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Dokumentenidentifikation DE102005040400B3 16.05.2007
Titel Antriebsaggregat für Kraftfahrzeuge und Kraftfahrzeugantrieb mit einem Antriebsaggregat und Differential
Anmelder Hofer-pdc GmbH, 70327 Stuttgart, DE
Erfinder Kalmbach, Klaus, Dr., 72116 Mössingen, DE;
Yu, Jian, Dr., 70374 Stuttgart, DE;
Werth, Peter, Dr., 70192 Stuttgart, DE;
Hackl, Thomas, Garsten, AT
Vertreter Cremer & Cremer, 89077 Ulm
DE-Anmeldedatum 26.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005040400
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse B60K 17/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16D 47/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F16D 23/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F16D 3/50(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Dieses Antriebsaggregat ist für Kraftfahrzeuge bestimmt, und es umfasst eine Brennkraftmaschine, eine Kupplung und ein Getriebe, welches für Kraftübertragungseinrichtungen aufweisende Getriebe in treibender Verbindung mit Antriebsrädern von wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeugs steht.
Zur Optimierung des Antriebsaggregats ist zumindest eine der Kraftübertragungseinrichtungen des mehrere Gänge besitzenden Getriebes mit einer rotatorisch arbeitenden Entkopplungsvorrichtung versehen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einen Kraftfahrzeugantrieb mit einem Antriebsaggregat nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.

Es ist ein Kraftfahrzeug-Stufengetriebe bekannt, DE 199 20 440 C2, das eine Mehrzahl von Radsätzen mit jeweiligen Festrädern und Losräder aufweist. Die Losräder sind mittels synchronisierten Schaltkupplungen mit der zugehörigen Welle verbindbar. Die synchronisierten Schaltkupplungen werden durch axiales Versetzen von Schaltelementen bspw. Schaltmuffen betätigt.

Aus der DE 69 100 638 T2 geht ein Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit mehreren synchronisierten Gängen hervor. Zwischen benachbarten Zahnrädern des Schaltgetriebes ist eine als Kraftübertragungseinrichtung wirkende Synchronisierungseinrichtung vorgesehen, die zumindest eine Schaltmuffe, einen Synchronkörper und Synchronringe umfasst.

In der DE 20 2004 018 036 U1 wird ein Antriebsaggregat für ein Kraftfahrzeug behandelt, das eine Brennkraftmaschine, eine Kupplung und ein Getriebe umfasst. Das Getriebe ist mit Kraftübertragungseinrichtungen versehen, wovon eine Kraftübertragungseinrichtung an einer Getriebeausgangswelle angeordnet ist, die Räder einer Achse des Kraftfahrzeugs antreibt.

Zur Reduktion eines ungleichförmigen Drehmoments an Kurbelwellen und Schwungrädern von Hubkolben-Brennkraftmaschinen, hervorgerufen durch Gaskräfte dieser Brennkraftmaschinen-Bauart, werden sogenannte Zweimassenschwungräder eingesetzt, vgl. Fachbuch „Kraftfahrzeugtechnik", Westermann-Verlag, 5. Auflage, 2003, Seite 248, ISBN: 3142318003. Diese Zweimassenschwungräder tragen dazu bei, dass Drehschwingungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs aufgenommen und gedämpft werden.

Um das unerwünschte Ratschen der Schaltverzahnungen reduzieren zu können, wird in der DE 197 02 547 A1 (VW AG) ein zweiteiliges Gangrad für die Getriebesynchronisierung vorgeschlagen, bei dem ein klassisches Gangrad in ein Schaltrad und ein Gangrad unterteilt ist, die gegeneinander ein solches rotatorisches Spiel aufweisen, dass eine beschränkte relative Verdrehung möglich ist. Neben produktionstechnischen Schwierigkeiten hat die Getriebewelt, zum Beispiel wiedergegeben durch die DE 199 03 115 A1 (GETRAG Getriebe- und Zahnradfabrik Hermann Hagen Maier GmbH & Cie), den Ansatz aus Mitte der 90er Jahre wieder verworfen, weil unerwünschte Resonanzerscheinungen bei so synchronisierten Getrieben aufgetreten sind, so dass sogar zeitweilig vorgeschlagen worden ist, zusätzliche Dämpfungsmittel aus Elastomermaterial mit einer Elastizität in Umfangsrichtung einzusetzen, um mögliches Spiel noch weiter zu reduzieren. Diese Schwingungsdämpfungskörper sind auch aus der US-A-S 924 928 (Ford Motor Co.) bei Automatikgetrieben bekannt. Ein anderer Ansatz, Resonanzfrequenzen zu verringern, wird in der DE 198 54 798 C1 (Daimler Chrysler AG) vorgeschlagen, indem in dem Antriebsstrang eine Übertragungsmuffe mit Tiefpass-Filtereigenschaften mit drehmomentübertragenden Kugelgliedern eingebaut wird. Zusammenfassend ist zu erkennen, dass zahlreiche Isolationsstellen identifiziert worden sind, um Vibrationen und Resonanzen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zu unterbinden. Jedoch arbeiten alle vorgeschlagenen Synchronisations- und Übertragungsmaßnahmen noch mit klassischen Synchronisiereinheiten, sofern es sich um Handschaltgetriebe handelt.

