisch mit dem Antrieb der Nebenabtriebsvorrichtung 3 sein.
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Die Nebenabtriebsvorrichtung 3 im ersten Raum 2B ist auch hier abtriebsseitig zum eigentlichen Mehrganggetriebes (Getriebeschaltelemente und Zahnräder zur Erzeugung der unterschiedlichen Übersetzungsstufen im zweiten Raum 2C) angeordnet.
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Das Gehäuse 2A ist dazu ausgebildet, um das Mehrganggetriebe 2 mit der Nebenabtriebsvorrichtung 3 an dem Kraftfahrzeug zu befestigen. Es verfügt daher über entsprechende Befestigungsmittel, wie insbesondere zumindest einen Gehäuseflansch oder Befestigungsösen. In 2 sind mögliche Befestigungsverbindungen zur Befestigung des Gehäuses 2A am Rahmen / Chassis 6 des Fahrzeugs beispielhaft durch gestrichelte Linien gezeigt. Dies sind beispielsweise Schraubverbindungen, die an den Befestigungsmitteln des Mehrganggetriebes 2 einerseits und an damit korrespondierenden Befestigungsmitteln des Rahmens / Chassis 6 andererseits angreifen.
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Besonderer Vorteil der Ausführungsform nach 2 ist eine kompakte Bauform von Mehrganggetriebe 2 und Nebenabtriebsvorrichtung 3. Dies verringert den benötigten Bauraum.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsmotor
- 2
- Mehrganggetriebe
- 2A
- Gehäuse
- 2B
- Raum
- 2C
- Raum
- 2D
- Gehäusewand
- 3
- Nebenabtriebsvorrichtung
- 3A
- Kupplung, Schiebemuffe
- 3B
- Antrieb, Antriebswelle
- 3C
- Abtrieb, Abtriebswelle
- 3D
- Abtrieb, Abtriebswelle
- 3E
- Zahnrad
- 3F
- Zahnrad
- 3G
- Verbindungswelle
- 3H
- Gehäuse
- 4
- Vortriebsmittel, Rad
- 5
- Einrichtung
- 6
- Rahmen, Chassis
- I, II, III
- Schaltstellung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016212209 A1 [0003]
- CN 107985055 A [0004]
- US 6966243 A [0004]
