DE2424270C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches, zum Antrieb zweier Radpaare.

Die Vorschriften in bezug auf Verunreinigungen durch Ab­ gase sind sehr streng und werden zunehmend strenger. Wei­ terhin werden voraussichtlich zunehmende Anforderungen an erhöhte Betriebssicherheit in bezug auf Manövrierbarkeit, auf Kurvenstabilität sowie Beschleunigung und Verzögerung auf rutschigen Straßen gestellt, woraus entsprechende Ansprüche bei Verletzungen von Personen und bei Sachschä­ den aufgrund von erfolgten Kollisionen resultieren. Letztere Anforderungen erfordern wirksamere Stoßauffangvorrich­ tungen, die zu erhöhtem Platzbedarf am Vorder- und Hinter­ teil der Fahrzeuge führen. Dies bedingt jedoch erhöhte Fahrzeuglängen und dementsprechend höhere Kosten oder eine Verringerung des für Insassen und Gepäck zur Verfü­ gung stehenden Raumes. Beides ist in größerem Ausmaße nicht akzeptabel.

Eine Fahrzeugmaschine der eingangs genannten Art ist aus der GB-PS 7 06 070 bekannt. Bei dieser bekannten Ma­ schine weist der Drehmomentteiler kein Planetengetriebe auf. Vielmehr sind dort die den Verdichter antreibende, mit dem Rotor verbundene Welle und die mit dem Antriebsrotor verbundene Welle mittels eines Freilaufs miteinander ver­ bunden. Durch diese Ausbildung kann der Verdichter mittels des Arbeitsrotors angetrieben werden. Der Arbeitsrotor ist jedoch nicht zum Antreiben des Verdichters vorgesehen. Bei dieser bekannten Fahrzeugmaschine ist ein Planetenrad vor­ gesehen, das als drehmomentübertragendes Verbin­ dungsglied zwischen der mit dem Arbeitsrotor starr verbun­ denen Welle und der Hohlwelle angeordnet ist. Der Drehmo­ mentteiler weist dort zwei Ausgangsenden auf.

Aus der DE-PS 8 83 843 ist ein Drehmomentteiler bekannt, der als Planetengetriebe ausgebildet ist. Dort ist eine Getriebestufe vorgesehen, die eine Auswahl des Drehmomen­ tes gestattet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugma­ schine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine steuerbare Aufteilung des Drehmomentes der Turbine auf die beiden Radpaare möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches gelöst.

Als Turbine wird vorzugsweise eine Turbine mit drei Rotoren eingesetzt, in der die kraftübertragenden Teile eine sehr fein abstimmbare Drehmomentcharakteristik ergeben. Das be­ deutet, daß ein Rückwärtsgang nur außerhalb der eigent­ lichen Fahrzeugmaschine vorgesehen zu werden braucht, der möglicherweise durch eine einfache Untersetzungsstufe un­ terstützt ist.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungs­ beispiele an Hand der Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 eine Anordnung für einen Vierradantrieb, bei der die Fahrzeugmaschine am vorderen Ende des Fahrzeugs eingebaut ist,

Fig. 2 und 3 Abwandlungen der in Fig. 1 gezeigten An­ ordnung, und

Fig. 4 einen Vierradantrieb mit heckseitig eingebauter Fahrzeugmaschine und einer im Prinzip der An­ ordnung gemäß Fig. 2 entsprechenden Kraftüber­ tragung.

In allen Zeichnungsfiguren sind die einzelnen Komponenten nur schematisch dargestellt, da davon ausgegangen werden kann, daß die Hauptelemente der Gasturbine und des Fahr­ zeuggetriebes an sich bekannt sind.

Fig. 1 zeigt eine Fahrzeugmaschine mit einem Verdichter 12, der durch einen ersten Turbinenrotor 13 angetrieben ist, mit einer Brennkammer 14 und mit zwei Leistungsturbinen 15 und 16. Die Bezugsziffer 22 bezeichnet eine Hohlwelle. Mit der Bezugsziffer 19 ist ein Kegel-Differential bezeichnet. Die­ ses Differential 19 verteilt die zugeführte Leistung auf zwei Abtriebswellen 20 und 21. Das Differential 19 liegt an einer Seite der Fahrzeugmaschine. Bei dieser Fahrzeugma­ schine wird das Drehmoment einem Paar von Vorderrädern über die Abtriebswelle 20 und durch ein Vorderachs-Differential 41 übertragen. Auf gleiche Weise werden die Hinterräder durch eine Welle 44 mit Kardangelenken 43 a und 43 b und durch ein Hinterachs-Differential 45 angetrieben. Die hin­ tere Abtriebswelle 44 mit dem zugehörigen Differential über­ trägt ebenso wie das Vorderachs-Differential etwa die Hälfte des vorhandenen Drehmoments. Die Abtriebswelle, die sich nach hinten erstreckt, braucht somit nicht notwendigerweise ein starres Element zu sein, sondern sie kann in einem Bo­ gen mit einem großen Radius R unterhalb des Chassis, in dem sie zwischen den Kardangelenken 43 a und 43 b gelagert ist, verlaufen. Durch die Achs-Differentiale 41 und 45 wird das Antriebsdrehmoment weiter verringert.

