DE4324851A1 - Triebwerk für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugtriebwerk und ins­ besondere ein Triebwerk, in welchem ein Getriebe quer un­ mittelbar hinter dem querliegenden Motor mit einer Motor­ kurbelwelle und einer parallel dazu liegenden Getriebeab­ triebswelle eingebaut ist.

Bei einer herkömmlichen Anordnung eines Kraftfahrzeugtrieb­ werkes, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, sind ein Motor 91 und ein Getriebe 92 in Reihe in Längsrichtung eines Autos eingebaut, so daß Antriebs- und Abtriebswellen des Getrie­ bes in gerader Linie mit einer Abtriebswelle des Motors, wie einer Kurbelwelle, ausgerichtet sind. Ein solcher Triebwerksaufbau eignet sich jedoch nicht gut für eine entsprechende Anpassung zum Bau von kompakten Triebwerken und tiefgezogenen Motorhaubenkonturen.

Die ungeprüfte japanische Offenlegungsschrift Nr. 1-316 561 aus welcher ein Beispiel in Fig. 2 dargestellt ist, offen­ bart eine herkömmliche Lösung für kompakte Triebwerke, in welcher ein Motor 93 im Motorraum querliegend angeordnet und mit einem unmittelbar dahinterliegenden gleichfalls querliegend eingebauten Getriebe 94 verbunden ist, so daß die Getriebeabtriebswelle parallel zur Abtriebswelle des Motors 93 zu liegen kommt. Eine Energieübertragungsvorrich­ tung 95 ist an einem Ende der Motorabtriebswelle befestigt, und erstreckt sich nach hinten zu einem Punkt, an welchem sie mit einer seitwärts gerichteten Antriebswelle des Ge­ triebes verbunden ist, um die Energieübertragung von der Abtriebswelle des Motors 93 zur Antriebswelle des Getriebes 94 zu erleichtern.

Ferner ist ein Zweiradantriebsdifferential 97 am rückwärti­ gen Bereich des Getriebegehäuses 96 eingebaut, und Vorder­ radantriebsachsen 98 und 99 sind an seiner rechten und lin­ ken Seite angeschlossen.

Der in Fig. 2 dargestellte herkömmliche Typ eines Trieb­ werks ist kompakter als Triebwerke, welche die in Fig. 4 dargestellte Reihenlängsanordnung verwenden, und erweist sich insbesondere vorteilhaft für Fahrzeuge mit niederen Motorhaubenkonturen. Bei diesem Triebwerk ist das Differen­ tial 97 am Ende der Kurbelwelle des Motors 93 angeordnet und das Getriebe 94 befindet sich oberhalb und zwischen der Kurbelwelle des Motors 93 und Antriebsachsen des Differen­ tials 97. Bei dieser Anordnung wird, falls eine meßbare Verbesserung durch Verkürzen des vorderen Fahrzeugüberhangs durch Neigen des Motors 93 zum Fahrzeugheck hin erzielt wird, der Raum zwischen der rückwärtigen Motoroberfläche 93 und einer Trennwand knapp und eng, so daß die Planungsfrei­ heit zur Anordnung des Getriebes 94 und des Differentials 97 beschränkt wird. Dies ist ein Problem, welches insbeson­ dere bei V-Motoren auftritt.

Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeugtriebwerk zu schaffen, in wel­ chem ein Differential mittig am Ende einer Motorkurbelwelle und mittig zu dieser angeordnet und ein Getriebe so einge­ baut ist, daß der zwischen und unterhalb der Kurbelwellen­ mitte und des Differentials vorhandene Raum effizient ge­ nutzt wird, so daß es möglich wird, den Motor zum Fahrzeug­ heck hin zu neigen, um eine Verringerung des Fahrzeugüber­ hangs und einen Aufbau zu erhalten, bei welchem Hilfsaggre­ gate des Motors wirksamer vor dem Motor angeordnet werden können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kraftfahrzeugtriebwerk zu schaffen, bei welchem eine entscheidende Verbesserung bei der Raumnutzung durch den Einbau eines Getriebes in der Weise erreicht wird, daß sei­ ne einen großen Durchmesser aufweisende Hauptabtriebswelle unterhalb seiner einen kleineren Durchmesser aufweisenden Gegenabtriebswelle angebracht wird, so daß es möglich wird, das Getriebe geschickt in einem kleinen, hinter dem Motor ausgebildeten Raum einzubauen.

