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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug,
mit einem Motor, einer Reibkupplungsanordnung, deren Eingangsglied
mit dem Motor verbunden ist, einem Stufengetriebe, dessen Eingang
mit dem Ausgang der Reibkupplungsanordnung verbunden ist, und einem Achsgetriebe,
dessen Eingang über
eine schräge Welle
mit dem Ausgang des Stufengetriebes verbunden ist.
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Das
erstgenannte Dokument betrifft einen Antriebsstrang für Fahrzeuge
mit Allrad- oder Frontantrieb. Dabei ist ein Motor vor der Vorderachse
des Fahrzeugs vorgesehen. Das Stufengetriebe ist hinter der Vorderachse
angeordnet. Die Ausgangswelle des Stufengetriebes ist über eine
Radsatzanordnung mit einer schrägen
Welle verbunden, deren abtriebsseitiges Ende mit dem Vorderachsgetriebe
verbunden ist.
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Dabei
kann die Ausgangswelle des Stufengetriebes über eine Drehmomentverteilungseinrichtung
auch mit dem Hinterachsgetriebe verbunden sein.
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Die
oben genannten Richtungen vorne und hinten beziehen sich auf die
Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Unter einer schrägen Welle wird eine Welle verstanden,
die nicht parallel zu der Längsachse
des Stufengetriebes ausgerichtet ist. Das Achsgetriebe ist gewöhnlich ein
Differenzialgetriebe, insbesondere ein Kegelraddifferenzialgetriebe.
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Das
Getriebe kann jede Art von Getriebe sein, das zur Einrichtung unterschiedlicher Übersetzungen
geeignet ist, wie ein Handschaltgetriebe, ein automatisiertes Schaltgetriebe
(ASG), ein Doppelkupplungsgetriebe, ein Wandler-Automatikgetriebe, ein
stufenloses Getriebe wie ein CVT-Getriebe oder ein Toroidgetriebe,
etc.
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Die
Betätigung
der Reibkupplungsanordnung und des Getriebes kann entweder manuell
erfolgen, wie bei herkömmlichen
Handschaltgetrieben, oder automatisiert.
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Eine ähnliche
Art von Antriebsstrang, die ausschließlich für Allrad-Kraftfahrzeuge geeignet
ist, ist in dem zweitgenannten Dokument
DE 202 12 094 U1 beschrieben.
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Bei
den bekannten Antriebssträngen
sind die Reibkupplungsanordnung (gewöhnlich eine Trockenreibkupplung),
das Stufengetriebe, die schräge
welle und das Achsgetriebe in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen.
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Durch
die schräge
Welle soll erreicht werden, dass auch bei vergleichsweise großem Durchmesser
des Zentralgetriebes die Einbaubarkeit in einen kleinen Unterbodenbereich
eines Kraftfahrzeuges ermöglicht
wird.
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Vor
dem obigen Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen verbesserten Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Antriebsstrang gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung dadurch gelöst, dass der Motor vor der Hinterachse
und hinter der Vorderachse des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, dass
das Getriebe hinter dem Motor angeordnet ist und dass sich die schräge Welle
von einem Bereich hinter der Hinterachse zu dem der Hinterachse
zugeordneten Achsgetriebe erstreckt.
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Diese
Ausführungsform
kombiniert einen Antriebsstrang für ein Mittelmotorfahrzeug mit
dem Konzept einer schrägen
Welle. Hierdurch können
auch Mittelmotorfahrzeuge mit einem vergleichsweise groß dimensionierten
Getriebe realisiert werden.
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Bei
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die obige Aufgabe
gelöst
durch den eingangs genannten Antriebsstrang, wobei der Motor hinter
der Hinterachse angeordnet ist, wobei das Getriebe vor dem Motor
angeordnet ist und wobei sich ferner die schräge Welle von einem Bereich
vor der Hinterachse zu dem der Hinterachse zugeordneten Achsgetriebe
erstreckt.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird auf vorteilhafte Weise ein Heckmotorantriebsstrang mit einer schrägen Welle
realisiert. Daher kann eine günstige Einbausituation
bei relativ großen
Getrieben auch bei einem Heckmotorfahrzeug realisiert werden.
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Durch
das Konzept der schrägen
Welle lassen sich insbesondere motornahe Seitenwellenausgänge realisieren,
um so z.B. den Fahrzeugschwerpunkt zu verbessern. Ferner kann eine
Gewichtsoptimierung erfolgen. Denn der Achsabstand der Seitenwelle
zu der Abtriebswelle kann nur so groß wie nötig gewählt werden.
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Die
Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
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Bei
dem Antriebsstrang gemäß dem ersten Aspekt
der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Reibkupplungsanordnung
hinter der Hinterachse angeordnet ist.
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Dies
ermöglicht,
die Hinterachse zwischen dem Motor und der Reibkupplungsanordnung
auf Bauraum sparende Art und Weise durchzuführen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
ist dabei das Getriebe hinter der Hinterachse angeordnet.
