DE202023107603U1

DE202023107603U1 - Nebenabtriebs (PTO)-Baugruppe mit einer Trennkupplung

Info

Publication number: DE202023107603U1
Application number: DE202023107603.3U
Authority: DE
Original assignee: Dana Belgium NV
Current assignee: Dana Belgium NV
Priority date: 2022-12-22
Filing date: 2023-12-21
Publication date: 2024-03-25
Anticipated expiration: 2033-12-22

Abstract

Nebenabtriebs (PTO)-Baugruppe, umfassend:
eine bidirektionale Pumpe, die in Fluidverbindung mit einem Fluidreservoir und einem Hydrauliksystem steht; und
eine passiv betätigte Trennkupplung, die eingerichtet ist, die bidirektionale Pumpe mechanisch von einem Getriebe zu trennen, wenn ein Hauptantrieb in Betrieb ist, und die bidirektionale Pumpe mechanisch mit dem Getriebe zu verbinden, wenn der Hauptantrieb ausgeschaltet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine bodengetriebene Nebenabtriebs (PTO)-Baugruppe mit einer passiv betätigten Trennkupplung.
HINTERGRUND UND ABRISS
Bestimmte Systeme, wie z. B. Antriebsstränge, verfügen über Nebenabtriebe (PTO), die entweder hydraulisch oder mechanisch sein können. Die PTOs ermöglichen eine Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten des Fahrzeugs und können in einer Vielzahl von Fahrzeugplattformen und anderen Systemen eingesetzt werden. Einige PTOs werden von Motoren angetrieben, wie z.B. PTOs, bei denen eine Motorausgangswelle einen Nebenabtrieb antreibt.
Bei früheren Getrieben kann es vorkommen, dass beim Abschleppen eines Fahrzeugs die Ölzufuhr zum Getriebe unterbrochen wird. Beim Abschleppen über lange Strecken kann der Mangel an Getriebeschmierung zu einer Verschlechterung der Komponenten und damit zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Getriebes führen.
In früheren Getrieben wurden Versuche unternommen, bodengetriebene PTOs vorzusehen. Zum Beispiel lehrt die WO 2009/082413 A1 von Wikner et al. einen bodengetriebenen Nebenabtrieb. Der bodengetriebene Nebenabtrieb verfügt über einen Zapfwellenschalter, der dazu ausgelegt ist, eine Getriebewelle aktiv mit einer PTO-Welle zu verbinden beziehungsweise von ihr zu trennen.
Die Erfinder haben mehrere Nachteile des bodengetriebenen PTO-Systems von Wikner sowie anderer früherer Systeme erkannt. So wird beispielsweise der Nebenabtrieb von Wikner aktiv mit einer Getriebewelle verbunden und von dieser getrennt, was die Größe und Komplexität des Systems erhöht und eine Steuerlogik für das Verbinden und Trennen des Nebenabtriebs erforderlich macht. Infolgedessen kann das System von Wikner anfällig für die Verschlechterung von Komponenten sein und seine Anwendbarkeit bei bestimmten Getrieben, z. B. bei Getrieben mit hohen Anforderungen an die Raumeffizienz, einschränken.
Die Erfinder haben die vorgenannten Probleme erkannt und eine PTO-Baugruppe entwickelt, die zumindest einen Teil der Probleme löst. Die PTO-Baugruppe umfasst in einem Beispiel eine bidirektionale Pumpe, die in Fluidverbindung mit einem Fluidreservoir (z. B. einem Schmiermittelbehälter) und einem Hydrauliksystem steht. Die PTO-Baugruppe umfasst ferner eine passiv betätigte Trennkupplung, die eingerichtet ist, die bidirektionale Pumpe mechanisch von einem Getriebe zu trennen, wenn ein Hauptantrieb in Betrieb ist, und die bidirektionale Pumpe mechanisch mit dem Getriebe zu verbinden, wenn der Hauptantrieb ausgeschaltet wird. Auf diese Weise kann die bidirektionale Pumpe das Getriebe mit Schmiermittel versorgen, wenn der Hauptantrieb ausgeschaltet ist und das Getriebe einen Dreheingang empfängt, wie z. B. beim Abschleppvorgang, oder wenn der Hauptantrieb nicht in Betrieb ist und das Fahrzeug im Schubbetrieb ist. Dadurch wird das Risiko einer Verschlechterung der Komponenten des Getriebesystems unter bestimmten Betriebszuständen, wie z. B. beim Abschleppen, verringert, was die Langlebigkeit des Getriebes erhöht. Durch die passive Betätigung der bidirektionalen Pumpe über die Trennkupplung kann auf Steuerungsalgorithmen oder die manuelle Betätigung durch eine Bedienperson verzichtet werden, falls dies gewünscht wird. Folglich kann die PTO-Baugruppe das Getriebe effizienter und zuverlässiger mit Schmiermittel versorgen, wenn die Antriebsmaschine ausgeschaltet ist oder nicht betrieben werden kann.
Die PTO-Baugruppe kann außerdem ein hydraulisch betätigtes Ventil umfassen, das in Fluidverbindung mit der passiv betätigten Trennkupplung steht. Ferner kann das hydraulisch betätigte Ventil in einem solchen Beispiel eine Betätigungsleitung aufweisen, die hydraulisch mit einer Ablaufleitung der bidirektionalen Pumpe gekoppelt ist. Wenn der Fluiddruck in der Ablaufleitung über einem Schwellendruck liegt, ermöglicht das Ventil einen Fluidstrom von einem Haupthydraulikkreislauf im Hydrauliksystem zu einem hydraulischen Aktuator der Trennkupplung. Wenn also der Fluiddruck im Haupthydraulikkreislauf einen Schwellenwert überschreitet, wird die Trennkupplung ausgerückt. Wenn der Fluiddruck in der Ablaufleitung unter dem Schwellendruck liegt, verhindert das Ventil den Fluidstrom zum hydraulischen Aktuator der Trennkupplung, was umgekehrt das Einrücken der Trennkupplung bewirkt. Auf diese Weise kann die Deaktivierung der bidirektionalen Pumpe so lange verzögert werden, bis das Hydrauliksystem das Getriebe mit ausreichend Fluid versorgt, um die Wahrscheinlichkeit einer Verschlechterung der Komponenten zu verringern.
Es versteht sich, dass die obige Zusammenfassung dazu dient, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher erläutert werden. Sie ist nicht dazu gedacht, die wichtigsten oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert wird, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die die oben oder in anderen Teilen dieser Offenbarung genannten Nachteile beheben.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

1 ist eine schematische Darstellung einer elektrischen Antriebseinheit mit einem Getriebesystem einschließlich einer PTO-Baugruppe.
2 ist ein Hydraulikschema einer PTO-Baugruppe und eines Schmiersystems.
3 ist eine detaillierte Darstellung eines beispielhaften Getriebes.
4 ist eine detaillierte Darstellung einer beispielhaften bodengetriebenen PTO-Baugruppe in dem in 3 dargestellten Getriebe.
5A ist eine detaillierte Darstellung der in 4 dargestellten PTO-Baugruppe mit einer Trennkupplung in einem ausgerückten Zustand.
5B ist eine detaillierte Darstellung der in 4 dargestellten PTO-Baugruppe mit der Trennkupplung im eingerückten Zustand.
6 zeigt ein Verfahren zur Betätigung der Trennkupplung beim Ausschalten der Antriebsmaschine.
7 zeigt ein Verfahren zur Betätigung der Trennkupplung beim Einschalten der Antriebsmaschine.
8 ist ein Zeitdiagramm für ein Anwendungsszenario für eine PTO-Baugruppe mit einer Trennkupplung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Eine Nebenabtriebs (PTO)-Baugruppe mit einer Trennkupplung und einer bidirektionalen Pumpe zur Verwendung mit einem Hydrauliksystem wird hier beschrieben. Die PTO-Baugruppe kann über eine Welle (z. B. eine Ausgangswelle) mit einem Getriebe gekoppelt sein, so dass die PTO-Baugruppe einen Dreheingang erhält, wenn sich die Welle dreht (entweder über eine Antriebsmaschine oder über die Drehung der Räder, z. B. während eines Schleppvorgangs). Die bidirektionale Pumpe versorgt das Hydrauliksystem mit Schmiermittel, wenn der Hauptantrieb (z. B. ein Verbrennungs- oder Elektromotor), die mit dem Getriebe gekoppelt ist, ausgeschaltet wird, indem sie Fluid aus einem Sumpf zu den Getriebekomponenten pumpt. Um diese Funktion zu erreichen, ist die Trennkupplung eingerichtet, die bidirektionale Pumpe passiv vom Getriebe zu trennen, wenn der Hauptantrieb in Betrieb ist, und die bidirektionale Pumpe mechanisch mit dem Getriebe zu verbinden, wenn der Hauptantrieb ausgeschaltet wird. Das Trennen und Verbinden der Pumpe erfolgt über einen Hydraulikkreis, der den Fluidstrom zum Kupplungskolben je nach Fluiddruck im Hydrauliksystem passiv ermöglicht oder verhindert. Wenn die Trennkupplung eingerückt ist, kann die Rotationsenergie von der Getriebewelle auf die bidirektionale Pumpe übertragen werden. Im ausgerückten Zustand wird keine Drehleistung auf die bidirektionale Pumpe übertragen. Folglich wird das Getriebe geschmiert, während sich die Getriebewelle dreht und der Motor oder eine andere geeignete Antriebsmaschine, die mit dem Getriebe gekoppelt ist, ausgeschaltet ist.
Die hier beschriebene PTO-Baugruppe kann in einer beliebigen Anzahl von geeigneten Systemen, wie z. B. einem Getriebe, verwendet werden. Ein beispielhaftes Getriebesystem mit einer PTO-Baugruppe ist in 1 dargestellt. Eine schematische Darstellung eines beispielhaften Hydraulikkreises in einer PTO-Baugruppe ist in 2 dargestellt. Die 3, 4, 5A und 5B zeigen ein Beispiel für eine PTO-Baugruppe und ein Hydrauliksystem. Die Betriebsverfahren für die passiv betätigte PTO-Baugruppe sind in den Flussdiagrammen in 6 und 7 dargestellt. Ein Anwendungsszenario für den Betrieb des passiv betätigten Hydraulikkreises in der PTO-Baugruppe ist in einem Zeitdiagramm in 8 dargestellt.
1 zeigt ein Getriebesystem 100. Das Getriebesystem 100 kann im gezeigten Beispiel in einer elektrischen Antriebseinheit 102 eines Fahrzeugs 104 wie einem Elektrofahrzeug (EV) (z. B. einem batterieelektrischen Fahrzeug (BEV)) enthalten sein, obwohl alternative Beispiele möglich sind, wie z. B. Hybridelektrofahrzeuge (HEV), die einen Verbrennungsmotor für den Antrieb und/oder das Aufladen einer Energiespeichervorrichtung verwenden. In anderen Beispielen kann das Getriebesystem auch in einem Fahrzeugantriebsstrang eingesetzt werden, der ausschließlich einen Verbrennungsmotor als Hauptantrieb verwendet.
Die elektrische Antriebseinheit 102 erzeugt die Antriebskraft für den Fahrzeugantrieb. Das Fahrzeug 104 kann ein Straßenfahrzeug wie eine Limousine oder ein Lastwagen oder ein Geländefahrzeug wie ein Materialtransport-, Bergbau- oder Eisenbahnfahrzeug sein. Allgemeiner ausgedrückt kann das Fahrzeug 104 beispielsweise ein leichtes, mittleres oder schweres Nutzfahrzeug sein.
Die elektrische Antriebseinheit 102 kann eine elektrische Maschine 106 (z. B. einen Traktionsmotor) umfassen. Anstelle der elektrischen Maschine 106 kann jedoch auch ein anderer geeigneter Hauptantrieb verwendet werden, wie z.B. ein Verbrennungsmotor oder ein Hydraulikmotor. Die elektrische Maschine 106 kann Komponenten wie einen Rotor und einen Stator enthalten, die während des Betriebs elektromagnetisch zusammenwirken, um Antriebskraft zu erzeugen. In einem weiteren Beispiel kann es sich bei der elektrischen Maschine um einen Motorgenerator handeln, der dazu ausgelegt ist, während des Regenerationsbetriebs elektrische Energie zu erzeugen.
Die elektrische Maschine 106 kann über einen Wechselrichter 110 mit einer oder mehreren Energiespeichervorrichtung(en) 108 (z. B. einer oder mehreren Traktionsbatterien, Kondensator(en), Brennstoffzelle(n), Kombinationen davon und dergleichen) elektrisch gekoppelt sein, wenn die Maschine als Wechselstrommaschine (AC) ausgelegt ist. In alternativen Beispielen kann jedoch auch eine Gleichstrommaschine verwendet werden.
