DE3940945A1

DE3940945A1 - Antriebsaggregat fuer fahrzeuge, insbesondere pkw

Info

Publication number: DE3940945A1
Application number: DE19893940945
Authority: DE
Inventors: Wilfried Ball
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1989-12-12
Filing date: 1989-12-12
Publication date: 1990-12-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat für Fahr zeuge, insbesondere PKW, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Bauart.

Ein derartiges Antriebsaggregat ist beispielsweise aus der DE-A-36 19 351 bekannt. Bei diesem Aggregat sind dem mit einem Antriebsstrang verbundenen Getriebe drei in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnete Brenn kraftmaschinen zugeordnet, wobei die dem Getriebe benachbarte, über eine Trennkupplung verbundene Brenn kraftmaschine als Primärantrieb des Fahrzeuges dient. Die zweite und dritte Brennkraftmaschine werden ent sprechend einer die Leistung des Primärantriebes über steigenden Anforderung nacheinander automatisch über Kupplungen zugeschaltet.

Alle Brennkraftmaschinen des Antriebsaggregates sind, um dessen Aufbau und Steuerung zu vereinfachen, unter einander im Grundaufbau und in der Leistung identisch. Ein hervorstechender Nachteil dieser als Module eines Antriebsaggregates dienenden Brennkraftmaschinen ist die Reihenanordnung der Arbeitsräume bzw. Zylinder mit der Folge einer erheblichen Baulänge des Antriebsaggregates. Hinsichtlich der gesamten Baulänge des Antriebsaggre gates erweist sich ferner der Anteil für die Kupplungs einrichtungen zwischen dem ersten und zweiten sowie zwischen dem zweiten und dritten Modul nicht unerheb lich, wobei eine wesentliche Verringerung der Baulänge der für diesen Zweck geeignet erscheinenden bekannten Kupplungseinrichtungen derzeit nicht möglich erscheint.

Ausgehend einerseits von der Erkenntnis, daß die Bau länge der zwischen den Modulen erforderlichen Kupp lungseinrichtungen nicht wesentlich reduziert werden kann, und andererseits im Hinblick auf das Erfordernis eines relativ hohen Leistungsniveaus jedes Moduls bzw. jeder Brennkraftmaschine ergibt sich als der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, die Gesamt-Baulänge eines aus Modulen gebildeten Antriebsaggregates ohne Einbuße an Leistungsniveau zu reduzieren.

Diese Aufgabe löst die Erfindung in überraschend ein facher Weise dadurch, daß die Arbeitsräume jeder Brenn kraftmaschine um die jeweilige Maschinenwelle verteilt angeordnet sind. Dieses Erfindungsprinzip kann über zeugend anhand der im Anspruch 2 beschriebenen Ausge staltung dargestellt werden, wobei eine als Hubkolben motor gestaltete Brennkraftmaschine bzw. gestaltetes Modul die Hub- bzw. Arbeitsräume im wesentlichen in einer quer zur Maschinenwelle gerichteten Ebene auf weist. Mit der Anordnung der Arbeitsräume auf einem Umfang um die Maschinenwelle in einer Ebene ist in vorteilhafter Weise eine äußerst kurzbauende, als Modul dienende Brennkraftmaschine erzielt, bei der das ge wünschte Leistungsniveau durch eine entsprechende Anzahl an Arbeitsräumen auf einem Umfang um die Maschinenwelle leicht erzielt ist. Wie ferner aus Anspruch 9 hervor geht, ist das im Anspruch 1 dargelegte Erfindungsprinzip auch für als Kreiskolbenmotor gestaltete Module ver wendbar, wobei die Arbeitsräume bekanntlich ebenfalls in einer Ebene auf einem Umfang um die Maschinenwelle angeordnet sind. Mit der bevorzugten Beanspruchung der am stärksten verbreiteten Motorbauarten sind selbst verständlich nicht die übrigen, weniger bekannten Motorbauarten von der Erfindung ausgeschlossen. Ebenso verhält es sich mit den bekannten Brenn- und Arbeits verfahren, wovon im Anspruch 7 lediglich auf einen Zweitakt-Ottomotor als Modul bzw. Einzel-Brennkraft maschine Bezug genommen ist.