Ein anderer Ansatz besteht darin, sich zu überlegen, durch welche anderweitigen Maßnahmen das Schaltverhalten bei Kraftfahrzeugen mit Handschaltgetrieben zur Steigerung des Schaltkomforts verbessert werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung an einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges solche Vorkehrungen zu treffen, dass es bei guter Drehmomentwandlung bezüglich Schaltablauf von einzelnen Gängen optimiert ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bezüglich eines Antriebsaggregates und durch die Merkmale des Patentanspruchs 5 bezüglich eines Kraftfahrzeugantriebs gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den jeweiligen Unteransprüchen enthalten.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass zumindest eine Kraftübertragungseinrichtung des Schaltgetriebes mit einer rotatorisch arbeitenden Entkopplungsvorrichtung versehen ist. Hierdurch wird bei Betätigung des Schalthebels des Getriebes die Schaltkraft beim zweiten Druckpunkt reduziert, wodurch eine deutlich spürbare Schaltkomfortverbesserung erreicht wird. Die Entkopplungseinrichtung kann durch Spiel, Steifigkeit und Dämpfung oder Spiel, Steifigkeit und Reibung wirksam sein. Möglich ist aber auch, dass diese Dämpfungseinrichtung mit Spiel und Dämpfung oder Spiel und Reibung arbeitet.

In einer ersten Ausführungsform ist die Entkopplungsvorrichtung an der Kraftübertragungseinrichtung zwischen einer Ausgangswelle des Getriebes und einer Antriebswelle für die Antriebswelle des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Eine zweite Ausführungsform sieht vor, die Entkopplungsvorrichtung an der Kraftübertragungseinrichtung zwischen einer Ausgangswelle des Getriebes und einem Differential anzuordnen. Außerdem ist bei einer dritten Ausführungsform die Entkopplungsvorrichtung an der Kraftübertragungseinrichtung zwischen einzelnen Gängen des Getriebes angebracht.

Die zuletzt genannte Ausführungsform nutzt eine vorhandene Synchronisierungseinrichtung zwischen zwei Gangrädern zur Unterbringung der Entkopplungsvorrichtung, die dort zwischen einem Kupplungskörper und einem Gangrad arbeitet. Diese Entkopplungsvorrichtung umfasst Ringsegmente, die in Ringausnehmungsabschnitte eingreifen. Darüber hinaus ist es aus baulichen und funktionalen Gründen von Vorteil, wenn die Ringsegmente am Kupplungskörper und die Ringausnehmungen am Gangrad angeordnet sind.

In der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt, die nachstehend näher erläutert werden.

Es zeigen

1 ein erstes schematisch dargestelltes Antriebsaggregat für ein Kraftfahrzeug,

2 ein zweites schematisch dargestelltes Antriebsaggregat für ein Kraftfahrzeug,

3 eine erste Variante einer Entkopplungsvorrichtung,

4 eine zweite Variante einer Entkopplungsvorrichtung,

5 eine dritte Variante einer Entkopplungsvorrichtung,

6 eine vierte Variante einer Entkopplungsvorrichtung,

7 einen Schnitt durch eine Synchronisierungseinrichtung eines Getriebes eines Antriebsaggregats,

8 eine Schrägansicht einer Einzelheit X der 7,

9 eine Schrägansicht einer Einzelheit Y der 7.