Die Pfeile 114 kennzeichnen die elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Maschine 106, dem Wechselrichter 110 und der (den) Energiespeichervorrichtung(en) 108. Der Wechselrichter 110 kann ausgelegt sein, Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umzuwandeln und umgekehrt. In einem Anwendungsfall kann es sich bei der elektrischen Maschine 106 und dem Wechselrichter 110 um dreiphasige Vorrichtungen handeln, die im Vergleich zu anderen Motortypen einen höheren Wirkungsgrad erzielen können. Jedoch kommen auch Motoren und Wechselrichter, die dazu ausgelegt sind, mit einer alternativen Anzahl von Phasen zu arbeiten, in Betracht.
Die elektrische Maschine 106 kann drehbar mit dem Getriebesystem 100 gekoppelt sein. Außerdem kann das Getriebesystem 100 ein Mehrganggetriebe 116 (z. B. ein Mehrganggetriebe) mit mehreren Baugruppen umfassen. Wenn das Mehrganggetriebe in einem Elektrofahrzeug verwendet wird, kann es als elektrisches Mehrganggetriebe bezeichnet werden. In anderen Beispielen kann es sich jedoch auch um ein Ein-Gang-Getriebe handeln.
Das Mehrganggetriebe 116 kann eine oder mehrere Kupplungsbaugruppen umfassen, z. B. eine Kupplungsbaugruppe für den höheren oder niedrigeren Bereich 118 und eine Mehrgangkupplungsbaugruppe 120. Die Kupplungsbaugruppe 118 für den höherem oder niedrigeren Bereich kann stromabwärts der Mehrgangkupplungsbaugruppe 120 angeordnet sein. Die Kupplungsbaugruppe 118 für den höherem oder niedrigeren Bereich kann eine Kupplung für den höheren Bereich 122 umfassen, die koaxial zu einer Ausgangswelle 124 angeordnet ist, und eine Kupplung für den niedrigeren Bereich 126, die koaxial zu einer ersten Vorgelegewelle 128 angeordnet ist. In einem anderen Beispiel kann jedoch die Kupplung für den höheren Bereich koaxial zur ersten Vorgelegewelle und die Kupplung für den niedrigeren Bereich koaxial zur Ausgangswelle angeordnet sein. Es versteht sich, dass auch andere Kupplungsarchitekturen im Getriebe verwendet werden können. So können beispielsweise die Anzahl, die Positionierung und/oder die Art der im Getriebe verwendeten Kupplungen geändert werden, um unterschiedliche Endnutzungsziele zu erreichen.
Die Kupplung für den höheren Bereich 122 sowie die anderen hier beschriebenen Kupplungen können Reibungskupplungen sein (z. B. nasse Reibungskupplungen). Die hier beschriebenen Reibungskupplungen können mit unterschiedlichem Einrückgrad (z. B. stufenlos über den Einrückbereich der Kupplung) der Reibscheiben und Zwischenplatten betrieben werden. Außerdem können die hier beschriebenen Reibungskupplungen nasse Reibungskupplungen sein, durch die ein Schmiermittel geleitet wird, um die Lebensdauer der Kupplung zu erhöhen. Insbesondere kann vor, während und/oder nach dem Einrasten Öl zwischen die Reibscheiben geleitet werden, um die Verschlechterung der Reibscheiben langfristig zu verringern. Die Kupplung für den höheren Bereich 122 und die anderen hier beschriebenen Kupplungen können über hydraulische, pneumatische und/oder elektromechanische Aktuatoren eingestellt werden. So können z. B. hydraulisch betätigte Kolben verwendet werden, um das Ein- und Ausrücken der Kupplung einzuleiten. Für die elektromechanische Betätigung der Kupplung können in anderen Beispielen jedoch auch Elektromagnete verwendet werden. Durch den Einsatz von Reibungskupplungen lassen sich Leistungsunterbrechungen bei Schaltvorgängen reduzieren, wodurch die Leistung des Getriebes erhöht wird. In anderen Beispielen können jedoch auch andere Arten von Kupplungen, wie z. B. Klauenkupplungen, im Getriebe verwendet werden.
Im Beispiel der Reibungskupplung beinhaltet die Kupplung für den höheren Bereich 122 einen inneren Träger 130 und einen äußeren Träger 132. Auf dem inneren Träger 130 ist ein erster Satz von Platten und auf dem äußeren Träger 132 ein zweiter Satz von Platten montiert. Diese Platten können reibschlüssig ineinandergreifen, wenn die Kupplung geschlossen ist, um eine Drehmomentübertragung vom inneren Träger 130 auf den äußeren Träger 132 zu ermöglichen. Umgekehrt können die Platten bei geöffneter Kupplung reibschlüssig ausgerückt sein. So kann die Kupplung im geschlossenen Zustand eingerückt und im geöffneten Zustand ausgerückt sein. Der äußere Träger 132 kann fest mit einem Zahnrad 134 gekoppelt sein, das fest mit der Ausgangswelle 124 verbunden ist. Ein Lager 136 kann als Drehverbindung zwischen dem inneren Träger 130 und der Ausgangswelle 124 dienen. Das Lager 136 sowie die anderen hier beschriebenen Lager können einen Innenring, einen Außenring und Rollenelemente (z. B. zylindrische Rollen, Kegelrollen, Kugeln und dergleichen) umfassen. Die in 1 dargestellten inneren Kupplungsträger sind mit einem einzigen Lager gekoppelt. Es versteht sich jedoch, dass die Kupplungsträger in anderen Beispielen mit mehreren Lagern gekoppelt sein können. Außerdem ist der innere Träger 130 fest mit einem Zahnrad 138 gekoppelt, das mit einem Zahnrad 140 kämmt, welches fest mit der ersten Vorgelegewelle 128 verbunden ist.
Wiederum im Beispiel der Reibungskupplung umfasst die Kupplung für den niedrigeren Bereich 126 einen inneren Träger 142 und einen äußeren Träger 144, an denen jeweils unterschiedliche Sätze von Platten montiert sind und die in Bezug auf das Ein- und Ausrücken der Platten ähnlich funktionieren wie die Kupplung für den höheren Bereich 122. Die anderen hier beschriebenen Reibungskupplungen des Mehrganggetriebes 116 umfassen ebenfalls Platten, die in ähnlicher Weise funktionieren, so dass eine erneute Beschreibung der Lamellen der Kürze halber weggelassen wird. Der innere Träger 142 kann fest mit einem Zahnrad 146 gekoppelt sein, das mit dem Zahnrad 134 kämmt. Umgekehrt kann der äußere Träger 144 fest mit dem Zahnrad 140 gekoppelt sein, das mit dem Zahnrad 138 und einem Zahnrad 148 kämmt.
Im gezeigten Beispiel sind die Kupplungen für den höheren oder niedrigeren Bereich 122 und 126 entlang ihrer Drehachsen 150 und 151 axial versetzt. Auf diese Weise ist die Raumeffizienz des Getriebes im Vergleich zu Kupplungen mit gleicher Position entlang ihrer jeweiligen Drehachse erhöht. In anderen Beispielen können die Kupplungen für den höheren oder niedrigeren Bereich jedoch alternative axiale Positionen aufweisen.
Wie dargestellt, kann die Ausgangswelle 124 zwei mechanische Schnittstellen 152 aufweisen, die dazu ausgelegt sind, mechanisch mit nachgelagerten Komponenten des Antriebsstrangs wie Wellen, Gelenken und dergleichen verbunden zu werden, die mechanische Leistung auf Antriebsachsenbaugruppen 154 übertragen, die jeweils ein Differential, Achswellen (z.B. Halbwellen), Antriebsräder und dergleichen umfassen können. Diese mechanische Leistungsübertragung ist durch Pfeile 155 gekennzeichnet. In anderen Beispielen kann die Ausgangswelle 124 eine mechanische Schnittstelle oder mehr als zwei mechanische Schnittstellen beinhalten.
Die Ausgangswelle 124 kann außerdem ein PTO-Zahnradsatz 125 enthalten. Die Ausgangswelle 124 kann abnehmbar mit einem Zahnrad 111 gekoppelt sein, das mit einem Zahnrad 113 kämmt. Das Zahnrad 113 kann entweder fest oder abnehmbar mit der PTO-Baugruppe 112 gekoppelt oder in diese integriert sein. Die PTO-Baugruppe 112 kann als bodengetriebene PTO-Baugruppe bezeichnet werden, die über die Drehung der Ausgangswelle 124 angetrieben wird, z. B. beim Abschleppen. Der hier beschriebene Abschleppvorgang ist ein Betriebszustand, bei dem die Antriebsmaschine nicht in Betrieb ist und sich die Antriebsräder des Fahrzeugs drehen, weil das Fahrzeug 104 an einem Abschleppfahrzeug (z. B. einem Abschleppwagen) befestigt ist. In alternativen Beispielen kann die PTO-Baugruppe 112 jedoch von einer anderen Welle im Getriebe 116 angetrieben werden. Die PTO-Baugruppe 112 versorgt ein Hydrauliksystem 127 mit Fluid (z. B. Schmiermittel), das wiederum Getriebekomponenten mit Fluidbedarf zur Schmierung und/oder Betätigung versorgt, wie z. B. Kupplungen, Lager und dergleichen. Der Pfeil 129 bezeichnet die fluidische Verbindung zwischen der PTO-Baugruppe 112 und dem Hydrauliksystem 127, auf die in den 2-5B näher eingegangen wird. Es versteht sich, dass der PTO-Zahnradsatz 125 in die PTO-Baugruppe 112 integriert werden kann und die PTO-Zahnradsatz als eine Einheit ausgebildet sein kann, die abnehmbar mit der Ausgangswelle 124 gekoppelt ist. Auf diese Weise kann die PTO-Baugruppe 112 zu einem späteren Zeitpunkt im Herstellungsprozess effizient in das Getriebe eingebaut sein, im Vergleich zu PTOs, die an vorgelagerten Stellen am Getriebe angebracht sind. Die Konstruktion der PTO-Baugruppe und des Zahnrads als monolithische Einheit ermöglicht es, den Anwendungsbereich der PTO-Baugruppe zu erweitern und gleichzeitig die funktionalen Fähigkeiten des Getriebes zu erhöhen.
In einigen Beispielen umfasst die Mehrgangkupplungsbaugruppe120 zwei oder mehr Kupplungen, die auf einer zweiten Vorgelegewelle 156 und einer dritten Vorgelegewelle 158 angeordnet sind. Im Einzelnen ist im gezeigten Beispiel ein erstes Kupplungspaar, das eine erste Zahnradkupplung 160 und eine dritte Zahnradkupplung 162 beinhaltet, koaxial zur dritten Vorgelegewelle 158 angeordnet, und ein zweites Kupplungspaar, das eine zweite Zahnradkupplung 164 und eine vierte Zahnradkupplung 165 beinhaltet, ist koaxial zur zweiten Vorgelegewelle 156 angeordnet.
Die zweite Zahnradkupplung 164 kann einen inneren Träger 166 und einen äußeren Träger 167 umfassen. Der innere Träger 166 kann fest mit dem Zahnrad 148 gekoppelt sein, das mit dem Zahnrad 140 kämmt. Der äu-ßere Träger 167 kann fest mit der zweiten Vorgelegewelle 156 gekoppelt sein.
Die vierte Zahnradkupplung 165 kann einen inneren Träger 168 und einen äußeren Träger 169 umfassen. Der innere Träger 168 kann fest mit einem Zahnrad 170 gekoppelt sein, das mit einem Zahnrad 171 auf der ersten Vorgelegewelle 128 kämmt. Der äußere Träger 169 kann wiederum fest mit der zweiten Vorgelegewelle 156 gekoppelt sein.
Die erste Zahnradkupplung 160 kann einen inneren Träger 172 und einen äußeren Träger 173 umfassen. Der innere Träger 172 kann fest mit einem Zahnrad 174 gekoppelt sein, das drehbar mit dem Zahnrad 140 gekoppelt ist, wie durch die gekrümmte Linie 178 dargestellt. Mit anderen Worten: Das Zahnrad 174 kann mit dem Zahnrad 140 kämmen. In anderen Beispielen kann das Zahnrad 174 jedoch über eine mechanische Verbindung mit dem Zahnrad 140 gekoppelt sein, z. B. über ein oder mehrere Zahnräder, Wellen, Gelenke und dergleichen. Der innere Träger 172 kann fest mit der dritten Vorgelegewelle 158 gekoppelt sein.