Die vorstehenden Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dadurch gelöst, daß ein Kraftfahrzeugtriebwerk ein­ schließlich eines quer im Motorraum liegenden Motors vorge­ sehen ist. Der Kraftübertragungsteil umfaßt ferner ein hin­ ter dem Motor angeordnetes Differential, wie ein Vorderdif­ ferential, und ein hinter dem Motor angeordnetes Getriebe mit seiner Primär- oder Hauptabtriebswelle, wie einer Ge­ triebeabtriebswelle, welche parallel zur Motorkurbelwelle sowie zwischen und unter dem Motor und dem Differential an­ geordnet ist.

Das Getriebe ist insbesondere so eingebaut, daß seine Primärabtriebswelle tiefer als seine Sekundär- oder Gegen­ abtriebswelle bezüglich der Kurbelwelle angeordnet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Triebwerk ist das Vorderdifferen­ tial in der Weise angebracht, daß die Mittelachse der An­ triebswelle am Ende der Mittelachse der Kurbelwelle sitzt, und das Getriebe ist zwischen und unter dem Motor und dem Differential eingebaut.

Dieser Aufbau des Getriebes nützt einen unter und zwischen dem Getriebe und dem Vorderdifferential vorhandenen Raum effizient aus und ermöglicht ferner, den V-Motor zum Fahr­ zeugheck hin zu neigen. Die Neigung des V-Motors nach hin­ ten verkürzt den vorderen Überhang des Fahrzeugaufbaus, so daß die Schaffung einer Karosserie mit kürzerer Nase möglich wird. Sie schafft ferner einen Raum vor dem V-Mo­ tor, in welchem die mit dem Motor in Zusammenhang stehenden Zusatzeinrichtungen, wie beispielsweise ein Luftkompressor, eine Servolenkungspumpe und ein Katalysator effizient un­ tergebracht sind. Da ferner das Getriebe mit seiner Primärabtriebswelle, welche einen relativ großen Durchmes­ ser hat, unterhalb seiner Gegenabtriebswelle angebracht ist, die einen kleineren Durchmesser hat als die Primärab­ triebswelle, paßt es geschickt in den kleinen unterhalb des Überhangs ausgebildeten Raum, welcher durch die rückwärts geneigte Zylinderreihe des V-Motors geschaffen wird, und schafft eine bessere Raumausnutzung im Vergleich mit herkömmlichen Triebwerksanordnungen.

Die vorstehenden Aufgaben und andere Zwecke und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbei­ spieles weiter beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Reihen- Längsanordnung eines herkömmlichen Kraftfahr­ zeugtriebwerks;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Queranordnung eines herkömmlichen Kraftfahrzeugtriebwerks;

Fig. 3 eine Ansicht eines seitlichen Aufrisses eines Kraftfahrzeugtriebwerks gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Kraftfahrzeugtriebwerk der Fig. 3 und

Fig. 5 eine detaillierte Ansicht des Kraftfahrzeugtrieb­ werks der Fig. 3, wie es sich von oben darstellt.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen, insbe­ sondere auf Fig. 3 und 4, welche ein erfindungsgemäßes Triebwerk entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel zeigen, ist ersichtlich, daß eine untere Trennwand 2 einstückig mit einer Bodentrennwand ausgebildet ist und sich nach oben im Anschluß an das vordere Ende der Boden­ trennwand erstreckt, so daß ein Motorraum von einem Fahr­ gastraum abgetrennt wird.

