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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1, welches insbesondere ein Karosserieelement sowie einen im Bereich
einer Vorderachse des Kraftfahrzeuges angeordneten Hubkolbenmotor
aufweist, wobei dem Hubkolbenmotor eine Abtriebswelle, insbesondere
in Form einer Kurbelwelle, auf der ein Abtriebsrad angeordnet ist,
sowie ein Drehmomentwandleraggregat, insbesondere ein automatisches
Getriebe, mit einer Eingangswelle, auf der ein Eingangsrad angeordnet
ist, zugeordnet sind.
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Bei
derartigen Kraftfahrzeugen ist die Position des Hubkolbenmotors
eng an die Position des Drehmomentwandleraggregates gekoppelt, weil
hier eine unmittelbare Momentübertragung
stattfindet. Zugleich ist die Position des Drehmomentwandleraggregates
auch und gerade in vertikaler Richtung weitgehend festgelegt, da
dieses in den Bereich der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges hineinragt
bzw. an diesen Bereich angrenzt. Entsprechend ist insbesondere die
vertikale Position des Hubkolbenmotors abhängig von der Position des Drehmomentwandleraggregats,
woraus sich besonders geringe Abstände des Hubkolbenmotors zur
darüber
liegenden Motorhaube ergeben. Bei derzeit gängigen Personenkraftwagen beträgt dieser
Abstand kaum mehr als fünfundzwanzig
Millimeter. Dadurch ergeben sich im Falle einer Kollision des Kraftfahrzeuges
mit einer menschlichen Person nur sehr geringe Deformationsspielräume für die Motorhaube
und ein entsprechend hohes Gefährdungspotential
für die
menschliche Person.
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Aus
der
DE 40 29 058 C2 ist
ein Kraftfahrzeug bekannt mit einem nach dem Hubkolbenprinzip arbeitendem
Heckmotor. Dem Hubkolbenmotor ist über eine Kupplung ein Drehmomentwandleraggregat
in Form eines handschaltbaren Getriebes zugeordnet, wobei Kupplung
und Getriebe unmittelbar koaxial an die Abtriebswelle des Hubkolbenmotors
angeschlossen sind. Zur Änderung
der Schwerpunktlage des Hubkolbenmotors innerhalb des Kraftfahrzeugs
ist die Abtriebswelle des Motors nicht identisch oder koaxial mit
der Kurbelwelle des Hubkolbenmotors, sondern als zusätzliche
welle innerhalb des Motors ausgeführt, die über ein Stirnradgetriebe mit
der Kurbelwelle gekoppelt ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es demgegenüber, mit
möglichst
einfachen Mitteln ein Kraftfahrzeug mit einem flexibler positionierbaren
Hubkolbenmotor, insbesondere einem von benachbarten Karosserieelementen
möglichst
weit beanstandet positionierbaren Hubkolbenmotor zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei
besteht zwischen der Drehachse der Abtriebswelle des Hubkolbenmotors
und der Drehachse der Eingangswelle des Drehmomentwandleraggregats
ein vertikaler Versatz, wobei das Abtriebsrad des Hubkolbenmotors
und das Eingangsrad des Drehmomentwandleraggregats über ein
Kraftübertragungs mittel
drehmomentfest gekoppelt sind. Als Kraftübertragungsmittel ist beispielsweise
ein ausserhalb des Hubkolbenmotors angeordnetes Zahnrad-, Ketten-
oder Riemengetriebe vorsehbar. Der Versatz ist vorzugsweise derart
ausgestaltet, dass die Abtriebswelle des Hubkolbenmotors unterhalb der
Eingangswelle des Drehmomentwandleraggregats liegt. Durch den Versatz
ergibt sich ein zusätzlicher
Freiheitsgrad hinsichtlich der Anordnung des Hubkolbenmotors gegenüber der
Position des Drehmomentwandleraggregats. Der Hubkolbenmotor lässt sich
somit mit einem besonders großen
Abstand zu einer darüberliegenden
Motorhaube anordnen. Damit ist eine besonders große Deformationszone für die Motorhaube
und ein vermindertes Verletzungsrisiko für menschliche Personen im Fall
einer Kollision gegeben. Die erfindungsgemäße Anordnung ist sowohl bei
in Kraftfahrzeuglängsrichtung
als auch bei in Kraftfahrzeugquerrichtung eingebauten Motoren vorsehbar.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist als Kraftübertragungsmittel wenigstens
ein Zwischenrad vorgesehen, dessen Drehachse parallel zu den Drehachsen
der Abtriebswelle und der Eingangswelle ausgerichtet ist und das
auf dem Abtriebsrad und/oder dem Eingangsrad abrollt. Eine angepasste geometrische
Gestaltung von Abtriebsrad, Eingangsrad und Zwischenrad kann neben
einer wunschgemäßen vertikalen
Ausrichtung von Hubkolbenmotor und Drehmomentwandleraggregat gegeneinander auch
eine zusätzliche
Drehmomentwandlung (Über-/Untersetzung)
ermöglichen.