Die dritte Zahnradkupplung 162 kann einen inneren Träger 175 und einen äußeren Träger 176 umfassen. Der innere Träger 175 kann fest mit einem Zahnrad 177 gekoppelt sein, das drehbar mit einem Zahnrad 179 auf der ersten Vorgelegewelle 128 gekoppelt ist, wie durch die gekrümmte Linie 180 dargestellt. Mit anderen Worten: Das Zahnrad 177 kann mit dem Zahnrad 179 kämmen. In anderen Beispielen kann das Zahnrad 177 jedoch über eine mechanische Verbindung mit dem Zahnrad 179 gekoppelt sein, z. B. über ein oder mehrere Zahnräder, Wellen, Gelenke und dergleichen. Der innere Träger 175 kann fest mit der dritten Vorgelegewelle 158 gekoppelt sein.
Das Mehrganggetriebe 116 beinhaltet im gezeigten Beispiel außerdem eine Eingangsbaugruppe 181, die eine Eingangswelle 182 mit einem Zahnrad 183 und einem Zahnrad 184 beinhaltet, die fest mit ihr gekoppelt sind. Das Zahnrad 183 kämmt mit einem Zahnrad 185, das fest mit der dritten Vorgelegewelle 158 gekoppelt ist. Das Zahnrad 185 ist drehbar mit einem Zahnrad 186 verbunden, das fest mit der zweiten Vorgelegewelle 156 gekoppelt ist, wie durch die gekrümmte Linie 187 gekennzeichnet.
Mit anderen Worten: Das Zahnrad 185 kann mit dem Zahnrad 186 kämmen. In anderen Beispielen kann das Zahnrad 185 jedoch über eine mechanische Verbindung mit dem Zahnrad 186 gekoppelt sein, z. B. über ein oder mehrere Zahnräder, Wellen, Gelenke und dergleichen. Außerdem kämmt das Zahnrad 184 mit einem Zahnrad 188 auf einer Schnittstellenwelle 189 der elektrischen Maschine. Die Schnittstellenwelle 189 der elektrischen Maschine ist ihrerseits mit einer Rotorwelle der elektrischen Maschine 106 gekoppelt.
Die Eingangswelle 182 umfasst ferner ein fest mit ihr gekoppeltes Zahnrad 107. Das Zahnrad 107 kann mit einem Zahnrad 197 kämmen, das fest oder abnehmbar mit einer Pumpe 191 (z. B. einer Ladepumpe) gekoppelt sein kann. So kann die elektrische Maschine 106 die Pumpe 191 mit Drehleistung versorgen. Die Pumpe 191 kann unter Druck stehendes Fluid (z. B. Schmiermittel wie Mineralöl und/oder synthetisches Öl) an Kupplungen zur Betätigung und/oder Schmierung sowie an Lager und/oder andere Getriebekomponenten mit Fluidbedarf liefern.
Eine zweite elektrische Maschine 198 kann zusätzlich mit dem Mehrganggetriebe 116 gekoppelt sein, in einem Beispiel über ein Zahnrad 199, das mit dem Zahnrad 184 kämmt. In anderen Beispielen kann jedoch die zweite elektrische Maschine 198 in der elektrischen Antriebseinheit 102 weggelassen werden.
Die Ausgangswelle 124 kann unterhalb der Vorgelegewellen 128, 156, 158 sowie einer Eingangswelle 182 angeordnet sein. Auf diese Weise erreicht das Getriebe das gewünschte Gefälle, das in einer Vielzahl von Fahrzeugen anwendbar ist. In anderen Beispielen kann die Ausgangswelle jedoch oberhalb mindestens einer der Vorgelegewellen angeordnet sein.
Das Mehrganggetriebe 116 kann ferner Lager 147 umfassen, die mit den inneren Trägern der Kupplungen und den entsprechenden Wellen gekoppelt sind, die koaxial zu den inneren Trägern liegen. Auf diese Weise können sich die inneren Träger unabhängig von den Wellen drehen, wenn die Kupplungen ausgerückt sind.
Das Fahrzeug 104 kann außerdem ein Steuerungssystem 190 mit einer Steuerung 192 enthalten, wie in 1 dargestellt. Die Steuerung 192 kann einen Mikrocomputer mit Komponenten wie einem Prozessor 193 (z. B. eine Mikroprozessoreinheit), Eingangs-/Ausgangsanschlüssen, einem elektronischen Speichermedium 194 für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte (z. B. ein Festwertspeicherchip, ein Nur-Lese-Speicher, ein Diagnosespeicher, ein Datenbus und dergleichen) einschließen. Das Speichermedium kann mit computerlesbaren Daten programmiert werden, die Befehle darstellen, welche von einem Prozessor zur Durchführung der hier beschriebenen Verfahren und Steuertechniken sowie anderer Varianten ausgeführt werden können, die erwartet werden, aber nicht ausdrücklich aufgeführt sind.
Die Steuerung 192 kann verschiedene Signale von Sensoren 195 empfangen, die mit verschiedenen Bereichen des Fahrzeugs 104 und dem Mehrganggetriebe 116 gekoppelt sind. Zu den Sensoren 195 kann beispielsweise ein Pedalpositionssensor gehören, der die Betätigung eines vom Fahrer betätigten Pedals wie eines Gas- und/oder Bremspedals erkennt, ein Drehzahlsensor an der Getriebeausgangswelle, ein Sensor für den Ladezustand der Energiespeichervorrichtung (SOC), Kupplungspositionssensoren usw.. Die Motordrehzahl kann anhand der vom Wechselrichter an die elektrische Maschine gelieferten Leistung ermittelt werden. Eine Eingabevorrichtung 145 (z. B. Gaspedal, Bremspedal, Fahrmoduswähler, Kombinationen davon und Ähnliches) kann außerdem Eingabesignale liefern, die die Absicht des Fahrers zur Fahrzeugsteuerung anzeigen.
Nach dem Empfang der Signale von den verschiedenen Sensoren 195 aus 1 verarbeitet die Steuerung 192 die empfangenen Signale und setzt verschiedene Aktuatoren 196 von Komponenten des Fahrzeugs und/oder des Getriebes ein, um die Komponenten auf der Grundlage der empfangenen Signale und der im Speicher der Steuerung 192 gespeicherten Anweisungen einzustellen. So kann die Steuerung 192 beispielsweise ein Gaspedalsignal empfangen, das die Anforderung der Bedienperson nach einer stärkeren Fahrzeugbeschleunigung anzeigt. Als Reaktion darauf kann die Steuerung 192 den Betrieb des Wechselrichters 110 anweisen, um die mechanische Leistung der elektrischen Maschine anzupassen und die von der elektrischen Maschine 106 an das Mehrganggetriebe 116 abgegebene Leistung zu erhöhen. Die Steuerung 192 kann so ausgelegt sein, dass sie unter bestimmten Betriebszuständen Befehle an die Kupplungen 122, 126, 160, 162, 164, 165 zum Ein- und Ausrücken der Kupplungen sendet. So kann beispielsweise ein Steuerbefehl an die Kupplung für den höheren Bereich 122 gesendet werden, und als Reaktion auf den Empfang des Befehls kann ein Aktuator in der Kupplung die Kupplung auf der Grundlage zum Einrücken oder Ausdrücken der Kupplung einstellen. Die anderen steuerbaren Komponenten im Fahrzeug können in ähnlicher Weise funktionieren, z. B. in Bezug auf Sensorsignale, Steuerbefehle und Aktuatoreinstellung.
Ein Achsensystem ist in 1 sowie in den 2-5B als Referenz dargestellt. In einem Beispiel kann die z-Achse eine vertikale Achse sein (z. B. parallel zu einer Gravitationsachse), die x-Achse kann eine seitliche Achse sein (z. B. eine horizontale Achse), und/oder die y-Achse kann eine Längsachse sein. In anderen Beispielen können die Achsen jedoch auch andere Ausrichtungen haben.
Das Mehrganggetriebe 116 kann dazu ausgelegt sein, mit einer gleichen Anzahl von Vorwärts- und Rückwärtsgängen zu arbeiten. In dem abgebildeten Beispiel verfügt das Getriebe über acht Vorwärts- und Rückwärtsgänge. Das Getriebe kann jedoch auch mit einer anderen Anzahl von Gängen ausgelegt sein, die in einigen Fällen symmetrisch sein können. So kann das Getriebe beispielsweise zwei, drei, vier oder sechzehn Vorwärts- und/oder Rückwärtsgänge haben.
Um das Mehrganggetriebe 116 im Rückwärtsgang zu betreiben, kann die elektrische Maschine 106 die Rotorwelle in die entgegengesetzte Richtung wie im Vorwärtsgang drehen. Durch diese Konstruktion der elektrischen Maschine 106 kann die Kompaktheit des Getriebes im Vergleich zu Getrieben mit mechanischen Umkehrvorrichtungen verringert sein. In anderen Beispielen kann das Getriebe jedoch eine mechanische Umkehrung aufweisen, die die Raumeffizienz des Systems verringert.
Das Getriebe 116 wird als eine mögliche beispielhafte Ausführungsform beschrieben, und andere Konfigurationen von beispielhaften Getriebesystemen mit anderen Konfigurationen von Kupplungen, Zahnrädern und/oder Wellen sind möglich, ohne dass der Umfang dieser Offenbarung verlassen wird. So kann beispielsweise die elektrische Maschine 106 und/oder die elektrische Maschine 198 durch einen oder mehrere Verbrennungsmotor(en) ersetzt werden. In anderen Beispielen kann das Mehrganggetriebe eine erste Antriebsachsenbaugruppe mit Antriebskraft versorgen, während ein Verbrennungsmotor eine zweite Antriebsachse mit Antriebskraft versorgt. In anderen Ausführungsformen kann auch ein Verbrennungsmotor zum Aufladen der Energiespeichervorrichtung(en) 108 vorgesehen sein. Es versteht sich jedoch, dass bei Verwendung des Getriebes in einem reinen Elektrofahrzeug das System vereinfacht werden kann, wodurch sich die Herstellungskosten und das Risiko eines Komponentenausfalls verringern.
2 zeigt schematisch ein Hydrauliksystem 200 und einen passiven hydraulischen Betätigungskreises 201 in einer PTO-Baugruppe 203. Es versteht sich, dass die PTO-Baugruppe 203 und das in 2 dargestellte Hydrauliksystem 200 sowie die anderen hier beschriebenen PTO-Baugruppen in das in 1 dargestellte Getriebesystem oder ein anderes geeignetes System integriert werden können.
Das Hydrauliksystem 200 kann mehrere hydraulische Vorrichtungen und ein Überdruckventil 216 umfassen, die in Fluidverbindung mit einem Fluidreservoir (z. B. einem Schmiermittelsumpf) stehen. Das Hydrauliksystem 200 kann Fluid (z. B. Schmiermittel wie Öl) aus dem Sumpf aufnehmen. Das Hydrauliksystem 200 kann dazu dienen, die Komponente(n) 214 (z. B. Getriebekomponenten), die Schmiermittel benötigen, mit Fluid zu versorgen, während der Hauptantrieb (z. B. die elektrische Maschine 106 von 1 oder ein Verbrennungsmotor) ausgeschaltet ist. Wie hier beschrieben, ist das Ausschalten des Hauptantrieb ein Betriebszustand, in dem der Hauptantrieb keine mechanische Leistung erzeugt und/oder auf nachgelagerte Komponenten überträgt. Während des Ausschaltens des Hauptantriebs, wenn eine Pumpe 205 (z. B. eine Schmiermittelpumpe) nicht in Betrieb ist, und während sich die Getriebeausgangswelle (z. B. die Ausgangswelle 124) oder eine andere geeignete Welle, mit der die PTO-Baugruppe verbunden ist, dreht (z. B. beim Abschleppen des Fahrzeugs), ist die PTO-Baugruppe 203 so ausgelegt, dass sie die Komponente(n) 214 über das Hydrauliksystem 200 mit Schmiermittel versorgt. Auf diese Weise wird das System (z. B. das Getriebe) über einen größeren Bereich von Betriebszuständen geschmiert, was die Langlebigkeit des Systems im Vergleich zu Systemen erhöht, die nicht für die Schmierung von Komponenten während des Abschleppens ausgelegt sind. Die Pumpe 205 kann mit einer Hydraulikleitung 256 an einer Verbindungsstelle 254 in Fluidverbindung stehen, wobei die Hydraulikleitung 256 in Fluidverbindung mit der/den Hydraulikkomponente(n) 214 (z. B. Getriebesystemkomponenten) steht.
