DE4131163A1 - Antriebsaggregat fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat für ein Kraftfahrzeug, nach Hauptpatent (Patentanmeldung P 40 35 615.9).

Aus der DE-PS 34 17 227 ist ein Antriebsaggregat für ein Kraftfahrzeug bekannt, das einen vornliegenden Motor und ein hintenliegendes Getriebe umfaßt und diese Einheiten über ein Zentralrohr verbunden sind. Innerhalb des Rohres ist eine Antriebswelle angeordnet, die eine Antriebsverbindung zwischen Motor und Getriebe herstellt. Zur Vermeidung der Übertragung von tieffrequenten Schwingungen vom Motor zum Getriebe, insbesondere beim Überfahren von Bodenwellen oder dergleichen, dient ein torsionssteifes und dünnwandiges metallisches Wellrohr, das aber nicht gezielt auf die Hauptanregungsrichtung des Motors auslegbar ist, sondern nur eine gelenkige Verbindung darstellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Antriebsaggregat zu schaffen, das eine gezielte Abkoppelung von Schwingungen des Motors, insbesondere hochfrequenten Schwingungen, hervorgerufen durch unausgeglichene Massenkräfte und -momente, zum übrigen Antriebsaggregat gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß die Nachteile des Zentralrohrkonzepts hinsichtlich der Schwingungsanregungen vermieden werden, aber gleichzeitig die dem Zentralrohr typischen Vorteile beibehalten werden. Diese bestehen insbesondere in einer geringen Anzahl von Lagerstellen des Aggregats im Fahrzeug und in einer großen Abstützbasis für die Radantriebsmomente.

Es treten im Betriebsdrehzahlbereich meist ausgeprägte Biege- und Torsionsresonanzen des Gesamtaggregats auf, die vorzugsweise durch den Motor angeregt werden. Zur Vermeidung dieser Resonanzen ist das Aggregat in zwei Schwingungssysteme unterteilt, in der Weise, daß der Motor vom übrigen Aggregat, wie dem Getriebe mit verbundenem Zentralrohr mittels einer Abkoppelungseinrichtung, wie z. B. ein Verbindungsgelenk, abgekoppelt wird. Diese Einrichtung bzw. das Gelenk ist so abzustimmen, daß die Hauptanregungsrichtungen bzw. -ebenen des Motors in Hoch- und Querrichtung sowie bei Taumelanregung berücksichtigt werden.

So wird nach Ausführungen der Patentanmeldung P 40 35 615.9 ein Gelenk je nach Bauart des Motors und seinen Hauptanregungsrichtungen zwischengeschaltet, mit dem eine torsionssteife und biegemomentfreie Abkoppelung entweder in einer Y-Ebene oder in einer Z-Ebene erzielt wird. Eine andere Ausführung beinhaltet ein Gelenk, das eine torsionssteife und biegemomentfreie Abkoppelung in einer Z- und Y-Ebene gleichzeitig bewirkt. Auch ist eine Ausführung eines Gelenks, wie z. B. ein elastischer Ring, möglich, mit dem eine torsionsweiche und biegemomentfreie Abkoppelung erzielt wird.

Bei einer torsionsweichen Abkoppelung des Motors ist zur Abstützung der Motorantriebsmomente im Bereich des Getriebes eine aufbauseitige Abstützung über zwei an einer Konsole angeordnete Lager erforderlich.

Das Verbindungsgelenk sollte möglichst nahe dem Motor angeordnet sein, um bei Bewegungen desselben große Wege im Gelenk zu vermeiden. Auch sollte ein zusätzliches Lager am Zentralrohr mit einer möglichst großen Basis zum hinteren Lager des Getriebes angeordnet sein. Dieses Gelenk kann je nach den Erfordernissen als offenes Kreuzgelenk, Rundschnurring, als Elastomer-Formteil oder aus einer flexiblen Scheibe bestehen.

Nach einer weiteren Ausführung kann das Verbindungsgelenk auch als Gelenklager, bestehend aus einem Außen- und Innenring, ausgeführt sein, die jeweils gewölbte Gleitflächen aufweisen und eine Taumelbewegung des Motors, verursacht durch freie Massenkräfte, zum Tragrohr mit angebundenem Getriebe zulassen.

Hierdurch werden die Lagerstellen des Getriebes von Biegeschwingungen weitestgehend freigehalten. Das Gelenklager ist in der Weise ausgeführt, daß es radial spielfrei ist, aber axiale Kräfte übertragen kann und äußerst reibungsfrei ausgebildet ist.

