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Die
Erfindung betrifft einen Fahrzeugantrieb, insbesondere für ein Kraftfahrzeug,
mit mindestens einem Antriebsmotor, der mindestens zwei Fahrzeugzusatzaggregate
antreibt, wobei der Antriebsmotor über ein erstes Drehmomentübertragungsglied mit
dem einen der Fahrzeugzusatzaggregate gekuppelt ist und dass dieses
Fahrzeugzusatzaggregat über
ein zweites Drehmomentübertragungsglied
mit dem anderen Fahrzeugzusatzaggregat gekuppelt ist, sodass in
der so gebildeten Reihenschaltung das letztgenannte Fahrzeugzusatzaggregat
ein Endaggregat bildet.
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Ein
derartiger Fahrzeugantrieb ist zum Beispiel bei einem Kraftfahrzeug
bekannt, bei dem eine Brennkraftmaschine als Antriebsmotor über einen Zahnriemen,
der das erste und das zweite Drehmomentübertragungsglied bildet, einen
Ventiltrieb zur Steuerung der Gaswechselventile der Brennkraftmaschine
und eine Wasserpumpe als Fahrzeugzusatzaggregate antreibt. Da der
Zahnriemen nur auf Zug belastet wird, ist – bei entsprechender Laufrichtung des
Zahnriemens – zum
Beispiel die Wasserpumpe das eine Fahrzeugzusatzaggregat und der über den Zahnriemen
an die Wasserpumpe gekuppelte Ventiltrieb das andere Zusatzaggregat,
sodass in der so gebildeten Reihenschaltung der Ventiltrieb ein
Endaggregat bildet. Da das Lastmoment des Ventiltriebs jedoch einen
hohen Wechsellast- und einen niedrigen Mittellastanteil aufweist,
kommt es bei diesem Fahrzeugzusatzaggregat als Endaggregat permanent
zu einem Anlagewechsel im Flankenspiel der Verzahnung des Zahnriemens
und einer Gegenverzahnung des Ventiltriebs, während die Wasserpumpe aufgrund
eines hohen Mittellastanteils und kleinem Wechsellastanteils ihrem
Lastmoment ruhig und ruckelfrei vom Antriebsmotor angetrieben wird.
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Alternativ
zu der Drehmomentübertragung über einen
Zahnriemen können
die mindestens zwei Fahrzeugzusatzaggregate auch von anderen Drehmomentübertragungsgliedern
in Reihenschaltung angetrieben sein. Ist zumindest eines dieser
Drehmomentübertragungsglieder
nicht spielfrei, so weist das entsprechende Zusatzaggregat und eventuell
mit diesem Zusatzaggregat gekuppelte weitere Zusatzaggregate bei
großem
Wechsellastanteil und relativ kleiner Mittellast einen Anlagewechsel
mit entsprechender Geräuschentwicklung
auf. Weist die Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors große Schwankungen
auf, so kann auch bei Fahrzeugzusatzaggregaten mit hohem Massenträgheits moment
und geringem mittleren Drehmoment (niedriger Mittellast) zu einem
Anlagewechsel mit entsprechender Geräuschentwicklung kommen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung einen Fahrzeugantrieb anzugeben, der ein
derartiges Spiel und damit verbundene Geräuschentwicklung vermeidet.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass von den Fahrzeugzusatzaggregaten
dasjenige als Endaggregat gewählt
wird, dass über
die Zeit gemittelt ein größtes Moment
aufweist. Durch dieses größte mittlere
Moment (höchster
Mittellastanteil) wird die gesamte Reihenschaltung der Fahrzeugzusatzaggregate
im Fahrzeugantrieb entgegen dem Antriebsmoment des Antriebsmotors
auf Spannung gehalten, sodass die zwischen dem Antriebsmotor und
dem Endaggregat in der Reihenschaltung angeordneten Drehmomentübertragungsglieder – falls
es sich um mit Spiel behaftete Drehmomentübertragung handelt – permanent
in einer Endstellung des Spiels gehalten werden. Der erfindungsgemäße Fahrzeugantrieb