In einigen Beispielen umfasst die PTO-Baugruppe 203 eine Trennkupplung 206 (z. B. eine passiv betätigte Trennkupplung) und eine bidirektionale Pumpe 208. Außerdem kann die PTO-Baugruppe 203 ein hydraulisch betätigtes Ventil 202 (z. B. einen Druckanschluss) enthalten. Das hydraulisch betätigte Ventil 202 kann die Verwendung von unter Druck stehendem Schmiermittel im Hydrauliksystem 200 ermöglichen, um das Ventil passiv zu betätigen, im Gegensatz zu manuell betätigten Ventilen oder aktiv gesteuerten Ventilen (z. B. Magnetventilen), die eine programmierte Steuerlogik erfordern. Wenn beispielsweise der Fluidduck, der auf das Ventil 202 ausgeübt wird, größer als ein Schwellenwert ist, geht das Ventil in eine offene Position über, in der unter Druck stehendes Fluid von einer Pumpe (z. B. einer Getriebedruckpumpe) im Getriebe oder einem anderen geeigneten System über eine Zulaufleitung 207 zum Ventil 202, dann durch das Ventil 202 und anschließend zu einem hydraulischen Aktuator 204 in der Trennkupplung 206 fließen kann. Umgekehrt geht das Ventil in eine geschlossene Position über, in der der unter Druck stehenden Fluidstrom durch das Ventil verhindert wird, wenn der auf das Ventil ausgeübte Schmiermitteldruck unter den Schwellenwert fällt.
Darüber hinaus ermöglicht die bidirektionale Pumpe 208 das Fördern von Schmiermittel aus einem Sumpf 210 in das Hydrauliksystem (z. B. ein Getriebeschmierungspumpe) durch Drehen einer Pumpeneingangswelle 244 in beide Richtungen. So kann die bidirektionale Pumpe 208 das Getriebe während des Betriebs, z. B. beim Abschleppen, mit Schmiermittel versorgen, wenn der Hauptantrieb ausgeschaltet ist und sich die Ausgangswelle entweder in Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung dreht, im Gegensatz zu einer unidirektionalen Pumpe, bei der das Schmiermittel nur in eine der beiden Richtungen gepumpt werden kann. Außerdem kann die Pumpeneingangswelle 244 drehbar mit einer Getriebewelle, z. B. einer Ausgangswelle, gekoppelt sein.
Der passive hydraulische Betätigungskreis 201 ist so ausgelegt, dass er das Ein- und Ausrücken der Trennkupplung 206 basierend auf dem Schmiermitteldruck im Hydrauliksystem 200 auslöst. Das Ausschalten und Einschalten der Antriebsmaschine verändert den Druck im Kreislauf, um die Trennkupplung 206 ein- bzw. auszurücken. Dieser passive Betätigungskreis reduziert den Bedarf an anderen Aktuatoren wie Magnetventilen oder manuellen Aktuatoren, die die Komplexität des Systems erhöhen und den Zeitaufwand für die Vorbereitung des Fahrzeugs auf bestimmte Vorgänge, wie z. B. den Abschleppvorgang, verlängern können, falls gewünscht.
Der passive hydraulische Betätigungskreis 201 leitet Hydraulikflüssigkeit (z. B. auf Mineralölbasis und/oder synthetisches Öl) zur Steuerung verschiedener Hydraulikkomponenten. Der passive hydraulische Betätigungskreis 201 verwendet Fluiddruck, um die Trennkupplung 206 ein- und auszurücken (oder das Ein- und Ausrücken aufrechtzuerhalten). Um diese Fluidführung zu erreichen, kann der passive hydraulische Betätigungskreis 201 mehrere Fluidverteilungskomponenten enthalten, die Ventile, Leitungen, Rohre und dergleichen umfassen können.
In dem in 2 dargestellten Beispiel umfasst das Hydrauliksystem 200 das hydraulisch betätigte Ventil 202, das mit dem hydraulischen Aktuator 204 in Fluidverbindung steht. Der Druck im hydraulische Aktuator 204 bestimmt die Betätigung der Trennkupplung 206. Der Betriebszustand der bidirektionalen Pumpe 208 ist abhängig vom Betätigungszustand (eingerückt oder ausgerückt) der Trennkupplung 206.
Das Hydrauliksystem 200 kann eingerichtet sein, mehrere Kupplungen hydraulisch zu betätigen und/oder mehrere hydraulische Vorrichtungen (z. B. Hydraulikpumpen) mit Schmiermittel zu versorgen, die jeweils in Fluidverbindung mit einem entsprechenden hydraulisch betätigten Ventil stehen.
Die bidirektionale Pumpe 208, bei der es sich in einigen Beispielen um eine bidirektionale hydraulische Schmiermittelpumpe mit Konstantpumpe handeln kann. Die bidirektionale Pumpe 208 kann in Fluidverbindung mit dem Sumpf 210 stehen und über eine Aufnahmeleitung 248 Schmiermittel aus diesem erhalten. Außerdem kann die bidirektionale Pumpe 208 eine hydraulische Verdrängerpumpe sein, die ein Gehäuse und eine Pumpvorrichtung (z. B. eine Hubkolben- (z. B. Kugelkolbenpumpe) oder Drehkolbenvorrichtung) hat, die dazu ausgelegt ist, bei jedem Zyklus ein unter Druck stehendes Schmiermittel zu liefern. Die Rückschlagventile 228 und 230 in einer Gleichrichterkonfiguration ermöglichen es der bidirektionalen Pumpe 208, die Schmierung in beiden Drehrichtungen zu gewährleisten, wie im abgebildeten Beispiel. In anderen Beispielen können jedoch auch andere Pumpenkonfigurationen verwendet werden, die eine bidirektionale Funktion ermöglichen.
Das Hydrauliksystem 200 kann außerdem ein Überdruckventil 216 umfassen, das über die Fluidrückführleitung 250 mit dem Sumpf 210 in Fluidverbindung steht. Das Überdruckventil 216 ist im gezeigten Beispiel ein hydraulisch gesteuertes Ventil, das dazu ausgelegt ist, das Schmiermittel selektiv in den Sumpf 210 zurückzuleiten, wenn der Druck in der Ablaufleitung 256 einen Schwellenwert überschreitet. Auf diese Weise können Überdruckzustände im Hydrauliksystem 200, z. B. beim Kaltstart, auf Wunsch vermieden werden. Das Überdruckventil 216 ist mit einer Feder 217 dargestellt, die den Druck vorgibt, bei dem sich das Ventil öffnet. Auf diese Weise kann das Überdruckventil 216 passiv gesteuert (z. B. geöffnet und/oder geschlossen) werden, um Überdruckbedingungen im passiven hydraulischen Betätigungskreis 201 zu vermeiden. Es wurden jedoch auch Überdruckventile mit alternativen Konstruktionen in Betracht gezogen. Der Druck im Hydrauliksystem 200 kann sich auf den Fluidduck stromabwärts von einer Verbindungsstelle 254 beziehen.
Die bidirektionale Pumpe 208 setzt die Komponente bzw. die Komponenten 214 über die Ablaufleitung 256 unter Druck und führt ihnen Schmiermittel zu. Außerdem kann die bidirektionale Pumpe 208 in Fluidverbindung mit der Betätigungsleitung 246 stehen. Auf diese Weise kann die bidirektionale Pumpe das Ventil 202 öffnen und eine Fluidverbindung zwischen dem Hydrauliksystem und dem hydraulischen Aktuator herstellen.
Des Weiteren kann in einem Beispiel das Schmiermittel vom hydraulisch betätigten Ventil 202 über eine Ablaufleitung 258 durch ein Rückschlagventil 220 und einen Durchflussbegrenzer 242 in den Sumpf 210 zurückgeführt werden, bevor er in den Sumpf 210 zurückkehrt.
In einigen Beispielen kann der hydraulische Aktuator 204 eine Hydraulikkammer 270, einen Betätigungskolben 272 und eine Feder 240 umfassen. Der hydraulische Aktuator 204 kann die Trennkupplung 206 betätigen. Obwohl die Trennkupplung 206 und der hydraulische Aktuator 204 in 2 separat dargestellt sind, kann der Kupplungsaktuator in die Trennkupplung integriert sein, wie weiter unten beschrieben wird. Der Betätigungskolben 272 kann in der Hydraulikkammer 270 axial verschiebbar sein. In einigen Beispielen kann die Trennkupplung 206 eine hydraulisch betätigte Klauenkupplung sein. In anderen Beispielen können jedoch auch andere Arten von hydraulisch betätigten Kupplungen verwendet werden.
Unter Druck stehendes Fluid kann der Hydraulikkammer 270 von dem hydraulisch betätigten Ventil 202 über eine Hydraulikzufuhrleitung 280 zugeführt werden, wenn das Ventil 202 geöffnet ist und einen Fluidstrom ermöglicht. Außerdem kann das hydraulisch betätigte Ventil 202 in Fluidverbindung mit der Betätigungsleitung 246 stehen. Außerdem kann die Ablaufleitung 256 über eine oder mehrere zusätzliche Schmiermittelleitungen mit einer oder mehreren geschmierten Getriebekomponenten in Fluidverbindung stehen.
Die Trennkupplung 206 ist so ausgelegt, dass sie einrastet, wenn der Schmiermitteldruck in der Hydraulikkammer 270 unter einen Schwellenwert (z. B. einen positiven Wert ungleich Null) fällt, um den Betätigungskolben 272 in eine eingefahrene Position zu bringen. Die Trennkupplung 206 kann so ausgelegt sein, dass sie auskuppelt, wenn der Schmiermitteldruck in der Hydraulikkammer 270 über dem Schwellenwert liegt und sich der Betätigungskolben 272 in einer ausgefahrenen Stellung befindet, da der Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer 270 den Betätigungskolben 272 in die ausgefahrene Position bewegt und die Feder 240 zusammendrückt. Wie hier näher beschrieben wird, kann die Verringerung des Drucks in der Hydraulikkammer 270 die Kraft auf die Feder 240 verringern, so dass die Feder 240 den Betätigungskolben 272 in die zurückgezogene Position zurückführt und dadurch die Trennkupplung 206 einrückt.
Wie bereits erwähnt, ist das hydraulisch betätigte Ventil 202 so ausgelegt, dass es dem hydraulischen Aktuator 204 passiv unter Druck stehendes Schmiermittel zuführt, wenn der auf das Ventil ausgeübte Fluiddruck über einen Schwellenwert (z. B. einen positiven Wert ungleich Null) ansteigt, so dass das Ventil 202 in eine offene Konfiguration übergeht, in der ein Schmiermittelfluss zwischen einem Hauptkreislauf im Hydrauliksystem (der das Kupplungssteuerungssystem speisen kann) und dem hydraulischen Aktuator 204 möglich ist. Das hydraulisch betätigte Ventil 202 kann eine Feder 282 enthalten, die zusammengedrückt wird, wenn das Ventil 202 in die offene Konfiguration übergeht. Bei Betätigung ermöglicht das hydraulisch betätigte Ventil 202 den unter Druck stehenden Fluidstrom aus dem Hauptkreislauf (der auch das Kupplungssteuerungssystem speist) im Hydrauliksystem durch das hydraulisch betätigte Ventil 202 und in die Hydraulikzufuhrleitung 280. Das Schmiermittel kann aktiv durch das hydraulisch betätigte Ventil 202 fließen, während der Hauptantrieb in Betrieb ist, und bewirkt, dass die Schmiermittelpumpe 205 einen Schmiermittelfluss oberhalb eines Schwellendrucks erzeugt. So kann die Trennkupplung 206 ausgerückt sein, während die Antriebsmaschine in Betrieb ist und umgekehrt.
Wenn die Antriebsmaschine des Fahrzeugs von einem Betriebszustand in einen ausgeschalteten Zustand umgeschaltet wird, fällt der Systemdruck vom Getriebe unter einen Schwellenwert, und die Feder 240 bringt den hydraulischen Aktuator 204 in eine Position zurück, in der die Trennkupplung 206 eingerückt wird. Anschließend lässt die bidirektionale Pumpe 208 unter Druck stehendes Fluid zu der/den Komponente(n) 214 sowie zum Ventil 202 fließen. Wenn der auf das Ventil 202 ausgeübte Fluiddruck den Schwellenwert überschreitet, wird das Ventil geschlossen, wodurch der Fluidstrom vom Hauptkreislauf zum hydraulischen Aktuator 204 unterbrochen wird. Das in den Leitungen verbleibende Fluid wird über den Durchflussbegrenzer 242 (z. B. Drosselventil) in den Sumpf 210 abgelassen, um die Entleerung des Fluids zu ermöglichen, damit das hydraulisch betätigte Ventil 202 eingefahren werden kann.
