DE102019219048A1

DE102019219048A1 - Kraftfahrzeuggetriebe mit einem Nebenabtrieb

Info

Publication number: DE102019219048A1
Application number: DE102019219048.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Epple
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-06-10
Also published as: US20210170867A1; US11634027B2

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Eingangswelle (AN) und mit einer Ausgangswelle (AB) und mit einem Nebenabtrieb (1) und mit einer Hydraulikpumpe (2). Die Hydraulikpumpe (2) dient zur Versorgung des Kraftfahrzeuggetriebes mit hydraulischem Arbeitsdruck. Der Nebenabtrieb (1) weist ein Nebenabtriebszahnrad (1A) auf. Das Nebenabtriebszahnrad (1A) ist hierbei mit der Hydraulikpumpe (2) zum Antrieb der Hydraulikpumpe (2) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einem Nebenabtrieb.
Kraftfahrzeuggetriebe mit Nebenabtrieben sind an sich bereits bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2016 212 209 A1 oder der DE 10 2008 033 434 A1 .
Bei der DE 10 2016 212 209 A1 ist ein PTO-Zahnrad mittels eines Lagers auf einer Leitradwelle drehbar abgestützt. Außerdem ist ein Pumpenträger in Form einer Zwischenwand vorgesehen.
Nebenabtriebe gibt es in fahrabhängiger, kupplungsabhängiger oder motorabhängiger Ausführung. Fahrabhängige Nebenabtriebe versorgen beispielsweise das Hydrauliksystem von Zweikreislenkungen mit Arbeitsdruck, wodurch rollende Fahrzeuge auch dann lenkbar bleiben, wenn durch einen Motorausfall das Primärsystem ausgefallen ist. Kupplungsabhängige Nebenabtriebe eignen sich für Kurzzeit- oder Dauerbetrieb während der Fahrt oder im Stand. Motorabhängige Nebenabtriebe unterscheiden sich von kupplungsabhängigen Nebenabtrieben dadurch, dass bei motorabhängigen Nebenabtrieben eine direkte Verbindung zur Antriebswelle (in der Regel die Kurbelwelle) des Antriebsmotors des Fahrzeugs unter Umgehung der Fahrzeugkupplung oder des Drehmomentwandlers besteht, so dass diese Nebenabtriebe ständig mechanisch mit der Antriebswelle verbunden sind. Typische Einsatzbereiche für Nebenabtriebe sind von einem Kraftfahrzeug anzutreibende Zusatzaggregate wie Hochdruckpumpen für Feuerwehren, Kanalhochdruckspül- und -saugfahrzeuge, Erdbohrgeräte, Betonmischer und Betonpumpen.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Maßnahmen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Demgemäß wird ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Eingangswelle und mit einer Ausgangswelle und mit einem Nebenabtrieb und mit einer Hydraulikpumpe vorgeschlagen. Mit dem Nebenabtrieb wird ein weiterer Abtrieb am Getriebe bereitgestellt, um extern des Getriebes vorgesehene Geräte antreiben zu können. Die Hydraulikpumpe dient zur Versorgung des Kraftfahrzeuggetriebes mit hydraulischem Arbeitsdruck. Insbesondere werden mittels der Hydraulikpumpe Getriebeschaltelemente des Getriebes hydraulisch betätigt. Die Hydraulikpumpe ist insbesondere im Inneren des Getriebes angeordnet. Die Pumpe ist somit Teil des Getriebes. Der Nebenabtrieb weist ein Nebenabtriebszahnrad zur Kraftübertragung auf. Das Nebenabtriebszahnrad ist vorzugsweise koaxial zur Eingangswelle angeordnet und drehbar abgestützt.
Hierbei ist das Nebenabtriebszahnrad mit der Hydraulikpumpe zum Antrieb der Hydraulikpumpe verbunden. Somit wird die Hydraulikpumpe durch das Nebenabtriebszahnrad angetrieben. Die Kraftübertragung zum Antrieb der Hydraulikpumpe erfolgt also über das Nebenabtriebszahnrad. Auf diese Weise ist der Abtrieb zur Pumpe im Nebenabtriebszahnrad integriert. Das Nebenabtriebszahnrad erfüllt also eine Doppelfunktion: einerseits dient es zur Kraftübertragung des Nebenabtriebs und andererseits dient es zur Kraftübertragung zur Pumpe. Beispielsweise kann auf dem Nebenabtriebszahnrad eine Laufverzahnung oder eine Kettenverzahnung oder eine sonstige Antriebsmöglichkeit zum Antrieb der Pumpe (beispielsweise eine Stiftverbindung, eine Passfederverbindung, eine Presspassung für ein Pumpenrad, etc.) vorgesehen sein. Auch die Mitnahme des Pumpenrads direkt auf dem Nebenabtriebszahnrad ist eine weitere Ausführungsmöglichkeit. Somit kann der Antrieb der Hydraulikpumpe einfach ausgeführt sein.
Die Eingangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes dient zum Einleiten eines Antriebsdrehmoments in das eigentliche Getriebe. Das Antriebsdrehmoment wird von einem Antriebsmotor erzeugt und von der Antriebswelle des Motors auf die Eingangswelle übertragen. Dementsprechend ist die Eingangswelle insbesondere zur antriebstechnischen Anbindung an den Antriebsmotor ausgeführt. Typischerweise ist der Antriebsmotor als Verbrennungsmotor oder Elektromotor ausgeführt. Ein Antriebsaggregat zum Antrieb der Eingangswelle kann sowohl einen Verbrennungsmotor, als auch einen Elektromotor umfassen.
