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Die
Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Eine
gattungsgemäße Antriebsanordnung beschreibt
die
DE 102 53 259
A1 , bei der ein Antriebsaggregat durch Aufteilung in mehrere
Baugruppen A, B, C für
Front-Quer-Antrieb, Front-Längs-
oder Heck-Längsantrieb
oder für
Allradantrieb ausgeführt werden
soll. Trotz der vorgeschlagenen Maßnahmen sind aber nicht unwesentliche
Modifikationen insbesondere im Geschwindigkeits-Wechselgetriebe (hier ein Schaltgetriebe)
sowohl an den rotierenden Getriebeelementen als auch gehäusetechnisch
erforderlich.
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Die
DE 44 07 625 A1 zeigt
ferner eine Einheit zur Drehrichtungsumkehr in einem CVT-Getriebe
als Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, die im Kraftfluss gesehen
stromab der Getriebe-Eingangswelle angeordnet ist und die ein Umschalten
des Getriebes auf Vorwärts-
oder Rückwärtsantrieb
des Kraftfahrzeuges bewirkt. Das betreffende Wendegetriebe ist als Planetengetriebe
ausgebildet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Antriebsanordnung vorzuschlagen, die
es ermöglicht,
ein Antriebsaggregat ohne wesentliche Umbaumaßnahmen universell in Kraftfahrzeugen
einzubauen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
dass insbesondere im Bereich der Anfahreinheit und zwischen Brennkraftmaschine
und Wechselgetriebe wahlweise ein Wendegetriebe zur Drehrichtungsumkehr
einschaltbar ist. Das als Modulbauteil ausgebildete Wendegetriebe,
das an sich bekannter Bauart sein kann, ist nicht schaltbar und
dient nur der Drehrichtungsumkehr, die durch die räumliche
Drehung des Antriebsaggregates um 180 Grad um die Hochachse bei
Front- oder Heckeinbau im Kraftfahrzeug erforderlich ist (Vorwärtsgänge würden sich
sonst in Rückwärtsgänge umwandeln
und umgekehrt). Durch das als Modulbauteil ausgebildete Wendegetriebe, das
einfachst verbaut werden kann, kann somit für unterschiedliche Einbaulagen
stets das gleiche Antriebsaggregat verwendet werden, was eine erhebliche
Kosteneinsparung zur Folge hat. Besonders vorteilhaft ist dabei,
dass bei entsprechenden Maßnahmen
wie eingeplanter Bauraum und Anschlussausbildungen für das Wendegetriebe
keine getriebeinternen Änderungen
oder Anpassungen anfallen. In der einen Antriebsart (z. B. Frontantrieb)
wird das Antriebsaggregat ohne Wendegetriebe und in der anderen
Antriebsart (z. B. Heckantrieb) mit Wendegetriebe verbaut. Dadurch
können
die Brennkraftmaschinen auf einfache Weise lediglich durch den Einsatz oder
das Weglassen eines Moduls jeweils in Fahrtrichtung vor (Front-Einbaulage)
bzw. hinter (Heck-Einbaulage) den jeweiligen Achsen angeordnet werden,
ohne dass dies einen wesentlichen Umbau der Brennkraftmaschine,
der Anfahreinheit und des Getriebes erfordert.
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Das
Wendegetriebe kann baulich vorteilhaft zwischen einer Kupplung als
Anfahreinheit und der Getriebeeingangswelle innerhalb der Kupplungsglocke
des Wechselgetriebes angeordnet sein.
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Ferner
kann das Wendegetriebe insbesondere bei einer an das Wechselgetriebe
angebauten Doppelkupplung zwischen einem auf der Kraftabgabeseite der
Brennkraftmaschine vorgesehenem Schwungrad (z. B. einem Zweimassenschwungrad) und
zumindest einer nachgeschalteten Kupplung angeordnet sein.
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Dabei
kann das Wendegetriebe in ein Element der Anfahreinheit, z. B. einer
entsprechend modifizierten Kupplung oder in das Schwungrad, integriert
sein, sodass sich die Drehrichtungsumkehr dann durch einfaches Einbauen
eines Anfahrelementes mit oder ohne Wendegetriebe herstellen lässt.