Außerdem wird durch das Einrücken der Trennkupplung 206 die bidirektionale Pumpe 208 aktiviert, indem die Übertragung von Rotationsenergie von einer Getriebewelle (z. B. der Getriebeausgangswelle) auf die Pumpeneingangswelle 244 der bidirektionalen Pumpe 208 ermöglicht wird. Durch die Drehung der Pumpeneingangswelle 244 wird die bidirektionale Pumpe 208 in Drehung versetzt, so dass Schmiermittel aus dem Sumpf 210 angesaugt und zur Schmierung der Komponente(n) 214 gefördert werden kann. Ein erster Anschluss 224 (z. B. ein Einlass) der bidirektionalen Pumpe 208 kann in Fluidverbindung mit dem ersten Paar Rückschlagventile 228 stehen und ein zweiter Anschluss 226 (z. B. Auslass) der bidirektionalen Pumpe 208 kann in Fluidverbindung mit dem zweiten Paar Rückschlagventile 230 stehen. Das erste Paar Rückschlagventile 228 kann eingerichtet sein, den Schmiermittelfluss aus dem Sumpf in Richtung des Auslasses 226 zu ermöglichen. Das zweite Paar Rückschlagventile 230 kann eingerichtet sein, den Schmiermittelfluss vom Auslass 226 zur Ablaufleitung 256 zu ermöglichen. Die paarweise angeordneten Rückschlagventile ermöglichen es der Pumpe, einen Dreheingang in entgegengesetzte Richtungen aufzunehmen und Schmiermittel an die nachgelagerten Komponenten zu liefern. Das Schmiermittel kann dann in einen Ölkühler 212 fließen, bevor es ein weiteres Rückschlagventil 232 passiert und dann zu der/den Komponente(n) 214 im System, z. B. dem Getriebesystem, fließt. Der Ölkühler 212 kann eingerichtet sein, die Temperatur des Schmiermittels zu steuern, das der/den Komponente(n) 214 zugeführt wird, wenn die Antriebsmaschine ausgeschaltet ist und die bidirektionale Pumpe z. B. das Getriebe schmiert. Umgekehrt kann bei Betrieb des Hauptantriebs in einigen Beispielen ein Getriebekühler verwendet werden, um die Temperatur des Schmiermittels zu kontrollieren. In anderen Beispielen kann der Ölkühler jedoch auch an einer anderen Stelle positioniert oder aus dem System entfernt werden.
Außerdem steigt der Druck des von der bidirektionalen Pumpe 208 erzeugten Schmiermittelstroms, wenn der Hauptantrieb vom ausgeschalteten Zustand in den Betriebszustand übergeht. Infolgedessen fließt das Schmiermittel durch die Betätigungsleitung 246 zum hydraulisch betätigten Ventil 202 und passiert dabei ein Rückschlagventil 222. Das Rückschlagventil 222 und andere hier beschriebene Rückschlagventile ermöglichen einen Schmiermittelfluss in eine Richtung, wenn der Druck stromaufwärts des Ventils einen mit dem Ventil verbundenen Schwellenwert überschreitet. Beispielsweise lässt das Rückschlagventil 232 den Schmiermittelfluss von der bidirektionalen Pumpe 208 zu einer Verbindungsstelle 254 zu, aber nicht von dem Anschluss 254 zur bidirektionalen Pumpe 208. Die Rückschlagventile 228 und 230 können in einer bidirektionalen Pumpenbaugruppe 231 enthalten sein.
Das Hydrauliksystem 200 kann ferner einen Drucksensor 262 (z. B. einen Druckschalter) enthalten, der eingerichtet sein kann, eine Rückmeldung an eine Steuereinheit (z. B. eine Getriebesteuereinheit) zu liefern, die anzeigt, ob die bidirektionale Pumpe 208 ausgeschaltet ist (z. B. 0 bar erzeugt), wenn der Hauptantrieb in Betrieb ist.
In den 3-5B ist ein Beispiel für eine PTO-Baugruppe 350 dargestellt, die in einem System 300, z. B. einem Getriebe, enthalten sein kann. Ferner kann die in 3 dargestellte PTO-Baugruppe zumindest einige Ähnlichkeiten mit der in 2 beschriebenen PTO-Baugruppe aufweisen. Auf eine redundante Beschreibung der sich überschneidenden Merkmale wird der Kürze halber verzichtet.
Das Mehrganggetriebe 300 umfasst ein Gehäuse 302 mit einer Schnittstellenwelle einer Antriebsmaschine mit einer Schnittstelle 306, die zur Befestigung einer Antriebswelle profiliert ist.
Im dargestellten Beispiel umfasst das Gehäuse 302 mehrere Abschnitte: einen ersten Abschnitt 310 und einen zweiten Abschnitt 308, die über Befestigungsmittel 312 und/oder andere geeignete Befestigungen miteinander verbunden sind. In anderen Beispielen können jedoch auch andere Gehäusekonturen verwendet werden.
Das System 300 kann außerdem einen Sumpf 322 enthalten, der Schmiermittel wie Öl zur Verwendung durch andere Komponenten des Systems 300 aufnimmt. Das Schmiermittel kann zur Schmierung von Komponenten und/oder zur Betätigung von Komponenten (z. B. Kupplungsbetätigung) verwendet werden. Das Gehäuse 302 umschließt zumindest in einigen Beispielen teilweise eine Eingangsbaugruppe, eine Bereichskupplungsbaugruppe und eine Mehrgangkupplungsbaugruppe.
Die PTO-Baugruppe 335 umfasst eine bidirektionale Pumpe 324, die eingerichtet ist, Schmiermittel in ein Hydrauliksystem (z. B. das in 2 dargestellte Hydrauliksystem 200) zu pumpen. Das unter Druck stehende Schmiermittel aus dem Getriebe oder einem anderen geeigneten System kann über eine Zufuhrleitung 330 in die PTO-Baugruppe 335 gelangen. Das Schmiermittel kann über eine Ablaufleitung 338 aus der PTO-Baugruppe abfließen. Die bidirektionale Pumpe 324 kann eingerichtet sein, wenn sie aktiviert ist, Schmiermittel aus dem Sumpf 322 über eine Aufnahmeleitung 328 zu ziehen und das Schmiermittel über eine Auslassöffnung 332 an nachgelagerte Komponenten abzugeben.
Ein PTO-Gehäuse 337 kann die Komponenten der PTO-Baugruppe 335 zumindest teilweise umgeben und festhalten. Das PTO-Gehäuse 337 kann mit Hilfe von Befestigungsmitteln 336 und/oder anderen geeigneten Befestigungsvorrichtungen effizient am Gehäuseabschnitt 308 angebracht sein.
Eine mechanische Ausgangsschnittstelle 314 ist ferner im System 300 enthalten. Die Ausgangsschnittstelle 314 kann an einem Ende einer Getriebeausgangswelle vorgesehen sein. Die mechanische Ausgangsschnittstelle 314 kann unterhalb der Schnittstelle der elektrischen Maschine angeordnet sein. Auf diese Weise kann bei dem Getriebe eine gewünschte Tiefe erreicht werden. Es wurden jedoch auch andere Getriebeeingangs- und -ausgangsschnittstellen-Anordnungen in Erwägung gezogen.
Das System 300 kann außerdem eine Pumpe 316 (z. B. eine Ladepumpe) enthalten. Die Pumpe 316 kann in einem Beispiel von einer Welle (z. B. einer Eingangswelle) im System 300 angetrieben sein. Die Pumpe 316 ist ausgelegt, Getriebekomponenten, wie z. B. Kupplungen zur Betätigung und/oder Schmierung, Lager und dergleichen, mit unter Druck stehendem Fluid (z. B. Schmiermittel wie Öl) zu versorgen. Der von der Pumpe 316 erzeugte Druck wird auch in Richtung der PTO-Baugruppe 335 geleitet, um eine Unterbrechung der PTO-Baugruppe 335 zu öffnen (z. B. die Trennkupplung 206). Die Schmiermittelpumpe kann ein geeigneter Pumpentyp sein, z. B. eine Verdrängerpumpe. Auf diese Weise kann, falls gewünscht, eine platzsparende Getriebeeinheit mit Schmiermittelsumpf-Funktionalität erreicht werden. SchnittansichtSchnittansicht A-A' bezeichnet die Schnittebene für die in den 4-5B dargestellten Querschnittsansichten.
4 zeigt eine Querschnittsansicht der PTO-Baugruppe 335, die über einen PTO-Zahnradsatz 400 mit einer Ausgangswelle 410 des Getriebes 300 gekoppelt ist. Das Getriebe kann die Ausgangswelle 410 enthalten, die mit anderen Komponenten innerhalb des Getriebes wie Zahnrädern, Wellen und Kupplungen gekoppelt ist. Wie bereits erwähnt, kann die PTO-Baugruppe 335 jedoch auch mit einer anderen geeigneten Welle im Getriebe gekoppelt oder in ein anderes System integriert sein.
An der Ausgangswelle 410 kann die mechanische Ausgangsschnittstelle 314 angebracht oder in sie integriert sein. Die mechanische Ausgangsschnittstelle 314 kann so profiliert sein, dass sie mechanisch an nachgelagerten Antriebskomponenten wie Wellen, Gelenken und dergleichen befestigt werden kann, die mechanische Leistung auf Antriebsachsen übertragen. Die Antriebsachsen können mit den Rädern des Fahrzeugs gekoppelt sein, so dass sich die Räder drehen, wenn sich die Ausgangswelle dreht. Folglich kann sich die Ausgangswelle bei Vorgängen, bei denen keine Antriebsmaschine das Getriebe 300 mit Energie versorgt, wie z. B. bei einem Abschleppvorgang, als Folge der rotierenden Räder drehen. Eine solche Drehung der Ausgangswelle kann wiederum zur Drehung anderer Getriebekomponenten führen, wie z. B. der Zahnräder innerhalb des PTO-Zahnradsatzes 400 sowie anderer Wellen und Zahnräder des Getriebes. Ohne die Leistung des Hauptantriebs kann eine am Getriebe installierte Schmiermittelpumpe das Getriebe nicht schmieren, und ohne Schmierung kann die Rotation der Getriebekomponenten zu Reibungsverschleiß und Verschlechterung führen. Das PTO-angetriebene Hydraulikpumpensystem nutzt die Drehung der Ausgangswelle, um das Getriebe bei solchen Vorgängen zu schmieren.
Der PTO-Zahnradsatz 400 kann ein zweites Zahnrad 412 enthalten, das direkt mit der Ausgangswelle 410 gekoppelt oder einstückig mit ihr ausgebildet ist. Beispielsweise können das Zahnrad 412 und die Welle 410 zusammen durch maschinelle Bearbeitung, Gießen, Kombinationen daraus und Ähnliches hergestellt sein. In anderen Beispielen kann das Zahnrad 412 jedoch durch Keilverzahnung, Befestigungsmittel, Presspassung, Kombinationen davon und Ähnliches an der Welle 410 befestigt sein. Die Lager 424 können die Drehung der Ausgangswelle 410 unterstützen und erleichtern. Darüber hinaus kann die Ausgangswelle 410 Keilnuten 425 aufweisen, die eine effiziente Verbindung mit einem anderen Abschnitt der Abtriebswelle erleichtern, der aus dem Getriebegehäuse herausragt. Die Lager 424 können sich im PTO-Gehäuse 337 befinden.
Das zweite Zahnrad 412 kann mit einem ersten Zahnrad 414 kämmen. Das erste Zahnrad 414 und andere hier beschriebene Komponenten können sich im PTO-Gehäuse 337 befinden. Das erste Zahnrad 414 kann fest mit einer Welle 415 gekoppelt oder darin eingebaut sein. Die Lager 422, die im PTO-Gehäuse 337 gehalten werden, sind mit der Welle 415 gekoppelt und ermöglichen deren Drehung. Im dargestellten Beispiel weist die Welle 415 eine Öffnung 417 auf, in der eine Verlängerung 419 einer Trennkupplung 432 angeordnet ist. Die Verlängerung 419 steht insbesondere axial von einem Flansch 421 vor, der eine erste gezahnte Fläche 474 aufweist. Die Verlängerung 419 kann in der Welle 415 axial verschiebbar sein. Um diese Funktion zu erreichen, können die Welle 415 und die Verlängerung 419 jeweils axial verlaufende Keilnuten aufweisen, die miteinander verbunden sind. So kann die Welle eine innere Verzahnung aufweisen.
In der Trennkupplung 432 ist außerdem ein hydraulischer Aktuator in Form eines Betätigungskolbens 423 enthalten, der in der entgegengesetzten axialen Richtung wie die Verlängerung 419 aus dem Flansch 421 herausragt. Der Betätigungskolben 423 passt in eine Aussparung in einem Abschnitt 427 der Trennkupplung 432, die einen Flansch 429 aufweist. Der Flansch 429 umfasst eine zweite verzahnte Fläche 476, die so gestaltet ist, dass sie in die erste verzahnte Fläche 474 eingreift und eine Drehmomentübertragung durch sie hindurch ermöglicht, wenn die Kupplung eingerückt ist.
In der Aussparung des Kupplungsabschnitts 427 ist eine Hydraulikkammer 431 ausgebildet. Die Hydraulikkammer nimmt das Schmiermittel für die Kupplungsbetätigung auf, wie in den 5A und 5B näher erläutert. Um den Betätigungskolben 423 kann eine Dichtung 433 vorgesehen sein, um das Risiko eines Ölaustritts aus der Hydraulikkammer 431 zu verringern.
