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Die
Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für Kraftfahrzeuge
mit Allradantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
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Eine
gattungsgemäße Antriebsanordnung beschreibt beispielsweise
die
DE 40 09 810 C2 ,
bei der ein quer eingebautes Antriebsaggregat mit Brennkraftmaschine
und Wechselgetriebe hinter dem Differenzial zum Antrieb der Vorderräder
des Kraftfahrzeuges positioniert ist, u. a. um eine gleichmäßigere
Achsgewichtsverteilung zu realisieren. Dabei liegt der ebenfalls über
das Differenzial angetriebene Winkeltrieb zum Antrieb der Hinterachse
des Kraftfahrzeuges vor dem Antriebsaggregat und muss deshalb mehr
oder minder durch dieses hindurchgeführt werden, um den
Anschluss einer nach hinten führenden Kardanwelle zu ermöglichen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Antriebsanordnung der gattungsgemäßen
Art vorzuschlagen, die unter Beibehaltung einer günstigen
Achsgewichtsverteilung baulich einfacher und fertigungstechnisch
günstiger ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird
vorgeschlagen, dass die zumindest eine Abtriebswelle des Wechselgetriebes
direkt oder indirekt auch den Hinterachsantrieb, insbesondere Winkeltrieb,
zum Antrieb der Hinterachse antreibt. Der Winkeltrieb kann hinter
und/oder unter dem Antriebsaggregat positioniert sein. Der erfindungsgemäße
Vorschlag erspart die relativ aufwendige Durchführung des
Abtriebes des Winkeltriebes durch das Antriebsaggregat nach hinten
und ermöglicht zudem eine getriebetechnisch einfachere Antriebsauslegung.
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Besonders
vorteilhaft kann dazu die zumindest eine Abtriebswelle des Wechselgetriebes über einen
Stirnradtrieb das Eingangszahnrad des Differenziales und das Antriebszahnrad
des Winkeltriebes mittelbar und/oder unmittelbar antreiben. Daraus
resultiert eine baulich besonders einfache und axial kurz bauende
Konstruktion, mit ggf. in einer einheitlichen Rotationsebene liegenden
Zahnrädern.
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Das
Wechselgetriebe kann ein 2-Wellengetriebe mit einer Eingangswelle
und einer Triebwelle sein, wie es oben dargestellt ist. Alternativ
kann das Wechselgetriebe als 3-Wellengetriebe mit zwei Abtriebswellen
ausgeführt sein, wobei beide Abtriebswellen auf das Eingangszahnrad
des Differenziales und das Antriebszahnrad des Winkeltriebes abtreiben.
Derartige Getriebe, auch als Doppelkupplungsgetriebe bekannt, bauen
axial besonders kurz, so dass in vorteilhafter Weise der gesamte
Stirnradtrieb zum Antrieb des Differenziales und des Winkeltriebes in
das Getriebegehäuse mit integrierbar ist. Das Wechselgetriebe
kann als Handschaltgetriebe, automatisiertes Schaltgetriebe, ein
CVT oder ähnliches ausgeführt sein.
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Des
Weiteren können die Abtriebszahnräder beider Abtriebswellen
mit dem Eingangszahnrad des Differenziales kämmen, wobei
ferner das Antriebszahnrad des Winkeltriebes über zumindest
ein Zwischenzahnrad mit dem Abtriebszahnrad einer der Abtriebswellen
des Wechselgetriebes trieblich verbunden ist. Dies ergibt eine baulich
und fertigungstechnisch günstige Auslegung, die einerseits
einen Frontantrieb (ohne Winkeltrieb) und mit geringen, getriebetechnischen
Erweiterungen einen Allradantrieb bei einer gleichen Baureihe von
Kraftfahrzeugen ermöglicht.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann bei etwa
symmetrisch unterhalb der Kraftabgabewelle der Brennkraftmaschine
liegenden zwei Abtriebswellen des Wechselgetriebes das eine abtreibende
Zahnrad mit dem Eingangszahnrad des Differenziales und das zweite
Zahnrad mit dem Antriebszahnrad des Winkeltriebes kämmen,
wobei zumindest ein Zwischenzahnrad mit den beiden abtreibenden
Zahnrädern in Eingriff ist. Damit können Achsabstände
und Positionierungen des Differenziales und des Winkeltriebes zum
Antriebsaggregat bei guten Getriebewirkungsgraden eingestellt werden.