Die Ausgangswelle dient primär zum Ausleiten des vom Getriebe übersetzen Antriebsdrehmoments aus dem Getriebe. Dadurch kann ein entsprechend erhöhtes oder reduziertes Antriebsdrehmoment für Antriebsräder oder Gleisketten des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Dementsprechend ist die Eingangswelle insbesondere zur antriebstechnischen Anbindung an eine Verbindungswelle zu den Antriebsrädern oder Gleisketten des Kraftfahrzeugs ausgeführt. In einem Schubbetrieb kann sich dieser Kraftfluss bekanntermaßen umkehren.
Der Nebenabtrieb verfügt insbesondere über eine Nebenabtriebswelle. Daran ist das davon anzutreibende Aggregat ankoppelbar. Die Nebenabtriebswelle ist daher extra zur Koppelung mit einem externen Aggregat ausgeführt, das von der Nebenabtriebswelle angetrieben werden soll. Beispielsweise weist die Nebenabtriebswelle dazu einen entsprechenden Anschlussflansch auf. Die Nebenabtriebswelle wird aus dem Kraftfahrzeuggetriebe geführt. Die Nebenabtriebswelle wird insbesondere seitlich aus dem Getriebegehäuse herausgeführt. Die Nebenabtriebswelle kann parallel und seitlich versetzt zur Eingangswelle und/oder zur Ausgangswelle verlaufen. Der Nebenabtrieb kann antriebstechnisch zwischen der Nebenabtriebswelle und der Eingangswelle über eine Übersetzung verfügen. Die Mittel des Nebenabtriebs zur Kraftübertragung vom Nebenabtriebszahnrad auf die Nebenabtriebswelle werden im Folgenden auch als Kraftübertragungsmittel des Nebenabtriebs bezeichnet. Diese können beispielsweise eine Zahnradübertragung oder eine Kettenübertragung ausbilden oder umfassen. Das Nebenabtriebszahnrad dient zur Übertragung der durch den Nebenabtrieb abgezweigten Antriebskraft und ist daher selbst Teil der Kraftübertragungsmittel des Nebenabtriebs.
Vorzugsweise weist das Nebenabtriebszahnrad eine erste Verzahnung zum Antrieb des Nebenabtriebs sowie eine zweite Verzahnung zum Antrieb der Hydraulikpumpe auf. Über die erste Verzahnung erfolgt somit die Kraftübertragung zur Nebenabtriebswelle. Über die zweite Verzahnung erfolgt somit die Kraftübertragung zur Hydraulikpumpe, insbesondere zu einem drehbaren Pumpenrotor der Hydraulikpumpe. Auf diese Weise kann die Anzahl der zum Antrieb des Nebenabtriebs und der Pumpe erforderlichen Bauteile minimiert werden. Die Verzahnungen sind insbesondere einstückig mit dem Nebenabtriebszahnrad ausgeführt. Zwischen den Verzahnungen kann ein axialer Abstand vorgesehen sein. Somit ist die Herstellung der Verzahnungen aus einem gemeinsamen Werkstück vereinfacht.
Die erste und zweite Verzahnung des Nebenabtriebszahnrads sind bevorzugt unterschiedlich zueinander ausgeführt. Auf diese Weise kann die Kraftübertragung zur Hydraulikpumpe und zur Nebenabtriebswelle auf unterschiedliche Weise erfolgen. Beispielsweise kann dies einerseits mittels einer Zahnradübertragung und andererseits mittels einer Kettenübertragung erfolgen. Folglich kann eine der Verzahnungen zum Kämmen mit einem Zahnrad ausgeführt sein und die andere der Verzahnungen kann zum Kämmen mit einer Gliederkette ausgeführt sein.
Alternativ zur ersten und zweiten Verzahnung kann das Nebenabtriebszahnrad auch über eine gemeinsame Verzahnung verfügen. Diese dient dann einerseits für den Nebenabtrieb und andererseits für die Hydraulikpumpe. Nebenabtrieb und Hydraulikpumpe werden also durch die gemeinsame Verzahnung angetrieben. Beispielsweise durch Zahnräder, die jeweils in die gemeinsame Verzahnung eingreifen. Ein Zahnrad für den Nebenabtrieb kämmt dann an einer Stelle mit der gemeinsamen Verzahnung und ein Zahnrad für die Hydraulikpumpe kämmt an einer anderen Stelle mit der gemeinsamen Verzahnung.
Vorzugsweise verfügt das Kraftfahrzeuggetriebe über eine (erste) Zwischenwand. Das Nebenabtriebszahnrad ist hierbei koaxial zur Eingangswelle angeordnet und drehbar durch die (erste) Zwischenwand abgestützt. Es handelt sich dabei insbesondere um eine radiale Abstützung. Auf diese Weise ist das Nebenabtriebszahnrad also auf dieser Zwischenwand drehbar gelagert. Somit kann das Nebenabtriebszahnrad genau zu den übrigen Kraftübertragungsmitteln des Nebenabtriebs ausgerichtet werden. Dadurch verbessert sich das Laufverhalten des Nebenabtriebszahnrads. Verschleiß und/oder Laufgeräusche können somit verringert werden.