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Insgesamt
kann so ein Antriebsstrang für
ein Mittelmotorfahrzeug realisiert werden, bei dem die Hinterachse
angetrieben ist.
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Bei
beiden Aspekten der vorliegenden Erfindung ist es besonders vorteilhaft,
wenn an der Ausgangswelle des Getriebes ein Zahnrad festgelegt ist, das
mit einem Zahnrad in Eingriff steht, das an dem antriebsseitigen
Ende der schrägen
Welle festgelegt ist.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist vorteilhaft, dass die Verbindung zwischen dem Ausgang des Stufengetriebes
und dem Achsgetriebe mit einer möglichst
geringen Anzahl von Zahnrädern
realisierbar ist.
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Dabei
ist es besonders vorteilhaft, wenn an dem antriebsseitigen Ende
der schrägen
Welle ein Stirnrad festgelegt ist.
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Hierdurch
kann die schräge
Welle mit dem antriebsseitigen Zahnrad besonders kostengünstig realisiert
werden.
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Es
versteht sich, dass das Stirnrad sowohl geradverzahnt als auch schrägverzahnt
sein kann.
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Gemäß einer
weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist an dem abtriebsseitigen Ende
der schrägen
Welle ein Zahnrad festgelegt, das mit einem Antriebsrad des Achsgetriebes
in Eingriff steht.
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Das
Antriebsrad des Achsgetriebes kann insbesondere ein Tellerrad oder
ein Kegelrad sein, wobei das abtriebsseitige Zahnrad der schrägen Welle
vorzugsweise ein Kegelrad ist.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigt:
die einzige Figur eine schematische Darstellung eines
Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsstrang gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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In
der Figur ist ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen,
generell mit 10 bezeichnet.
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Das
Kraftfahrzeug weist eine Vorderachse VA und eine Hinterachse HA
auf. An der Vorderachse sind ein linkes Vorderrad VL und ein rechtes
Vorderrad VR vorgesehen. An der Hinterachse sind ein linkes Hinterrad
HL und ein rechtes Hinterrad HR vorgesehen. Die Vorderachse VA ist
bei dieser Ausführungsform
gewöhn lich
die gelenkte Achse, obgleich dies nicht näher dargestellt ist.
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Das
Kraftfahrzeug 10 ist als Mittelmotorfahrzeug ausgebildet
und weist einen entsprechenden Antriebsstrang 12 auf.
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Der
Antriebsstrang 12 weist einen Motor, insbesondere einen
Verbrennungsmotor 14 auf, der vor der Hinterachse HA und
hinter der Vorderachse VR angeordnet ist, in der Regel kurz vor
der Hinterachse HA.
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Eine
Abtriebswelle des Motors 14 erstreckt sich nach hinten.
Der Antriebsstrang 12 weist ferner eine Reibkupplungsanordnung 16,
beispielsweise eine Trockenreibkupplung, eine Doppelkupplung oder Ähnliches
auf. Anstelle einer Reibkupplungsanordnung kann bei einem Wandler-Automatgetriebe oder
einem stufenlosen Getriebe auch ein hydrodynamischer Wandler vorgesehen
sein. Der Begriff Reibkupplungsanordnung soll im Rahmen der vorliegenden
Anmeldung somit auch derartige hydrodynamische Wandler beinhalten
und ist generell als Anfahrelement zu verstehen.
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Ein
Ausgangsglied der Reibkupplungsanordnung 16 ist mit einem
Eingang eines Getriebes 18 verbunden, beispielsweise eines
herkömmlichen Stufengetriebes
in Vorgelegebauweise, eines Automatikgetriebes mit mehreren Planetenradsätzen, oder Ähnliches.
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Die
Reibkupplungsanordnung 16 kann dabei räumlich vor bzw. hinter der
Hinterachse HA liegen, ggf. auch auf der Höhe der Hinterachse HA.
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Der
Motor 14, die Reibkupplungsanordnung 16 und das
Getriebe 18 sind im Wesentlichen entlang einer Längsachse
des Kraftfahrzeuges 10 ausgerichtet, die in der Figur generell
mit 19 bezeichnet ist.
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Der
Antriebsstrang 12 weist ferner ein Hinterachsgetriebe 20 in
Form eines herkömmlichen
Kegelraddifferenzials oder Ähnliches
auf. Das Hinterachsgetriebe 20 ist über eine schräge Welle 22 mit dem
Ausgang des Getriebes 18 verbunden. Bei 24 ist schematisch
ein Gehäuse
dargestellt, in dem zumindest das Stufengetriebe 18, die
schräge
Welle 22 sowie das Hinterachsgetriebe 20 aufgenommen
sein können.
In manchen Fällen
ist auch die Reibkupplungsanordnung 16 in dem Gehäuse 24 aufgenommen,
wobei zwischen dem Stufengetriebe 18 und der Reibkupplungsanordnung 16 eine
Trennwand vorgesehen sein kann. Es versteht sich ferner, dass das Gehäuse 24 mehrteilig
sein kann.