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In
alternativer Auslegung können bei ebenfalls etwa symmetrisch
unterhalb der Kraftabgabewelle der Brennkraftmaschine liegenden
zwei Abtriebswellen des Wechselgetriebes die beiden abtreibenden
Zahnräder der Abtriebswellen mit einem Zwischenzahnrad
in Eingriff sein, das direkt oder indirekt auf das Eingangszahnrad
des Differenziales und das Antriebszahnrad des Winkeltriebes abtreibt.
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Schließlich
kann in bevorzugter Weise der auf das Eingangszahnrad des Differenziales
und das Antriebszahnrad des Winkeltriebes abtreibende Stirnradtrieb
zwischen der Brennkraftmaschine und dem Wechselgetriebe positioniert
sein, um damit u. a. eine möglichst mittige Lage sowohl
des Differenziales als auch des Winkeltriebes mit Bezug zur senkrechten
Fahrzeuglängsmittelebene herzustellen.
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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 ein
Blockschaltbild einer Antriebsanordnung für allradgetriebene
Kraftfahrzeuge, mit einem quer eingebauten Antriebsaggregat mit
einer Brennkraftmaschine, einem Geschwindigkeits-Wechselge triebe,
einem Differenzial zum Antrieb der Vorderräder und einem
Winkeltrieb zum Antrieb der Hinterräder, wobei das Differenzial
und der Winkeltrieb über einen einheitlichen Stirnradtrieb
angetrieben sind;
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2 eine
Ansicht X der 1 auf den Stirnradtrieb, mit
einem über zwei Zwischenräder zusätzlich
zum Antrieb des Differenziales angetriebenem Antriebszahnrad des
Winkeltriebes;
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3 eine
Ansicht X der 1 auf einen alternativen Stirnradtrieb,
bei dem ein Abtriebszahnrad des Wechselgetriebes auf das Eingangszahnrad
des Differenziales und das andere Abtriebszahnrad auf das Antriebszahnrad
des Winkeltriebes abtreibt; und
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4 wiederum
eine Ansicht X der 1 auf einen weiteren, alternativen
Stirnradtrieb, bei dem das Eingangszahnrad des Differenziales und das
Abtriebszahnrad des Winkeltriebes mit einem Zwischenrad kämmen,
auf das beide Abtriebszahnräder des Wechselgetriebes abtreiben.
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Die 1 zeigt
eine Antriebsanordnung 10 für ein allradgetriebenes
Kraftfahrzeug, dessen Antriebsaggregat im wesentlichen aus einer
Brennkraftmaschine 12, einem nachgeschalteten Geschwindigkeits-Wechselgetriebe 14,
einem Differenzialgetriebe 16 zum Antrieb der Vorderräder 18 des
Kraftfahrzeuges und einem Winkeltrieb 20 gebildet ist und
das wie ersichtlich quer eingebaut ist.
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In
Fahrtrichtung F gesehen sind die Brennkraftmaschine 12 und
das Wechselgetriebe 14 hinter dem Differenzial 16 angeordnet,
das über Antriebswellen 22 die Räder 18 antreibt.
Ferner ist der Winkeltrieb 20 in der Draufsicht gesehen
hinter der Brennkraftmaschine 12 und dem Wechselgetriebe 14 positioniert.
Das an die Brennkraftmaschine 12 angeflanschte Wechselgetriebe 14 ist
mit seiner koaxial zur Kraftabgabewelle bzw. Kurbelwelle 24 ausgerichteten
Eingangswelle 26 trieblich mit der Brennkraftmaschine 12 gekoppelt.
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Das
Wechselgetriebe 14 ist ein Doppelkupplungsgetriebe mit
zwei Abtriebswellen 28, 30, die über
einen Stirnradtrieb 32 in noch zu beschreibender Weise
das Eingangszahnrad 34 des Differenziales 16 und
ein Antriebszahnrad 36 für den Winkeltrieb 20 antreiben.
Anstelle des Doppelkupplungsgetriebes kann auch ein 2-Wellengetriebe
verwendet werden. In diesem Fall kann in der 2 beispielhaft
die Antreibswelle 28 mit dem Antriebszahnrad 54 wegfallen.
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Die
Konstruktion und Funktion des Wechselgetriebes 14 ist bekannter
Art und deshalb nicht weiter beschrieben. Über zwei in
dem Wechselgetriebe 14 integrierte Reibungskupplungen sind
im Fahrbetrieb alternierend die eine oder die andere Abtriebswelle 28, 30 mit
der Eingangswelle 26 zum Schalten diverser Übersetzungsstufen
bzw. Gänge kuppelbar. Durch die Aufteilung der erforderlichen
Gangschalt-Zahnräder auf zwei Abtriebswellen ist dieses in
axialer Richtung besonders kurz bauend und deshalb besonders für
den Quereinbau in ein Kraftfahrzeug geeignet.