ist dabei nicht auf zwei Drehmomentübertragungsglieder beziehungsweise
zwei Fahrzeugzusatzaggregate beschränkt und weist eine der Anzahl der
Fahrzeugzusatzaggregate entsprechende Anzahl von Drehmomentübertragungsgliedern
auf, die die Reihenschaltung bilden, bei der ein erstes Fahrzeugzusatzaggregat über das
erste Drehmomentübertragungsglied
am einen Ende der Reihenschaltung angeordnet ist und das Endaggregat
an dem anderen Ende der Reihenschaltung angeordnet ist und über das
letzte Drehmomentübertragungsglied
an das vorletzte Fahrzeugzusatzaggregat gekuppelt ist. Vorzugsweise
sind die Fahrzeugzusatzaggregate in der Reihenschaltung nach der
Größe ihrer
mittleren Momente sortiert angeordnet, wobei das Fahrzeugzusatzaggregat
mit dem kleinsten mittleren Moment direkt über das erste Drehmomentübertragungsglied an
den Antriebsmotor gekoppelt ist und das Fahrzeugzusatzaggregat mit
dem größten mittleren
Moment das Endaggregat ist.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass das Drehmomentübertragungsglied mindestens
eine Welle und/oder mindestens eine Zahnradverbindung ist. Dabei
ist die Welle ein spielfreies Drehmomentübertragungsglied und die Zahnradverbindung
ein mit Spiel behaftetes Drehmomentübertragungsglied, bei dem zwei
Zahnräder
und/oder ein Zahnrad/Zahnriemen-Paar miteinander kämmen. Das
Spiel bei einer Zahnradverbindung gibt es als Flankenspiel der Verzahnung.
Die Endanschläge
dieses Spiels sind die jeweilige Rechts- beziehungsweise Linksanlage
der Zähne
der miteinander kämmenden
Zahnräder
beziehungsweise des Zahnrad/Zahnriemen-Paars. Insbesondere ist vorgesehen,
dass die Zahnradverbindung von miteinander kämmenden Zahnrädern gebildet
ist. Die Zahnräder
sind dabei insbesondere Stirnräder.
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Weiterhin
ist mit Vorteil vorgesehen, dass der mindestens einen Welle und/oder
der mindestens einen Zahnradverbindung mindestens eine Drehachse mit
fester Position zugeordnet ist. Insbesondere sind mehrere Drehachsen
linear angeordnet.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens drei Fahrzeugzusatzaggregate
vorgesehen, von denen ein erstes Fahrzeugzusatzaggregat über eine
Welle vom Antriebsmotor angetrieben ist, wobei auf der Welle drehfest
ein erstes Zahnrad angeordnet ist, das mit einem zweiten, das zweite
Fahrzeugzusatzaggregat antreibenden Zahnrad kämmt, und das zweite Zahnrad
mit einem dritten Zahnrad kämmt,
das das dritte Fahrzeugzusatzaggregat antreibt, welches das Endaggregat
bildet. In der so gebildeten Reihenschaltung ist das erste Fahrzeugzusatzaggregat
insbesondere räumlich
an erster Position angeordnet und direkt über eine Welle auf einer ersten
Drehachse vom Antriebsmotor angetrieben, das zweite Fahrzeugzusatzaggregat
räumlich
auf einer zweiten Position angeordnet und über eine vom ersten und zweiten
Zahnrad gebildete Zahnradverbindung mit dem ersten Fahrzeugzusatzaggregat
gekuppelt und das dritte Fahrzeugzusatzaggregat räumlich auf
einer dritten Position angeordnet und über eine von dem zweiten und
dem dritten Zahnrad gebildete zweite Zahnradverbindung mit dem zweiten
Fahrzeugzusatzaggregat gekuppelt. Das zweite Zahnrad ist dabei auf
einer zweiten Drehachse und das dritte Zahnrad auf einer dritten
Drehachse angeordnet. Da das dritte Fahrzeugzusatzaggregat das Endaggregat
bildet, muss dieses Endaggregat das über die Zeit gemittelt größte Moment
aller Fahrzeugzusatzaggregate der Reihenschaltung aufweisen.
