DE4007424C2 - Antriebsaggregat für ein Fahrzeug - Google Patents
Antriebsaggregat für ein FahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Die Erfindung geht von einem Antriebsaggregat für ein Fahrzeug gemäß der DE 30 16
620 A1 aus. Dort wird ein hydraulisches Antriebsaggregat beschrieben, bei dem anstelle
eines sonst bei automatischen Kraftfahrzeuggetrieben üblichen hydrodynamischen
Drehmomentwandlers eine hilfskraftbetätigte mechanische Trennkupplung und ein als
Schwungmasse für den Antriebsmotor dienender Strömungswandler vorgesehen sind.
Das Pumpenrad des Strömungswandlers ist zudem über eine elektrische Maschine
antreibbar. Zur näheren Erläuterung der Funktionsweise des gattungsgemäßen
Antriebsaggregates wird auf die zuvor genannte Offenlegungsschrift verwiesen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, bei einem
gattungsgemäßen Antriebsaggregat die Betätigungseinrichtung der mechanischen
Trennkupplung so auszubilden, daß eine einfache und möglichst kurze Bauweise des
gesamten Antriebsaggregates erzielt wird. Eine derartige Kurzbauweise ist besonders bei
Fahrzeugen mit quer eingebautem Antriebsaggregat von großer Bedeutung.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der
Patentansprüche, 1, 6 oder 9. Eine besonders kurze Bauweise ist also möglich, wenn bei
einer zwischen einer mechanischen Trennkupplung deren Betätigung durch eine
Kolbenanordnung erfolgt, bei der das Kolbengehäuse an der dem Antriebsmotor
zugewandten Gehäuseaußenseite des Strömungswandlers oder an einem der
mechanischen Trennkupplung zugeordneten feststehenden Bauteil angeordnet ist. Eine
weitere alternative Möglichkeit zur Lösung der Aufgabe besteht darin, daß eine
Betätigung der mechanischen Trennkupplung durch eine Axialbewegung des Gehäuses
des Strömungswandlers erfolgt.
Zweckmäßige weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den
Unteransprüchen.
In der Zeichnung sind schematisch drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Dabei zeigt
Fig. 1: eine Ringkolbenanordnung, bei der das Kolbengehäuse an der dem
Antriebsmotor zugewandten Gehäuseaußenseite des Strömungswandlers
angeordnet ist,
Fig. 2: eine Ringkolbenanordnung, bei der das Kolbengehäuse an einem feststehenden
Bauteil der mechanischen Trennkupplung angeordnet ist, und
Fig. 3: ein Antriebsaggregat mit einem Gehäuse für den Strömungswandler, das in
axialer Richtung nachgiebige Abschnitte aufweist.
In den allen Figuren weisen Gleichteile eine einheitliche Bezifferung auf.
Man erkennt in Fig. 1 ein Antriebsaggregat für Fahrzeuge, bei dem die Leistung eines
Antriebsmotors 1 - hier eine Hubkolben-Brennkraftmaschine - über eine mechanische
Trennkupplung 2, einen Strömungswandler 3 und ein Geschwindigkeitswechselgetriebe 4
auf hier nicht dargestellte Antriebsräder des Fahrzeuges übertragen wird. Stellvertretend
durch eine Kupplung 5 werden innerhalb des Geschwindigkeitswechselgetriebes 4
angeordnete Schaltglieder angedeutet, die eine Unterbrechung des Antriebsstranges
ermöglichen. Mit 6 ist ein Pumpenrad des Strömungswandlers 3 bezeichnet, das hier
stoffschlüssig mit einem Gehäuse 7 und einer Schwungmasse 8 verbunden ist. Die
Schwungmasse 8 ist über eine elektrische Maschine 9 antreibbar, deren Läufer 9.1 an
der Schwungmasse 8 und deren Stator 9.2 an ortsfesten Gehäuseteilen des Fahrzeugs
befestigt ist. Das Gehäuse 7 des Strömungswandlers 3 ist mit Zapfen 10.1, 10.2 axial
