-
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens zwei Verbrennungsmotoren, die jeweils eine Motorabtriebswelle aufweisen, mit einer Vorrichtung zum bedarfsweisen Trennen oder Verbinden der Motorabtriebswelle eines ersten der Verbrennungsmotoren von oder mit der Motorabtriebswelle eines zweiten der Verbrennungsmotoren, mit einem der Vorrichtung nachgeschalteten Fahrzeuggetriebe, mit wenigstens einer ersten Kupplung zum Trennen oder Verbinden des Fahrzeuggetriebes von oder mit den Verbrennungsmotoren, sowie mit wenigstens einem Schwungrad.
-
Antriebsvorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sogenannte Bi-Motoreinheiten umfassen zwei Verbrennungsmotoren, die getrennt voneinander ausgebildet und betreibbar sind. So sind beispielsweise Antriebsvorrichtungen bekannt, bei denen einer der Verbrennungsmotoren mit Benzin und der andere der Verbrennungsmotoren mit einem alternativen Kraftstoff, wie beispielsweise Diesel, betrieben wird. Die Drehmomente der mindestens zwei Verbrennungsmotoren müssen dabei dem Fahrzeuggetriebe zusammen oder getrennt voneinander zugeführt werden können. Dazu ist eine Vorrichtung vorgesehen, die die Motorabtriebswelle des ersten Verbrennungsmotors bei Bedarf mit oder von der Motorabtriebswelle des zweiten Motors verbindet beziehungsweise trennt. Durch das Verbinden der Motorabtriebswellen kann ein gemeinsames Drehmoment an einer gemeinsamen Abtriebswelle erzeugt werden, das dann dem Fahrzeuggetriebe zuführbar ist. Unter einem Fahrzeuggetriebe ist ein Getriebe zu verstehen, mittels dessen das von den Verbrennungsmotoren erzeugte Drehmoment und/oder die erbrachte beziehungsweise eingestellte Drehzahl bedarfsgerecht gewandelt und Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs zugeführt werden. Bei dem Fahrzeuggetriebe kann es sich um ein manuelles oder auch um ein automatisches Schaltgetriebe mit gestufter oder kontinuierlicher Übersetzung handeln. Um ein Schalten zu ermöglichen oder um die Antriebsvorrichtung in den sogenannten Segelbetrieb zu schalten, ist eine Kupplung vorgesehen, mittels derer das Fahrzeuggetriebe von den Verbrennungsmotoren trennbar ist. Weiterhin ist es bekannt, in Antriebsvorrichtungen ein oder mehrere Schwungräder vorzusehen, die die kinetische Energie eines oder beider Verbrennungsmotoren speichern.
-
So offenbart beispielsweise die US-Patentschrift
US 6,306,056 B1 eine Antriebsvorrichtung, die zwei Verbrennungsmotoren aufweist, denen jeweils ein Schwungrad zugeordnet ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei der auf einfache Art und Weise das Betriebsverhalten der Antriebsvorrichtung insbesondere in Bezug auf Drehschwingungen optimiert ist.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 vollständig gelöst. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Schwungrad als Zwei-Massen-Schwungrad ausgebildet und zwischen der Vorrichtung und dem Fahrzeuggetriebe angeordnet ist. Mittels des Zwei-Massen-Schwungrads werden die Drehschwingungen der Vorrichtung sowie der Verbrennungsmotoren gedampft, sodass durch die Verbrennungsmotoren oder die Vorrichtung hervorgerufene Drehungleichförmigkeiten nicht oder geschwächt an das Fahrzeuggetriebe übertragen werden. Insgesamt wird somit eine Drehschwingungsentkopplung des Fahrzeuggetriebes von dem übrigen Fahrzeugstrang gewährleistet. Das Zwei-Massen-Schwungrad umfasst eine Primärschwungmasse und eine Sekundärschwungmasse, wobei die Sekundärschwungmasse dem Fahrzeuggetriebe und die Primärschwungmasse der Vorrichtung beziehungsweise einer Abtriebswelle der Vorrichtung zugeordnet ist. Zwischen der Primärschwungmasse (Primärschwungrad) und der Sekundärschwungmasse (Sekundärschwungrad) sind vorzugsweise mehrere Federeinheiten vorgesehen, durch die die Primärschwungmasse mit der Sekundärschwungmasse verbunden ist, und die durch eine gezielte Abstimmung die Resonanzfrequenz des Zwei-Massen-Schwungrads in einen für den Fahrbetrieb optimalen Drehzahlbereich verschieben. Im Übrigen ist das Zwei-Massen-Schwungrad bekannt, sodass hier auf die übrige Ausbildung des Zwei-Massen-Schwungrads nicht näher eingegangen werden soll.