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Das
Wendegetriebe kann alternativ an einer der Anfahreinheit benachbarten
Getriebewand des Wechselgetriebes angeordnet und ebenfalls wahlweise
verbaut oder einfach weggelassen werden; es versteht sich, dass
dabei entsprechende Anpassungen konstruktiv vorzusehen sind, z.
B. durch ein Adapterstück
an der Getriebeeingangswelle, die trieblich entweder direkt in das
Ausgangselement des Wendegetriebes oder durch Verlängerung
mit der Anfahreinheit verbunden werden kann.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Wendegetriebe
in einem separaten, wahlweise anbaubaren Gehäuse vorgesehen sein, das zwischen
der Stirnwand der Brennkraftmaschine oder der Getriebewand und der
Anfahreinheit einsetzbar ist. Wird das Wendegetriebe nicht verbaut,
so kann das Antriebsaggregat entweder um die Breite des Wendegetriebes
verkürzt
montiert werden, oder es kann ein entsprechend angepasstes Adapterstück eingesetzt
werden.
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Bei
einer baulich bevorzugten Ausführung kann
dabei das Wendegetriebe mit Gehäuse
wahlweise an die Getriebewand anbaubar bzw. mit dieser ein separates
Gehäuse
bilden.
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Das
Wendegetriebe ist bevorzugt durch ein einstufiges Planetenradgetriebe
gebildet, mit einem koaxialen Eingangselement und Ausgangselement und kann
somit besonders einfach in die Anfahreinheit bzw. zwischen die Brennkraftmaschine
und das Wechselgetriebe eingeschaltet werden. Dabei ist das Planetenradgetriebe
bevorzugt durch einen nahe 1:1 übersetzten
Planetenradsatz gebildet, mit einem antreibenden Element, einem
abtreibenden Element und einem fest abgestütztem Reaktionselement mit drehbar
gelagerten Planetenrädern.
Grundsätzlich können aber
auch zweistufige Planeten- oder Stirnradgetriebe verwendet werden.
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Schließlich kann
das Wendegetriebe in dem Gehäuse
gekapselt angeordnet und mit einer separaten Schmierölfüllung versehen
sein, wodurch es neben einer betriebssicheren Konstruktion autark einsetzbar
und mit geringem Mehraufwand wahlweise montierbar ist.
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Mehrere
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die
schematische Zeichnung zeigt in:
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1 eine
Antriebsanordnung für
ein in Front eines Kraftfahrzeuges eingebautes Antriebsaggregat,
mit einer Brennkraftmaschine, einer Anfahreinheit, einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe und
einem Differenzial;
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2 die
gleiche Antriebsanordnung gemäß 1,
jedoch um 180 Grad um die Hochachse gedreht für den heckseitigen Einbau in
ein Kraftfahrzeug, mit einem zusätzlichen
Wendegetriebe zur Drehrichtungsumkehr der Abtriebswellen;
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3 eine
weitere Antriebsanordnung für den
heckseitigen Einbau und mit zusätzlicher,
modifizierter Anordnung eines Wendegetriebes; und
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4 einen
Querschnitt entlang der Linie IV – IV der 2 durch
das als Planetengetriebe ausgeführte
Wendegetriebe.
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Die 1 zeigt
eine Antriebsanordnung mit einem Antriebsaggregat 10 mit
einer Brennkraftmaschine 12, einer Anfahreinheit 14,
einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe 16 und
einem Differenzial 18, dessen Abtriebswellen 20, 22 über nicht
dargestellte Gelenkwellen die Vorderräder des Kraftfahrzeuges antreiben. Über einen
in das Differenzial 18 integrierten Winkeltrieb 18a und
eine weitere Abtriebswelle 24 können in bekannter Weise über eine nicht
dargestellte Kardanwelle und ein Hinterachsdifferenzial die hinteren
Räder des
Kraftfahrzeuges angetrieben werden. Die Antriebsanordnung 10 kann aber
auch ohne Winkeltriebe 18a und Abtriebswelle 24 nur
für Frontantrieb
des Kraftfahrzeuges ausgeführt
sein.
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Die
Anfahreinheit 14, die in bekannter Weise innerhalb einer
Kupplungsglocke 16a des Wechselgetriebes 16 angeordnet
ist, kann je nach Ausführung des
Wechselgetriebes 16 ein Drehmomentwandler, eine an ein
Schwungrad der Kraftabgabewelle bzw. Kurbelwelle 12a der
Brennkraftmaschine 12 angebaute Kupplung (z. B. Trockenreibungskupplung),
ein Zweimassenschwungrad 14a und/oder eine Doppelkupplung
sein. Im Ausführungsbeispiel
gemäß 1 ist
an das Zweimassenschwungrad 14a eine einfache Trocken-Reibungs-Kupplung 14b angebaut.
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Die
Kupplung 14b treibt ausgangsseitig über ein relativ kurzes, wellenförmiges Adapterstück 14c auf
die Eingangswelle 16b des Wechselgetriebes 16.
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Das
Wechselgetriebe 16, das als Schaltgetriebe bekannter Bauart
ausgeführt
ist, treibt in bekannter Weise über
das Differenzial 18 und ggf. den Winkeltrieb 18a auf
die besagten Abtriebswellen 20, 22 und 24.
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Die
beschriebene Antriebsanordnung mit dem Antriebsaggregat 10 ist
soweit nicht dargestellt und beschrieben bekannter Bauart und ist
in das Kraftfahrzeug frontseitig und in Queranordnung eingebaut,
wobei in Fahrtrichtung F gesehen die Brennkraftmaschine 12,
die Anfahreinheit 14 und das Wechselgetriebe 16 räumlich vor
dem Differenzial 18 mit den Abtriebswellen 20, 22 positioniert
sind.
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Soll
das beschriebene Antriebsaggregat 10 im wesentlichen unverändert durch
Drehen um 180 Grad um dessen Hochachse heckseitig in das Kraftfahrzeug
eingebaut werden (vgl. 2), wobei dann die Brennkraftmaschine 12,
die Anfahreinheit 14 und das Wechselgetriebe 16 in
Fahrtrichtung F gesehen hinter dem Differenzial 18 und
dessen Abtriebswellen 20, 22 positioniert sind,
so ist ein mit 26 bezeichnetes Wendegetriebe einzubauen,
um die Antriebsrichtung der angetriebenen Räder des Kraftfahrzeuges anzupassen.
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Das
Wendegetriebe 26 ist dazu gemäß 2 im Kraftfluss
hinter der Kupplung 14b innerhalb der Kupplungsglocke 16a angeordnet
und kehrt die Drehrichtung zwischen Kupplungsausgang und Eingangswelle 16b des
Wechselgetriebes 16 um. Der Einbau des nachstehend näher beschriebenen Wendegetriebes 26 wird
bewerkstelligt, indem anstelle des Adapterstückes 14c trieblich
das Wendegetriebe 26 eingeschaltet wird.
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Das
Wendegetriebe 26 (vgl. auch 4) ist hier
beispielhaft durch ein einstufiges Planetengetriebe 28 gebildet,
dessen Elemente in einem zu der stirnseitigen Getriebewand 16c offenen
Gehäuse 26a drehbar
gelagert sind und mit der besagten Getriebewand 16c ein
gekapseltes, mit einer Schmierölfüllung versehenes
Gehäuse
bilden.
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Das
Planetenradgetriebe 28 weist ein Sonnenrad 30 als
Eingangselement auf, das mit einem Wellenstummel 30a mit
der Mitnehmerscheibe 14d der Kupplung 14b trieblich
verbunden ist.
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Das
Sonnenrad 30 kämmt
mit mehreren Planetenrädern 32a,
die an einem scheibenförmigen Planetenradträger 32 drehbar
gelagert sind. Die Planetenräder 32a sind
mit axial benachbarten Planetenrädern 32b gekoppelt,
die wiederum mit dem innenverzahnten Außenrad 36 des Planetengetriebes 28 kämmen. Der
Planetenradträger 32,
der ein einheitliches Bauteil mit dem Gehäuse 26a bilden kann, ist
als Reaktionselement unverdrehbar am Gehäuse 26a gehalten,
während
das Außenrad 36 koaxial
zum Sonnenrad 30 im Gehäuse 26a drehbar
gelagert und mit der Eingangswelle 16b des Wechselgetriebes 16 (z.