Ein erstes Antriebsaggregat 1 1- für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug 2 umfasst eine Brennkraftmaschine 3, eine Kupplung 4 sowie ein Getriebe 5, das als Schaltgetriebe ausgeführt ist und eine Antriebswelle 6, eine Hauptwelle 7, eine Vorgelegewelle 8 sowie eine Abtriebswelle 9 umfasst. Wesentliche Komponenten des Getriebes 5 sind in einem Gehäuse 10 untergebracht, das in Fahrzeuglängsrichtung A-A verlaufende Wände 11 und 12 und eine hintere quer zur Fahrzeuglängsrichtung A-A ausgerichtete Schließwand 13 besitzt. Die Abtriebswelle 9 durchdringt die Schließwand 13 bei 14 und ist unter Vermittlung einer Antriebswelle 15 mit einem Differential 16 verbunden, das mittels Radantriebswellen 17 und 18 mit Antriebsrädern 19 und 20 einer Achse 21 des Kraftfahrzeugs 2 zusammenarbeitet.

Darüber hinaus sind in das Getriebe 5 Kraftübertragungseinrichtungen 22, 23 und 24 bzw. 25 integriert, wobei die Kraftübertragungseinrichtungen 22, 23 und 24 zwischen Gangrädern 26 und 27, 28 und 29 sowie 30 und 31 angeordnet sind. Dagegen ist die Kraftübertragungseinrichtung 25 bei 14 zwischen Abtriebswelle 9 und Antriebswelle 15 vorgesehen, und sie kann als Kardangelenk ausgebildet sein. In diesem Ausführungsbeispiel sind z.B. die Kraftübertragungseinrichtungen 22 und 25 mit rotatorisch arbeitenden Entkopplungsvorrichtungen 32 und 33 versehen.

In 2 ist ein zweites Antriebsaggregat 34 dargestellt, das eine Brennkraftmaschine 35, eine Kupplung 36 sowie ein als Frontgetriebe ausgeführtes Getriebe 37 aufweist, das ebenfalls ein Schaltgetriebe ist. Eine Zentralwelle 38 wirkt über Zahnräder 39, 40, 41 42 und 42' mit Gangradwellen 43 und 44 zusammen, die eine parallele Ausrichtung zur Zentralwelle 38 aufweisen. Die Gangradwellen 43 und 44 tragen Gangräder 45 und 46 sowie 47 und 48 bzw. 49 und 50 sowie 51 und 52. Die Gangradwelle 44 wirkt über eine Abtriebswelle 53 und einer Kraftübertragungseinrichtung 54 mit einem Differential 55 zusammen. Weitere Kraftübertragungseinrichtungen 56, 57 und 58, 59 sind zwischen den Gangrädern 45, 46 sowie 47, 48 angeordnet. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind bspw. in die Kraftübertragungseinrichtungen 54 und 56 rotatorisch wirkende Entkopplungsvorrichtungen 60 und 61 eingebaut.

Nachstehend werden schematisch Varianten von Wirkprinzipien der Entkopplungsvorrichtungen 32, 33 sowie 60, 51 wiedergegeben:

3 Wirkprinzip erste Variante: Rotatorische Entkopplung durch Spiel, Steifigkeit und Dämpfung.

4 Wirkprinzip zweite Variante: Rotatorische Entkopplung durch Spiel, Steifigkeit und Reibung.

5 Wirkprinzip dritte Variante: Rotatorische Entkopplung durch Spiel und Dämpfung.

6 Wirkprinzip vierte Variante: Rotatorische Entkopplung durch Spiel und Reibung.

Zumindest zwischen den Gangrädern 26 und 27 sowie 45 und 46 des Getriebes 5 bzw. 37 sind Synchronisierungseinrichtungen 621- bzw. 632 angeordnet, die auch die Kraftübertragungseinrichtungen 22 und 56 verkörpern.