Die Anordnung des Gelenklagers ist am freien, dem Motor zugerichteten Ende des Tragrohrs vorgesehen, wobei der Innenring in einer Aufnahme gehalten wird, die mit dem Tragrohr verbunden ist. Diese Aufnahme kann entweder aus einer auf das Rohr aufsteckbaren Hülse oder aber aus einem verlängerten Rohrteil bestehen.

Das Außenrohr stützt sich endseitig am Kupplungsgehäuse ab und ist von einem Spannring gehalten, der mit dem Kupplungsgehäuse verbunden wird. Damit die Lagerung auf dem Innenring in einfacher Weise durchführbar ist, weist dieser Längsschlitze auf, die ein Aufschieben auf die gewölbte Gleitfläche des Innenrings ermöglichen.

Ein am Lageraußenring in einer Nut eingelegter Gummi-Rundschnurring verhindert durch seine Vorspannung Klapperspiel in den Gehäuseteilen. Außerdem wird durch ihn Spielfreiheit im Lager über die gesamte Lebensdauer erreicht.

Eine Übertragung von Kräften bei einem Crash mit niedriger Geschwindigkeit vom Motor über das Gelenk und das Stützlager/Querträger auf den Fahrzeugboden wird ohne Beschädigung des Lagers abgestützt.

Die Werkstoffpaarung von Innen- und Außenring ist so gewählt, daß der aus Kunststoff bestehende Außenring auf einer Chromschicht des metallischen Innenringes gleitet.

Zur Abstützung des Tragrohres gegenüber dem Fahrzeugaufbau ist im Bereich des Gelenklagers ein mit definierten Kennungen ausgeführtes elastisches Lager angeordnet.

In vorteilhafter Weise ist das drehmomentübertragende Gelenk, insbesondere ein Kardangelenk, mit einer zentrischen Öffnung versehen. Hierdurch wird es möglich, die Kupplungswelle von einer Antriebsstellung in eine Reparaturstellung axial im Zentralwellenrohr zu verschieben, damit ein schneller Ausbau der Kupplung erfolgen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Antriebsaggregat, bestehend aus einem den Motor mit dem Getriebe verbindenden Zentralrohr,

Fig. 2 eine beispielhafte Darstellung des Motors mit seinen wesentlichen Hauptanregungsrichtungen,

Fig. 3 eine Darstellung des als Gelenklager ausgebildeten Verbindungsgelenks zwischen Tragrohr und Motor,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Verbindungsgelenks gemäß Fig. 3 mit Spannring,

Fig. 5 eine Ausführungsvariante des Verbindungsgelenks mit einem am Tragrohr angesetzten Innenring des Gelenks, und

Fig. 6 eine Ausführungsvariante des Verbindungsgelenks mit einem auf das Tragrohr aufgesetzten Innenring.

Das Antriebsaggregat 1 umfaßt im wesentlichen einen vornliegenden Motor 2 mit Kupplungsgehäuse 50 und eine hintenliegende Antriebseinheit 3 sowie ein mit dieser fest verbundenes Zentralrohr 4, das mit dem Motor 2 über eine Abkoppelungseinrichtung 5 verbunden ist. Der Motor 2 ist über wenigstens zwei Lager 6 und die Antriebseinheit 3, 4 ist über wenigstens ein Lager 7 am Fahrzeugaufbau abgestützt. Ein weiteres Lager 10 kann am Zentralrohr 4 oder am Motor 2 vorgesehen sein, wie in Fig. 1 näher dargestellt ist.

Im Zentralrohr 4 ist ein Zentralwellenrohr 80 bis zum Getriebe geführt, das mit einem drehmomentübertragenden Gelenk 77 verbunden ist, an das eine mit einem Gabelstück 76 antriebsverbundene Kupplungswelle 75 anschließt.

In Fig. 2 ist der Motor 2 mit seinen verschiedenen Hauptanregungsrichtungen dargestellt, wobei diese bei jeder Bauform des Motors auftreten können. So ist die Hauptanregungsrichtung des Motors 2 kreisförmig in Pfeilrichtung 11, in Z-Richtung (Pfeilrichtung 12) und in Y-Querrichtung (Pfeilrichtung 13) näher gezeigt. Um diese wesentlichen Hauptanregungsrichtungen berücksichtigen zu können, kann die Abkoppelungseinrichtung 5 entsprechend ausgelegt und abgestimmt werden, so daß sich zwei über das Gelenk reagierende Schwingungssysteme A und B, nämlich des Motors 2 und des übrigen Aggregats, bestehend aus dem Getriebe 3 mit angebundenem Zentralrohr 4, bilden.

