DE4324851C2 - Triebwerk für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugtriebwerk zur Über­ tragung von Motordrehmomenten auf Antriebswellen für vorde­ re Antriebsräder und insbesondere ein Triebwerk, in welchem ein Getriebe quer unmittelbar hinter dem querliegenden Mo­ tor mit einer Motorkurbelwelle und einer parallel dazu lie­ genden Getriebeabtriebswelle eingebaut ist, wie es im Ober­ begriff des Anspruchs 1 beschrieben ist.

Bei einer herkömmlichen Anordnung eines Kraftfahrzeugtrieb­ werkes, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, sind ein Motor 91 und ein Getriebe 92 in Reihe in Längsrichtung eines Autos eingebaut, so daß Antriebs- und Abtriebswellen des Getrie­ bes in gerader Linie mit einer Abtriebswelle des Motors, wie einer Kurbelwelle, ausgerichtet sind. Ein solcher Triebwerksaufbau eignet sich jedoch nicht gut für eine entsprechende Anpassung zum Bau von kompakten Triebwerken und tiefgezogenen Motorhaubenkonturen.

Die ungeprüfte japanische Offenlegungsschrift Nr. 1-316 561 aus welcher ein Beispiel in Fig. 2 dargestellt ist, offen­ bart eine herkömmliche Lösung für kompakte Triebwerke, in welcher ein Motor 93 im Motorraum querliegend angeordnet und mit einem unmittelbar dahinterliegenden gleichfalls querliegend eingebauten Getriebe 94 verbunden ist, so daß die Getriebeabtriebswelle parallel zur Abtriebswelle des Motors 93 zu liegen kommt. Eine Energieübertragungsvorrich­ tung 95 ist an einem Ende der Motorabtriebswelle befestigt, und erstreckt sich nach hinten zu einem Punkt, an welchem sie mit einer seitwärts gerichteten Antriebswelle des Ge­ triebes verbunden ist, um die Energieübertragung von der Abtriebswelle des Motors 93 zur Antriebswelle des Getriebes 94 zu erleichtern.

Ferner ist ein Zweiradantriebsdifferential 97 am rückwärti­ gen Bereich des Getriebegehäuses 96 eingebaut, und Vorder­ radantriebsachsen 98 und 99 sind an seiner rechten und lin­ ken Seite angeschlossen.

Der in Fig. 2 dargestellte herkömmliche Typ eines Trieb­ werks ist kompakter als Triebwerke, welche die in Fig. 1 dargestellte Reihenlängsanordnung verwenden, und erweist sich insbesondere vorteilhaft für Fahrzeuge mit niederen Motorhaubenkonturen. Bei diesem Triebwerk ist das Differen­ tial 97 am Ende der Kurbelwelle des Motors 93 angeordnet und das Getriebe 94 befindet sich oberhalb und zwischen der Kurbelwelle des Motors 93 und Antriebsachsen des Differen­ tials 97. Bei dieser Anordnung wird, falls eine meßbare Verbesserung durch Verkürzen des vorderen Fahrzeugüberhangs durch Neigen des Motors 93 zum Fahrzeugheck hin erzielt wird, der Raum zwischen der rückwärtigen Motoroberfläche 93 und einer Trennwand knapp und eng, so daß die Planungsfrei­ heit zur Anordnung des Getriebes 94 und des Differentials 97 beschränkt wird. Dies ist ein Problem, welches insbeson­ dere bei V-Motoren auftritt.

US-PS 3 017 787 offenbart ein gattungsbildendes kompaktes Triebwerk mit einem Motor, mit einer quer in einem Motor­ raum orientierten Kurbelwelle und einer außen an der Kur­ belwelle angesetzten Kupplung. Das Differential zum Diffe­ rentialantrieb der Antriebswellen der vorderen Antriebs­ räder ist hinter dem Motor angeordnet. Ein Getriebe dient zur Vergrößerung des Motordrehmoments und zu dessen Über­ tragung auf das Differential. Es ist in bezug auf eine Längsrichtung des Fahrzeugs zwischen der Achse der Kurbel­ welle und einer Querachse des Differentials angeordnet. Die Antriebs-, Primärabtriebs- und Gegenabtriebswelle sind par­ allel zur Kurbelwelle und sowohl unterhalb der Achse der Kurbelwelle als auch unterhalb der Querachse des Differen­ tials angeordnet.

Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, ein Kraftfahrzeugtriebwerk zu schaffen, in welchen ein Getriebe und insbesondere die Getriebewellen derart ange­ ordnet sind, daß es möglich wird, den Motor zum Fahrzeugheck hin zu neigen, so daß das Fahrzeugtriebwerk und seine Hilfsaggregate besonders platzsparend untergebracht werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Triebwerk mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst. Bei dem Triebwerk ist insbesondere das Vorderdifferential in der Weise angebracht, daß die Mittel­ achse der Antriebswelle am Ende der Mittelachse der Kurbel­ welle sitzt. Das Getriebe ist zwischen und unter dem Motor und dem Differential eingebaut, insbesondere so, daß seine Primärabtriebswelle tiefer als seine Sekundär- oder Gegen­ abtriebswelle bezüglich der Kurbelwelle angeordnet ist.

Dieser Aufbau schafft eine besonders kompakte Konstruktion des zwischen der Kurbelwelle und der Antriebswelle und hin­ ter und unterhalb der Kurbelwelle angeordneten Getriebes. Das Getriebe kann im eingeschränkten Raumbereich des Motor­ raums untergebracht werden, so daß der limitierte Platz effizient ausgenutzt wird.

Die vorstehende Aufgabe und andere Zwecke und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispie­ les weiter beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Reihen-Längsanordnung eines herkömmlichen Kraftfahr­ zeugtriebwerks;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Queranordnung eines herkömmlichen Kraftfahrzeugtriebwerks;

Fig. 3 eine Ansicht eines seitlichen Aufrisses eines Kraftfahrzeugtriebwerks gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Kraftfahrzeugtriebwerk der Fig. 3 und

Fig. 5 eine detaillierte Ansicht des Kraftfahrzeugtrieb­ werks der Fig. 3, wie es sich von oben darstellt.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen, insbe­ sondere auf Fig. 3 und 4, welche ein erfindungsgemäßes Triebwerk entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel zeigen, ist ersichtlich, daß eine untere Trennwand 2 einstückig mit einer Bodentrennwand ausgebildet ist und sich nach oben im Anschluß an das vordere Ende der Boden­ trennwand erstreckt, so daß ein Motorraum von einem Fahr­ gastraum abgetrennt wird.

Eine Verkleidung 5, die sich quer über die Fahrzeugbreite erstreckt, wird am oberen Ende der unteren Trennwand 2 ge­ bildet. Ein Sechszylinder V-Motor 7 mit einer vorderen und hinteren Zylinderreihe B1 und B2, die zur Bildung eines V-Zwischenraums angeordnet sind, ist querliegend im Motor­ raum 4 angeordnet mit seiner Abtriebswelle, wie einer Kur­ belwelle 6, in Querrichtung. Dieser Sechszylinder V-Motor 7 ist zur Rückseite des Fahrzeugs hin geneigt.

Der Motor weist einen Zylinderblock 8, einen Zylinderkopf 9 für jede der Zylinderreihen B1 bzw. B2 sowie eine Zylinder­ kopfabdeckung 10 für jeden Zylinderkopf 9 auf.

Der Zylinderblock 8 ist mit einer an seiner Unterseite an­ gebrachten Ölwanne 11 versehen. Eine Kurbelriemenscheibe 12 ist an einem Ende, beispielsweise dem linken Ende der Kur­ belwelle 6 angebracht. Verschiedene mit dem Motor in Zusam­ menhang stehende, im Motorraum 4 verteilte Elemente sind ein Kühlerkondensator 66, ein Kühler 67, ein Lüfter 68, ein Klimaanlagenkompressor 69, eine Servolenkungspumpe 70, ein Wechselstromgenerator 71, ein Bremsverstärker 72, ein Zahn­ stangensteuermechanismus 73 und ein vorderer Rahmen 74.

Wie Fig. 3 zeigt, ist der Motor 7 mit einem Ansaugstutzen 14 mit einem angeblockten Ansaugtank 13 versehen. Dieser Stutzen 14 ist mit einer Luftansaugleitung (nicht darge­ stellt) ausgerüstet, welche mit Luftansaugöffnungen einer jeden Zylinderreihe B1 und B2 in Verbindung steht. Der Mo­ tor 7 ist ferner mit einem Auslaßstutzen 15 versehen, wel­ cher mit der vorderen Zylinderreihe B1 verbunden ist, die mit Auslaßöffnungen in Verbindung steht. Dieser Auslaßstut­ zen 15 ist mit einem Umschaltventil 16 sowie einem strom­ aufwärts liegenden Katalysator 17 versehen, welcher einen relativ niedrigen Wärmewiderstand hat und zur Verringerung von Stickstoffoxid (NO_x) Emissionen während insbesonde­ re der mageren Verbrennung von Treibstoff eingesetzt ist.