Eine Verkleidung 5, die sich quer über die Fahrzeugbreite erstreckt, wird am oberen Ende der unteren Trennwand 2 ge­ bildet. Ein Sechszylinder V-Motor 7 mit einer vorderen und hinteren Zylinderreihe B1 und B2, die zur Bildung eines V-Zwischenraums angeordnet sind, ist querliegend im Motor­ raum 4 angeordnet mit seiner Abtriebswelle, wie einer Kur­ belwelle 6, in Querrichtung. Dieser Sechszylinder V-Motor 7 ist zur Rückseite des Fahrzeugs hin geneigt.

Der Motor weist einen Zylinderblock 8, einen Zylinderkopf 9 für jede der Zylinderreihen B1 bzw. B2 sowie eine Zylinder­ kopfabdeckung 10 für jeden Zylinderkopf 9 auf.

Der Zylinderblock 8 ist mit einer an seiner Unterseite an­ gebrachten Ölwanne 11 versehen. Eine Kurbelriemenscheibe 12 ist an einem Ende, beispielsweise dem linken Ende der Kur­ belwelle 6 angebracht. Verschiedene mit dem Motor in Zusam­ menhang stehende, im Motorraum 4 verteilte Elemente sind ein Kühlerkondensator 66, ein Kühler 67, ein Lüfter 68, ein Klimaanlagenkompressor 69, eine Servolenkungspumpe 70, ein Wechselstromgenerator 71, ein Bremsverstärker 72, ein Zahn­ stangensteuermechanismus 73 und ein vorderer Rahmen 74.

Wie Fig. 3 zeigt, ist der Motor 7 mit einem Ansaugstutzen 14 mit einem angeblockten Ansaugtank 13 versehen. Dieser Stutzen 14 ist mit einer Luftansaugleitung (nicht darge­ stellt) ausgerüstet, welche mit Luftansaugöffnungen einer jeden Zylinderreihe B1 und B2 in Verbindung steht. Der Mo­ tor 7 ist ferner mit einem Auslaßstutzen 15 versehen, wel­ cher mit der vorderen Zylinderreihe B1 verbunden ist, die mit Auslaßöffnungen in Verbindung steht. Dieser Auslaßstut­ zen 15 ist mit einem Umschaltventil 16 sowie einem strom­ aufwärts liegenden Katalysator 17 versehen, welcher einen relativ niedrigen Wärmewiderstand hat und zur Verringerung von Stickstoffoxid (NO_x) Emissionen während insbesonde­ re der mageren Verbrennung von Treibstoff eingesetzt ist.

Dieser Auslaßstutzen 15 ist ferner mit einem vorderen Aus­ puffrohr 18, einem 3-Wege-Katalysator 19, einem mittlerem Auspuffrohr 20 und einem stromabwärts liegenden 3-Wege-Ka­ talysator 21, in der Reihenfolge vom Fahrzeug aus gesehen, versehen. Ein Umgehungsrohr 22 ist zwischen dem Umschalt­ ventil 16 und dem stromabwärts liegenden Bereich des Kata­ lysators 17 angeschlossen, um Auspuffgas die Möglichkeit zu geben, den stromaufwärts liegenden Katalysator 17 zu umge­ hen, wenn der Motor 7 unter Hochlast und Hochgeschwindig­ keit betrieben wird, um eine auf Hitze beruhende Ver­ schlechterung des stromaufwärts liegenden Katalysators 17 zu verhindern.