Die Lager 420 können zwischen dem Kupplungsabschnitt 427 und einem Abschnitt 435 des PTO-Gehäuses 337 angeordnet sein. Auf diese Weise kann sich die Trennkupplung innerhalb des Gehäuses drehen. Der Gehäuseabschnitt 435 kann benachbart zur bidirektionalen Pumpe 324 sein (z.B. direkt mit ihr gekoppelt). Die Lager 420 können axial voneinander beabstandet sein, damit eine Schmiermittel-Zufuhrleitung 544 zwischen ihnen verlaufen und mit der Hydraulikkammer 431 verbunden werden kann.
Ein Anschlag 437 kann in der Welle 415 gehalten werden. Eine Feder 532 kann über den Anschlag 437 axial begrenzt sein. Der Anschlag 437 ermöglicht das Zusammendrücken der Feder 532, wenn die Trennkupplung 432 ausgerückt ist. Im dargestellten Beispiel ist die Feder 532 in einem Hohlraum der Verlängerung 419 angeordnet. Auf diese Weise wird die Raumeffizienz des Kupplungsaktuators erhöht. In anderen Beispielen kann die Feder jedoch auch außerhalb der Verlängerung 419 angeordnet sein. Eine Dichtung 439 kann den Anschlag 437 in Umfangsrichtung umgeben, um das Risiko eines Ölaustritts zu verringern.
Die Drehachsen 490, 491, 492 der Ausgangswelle 410, der Welle 415 bzw. der bidirektionalen Pumpe 324 sind als Referenz angegeben. Es versteht sich, dass die Achsen 491, 492 im gezeigten Beispiel zueinander ausgerichtet sind, um die Kompaktheit der PTO-Baugruppe zu erhöhen. In alternativen Beispielen können die Achsen jedoch auch nicht zueinander ausgerichtet sein.
Die Trennkupplung 432 kann passiv ein- und ausgerückt sein, wie weiter unten beschrieben wird. Die PTO-Baugruppe 335, einschließlich der bidirektionalen Pumpe 324, kann mit dem Getriebe gekoppelt sein, wie weiter unten beschrieben wird. Kurz gesagt kann Schmiermittel (z. B. natürliches und/oder synthetisches Öl), das in einem Sumpf 450 (z. B. dem Sumpf 322 in 3) gelagert wird, über eine Aufnahmeleitung 452 (z. B. die Aufnahmeleitung 328 in 3) in einen Anschluss 562 (z. B. den Einlass) der bidirektionalen Pumpe 324 gepumpt werden. Das Fluid (z. B. das Schmiermittel) kann dann aus der bidirektionalen Pumpe 324 (über einen Anschluss 560) über die Fluidleitung 454 in das Hydrauliksystem 456 gepumpt werden. Das Fluid im Hydrauliksystem 456 kann über eine oder mehrere Fluidleitungen, Kanäle und dergleichen zu den Komponenten 458 des Hydrauliksystems geleitet werden (siehe Pfeil 460).
Im gezeigten Beispiel ist die Trennkupplung 432 eine Klauenkupplung. Bei der Trennkupplung 432 handelt es sich um eine Klauenkupplung mit einer ersten gezahnten Fläche 474 und einer zweiten gezahnten Fläche 476. Die erste verzahnte Fläche 474 ist drehbar mit dem ersten Zahnrad 414 und die zweite gezahnte Fläche 476 ist drehbar mit einer Eingangswelle 478 der bidirektionalen Pumpe 324 gekoppelt. Durch das Ineinandergreifen der gezahnten Schnittstellen während des Einrückens wird die Rotationsenergie vom PTO-Zahnradsatz 400 auf die bidirektionale Pumpe 324 übertragen. Umgekehrt werden beim Ausrücken der Kupplung die gezahnten Schnittstellen voneinander beabstandet, wodurch die Übertragung von Rotationsenergie zwischen dem PTO-Zahnradsatz 400 und der bidirektionalen Pumpe 324 verhindert wird. In alternativen Beispielen kann die Klauenkupplung jedoch auch verzahnte Schnittstellen aufweisen, oder es kann eine andere geeignete Art von Kupplung verwendet werden, wie z. B. eine Reibungskupplung. Die Klauenkupplung kann im Vergleich zu anderen Kupplungstypen, wie z. B. Reibungskupplungen, eine größere Raumeffizienz und Zuverlässigkeit aufweisen.
Die PTO-Baugruppe 335 kann als zusammenhängende Einheit ausgebildet sein, die effizient in Position gebracht und mit dem Getriebegehäuse gekoppelt werden kann. Im Einzelnen kann das PTO-Gehäuse 337 Befestigungsmittel 479 enthalten, die sich durch es hindurch erstrecken und so profiliert sind, dass sie am Getriebegehäuse befestigt werden können. Folglich kann die PTO-Baugruppe 335 im Vergleich zu PTOs, die an anderen Getriebewellen, z. B. der Eingangswelle, befestigt sind, zu einem späteren Zeitpunkt effizient in das Getriebe eingebaut werden. Dadurch wird der Herstellungsprozess anpassungsfähiger und die PTO-Baugruppe kann in einer größeren Vielfalt von Getrieben eingesetzt werden, was die Attraktivität für die Kunden erhöht. Es wurden jedoch auch andere Konstruktionen für die PTO-Baugruppe in Erwägung gezogen.
Die 5A und 5B zeigen die PTO-Baugruppe 335 in verschiedenen Konfigurationen. 5A zeigt insbesondere die PTO-Baugruppe 335 mit ausgerückter Trennkupplung 432 und 5B zeigt umgekehrt die PTO-Baugruppe 335 mit eingerückter Trennkupplung 432.
Wie in 5A dargestellt, ist die Trennkupplung 432 ausgerückt. Die Kupplung wird ausgerückt, wenn der mit dem Getriebe verbundene Hauptantrieb in Betrieb ist und die Getriebepumpe (die von dem Hauptantrieb angetrieben werden kann) dem Getriebe unter Druck stehendes Fluid zuführt. Der hydraulische Aktuator 416 der Trennkupplung umfasst in der dargestellten Ausführungsform ein hydraulisch betätigtes Ventil 502. In anderen Ausführungsformen können jedoch auch andere Aktuatorkonfigurationen verwendet werden. Außerdem enthält das Ventil 502 im gezeigten Beispiel eine Hülse 514 (z. B. einen Schieber). Die Hülse 514 ist in einem Hohlraum des PTO-Gehäuses 337 positioniert und verschiebt sich bei der Betätigung des Ventils axial darin. Verschiedene Hydraulikkanäle, -leitungen usw. sind mit dem Hohlraum, in dem sich die Hülse 514 befindet, fluidisch gekoppelt, damit die Schmiermittelführung je nach Position der Hülse geändert werden kann. Zur Erläuterung: Ein erster Einlassanschluss 518 (in Fluidverbindung mit dem Hydrauliksystem) ist über ein Rückschlagventil 516 mit einer Hülsenbetätigungskammer 517 (z. B. einer Hydraulikkammer) fluidisch verbunden. Es versteht sich von selbst, dass eine Betätigungsleitung in Fluidverbindung mit dem Einlassanschluss 518 und einer Schmiermittelleitung im Hydrauliksystem stehen kann. Wenn der Schmiermitteldruck im Hydrauliksystem den Schwellenwert des Rückschlagventils überschreitet, strömt Schmiermittel in die Hülsenbetätigungskammer 517. Eine zweite Einlassöffnung 512 ist zusätzlich mit dem Hohlraum der Hülse fluidisch gekoppelt. Im gezeigten Beispiel steht der zweite Einlassanschluss 512 in Fluidverbindung mit dem Hydrauliksystem und erhält von dort Schmiermittel, wie durch den Pfeil 519 dargestellt. Zur Erläuterung: Der Pfeil 519 kann eine Getriebeschmiermittel-Zufuhrleitung für das Ventil 502 darstellen.
5A zeigt das Ventil 502 in offener Position. Das Ventil 502 geht in die geöffnete Stellung über, wenn der Druck in der Hülsenbetätigungskammer 517 eine Kraft auf die Hülse 514 ausübt, die größer ist als die Konstante einer mit der Hülse gekoppelten Feder 510 und daher die Hülse in eine axiale Richtung drückt (im Bezugsrahmen von 5A nach links). Wenn sich die Hülse in einer Position befindet, in der die Feder 510 zusammengedrückt wird, kann Schmiermittel von der zweiten Einlassöffnung 512 über die Schmiermittelzufuhrleitung 544 in die Hydraulikkammer 431 fließen.
Ein Teil der Feder 510 (einschließlich eines ersten Endes) kann in einer Aussparung in der Hülse 514 positioniert sein, um die Kompaktheit der Baugruppe zu erhöhen. Außerdem ist die Feder 510 an einem zweiten Ende durch eine Rastnase im PTO-Gehäuse-Abschnitt 435 begrenzt. Ein erster Steg 521 in der Hülse 514 ermöglicht es, den zweiten Teil selektiv zu blockieren. Darüber hinaus ermöglicht ein zweiter Steg 523 in der Hülse 514, dass die Hülsenbetätigungskammer 517 vom Schmiermittelpfad zwischen dem zweiten Einlassabschnitt 512 und der Schmiermittelzufuhrleitung 544 strömungstechnisch getrennt werden kann. Der hydraulische Aktuator 416 der Trennkupplung kann außerdem eine Rückführleitung 525 mit einem darin positionierten Rückschlagventil 520 umfassen. Das Rückschlagventil 520 öffnet sich, wenn der Druck in die Schmiermittel-Zufuhrleitung 544 einen Schwellendruck überschreitet (z. B. 20 bar in einem Anwendungsbeispiel). Auf diese Weise können Überdruckbedingungen in der Hydraulikkammer vermieden werden, falls gewünscht.
Im Gegenzug fließt unter Druck stehendes Schmiermittel aus der Schmiermittel-Zufuhrleitung 544 in die Hydraulikkammer 431, in der sich der Betätigungskolben 423 befindet. Wie bereits erwähnt, bewegt der Betätigungskolben 423 die Trennkupplung 432 in eine ausgerückte Position, in der die verzahnten Flächen 474 und 476 entkoppelt und voneinander beabstandet sind, wenn der Kammerdruck einen Schwellenwert überschreitet. Auf diese Weise wird die Trennkupplung 432 passiv ausgerückt, wenn der Druck des Schmiermittels im Hydrauliksystem einen Schwellendruck überschreitet. Die Drehmomentübertragung vom Zahnrad 414 auf die bidirektionale Pumpe 324 wird verhindert, wenn die Trennkupplung 432 ausgerückt ist. Ein Ablass 540 kann das Ablassen von Schmiermittel aus der PTO-Baugruppe 335 in den Sumpf ermöglichen. Im gezeigten Beispiel steht der Abfluss 540 in Fluidverbindung mit einem Durchgang 541 in der Hülse 514, der mit der Rücklaufleitung 525 ausgerichtet ist, wenn das Ventil 502 geschlossen ist (wie in 5B gezeigt). In alternativen Beispielen können jedoch auch andere Abflusskanäle verwendet werden.
5B zeigt dagegen die Trennkupplung 432 in eingerückten Zustand, während die Antriebsmaschine ausgeschaltet ist. Unter diesen Bedingungen ist das hydraulisch betätigte Ventil 502 geschlossen und verhindert den Schmiermittelfluss von der zweiten Einlassöffnung 512 zur Schmiermittelzufuhrleitung 544. Daher wird der Schmiermittelfluss in die Hydraulikkammer 431 des hydraulischen Betätigungselements 416 der Trennkupplung unterdrückt, wenn das hydraulisch betätigte Ventil 502 geschlossen ist, so dass die auf den Betätigungskolben 423 wirkenden Kräfte abnehmen und sich der Betätigungskolben 423 infolgedessen axial in eine neutrale Position bewegt, in der die gezahnten Flächen 474, 476 ineinandergreifen und die Trennkupplung 432 folglich eingerückt ist.
Bei eingerückter Trennkupplung 432 kann das Drehmoment, wie oben beschrieben, über die Eingangswelle 478 vom Zahnrad 414 auf die bidirektionale Pumpe 324 übertragen werden. Das Schmiermittel wird folglich über die bidirektionale Pumpe 324 aus dem Sumpf 450 in das Hydrauliksystem 456 gepumpt. Das Schmiermittel tritt über den Anschluss 562 in die Pumpe ein und über den Anschluss 560 wieder aus der Pumpe aus.