Dieser Auslaßstutzen 15 ist ferner mit einem vorderen Aus­ puffrohr 18, einem 3-Wege-Katalysator 19, einem mittlerem Auspuffrohr 20 und einem stromabwärts liegenden 3-Wege-Ka­ talysator 21, in der Reihenfolge vom Fahrzeug aus gesehen, versehen. Ein Umgehungsrohr 22 ist zwischen dem Umschalt­ ventil 16 und dem stromabwärts liegenden Bereich des Kata­ lysators 17 angeschlossen, um Auspuffgas die Möglichkeit zu geben, den stromaufwärts liegenden Katalysator 17 zu umge­ hen, wenn der Motor 7 unter Hochlast und Hochgeschwindig­ keit betrieben wird, um eine auf Hitze beruhende Ver­ schlechterung des stromaufwärts liegenden Katalysators 17 zu verhindern.

Auf ähnliche Weise ist ein Auspuffstutzen 23 an der hinter­ en Zylinderreihe B2 zum Austausch mit Auspufföffnungen an­ geschlossen. Der Auspuffstutzen 23 ist mit einem Umschalt­ ventil 24, einem stromaufwärts liegenden Katalysator 25 und einem vorderen Auspuffrohr 26, in der Reihenfolge von der Motorseite aus gesehen, versehen. Dieses vordere Auspuff­ rohr 26 ist an seinem stromabwärtigen Ende an einem Aus­ puffgassammler 27 angeschlossen. Ein Umgehungsrohr 22 ist zwischen dem Umschaltventil 24 und dem stromabwärtigen Be­ reich des Katalysators 25 angeschlossen, um die Möglichkeit zu bieten, daß Auspuffgas den stromaufwärts liegenden Kata­ lysator 25 umgeht, wenn der Motor 7 unter Hochlast und Hochgeschwindigkeit betrieben wird. Dies dient dazu, auf Hitze zurückgehende Verschlechterung des Katalysators 25 zu verhindern, der zur Verringerung von Stickstoffoxid (NO_x) verwendet wird, und welcher einen kleinen Hitze­ widerstand aufweist. Wie man in Fig. 4 sieht, sind ver­ schiedene Elemente angeordnet, die im Zusammenhang mit Vor­ derrädern 57 und 58 stehen, wie Fahrzeugaufhängungssockel 75, Radgehäuse 76, Gestängeverbindungen 77 und Gelenkver­ bindungen 78.

Wie Fig. 5 zeigt, ist ein Handschaltgetriebe 32 querliegend hinter dem V-Motor 7 angeordnet und konstruktiv mit dem V-Motor verbunden, so daß eine Primär- oder Hauptabtriebs­ welle 30, die als Abtriebswelle dient, und eine Sekundär- oder Gegenabtriebswelle 31 parallel zur Motorkurbelwelle 6 gelegt werden.

Das neue Triebwerk ist mit einer Kraftübertragungsvorrich­ tung 36 zur Kraftübertragung von der Kurbelwelle 6 auf die Getriebeantriebswelle 35 über eine Abtriebswelle 34 einer Kupplung 33 ausgestattet. Diese Kraftübertragungsvorrich­ tung 36 hat ein fest an der Abtriebswelle 34 angebrachtes Antriebskettenrad 37 und ein fest an der Getriebeantriebs­ welle 35 angebrachtes getriebenes Kettenrad 38, welche mit­ tels einer Kette 39 betriebsmäßig gekoppelt sind. Diese Elemente 37, 38 und 39 der Getriebeeinrichtung 36 sind um­ geben und abgedeckt von einem vorgefertigten Teil 40 (40a und 40b) und einer Kettenabdeckung 41. Das vorgefertigte Teil 40, welches wiederum den V-Motor 7 und das Getriebe 32 verbindet, dient zur Bildung eines Kupplungsgehäuses bei 40a und einer Kettenabdeckung bei 40b.

An eine Verlängerung der Primärabtriebswelle 30 ist an ei­ ner der Kraftübertragungsvorrichtung 36 gegenüberliegenden Seite des Getriebes 32 ein Antriebsgetriebe 42 fest ange­ bracht. Ferner ist in einem Bereich am äußeren Ende der Verlängerung der Primärabtriebswelle 30 ein Mitteldifferen­ tial 46, welches durch ein Sonnenrad 43, ein Planetenrad 44 und einen Zahnkranz 45 gebildet wird. Genauer gesagt ist das Mitteldifferential 46 auf der Primärabtriebswelle 30 über den Zahnkranz 45 fest am äußeren Ende der Primärab­ triebswelle 30 angebracht. Das Mitteldifferential 46, wel­ ches ein Planetenräderwerk 45 umfaßt, überträgt Kraft von der Primärabtriebswelle 30 des Getriebes 32 auf Hinterräder (nicht dargestellt) und ermöglicht ferner gleichzeitig, daß die Vorder- und Hinterräder mit unterschiedlichen Geschwin­ digkeiten drehen.

Das neue Triebwerk ist mit einem Vorderdifferential 48 aus­ gestattet, bei welchem der Zahnkranz 47 in Eingriff mit dem Abtriebsrad 42 des Getriebes 32 gehalten wird. Das Vorder­ differential 48, welches wiederum Zahnräder 49 und Seiten­ räder 50 umfaßt, ist mit den Vorderrädern in der Weise ver­ bunden, daß sich der Zahnkranz 47 auf der Seite des Mittel­ differentials 46 oder in einem Abstand von der Getriebe­ vorrichtung 36 befindet, wobei die Seitenräder 50 an der linken bzw. an der rechten Antriebswelle 51 gesichert sind. Diese Antriebswellen 51 und 52 sind mit dem linken und rechten Vorderrad 57 und 58 über Gleichgeschwindigkeits­ kugelgelenke 53 und 54 sowie Vorderachsen 55 bzw. 56 ver­ bunden. Eine Getriebevorrichtung 59, welche mit einem Antriebsrad 59a und einem Abtriebsrad 59b versehen ist, ist auf der Antriebswelle 51 zwischen dem Gleichgeschwindig­ keitskugelgelenk 53 und dem Seitenrad 50 angebracht, so daß ein Antriebsdrehmoment auf ein hinter der Getriebevorrich­ tung 59 liegendes Zwischengetriebe 60 über das Antriebsrad 59a übertragen wird.

Das Zwischengetriebe 60, welches hinter oder im rückwärti­ gen Bereich des Vorderdifferentials 48 liegt, umfaßt ein Antriebsrad 62, einen koaxial zum Antriebsrad 62 liegenden Übertragungszahnkranz 63, ein mit dem Übertragungszahnkranz 63 in Eingriff gehaltenes Kegelrad 64, und eine Kegelradan­ triebswelle 65, welche einstückig mit dem Kegelrad 64 aus­ gebildet ist, welche alle im Zwischengetriebegehäuse 61 un­ tergebracht sind. Das Antriebsrad 62 überträgt ein An­ triebsdrehmoment vom Abtriebsrad 59b der Getriebevorrich­ tung 59 auf das Zwischengetriebe 60. Die Kegelradantriebs­ welle 65 treibt die Hinterräder über eine Schneckenwelle (nicht dargestellt) an.

Beim Betreiben des auf diese Weise aufgebauten und in der vorstehend beschriebenen Weise angeordneten Triebwerks er­ folgt eine Kraftübertragung vom Motor 7 zum Getriebe 32 über (in Richtung von der Motorseite) Kupplung 33, Kupp­ lungsabtriebwelle 34, Antriebskettenrad 37, Kette 39, ange­ triebenes Kettenrad 38 und Getriebeantriebswelle 35. Zusätzlich erfolgt eine Kraftübertragung von der Primärab­ triebswelle 30 des Getriebes 32 zum Vorderrad 57, 58 über (in der Reihenfolge von der Getriebeantriebsseite) Primärabtriebswelle 30, Abtriebsrad 42, Zahnkranz 47, Vor­ derdifferential 48, Antriebswelle 51, 52, Kugelgelenk 53, 54 und Vorderachse 55, 56.

Ferner wird der Gang der Kraftübertragung auf die Hin­ terräder von der Primärabtriebswelle 30 des Getriebes 32 durch (in der Reihenfolge von der Getriebeseite) das Mit­ teldifferential 46, Sonnenrad 43, Antriebs- und Abtriebs­ räder 59a und 59b, Antriebsrad 62, Zahnkranz 63, Kegel­ rad 64 und Kegelradantriebswelle 65 gebildet.

Bei dem Triebwerk, wie es deutlich aus den Fig. 3 bis 5 und der vorstehenden Beschreibung verständlich ist, wird das Vorderdifferential 48 so positioniert, daß seine Mitte (Differentialmitte), d. h. die Mittelachse der Antriebswelle 51, an die Rückseite der Kurbelmitte gelegt wird, mit wel­ cher die Mittelachse der Kurbelwelle 6 des V-Motors 7 ge­ meint ist, und das Getriebe 32 ist angeordnet, um einen Raum effizient auszunützen, welcher unter und zwischen den Mit­ telpunkten der Kurbelwelle 6 und dem Vorderdifferential 48 vorhanden ist. Zusätzlich ist die Primärabtriebswelle 30 innerhalb des Getriebes 32 tiefer als die Gegenabtriebswel­ le bezüglich dem Erdboden angeordnet.

Diese Anordnung des Getriebes 32 erlaubt die Neigung des V-Motors 7 auf das Fahrzeugheck zu. Die Neigung des V-Mo­ tors 7 im Uhrzeigersinn um seine Achse, wie in Fig. 3 zu sehen, in Richtung auf die Rückseite verkürzt den vorderen Überhang des Fahrzeugkörpers, ermöglicht den Bau einer Ka­ rosserie mit kürzerer Nase und schafft zusätzlich einen Raum vor dem V-Motor, in welchem die im Zusammenhang mit dem Motor stehenden Hilfsaggregate (z. B. Luftkompressor 69, Servosteuerungspumpe 70 und Katalysator 17) besonders günstig zueinander verteilt, angeordnet oder eingebaut sind. Da ferner das Getriebe 32 in der Weise angebracht ist, daß seine den größeren Durchmesser aufweisende Ab­ triebswelle 30 unter seiner den kleineren Durchmesser auf­ weisenden Gegenabtriebswelle 31 liegt, paßt es geschickt in den kleinen Raum, welcher unterhalb des Überhangs ausge­ bildet ist, welcher von der nach rückwärts geneigten hin­ teren Zylinderreihe des V-Motors 7 geschaffen wird, wobei ein verbesserter Raumnutzungswirkungsgrad im Vergleich mit herkömmlichen Anordnungen von Triebwerken erreicht wird.

Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf ein bevorzug­ tes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, erscheint eine Reihe von anderen Weiterbildungen und Varianten für den Durchschnittsfachmann möglich, die nicht vom Umfang und Grundgedanken der Erfindung abweichen. Beispielsweise kann das Getriebe nicht nur ein Handgetriebe sondern auch ein Automatikgetriebe sein. Derartige weitere Ausführungen und Varianten sollen von den Patentansprüchen eingeschlossen und abgedeckt sein.

Claims (7)

1. Triebwerk zur Übertragung von Motordrehmomenten auf Antriebswellen für vordere Antriebsräder mit einem Motor (7) mit einer quer in einem Motorraum orientierten Kurbelwelle (6) zur Abgabe eines Dreh­ moments,
mit einem hinter dem Motor (7) angeordneten Differen­ tial (48) zum Differentialantrieb der Antriebswellen (51, 52) der vorderen Antriebsräder,
mit einem Getriebe (32) zur Vergrößerung des Motor­ drehmoments und zu dessen Übertragung auf das Diffe­ rential (48) und
mit Antriebs-(35), Primärabtriebs-(30) und Gegen­ abtriebswellen (31) des Getriebes (32), welche parallel zur Kurbelwelle (6) orientiert sind,
wobei das Getriebe (32) in bezug auf eine Längsrichtung des Fahrzeugs zwischen der Achse der Kurbelwelle (6) und einer Querachse (51, 52) des Differentials (48) an­ geordnet ist und
wobei die Wellen (30, 31, 35) des Getriebes (32) sowohl unterhalb der Achse der Kurbelwelle (6) als auch unter­ halb einer Querachse (51, 52) des Differentials (48) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärabtriebswelle (30) und die Antriebswelle (35) des Getriebes (32) koaxial zueinander und in ge­ rader Linie ausgerichtet sind.

2. Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärabtriebswelle (30) tiefer als die Gegen­ abtriebswelle (31) bezüglich der Kurbelwelle (6) ange­ ordnet ist.

3. Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (7) ein nach hinten geneigter V-Motor ist.

4. Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner eine Kraftübertragungsvorrichtung (36) aufweist, welche zwischen der Motorkurbelwelle (6) und der Antriebswelle (35) des Getriebes (32) zur Über­ tragung von Motordrehmomenten auf das Getriebe (32) an­ geordnet ist.

5. Triebwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Differential (48) auf einer der Kraftüber­ tragungsvorrichtung (36) gegenüberliegenden Seite bezüglich einer Längs-Mittellinie des Fahrzeugs ange­ ordnet ist.

6. Triebwerk nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (32) ein handgeschaltetes Getriebe ist.

7. Triebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein automatisches Getriebe ist.