-
Bevorzugt ist zwischen der Vorrichtung und dem Zwei-Massen-Schwungrad die erste Kupplung angeordnet. Die erste Kupplung ist somit der Vorrichtung nach- und dem Zwei-Massen-Schwungrad vorgeschaltet, sodass das Sekundärschwungrad stets mit einer Getriebeeingangswelle des Fahrzeuggetriebes drehfest verbunden ist, während das Primärschwungrad in Abhängigkeit von der Betriebsstellung der Kupplung mit der Vorrichtung beziehungsweise der Abtriebswelle der Vorrichtung verbunden oder von dieser getrennt ist. Durch Öffnen der ersten Kupplung werden nicht nur die Verbrennungsmotoren von dem Fahrzeuggetriebe getrennt, sondern auch die Vorrichtung zum Trennen oder Verbinden der Motorabtriebswellen der beiden Verbrennungsmotoren, wodurch im Segelbetrieb auch Drehschwingungen der Vorrichtung nicht auf das Fahrzeuggetriebe übertragen werden. Besonders bevorzugt ist jedoch die erste Kupplung zwischen dem Zwei-Massen-Schwungrad und dem Fahrzeuggetriebe angeordnet. Dadurch kann bei geöffneter erster Kupplung die kinetische Energie der Verbrennungsmotoren auf die für Schwungräder bekannte Art und Weise gespeichert und genutzt werden. Wird die Kupplung geschlossen, so werden die von den Verbrennungsmotoren und der Vorrichtung erzeugten Drehschwingungen durch das Zwei-Massen-Schwungrad kompensiert oder geschwächt. Durch die besonders bevorzugte Anordnung des Zwei-Massen-Schwungrads lässt sich das Fahrzeuggetriebe dynamischer betätigen, wenn die erste Kupplung geöffnet ist, da das Zwei-Massen-Schwungrad bei geöffneter Kupplung keinen Einfluss auf das Fahrzeuggetriebe hat.
-
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung zum Trennen oder Verbinden der Motorabtriebswellen eine zweite Kupplung. Die Motorabtriebswellen sind also durch eine zweite Kupplung miteinander wirkverbindbar beziehungsweise wirkverbunden. Durch Betätigen der zweiten Kupplung wird die Motorabtriebswelle des zweiten Verbrennungsmotors bei Bedarf mit der Motorabtriebswelle des ersten Verbrennungsmotors verbunden, wodurch die mindestens zwei Verbrennungsmotoren ein gemeinsames Drehmoment erbringen.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung ein Zahnradgetriebe umfasst, das bevorzugt ein auf der Motorabtriebswelle des ersten Verbrennungsmotors angeordnetes erstes Zahnrad und ein auf der Motorabtriebswelle des zweiten Verbrennungsmotors angeordnetes und mit dem ersten Zahnrad in Eingriff stehendes zweites Zahnrad aufweist. Das erste und das zweite Zahnrad sind somit stets in Eingriff. Vorzugsweise ist die zweite Kupplung zwischen dem zweiten Verbrennungsmotor und dem zweiten Zahnrad angeordnet, um den zweiten Verbrennungsmotor von dem übrigen Antriebsstrang bei Bedarf zu trennen. Das Zahnradgetriebe stellt eine besonders einfache und effiziente Möglichkeit dar, das Drehmoment des zweiten Verbrennungsmotors auf die Motorabtriebswelle des ersten Verbrennungsmotors zu übertragen. Natürlich sind aber auch andere Übertragungsmöglichkeiten denkbar, wie beispielsweise ein Riemen- oder Kettentrieb. In einer alternativen Ausgestaltung ist die Kupplung nicht zwischen dem zweiten Verbrennungsmotor und dem zweiten Zahnrad, sondern zwischen dem ersten Zahnrad und der Motorabtriebswelle des ersten Verbrennungsmotors angeordnet, sodass bei Öffnen der zweiten Kupplung der zweite Verbrennungsmotor und die Vorrichtung vollständig von dem ersten Antriebsteilstrang, bestehend aus dem ersten Verbrennungsmotor, der ersten Kupplung, dem Zwei-Massen-Schwungrad und dem Fahrzeuggetriebe, getrennt werden. Drehschwingungen des zweiten Antriebsteilstrangs, bestehend aus dem zweiten Verbrennungsmotor und der Vorrichtung, werden dadurch bei geöffneter zweiter Kupplung nicht auf das Fahrzeuggetriebe übertragen. Ist die zweite Kupplung zwischen dem ersten Zahnrad und der Motorabtriebswelle des ersten Verbrennungsmotors angeordnet, so ist sie vorzugsweise in der Art einer Hohlwelle auf der Motorabtriebswelle des ersten Verbrennungsmotors sitzend angeordnet.