Auf ähnliche Weise ist ein Auspuffstutzen 23 an der hinter­ en Zylinderreihe B2 zum Austausch mit Auspufföffnungen an­ geschlossen. Der Auspuffstutzen 23 ist mit einem Umschalt­ ventil 24, einem stromaufwärts liegenden Katalysator 25 und einem vorderen Auspuffrohr 26, in der Reihenfolge von der Motorseite aus gesehen, versehen. Dieses vordere Auspuff­ rohr 26 ist an seinem stromabwärtigen Ende an einem Aus­ puffgassammler 27 angeschlossen. Ein Umgehungsrohr 22 ist zwischen dem Umschaltventil 24 und dem stromabwärtigen Be­ reich des Katalysators 25 angeschlossen, um die Möglichkeit zu bieten, daß Auspuffgas den stromaufwärts liegenden Kata­ lysator 25 umgeht, wenn der Motor 7 unter Hochlast und Hochgeschwindigkeit betrieben wird. Dies dient dazu, auf Hitze zurückgehende Verschlechterung des Katalysators 25 zu verhindern, der zur Verringerung von Stickstoffoxid (NO_x) verwendet wird, und welcher einen kleinen Hitze­ widerstand aufweist. Wie man in Fig. 4 sieht, sind ver­ schiedene Elemente angeordnet, die im Zusammenhang mit Vor­ derrädern 57 und 58 stehen, wie Fahrzeugaufhängungssockel 75, Radgehäuse 76, Gestängeverbindungen 77 und Gelenkver­ bindungen 78.

Wie Fig. 5 zeigt, ist ein Handschaltgetriebe 32 querliegend hinter dem V-Motor 7 angeordnet und konstruktiv mit dem V-Motor verbunden, so daß eine Primär- oder Hauptabtriebs­ welle 30, die als Abtriebswelle dient, und eine Sekundär- oder Gegenabtriebswelle 31 parallel zur Motorkurbelwelle 6 gelegt werden.

Das neue Triebwerk ist mit einer Kraftübertragungsvorrich­ tung 36 zur Kraftübertragung von der Kurbelwelle 6 auf die Getriebeantriebswelle 35 über eine Abtriebswelle 34 einer Kupplung 33 ausgestattet. Diese Kraftübertragungsvorrich­ tung 36 hat ein fest an der Abtriebswelle 34 angebrachtes Antriebskettenrad 37 und ein fest an der Getriebeantriebs­ welle 35 angebrachtes getriebenes Kettenrad 38, welche mit­ tels einer Kette 39 betriebsmäßig gekoppelt sind. Diese Elemente 37, 38 und 39 der Getriebeeinrichtung 36 sind um­ geben und abgedeckt von einem vorgefertigten Teil 40 (40a und 40b) und einer Kettenabdeckung 41. Das vorgefertigte Teil 40, welches wiederum den V-Motor 7 und das Getriebe 32 verbindet, dient zur Bildung eines Kupplungsgehäuses bei 40a und einer Kettenabdeckung bei 40b.

An eine Verlängerung der Primärabtriebswelle 30 ist an ei­ ner der Kraftübertragungsvorrichtung 36 gegenüberliegenden Seite des Getriebes 32 ein Antriebsgetriebe 42 fest ange­ bracht. Ferner ist in einem Bereich am äußeren Ende der Verlängerung der Primärabtriebswelle 30 ein Mitteldifferen­ tial 46, welches durch ein Sonnenrad 43, ein Planetenrad 44 und einen Zahnkranz 45 gebildet wird. Genauer gesagt ist das Mitteldifferential 46 auf der Primärabtriebswelle 30 über den Zahnkranz 45 fest am äußeren Ende der Primärab­ triebswelle 30 angebracht. Das Mitteldifferential 46, wel­ ches ein Planetenräderwerk 45 umfaßt, überträgt Kraft von der Primärabtriebswelle 30 des Getriebes 32 auf Hinterräder (nicht dargestellt) und ermöglicht ferner gleichzeitig, daß die Vorder- und Hinterräder mit unterschiedlichen Geschwin­ digkeiten drehen.

