DE19750722A1

DE19750722A1 - Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19750722A1
Application number: DE1997150722
Authority: DE
Inventors: Reinhard Kappel; Holger Weikum; Gerhard Henning
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1997-11-15
Filing date: 1997-11-15
Publication date: 1999-05-20

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebswelle eines Antriebsaggregats, einer Abtriebswelle und einem zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle angeordneten stufenlosen Getriebe mit einer Eingangswelle und einer Aus gangswelle, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 42 34 987 A1 und der DE 43 24 851 A1 sind Windschattenanordnungen von einem Triebwerk und einem Stufenautomat bzw. einem Handschaltgetriebe bekannt. Derar tige Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß zur Kraftübertragung von der Kurbelwelle auf eine Getriebeeingangswelle zusätzlich ein Stirn- bzw. Kettentrieb zwischen der Kurbel welle des Triebwerkes und der Getriebeeingangswelle erforderlich ist.

Aus der DE 43 27 453 A1 und der DE 34 15 773 A1 ist es ferner bekannt, die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine direkt mit einer Eingangswelle eines Kegelscheibenumschlin gungsgetriebes zu verbinden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Antriebsanordnung der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die obengenannten Nachteile über wunden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antriebsanordnung der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin dung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Eingangswelle des stufenlosen Getriebes über ein Anfahrelement und einen ersten Drehmomentsensor mit der Antriebswelle verbun den ist, wobei das stufenlose Getriebe derart angeordnet ist, daß jeweilige Drehachsen von Antriebswelle und Eingangswelle miteinander fluchten.

Dies hat den Vorteil, daß auf einfache und kostengünstige Weise eine Windschattenanord nung der Antriebsanordnung realisierbar ist, mit vermindertem Bauraumbedarf, verbesser tem Crashverhalten und geringerem Gewicht. Ferner erlaubt die Anordnung eines Anfahr elementes auf der Antriebswelle eine einfache Realisierung eines zusätzlichen Zweimassen schwungrades. Eine durch hohe Umfangsgeschwindigkeiten Geräusch erzeugende Stirn radstufe ist entbehrlich, was durch Einsparung dieser Verlustleistungen den Wirkungsgrad entsprechend verbessert. Eine derartige Antriebsanordnung eignet sich in vorteilhafter Weise bevorzugt für einen Quereinbau in ein Fahrzeug.

Eine optimale Anpassung an vorhandenen Bauräume und eine weitere Optimierung des Bauraumbedarfs für die Antriebsanordnung erzielt man dadurch, daß die Antriebswelle der art angeordnet ist, daß sie sich durch eine Eingangsseite des stufenlosen Getriebes hin durch erstreckt, wobei auf einer dem Antriebsaggregat abgewandten Seite des stufenlosen Getriebes eine erste kraftübertragende Verbindungseinrichtung angeordnet ist, zum wahl weisen Verbinden der Antriebswelle mit der Eingangswelle des stufenlosen Getriebes.

Dabei ist zweckmäßigerweise die erste kraftübertragende Verbindungseinrichtung eine Kupplung oder ein Drehmomentwandler.

Für eine optimale Überwachung eines antriebsseitigen Drehmoments, ist der erste Drehmomentsensor abtriebseitig der kraftübertragenden Verbindungseinrichtung auf der Eingangswelle des stufenlosen Getriebes angeordnet.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind Antriebswelle und Eingangswelle konzentrisch zueinander angeordnet.

Zum Erzeugen von Hydraulikenergie und/oder zum Fördern von Fluiden ist in besonders bevorzugter Weise die Antriebswelle mit wenigstens einer Pumpe verbunden. Hierbei ist in besonders bevorzugter Weise die Pumpe an einer dem Antriebsaggregat zugewandten Seite und/oder einer dem Antriebsaggregat abgewandten Seite des stufenlosen Getriebes angeordnet.

Für eine zusätzliche Überwachung eines abtriebsseitigen Drehmomentes ist in besonders bevorzugter Weise an der Ausgangswelle des stufenlosen Getriebes ein zweiter Drehmo mentsensor angeordnet.