Aufgrund der Konfiguration des hydraulischen Aktuators der Trennkupplung wird die bidirektionale Pumpe 324 das Getriebe so lange mit Schmiermittel versorgen, bis die von dem Hauptantrieb angetriebene Schmiermittelpumpe einen Schmiermitteldruck erzeugt, der über einem Schwellenwert liegt. So können sowohl die bidirektionale Pumpe als auch die Schmierpumpe nach dem Einschalten des Hauptantriebs für kurze Zeit gleichzeitig betrieben werden. Sobald der Schmiermitteldruck jedoch den Schwellenwert überschreitet, wird die bidirektionale Pumpe passiv abgeschaltet. Auf diese Weise wird das Risiko verringert, dass das Getriebe beim Einschalten der Antriebsmaschine nicht die gewünschte Menge an Schmiermittel erhält, was die Langlebigkeit des Getriebes erhöht.
6 zeigt ein Verfahren 600 für eine PTO-Baugruppe und ein Hydrauliksystem. Das Verfahren 600 findet statt, wenn die Antriebsmaschine von einem Betriebszustand in einen ausgeschalteten Zustand übergeht. Das Verfahren 600 kann mit einer PTO-Baugruppe und/oder einem Hydrauliksystem, wie z. B. einer der zuvor beschriebenen PTO-Baugruppen und Hydrauliksysteme oder Kombinationen davon, durchgeführt werden. In anderen Beispielen kann das Verfahren 600 jedoch auch in anderen geeigneten PTO-Baugruppen und/oder Hydrauliksystemen implementiert sein. Mindestens ein Teil der Verfahrensschritte wird passiv auf der Grundlage des Schmiermitteldrucks im Hydrauliksystem durchgeführt. Im Einzelnen ist Schritt 602 ein aktiver Schritt, der als Reaktion auf die Interaktion der Bedienperson mit dem Fahrzeug ausgeführt wird, und die Schritte 604-612 sind passive Aktionen, die als Folge des aktiven Schritts 602 auftreten.
Vor dem Start des Verfahrens 600 ist der Hauptantrieb in Betrieb und treibt die Getriebeschmierungspumpe an. Während des Betriebs der Antriebsmaschine wird das unter Druck stehende Schmiermittel vom Hydrauliksystem zu einer Trennkupplung in der PTO-Baugruppe geleitet. Außerdem fließt während des Betriebs der Antriebsmaschine unter Druck stehendes Schmiermittel aus dem System durch ein hydraulisch betätigtes Ventil (z. B. das hydraulisch betätigte Ventil 502 in den 5A und 5B) und in eine Kammer (z. B., kammer 431 der 5A und 5B) eines hydraulischen Aktuators der Trennkupplung (z. B. hydraulischer Aktuator 416 der Trennkupplung) und hält die Trennkupplung (z. B. Trennkupplung 432) durch Bewegen eines Kolbens (z. B. Betätigungskolben 423 der 5A und 5B) in einer ausgerückten Position. Durch Ausrücken der Trennkupplung wird die mechanische Leistungsübertragung vom Getriebe auf eine bidirektionale Pumpe verhindert.
Bei 602 umfasst das Verfahren 600 das Ausschalten der Antriebsmaschine (z. B. der elektrischen Maschine 106 in 1). Die Anweisungen zum Ausschalten der Antriebsmaschine können von einer Steuerung ausgeführt und in einem Speicher der Steuerung gespeichert sein. Das Verfahren 600 geht dann zu 604 weiter.
Bei 604 umfasst das Verfahren 600 die Verringerung des Drucks im Hydrauliksystem als Folge des Ausschaltens der Antriebsmaschine. Das Verfahren 600 geht dann zu 606 weiter.
Bei 606 umfasst das Verfahren 600 das Schließen des hydraulisch betätigten Ventils als Reaktion darauf, dass der Druck im Hydrauliksystem unter einen Schwellendruck fällt. Im Einzelnen schließt das hydraulisch betätigte Ventil aufgrund einer Rückstellfeder (z. B. Rückstellfeder 510), die eine Hülse (z. B. Hülse 514) des hydraulisch betätigten Ventils in eine neutrale Position drückt, wobei die neutrale Position eine geschlossene Position ist, die die Schmiermittelzufuhr zum Trennkupplungsaktuator verhindert. Das Verfahren 600 geht dann zu 608 weiter.
Bei 608 umfasst das Verfahren 600 die Verringerung des Drucks in der Kammer des Trennkupplungsaktuators. Wenn kein Systemdruck in das Hydrauliksystem gelangt, fällt der Druck in der Kammer unter einen Schwellenwert. Das Verfahren 600 geht dann zu 610 weiter.
Bei 610 umfasst das Verfahren 600 die Rückführung des Kolbens in eine neutrale Position. Das Verfahren 600 geht dann zu 612 weiter. Bei 612 umfasst das Verfahren 600 das Einrücken der Trennkupplung als Folge der Rückkehr des Kolbens in die Neutralstellung, um die bidirektionale Pumpe zu aktivieren. Durch das Einrücken der Trennkupplung wird eine bidirektionale Zapfwellenpumpe (z. B. die bidirektionale Pumpe 324) über einen Zapfwellenradsatz mit einer Abtriebswelle eines Getriebes drehfest verbunden. Die bidirektionale Zapfwellenpumpe pumpt daher Schmiermittel aus einem Sumpf in das Getriebe des Fahrzeugs, wenn sich die Abtriebswelle dreht, z. B. während eines Abschleppvorgangs, bei dem ein oder mehrere Räder in Kontakt mit einer Bodenfläche (z. B. einer Straße) sind. Das Zapfwellengetriebe kann Teil einer Zapfwelle sein, deren Drehung von der Drehung der Ausgangswelle abgeleitet wird, wodurch die Drehung von Komponenten des Hydrauliksystems (z. B. der bidirektionalen Pumpe) ermöglicht wird, wenn die Trennkupplung eingerückt ist und die Ausgangswelle sich dreht. Das Verfahren 600 endet nach 612.
7 zeigt eine weitere Methode 700 für die Zapfwellenbaugruppe und das Schmiersystem. Das Verfahren 700 wird durchgeführt, wenn die Antriebsmaschine von einem ausgeschalteten Zustand in einen Betriebszustand übergeht. Das Verfahren 700 wird von der Baugruppe und dem System ausgeführt, die zur Durchführung das Verfahren 600 verwendet werden. Außerdem wird zumindest ein Teil der Schritte des Verfahrens 700 passiv auf der Grundlage des Schmiermitteldrucks im Hydrauliksystem durchgeführt. Im Einzelnen ist Schritt 702 ein aktiver Schritt, der als Reaktion auf die Interaktion der Bedienperson mit dem Fahrzeug ausgeführt wird, und die Schritte 704-712 sind passive Aktionen, die als Folge des aktiven Schritts 702 auftreten.
Vor Beginn des Verfahrens 700 wird der Hauptantrieb ausgeschaltet, so dass die bidirektionale Pumpe in der PTO-Baugruppe das Getriebe mit Schmiermittel versorgt, wenn sich die Ausgangswelle dreht (z. B. beim Abschleppen oder wenn der Hauptantrieb nicht in Betrieb ist und das Fahrzeug im Leerlauf fährt). Das hydraulisch betätigte Ventil befindet sich daher vor dem Start des Verfahrens 700 in einer geschlossenen Position. Beim Ausschalten der Antriebsmaschine liegt der Druck im Hydrauliksystem unter dem Schwellenwert für die Betätigung des hydraulisch betätigten Ventils.
Bei 702 umfasst das Verfahren 700 das Starten der Antriebsmaschine. Die Anweisungen zum Starten der Antriebsmaschine können von einer Steuerung ausgeführt und in einem Speicher der Steuerung gespeichert sein. Sobald die Antriebsmaschine in Betrieb ist, steigt der Schmiermitteldruck im Hydrauliksystem an, aber das hydraulisch betätigte Ventil bleibt geschlossen, wodurch der Ölfluss zum Trennkupplungsaktuator verhindert wird. Das Verfahren 700 geht dann zu 704 weiter.
Bei 704 umfasst das Verfahren 700 die Erhöhung des Schmiermitteldrucks in der Betätigungsleitung über einen Schwellendruck hinaus. Das Verfahren 700 geht dann zu 706 weiter. Bei 706 umfasst das Verfahren 700 die passive Betätigung des hydraulisch betätigten Ventils aufgrund des Übergangs einer Hülse innerhalb des hydraulisch betätigten Ventils von einer geschlossenen Position in eine offene Position. Das Verfahren 700 geht dann zu 708 weiter.
Bei 708 umfasst das Verfahren 700 das Durchströmen von unter Druck stehendem Fluid durch das Ventil im Trennkupplungsaktuator. Der Systemdruck kann die betätigte Position des hydraulisch betätigten Ventils auch dann aufrechterhalten, wenn der Fluiddruck sinkt. Das Verfahren 700 geht dann zu 710 weiter.
Bei 710 beinhaltet das Verfahren 700 das Einströmen von unter Druck stehendem Fluid in die Hydraulikkammer, um den Kolben des Trennkupplungsaktuators zu bewegen und das Ausrücken der Trennkupplung einzuleiten. Das Fluid übt also eine Kraft auf den Kolben aus, die über dem Schwellenwert liegt, bei dem der Kolben die Feder des Trennkupplungsaktuators zusammendrückt. Durch die Bewegung des Kolbens und das Zusammendrücken der Feder wird das Ausrücken der Trennkupplung ausgelöst. Das Verfahren 700 geht dann zu 712 weiter.
Bei 712 beinhaltet das Verfahren 700 die Deaktivierung der bidirektionalen Pumpe als Reaktion auf das Ausrücken der Trennkupplung. Daher wird bei ausgerückter Trennkupplung die Leistungsübertragung von einer PTO-Eingangswelle zur bidirektionalen Pumpe verhindert. Die bidirektionale Pumpe fördert also kein Schmiermittel. Nach 712 ist das Verfahren beendet.
8 zeigt ein Zeitdiagramm 800 eines Anwendungsszenarios für eine PTO-Baugruppen und ein Hydrauliksystem, wie z. B. eine der zuvor beschriebenen PTO-Baugruppen und Hydrauliksysteme oder Kombinationen davon. In jedem Graph ist die Zeit auf der Abszisse angegeben und steigt von links nach rechts an. Die Ordinate des Diagramms 802 zeigt den Betriebszustand einer Trennkupplung an („eingerückt“ und „ausgerückt“). Eingekuppelt bedeutet, dass die Kupplung die Übertragung von Rotationsenergie ermöglicht, und ausgerückt bedeutet, dass die Übertragung von Rotationsenergie durch die Kupplung verhindert wird. Während die Kupplung eingerückt ist, wird die bidirektionale Pumpe durch die Drehung der Getriebeausgangswelle angetrieben, die durch den Abschleppbetrieb oder den Leerlauf des Hauptantriebs hervorgerufen werden kann. Die Ordinate des Diagramms 804 zeigt den Betriebszustand des hydraulisch betätigten Ventils an („offen“ und „geschlossen“). Die Ordinate des Diagramms 806 zeigt den Betriebszustand der Antriebsmaschine an („Eingeschaltet“ und „Ausgeschaltet“). Die Ordinate des Diagramms 808 zeigt den Druck des Hydrauliksystems an, wobei der Druck entlang der Ordinate von Null in Richtung des Pfeils ansteigt.
Bei t0 ist die Antriebsmaschine ausgeschaltet, die Trennkupplung eingerückt, das hydraulisch betätigte Ventil in geschlossener Position und der Systemdruck gleich Null. Bei t1 wird die Antriebsmaschine ausgeschaltet und eingeschaltet. Zwischen t1 und t2 steigt der Systemdruck. Bei t2 überschreitet der Schmiermitteldruck den Schwellenwert 810. Zwischen t2 und t3 wechselt der Zustand des hydraulisch betätigten Ventils von geschlossen auf offen, dann wechselt die Trennkupplung von eingerückt auf ausgerückt. Bei t3 schaltet die Antriebsmaschine von eingeschaltet auf ausgeschaltet, wodurch der Systemdruck bei t4 unter den Schwellenwert 810 fällt. Wenn der Systemdruck unter den Schwellenwert fällt, schaltet das Ventil wieder in eine geschlossene Position und die Kupplung wird wieder eingerückt. Von t4 bis t5 sinkt der Systemdruck auf Null.
Der technische Effekt der hier beschriebenen Betriebsverfahren der passiven, hydraulisch betätigten PTO-Baugruppe besteht darin, ein Getriebe mit ein- oder ausgeschalteter Antriebsmaschine effizient mit Schmiermittel zu versorgen. Eine mit dem Getriebe gekoppelte Schmiermittelpumpe kann das Getriebe schmieren, wenn der Hauptantrieb in Betrieb ist, und eine PTO-Baugruppe kann das Getriebe schmieren, wenn der Hauptantrieb ausgeschaltet ist und sich die Räder drehen, z. B. während eines Abschleppvorgangs oder unter Bedingungen, bei denen der Hauptantrieb nicht in Betrieb ist. Das Schmieren des Getriebes während eines solchen Schleppbetriebs und anderer Betriebszustände, in denen die Antriebsmaschine ausgeschaltet oder nicht in Betrieb ist, das Getriebe aber mit Drehimpulsen versorgt wird, kann die Verschlechterung des Getriebes verringern. Der passive Charakter des Hydraulikkreises ermöglicht die Schmierung des Getriebes, ohne dass die Bedienperson eingreifen muss oder separate Komponenten wie eine Schmierpumpe erforderlich sind.