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Unter
einer schrägen
Welle 22 soll vorliegend eine Welle verstanden werden,
die sich nicht parallel, sondern schräg zu der Längsachse 19 des Kraftfahrzeugs
erstreckt, beispielsweise unter einem Winkel von 3 bis 45°, insbesondere
3° bis 15°, besonders
bevorzugt 3° bis
8°, in Bezug
auf die Längsachse
ausgerichtet ist. Dabei sind sowohl schneidende als auch nicht schneidende
Achsen möglich.
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Zur
Verbindung des Ausgangs des Getriebes 18 mit der schrägen Welle 22 ist
eine Radsatzanordnung aus zwei Zahnrädern 26, 28 vorgesehen,
wobei ein Zahnrad 26 in Form eines Kegelrades oder eines Beveloidrades
mit dem Ausgang des Getriebes 18 verbunden ist. An dem
antriebsseitigen Ende der schrägen
Welle 22 ist ein Zahnrad 28 in Form eines Stirnrades
festgelegt. Die Zahnräder 26, 28 stehen
in ständigem
Eingriff. Alternativ kann auch das Zahnrad 28 als Beveloidrad
ausgeführt
werden, wobei das Zahnrad 26 dann als Stirnrad ausgeführt ist.
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Eine
Beveloid-Verzahnung stellt eine Sonderform der Stirnverzahnung dar.
Durch eine veränderte
Zahnhöhenkorrektur über die
gesamte Zahnradbreite und durch ein Hohlballig-Schleifen der Zahnflanken
wird eine ausreichende Tragfähigkeit der
Zahnflanken erreicht.
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Eine
solche Beveloid-Verzahnung eignet sich insbesondere zur Verwendung
bei Antriebswellen, die schräg
zu einer Hauptachse ausgerichtet sind. In der Regel kann ein normales
Stirnrad innerhalb eines Schrägungswinkels
von etwa 3° bis
etwa 8° mit
einem Beveloidrad kämmen.
Die Verschränkung
muss dabei nicht in einer Ebene liegen, sondern kann auch räumlich erfolgen.
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Bei
der vorliegenden schrägen
Welle 22 ist es bevorzugt, wenn das Zahnrad 26 eine
Beveloidverzahnung hat und wenn das Zahnrad 28 eine Normalverzahnung
(Gerad- oder Schrägverzahnung) aufweist.
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Bei
größeren Schrägungswinkeln
als etwa 7,5° sollten
die beiden Wellenenden der schrägen Welle 22 jeweils
mit Kegelrädern
ausgerüstet
sein. In diesem Fall sollte für
einen einwandfreien Lauf das Kegelrad jedoch axial genau mit dem
gegenüber kämmenden
Rad abgestimmt sein. Bei Verwendung von Stirnrädern bzw. Beveloidrädern an
einem Wellenende ist dies jedoch nicht so entscheidend, da an dieser
Stelle das Loslager der Wellenlagerung angeordnet sein kann.
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An
dem abtriebsseitigen Ende der schrägen Welle 22 ist ein
Zahnrad 30 festgelegt, das mit einem Antriebszahnrad 32 des
Hinterachsgetriebes 20 ständig in Eingriff steht.
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Das
Zahnrad 30 am abtriebsseitigen Ende der schrägen Welle 22 ist
als Kegelrad ausgebildet. Das Antriebszahnrad 32 des Hinterachsdifferenzials 20 ist
als Tellerrad oder als Kegelrad ausgebildet. Die Zahnradpaarung 30, 32 sollte
generell eine Kegelradverzahnung beinhalten.
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Bei 34 ist
ein Vorderachsgetriebe der Vorderachse VA gezeigt, das generell
als Kegelraddifferenzialgetriebe oder Ähnliches ausgebildet sein kann.
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Das
Kraftfahrzeug 10 ist folglich ausschließlich an der Hinterachse angetrieben.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform,
die in der Figur nicht dargestellt ist, ist der Motor hinter der
Hinterachse HA angeordnet und der Ausgang des Getriebes erstreckt
sich in Richtung nach vorne. Bei dieser Ausführungsform ist die schräge Welle vorgesehen,
um den Ausgang des Getriebes vor der Hinterachse mit dem Hinterachsgetriebe
zu verbinden.
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Bei
dieser alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform ist das Kraftfahrzeug
folglich als Heckantriebsfahrzeug ausgebildet.
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In
beiden Fällen
lässt sich
auf Grund der schrägen
Welle eine günstige
Einbausituation erzielen, auch wenn das Getriebe 18 relativ
voluminös ausgebildet
ist, insbesondere in radialer Richtung.
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Bei
dem Heckantriebsfahrzeug kann das Ausgangsglied des Getriebes ferner
mit dem Vorderachsgetriebe verbunden sein, beispielsweise über eine
Drehmomentverteilungseinrichtung wie eine Viskokupplung, eine Haldex-Kupplung
oder Ähnliches.