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Das
Differenzial 16 mit seinem Eingangszahnrad 34 ist
bekannter Konstruktion und kann z. B. ein Kegelraddifferenzial oder
eine Stirnraddifferenzial sein.
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Der
Winkeltrieb 20 setzt sich zusammen aus einer quer verlaufenden
Antriebswelle 38, die in dem Gehäuse 40 des
Winkeltriebes 20 drehbar gelagert ist und die neben dem
Antriebszahnrad 36 ein Kegelzahnrad 42 trägt,
das mit einem abtriebsseitigen Kegelzahnrad 44 in Eingriff
ist. Das Kegelzahnrad 44 ist mit einer Ausgangswelle 46 verbunden, über
die die zur Hinterachse des Kraftfahrzeuges (nicht dargestellt)
führende, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende
Kardanwelle 48 angeschlossen ist, die wiederum in bekannter
Weise über ein hinteres Differenzial die hinteren Räder
des Kraftfahrzeuges antreibt.
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In
die Kardanwelle 48 bzw. in den Antriebszug nach hinten
ist in bekannter Weise beispielsweise eine nicht dargestellte Viscokupplung
eingeschaltet, die in einer sogenannten hang-on Antriebsverbindung
einen definierten Drehzahlausgleich zwischen dem vorderen Differenzial 16 und
dem hinteren Differenzial zulässt und die bei größeren
Drehzahldifferenzen einen starren Durchtrieb zur Hinterachse herstellt.
Anstelle der Viscokupplung kann auch eine geregelte Kupplung eingesetzt
werden.
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Das
Gehäuse 40 des Winkeltriebes 20 und das
Gehäuse 50 des Differenziales 16 sind
an das Gehäuse 52 des Wechselgetriebes 14 mit
diesem eine Montageeinheit bildend angeflanscht und an das Schmierölsystem
des Wechselgetriebes 14 angeschlossen, so dass eine Schmierung
des Stirnradtriebes 32 sichergestellt ist. Der Stirnradtrieb 32 kann aber
auch separat gekapselt angeordnet und geschmiert sein.
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Die 2 zeigt
eine erste Ausführungsvariante des Stirnradtriebes 32 gemäß 1.
Dabei ist die Abtriebswelle 28 des Wechselgetriebes 14 seitlich
und die Abtriebswelle 30 unterhalb der Eingangswelle 26 angeordnet.
Die Abtriebswellen 28, 30 tragen Abtriebszahnräder 54, 56,
die mit dem Eingangszahnrad 34 des Differenziales 16 in
Eingriff sind.
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Ferner
treibt das Abtriebszahnrad 56 des Wechselgetriebes 14 über
zwei Zwischenzahnräder 58, 60 das Antriebszahnrad 36 des
Winkeltriebes 20 an. Die Achsen 62, 64 der
Zwischenzahnräder 58, 60 sind in nicht
dargestellter Weise in dem Gehäuse 52 des Wechselgetriebes 14 oder
in einem separaten Gehäuse (nicht dargestellt) befestigt
und sind etwa horizontal in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges
positioniert.
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Der
Antriebsfluss vom Wechselgetriebe 14 zum Differenzial 16 und
zum Winkeltrieb 20 verläuft entweder direkt von
der Abtriebswelle 30 oder von dem Abtriebszahnrad 56 auf
das Eingangszahnrad 34 und über die Zwischenzahnräder 58, 60 auf
das Antriebszahnrad 36 oder von der Abtriebswelle 28 mit
dem Abtriebszahnrad 54 auf das Eingangszahnrad 34 und
weiter von dem Eingangszahnrad 34 über das leer
laufende Abtriebszahnrad 56 und die Zwischenzahnräder 58, 60 auf
das Antriebszahnrad 36. Der Antriebsfluss ist selbstverständlich
abhängig von der in dem Wechselgetriebe 14 geschalteten Übersetzung,
wobei eine Abtriebswelle 28, 30 jeweils gekuppelt
und die zweite Abtriebswelle in Leerlauf geschaltet ist.
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Anstelle
der dargestellten zwei Zwischenzahnräder 58, 60 kann
ggf. auch nur ein Zwischenzahnrad oder es können mehr als
zwei Zwischenzahnräder erforderlich sein, um sowohl gewünschte Achsabstände
und/oder Drehrichtungen der angetriebenen Zahnräder 34, 36 herzustellen.