Diese Anordnung ergibt eine kompakte Auslegung und liefert hinreichend Platz vor den Vorderrädern, um dort Stoßauffang­ vorrichtungen, Filter und Hilfseinrichtungen unterzubringen.

Alternativ kann auch das Differential 19 durch ein einfaches Planetengetriebe ersetzt werden, wobei beispielsweise die Welle 20 mit dem Hohlrad und die Welle 21 mit dem Sonnenrad verbunden ist. Hierbei wird ein größerer Anteil des Dreh­ momentes auf die Vorderräder übertragen, was in besseren Antriebseigenschaften resultiert. Die Maschine erstreckt sich allerdings über einen gewissen Abstand hinter den Vor­ derrädern, was in der Regel jedoch keine Schwierigkeiten verursacht. Um in dieser Hinsicht aber das Einbaumaß zu verringern, kann die Maschine gemäß Fig. 2 teilweise über der Vorderachse angeordnet sein, was insbesondere für ge­ wisse Klein- oder Kompaktwagen interessant ist. Eine ent­ sprechende Anordnung der Leistungs-Übertragungseinheit kann bei quer eingebauter Maschine gewählt werden, um die not­ wendige Länge der Schwenk-Antriebswellen zwischen dem Differential und den Rädern zu erhalten.

Die eigentliche Gasturbine beinhaltet die gleichen Rotoren wie in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel. Jedoch ist ein Verdichter 12 hier am hinteren Ende der Maschine ange­ ordnet und das Getriebe einschließlich Differential liegen über und vor der Vorderachse. Das Differential ist mit 50 bezeichnet. Eine der Abtriebswellen 51 ist rohrförmig und trägt ein Kegelritzel 52 mit einer Hypoidverzahnung, das mit einem entsprechenden Tellerrad 53 im Vorderrad-Diffe­ rential kämmt. Die Abtriebswelle 51 ist gegenüber der geo­ metrischen Achse 54 des Vorderradpaares nach oben versetzt. Eine Abtriebswelle 55 zum Hinterachs-Differential verläuft vom zweiten Antriebsrad des Differentials 50 aus durch die Hohlwelle 51 über der geometrischen Achse 54 des Vorderrad­ paares. Die hintere Abtriebswelle 55 ist auch hier als ver­ gleichsweise schlanke Welle ausgebildet.

Die Turbinen- und Verdichterrotoren sind durch ein Planeten­ getriebe 56 miteinander verbunden, dessen Hohlrad über eine Welle 57 mit einem Umkehrgetriebe 58 gekoppelt ist. Letzteres ist nicht im einzelnen dargestellt. Die Abtriebswelle des Umkehrgetriebes 58 treibt über ein Ritzel 59 ein Hohlrad 60, an welchem die Planetenräder 61 des Differentials 50 mon­ tiert sind.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 2. Auch die Gasturbine ist grundsätz­ lich die gleiche. Die Rotoren 15 und 16 der Leistungsturbine sind im wesentlichen durch ein Planetengetriebe 65 miteinan­ der gekoppelt. Das Hohlrad 66 dieses Getriebes steht mit einem Umkehrgetriebe 67 in Verbindung, von dem aus sich eine Abtriebswelle nach vorne erstreckt und ein Kegelritzel 68 trägt, das mit dem Vorderachs-Differential 69 kämmt. Das Sonnenrad des Planetengetriebes 65 ist über einen Freilauf 70 mit dem Rotorsystem 12, 13 des Verdichters gekoppelt und die Drehmomentübertragung von den Rotoren der Leistungstur­ binen 15, 16 zum Rotorsystem 12, 13 des Verdichters erfolgt - ebenso wie bei den vorher geschilderten Ausführungsformen - in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten und dem Be­ triebszustand der Maschine.

Eine hintere Welle 71 zum Hinterradantrieb ist über eine Kupplung 72 mit der Kraftübertragung zwischen dem Plane­ tengetriebe 65 und dem Rotorsystem 12, 13 des Verdichters koppelbar und verläuft durch eine von dem Freilauf 70 und der Kupplung 72 gebildete Hohlwelle. Ein Rückwärtsantrieb des Fahrzeugs erfolgt in diesem Falle lediglich durch die Vorderräder; der Hinterradantrieb 71 läuft infolge eines Freilaufes 72 a leer.

Das Planetengetriebe 65 kann abgestuft sein, wobei mehr als die Hälfte (beispielsweise 50 bis 70%) des Drehmomentes auf die Vorderräder übertragen werden kann. Es ist von Vorteil, das größte Drehmoment an dem Ende der Maschine, das den Rädern mit dem höchsten Raddruck - und demzufolge der besten Straßenhaftung - benachbart ist, übertragen zu können. Als Folge davon können wieder die hintere Abtriebs­ welle 71 und das Hinterachs-Differential schwächer ausge­ legt werden. Die obere bereits angedeutete Verlegung der Fahrzeugmaschine nach vorne und die Aufteilung des Dreh­ momentes ergeben in Verbindung mit dem einfachen und billi­ gen Vierradantrieb eine attraktive Lösung für den Antrieb eines Sicherheitswagens mit mäßigem Preis. Entsprechende Gesichtspunkte gelten mehr oder weniger auch für Anord­ nungen mit einer heckseitigen Maschine, wobei es dann von Vorteil sein kann, einen entsprechend höheren Anteil des Drehmomentes auf die Hinterräder zu übertragen. Auf jeden Fall ist mit einer heckseitig angeordneten Maschine ein größerer Raum für Stoßfängereinrichtungen am vorderen Ende, wo diese am meisten benötigt werden, erzielbar.

Fig. 4 zeigt eine heckseitig angeordnete Maschine, die in ihrer Anordnung grundsätzlich der Ausführungsform gemäß Fig. 2 entspricht. Jedoch ist das Differential als direkte Verlängerung des Untersetzungsgetriebes der Turbine ausge­ bildet. Bei der Beschreibung dieser Ausführungsform werden für übereinstimmende Teile gleiche Bezugsziffern verwendet. Um jedoch Unterschiede bezüglich des Differentials hervor­ zuheben, wird dieses mit 50 b bezeichnet, während das koni­ sche Hypoidritzel, das das Hinterachs-Differential antreibt, das Bezugszeichen 52 b trägt. Die Abtriebswelle, die sich zu dem nicht gezeigten Vorderachs-Differential hin erstreckt, ist mit 55 b benannt.

Es ist offensichtlich, daß die hier schematisch gezeigten Komponenten auf verschiedene Art und Weise angeordnet und miteinander kombiniert werden können und es versteht sich, daß die Anlage in der Praxis die weiteren Einzelheiten und Einzelteile wie Lager, Regeleinrichtungen, Hilfsgeräte u. dgl. enthält. Die Erfindung ist in ihrer Verwendung für bestimmte ausgewählte Ausführungsbeispiele erläutert wor­ den, jedoch auf diese nicht beschränkt. Vielmehr kann sie in vielerlei Hinsicht im Rahmen der Ansprüche abgewandelt werden.

Die Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 4 können selbstverständlich durch Weglassen bestimmter Getriebeele­ mente (Differentiale u. dgl.) zum Antrieb lediglich zweier Räder, entweder der Vorder- oder der Hinterräder, ausge­ bildet und dementsprechend front- oder heckseitig angeord­ net werden. Weiterhin ist es möglich, das Planetengetriebe 56 zwischen der Hilfsturbine 16 und der Leistungsturbine 15 wegzulassen. Den Vierradantrieb erhält man dann dadurch, daß man die Leistungsturbine ein Radpaar treiben läßt und die Hilfsturbine das andere Radpaar antreibt. Dies er­ gibt für gewisse Fahrzeugtypen eine einfache, wirksame und vergleichsweise billige Anordnung.

Claims (1)

1. Fahrzeugmaschine zum Antrieb zweier Radpaare, bei der die Antriebsmaschine eine Gasturbine mit einem den Ver­ dichter antreibenden Rotor und mindestens einem Arbeits­ rotor ist, die über ein Getriebe gekoppelt sind, das einen mit zwei Abtriebswellen versehenen Drehmomenten­ teiler beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmomententeiler ein Planetengetriebe ist, dessen eine Abtriebswelle über ein Getriebe (67) mit dem nächstliegenden Radpaar verbunden ist, das mit einer Um­ kehrstufe zur Drehmomentübertragung für Rückwärtsfahrt ausgebildet ist, und dessen zweite Abtriebswelle einen Teil für eine Zusatzkraftübertragung des Verdichter­ rotor-Systems (12, 13) der Gasturbine darstellt, und sich als Antriebswelle (71) für das der Maschine fern gelegene Radpaar fortsetzt und einen Bremsfreilauf (70) und/oder eine betätigbare Kupplung (72) für Leerlauf bei Rückwärts­ fahrt aufweist.