-
Bevorzugt sind die Zahnräder drehfest auf der jeweiligen Motorabtriebswelle angeordnet. In diesem Fall ist die zweite Kupplung natürlich zwischen dem zweiten Verbrennungsmotor und dem zweiten Zahnrad angeordnet. Durch die drehfeste Anordnung wird zum einen der Aufbau der Antriebsvorrichtung insgesamt vereinfacht, wodurch auch die Herstellungskosten gering gehalten werden, und zum anderen lassen sich hohe Drehmomente übertragen.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung der Antriebsvorrichtung sind die Motorabtriebswellen und die mindestens zwei Verbrennungsmotoren parallel zueinander ausgerichtet beziehungsweise angeordnet. Besonders bevorzugt laufen die Verbrennungsmotoren beziehungsweise deren Motorabtriebswellen im Betrieb gegensinnig, wobei das Zahnradgetriebe der Vorrichtung eine einfache Zahnradstufe, wie oben beschrieben, umfasst. Laufen die Verbrennungsmotoren gleichsinnig, so weist das Zahnradgetriebe zweckmäßigerweise ein Zwischenzahnrad zum Angleichen der Drehrichtung auf. Die parallele Ausrichtung beziehungsweise Anordnung gewährleistet einen kompakten Aufbau der Antriebsvorrichtung und erlaubt es, die Verbrennungsmotoren gegebenenfalls in einem gemeinsamen Motorgehäuse unterzubringen.
-
Vorzugsweise ist die Motorabtriebswelle des ersten Verbrennungsmotors zumindest im Wesentlichen drehfest mit der ersten beziehungsweise mit einer Seite der ersten Kupplung verbunden. Die im Wesentlichen drehfeste Verbindung des ersten Verbrennungsmotors mit der ersten Kupplung folgt aus dem Vorsehen des Zwei-Massen-Schwungrads, das einen gewissen Winkelversatz zwischen der Motorabtriebswelle des ersten Verbrennungsmotors und der entsprechenden Seite der ersten Kupplung erlaubt. Durch Betätigen der zweiten Kupplung lässt sich der zweite Verbrennungsmotor beziehungsweise der zweite Antriebsteilstrang hinzuschalten.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem zweiten Verbrennungsmotor und der Vorrichtung ein weiteres Zwei-Massen-Schwungrad angeordnet. Das weitere Zwei-Massen-Schwungrad dämpft insbesondere die Drehschwingungen, die sich von dem zweiten Verbrennungsmotor auf das Zahnradgetriebe oder von dem Zahnradgetriebe auf den zweiten Verbrennungsmotor auswirken. Durch Vorsehen des weiteren Zwei-Massen-Schwungrads wird die Drehschwingungskompensation der Antriebsvorrichtung weiter gesteigert und ein langer und komfortabler Betrieb der Verbrennungsmotoren sowie des Fahrzeuggetriebes gewährleistet.
-
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Antriebsvorrichtung ist die erste Kupplung zwischen dem ersten Verbrennungsmotor und dem ersten Zahnrad angeordnet. Sind die zweite Kupplung und die erste Kupplung geöffnet, so sind beide Verbrennungsmotoren von dem Fahrzeuggetriebe getrennt. Lediglich das Zahnradgetriebe beziehungsweise die Vorrichtung stünde dann noch in Wirkkontakt mit dem Fahrzeuggetriebe. Es ist auch denkbar, das erste Zwei-Massen-Schwungrad zwischen dem ersten Verbrennungsmotor und dem ersten Zahnrad vorzusehen. Dann ist das weitere Zwei-Massen-Schwungrad zwischen dem zweiten Verbrennungsmotor und dem zweiten Zahnrad obligatorisch, um das Übertragen von Drehschwingungen bei geschlossener zweiter Kupplung auf das Fahrzeuggetriebe zu vermeiden.
-
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung,
-
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung und
-
3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung.