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Ist
bei einer vorgegebenen Geometrie, die sich in der Positionsreihenfolge
der Fahrzeugzusatzaggregate und/oder der Drehachsen widerspiegelt und
bei der das Fahrzeugzusatzaggregat, das über die Zeit gemittelt das
größte Moment
aufweist nicht auf der dritten Position angeordnet ist, so müssen die als
Welle und/oder mindestens einer Zahnradverbindung ausgebildeten
Drehmomentübertragungsglieder
in alternativen Ausgestaltungen der Erfindung entsprechend angepasst
werden.
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Alternativ
sind in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung mindestens drei
Fahrzeugzusatzaggregate vorgesehen, von denen ein erstes Fahrzeugzusatzaggregat über eine
Welle vom Antriebsmotor angetrieben ist, wobei auf der Welle drehfest ein
erstes Zahnrad angeordnet ist, das mit einem Zwischenzahnrad kämmt, das
ein zweites Zahnrad antreibt, welches das zweite Fahrzeugzusatzaggregat
antreibt und das das zweite Zahnrad mit einem koaxial zum Zusatzzahnrad
angeordneten dritten Zahnrad kämmt,
das das dritte Fahrzeugzusatzaggregat antreibt, welches das Endaggregat
bildet. Somit befindet sich das erste Fahrzeugzusatzaggregat auf
der ersten Position, das zweite Fahrzeugzusatzaggregat auf der dritten
Position und das dritte Fahrzeugzusatzaggregat auf der zweiten Position.
Das erste Zwischenzahnrad ist insbesondere ein auf einer der zweiten
Drehachse zugeordneten zweiten Welle drehbar gelagertes Losrad,
wobei die zweite Welle drehfest mit dem dritten Zahnrad und dem
dritten Fahrzeugzusatzaggregat verbunden ist.
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Alternativ
sind in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mindestens drei
Fahrzeugzusatzaggregate vorgesehen, wobei der Antrieb ein erstes Zwischenzahnrad
antreibt, das mit einem zweiten Zwischenzahnrad kämmt, welches
mit einem ersten Zahnrad kämmt,
das das erste Fahrzeugzusatzaggregat antreibt, wobei das erste Zahnrad
mit einem zweiten Zahnrad kämmt,
das koaxial zum zweiten Zwischenzahnrad angeordnet ist und das zweite Fahrzeugzusatzaggregat
antreibt, und wobei das zweite Zahnrad mit einem dritten Zahnrad
kämmt, das
koaxial zum ersten Zwischenzahnrad angeordnet ist und das dritte
Fahrzeugzusatzaggregat antreibt, welches das Endaggregat bildet.
Bei dieser alternativen Ausgestaltung ist das erste Fahrzeugzusatzaggregat
auf der dritten Position, das zweite Fahrzeugzusatzaggregat auf
der zweiten Position und das dritte Fahrzeugzusatzaggregat auf der
ersten Position der so gebildeten Reihenschaltung angeordnet. Dabei
ist insbesondere vorgesehen, dass das erste Zwischenzahnrad mit
einer vom Antrieb angetriebenen Hohlwelle drehfest verbunden ist,
die eine mit dem dritten Zahnrad und dem dritten Fahrzeugzusatzaggregat
drehfest verbundene erste Welle – zumindest bereichsweise – koaxial
aufnimmt. Das zweite Zwischenrad ist vorzugsweise als drehbar auf
einer zweiten Welle angeordnetes Losrad ausgebildet, wobei die zweite
Welle drehfest mit dem zweiten Zahnrad und dem zweiten Fahrzeugzusatzaggregat
verbunden ist.
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Mit
den drei letztgenannten alternativen Ausgestaltungen ist es innerhalb
der so gebildeten Reihenschaltung bei vorgegebenen Positionen der Drehachsen
möglich,
dass das Endaggregat mit dem größten über die
Zeit gemittelten Moment aller Fahrzeugzusatzaggregate auf der ersten
Position, der zweiten Position oder der dritten Position angeordnet werden
kann. Eine entsprechende Anordnung ist auch für mehr als drei Fahrzeugaggregate
möglich, wobei
es durch Einfügen
von zusätzlichen
Zwischenzahnrädern
immer möglich
ist, dass das Endaggregat auf einer vorgebbaren Position angeordnet
werden kann.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Fahrzeugantrieb mit drei Fahrzeugzusatzaggregaten in einem ersten
Ausführungsbeispiel,
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2 einen
Fahrzeugantrieb mit drei Fahrzeugzusatzaggregaten in einem zweiten
Ausführungsbeispiel
und
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3 einen
Fahrzeugantrieb mit drei Fahrzeugzusatzaggregaten in einem dritten
Ausführungsbeispiel.
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Die 1 zeigt
einen Fahrzeugantrieb 1 eines Kraftfahrzeugs, mit einem
Antriebsmotor 2 und drei Fahrzeugzusatzaggregaten 3, 4, 5,
die vom Antriebsmotor 2 angetrieben werden. Der Antrieb
der Fahrzeugzusatzaggregate 3, 4, 5 erfolgt
dabei in einer Reihenschaltung 6, sodass das erste Fahrzeugzusatzaggregat 3 über eine
um eine ersten Drehachse 7 drehbar gelagerte Welle 8 vom
Antriebsmotor 2 angetrieben wird. Dazu ist eine Antriebswelle
des ersten Fahrzeugszusatzaggregats 3 mit der Welle 8 und
einer Abtriebswelle des Antriebsmotors 2 drehfest verbunden.
Auf der Welle 8 ist drehfest ein erstes Zahnrad 9 angeordnet,
das mit einem zweiten Zahnrad 10 kämmt, wobei diese miteinander
kämmenden Zahnräder 9, 10 eine
Zahnradverbindung 11 bilden. Das zweite Zahnrad 10 ist über eine
auf einer zweiten Drehachse 12 drehbar gelagerten zweiten
Welle 13 mit dem zweiten Fahrzeugzusatzaggregat 4 verbunden
und kämmt
gleichzeitig mit einem dritten Zahnrad 14, das über eine
auf einer dritten Drehachse 15 gelagerten dritten Welle 16 mit
dem dritten Fahrzeugzusatzaggregat 5 verbunden ist und
dieses antreibt. Die miteinander kämmenden Zahnräder 10 und 14 bilden
eine weitere Zahnradverbindung 17. Die Welle 7 und
die Zahnradverbindungen 11, 17 bilden Drehmomentübertragungsglieder 18, 19, 20 zur
Kupplung der Fahrzeugzusatzaggregate 3, 4, 5 in
der Reihenschaltung 6 mit dem Antriebsmotor 2.
Dabei entspricht die in 1 dargestellte räumliche
Anordnung der Fahrzeugzusatzaggregate 3, 4, 5 auch
einer Reihenfolge innerhalb der Reihenschaltung 6, in der
die Fahrzeugzusatzaggregate 3, 4, 5 geordnet sind.
Das erste Fahrzeugzusatzaggregat 3 ist auf einer ersten
Position 21, das zweite Fahrzeugzusatzaggregat 4 auf
einer zweiten Position 22 und das dritte Fahrzeugzusatzaggregat 5 auf
einer dritten Position 23 der in den 1 bis 3 gezeigten
räumlichen
Anordnung der Fahrzeugzusatzaggregate 3, 4, 5 innerhalb
des Fahrzeugantriebs 1 angeordnet. Die Anordnung der Komponenten
innerhalb des Fahrzeugantriebs 1 gemäß des Ausführungsbeispiels der 1 dient
zum Antrieb von Fahrzeugzusatzaggregaten 3, 4, 5,
bei denen das auf der dritten Position 23 angeordnete,
dritte Fahrzeugzusatzaggregat 5 von allen drei Fahrzeugzusatzaggregaten 3, 4, 5 ein über die
Zeit gemitteltes größtes Moment
aufweist. Das dritte Fahrzeugzusatzaggregat 5 ist dabei
als Endaggregat 24 gewählt.
In drei Diagrammen 25, 26, 27 sind die
entsprechenden (Last-)Momente M der zugeordneten Fahrzeugzusatzaggregate 3, 4, 5 über der
Zeit t aufgetragen. Dabei weist das erste Fahrzeugzusatzaggregat 3 nur
ein geringes gemitteltes Moment M und die anderen Fahrzeugzusatzaggregate 4, 5 ein
höheres
gemitteltes Moment M auf. Das Diagramm 28 zeigt eine zeitliche
Drehwinkelgeschwindigkeitsschwankung des Antriebsmotors 2.
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Die 2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel,
das in der Anordnung wesentlicher Komponenten dem Ausführungsbeispiel
der 1 entspricht, sodass hier nur auf die Unterschiede
eingegangen wird. Die 2 zeigt einen Fahrzeugantrieb 1 mit
einem Antriebsmotor 2, der die drei Fahrzeugzusatzaggregate 3, 4, 5 antreibt.
Dabei ist das erste Fahrzeugzusatzaggregat 3 über die
Welle 8 drehfest mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors 2 drehfest
verbunden. Auf der Welle 8 ist drehfest das erstes Zahnrad 9 angeordnet,
das mit einem Zwischenzahnrad 29 kämmt, das das zweite Zahnrad 10 antreibt,
welches mit dem zweiten Fahrzeugzusatzaggregat 4 auf der
dritten Position 23 drehfest verbunden ist. Weiterhin kämmt das
zweite Zahnrad 10 mit dem dritten Zahnrad 14,
das mit dem dritten Fahrzeugzusatzaggregat 5 drehfest verbunden
ist. Bei dieser Anordnung ist das Zwischenzahnrad 29 als
Losrad 30 ausgebildet, das auf der mit dem dritten Zahnrad 14 verbundenen
dritten Welle 16 drehbar gelagert ist. Das erste Zahnrad 9,
das zweite Zahnrad 10 und das Zwischenzahnrad 29 bilden
die erste Zahnradverbindung 11 und das zweite Zahnrad 10 und
das dritte Zahnrad 14 die zweite Zahnradverbindung 17.
Bei dieser Anordnung ist das erste Fahrzeugzusatzaggregat 3 auf
der ersten Position 21, das zweite Fahrzeugzusatzaggregat 4 auf
der dritten Position 23 und das dritte Fahrzeugzusatzaggregat 5 auf
der zweiten Position 22 angeordnet. Diese Anordnung der
Komponenten des Fahrzeugantriebs 1 wird gewählt, wenn
das auf der zweiten Position 22 angeordnete dritte Fahrzeugzusatzaggregat 5 als
Endaggregat 24 gewählt
ist, das über
die Zeit gemittelt das größte Moment
aller Fahrzeugzusatzaggregate 3, 4, 5 aufweist.
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Die 3 zeigt
den Fahrzeugantrieb 1 in einem dritten Ausführungsbeispiel,
das im Wesentlichen in Ausführungsbeispielen
der 1 und 2 entspricht, das hier nur auf
die Unterschiede eingegangen wird. Die Abtriebswelle des Antriebsmotors 2 ist
mit dem Zwischenzahnrad 29 drehfest verbunden, das mit
einem als Losrad 30 ausgebildeten zweiten Zwischenzahnrad 31 kämmt, welches
mit dem ersten Zahnrad 9 kämmt, das das erste Fahrzeugzusatzaggregat 3 auf
der dritten Position 23 antreibt. Dabei kämmt das
erste Zahnrad 9 mit dem zweiten Zahnrad 10, das
drehfest mit der zweiten Welle 13 verbunden und koaxial
zum zweiten Zwischenzahnrad 31 angeordnet ist. Das zweite
Zahnrad 10 treibt über
die zweite Welle 13 das zweite Fahrzeugzusatzaggregat 4 auf
der zweiten Position 22 an. Weiterhin kämmt das zweite Zahnrad 10 mit
dem dritten Zahnrad 14, das drehfest mit der dritten Welle 16 verbunden
und koaxial zum ersten Zwischenzahnrad 29 angeordnet ist.
Das dritte Zahnrad 14 treibt über die dritte Welle 16 das
dritte Fahrzeugzusatzaggregat 5 auf der ersten Position 21 an.
Die Anordnung innerhalb des Fahrzeugantriebs 1 gemäß der 3 wird
dann gewählt,
wenn das auf der ersten Position 21 angeordnete dritte
Fahrzeugzusatzaggregat 5 das größte über die Zeit gemittelte Moment aller Fahrzeugzusatzaggregate 3, 4, 5 aufweist.
Das erste und das zweite Zwischenzahnrad 29, 31 und
das erste Zahnrad 9 bilden die erste Zahnradverbindung 11,
das erste und das zweite Zahnrad 9, 10 die weitere,
zweite Zahnradverbindung 17 und das zweite und dritte Zahnrad 10, 14 eine
weitere, dritte Zahnradverbindung 32. Die Drehmomentübertragungsglieder 18, 19, 20 sind
bei diesem Ausführungsbeispiel
als Zahnradverbindungen 11, 17, 32 ausgebildet.
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Durch
den erfindungsgemäßen Fahrzeugantrieb 1 mit
einem Endaggregat 24, das das größte, über die Zeit gemittelte Moment
aller Fahrzeugzusatzaggregate 3, 4, 5 aufweist,
wird auch für
eine sich zeitlich ändernde
Drehwinkelgeschwindigkeit des Antriebsmotors 2 und/oder
einen sich zeitlich ändernden
Anteil am Moment mindestens eines der Fahrzeugzusatzaggregate 3, 4, 5 ein
möglichst
spielfreier Antrieb aller Fahrzeugzusatzaggregate 3, 4, 5 erreicht.
Ein solches Spiel würde
zum Beispiel bei Drehmomentübertragungsgliedern 18, 19, 20 aus miteinander
kämmenden
Zahnrädern 9, 10, 14 beziehungsweise
Zwischenzahnrädern 29, 31 zu
einem Anlagewechsel im Flankenspiel der Verzahnungen führen, was
zu unerwünschten
Geräuschen
wie Klappern und/oder Rasseln führt.
Durch die in den 1 bis 3 angegebenen
Ausführungsbeispiele kann
im gleichen Bauraum und bei gleicher räumlicher Anordnung des Antriebsmotors 2 und
der Fahrzeugzusatzaggregate 3, 4, 5 immer
ein erfindungsgemäßer Fahrzeugantrieb 1 realisiert
werden. Die Fahrzeugzusatzaggregate 3, 4, 5 können dabei
zum Beispiel als Pumpe einer Hilfskraftlenkanlage (Lenkhilfepumpe),
eine Wasserpumpe einer Kühlanlage, eine
Schmierölpumpe,
ein Kompressor einer Klimaanlage (Klimakompressor) und/oder ein
Ventiltrieb zur Steuerung des Gaswechsels sein. Bei den hier genannten
Beispielen für
Fahrzeugzusatzaggregate 3, 4, 5 haben
der Ventiltrieb oder der Klimakompressor ein kleineres über die
Zeit gemitteltes (Last-)Moment als die Schmierölpumpe, die Wasserpumpe oder
die Lenkhilfepumpe. Daher eignen sich die Letztgenannten als Endaggregate 24 des
Fahrzeugantriebs 1.
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- 1
- Fahrzeugantrieb
- 2
- Abtriebswelle
- 3
- Erstes
Fahrzeugzusatzaggregat
- 4
- Zweites
Fahrzeugzusatzaggregat
- 5
- Drittes
Fahrzeugzusatzaggregat
- 6
- Reihenschaltung
- 7
- Drehachse
- 8
- Welle
- 9
- Erstes
Zahnrad
- 10
- Zweites
Zahnrad
- 11
- Zahnradverbindung
- 12
- Zweite
Drehachse
- 13
- Zweite
Welle
- 14
- Drittes
Zahnrad
- 15
- Drehachse
- 16
- Dritte
Weile
- 17
- Weitere
Zahnradverbindung
- 18
- Drehmomentübertragungsglied
- 19
- Drehmomentübertragungsglied
- 20
- Drehmomentübertragungsglied
- 21
- Erste
Position
- 22
- Zweite
Position
- 23
- Dritte
Position
- 24
- Endaggregat
- 25
- Diagramm
- 26
- Diagramm
- 27
- Diagramm
- 28
- Diagramm
- 29
- Zwischenzahnrad
- 30
- Losrad
- 31
- Zweites
Zwischenzahnrad
- 32
- Zahnradverbindung