Vorzugsweise sind Abtriebsrad und/oder Eingangsrad und wenigstens
ein Zwischenrad als Zahnräder
ausgestaltet. Alternativ können
Abtriebsrad, Eingangsrad und Zwischenrad auch reibschlüssig aufeinander
abrollen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind als Kraftübertragungsmittel
zwei Zwischenwellen vorgesehen, deren Drehachsen parallel zueinander ausgerichtet
sind und auf denen jeweils sowohl das Abtriebsrad als auch das Eingangsrad
abrollt. Vorzugsweise sind Abtriebsrad, Eingangsrad und die Zwischenwellen
als Zahnräder,
insbesondere mit einer einheitlichen Verzahnung ausgestaltet.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Zwischenwellen
jeweils zwei Zwischenräder,
die drehfest miteinander verbunden sind. Die Zwischenräder können auf
den Zwischenwellen im Hinblick auf einen Toleranzausgleich translatorisch gegeneinander
verschiebbar angeordnet sein.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen das Abtriebsrad und
das Eingangsrad unterschiedliche Durchmesser auf, wobei die Durchmesser
insbesondere auf den Versatz zwischen der Drehachse der Abtriebswelle
des Hubkolbenmotors und der Drehachse der Eingangswelle des Drehmomentwandleraggregats
derart abgestimmt sind, dass die Berührpunkte zwischen Abtriebsrad
und Kraftübertragungsmittel
einerseits sowie Eingangsrad und Kraftübertragungsmittel andererseits
auf einer Linie liegen, die parallel zu den Drehachsen verläuft. Dadurch
lassen sich besonders einfach herstellbare Verzahnungsgeometrien
bei verwendeten Zahnrädern
realisieren.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Karosserieelement als
frontseitige Motorhaube ausgestaltet, wobei zwischen der Motorhaube
und dem Hubkolbenmotor in vertikaler Richtung im wesentlichen ein
Abstand von mehr als 25 mm, insbesondere ein Abstand von über 35 mm,
sowie ein Versatz zwischen der Drehachse der Abtriebswelle des Hubkolbenmotors
und der Drehachse der Eingangswelle des Drehmomentwandleraggregats
von mehr als 5 mm, insbesondere ein Versatz von mehr als 10 mm,
vorgesehen ist. Damit ist einerseits ein weitgehend konventioneller
Einbau des Drehmomentwandleraggregats möglich, wobei der Hubkolbenmotor
soweit abgesenkt in die Karosserie des Kraftfahrzeuges eingebaut
ist, dass sich eine sicherheitstechnisch ausreichend große Deformationszone
für das über dem
Hubkolbenmotor angeordnete Karosserieelement (Motorhaube) im Falle
eines Aufpralls eines Fußgängers auf
das Karosserieelement ergibt.
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Weitere
Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
sowie aus den Zeichnungen.