verschiebbar in Lagerstellen 11.1, 11.2 gelagert. Das den Zapfen 10.1 umschließende
und drehfest mit diesem verbundene Außenlagerelement der Lagerstelle 11.1 ist mit
einem Druckplattenträger 12 verbunden, der seinerseits in einem Lager 13 der
Kurbelwelle 1.1 drehbar gelagert ist. Mit 14 ist ein Reibelement bezeichnet, das mit der
Kurbelwelle 1.1 fest verbunden und bei Beaufschlagung durch eine Andruckplatte 12.2
gegen eine Druckplatte 12.1 eine reibschlüssige Verbindung zwischen der
Schwungmasse 8 und dem Antriebsmotor 1 gewährleistet. An dem Gehäuse 7 ist ein
Ringkolbengehäuse 15 befestigt, in dem ein lochscheibenförmiger Kolben 16
konzentrisch zum Zapfen 10.1 verschiebbar ist. Zweckmäßigerweise wird das
Ringkolbengehäuse 15 durch einen Topf gebildet, der an seiner offenen Seite
flüssigkeitsdicht von dem Gehäuse 7 abgeschlossen wird. Aus einer hier nicht
dargestellten Ölpumpe erfolgt die Druckmittelbeaufschlagung des Kolbens 16 über eine in
einer Hohlwelle 17 angeordnete Versorgungsleitung 18 und Öldurchtrittsöffnungen 19.1,
19.2. An einer mit dem Kolben 16 verbundenen Betätigungsstange 20 ist eine Druckplatte
21 befestigt, durch die infolge der Bewegung des Kolbens 16 eine Tellerfeder 22
betätigbar ist. Diese ist zwischen zwei ringförmigen Auflagestellen 23 und 24 so
eingelegt, daß sie bei der in der Zeichnung mit durchgezogenen Linien dargestellten Lage
die Druckplatte 21 mit zum Strömungswandler 3 gerichteter Vorspannkraft beaufschlagt.
Ferner ist bei dem Strömungswandler 3 mit 25 ein Turbinenrad und mit 26 ein Leitrad
beziffert, das über einen Freilauf 27 an ortsfesten Teilen des Getriebegehäuses
abstützbar ist.
Die schematische Darstellung in Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Antriebsaggregat in
seiner Ausgangsstellung, also in einer Stellung vor Inbetriebnahme des Fahrzeugs. Die
mechanische Trennkupplung 2 befindet sich in Öffnungsstellung, so daß die die
elektrische Maschine 9 tragende Schwungmasse 8 vom Antriebsmotor 1 entkoppelt ist.
Unter der Voraussetzung, daß der Antriebsstrang innerhalb des
Geschwindigkeitswechselgetriebes durch die Öffnung der Kupplung 5 unterbrochen ist,
kann die elektrische Maschine 9 zum Anlassen des Antriebsmotors 1 benutzt werden. Für
diesen Anlaßvorgang ist durch die elektrische Maschine 9 die Schwungmasse 8 zunächst
auf eine vorgebbare Drehzahl zu beschleunigen. Anschließend wird durch Schließen der
Trennkupplung 2 der Antriebsmotor 1 angelassen. Für die Schließbewegung der
Trennkupplung 2 wird in Abhängigkeit von Signalen einer hier nicht dargestellten
Steuereinrichtung der Kolben 16 mit Drucköl aus dem Geschwindigkeitswechselgetriebe
4 oder durch eine gesonderte Druckölversorgung in der Weise beaufschlagt, daß die
Tellerfeder 22 in die gestrichelt dargestellte Position bewegt wird. Diese
Verstellbewegung führt zu einer Axialbewegung des aus Strömungswandler 3 und
Schwungmasse 8 bestehenden Zusammenbaus in Pfeilrichtung A. Bei der ebenfalls
gestrichelt dargestellten Position dieses Zusammenbaus wird die Trennkupplung 2
geschlossen, indem die Andruckplatte 12.2 das Reibelement 14 gegen die Druckplatte
12.1 preßt. Nach dem Schließen der Trennkupplung 2 kann die elektrische Maschine 9
ausgeschaltet und die Kupplung 5 geschlossen werden, so daß eine durch den
Antriebsmotor 1 erzeugte Antriebsleistung auf die Fahrzeugräder übertragen werden
kann.