Die sind, abgesehen von den schematisch dargestellten Komponenten, annähernd maßstabsgetreu gezeichnet, obwohl in anderen Ausführungsformen andere relative Komponentenabmessungen verwendet werden können.
1- 5B zeigen Beispielkonfigurationen mit der relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten. Wenn diese Elemente in direktem Kontakt zueinander stehen oder direkt gekoppelt sind, können sie zumindest in einem Beispiel als in direktem Kontakt bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. In ähnlicher Weise können Elemente, die nebeneinander oder aneinander angrenzend dargestellt sind, zumindest in einem Beispiel aneinander oder aneinander angrenzend sein. So können beispielsweise Komponenten, die in Flächenkontakt zueinander liegen, als in Flächenkontakt stehend bezeichnet werden. Als weiteres Beispiel können in mindestens einem Fall Elemente, die voneinander getrennt sind und zwischen denen sich nur ein Zwischenraum befindet und die keine anderen Komponenten aufweisen, als solche bezeichnet werden. In noch einem weiteren Beispiel können Elemente, die über/untereinander, auf gegenüberliegenden Seiten oder links/rechts voneinander dargestellt sind, als solche bezeichnet werden, und zwar relativ zueinander. Ferner kann in mindestens einem Beispiel, wie in den Figuren dargestellt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als eine „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elementes kann als ein „Boden“ der Komponente bezeichnet werden. Die hier verwendeten Begriffe Oberseite/Unterseite, oberer/unterer, oberhalb/unterhalb können sich auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und zur Beschreibung der Positionierung von Elementen der Figuren zueinander verwendet werden. Daher sind zum Beispiel Elemente, die oberhalb von anderen Elementen gezeigt sind, vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als weiteres Beispiel können die Formen der in den Figuren dargestellten Elemente als solche bezeichnet werden (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt o. ä.). Darüber hinaus können in einem Beispiel Elemente, die koaxial zueinander liegen, als solche bezeichnet werden. Ferner können die dargestellten Elemente, die sich gegenseitig schneiden, in mindestens einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder als einander schneidende Elemente bezeichnet werden. Darüber hinaus kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements dargestellt ist, als solches bezeichnet werden. In anderen Beispielen können auch zueinander versetzte Elemente als solche bezeichnet werden.
Die Erfindung wird in den folgenden Absätzen noch weiter beschrieben. In einem Aspekt wird eine Nebenabtriebs (PTO)-Baugruppe bereitgestellt, die eine bidirektionale Pumpe in Fluidverbindung mit einem Fluidreservoir und einem Hydrauliksystem umfasst; und eine passiv betätigte Trennkupplung, die eingerichtet ist, die bidirektionale Pumpe mechanisch von einem Getriebe zu trennen, wenn ein Hauptantrieb in Betrieb ist, und die bidirektionale Pumpe mechanisch mit dem Getriebe verbindet, wenn der Hauptantrieb ausgeschaltet ist.
In einem anderen Aspekt ist ein Verfahren vorgesehen, das während des Betriebs des Hauptantriebs das Leiten von Fluid von einem Hydrauliksystem zu einer Trennkupplung umfasst, um das Ausrücken aufrechtzuerhalten oder das Ausrücken der Trennkupplung einzuleiten und die mechanische Leistungsübertragung zwischen einem Getriebe und einer bidirektionalen Pumpe, die in Fluidverbindung mit dem Hydrauliksystem steht, zu verhindern; und während des Ausschaltens des Hauptantriebs das Verhindern der Fluidzufuhr zu der Trennkupplung, um die Trennkupplung in eine eingerückte Position zu überführen, die die mechanische Leistungsübertragung zwischen dem Getriebe und der bidirektionalen Pumpe ermöglicht. Das Verfahren kann ferner in einem Beispiel während eines Übergangs von der eingerückten Position in eine ausgerückte Position der Trennkupplung das Aufrechterhalten des Einrückens der Trennkupplung umfassen, bis eine Pumpe bewirkt, dass ein Fluiddruck in einer Betätigungsleitung über einen Schwellenwert ansteigt, und ein hydraulisch betätigtes Ventil den Fluidstrom zur Trennkupplung ermöglicht.
In einem weiteren Beispiel ist eine Nebenabtriebs (PTO)-Baugruppe vorgesehen, die eine bidirektionale Pumpe in Fluidverbindung mit einem Sumpf und einem Hydrauliksystem für ein Mehrganggetriebe umfasst; eine hydraulisch betätigte Klauenkupplung, die das Mehrganggetriebe mechanisch mit der PTO-Pumpe verbindet und von ihr trennt; und ein hydraulisch betätigtes Ventil, das einen Ölfluss zu einem Betätigungskolben in der hydraulisch betätigten Klauenkupplung ermöglicht und verhindert; wobei der Betätigungskolben die hydraulisch betätigte Klauenkupplung ausrückt, wenn das hydraulisch betätigte Ventil geöffnet ist und einen Ölfluss zu dem Betätigungskolben ermöglicht, der über einem Schwellendruck liegt; und wobei der Betätigungskolben die hydraulisch betätigte Klauenkupplung einrückt, wenn das hydraulisch betätigte Ventil geschlossen ist und den Ölfluss zu dem Betätigungskolben verhindert.
In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann die passiv betätigte Trennkupplung eine erste gezahnte Fläche aufweisen, die mit einem ersten Zahnrad gekoppelt ist, das mit einem zweiten Zahnrad kämmt, das mit einer Ausgangswelle verbunden ist, die eine Ausgangsschnittstelle aufweist.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann die passiv betätigte Trennkupplung eine zweite gezahnte Fläche aufweisen, die mit einer Welle in der bidirektionalen Pumpe gekoppelt ist.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann die PTO-Baugruppe ferner ein hydraulisch betätigtes Ventil umfassen, das in Fluidverbindung mit einem hydraulischen Aktuator der passiv betätigten Trennkupplung steht.
In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das hydraulisch betätigte Ventil eine Betätigungsleitung umfassen, die hydraulisch mit einer Ablaufleitung der bidirektionalen Pumpe gekoppelt ist.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann die Ablaufleitung in Fluidverbindung mit einem oder mehreren geschmierten Komponenten stehen.
In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das hydraulisch betätigte Ventil, wenn ein Fluiddruck in der Betätigungsleitung über einem Schwellendruck liegt, einen unter Drucken stehenden Fluidstrom zu der passiv betätigten Trennkupplung ermöglichen und die passiv betätigte Trennkupplung ausrücken; und wenn der Druck des Fluids in der Betätigungsleitung unter einem Schwellendruck liegt, kann das hydraulisch betätigte Ventil einen unter Druck stehenden Fluidstrom zu der passiv betätigten Trennkupplung verhindern und die passiv betätigte Trennkupplung einrücken.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann die PTO-Baugruppe ferner ein erstes Paar Rückschlagventile umfassen, die in Fluidverbindung mit einem ersten Anschluss der bidirektionalen Pumpe stehen.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann die PTO-Baugruppe außerdem ein zweites Paar Rückschlagventile umfassen, die in Fluidverbindung mit einem zweiten Anschluss der bidirektionalen Pumpe stehen.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann die Antriebsmaschine ein Verbrennungsmotor sein.
In einem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann die Antriebsmaschine ein Elektromotor sein.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann das Getriebe ein Mehrganggetriebe sein, das zwei oder mehr Kupplungen umfasst.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann das Fluid im Fluidreservoir Öl sein.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann die mechanische Leistung von einer Ausgangswelle des Getriebes auf die bidirektionale Pumpe übertragen werden.
Bei allen Aspekten oder Kombinationen der Aspekte kann das hydraulisch betätigte Ventil über eine Betätigungsleitung betätigt werden, die in Fluidverbindung mit dem Hydrauliksystem stehen kann.
In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann das Hydrauliksystem eine Pumpe umfassen, die von einem Hauptantrieb angetrieben wird.
In jedem der Aspekte oder Kombinationen der Aspekte kann die Antriebsmaschine ein Traktionsmotor sein.
In einer anderen Darstellung ist ein bodengetriebener Nebenabtrieb vorgesehen, der eine passive, hydraulisch betätigte Trennkupplung enthält, die eingerichtet ist, eine Schmiermittelpumpe von einem mechanischen Eingang drehbar zu trennen, wenn der Hauptantrieb in Betrieb ist, und eingerichtet ist, die Schmiermittelpumpe und den mechanischen Eingang drehbar zu verbinden, wenn der Hauptantrieb ausgeschaltet ist.
Obwohl oben verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, sind diese als Beispiele und nicht als Einschränkung aufzufassen. Fachleuten wird sich erschließen, dass der offengelegte Gegenstand in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne vom Geist des Gegenstandes abzuweichen. Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sind daher in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht als einschränkend zu betrachten. So haben die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen exemplarischen Charakter und dass diese spezifischen Beispiele nicht als einschränkend zu betrachten sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Die oben genannte Technologie kann beispielsweise auf Antriebsstränge angewandt werden, die verschiedene Arten von Antriebsquellen beinhalten, einschließlich verschiedener Arten von elektrischen Maschinen und/oder Verbrennungsmotoren. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie weitere hier offengelegte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
Der Begriff „etwa“ bedeutet, sofern nicht anders angegeben, plus oder minus fünf Prozent des Bereichs.
Die folgenden Ansprüche weisen insbesondere auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neu und nicht naheliegend angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob sie nun einen breiteren, engeren, gleichen oder anderen Geltungsbereich als die ursprünglichen Ansprüche aufweisen, werden ebenfalls als zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gehörig betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009082413 A1 [0004]

Claims

Nebenabtriebs (PTO)-Baugruppe, umfassend: eine bidirektionale Pumpe, die in Fluidverbindung mit einem Fluidreservoir und einem Hydrauliksystem steht; und eine passiv betätigte Trennkupplung, die eingerichtet ist, die bidirektionale Pumpe mechanisch von einem Getriebe zu trennen, wenn ein Hauptantrieb in Betrieb ist, und die bidirektionale Pumpe mechanisch mit dem Getriebe zu verbinden, wenn der Hauptantrieb ausgeschaltet ist.
PTO-Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die passiv betätigte Trennkupplung eine erste gezahnte Fläche aufweist, die mit einem ersten Zahnrad gekoppelt ist, das mit einem zweiten Zahnrad kämmt, das mit einer Ausgangswelle gekoppelt ist, die eine Ausgangsschnittstelle aufweist.
PTO-Baugruppe nach Anspruch 2, wobei die passiv betätigte Trennkupplung eine zweite gezahnte Fläche aufweist, die mit einer Welle in der bidirektionalen Pumpe gekoppelt ist.
PTO-Baugruppe nach Anspruch 1, ferner umfassend ein hydraulisch betätigtes Ventil, das in Fluidverbindung mit einem hydraulischen Aktuator der passiv betätigten Trennkupplung steht.
PTO-Baugruppe nach Anspruch 4, wobei das hydraulisch betätigte Ventil eine Betätigungsleitung aufweist, die hydraulisch mit einer Ablaufleitung der bidirektionalen Pumpe gekoppelt ist.
PTO-Baugruppe nach Anspruch 5, wobei die Ablaufleitung in Fluidverbindung mit einer oder mehreren geschmierten Komponenten steht.
PTO-Baugruppe nach Anspruch 5, wobei: wenn ein Fluiddruck in der Betätigungsleitung über einem Schwellendruck liegt, das hydraulisch betätigte Ventil einen unter Druck stehenden Fluidstrom zu der passiv betätigten Trennkupplung ermöglicht und die passiv betätigte Trennkupplung ausrückt; und wenn der Fluidduck in der Betätigungsleitung unter einem Schwellendruck liegt, das hydraulisch betätigte Ventil einen unter Druck stehenden Fluidstrom zur passiv betätigten Trennkupplung verhindert und die passiv betätigte Trennkupplung einrückt.
PTO-Baugruppe nach Anspruch 1, ferner umfassend ein erstes Paar Rückschlagventile, die in Fluidverbindung mit einem ersten Anschluss der bidirektionalen Pumpe stehen.
PTO-Baugruppe nach Anspruch 8, ferner umfassend ein zweites Paar Rückschlagventile, die mit einem zweiten Anschluss der bidirektionalen Pumpe in Fluidverbindung stehen.
PTO-Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der Hauptantrieb entweder ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor ist.