In weiterer Fortbildung der Erfindung nach den Ansprü chen 1 und 2 kann eine als Antriebsaggregat-Modul dienende Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 für ein relativ hohes Leistungsniveau als Sternmotor gestaltet sein. Dementsprechend ergibt sich bei einem aus gleich artigen Modulen aufgebautem Antriebsaggregat ein mehr reihiger Sternmotor. Mehrreihige Sternmotore, wie z. B. aus der DE-C-7 10 140 bekannt, sind zwar Antriebsaggre gate von hohem Leistungsniveau bei kleinem Bauraum und mäßiger Baulänge, die jedoch bei Teilleistung durch den Betrieb in allen Sternen erheblich verlustbehaftet sind. Dank der Erfindung ist dieser Nachteil bei einem als mehrreihigen Sternmotor aus Stern-Modulen aufgebautem Antriebsaggregat vorteilhaft vermieden.

Eine hinsichtlich Bauaufwand und Leistungsniveau vor teilhafte Abwandlung bzw. Sonderform eines Sternmotors ist nach Anspruch 4 die Gestaltung eines Moduls als X-Motor, der am Umfang gleich oder ungleich verteilt angeordnete Arbeits- bzw. Hubräume aufweist. Ein mehr reihiger X-Motor mit in jeder Ebene gleichmäßig verteilt angeordneten vier Arbeitsräumen in Hub-Zylindern ist zwar aus der US-23 18 599 für sich bekannt, jedoch mit durchgehender Maschinenwelle und damit auch mit dem weiter oben für einen mehrreihigen Sternmotor beschrie benen Nachteil hoher Verlustleistung behaftet. Weiter ist aus der DE-C-7 61 270 ein X-Motor für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem zwei Zylinderpaare eine flache X-Form bilden. Da die Zylinderpaare jedoch in zwei parallelen Ebenen hintereinander angeordnet sind, ergibt sich hiermit eine ungünstige Baulänge der Brennkraftmaschine, womit die Verwendung einer derartigen Brennkraftmaschine als Antriebsaggregat-Modul ausscheidet.

Eine für die Erfindung vorteilhafte Ausgestaltung eines Moduls als X-Motor nach Anspruch 4 ergibt sich in Kombination mit den weiteren Ansprüchen 7 und 8, wonach der X-Motor als Zweitakt-Ottomotor vorgesehen ist und dessen Maschinenwelle über ein Kurbelschleifengetriebe mit den Hubkolben in Verbindung steht. Zwar sind der artige X-Motore mit zueinander senkrechten Zylinder achsen paarweise einander gegenüberliegender Zylinder beispielsweise aus der US-45 12 291 und der EP-A- 01 87 930 je für sich bekannt, jedoch fehlt diesen Schriften ein Hinweis in Richtung der Erfindung, einzelne X-Motore unter Zwischenschaltung von Kupplungseinrichtungen zu einem kurzbauenden Antriebsaggregat zu vereinen.

Zur Erzielung einer relativ tiefen Einbaulage eines aus Modulen aufgebauten Antriebsaggregates kann jedes Modul nach Anspruch 5 aus einem V-Motor gebildet sein. Zwar sind aus der DE-A-27 47 131 zwei V-Motore in Reihe unter Vermittlung einer Abtriebseinrichtung zu einem Antriebs aggregat zusammengefaßt, jedoch ist hierbei in der Regel ein ständiger Parallelbetrieb beider Module vorgesehen. Mit der Erfindung ist daher dieses bekannte Antriebs aggregat nicht vergleichbar.

Gemäß Anspruch 6 kann schließlich eine als Modul des Antriebsaggregates dienende Brennkraftmaschine als Boxermotor gestaltet sein, der weiter in Kombination mit den Ansprüchen 7 und 8 als Zweitaktmaschine mit Kurbel schleifengetriebe zur Verbindung mit den Hubkolben für einfachen Aufbau bei hohem Leistungsniveau ausgebildet ist. Ein derartiger Boxermotor ist zwar aus der DE-C-4 09 919 bekannt, jedoch nicht in der Verwendung als Modul- Motor für ein aus mehreren Modulen aufgebautes Antriebs aggregat für Fahrzeuge.

Die in den Ansprüchen bevorzugt genannten Motorbauarten für die Antriebsaggregat-Module ermöglichen in weiterer vorteilhafter Weise eine für eine effektive Kühlluft führung günstige gegenseitige Zuordnung, so daß nach Anspruch 10 bei flüssigkeitsgekühlten Brennkraftma schinen bzw. Modulen eine Kühleinrichtung lediglich für ca. 2/3 der Maximalleistung sämtlicher Module zu di mensionieren ist.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schema tisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein aus Modulen gebildetes Antriebsaggregat in einem PKW,

Fig. 2 ein einzelnes, als X-Motor gestaltetes Modul schematisch in Stirnansicht.