Zur Umschaltung auf Elektroantrieb oder bei Verwendung des Strömungswandlers 3 als
Schwungradspeicher ist die Trennkupplung 2 in Öffnungsrichtung zu betätigen. Zu
diesem Zweck wird bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die
Druckbeaufschlagung des Kolbens 16 aufgehoben, so daß unter der Wirkung der
Rückstellkraft der Tellerfeder 22 eine Bewegung des aus Strömungswandler 3 und
Schwungmasse 8 bestehenden Zusammenbaus entgegen der Pfeilrichtung A erfolgt.
Alternativ zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Betätigung der
Trennkupplung 2 auch mit einem axial beweglichen Druckplattenträger 12 gegen eine
axial feststehende Druckplatte 12.1 möglich. Eine weitere Möglichkeit zur Variation der
Bewegungskinematik besteht darin, daß die Tellerfeder 22 im vorgespannten Zustand die
Trennkupplung 2 geschlossen hält. Der Kolben 16 würde in diesem Falle dann
ausschließlich für das Öffnen der Trennkupplung 2 betätigt.
Prinzipiell ist auch eine Beaufschlagung des Kolbens 16 über eine Verbindung zum
Druckschmierungssystem des Antriebsmotors 1 denkbar. In diesem Falle würde das Öl
des Druckschmierungssystems über eine Radialbohrung des Lagers 13 einer
Zentralbohrung des Druckplattenträgers 12 zugeführt und von dort über eine weitere
Zentralbohrung und mindestens eine Radialbohrung in dem Gehäusezapfen 10.1 dem
Ringkolbengehäuse 15 zugeführt werden.
Eine besonders kurze Bauweise für das erfindungsgemäße Antriebsaggregat ergibt sich
insbesondere dann, wenn das Ringkolbengehäuse 15 - wie in Fig. 1 dargestellt - in
seiner radialen Ausdehnung auf den von den Schaufeln des Turbinenrades 25
umschlossenen Bereich begrenzt ist. Das Ringkolbengehäuse 15 wird also in einer
ohnehin vorhandenen Mulde des Gehäuses 7 angeordnet und beansprucht daher keinen
zusätzlichen axialen Bauraum. Zur Erzielung eines möglichst kurzen Bauraumes sind die
Abmessungen der gesamten Betätigungseinrichtung zum Erreichen einer vorgebbaren
Betätigungskraft so zu optimieren, daß die mit Öldruck beaufschlagbare Fläche des
Kolbens 16 möglichst groß und der Verschiebeweg des Kolbens 16 in Abhängigkeit von
den aus der Anordnung der Auflagestellen 23 und 24 resultierenden Hebelverhältnissen
möglichst gering wird.
Der Aufbau des in der Fig. 2 ebenfalls schematisch dargestellten Antriebsaggregates ist
nahezu identisch mit dem Aufbau in Fig. 1. Allerdings ist das Ringkolbengehäuse 15
hier an dem axial feststehenden Druckplattenträger 12 angeordnet. Dieser ist mit
Ölzuleitungen 28 versehen, die mit dem in der Zeichnung nicht dargestellten
Druckschmierungssystem des Antriebsmotors 1 verbunden sind. Das Gehäuse 7 ist
durch den Kolben 16 über die Betätigungsstange 20 beaufschlagbar. Der seinerseits mit
Öldruck beaufschlagte Kolben 16 führt also eine Verschiebung des Gehäuses 7 in
Pfeilrichtung A herbei und ermöglicht so analog zu der in Fig. 1 beschriebenen Weise
das Schließen der mechanischen Trennkupplung 2. Selbstverständlich kann die
Beaufschlagung des Gehäuses 7 auch über ein Tellerfedersystem erfolgen, wenn aus
Dimensionierungsgründen eine Verstärkung der dem Kolben 16 erzeugten
Betätigungskraft erforderlich wird.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 7 des
Strömungswandlers 3 gleichzeitig die Betätigungseinrichtung zum Schließen der
mechanischen Trennkupplung 2. Zu diesem Zweck ist am inneren Rand der Wölbung des
Gehäuses 7 ein nachgiebiger Abschnitt 29 vorgesehen, der bei Beaufschlagung des
Innenraums des Strömungswandlers 3 mit Öldruck eine axiale Verschiebung der radial
äußeren Gehäusebereiche in Pfeilrichtung A ermöglicht. Die Wandung 30 im Bereich der
Wölbung des Gehäuses 7 ist besonders deformationssteif ausgelegt, damit der
Fliehkraftdruck der hydraulischen Flüssigkeit im Wandler bei hohen Drehzahlen nicht
durch Verformung des Gehäuses 7 in axialer Richtung die Schaltfunktion der
Trennkupplung 2 beeinflußt. Analog zu den Darstellungen in den Fig. 1 und 2 ist die
Position des Strömungswandlers 3 bei geschlossener Trennkupplung 2 auch hier
gestrichelt dargestellt.