Die Abkoppelungseinrichtung 5 besteht aus einem als Gelenklager ausgeführten Verbindungsgelenk 72; 73; 74 mit unterschiedlicher Ausbildung. Das Gelenk 72 umfaßt einen Innenring 51 und einen Außenring 52, die Winkel-Bewegungen zwischen dem vornliegenden Motor 2 mit Kupplungsgehäuse 50 und dem Zentralrohr 4 zulassen. Sie weisen jeweils gewölbte Gleitflächen auf, wobei die Gleitfläche 53 des Innenringes 51 nach außen gewölbt ist und die Gleitfläche 54 des Außenringes 52 entsprechend nach innen gewölbt ist. Die Wölbungen sind vorzugsweise als Kreisbogenabschnitte ausgeführt.

Der Innenring 51 der Einrichtung 5 ist mit dem Tragrohr 4 verbunden, wobei der aufgesetzte Außenring 52 über Schrauben 55 am Kupplungsgehäuse 50 befestigt ist, das wiederum mit dem Motorgehäuse verbunden wird, was nicht näher dargestellt ist.

Es sind verschiedene Ausführungen des Verbindungsgelenks hinsichtlich der Befestigung des Innenrings 51 mit dem Tragrohr 4 und dem Außenring 52 mit dem Kupplungsgehäuse 50 möglich.

So ist bei der Ausführung des Verbindungsgelenks 72 gemäß der Fig. 3 und 4 der Innenring 51 in einer Aufnahme 63 eines Rohrteils 57 zwischen einem Ringansatz 58 und einem Sperring 59 eingespannt gehalten. Das Rohrteil 57 ist in Verlängerung des Tragrohres 4 angeordnet und mit diesem fest verbunden.

Der Außenring 52 ist zwischen dem Kupplungsgehäuse 50 und einem Spannring 71 gehalten, der diesen stirnseitig sowie am Umfang übergreift.

Zum Überstecken des Außenrings 52 auf den Innenring 51 ist dieser mit Längsschlitzen 60 versehen, die über den Umfang verteilt angeordnet sind und sich etwa über die halbe Länge des Ringes 52 erstrecken.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Abkoppelungseinrichtung 5 gemäß Fig. 5 mit dem Verbindungsgelenk 73 ist der Innenring 51a an ein Rohrstück 61 angeformt bzw. in ein Rohrstück 61 eingearbeitet, das beispielsweise mit dem Zentralrohr 4 durch eine Schweißung fest verbunden wird.

Nach der Ausführung der Abkoppelungseinrichtung 5 mit dem Verbindungsgelenk 73 gemäß Fig. 6 ist der Innenring 51b auf einer Hülse 62 gehalten, die mit dem Zentralrohr 4 fest verbunden ist. Die Hülse 62 umfaßt eine Aufnahme 63b, welche an einem Ende einen Ringabsatz 64 aufweist, an den sich der Ring 51b stirnseitig abstützt. Am gegenüberliegenden Ende ist der Ring 51b über den Sperring 59 gehalten. Die Verbindung des Außenrings 52 mit dem Kupplungsgehäuse 50 kann, wie in Fig. 2 und 4 näher dargestellt, über den Spannring 71 erfolgen oder über ein abgewinkeltes Formelement 66. Der eine Schenkel 67 des Elements stützt sich am Gehäuse 50 ab und der andere Schenkel 68 übergreift die Stirnfläche des Außenringes 52. Mittels Schrauben 55 wird das Formelement 66 am Kupplungsgehäuse 50 festgesetzt.

Unmittelbar benachbart der Abkoppelungseinrichtung 5 ist das Tragrohr 4 über ein Lager 10 zum Fahrzeugaufbau hin abgestützt. Dieses Lager weist eine definierte Kennung auf, wobei es in Hochrichtung 69 und in Querrichtung weicher ausgeführt ist als in Längsrichtung 70. Desweiteren ist es mit einer relativ großen Basis b zum Lager 7 am Getriebe angeordnet.