Das neue Triebwerk ist mit einem Vorderdifferential 48 aus­ gestattet, bei welchem der Zahnkranz 47 in Eingriff mit dem Abtriebsrad 42 des Getriebes 32 in Eingriff gehalten wird. Das Vorderdifferential 48, welches wiederum Zahnräder 49 und Seitenräder 50 umfaßt, ist mit den Vorderrädern in der Weise verbunden, daß sich der Zahnkranz 47 auf der Seite des Mitteldifferentials 46 oder in einem Abstand von der Getriebevorrichtung 36 befindet, wobei die Seitenräder 50 an der linken bzw. an der rechten Antriebswelle 51 gesi­ chert sind. Diese Antriebswellen 51 und 52 sind mit dem linken und rechten Vorderrad 57 und 58 über Gleichgeschwin­ digkeitskugelgelenke 53 und 54 sowie Vorderachsen 55 bzw. 56 verbunden. Eine Getriebevorrichtung 59, welche mit einem Antriebsrad 59a und einem Abtriebsrad 59b versehen ist, ist auf der Antriebswelle 51 zwischen dem Gleichgeschwindig­ keitskugelgelenk 53 und dem Seitenrad 50 angebracht, so daß ein Antriebsdrehmoment auf ein hinter der Getriebevorrich­ tung 59 liegendes Zwischengetriebe 60 über das Antriebsrad 59a übertragen wird.

Das Zwischengetriebe 60, welches hinter oder im rückwärti­ gen Bereich des Vorderdifferentials 48 liegt, umfaßt ein Antriebsrad 62, einen koaxial zum Antriebsrad 62 liegenden Übertragungszahnkranz 63, ein mit dem Übertragungszahnkranz 63 in Eingriff gehaltenes Kegelrad 64, und eine Kegelradan­ triebswelle 65, welche einstückig mit dem Kegelrad 64 aus­ gebildet ist, welche alle im Zwischengetriebegehäuse 61 un­ tergebracht sind. Das Antriebsrad 62 überträgt ein An­ triebsdrehmoment vom Abtriebsrad 59b der Getriebevorrich­ tung 59 auf das Zwischengetriebe 60. Die Kegelradantriebs­ welle 65 treibt die Hinterräder über eine Schneckenwelle (nicht dargestellt) an.

Beim Betreiben des auf diese Weise aufgebauten und in der vorstehend beschriebenen Weise angeordneten Triebwerks er­ folgt eine Kraftübertragung vom Motor 7 zum Getriebe 32 über (in Richtung von der Motorseite) Kupplung 33, Kupp­ lungsabtriebwelle 34, Antriebskettenrad 37, Kette 39, ange­ triebenes Kettenrad 38 und Getriebeantriebswelle 35. Zusätzlich erfolgt eine Kraftübertragung von der Primärab­ triebswelle 30 des Getriebes 32 zum Vorderrad 57, 58 über (in der Reihenfolge von der Getriebeantriebsseite) Primärabtriebswelle 30, Abtriebsrad 42, Zahnkranz 47, Vor­ derdifferential 48, Antriebswelle 51, 52, Kugelgelenk 53, 54 und Vorderachse 55, 56.

Ferner wird der Gang der Kraftübertragung auf die Hin­ terräder von der Primärabtriebswelle 30 des Getriebes 32 durch (in der Reihenfolge von der Getriebeseite) das Mit­ teldifferential 46, Sonnenrad 43, Antriebs- und Abtriebs­ räder 59a und 59b, Antriebsrad 62, Zahnkranz 63, Kegel­ rad 64 und Kegelradantriebswelle 65 gebildet.

Bei dem Triebwerk, wie es deutlich aus den Fig. 3 bis 5 und der vorstehenden Beschreibung verständlich ist, wird das Vorderdifferential 48 so positioniert, daß seine Mitte (Differentialmitte), d. h. die Mittelachse der Antriebswelle 51, an die Rückseite der Kurbelmitte gelegt wird, mit wel­ cher die Mittelachse der Kurbelwelle 6 des V-Motors 7 ge­ meint ist, und das Getriebe 32 ist angeordnet, um einen Raum effizient auszunützen, welcher unter und zwischen den Mit­ telpunkten der Kurbelwelle 6 und dem Vorderdifferential 48 vorhanden ist. Zusätzlich ist die Primärabtriebswelle 30 innerhalb des Getriebes 32 tiefer als die Gegenabtriebswel­ le bezüglich dem Erdboden angeordnet.