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Die 3 stellt
einen weiteren, alternativen Stirnradtrieb 32' dar, bei
dem das Eingangszahnrad 34 des Differenziales 16 und
das Antriebszahnrad 36 des Winkeltriebes 20 wie
folgt angetrieben werden:
Das Wechselgetriebe 14 ist
konstruktiv so ausgeführt, dass die Abtriebswellen 28, 30 symmetrisch
unterhalb der Eingangswelle 26 und beiderseits von dieser
positioniert sind. Dabei kämmt das Abtriebszahnrad 54 der
Abtriebswelle 28 mit dem Eingangszahnrad 34 des
Differenziales 16, während das Abtriebszahnrad 56 der
zweiten Abtriebswelle 30 mit dem Antriebszahnrad 36 des
Winkeltriebes 20 in Eingriff ist.
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Des
weiteren ist unterhalb der Abtriebszahnräder 54, 56 und
ebenfalls symmetrisch dazu ein Zwischenzahnrad 66 auf einer
gehäusefesten Achse 68 drehbar gelagert, das mit
beiden Abtriebszahnrädern 54, 56 in Eingriff
ist.
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Der
Antriebsfluss vom Wechselgetriebe 14 auf das Differenzial 16 und
den Winkeltrieb 20 verläuft jeweils von einer
Abtriebswelle 28, 30 auf ein angetriebenes Zahnrad
bzw. das Eingangszahnrad 34 oder das Antriebszahnrad 36 direkt
und zudem über das Zwischenzahnrad 66 und das
leer laufende, andere Abtriebszahnrad 54, 56 indirekt.
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Auch
hier könnte ggf. zur Auslegung einer gewünschten
Drehrichtung und/oder maßgeblicher Achsabstände
ein zweites Zwischenzahnrad verwendet sein.
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Die 4 zeigt
eine weitere, alternative Ausführungsvariante mit einem
Stirnradtrieb 32'', bei dem ebenfalls die Abtriebswellen 28, 30 des
Wechselgetriebes 14 unterhalb und symmetrisch beiderseits
der Eingangswelle 26 angeordnet sind.
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Die
Abtriebszahnräder 28, 30 kämmen
hier unmittelbar mit einem Zwischenzahnrad 70, das auf einer
gehäusefesten Achse 72 drehbar gelagert ist und
das etwa senkrecht unterhalb der Eingangswelle 26 des Wechselgetriebes 14 positioniert
ist.
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Das
Zwischenzahnrad 70 ist zudem mit dem Eingangszahnrad 34 des
Differenziales 16 und mit dem Antriebszahnrad 36 des
Winkeltriebes 20 in Eingriff.
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Der
Kraftfluss verläuft wie ohne weiteres ersichtlich ist jeweils
von einem der Abtriebszahnräder 54, 56 der
Abtriebswellen 28, 30 auf das Zwischenzahnrad 70 und
von diesem auf das Eingangszahnrad 34 und das Antriebszahnrad 36.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt. Der Einsatz eines der beschriebenen Stirnradtriebe 32 hängt
insbesondere von den baulichen und konstruktiven Gegebenheiten und
Vorgaben ab.
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Die
beschriebenen Stirnradtriebe 32, die bevorzugt in einer
laufruhigen Schrägverzahnung ausgeführt sind,
sind in einer einheitlichen Rotationsebene aufgebaut und benötigen
wenig Bauraum in axialer Richtung.
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Sollte
der Allradantrieb jedoch mit einem integrierten Zwischenachsdifferenzial
(nicht dargestellt) ausgeführt werden, so könnte
z. B. in einer zweiten Rotationsebene ein Stirnraddifferenzial integriert
sein, das dann einen Drehzahlausgleich zwischen dem Eingangszahnrad 34 des
Differenziales 16 und dem Antriebszahnrad 36 des
Winkeltriebes 20 zulässt.
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Die
beschriebenen Stirnradtriebe 32, 32', 32'' könnten
anstelle ihrer Anordnung zwischen der Brennkraftmaschine 12 und
dem Wechselgetriebe 14 auch an der der Brennkraftmaschine 12 abgewandten
Stirnseite des Wechselgetriebes 14 oder dazwischen angeordnet
sein.
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Die
beschriebene Anordnung ist auch für Längseinbau,
insbesondere Mittelmotor, denkbar. In diesem Fall stellt der Winkeltrieb 20 das
Hinterachsgetriebe dar und treibt das Antriebszahnrad 34 direkt oder
indirekt eine Kardanwelle zur Vorderachse an.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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