Das drehmomentübertragende Gelenk 77 ist als Kardangelenk ausgebildet, das eine mit einem Gabelstück 76 verbundene Kupplungswelle 75 aufweist, die über eine Verzahnung 81 im Hals des Gabelstücks antriebsverbunden ist. Eine Befestigung erfolgt über eine Klemmhülse 78. Die Kupplungswelle 75 kann nach einem Lösen der Klemmhülse - welches von außen durch eine von einem Deckel 82 verschlossene Öffnung erfolgt - aus der Antriebsstellung C in Pfeilrichtung in eine Reparaturstellung D verschoben werden, wozu das Gelenk 77 eine zentrische Öffnung 79 aufweist. Durch diese axiale Verschiebbarkeit der Kupplungswelle 77 in ein Zentralwellenrohr 80 ist eine einfache und schnelle Austauschbarkeit der Kupplung möglich.

Claims (12)

1. Antriebsaggregat für ein Kraftfahrzeug mit einem am Fahrzeugaufbau in Lagern abgestützten vorderen Motor und einer hintenliegenden, über wenigstens ein elastisches Lager abgestützten Antriebseinheit und einem dazwischen angeordneten Zentralrohr, das am vorderen Ende zum Motor über eine Abkoppelungseinrichtung bewegbar und am hinteren Ende mit der Antriebseinheit starr verbunden ist, in der sich eine Antriebswelle erstreckt, die im Bereich der Verbindung ein drehmomentübertragendes Gelenk zwischen einer Kupplungswelle und der Antriebswelle aufweist und die Abkoppelungseinrichtung ein Verbindungsgelenk umfaßt, das abgestimmt den Motor in Hauptanregungsrichtung winkelbeweglich hält und zur Drehmomentabstützung der Antriebseinheit das Verbindungsgelenk und/oder ein Lagerungseinrichtung dient, nach Hauptpatent ........ (Patentanmeldung P 40 35 615.9), dadurch gekennzeichnet, daß die Abkoppelungseinrichtung (5) aus einem als Gelenklager ausgebildeten Verbindungsgelenk (72; 73; 74) mit einem Innenring (51; 51a; 51b) und einem Außenring (52) besteht, wobei der Innenring eine gewölbte Außen-Gleitfläche (53) aufweist, auf der eine entsprechend geformte Innen-Gleitfläche (54) des Außenringes (52) geführt ist.

2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (51) mit dem Tragrohr (4) und der Außenring (52) mit einem Gehäuse (50) der Kupplung verbunden ist und das Tragrohr (4) zum Gehäuse (50) schwenk- und drehbeweglich gehalten ist.

3. Antriebsaggregat nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (52) eine kleinere Gleitfläche aufweist als der Innenring (51).

4. Antriebsaggregat nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (51) am Ende des Tragrohres (4) in einer ortsfesten Aufnahme (63; 63b) zwischen einem Ringabsatz (64) und einem Sperring (59) gehalten ist.

5. Antriebsaggregat nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Aufnahme (63b) für den Innenring (51b) in einer auf das Tragrohr (4) aufgesteckten Hülse (62) angeordnet ist.

6. Antriebsaggregat nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Aufnahme (63) aus einer im verlängerten Rohrteil (57) des Tragrohrs (4) ausgebildeten Eindrehung besteht.

7. Antriebsaggregat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (52) zwischen einem Ansatz (50a) des Gehäuses (50) und einem Spannring (71) angeordnet ist, der den Außenring (52) umgibt und am Gehäuseansatz (50a) über Schrauben (55) befestigbar ist.

8. Antriebsaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (71) aus einem abgewinkelten Formelement (66) besteht, dessen einer Schenkel (67) über die Schrauben (55) mit dem Gehäuse (50) verbunden ist und dessen anderer Schenkel (68) den Außenring (52) übergreift und spannend hält.

9. Antriebsaggregat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (51; 51a; 51b) aus einem Metall besteht und die Außengleitfläche (53) eine Chromschicht aufweist.

10. Antriebsaggregat nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (52) aus einem Kunststoff besteht.

11. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragrohr (4) benachbart des Verbindungsgelenks (72; 73; 74) über ein elastisches Lager (10) abgestützt ist, das in Hochrichtung (69) und in Querrichtung mit einer weicheren Kennung ausgeführt ist als in Längsrichtung (70).

12. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungswelle (75) mit einem Gabelstück (76) des drehmomentübertragenden Gelenks (77) über eine Klemmhülse (78) lösbar verbunden ist, wobei ein Gelenkstern des Gelenks (77) eine zentrische Öffnung (79) zum Durchschieben der gelösten Kupplungswelle (75) von einer Antriebsstellung (C) in eine Reparaturstellung (D) in ein Zentralwellenrohr (80) aufweist.