-
Die 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung 1 für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug. Die Antriebsvorrichtung 1 umfasst zwei Verbrennungsmotoren 2, 3, die derart ausgebildet beziehungsweise ausgerichtet sind, dass ihre Motorabtriebswellen 4, 5 parallel zueinander ausgerichtet beziehungsweise angeordnet sind. Die Verbrennungsmotoren 2 und 3 sind derart ausgebildet, dass sie im Betrieb gegensinnige Drehrichtungen an ihren Motorabtriebswellen 4, 5 aufweisen. Auf der Motorabtriebswelle 4 des ersten Verbrennungsmotors 2 ist ein erstes Zahnrad 6 drehfest angeordnet. Auf der dem Verbrennungsmotor 2 gegenüberliegenden Seite des Zahnrads 6 ist auf der Motorabtriebswelle 4 ein als Zwei-Massen-Schwungrad 7 ausgebildetes Schwungrad 8 angeordnet. Eine Primärschwungmasse beziehungsweise ein Primärschwungrad des Zwei-Massen-Schwungrads 7 ist dabei mit der Motorabtriebswelle 4 drehfest verbunden. Eine Sekundärschwungmasse beziehungsweise ein Sekundärschwungrad des Zwei-Massen-Schwungrads 7 ist über eine Zwischenwelle mit einer Seite einer ersten Kupplung 9 drehfest verbunden. Die andere Seite der Kupplung 9 ist mit einer Getriebeeingangswelle 10 eines Fahrzeuggetriebes 11 drehfest verbunden. Das Fahrzeuggetriebe 11 ist vorliegend als manuell betätigbares Schaltgetriebe 12 ausgebildet. Das Fahrzeuggetriebe 11 weist eine Getriebeausgangswelle 20 auf, an der das durch das Fahrzeuggetriebe 11 eingestellte beziehungsweise gewandelte Drehmoment und die entsprechend eingestellte Drehzahl anliegen und auf Antriebsräder des Kraftfahrzeugs übertragen werden. Der Verbrennungsmotor 2, die Motorabtriebswelle 4, das Zwei-Massen-Schwungrad 7, die Kupplung 9 sowie das Fahrzeuggetriebe 11 bilden hierbei einen ersten Antriebsteilstrang 13 der Antriebsvorrichtung 1.
-
Die Motorabtriebswelle 5 des Verbrennungsmotors 3 ist mit einer Seite einer zweiten Kupplung 14 drehfest verbunden. Die andere Seite der Kupplung 14 ist drehfest – über eine Zwischenwelle – mit einem zweiten Zahnrad 15 verbunden, welches in Eingriff mit dem Zahnrad 6 steht.
-
Die Kupplung 14 und die Zahnräder 6 und 15 bilden zusammen eine Vorrichtung 16, mittels derer die Motorabtriebswelle 5 des Verbrennungsmotors 3 mit der Motorabtriebswelle 4 des Verbrennungsmotors 2 bei Bedarf verbunden werden kann. Durch Schließen der Kupplung 14 wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors 3 auf das Zahnrad 15 und über das Zahnrad 15 auf das Zahnrad 6 übertragen. Da das Zahnrad 6 drehfest auf der Motorabtriebswelle 4 angeordnet ist, wird dadurch das Drehmoment des Verbrennungsmotors 3 auf die Motorabtriebswelle 4 übertragen, wodurch der Verbrennungsmotor 2 unterstützt und ein gemeinsames Drehmoment über das Zwei-Massen-Schwungrad 7 und die Kupplung 9 auf die Getriebeeingangswelle 10 des Fahrzeuggetriebes 11 übertragen wird. Der Verbrennungsmotor 3 bildet einen zweiten Antriebsteilstrang 17, der mittels der Vorrichtung 16 mit dem Teilantriebsstrang 13 verbindbar beziehungsweise von diesem lösbar ist.
-
Das Zwei-Massen-Schwungrad 7 zwischen dem Zahnrad 6 und der Kupplung 9 in dem ersten Antriebsteilstrang 13 hat den Vorteil, dass die Drehschwingungen der Verbrennungsmotoren 2 und 3 sowie der Vorrichtung 16 nicht oder zumindest gedämpft auf das Fahrzeuggetriebe 11 übertragen werden. Durch entsprechendes Einstellen beziehungsweise Ausbilden von Federeinheiten, die zwischen dem Primärschwungrad und dem Sekundärschwungrad des Zwei-Massen-Schwungrads 7 wirken, wird der Resonanzbereich des Zwei-Massen-Schwungrads 7 bevorzugt unter die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschinen 2 und/oder 3 verschoben. Auf ein Dämpferelement, wie beispielsweise eine Torsionsfeder, die üblicherweise in Kupplungen zum Verringern von Drehschwingungen und zum Vermeiden von Drehmomentspitzen vorgesehen werden, kann verzichtet werden. Insgesamt wird somit eine einfach konstruierte und günstig herzustellende Antriebsvorrichtung 1 geboten, die einen wahlweisen Antrieb mit einem oder zwei Verbrennungsmotoren erlaubt, ohne dass ungünstige Drehmomentschwingungen auf das Fahrzeuggetriebe übertragen werden. Hierdurch wird beispielsweise gewährleistet, dass im Betrieb kein Getrieberasseln auftritt oder Drehschwingungen sich von der Antriebsvorrichtung bis in den Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs in Form von Störgeräuschen fortsetzen.