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Hierzu
zeigen
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1 in einer perspektivischen
Darstellung eine erfindungsgemäße Kopplung
eines Hubkolbenmotors und eines Drehmomentwandleraggregats sowie
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2 eine schematische Ansicht
der Anordnung gemäß 1 in Richtung des Pfeils
II (Kfz-Längsrichtung,
horizontal).
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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug in Form eines PKW mit einem
frontseitig in der Karosserie des Kraftfahrzeuges eingebauten Hubkolbenmotor 1.
Der Hubkolbenmotor 1 ist beispielhaft als in Richtung der
Kfz-Längsachse
im Bereich einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs eingebauter V8-Zylinder-Motor
ausgestaltet. In Richtung der Kfz-Hochachse oberhalb des Hubkolbenmotors 1 ist
in nicht dargestellter Weise ein Karosserieelement in Form einer
so genannten Motorhaube angeordnet, die den Motorraum nach oben
abdeckt. Zusätzlich
können zwischen
dem Motor 1 und der Motorhaube weitere Kapseln und/oder
Abdeckungen vorgesehen sein. Zwischen dem Motor 1 und der
Motorhaube ist ein gewisser Abstand vorhanden, der einerseits als Raum
für Relativbewegungen
zwischen Motor und Karosserieteil und andererseits als eine Zone
zur Aufnahme von Deformationen der Motorhaube im Falle einer Kollision
des Kraftfahrzeuges (insbesondere der Motorhaube) mit einem kleineren
beweglichen Gegenstand oder einer menschlichen Person vorgesehen
ist.
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Der
Hubkolbenmotor 1 überträgt seine
Abtriebsenergie auf ein Drehmomentwandleraggregat 6, welches
wiederum auf die angetriebenen Achsen des Kraftfahrzeuges wirkt.
Das Drehmomentwandleraggregat 6 ist als vollautomatisches Übersetzungs-/Untersetzungsgetriebe
ausführbar.
Alternativ ist auch eine manuelle oder halbautomatische Schaltbarkeit
des Getriebes vorsehbar. Es weist eine zweite Welle 7a mit
einer entsprechenden Drehachse 7 auf, die wiederum parallel
zur Drehachse 5 der Eingangswelle 5a ausgerichtet
ist. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel
ist auf Seiten des Drehmomentwandleraggregates 6 eine Kupplung
vorgesehen. Weitere Details des Drehmomentwandleraggregats 6 selbst
sind für
die vorliegende Erfindung von untergeordneter Bedeutung. Das Aggregat 6 ragt
wegen seiner nicht unbeachtlichen Abmessungen im Bereich eines Mitteltunnels
in die Sphäre
der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeuges hinein und ist somit nicht
nur in Kfz- Längsrichtung,
sondern auch in Kfz-Hochrichtung in seiner Position weitgehend festgelegt,
d.h. im Kraftfahrzeug nicht besonders flexibel positionierbar.
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Der
Hubkolbenmotor 1 weist eine Abtriebswelle auf, die identisch
bzw. einstückig
ausgeführt
ist mit einer Kurbelwelle, auf die die acht Kolbenpleuel des Motors
wirken. Auf der Abtriebswelle ist ein Abtriebsrad 2 drehfest
angeordnet, welches um eine Drehachse 3 der Kurbelwelle
rotiert. Die Drehachse der Kurbelwelle, die vorliegend identisch
ist mit der Drehachse 3 der Abtriebswelle verläuft in Kfz-Längsrichtung
parallel zu einer Drehachse 5 einer Eingangswelle 5a des
Drehmomentwandleraggregats 6, wobei in Richtung der Kfz-Hochachse (vertikal)
ein Versatz V besteht zwischen den Drehachsen 3 und 5. Der
Eingangswelle 5a des Drehmomentwandleraggregats 6 ist
ferner ein Eingangsrad 4 drehfest zugeordnet, über das
Drehmomente in das Drehmomentwandleraggregat 6 einleitbar
sind.