Vorzugsweise verfügt die (erste) Zwischenwand über einen rohrförmigen Vorsprung. Das Nebenabtriebszahnrad ist dann auf diesem Vorsprung mittels eines auf dem Vorsprung angeordneten Radiallagers drehbar abgestützt. Auf diese Weise kann das Nebenabtriebszahnrad exakt und verschleißarm mittels der Zwischenwand geführt werden. Der Vorsprung verläuft insbesondere koaxial zur Eingangswelle und zum Nebenabtriebszahnrad. Der Vorsprung kann mittels Rippen mit der übrigen Zwischenwand versteift sein. Der Vorsprung kann einen Innenring des Radiallagers tragen, auf dem Wälzkörper des Radiallagers drehbar angeordnet sind. Die Wälzkörper können in einem Außenring des Radiallagers laufen, der auf dem Nebenabtriebszahnrad angeordnet ist. Alternativ dazu können die Wälzkörper auch direkt auf dem Nebenabtriebszahnrad laufen. Hierzu weist das Nebenabtriebszahnrad eine Innenlauffläche für die Wälzkörper auf. Auf den Außenring kann somit verzichtet werden. Bei dem Radiallager handelt es sich insbesondere um ein reines Radiallager, d.h. es stützt keine Axialkräfte ab. Somit kann eine sehr hohe radiale Tragfähigkeit bei geringem Platzbedarf erreicht werden. Insbesondere ist das Radiallager als Nadellager oder Zylinderrollenlager ausgeführt.
Vorzugsweise stützt die (erste) Zwischenwand das Nebenabtriebszahnrad in Richtung dieser Zwischenwand axial ab. Diese Zwischenwand stützt das Nebenabtriebszahnrad somit nicht nur radial ab, sondern auch zumindest teilweise axial. Sie stützt hierbei die in Richtung der Zwischenwand wirkenden Axialkräfte des Nebenabtriebszahnrads ab. Insbesondere erfolgt dies durch ein (erstes) Axiallager. Dieses ist entsprechend der Höhe der im Betrieb auftretenden Axialkräfte ausgeführt.
Vorzugsweise ist axial zwischen der (ersten) Zwischenwand und dem Nebenabtriebszahnrad eine Anlaufscheibe oder ein Axialwälzlager angeordnet, beispielsweise zwischen axial benachbarten Absätzen oder Stirnseiten von Zwischenwand und Nebenabtriebszahnrad. Die Anlaufscheibe beziehungsweise das Axialwälzlager übernimmt die axiale Abstützung des Nebenabtriebszahnrad in Richtung der (ersten) Zwischenwand. Die Anlaufscheibe ist insbesondere als Kunststoffscheibe oder Stahlscheibe ausgeführt. Die Anlaufscheibe wird bevorzugt dann eingesetzt, wenn vom Nebenabtriebszahnrad in Richtung dieser Zwischenwand nur geringe Axialkräfte aufgebracht werden. Das Axialwälzlager wird hingegen dann eingesetzt, wenn vom Nebenabtriebszahnrad in Richtung dieser Zwischenwand höhere Axialkräfte aufgebracht werden.
Das Nebenabtriebszahnrad verfügt insbesondere über eine Geradverzahnung oder eine Schrägverzahnung. Bei Verwendung der Anlaufscheibe zwischen der (ersten) Zwischenwand und dem Nebenabtriebszahnrad ist die Schrägung der Schrägverzahnung bevorzugt so gewählt, dass bei der im Betrieb üblichen Drehrichtung des Nebenabtriebszahnrads die axialen Verzahnungskräfte abgewandt zur (ersten) Zwischenwand gerichtet sind. Die durch die Schrägverzahnung bewirkten axialen Verzahnungskräfte treten somit quasi nicht an der Anlaufscheibe auf. Dadurch sind die auf die Anlaufscheibe wirkenden Axialkräfte minimiert. Bei Verwendung des Axialwälzlager zwischen der (ersten) Zwischenwand und dem Nebenabtriebszahnrad ist die Schrägung der Schrägverzahnung hingegen bevorzugt so gewählt, dass bei der im Betrieb üblichen Drehrichtung des Nebenabtriebszahnrads die axialen Verzahnungskräfte hin zur (ersten) Zwischenwand gerichtet sind. Die durch die Schrägverzahnung bewirkten axialen Verzahnungskräfte treten somit quasi voll an dem Axialwälzlager auf. Dadurch sind die auf das Axialwälzlager wirkenden Axialkräfte maximiert.
Durch Verwendung eines Axialwälzlagers auf der einen Seite und einer Anlaufscheibe auf der gegenüberliegenden Seite des Nebenabtriebszahnrads zu dessen axialen Abstützung wird ein abrasiver Verschleiß der hiermit unmittelbar in Kontakt stehenden Komponenten verringert. Hieraus resultiert eine längere Lebensdauer und eine höhere Belastbarkeit des Zahnrads, sowohl im Lastbetrieb, als auch im lastfreien Betrieb. Die radiale Abstützung des Nebenabtriebszahnrads auf der ersten Zwischenwand erfolgt bevorzugt zwischen den beiden Axiallagern. Das besagte Radialwälzlager zur radialen Abstützung des Nebenabtriebszahnrads ist also insbesondere axial zwischen den beiden Axiallagern angeordnet. Auf diese Weise ist das Nebenabtriebszahnrad einfach und statisch bestimmt gelagert.
Vorzugsweise verfügt das Kraftfahrzeuggetriebe zusätzlich zur besagten (ersten) Zwischenwand über eine weitere, zweite Zwischenwand. Der Nebenabtrieb ist hierbei insbesondere axial zwischen der ersten Zwischenwand und der zweiten Zwischenwand angeordnet. Somit kann durch die beiden Zwischenwände ein Nebenabtriebraum für den Nebenabtrieb im Inneren des Getriebegehäuses gebildet werden.