Der für das Einrücken der mechanischen Trennkupplung 2 vorzugebende Schaltdruck in
dem Strömungswandler 3 ist so zu bemessen, daß der bei steigenden Drehzahlen des
Antriebsmotors 1 größer werdende Fliehkraftdruck der hydraulischen Flüssigkeit, der im
wesentlichen eine Verschiebung des Gehäuses entgegen der Pfeilrichtung A bewirkt, das
Schließverhalten der Trennkupplung 2 nicht stört. Der Schaltdruck kann in einer
Getriebeölpumpe des Geschwindigkeitswechselgetriebes 4, im Druckschmierungssystem
des Antriebsmotors 1, in einer dem Strömungswandler 3 zugeordneten Wandlerölpumpe
oder in einer durch einen Elektromotor separat antreibbaren Ölpumpe erzeugt werden. Im
Fahrzeug ohnehin vorhandene Servosysteme - beispielsweise für Lenkhilfen,
Bremskraftverstärker oder Fahrwerkhöhenverstellungen - können einzeln oder im
Verbund ebenso zur Erzeugung eines Schaltdruckes verwendet werden. Darüber hinaus
ist auch eine Kombination der zuvor genannten Druckerzeuger in der Weise denkbar, daß
sich die Druckanteile zu einem vorgebbaren Gesamtdruck addieren.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt. So sind beispielsweise auch Kombinationen von
Merkmalen der in den Fig. 1 bis 3 erläuterten Ausführungsbeispiele möglich.
Claims (18)
1. Antriebsaggregat für ein Fahrzeug mit einem zwischen einem vorzugsweise als
Hubkolben-Brennkraftmaschine ausgebildeten Antriebsmotor (1) und einem
Geschwindigkeitswechselgetriebe (4) angeordneten Kupplungssystem, das im
wesentlichen eine mit einer Betätigungseinrichtung versehene mechanische
Trennkupplung (2) und einen nachgeschalteten Strömungswandler (3) aufweist,
dessen als Schwungmasse des Antriebsmotors (1) dienendes Pumpenrad (6) mit
einer elektrischen Maschine (9) verbunden und durch die mechanische
Trennkupplung (2) von dem Antriebsmotor (1) lösbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungseinrichtung wenigstens eine Kolbenanordnung aufweist, bei der
das Kolbengehäuse an der dem Antriebsmotor (1) zugewandten Gehäuseaußenseite
des Strömungswandlers (3) angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenanordnung ein
konzentrisch zur Rotationsachse des Strömungswandlers (3) angeordnetes
Ringkolbengehäuse (15) aufweist, in dem ein durch fluidisches Arbeitsmedium
beaufschlagbarer, lochscheibenförmiger Kolben (16) axial zur Betätigung der
mechanischen Trennkupplung (2) verschiebbar ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnfläche des
Ringkolbengehäuses (15) durch die dem Antriebsmotor (1) zugewandte
Gehäuseaußenseite des Strömungswandlers (3) gebildet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem
Strömungswandler (3) die radiale Ausdehnung des Ringkolbengehäuses (15) im
wesentlichen auf den von den Schaufeln des Turbinenrades (25) umschlossenen
Bereich begrenzt ist.
5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das fluidische
Arbeitsmedium durch eine Pumpeinrichtung über eine den Strömungswandler (3)
durchsetzende Hohlwelle (17) dem Innenraum der Ringkolbenanordnung zuführbar
ist.