Ein PKW 1 ist im Frontbereich 2 mit einem Antriebs aggregat 3 ausgerüstet, das mehrere mit ihren gemäß der Achse 4 fluchtenden Maschinenwellen über Kupplungsein richtungen 5 leistungsbedarfsabhängig verbindbare Brennkraftmaschinen 6 und ein über eine Kupplungsein richtung 7 verbundenes Getriebe 8 zu einem Antriebs strang 9 umfaßt. Die als Module des Antriebsaggregates 3 dienenden Brennkraftmaschinen 6 sind in Richtung der Achse 4 bzw. in Fahrtrichtung dadurch kurzbauend gestal tet, daß jedes Modul bzw. jede Brennkraftmaschine 6 um die jeweilige Maschinenwelle verteilt angeordnete Arbeitsräume aufweist.

Bei einer als Hubkolbenmotor ausgebildeten Brennkraft maschine 6 sind die Arbeits- bzw. Hubräume im wesent lichen in einer zur Achse 4 bzw. zur Maschinenwelle quer gerichteten Ebene angeordnet. Mit der Anordnung der Arbeits- bzw. Hubräume in einer Ebene auf einem Umfang um die Maschinenwelle kann eine entsprechend dem ge wünschten Leistungsniveau als Modul dienende Brenn kraftmaschine 6 mit einer entsprechenden Vielzahl an Arbeits- bzw. Hubräumen vorteilhaft kurzbauend gestaltet werden und somit über mehrere, miteinander lastabhängig automatisch kuppelbare Module 6 ein leistungsfähiges Antriebsaggregat 3 von relativ kurzer Baulänge bzw. günstigem Einbauraum erzielt werden.

Die in Fig. 2 gezeigte Brennkraftmaschine 6 ist ein X-Motor, bei dem die Zylinderachsen 10, 11 gegenüber liegender Zylinderpaare 12, 13 senkrecht aufeinander stehen. Zur Erzielung eines einheitlichen und einfachen Aufbaues des Antriebsaggregates 3 ist ferner jede als X-Motor gestaltete Brennkraftmaschine 6 bzw. jedes Modul als Zweitakt-Ottomotor ausgestaltet, wobei weiter zur Reduzierung dynamischer Triebwerkskräfte die Maschinen welle jedes X-Motors 6 über ein nicht gezeigtes Kurbel schleifengetriebe mit den Hubkolben in Verbindung steht. Bezüglich baulicher Einzelheiten eines X-Motors wird auf die US-45 12 291 und die EP-A-01 87 930 verwiesen.

Die als X-Motore gestalteten Brennkraftmaschinen 6 bzw. Module lassen sich hinsichtlich effektiver Kühlluft führung relativ zueinander günstig anordnen, so daß bei wassergekühlten Brennkraftmaschinen 6 eine Kühleinrich tung mit einem Wärmetauscher 14 genügt, der etwa für 2/3 der Maximalleistung sämtlicher betriebenen Module 6 des Antriebsaggregates 3 ausgelegt ist.

Claims

1. Antriebsaggregat für Fahrzeuge, insbesondere PKW,

- umfassend mehrere, mit ihren Maschinenwellen über Kupplungseinrichtungen (5) leistungsbedarfsabhängig verbindbare Brennkraftmaschinen (6) und ein Getriebe (8), wobei
- jede als Modul des Antriebsaggregates (3) dienende Brennkraftmaschine (6) mehrere Arbeitsräume (z. B. Hubräume) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
- daß die Arbeitsräume jeder Brennkraftmaschine (6) um die jeweilige Maschinenwelle (Achse 4) verteilt angeordnet sind.

2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennkraftmaschine (6) als Hub-Kolbenmotor mit im wesentlichen in einer zur Maschinenwelle (Achse 4) quer gerichteten Ebene angeordneten Hubräumen gestaltet ist.

3. Antriebsaggregat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennkraftmaschine (6) ein Sternmotor ist.

4. Antriebsaggregat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennkraftmaschine (6) ein X-Motor ist.

5. Antriebsaggregat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennkraftmaschine (6) ein V-Motor ist.

6. Antriebsaggregat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennkraftmaschine (6) ein Boxermotor ist.

7. Antriebsaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennkraftmaschine (6) als Zweitakter, insbesondere als Zweitakt- Ottomotor ausgebildet ist.

8. Antriebsaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinenwelle (Achse 4) einer Brennkraftmaschine (6) über ein Kurbelschleifengetriebe mit den Hubkolben in Verbindung steht.

9. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brennkraftmaschine (6) ein Kreiskolbenmotor ist.

10. Antriebsaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei flüssigkeitsge kühlten Brennkraftmaschinen (6) eine Kühleinrich tung lediglich für ca. 2/3 der Maximalleistung sämtlicher Module dimensioniert ist.