Die zweite Zwischenwand stützt bevorzugt das Nebenabtriebszahnrad in Richtung der zweiten Zwischenwand axial ab. Die zweite Zwischenwand stützt also die in Richtung der zweiten Zwischenwand wirkenden Axialkräfte des Nebenabtriebszahnrads ab. Dies erfolgt durch ein (zweites) Axiallager. Auch dieses Axiallager kann entsprechend der Höhe der im Betrieb auftretenden Axialkräfte als Axialwälzlager oder Anlaufscheibe ausgeführt sein, beispielsweise als Kunststoffscheibe oder Stahlscheibe. Demnach kann axial zwischen der zweiten Zwischenwand und dem Nebenabtriebszahnrad als (zweites) Axiallager das Axialwälzlager oder die Anlaufscheibe angeordnet sein, beispielsweise zwischen axial benachbarten Absätzen oder Stirnseiten der zweiten Zwischenwand und dem Zahnrad.
Somit ist vorzugsweise sowohl ein erstes Axiallager vorgesehen, um Axialkräfte des Nebenabtriebszahnrads gegen die erste Zwischenwand abzustützen, als auch ein zweites Axiallager, um Axialkräfte des Nebenabtriebszahnrads gegen die zweite Zwischenwand abzustützen. Dadurch ist das Zahnrad schwimmend zwischen den beiden Zwischenwänden gelagert. An welcher der beiden Seiten des Nebenabtriebszahnrads die Anlaufscheibe einerseits und das Axialwälzlager andereseits platziert sind, hängt insbesondere von der Richtung der im Betrieb auftretenden axialen Verzahnungskräfte ab. Vorzugsweise ist das Axiallager zur ersten Zwischenwand hin als Anlaufscheibe ausgeführt und das Axiallager zur zweiten Zwischenwand hin als Wälzlager.
Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeuggetriebe einen eingangsseitigen hydrodynamischer Drehmomentwandler auf. Der Wandler weist antriebsseitig ein Pumpenrad und abtriebsseitig ein Turbinenrad auf. Das Turbinenrad ist mit der Eingangswelle zum Antrieb der Eingangswelle verbunden. Die Eingangswelle ist also abtriebsseitig des Wandlers mit ihm gekoppelt, sodass die Eingangswelle durch das Turbinenrad angetrieben wird. Somit kann ein erhöhtes Drehmoment an der Eingangswelle bereitgestellt werden. Das Pumpenrad ist bevorzugt mit dem Nebenabtriebszahnrad zum Antrieb des Nebenabtriebszahnrads verbunden. Somit wird das Nebenabtriebszahnrad durch das Pumpenrad angetrieben. Auf diese Weise ist das Nebenabtriebszahnrad drehfest mit dem Pumpenrad gekoppelt. Der Nebenabtrieb ist dann als motorabhängiger Nebenabtrieb ausgeführt. Somit entspricht die an dem Pumpenrad anliegende Drehzahl der am Nebenabtrieb anliegenden Drehzahl. Die Kraftübertragung erfolgt daher von der Pumpenwelle über das Nebenabtriebszahnrad auf die Nebenabtriebswelle. Mittels des Wandlers kann das Kraftfahrzeug verschleißfrei angefahren werden.
Das Kraftfahrzeuggetriebe ist vorzugsweise als Mehrstufengetriebe ausgeführt. Es verfügt dann über mehrere wahlweise einlegbare Übersetzungsstufen (Gänge). Insbesondere verfügt es über mehrere Vorwärtsgänge und zumindest einen Rückwärtsgang. Insbesondere ist es als automatisiertes Schaltgetriebe oder Automatikgetriebe ausgeführt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist es als ein Mehrstufengetriebe gemäß 4 der DE 10 2005 002 337 A1 ausgeführt.
Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeuggetriebe das besagte Getriebegehäuses auf. Die erste und/oder zweite Zwischenwand dient insbesondere zur räumlichen Abtrennung zweier Räume innerhalb des Getriebegehäuses. Das Getriebegehäuses schirmt diese Räume gegen äußere Umweltbedingungen ab, wie insbesondere gegen Regen, Staub, Gischt etc. Die erste und/oder zweite Zwischenwand kann als Zwischenplatte ausgeführt sein. Die Zwischenplatte ist insbesondere axial in das Getriebegehäuse einsetzbar ausgeführt. Die Zwischenplatte kann für eine Verschraubung mit dem Getriebegehäuse ausgeführt sein. Die erste und/oder zweite Zwischenwand dient insbesondere zur Abstützung eines oder mehrerer Kolben (insbesondere Hydraulikkolben) zur Betätigung je eines Getriebeschaltelements und/oder zur Abstützung von Wellen des Getriebes und/oder zur Führung von Hydraulikflüssigkeit. Insbesondere ist das Turbinenrad des Drehmomentwandlers durch die zweite Zwischenwand radial abgestützt.