In 7 ist die Synchronisierungseinrichtung 62 beispielhaft dargestellt und umfasst eine Schaltmuffe 59, einen Kupplungskörper 65 und ein Gangrad 66. Zwischen Kupplungskörper 65 und Gangrad 66 arbeitet beispielsweise eine Entkopplungsvorrichtung 67, die prinzipiell wie eine der Entkopplungsvorrichtungen 32, 33 und 54, 55 ausgebildet ist. Die Entkopplungsvorrichtung 67 besitzt Ringsegmente 68, 69 und 70, die in Ringausschnittsabschnitte 71, 72 und 73 eingreifen, dergestalt, dass der Kupplungskörper 65 und das Gangrad 66 bei definierten Betriebszuständen des Antriebsaggregats 1 oder 34 Relativdrehbewegungen ausüben können. Die Entkopplungsvorrichtung 67 besitzt bei dieser Ausführungsform drei auf Kreisumfängen verteilte Ringsegmente 68, 69 und 70 sowie Ringausschnittsabschnitte 71, 72 und 73, wobei auch andere Konfigurationen denkbar sind. Dabei sind die Ringsegmente 68, 69 und 70 am Kupplungskörper 65 und die Ringausschnittsabschnitte 71, 72 und 73 am Gangrad 66 angeordnet. Schließlich ist der Kupplungskörper 65 drehbar am Gangrad 66 gelagert. Dazu wirken die Ringsegmente 68, 69 und 70 über erste Lagerflächen 74 mit zweiten Lagerflächen 75 der Ringausschnittsabschnitte 71, 72 und 73 zusammen.


Anspruch[de]
Antriebsaggregat für Kraftfahrzeuge, umfassend eine Brennkraftmaschine (3), eine Kupplung (4) und ein Getriebe (5, 37), wobei das Antriebsaggregat so gestaltet ist, dass es durch ein mindestens einem Kraftübertragungseinrichtung (22, 23, 24, 25) aufweisendes Getriebe (5, 37) in treibender Verbindung mit Antriebsrädern (19, 20) von wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeugs einkuppelbar stehen kann, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Kraftübertragungseinrichtungen (22, 23, 24, 25) des mehrere Gänge besitzenden Getriebes (5; 37) mit einer rotatorisch arbeitenden Entkopplungsvorrichtung (33; 60, 61, 67) zur Reduktion eines zweiten Druckpunktes beim Schaltwechsel zwischen der Abtriebswelle (9) des Getriebes (5, 37) und einer Antriebswelle (15) für die Antriebsräder (19, 20) des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, die entweder durch Spiel und Dämpfung oder durch Spiel und Reibung wirksam ist. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsvorrichtung (33; 60, 61, 67) durch Spiel, Steifigkeit und Dämpfung wirksam ist. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsvorrichtung (33; 60, 61, 67) durch Spiel, Steifigkeit und Reibung wirksam ist. Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Entkopplungsvorrichtung (32) zwischen Gangrädern (26, 27) einzelner Gänge des Getriebes (5, 37) vorgesehen ist. Kraftfahrzeugantrieb mit einem Antriebsaggregat nach einem der vorangehenden Ansprüche, und einem Differential (55) vor der Achse der Antriebsräder (19, 20), dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (56) an der Kraftübertragungsvorrichtung (54) zwischen einer Abtriebswelle (53) des Getriebes (5, 37) und dem Differential (55) vorgesehen ist. Antriebsaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Entkopplungsvorrichtung (32) an einer Synchronisierungseinrichtung (62, 63) zwischen zwei Gangrädern (26, 27) des Getriebes (5; 37) vorgesehen ist. Antriebsaggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsvorrichtung (32) zwischen einem Kupplungskörper (65) und einem Gangrad (66) der Synchronisierungseinrichtung (62) vorgesehen ist. Antriebsaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsvorrichtung (32) Ringsegmente (68, 69 und 70) umfasst, die in Ringausnehmungsabschnitte (71, 72 und 73) eingreifen. Antriebsaggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente (68, 69 und 70) über erste Lagerflächen (75) mit zweiten Lagerflächen (76) der Ringausnehmungsabschnitte (71, 72 und 73) zusammenarbeiten. Antriebsaggregat nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsvorrichtung (32) am Kupplungskörper (65) und am Gangrad (66) jeweils drei auf Kreisumfängen verteilte Ringsegmente (68, 69 und 70) und/oder Ringausnehmungsabschnitte (71, 72 und 73) besitzt. Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringsegmente (68, 69 und 70) am Kupplungskörper (65) und die Ringausnehmungsabschnitte (7l, 72 und 73) am Gangrad (66) angeordnet sind.






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