B. in bekannter Weise über
eine Steckverzahnung) trieblich verbunden ist.
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Die
Auslegung des Planetengetriebes 28 bzw. des Wendegetriebes 26 ist
hinsichtlich des Übersetzungsverhältnisses
zwischen Sonnenrad 30 und Außenrad 36 nahe 1:1.
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Die 3 stellt
ein alternatives Ausführungsbeispiel
der Antriebsanordnung mit Antriebsaggregat 10' dar, das nur
soweit beschrieben ist, als es sich wesentlich von den 2 und 4 unterscheidet. Gleiche
Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Gemäß 3 setzt
sich die Anfahreinheit 14' aus
einem brennkraftmaschinenseitigen Zweimassenschwungrad 14a und
einer getriebeseitigen Doppelkupplung 14e (z. B. zwei Lamellenkupplungen)
zusammen. Das Wechselgetriebe 16 ist dabei ein sogenanntes
Doppelkupplungsgetriebe oder Direktschaltgetriebe mit zwei Eingangswellen
(nicht dargestellt), die alternativ über die Doppelkupplung 14e in
den Kraftfluss von der Brennkraftmaschine 12 zum Wechselgetriebe 16 gekuppelt
werden können.
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Zwischen
dem Zweimassenschwungrad 14a und der Doppelkupplung 14e ist
das Wendegetriebe 26 als gekapselte Einheit mit einem entsprechenden Gehäuse und
dem zur 4 beschriebenen Planetengetriebe 28 eingeschaltet,
wobei dessen Eingangselement bzw. Sonnenrad 30 mit dem
Sekundärteil des
Zweimassenschwungrades 14a und das Außenrad 36 mit der
Eingangsseite der Doppelkupplung 14e trieblich verbunden
sind.
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Es
versteht sich, dass zwischen dem Gehäuse des Wendegetriebes 26 und
dem Gehäuse
der an die Getriebewand 16c angebauten Doppelkupplung 14e oder
der Kupplungsglocke 16a eine Verbindung zur mittelbaren
Abstützung
des Planetenradträgers 32 als
Reaktionselement des Planetengetriebes 28 vorgesehen sein
muss (nicht dargestellt). Das Wendegetriebe 26 kann auch
an die Doppelkupplung 14e bzw. an deren Gehäuse angebaut
sein.
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Das
Wendegetriebe 26 kann alternativ in die Anfahreinheit 14,
z. B. in das Zweimassenschwungrad 14a oder in die Doppelkupplung 14e integriert sein.
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Bei
einem automatischen Wechselgetriebe 16 mit vorgeschaltetem
Drehmomentwandler kann das Wendegetriebe 26 auch in den
Drehmomentwandler integriert oder diesem nachgeschaltet sein. Gleiches
gilt für
eine Anfahreinheit mit Starter-Generator Vorrichtung; auch hier
kann das Wendegetriebe 26 entsprechend angebaut oder integriert
sein.
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Anstelle
eines Adapterstückes 14c können auch
andere Anpassungsmaßnahmen
bei einem Nichtverbau des Wendegetriebes 26 vorgesehen sein.
So kann beispielsweise eine in der Länge verkürzte Kupplungsglocke 16a für den Fall
vorgesehen sein, dass kein Wendegetriebe 26 zu verbauen
ist (entsprechend 1).
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Schließlich kann
das Wendegetriebe 26 auch an die kraftabgabeseitige Stirnwand 12b der Brennkraftmaschine 12 angebaut
oder dieser unmittelbar be nachbart angeordnet sein. Die konstruktive Ausführung kann
dabei ähnlich
der in der 2 an der Getriebewand 16c dargestellten
sein.
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Die
dargestellten Ausführungsbeispiele
zeigen Antriebsanordnungen mit Quereinbau in das Kraftfahrzeug,
die Erfindung ist aber auch auf Antriebsanordnungen mit Längseinbau
anwendbar, wenn bei unverändertem
Antriebsaggregat 10 dieses um 180 Grad um die Hochachse
gedreht im Kraftfahrzeug verbaut werden soll. Es versteht sich,
dass bei einem derartigen Antriebsaggregat 10 das Differenzial 18 als
ein Winkeltrieb mit Kegelritzel und Tellerrad ausgeführt sein
muss.