Vorzugsweise ist die besagte Hydraulikpumpe, die zur Versorgung des Getriebes mit hydraulischem Arbeitsdruck dient, durch die erste oder die zweite Zwischenwand abgestützt. Beispielsweise ist die Pumpe daran festgeschraubt. Die Pumpe oder zumindest wesentliche Teile der Pumpe, insbesondere ein Pumpengehäuse, können auch in diese Zwischenwand eingelassen oder darin integriert sein. Kanäle zur Führung von Hydraulikflüssigkeit hin zur Pumpe und/oder von der Pumpe weg können in dieser Zwischenwand angeordnet sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erste Zwischenwand dazu ausgeführt, um einen Getriebeinnenraum des Getriebes räumlich von einem Nebenabtriebraum des Getriebes zu trennen. In dem Getriebeinnenraum sind hierbei die Zahnräder des Getriebes zur Kraftübertragung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Getriebes angeordnet. Diese Zahnräder dienen also zusammen mit den ebenfalls dort angeordneten Getriebeschaltelementen für die originäre Funktion des Getriebes, wie insbesondere die Erzeugung der Übersetzungsstufen. In dem Nebenabtriebraum sind dann hingegen die Kraftübertragungsmittel des Nebenabtriebs mit dem Nebenabtriebszahnrad angeordnet. Diese Kraftübertragungsmittel übertragen, wie bereits erläutert, die vom Nebenabtrieb abgezweigte Antriebskraft zum Ausgang des Nebenabtriebs, also insbesondere zur Nebenabtriebswelle. Der Getriebeinnenraum ist durch die erste Zwischenwand räumlich vom Nebenabtriebraum getrennt. Durch diese erste Zwischenwand ergibt also eine konstruktiv klare Funktionstrennung des Nebenabtriebs vom übrigen Getriebe. Dadurch können sich beispielsweise die Fehlersuche und Reparaturen vereinfachen. Die zweite Zwischenwand ist dann dazu ausgeführt, um den besagten Nebenabtriebraum von einem Innenraum einer Kupplungsglocke räumlich trennen. In dem Innenraum der Kupplungsglocke ist eine Anfahrkupplung für das Kraftfahrzeuggetriebe angeordnet. Bei der Anfahrkupplung handelt es sich insbesondere um den besagten Drehmomentwandler. Die zweite Zwischenwand trennt hierbei den normalerweise trockenen Innenraum der Kupplungsglocke vom normalerweise ölgeschmierten Nebenabtriebraum.
Das vorgeschlagene Kraftfahrzeuggetriebe ist insbesondere ein Teil eines Kraftfahrzeugantriebsstranges. Der Antriebsstrang kann neben dem vorgeschlagenen Getriebe auch den besagten Antriebsmotor und/oder die Verbindungswellen zur Weiterleitung der Antriebskraft auf die besagten Antriebsräder oder Gleisketten des Kraftfahrzeugs aufweisen. Insbesondere handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug, um ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Kraftomnibus, für das das Kraftfahrzeuggetriebe entsprechend ausgeführt ist. Vorgeschlagen werden somit auch ein Kraftfahrzeugantriebsstrang sowie ein Kraftfahrzeug, die jeweils das vorgeschlagene Getriebe aufweisen.
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 Längsschnitt durch ein Kraftfahrzeuggetriebe,
2, ein Ausschnitt eines ausdetaillierten Längsschnittes durch ein Kraftfahrzeuggetriebe.

In den Figuren sind gleiche oder zumindest funktionsgleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Das in den Figuren jeweils gezeigte Kraftfahrzeuggetriebe ist als ein Mehrstufengetriebe ausgeführt. Es weist also mehrere einlegbare Übersetzungsstufen auf.
Im oberen Teil des in 1 sichtbaren Getriebes ist ein Nebenabtrieb 1 des Getriebes mit dem zugehörigen Nebenabtriebszahnrad 1A beispielhaft dargestellt. Im unteren Teil ist die mechanische Koppelung einer Hydraulikpumpe 2 des Getriebes mit einem eingangsseitig des Getriebes angeordneten Drehmomentwandler 3 beispielhaft dargestellt.
Das Getriebe verfügt über ein Getriebegehäuse 4. Innerhalb des Getriebegehäuses 4 sind durch Zwischenwände 5, 6 räumlich getrennt die Räume 4A, 4B, 4C ausgebildet. Dies sind ein Innenraum 4A einer Kupplungsglocke des Getriebes, innerhalb dessen der Wandler 3 angeordnet ist; sowie ein Nebenabtriebraum 4B, innerhalb dessen die Kraftübertragungsmittel des Nebenabtriebs 1 angeordnet sind; sowie ein Getriebeinnenraum 4C, innerhalb dessen die wesentlichen Elemente zur Erzeugung der unterschiedlichen Übersetzungsstufen des Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet sind, also das eigentliche Getriebe. Diese Räume 4A, 4B, 4C sind durch die Zwischenwände 5, 6 räumlich voneinander getrennt.
Der Drehmomentwandler 3 ist konventionell ausgebildet. Er besteht im Wesentlichen aus dem antriebsseitigen Pumpenrad 3A und dem hydrodynamisch davon angetriebenen abtriebsseitigen Turbinenrad 3B. Außerdem kann ein Leitrad 3C vorgesehen sein. Zwischen Pumpenrad 3A und Turbinenrad 3B kann eine Überbrückungskupplung 3D vorgesehen sein. Das Pumpenrad 3B ist mit einem Antriebsmotor (nicht gezeigt) gekoppelt, um von diesem angetrieben zu werden. Dies ist durch den angrenzend dargestellten Pfeil angedeutet. Die Drehzahl des Antriebsmotors entspricht somit der Drehzahl des Pumpenrades 3B. Der Antriebsmotor und damit auch das Pumpenrad 3B haben eine vorgesehene, übliche Drehrichtung.