Diese Anordnung des Getriebes 32 erlaubt die Neigung des V-Motors 7 auf das Fahrzeugheck zu. Die Neigung des V-Mo­ tors 7 im Uhrzeigersinn um seine Achse, wie in Fig. 3 zu sehen, in Richtung auf die Rückseite verkürzt den vorderen Überhang des Fahrzeugkörpers, ermöglicht den Bau einer Ka­ rosserie mit kürzerer Nase und schafft zusätzlich einen Raum vor dem V-Motor, in welchem die im Zusammenhang mit dem Motor stehenden Hilfsaggregate (z. B. Luftkompressor 69, Servosteuerungspumpe 70 und Katalysator 17) besonders günstig zueinander verteilt, angeordnet oder eingebaut sind. Da ferner das Getriebe 32 in der Weise angebracht ist, daß seine den größeren Durchmesser aufweisende Ab­ triebswelle 30 unter seiner den kleineren Durchmesser auf­ weisenden Gegenabtriebswelle 31 liegt, paßt es geschickt in den kleinen Raum, welcher unterhalb des Überhangs ausge­ bildet ist, welcher von der nach rückwärts geneigten hin­ teren Zylinderreihe des V-Motors 7 geschaffen wird, wobei ein verbesserter Raumnutzungswirkungsgrad im Vergleich mit herkömmlichen Anordnungen von Triebwerken erreicht wird.

Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf ein bevorzug­ tes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, erscheint eine Reihe von anderen Weiterbildungen und Varianten für den Durchschnittsfachmann möglich, die nicht vom Umfang und Grundgedanken der Erfindung abweichen. Beispielsweise kann das Getriebe nicht nur ein Handgetriebe sondern auch ein Automatikgetriebe sein. Derartige weitere Ausführungen und Varianten sollen von den Patentansprüchen eingeschlossen und abgedeckt sein.

Claims (8)

1. Triebwerk zur Übertragung von Motordrehmomenten auf Antriebswellen für Antriebsräder, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: Einen Motor (7) mit einer quer in einem Motorraum ange­ brachten Kurbelwelle (6) zur Abgabe eines Drehmoments; ein hinter dem Motor (7) angeordnetes Differential zum Differentialantrieb der Antriebswellen; und ein Getrie­ be (32) zur Vergrößerung des Motordrehmoments und zu dessen Übertragung auf das Differential, wobei das Ge­ triebe (32) zwischen und unter dem Motor (7) und dem Differential eingebaut ist, um Antriebs-, Primärab­ triebs- und Gegenabtriebswellen (35, 30, 31) des Ge­ triebes (32) parallel zur Kurbelwelle (6) unterzubrin­ gen.

2. Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärabtriebswelle (30) tiefer als die Gegen­ abtriebswelle (31) bezüglich der Kurbelwelle (6) ange­ ordnet ist.

3. Triebwerk nach Anspruch 2; dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs- und Primärabtriebswelle (35, 30) in einer geraden Linie koaxial ausgerichtet sind.

4. Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (7) ein nach hinten geneigter V-Motor ist.

5. Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner eine Getriebevorrichtung (36) aufweist, welche zwischen der Motorkurbelwelle (6) und der An­ triebswelle (35) des Getriebes (32) zur Übertragung von Motordrehmomenten auf das Getriebe (32) angeordnet ist.

6. Triebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß das Differential auf einer Getriebevorrichtung (36) auf einer dem Getriebe (32) abgewandten Seite bezüglich einer Mittellinie des Fahrzeugs angeordnet ist.

7. Triebwerk nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (32) ein handgeschaltetes Getriebe ist.

8. Triebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß das Getriebe ein automatisches Getriebe ist.