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Zur Überbrückung des
Versatzes V und zur Kopplung des Abtriebsrades 2 des Hubkolbenmotors 1 mit
dem Eingangsrad 4 des Drehmomentwandleraggregats 6 sind
zwei walzenförmige
Zwischenräder 8, 9 vorgesehen,
die um parallel zu den Drehachsen 3, 5 ausgerichtete
Drehachsen 10, 11 rotieren. Die Zwischenräder 8, 9 sind
vorzugsweise ebenso wie das Abtriebsrad 2 und das Eingangsrad 4 als
Zahnräder
mit einer einheitlichen, korrespondierenden Verzahnung ausgestaltet.
Im Hinblick auf eine besonders einfache Ausführbarkeit sind Abtriebsrad 2 und Eingangsrad 4 vorzugsweise
mit unterschiedlichen, an den Versatz V angepassten Durchmessern
ausgeführt,
um zu gewährleisten,
dass die Berührpunkte (bzw.
Berührlinien)
zwischen dem Abtriebsrad 2 und dem Zwischenrad 8 einerseits
sowie dem Eingangsrad 4 und dem Zwischenrad 8 andererseits
auf einer Linie B liegen, die parallel zu den Drehachsen 3, 5 in Richtung
der Kfz-Längsachse
verläuft.
Entsprechendes gilt für
das andere Zwischenrad 9, wenn die Drehachsen 10 und 11 auf
derselben Höhe
liegen, wobei sich zusätzlich
ein bevorzugter Kräfteausgleich
am Abtriebsrad 2 und am Eingangsrad 4 in Kfz-Querrichtung
ergibt. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel sind die Zwischenräder 8, 9 durch Zwischenwellen
ersetzt, auf denen jeweils zwei drehfest miteinander verbundene
Zahnräder
angeordnet sind. Dadurch lassen sich unterschiedliche Verzahnungen
von Abtriebsrad und Eingangsrad realisieren. Wie beschrieben ist
mit Hilfe der Zahnräder 2, 4, 8, 9 ein
zusätzliches
Getriebe geschaffen, wobei Zahnradpaarungen optional auch beispielsweise durch
(Zahn)Riemen- oder Kettentriebe ersetzt sein können.
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Der
Versatz V ist vorzugsweise derart gestaltet, dass die Drehachse 3 der
Abtriebswelle des Hubkolbenmotors 1 in Richtung der Fahrzeughochachse um
5 mm bis 50 mm, unterhalb der Drehachse 5 der Eingangswelle 5a des
Drehmomentwandleraggregats liegt. Entsprechend ist das Abtriebsrad 2 kleiner als
das Eingangsrad 4 ausgebildet.
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Der
Versatz V stellt einen zusätzlichen
Freiheitsgrad bei der Wahl der Position des Hubkolbenmotors innerhalb
der Kraftfahrzeugkarosserie dar. Gegenüber Kraftfahrzeugen nach dem
Stand der Technik kann der Abstand zwischen Motor und darüberliegender
Motorhaube um den Versatz V vergrößert werden. Entsprechend kann
einerseits der Schwerpunkt des Hubkolbenmotors vertikal nach unten
verschoben werden und andererseits eine größere Deformationszone für die Motorhaube
zur Verfügung
gestellt werden. Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich besonders
für Hubkolbenmotoren mit
Trockensumpfschmierung.
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Wie
bereits erwähnt,
ermöglicht
die vorgeschlagene Anordnung eine vergrößerte Deformationszone und
somit einen verbesserten „Fußgängerschutz" im Falle einer Kollision
eines Fußgängers mit dem
Kraftfahrzeug bzw. dessen frontseitiger Motorhaube. In einer bevorzugten
Ausführungsform
weisen die Drehachsen 3, 5 einen Versatz V von
15 mm auf, wobei zugleich ein vertikaler Abstand zwischen Hubkolbenmotor
und Motorhaube von über
35 mm, insbesondere etwa 40 mm, realisiert ist.