Das Pumpenrad 3A ist mit der Hydraulikpumpe 2 mechanisch gekoppelt, sodass die Pumpe 2 vom Pumpenrad 3A angetrieben wird. Diese Koppelung erfolgt mittelbar über das Nebenabtriebszahnrad 1A. Die Kraftübertragung vom Nebenabtriebszahnrad 1A zur Hydraulikpumpe 2 erfolgt dann per Zahnradübertragung und/oder Kettenübertragung. Beispielhaft ist in 1 eine Kettenübertragung per Gliederkette 2A gezeigt. Die Hydraulikpumpe 2 ist innerhalb der Zwischenwand 5 angeordnet. Hierzu ist das zugehörige Pumpengehäuse darin eingelassen oder bildet einen Bestandteil der Zwischenwand 5. Die Zwischenwand trägt somit die Hydraulikpumpe 2.
Das Turbinenrad 3B ist mit einer Eingangswelle AN des Getriebes zum Antrieb der Eingangswelle AN gekoppelt. Die Drehzahl des Turbinenrades 3B entspricht somit der Drehzahl der Eingangswelle AN. Die Eingangswelle AN erstreckt sich durch den Nebenabtriebraum 4B in den Getriebeinnenraum 4C. Im Nebenabtriebraum 4B ist koaxial zu der Eingangswelle AN das Nebenabtriebszahnrad 1A drehbar angeordnet.
Das Nebenabtriebszahnrad 1A ist mit einer Nebenabtriebswelle 1D antriebstechnisch gekoppelt. Dies kann beispielsweise oder per Zahnradübertragung und/oder Kettenübertragung erfolgen. 1 zeigt beispielhaft eine Zahnradübertragung per Zwischenrad 1B. Die Nebenabtriebswelle 1D wird aus dem Getriebegehäuse 4 und damit dem Nebenabtriebraum 4B herausgeführt. Sie verläuft parallel und seitlich versetzt zur Eingangswelle AN und Ausgangswelle AB des Getriebes. An die Nebenabtriebswelle 1D sind somit externe Nebenaggregate anschließbar und davon antreibbar. An der Nebenabtriebswelle 1D ist also die mittels des Nebenabtriebs 1 vom Pumpenrad 3A abgezweigte Antriebskraft entnehmbar. Dies ist durch den an die Nebenabtriebswelle 1D angrenzend dargestellten Pfeil angedeutet.
Das Getriebe übersetzt die an der Eingangswelle AN anliegende Antriebskraft auf die Ausgangswelle AB. Dies ist durch den an die Ausgangswelle AB angrenzend dargestellten Pfeil angedeutet. Die Ausgangswelle AB ist über Verbindungswellen beispielsweise mit Antriebsrädern des zugehörigen Kraftfahrzeugs gekoppelt, um damit das Kraftfahrzeug anzutreiben.
Im Getriebeinnenraum 4C sind die von einem Getriebesteuergerät 7 betätigbaren Getriebeschaltelemente 8 sowie Zahnräder und Getriebewellen vorgesehen, um die unterschiedlichen Übersetzungsstufen des Getriebes bedarfsweise einzulegen und auszulegen. Innerhalb des Getriebeinnenraumes 4C sind also die für die primäre Funktion des Getriebes erforderlichen Getriebeelemente untergebracht. Diese können in an sich bereits bekannter Weise ausgeführt und zueinander angeordnet sein. Bevorzugt sind sie gemäß 4 der DE 10 2005 002 337 A1 ausgeführt und zueinander angeordnet. Für nähere Details wird daher explizit auf die diesbezüglichen Erläuterungen in der DE 10 2005 002 337 A1 verwiesen.
Das Getriebe aus 4 der DE 10 2005 002 337 A1 ist in der vorliegenden 1 links unten eingeblendet. Die Getriebeschaltelementen sind dort mir A, B, C, D, E bezeichnet. Mit dem Pfeil ist angedeutet, dass dieses in dem vorgeschlagenen Kraftfahrzeuggetriebe vorzugsweise, jedoch nicht zwangsweise eingesetzt wird.
Vorliegend ist das Nebenabtriebszahnrad 1A drehbar in dem Getriebegehäuse 4 radial und axial abgestützt. Die radiale Abstützung des Nebenabtriebszahnrads 1A erfolgt durch die erste Zwischenwand 5 mittels eines darauf angeordneten Radiallagers. Die axiale Abstützung erfolgt bevorzugt einerseits durch die erste Zwischenwand 5 mittels eines darauf angeordneten ersten Axiallagers sowie andererseits durch die zweite Zwischenwand 6 mittels eines darauf angeordneten zweiten Axiallagers. Diese Lagerung ist in 1 zur Übersicht nicht näher dargestellt.
Eine bevorzugte Ausführung dieser Lagerung ist in 2 gezeigt. 2 zeigt einen Ausschnitt eines Längsschnittes durch ein gemäß 1 ausgeführten Kraftfahrzeuggetriebe im Bereich eines Nebenabtriebs 1 des Getriebes.
Gemäß 2 umfasst die Lagerung des Nebenabtriebszahnrads 1A ein Radialwälzlager 9 und ein Axialwälzlager 10 und eine Anlaufscheibe 11. Das Radialwälzlager 9 ist als Nadellager oder Zylinderrollenlager ausgeführt. Es befindet sich auf einem rohrförmigen Vorsprung 5A der ersten Zwischenwand 5. Das Axialwälzlager 10 ist axial zwischen einer Schulter des Nebenabtriebszahnrads 1A und einer Stirnseite eines rohrförmigen Vorsprung 6A der zweiten Zwischenwand 6A angeordnet. Die Anlaufscheibe 11 ist axial zwischen einer anderen Schulter des Nebenabtriebszahnrads 1A und einer Schulter des Vorsprungs 5A der ersten Zwischenwand 5 angeordnet.