6. Antriebsaggregat für ein Fahrzeug mit einem zwischen einem vorzugsweise als
Hubkolben-Brennkraftmaschine ausgebildeten Antriebsmotor (1) und einem
Geschwindigkeitswechselgetriebe (4) angeordneten Kupplungssystem, das im
wesentlichen eine mit einer Betätigungseinrichtung versehene mechanische
Trennkupplung (2) und einen nachgeschalteten Strömungswandler (3) aufweist,
dessen als Schwungmasse des Antriebsmotors (1) dienendes Pumpenrad (6) mit
einer elektrischen Maschine (9) verbunden und durch die mechanische
Trennkupplung (2) von dem Antriebsmotor (1) lösbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungseinrichtung für die mechanische Trennkupplung im wesentlichen
durch das Gehäuse (7) des Strömungswandlers (3) gebildet ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) des
Strömungswandlers (3) in axialer Richtung nachgiebige Abschnitte (29) aufweist,
durch die unter der Wirkung eines von einer Pumpeinrichtung erzeugten
Strömungswandler-Innendruckes die radial äußeren Bereiche des Gehäuses (7) zur
Betätigung der mechanischen Trennkupplung (2) verschiebbar sind.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) des
Strömungswandlers (3) im wesentlichen innerhalb des von den Schaufeln des
Turbinenrades (25) radial umschlossenen Bereiches die nachgiebigen Abschnitte
(29) aufweist, und daß die die Räder (6, 25, 26) des Strömungswandlers (3)
umgebenden Gehäuseabschnitte eine hohe Deformationssteifigkeit aufweisen.
9. Antriebsaggregat für ein Fahrzeug mit einem zwischen einem vorzugsweise als
Hubkolben-Brennkraftmaschine ausgebildeten Antriebsmotor (1) und einem
Geschwindigkeitswechselgetriebe (4) angeordneten Kupplungssystem, das im
wesentlichen eine mit einer Betätigungseinrichtung versehene mechanische
Trennkupplung (2) und einen nachgeschalteten Strömungswandler (3) aufweist,
dessen als Schwungmasse des Antriebsmotors (1) dienendes Pumpenrad (6) mit
einer elektrischen Maschine (9) verbunden und durch die mechanische
Trennkupplung (2) von dem Antriebsmotor lösbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Betätigungseinrichtung wenigstens eine Kolbenanordnung aufweist, die an einem
der mechanischen Trennkupplung (2) zugeordneten feststehenden Bauteil
(Druckplattenträger 12) angeordnet ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des
Strömungswandlers (3) durch die Kolbenanordnung (Ringkolbengehäuse 15)
beaufschlagbar ist.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenanordnung
durch eine Pumpeinrichtung fluidisches Arbeitsmedium zuführbar ist.
12. Anordnung nach Anspruch 5 oder 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pumpeinrichtung eine dem Strömungswandler (3) allein zugeordnete
Wandlerölpumpe ist.
13. Anordnung nach Anspruch 5 oder 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pumpeinrichtung eine Getriebeölpumpe des Geschwindigkeitswechselgetriebes (4)
ist.
14. Anordnung nach Anspruch 5 oder 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pumpeinrichtung eine dem Druckschmierungssystem des Antriebsmotors 1
zugeordnete Motorölpumpe ist.
15. Anordnung nach den Ansprüchen 5 oder 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pumpeinrichtung allein durch einen Elektromotor antreibbar ist.
16. Anordnung nach den Ansprüchen 5 oder 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pumpeinrichtung mit ohnehin im Fahrzeug vorhandenen Servosystemen verbindbar
ist.
17. Anordnung nach den Ansprüchen 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pumpeinrichtung eine Kombination wenigstens zweier verschiedener Ölpumpen ist.
18. Anordnung nach den Ansprüchen 11 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ölzufuhr über Ölzuleitungen (28) erfolgt, die innerhalb der Kurbelwelle (1.1) und
innerhalb des der mechanischen Trennkupplung zugeordneten feststehenden
Bauteils (Druckplattenträger 12) angeordnet sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition |