-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Fahrzeug,
insbesondere ein Antriebssystem, das imstande ist, eine Antriebskraft
eines in Längsrichtung
angebrachten Motors durch ein stufenlos einstellbares Getriebe auf
Antriebsräder des
Fahrzeugs zu übertragen.
-
2. Stand der
Technik
-
Ein
stufenlos einstellbares Getriebe mit Riemenantrieb hat eine erste
Riemenscheibe, die auf einer ersten Welle angebracht ist, eine zweite
Riemenscheibe, die auf einer zweiten Welle angebracht ist, die parallel
zu der ersten Welle vorgesehen ist, und einen Riemen, der schleifenförmig über die
erste und die zweite Riemenscheibe geführt ist. Im allgemeinen wird
der Riemenscheibendurchmesser der ersten und der zweiten Riemenscheibe
auf der Basis von verschiedenen Konstruktionserfordernissen, wie etwa
der Riemenscheibenfestigkeit, der Riemenfestigkeit, dem Drehzahlverhältnis usw.
bestimmt.
-
Infolgedessen
benötigen
die Riemenscheiben eine gewisse Durchmessergröße, und deshalb ist ein großer Abstand
zwischen der ersten und der zweiten Welle erforderlich. Im Fall
eines in Querrichtung angebrachten Motors, d. h. eines Motors, dessen
Kurbelwelle in der Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist,
ist ein solcher Abstand kein so großes Problem, da der quer angebrachte
Motor einen relativ großen
Längsraum
in einem Motorraum bietet.
-
Da
andererseits bei einem längs
angebrachten Motor, dessen Kurbelwelle in der Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet
ist, die erste Welle des stufenlos einstellbaren Ge triebes mit der
Kurbelwelle durch eine Startvorrichtung, wie etwa einen Drehmomentwandler,
eine elektromagnetische Kupplung und dergleichen verbunden ist,
muß die
zweite Welle unter der ersten Welle angeordnet sein. Diese Anordnung
erfordert in Vertikalrichtung viel Raum für das Getriebe und erhöht ferner
bewegungsbedingte Schmierölverluste.
-
Ferner
muß im
Fall eines Fahrzeugs, wie etwa eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb
oder eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb, ein Vorderachsen-Differential
in den Motorraum eingebaut sein. Dabei ist ein Problem, daß die gesamte
vertikale Länge
des stufenlos einstellbaren Getriebes einschließlich des Vorderachs-Differentials
sich weiter nach unten erstreckt. Um die vertikale Erstreckung des
Getriebes zu reduzieren, ist daran gedacht, das Differential von
der Fahrzeugmitte zur linken oder rechten Seite versetzt anzuordnen.
Das Problem dieser Anordnung ergibt sich durch eine ungleiche Gewichtsverteilung
aufgrund der linken und rechten Antriebsachsen ungleicher Länge.
-
Im
allgemeinen besteht dann, wenn ein Motor in Längsrichtung angebracht ist,
die Tendenz, daß die
Länge des
Motorraums in Längsrichtung
groß wird.
Es ist erwünscht,
die Größe des Antriebssystems
in Längsrichtung
zu reduzieren, um viel Platz für den
Fahrgastraum zu gewährleisten.
Insbesondere ist eine solche Ausbildung erwünscht, bei der kein Fußblech in
den Fahrgastraum vorsteht.
-
Die
JP-Offenlegungsschriften Nr. Toku-Kai-Hei 9-267 652 und Nr. Toku-Kai-Hei
9-277 842 beschreiben Antriebssysteme, die ein stufenlos einstellbares
Getriebe mit Riemenantrieb in Kombination mit einem längs angebrachten
Motor haben. Das Dokument
DE
34 24 856 A beschreibt in Antriebssystem gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebssystem
von geringer Größe, insbesondere
kurzer Länge
zum Übertragen
von Leistung eines längs
ange brachten Motors auf Antriebsräder durch ein stufenlos einstellbares
Getriebe mit Riemenantrieb anzugeben.
-
Das
Antriebssystem weist folgendes auf: eine Eingangswelle, die sich
in Längsrichtung
eines Fahrzeugs erstreckt und eine Startvorrichtung mit einer Vorwärts- und
Rückwärts-Umschaltvorrichtung verbindet,
eine erste Welle zum Anbringen einer ersten Riemenscheibe, die parallel
zu der Eingangswelle an der einen lateralen Seite der Eingangswelle
angeordnet ist, eine zweite Welle zum Anbringen einer zweiten Riemenscheibe,
die parallel zu der Eingangswelle an der anderen lateralen Seite
der Eingangswelle angeordnet ist, und eine hohle Antriebswelle,
die über
der Eingangswelle drehbar angebracht ist, um einen Ausgang der Vorwärts- und Rückwärts-Umschaltvorrichtung
auf die erste Welle zu übertragen.
Ferner durchsetzt die Eingangswelle einen Raum, der von einem Antriebsriemen
umgeben ist, der die um die erste und die zweite Riemenscheibe herumgeführte Schleife
bildet.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine schematische Ansicht, die ein Antriebssystem für ein Fahrzeug
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
2 ist
eine Schnittansicht, die eine Konstruktion eines Antriebssystems
für ein
Fahrzeug gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
3 ist
ein Teilschnittansicht, die einen Bereich einer Antriebswelle und
einer Ölwanne
zeigt;
-
4 ist
eine Teilschnittansicht, die einen Bereich eines Differentials zeigt;
und
-
5 ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A von 2.
-
BESCHREIBUNG
VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Wie 1 zeigt,
ist ein Motor 10 an der Vorderseite eines Motorraums in
der Mitte in Fahrzeugquerrichtung angebracht, und eine Kurbelwelle 11 des
Motors 10 ist in Fahr zeuglängsrichtung angeordnet. Die
Kurbelwelle 11 ist mit einem Drehmomentwandler 12 verbunden,
der als Startvorrichtung durch eine Antriebsscheibe 12a wirksam
ist.
-
An
der Rückseite
des Motorraums ist eine Vorwärts-
und Rückwärts-Umschaltvorrichtung 13 dem
Drehmomentwandler 12 gegenüberliegend angeordnet. Ferner
ist der Drehmomentwandler 12 mit der Vorwärts- und
Rückwärts-Umschaltvorrichtung 13 über eine
Eingangswelle 14 verbunden.
-
Der
Drehmomentwandler 12 weist ein Pumpenlaufrad 12c auf,
das in einem Pumpengehäuse 12b vorgesehen
ist, das mit der Kurbelwelle 11 durch ein Wandlergehäuse 12h und
ein Turbinenrad 12d verbunden ist, das dem Pumpenlaufrad 12c gegenüberliegt.
Ein Stator 12e ist zwischen dem Pumpenlaufrad 12c und
dem Turbinenrad 12d angeordnet und von einer Freilaufkupplung 12f abgestützt.
-
Eine
Ausgangswelle des Drehmomentwandlers 12 ist mit der Eingangswelle 14 integral.
Eine Überbrückungskupplung 12g ist
vorgesehen, die mit einem mit der Antriebsscheibe 12a verbundenen Wandlergehäuse 12h in
oder außer
Eingriff gelangt. Die Drehkraft des Motors 10 wird auf
die Eingangswelle 14 durch das Turbinenrad 12d oder
die Überbrückungskupplung 12g übertragen.
-
Eine
erste Welle 15 ist parallel zu der Eingangswelle 14 angeordnet.
Die erste Welle 15 ist mit einer feststehenden Scheibe 16a starr
verbunden, und eine sich bewegende Scheibe 16b ist der
feststehenden Scheibe 16a zugewandt auf der ersten Welle 15 gleitbar
angebracht, wobei eine erste Riemenscheibe 16 von der feststehenden
Scheibe 16a und der sich bewegenden Scheibe 16b gebildet
ist. Eine Nutbreite der ersten Riemenscheibe 16 wird also durch
Gleiten der sich bewegenden Scheibe 16b in einer Axialrichtung
der ersten Welle 15 geändert.
-
Eine
zweite Welle 17 ist parallel zu der Eingangswelle 14 angeordnet.
Die zweite Welle 17 ist mit einer feststehenden Scheibe 18a starr
verbunden, und eine sich bewegende Scheibe 18b ist der feststehenden
Scheibe 18a zugewandt auf der zweiten Welle 17 gleitbar
angebracht, wobei eine zweite Riemenscheibe 18 von der
feststehenden Scheibe 18a und der sich bewegenden Scheibe 18b gebildet ist.
Eine Nutbreite der zweiten Riemenscheibe 18 wird also durch
Gleiten der sich bewegenden Scheibe 18b in einer Axialrichtung
der zweiten Welle 17 geändert.
-
Ein
Stahlriemen 19 ist schleifenförmig über beide Riemenscheiben 16, 18 geführt, um
eine Antriebskraft von der ersten Riemenscheibe 16 auf
einer Antriebsseite auf die zweite Riemenscheibe 18 auf
einer Abtriebsseite zu übertragen,
so daß ein
stufenlos einstellbares Getriebe mit Riemenantrieb gebildet ist.
-
Wie 5 zeigt,
stimmt der Drehmittelpunkt OE der Eingangswelle 14 mit
einem Drehmittelpunkt des Motors 10 überein, nämlich einem Drehmittelpunkt
der Kurbelwelle 11. Die Kurbelwelle 11 ist also mit
der Eingangswelle 14 auf einer gemeinsamen Achse verbunden,
die sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.
Die erste Welle 15 ist in einem bestimmten Abstand von
der Eingangswelle 14 an der einen Seite der Eingangswelle 14 in
Breitenrichtung angeordnet. Die zweite Welle 17 ist dagegen
an der anderen Seite der Eingangswelle 14 in Breitenrichtung
angeordnet.
-
Der
Riemen 19 ist um die erste Riemenscheibe 16 und
die zweite Riemenscheibe 18 so herumgeführt, daß er die Eingangswelle 14 umgibt.
Da also zwei schwere Riemenscheiben in einer ungefähr lateral
symmetrischen Beziehung in bezug auf die Eingangswelle 14 angeordnet
sind, kann das Fahrzeug eine gleiche Gewichtsverteilung beibehalten.
-
Wie 5 zeigt,
durchsetzt die Eingangswelle 14 einen Raum, der von einer
Schleife umgeben ist, die von dem um beide Riemenscheiben 16, 18 herumgeführten Riemen 19 gebildet
ist. Das Vorsehen der Eingangswelle 14 innerhalb des Riemens 19 ist
also insofern vorteilhaft, als die Gesamthöhe des Antriebssystems reduziert
wird. Da ferner eine solche Anordnung einen Abstand zwischen den
beiden Mittelpunkten der Riemenscheiben 16, 18 minimieren
kann, ist es möglich,
die Größe des riemengetriebenen
stufenlos einstellbaren Getriebes in der Breitenrichtung zu reduzieren.
-
Der
mit einer ausgezogenen Linie dargestellte Riemen 19 zeigt
einen Zustand kleinsten Wickeldurchmessers in der ersten Riemenscheibe 16 und größten Wickeldurchmessers
in der zweiten Riemenscheibe 18. Ferner zeigt der mit einer
Zweipunkt-Strichlinie dargestellte Riemen 19 einen Zustand
größten Wickeldurchmessers
in der ersten Riemenscheibe 16 und kleinsten Wickeldurchmessers
in der zweiten Riemenscheibe 18. Wenn der Riemen 19 zwischen
diesen Zuständen
verlagert wird, befindet sich die Eingangswelle 14 in einer
Position, in der der Riemen 19 keinen Kontakt mit der Eingangswelle 14 hat.
-
Ein
Drehmittelpunkt OP der ersten Welle 15 liegt
in einer höheren
Position als der Drehmittelpunkt OE der
Eingangswelle 14, und ein Drehmittelpunkt OS der
zweiten Welle 17 liegt in einer niedrigeren Position als
die erste Welle 15. Diese Anordnung ermöglicht den Einbau eines Differentials 41 mit
einem Tellerrad 42 mit großem Durchmesser in der Nachbarschaft
der Riemenscheiben unter beiden Riemenscheibenwellen.
-
Die
Vorwärts-
und Rückwärts-Umschaltvorrichtung 13 verwendet
Planetenräder
vom Doppelritzeltyp und weist eine mit der Eingangswelle 14 verbundene
Vorwärtskupplung 21 und
eine an einem Getriebegehäuse
angebrachte Rückwärtsbremse 22 auf.
Ein Sonnenrad 23 ist an der Eingangswelle 14 befestigt,
und Ritzel 27, 28 sind um das Sonnenrad 23 herum
vorgesehen.
-
Ferner
ist ein Hohlrad um die Ritzel 27, 28 herum vorgesehen.
Die Rückwärtsbremse 22 dient dazu,
das Hohlrad 24 festzulegen oder die Drehung des Hohlrads 24 mittels
Reibplatten zuzulassen, die in der Rückwärtsbremse 22 vorgesehen
sind.
-
Eine
hohle Antriebswelle 25 ist über der Eingangswelle 14 drehbar
angebracht. Ein Träger 26 ist an
der hohlen Antriebswelle 25 befestigt. Der Träger 26 trägt drehbar
das Ritzel 27, das mit dem Sonnenrad 23 kämmt, und
das Ritzel 28, das mit dem Ritzel 27 und dem Hohlrad 24 kämmt. Andererseits
ist der Träger 26 mit
der Vorwärtskupplung 21 verbunden, die
eine Reibplatte hat. Das Einrücken
oder Ausrücken
der Vorwärts kupplung 21 und
der Rückwärtsbremse 22 erfolgt
durch Hydraulikkolben (nicht gezeigt).
-
Für die Übertragung
des Ausgangs der Vorwärts-
und Rückwärts-Umschaltvorrichtung 13 auf die
erste Welle 15 ist ein Zahnrad 32 vorgesehen, das
mit einem Zahnrad 31 kämmt,
das an der ersten Welle 15 auf der hohlen Antriebswelle 25 befestigt
ist. Wie 5 zeigt, ist zu beachten, daß aufgrund
der Tatsache, daß die
Eingangswelle 14 innerhalb der von dem Riemen 19 gebildeten
Schleife angeordnet ist, der Außendurchmesser
der Zahnräder 31 bzw. 32 klein
ausgebildet sein kann.
-
Wenn
die Rückwärtsbremse 22 AUS
ist, d. h. wenn das Hohlrad 24 in einem drehbaren Zustand
ist, und wenn die Vorwärtskupplung 21 EIN
ist, d. h. wenn der Träger 26 mit
der Eingangswelle 14 in Eingriff ist, wird die Leistung
des Motors 10, die auf die Eingangswelle 14 durch
den Drehmomentwandler 12 übertragen wird, in eine Vorwärtsdrehung
auf die erste Welle 15 durch die Zahnräder 32, 31 übertragen. Wenn
dagegen die Rückwärtsbremse 22 EIN
ist, d. h. wenn das Hohlrad 24 in einem Festzustand ist,
und wenn die Vorwärtskupplung 21 AUS
ist, d. h. wenn der Träger 26 außer Eingriff
mit der Eingangswelle 14 ist, wird die Motorleistung an
der Eingangswelle 14 in eine Rückwärtsdrehung auf die erste Welle 15 durch die
Planetenräder übertragen.
-
Ein
Zylinder 33 ist um die erste Welle 15 herum vorgesehen,
um die Nutbreite der ersten Riemenscheibe 16 zu ändern. Der
Zylinder 33 bildet gemeinsam mit der sich bewegenden Scheibe 16b eine Ölkammer 33a.
Gleichermaßen
ist ein Zylinder 34 um die zweite Welle 17 herum
vorgesehen, um die Nutbreite der zweiten Riemenscheibe 18 zu ändern. Der Zylinder 34 bildet
gemeinsam mit der sich bewegenden Scheibe 18b eine Ölkammer 34a.
-
Eine Ölpumpe 35 wird
von der Kurbelwelle 11 durch ein Pumpengehäuse 12b angetrieben,
um einen hydraulischen Druck zu erzeugen. Der hydraulische Druck
wird nach einer Regulierung den jeweiligen Ölkammern 33a, 34a zugeführt und
betätigt
die sich bewegenden Scheiben 16b bzw. 18b.
-
Im
allgemeinen ist der Durchmesser des Zylinders auf der Seite der
ersten Riemenscheibe größer als
derjenige des Zylinders auf der Seite der zweiten Riemenscheibe.
Ferner ist die Länge
der sich bewegenden Seite in Längs-
oder Axialrichtung auf der ersten Seite kürzer als diejenige der sich
bewegenden Scheibe auf der zweiten Seite.
-
Bei
dieser Ausführungsform
ist der Zylinder 33 der ersten Riemenscheibe 16 auf
der Seite des Drehmomentwandlers 12 angeordnet, und deshalb befindet
sich die sich bewegende Scheibe 16b der ersten Riemenscheibe 16 ebenfalls
auf der Seite des Drehmomentwandlers 12. Die erste Riemenscheibenanordnung,
die den Zylinder 33 und die sich bewegende Scheibe 16c aufweist,
kann sich also der Seite des Drehmomentwandlers 12 nähern, und
infolgedessen kann die Gesamtlänge
des Getriebes reduziert werden.
-
Wie 5 zeigt,
ist ein Untersetzungsgetriebe 36 an der zweiten Welle 17 befestigt,
und ein Zwischenrad 37, das mit dem Getriebe 36 kämmt, ist
unter dem Getriebe 36 vorgesehen. Wie 3 zeigt,
ist eine Antriebswelle 38 parallel zu der Eingangswelle 14 drehbar
angebracht, und ein Antriebsritzel 39, das an der Antriebswelle 38 befestigt
ist, ist mit dem Zwischenrad 37 in kämmendem Eingriff.
-
In 3 ist
eine Ölwanne 40 unter
einem Gehäuse
des Antriebssystems vorgesehen, und ein Teil des Antriebsritzels 39 taucht
in ein Schmieröl
in der Ölwanne 40 ein.
Das Schmieröl
wird also dem Untersetzungsgetriebe 36 gleichzeitig mit
der Drehung des Antriebsritzels 39 zugeführt.
-
Wie
die 4 und 5 zeigen, ist eine Untersetzungsgetriebe-Endeinheit,
ein Vorderachsen-Differential 41, unter der ersten und
der zweiten Riemenscheibe 16, 18 vorgesehen. Ein
Tellerrad 42 des Differentials 41 steht mit einem
Hypoidgetriebe 43, das an dem hinteren Ende der Antriebswelle 38 vorgesehen
ist, in kämmendem
Eingriff.
-
Zusammenfassend
ist in bezug auf das Layout des Antriebssystems nach der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zu sagen, daß der Drehmomentwandler 12 und die
Vorwärts-
und Rückwärts-Umschaltvorrichtung 13 einander
zugewandt angeordnet sind und daß die Riemenscheiben-Riemen-Anordnung
zwischen dem Drehmomentwandler 12 und der Vorwärts- und
Rückwärts-Umschaltvorrichtung 13 angeordnet
ist.
-
Ferner
durchsetzt die Eingangswelle 14, die den Drehmomentwandler 12 und
die Vorwärts-
und Rückwärts-Umschaltvorrichtung 13 verbindet,
die Riemenscheiben-Riemen-Anordnung. Außerdem ist das Differential 41 in
einem Raum unter der Riemenscheiben-Riemen-Anordnung angeordnet.
-
Dieses
Layout verleiht dem Antriebssystem für einen in Längsrichtung
angebrachten Motor Kompaktheit, insbesondere eine geringe Größe in Längsrichtung
und eine symmetrische Anordnung.
-
Infolgedessen
ist es bei einem stufenlos einstellbaren Getriebe, das bei Verwendung
mit einem in Längsrichtung
angebrachten Motor den Nachteil einer großen Länge in Längsrichtung hat, möglich, das Antriebssystem
in dem Fahrzeug anzubringen, ohne mit dem Fußblech in Konflikt zu geraten.
Ferner ist es möglich,
das Antriebssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung in einen Motorraum eines herkömmlichen Fahrzeugs einzubauen,
ohne größere Modifikationen
vorzunehmen.
-
Da
ferner die Riemenscheiben-Riemen-Anordnung über dem Differential 41 angeordnet
ist, kann verhindert werden, daß der
Riemen 19 oder die Riemenscheiben 16, 18 Schmieröl in der Ölwanne bewegen,
und infolgedessen können
bewegungsbedingte Schmierölverluste
reduziert werden, und es kann eine Erhöhung der Öltemperatur verhindert werden.
-
Da
ferner die zweite Riemenscheibe 18 der Abtriebsseite in
einer niedrigeren Position als die erste Riemenscheibe 16 angeordnet
ist, kann der Abstand zwischen dem Drehmittelpunkt der zweiten Riemenscheibe 18 und
der Antriebswelle 38 reduziert werden; infolgedessen kann
der Außendurchmesser
des Untersetzungsgetriebes 36, des Zwischenrads 37 und
des Antriebsritzels 39 verringert werden.
-
Das
Differential 41 hat eine Ausgangswelle 44, die
sich in der Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt. Die Ausgangswelle 44 ist
an ihrem linken und rechten Ende mit einem linken bzw. einem rechten Vorderrad
durch ein linkes bzw. ein rechtes Gleichlaufgelenke 45, 45 verbunden.
Der Mittelpunkt OD des Differentials 41 liegt
in der Nähe
einer Vertikallinie V, die durch den Drehmittelpunkt OE der
Eingangswelle 14 oder der Kurbelwelle 11 geht,
und die Abstände
DR, DL von der Vertikallinie
V zum linken und rechten Gleichlaufgelenk sind so ausgebildet, daß sie identisch
sind.
-
Wenn
der Drehmittelpunkt OE der Eingangswelle 14 mit
dem Mittelpunkt des Fahrzeug in Breitenrichtung identisch gemacht
wird, können
die Längen
der linken und der rechten Antriebsachse, die sich von den Gleichlaufgelenken
erstrecken, einander gleichgemacht werden. Dies ist wichtig, um
die Antriebkraft zwischen dem linken und dem rechten Rad im Gleichgewicht
zu halten.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wird der Drehmomentwandler 12 als Startvorrichtung des
stufenlos einstellbaren Getriebes verwendet, es können jedoch auch
andere Einrichtungen, wie etwa eine elektromagnetische Kupplung
anstelle des Drehmomentwandlers 12 verwendet werden. Ferner
ist das Antriebssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung auf der Basis eines Beispiels von Fahrzeugen mit Vorderradantrieb
beschrieben worden, das Antriebssystem kann jedoch auch bei Fahrzeugen
mit Vierradantrieb verwendet werden.
-
Es
ist die zur Zeit bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben worden; es
versteht sich jedoch, daß die vorliegende
Offenbarung nur der Erläuterung
dient und daß verschiedene Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung
abzuweichen.