Die für den Nebenabtrieb 1 genutzte Verzahnung des Nebenabtriebszahnrads 1A ist als Schrägverzahnung ausgeführt. Somit treten im Betrieb axial wirkende Verzahnungskräfte am Nebenabtriebszahnrad 1A auf. Diese Kräfte wirken bei der üblichen Drehrichtung des Nebenabtriebszahnrads 1A in Richtung zweiter Zwischenwand 6. Daher ist dort das Axialwälzlager 10 angeordnet, um diese relativ hohen Axialkräfte gegen die zweiten Zwischenwand 6 abzustützen. In Richtung erster Zwischenwand 5 treten kaum oder quasi keine Axialkräfte auf. Somit genügt es, dort die Anlaufscheibe 11 anzuordnen. Bei einer besonders geringen Belastung der Anlaufscheibe 11 kann diese auch aus Kunststoff ausgeführt sein.
Die beiden Zwischenwände 5, 6 sind jeweils als separate Zwischenplatte ausgeführt. Die Zwischenplatten sind axial in das Getriebegehäuse eingesetzt und dort per Verschraubung fixiert. Im eingebauten Zustand versteifen die Zwischenplatten das Getriebe und bilden Teile des Getriebegehäuses 4.
Vorliegend ist außerdem die Hydraulikpumpe 2 ist mit dem Nebenabtriebszahnrad 1A zum Antrieb der Hydraulikpumpe 2 verbunden, wie bereits weiter oben erläutert. Hierzu weist das Nebenabtriebszahnrad 1A eine erste Verzahnung für den Nebenabtrieb und eine zweite Verzahnung zum Antrieb der Hydraulikpumpe auf.
Die für den Nebenabtrieb 1 genutzte erste Verzahnung des Nebenabtriebszahnrads 1A kämmt gemäß 2 mit dem drehbar gelagerten Zwischenrad 1B des Nebenabtriebs 1. Axial benachbart zu dieser ersten Verzahnung weist das Nebenabtriebszahnrad 1A eine zweite Verzahnung auf. Die zweite Verzahnung weist einen im Vergleich zur ersten Verzahnung kleineren Teilkreisdurchmesser auf. Die zweite Verzahnung kämmt mit einer Gliederkette 2A zum Antrieb der Hydraulikpumpe 2. Die zweite Verzahnung ist daher als Kettenverzahnung ausgeführt. Die Pumpe 2 ist in die erste Zwischenwand 5 eingelassen und wird von dieser getragen. Daher befindet sich die zweite Verzahnung näher als die erste Verzahnung an der Zwischenwand 5. Die Gliederkette 2A kämmt pumpenseitig mit einem auf einer drehbaren Pumpenwelle 2B der Pumpe 2 befindlichen Kettenrad 2C. Damit ist die Pumpe 2 mit dem Nebenabtriebszahnrads 1A zwangsgekoppelt und wird bei einer Drehung des Nebenabtriebszahnrads 1A mitangetrieben. Die Pumpe 2 kann beispielsweise als Innenzahnradpumpe ausgeführt sein.
Die Zwischenwand 5 stützt somit sowohl die Pumpe 2, als auch das Nebenabtriebszahnrad 1A ab. Dadurch treten außerhalb der Zwischenwand 5 keine durch den Pumpenantrieb verursachten radialen Kräfte auf.
Das Nebenabtriebszahnrad 1A ist im Bereich der zweiten Zwischenwand 6 mit dem Pumpenrad 3A durch eine Koppelstelle 13 gekoppelt. Diese Koppelstelle 13 ist beispielsweise als eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung von Pumpenrad 3A und Nebenabtriebszahnrad 1A ausgeführt. Insbesondere ist sie als Kerbverzahnung oder Keilwellenverbindung ausgeführt. Somit greift an dieser Stelle 13 das Pumpenrads 3A in eine korrespondierende Mitnahme des Nebenabtriebszahnrads 1A. Die Koppelstelle 13 befindet sich vorliegend radial innerhalb des rohrförmigen Vorsprung 6A der zweiten Zwischenwand 6A.
Der Vorsprung 6A der zweiten Zwischenwand 6 dient auch zur radialen Abstützung des Pumpenrades 3A. Hierzu ist ein weiteres Radialwälzlager 12 vorgesehen, das radial zwischen dem Pumpenrad 3A und dem Vorsprung 6A angeordnet ist. Der Vorsprung 6A kann mittels Rippen mit der übrigen Zwischenwand 6 versteift sein. Entsprechendes gilt für den Vorsprung 5A und die Zwischenwand 5.
Das Nebenabtriebszahnrad 1A verfügt einerseits über einen Verzahnungsabschnitt mit den beiden Verzahnungen zur Kraftübertragung auf den Nebenabtrieb 1 und auf die Pumpe 2, sowie andererseits über einen Koppelabschnitt zur Koppelung mit dem Pumpenrad 3A an der Stelle 13. Die Koppelstelle 13 kann radial innenliegend zum Radiallager 12 angeordnet sein. Dadurch kann die Koppelstelle 13 platzsparend untergebracht sein. Das Axialwälzlager 10 ist an der durch die Verjüngung zwischen dem Koppelabschnitt und dem Verzahnungsabschnitt gebildeten Schulter des Nebenabtriebszahnrads 1A angeordnet.