-
Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung 1 ebenfalls in einer vereinfachten Darstellung. Aus der 1 bereits bekannte Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die oben stehende Beschreibung verwiesen wird. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der vorhergehenden Ausführungsform darin, dass zwischen der Kupplung 14 und dem Verbrennungsmotor 3 ein zweites Zwei-Massen-Schwungrad 18 angeordnet ist. Die Primärschwungmasse beziehungsweise das Primärschwungrad des Zwei-Massen-Schwungrads 18 ist dabei drehfest mit der Motorabtriebswelle 5 und der Sekundärmasse beziehungsweise das Sekundärschwungrad des Zwei-Massen-Schwungrads 18 drehfest mit der ersten Seite der Kupplung 14 verbunden. Durch Hinzufügen des zweiten Zwei-Massen-Schwungrads 18 werden Drehschwingungen, die sich von dem Verbrennungsmotor 3 auf die Vorrichtung 16 oder anders herum auswirken, gedämpft. Wird die Motorabtriebswelle 5 mit der Motorabtriebswelle 4 mittels der Vorrichtung 16 verbunden, so wird der zweite Teilantriebsstrang 17 zusätzlich durch das Zwei-Massen-Schwungrad gedämpft, wodurch das Drehschwingungsverhalten der Antriebsvorrichtung 1 weiter optimiert wird. Wird nur der erste Teilantriebsstrang 13 zum Antrieb genutzt, ist die Kupplung 14 also geöffnet, ist das Zwei-Massen-Schwungrad 7 optimal zum Dämpfen von Drehschwingungen des Verbrennungsmotors 2 sowie des Fahrzeuggetriebes 11 ausgebildet. Wird die Kupplung 14 geschlossen, der zweite Teilantriebsstrang 17 also hinzugeschaltet, sorgt das Zwei-Massen-Schwungrad 18 für eine optimale Schwingungsdämpfung des zweiten Teilantriebsstrangs 17, wodurch die Antriebsvorrichtung 1 insgesamt ein optimales Drehschwingverhalten aufweist. Die Federeinheiten des Zwei-Massen-Schwungrads 18 werden dabei bevorzugt derart ausgelegt, dass die Resonanzfrequenz des Zwei-Massen-Schwungrads 18 unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 3 liegt.
-
Die 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung 1. Aus den vorhergehenden Figuren bekannte Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die oben stehende Beschreibung verwiesen wird. Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel das Zwei-Massen-Schwungrad 7 zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Zahnrad 6 in dem ersten Antriebsteilstrang 13 angeordnet. Damit sind beide Zwei-Massen-Schwungräder 7 und 18 direkt mit der jeweiligen Motorabtriebswelle 4 beziehungsweise 5 der Verbrennungsmotoren 2 und 3 verbunden. Die Schwingungsdämpfung findet somit jeweils direkt auf der Motorabtriebswelle 4, 5 für jeden der Verbrennungsmotoren gesondert statt.
-
In einem weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, ist die Kupplung 5 zwischen dem Zahnrad 6 und der Motorabtriebswelle 4 bevorzugt in der Art einer Hohlwellen-Kupplung angeordnet beziehungsweise ausgebildet. Dadurch ist es möglich, durch Öffnen der Kupplung 14 auch das durch die Zahnräder 6 und 15 gebildete Zahnradgetriebe 19 von dem ersten Antriebsteilstrang 13 zu trennen, wodurch das Drehschwingungsverhalten der Antriebsvorrichtung 1 weiter gesteigert werden kann, wenn lediglich der Antriebsteilstrang 13 zum Antrieb beziehungsweise zum Erbringen eines Drehmoments genutzt werden soll.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebsvorrichtung
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- Verbrennungsmotor
- 4
- Motorabtriebswelle
- 5
- Motorabtriebswelle
- 6
- Zahnrad
- 7
- Zwei-Massen-Schwungrad
- 8
- Schwungrad
- 9
- Kupplung
- 10
- Getriebeeingangswelle
- 11
- Fahrzeuggetriebe
- 12
- Schaltgetriebe
- 13
- Antriebsteilstrang
- 14
- Kupplung
- 15
- Zahnrad
- 16
- Vorrichtung
- 17
- Antriebsteilstrang
- 18
- Zwei-Massen-Schwungrad
- 19
- Zahnradgetriebe
- 20
- Getriebeausgangswelle