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Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Eine 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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Aus der gattungsgemäßen
DE 31 39 710 A1 ist eine Getriebevorrichtung für ein vierradgetriebenes Kraftfahrzeug bekannt. Aus der
DE 42 29 283 A1 ist ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs mit Mittelmotor bekannt. Aus der
US 2006/0 084 548 A1 ist eine Fahrzeugantriebseinheit und eine Allradfahrzeugantriebseinheit bekannt.
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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 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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Erfindungsgemäß ist das Wechselgetriebe als 3-Wellengetriebe mit zwei Abtriebswellen ausgeführt, wobei beide Abtriebswellen auf das Eingangszahnrad des Differenziales und das Antriebszahnrad des Winkeltriebes abtreiben. Derartige Getriebe 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:
- 1 ein Blockschaltbild einer Antriebsanordnung für allradgetriebene Kraftfahrzeuge, mit einem quer eingebauten Antriebsaggregat mit einer Brennkraftmaschine, einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe, 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;
- 2 eine Ansicht X - X der 1 auf den Stirnradtrieb, mit einem über zwei Zwischenräder zusätzlich zum Antrieb des Differenziales angetriebenem Antriebszahnrad des Winkeltriebes;
- 3 eine Ansicht X - 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
- 4 wiederum eine Ansicht X - 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 Wechselgetriebe 14 in Form eines Geschwindigkeits-Wechselgetriebes, einem Differenzial 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 Vorderrräder 18 antreibt. Ferner ist der Winkeltrieb 20 in der Draufsicht gesehen hinter der Brennkraftmaschine 12 und dem Wechselgetriebe 14 positioniert.
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Das an die Brennkraftmaschine 12 angeflanschte Wechselgetriebe 14 ist mit seiner koaxial zur Kurbelwelle 24 ausgerichteten Eingangswelle 26 trieblich mit der Brennkraftmaschine 12 gekoppelt.
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Das Wechselgetriebe 14 ist ein 3-Wellengetriebe 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.
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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 ein 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 des Eingangszahnrades 34 und des Antriebszahnrades 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:
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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 54, 56 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 Eingangszahnrad 34 direkt oder indirekt eine Kardanwelle zur Vorderachse an.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebsanordnung
- 12
- Brennkraftmaschine
- 14
- Wechselgetriebe
- 16
- Differenzialgetriebe
- 18
- Vorderräder
- 20
- Winkeltrieb
- 22
- Abtriebswellen
- 24
- Kurbelwelle
- 26
- Eingangswelle
- 28,30
- Abtriebswellen
- 32, 32', 32''
- Stirnradtrieb
- 34
- Eingangszahnrad
- 36
- Antriebszahnrad
- 38
- Antriebswelle
- 40
- Gehäuse
- 42,44
- Kegelzahnrad
- 46
- Ausgangswelle
- 48
- Kardanwelle
- 50
- Gehäuse
- 52
- Gehäuse
- 54,56
- Abtriebszahnrad
- 58, 60, 66, 70
- Zwischenzahnrad
- 62, 64, 72
- Achsen
- X - X
- Ansicht
- F
- Fahrtrichtung