Das Nebenabtriebszahnrad 1A ist gemäß 2 einteilig ausgeführt. Somit ist das Nebenabtriebszahnrad 1A aus einem einzigen Werkstück hergestellt, aus dem die beiden Verzahnungen herausgearbeitet sind. Auch die Verbindungselemente des Nebenabtriebszahnrads 1Afür die Koppelstelle 13 können entsprechend aus dem Rohling hergestellt sein.
Bezugszeichenliste

1: Nebenabtrieb
1A: Nebenabtriebszahnrad
1 B: Zwischenrad
1 0: Nebenabtriebswelle
2: Hydraulikpumpe
2A: Gliederkette
2B: Pumpenwelle
2C: Kettenrad
3: Drehmomentwandler
3A: Pumpenrad
3B: Turbinenrad
3C: Leitrad
3D: Überbrückungskupplung
4: Getriebegehäuse
4A: Innenraum, Drehmomentwandlerraum
4B: Innenraum, Nebenabtriebraum
4C: Innenraum, Getriebeinnenraum
5: Zwischenwand
6: Zwischenwand
7: Getriebesteuergerät
8: Getriebeschaltelement
9: Radiallager
10: Axiallager
11: Axiallager, Anlaufscheibe
12: Radiallager
13: Koppelstelle
A,..., E: Getriebeschaltelement
AN: Eingangswelle
AB: Ausgangswelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016212209 A1 [0002, 0003]
DE 102008033434 A1 [0002]
DE 102005002337 A1 [0025, 0040, 0041]

Claims

Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Eingangswelle (AN) und mit einer Ausgangswelle (AB) und mit einem Nebenabtrieb (1) und mit einer Hydraulikpumpe (2), die Hydraulikpumpe (2) dient zur Versorgung des Kraftfahrzeuggetriebes mit hydraulischem Arbeitsdruck, der Nebenabtrieb (1) weist ein Nebenabtriebszahnrad (1A) auf, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenabtriebszahnrad (1A) mit der Hydraulikpumpe (2) zum Antrieb der Hydraulikpumpe (2) verbunden ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei das Nebenabtriebszahnrad (1A) eine erste Verzahnung für den Nebenabtrieb (1) und eine zweite Verzahnung für die Hydraulikpumpe (2) aufweist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 1, wobei das Nebenabtriebszahnrad (1A) eine gemeinsame Verzahnung für den Nebenabtrieb (1) und für die Hydraulikpumpe (2) aufweist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer ersten Zwischenwand (5), das Nebenabtriebszahnrad (1A) ist durch die erste Zwischenwand (5) drehbar abgestützt.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 4, wobei die erste Zwischenwand (5) einen rohrförmigen Vorsprung (5A) aufweist, das Nebenabtriebszahnrad (1A) ist auf dem Vorsprung (5A) mittels eines auf dem Vorsprung (5A) angeordneten Radiallagers (9) drehbar abgestützt.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 4 oder 5, wobei die erste Zwischenwand (5) das Nebenabtriebszahnrad (1A) in Richtung erster Zwischenwand (5) axial abstützt.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 6, wobei axial zwischen erster Zwischenwand (5) und Nebenabtriebszahnrad (1A) eine Anlaufscheibe (11) oder ein Axialwälzlager (10) angeordnet ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, mit einer zweiten Zwischenwand (6), die zweite Zwischenwand (6) stützt das Nebenabtriebszahnrad (1A) in Richtung zweiter Zwischenwand (6) axial ab.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 8, wobei axial zwischen zweiter Zwischenwand (6) und Nebenabtriebszahnrad (1A) eine Anlaufscheibe (11) oder ein Axialwälzlager (10) angeordnet ist.
Kraftfahrzeuggetriebe nach Anspruch 8 oder 9, mit einem Getriebeinnenraum (4C) und mit einem Nebenabtriebraum (4B) und mit einer Kupplungsglocke und mit der ersten Zwischenwand (5) und der zweiten Zwischenwand (6), in dem Getriebeinnenraum (4C) sind die Zahnräder zur Kraftübertragung zwischen der Eingangswelle (AN) und der Ausgangswelle (AB) angeordnet, in dem Nebenabtriebraum (4B) sind die Kraftübertragungsmittel (1B) des Nebenabtriebs (1) mit dem Nebenabtriebszahnrad (1A) angeordnet, in einem Innenraum (4A) der Kupplungsglocke ist eine Anfahrkupplung (3) für das Kraftfahrzeuggetriebe angeordnet, insbesondere ein Drehmomentwandler (3), die erste Zwischenwand (5) trennt den Getriebeinnenraum (4C) räumlich vom Nebenabtriebraum (4B), die zweite Zwischenwand (6) trennt den Innenraum (4A) der Kupplungsglocke räumlich vom Nebenabtriebraum (4B).
Kraftfahrzeuggetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem eingangsseitigen hydrodynamischer Drehmomentwandler (3), der Drehmomentwandler (3) weist ein Pumpenrad (3A) und ein Turbinenrad (3B) auf, das Turbinenrad (3B) ist mit der Eingangswelle (AN) zum Antrieb der Eingangswelle (AN) verbunden, das Pumpenrad (3A) ist mit dem Nebenabtriebszahnrad (1A) zum Antrieb des Nebenabtriebszahnrads (1A) verbunden.