Eine Schutzfunktion des stufenlosen Getriebes vor Lastspitzen erzielt man dadurch, daß die Ausgangswelle des stufenlosen Getriebes über eine zweite kraftübertragende Verbindungs einrichtung mit der Abtriebswelle verbunden ist.

Zweckmäßigerweise ist dabei zweite kraftübertragende Verbindungseinrichtung eine Kupp lung.

Für eine optimale Bauraumausnutzung ohne zusätzliche Stirn- oder Kettentriebe sind in be sonders bevorzugter Weise alle bezüglich des stufenlosen Getriebes antriebsseitigen Ele mente und/oder alle bezüglich des stufenlosen Getriebes abtriebsseitigen Elemente mit ih ren jeweiligen Drehachsen fluchtend zueinander angeordnet.

Eine besonders bevorzugte Windschattenanordnung erzielt man dadurch, daß alle ab triebsseitigen Elemente auf einer dem Antriebsaggregat zugewandten Seite des stufenlosen Getriebes angeordnet sind.

Für eine Kraftübertragung auf Antriebsräder ist in bevorzugter Weise die Abtriebswelle mit einem Differentialgetriebe verbunden.

Zum Realisieren eines Allradantrieb ist in besonders vorteilhafter Weise die Abtriebswelle mit einem zusätzlichen Achsgetriebe verbunden.

Zweckmäßigerweise ist das stufenlose Getriebe ein CVT-Getriebe, insbesondere ein Kegel scheibenumschlingungsgetriebe.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Anfahrelement eine Kupplung oder ein Drehmomentwandler.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer be vorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung.

Ein Antriebsaggregat 10, beispielsweise eine Brennkraftmaschine, ist mit einer Kurbelwelle 12 über ein Anfahrelement 14, beispielsweise eine Kupplung oder einen Drehmomentwandler, mit einer Antriebswelle 16 verbunden. Die Antriebswelle 16 erstreckt sich durch eine Eingangsseite eines stufenlosen Getriebes 17, beispielsweise eines CVT-Getriebes, hindurch bis zu einer Kupplung 18, welche die Antriebswelle 16 wahlweise mit einer Eingangswelle 20 des CVT-Getriebes 17 kraftschlüssig verbindet. Optional erstreckt sich die Antriebswelle 16 nach der Kupplung 18 weiter und ist mit einer Pumpe 22 verbun den. Diese Pumpe 22 dient beispielsweise zum Erzeugen von Hydraulikenergie für Anpreß- und Verstelleinrichtungen 24 und 26 des CVT-Getriebes 17. An der Antriebswelle 16 ist fer ner optional eine schaltbare Drehrichtungsumkehr- und/oder Vorstufe 28 angeordnet.

Die Eingangswelle 20 ist nach der Kupplung 18 mit einem Drehmomentsensor 30 verbun den, verläuft dann weiter durch die Anpreß- und Verstelleinrichtung 24 und ist mit einem nicht dargestellten Eingangskegelscheibensatz des CVT-Getriebes 17 verbunden, auf wel chen die Anpreß- und Verstelleinrichtung 24 einwirkt. Im CVT-Getriebe 17 verbindet in be kannter Weise ein nicht dargestelltes Umschlingungsmittel den Eingangskegelscheibensatz mit einem nicht dargestellten Ausgangskegelscheibensatz, auf den die Anpreß- und Verstell einrichtung 26 wirkt. Am Ausgangskegelscheibensatz ist eine Ausgangswelle 32 angeordnet. Diese ist optional mit einem zweiten Drehmomentsensor 34 verbunden. Weiter verbindet eine optionale Kupplung 36 die Ausgangswelle 32 mit einer Abtriebswelle 38, welche wiederum mit einem Differentialgetriebe 40 verbunden ist. Für einen Allradantrieb ist optional an der Abtriebswelle 38 eine Achsgetriebe 42 vorgesehen.

Die Kupplung 18 verbindet, wie bereits erläutert, die Antriebswelle 16 mit der Eingangswelle 20 des CVT-Getriebes 17. Für eine fluchtende Anordnung aller bezüglich des CVT-Getrie bes 17 antriebsseitigen Elemente, wie beispielsweise Kupplung 14, schaltbare Drehrich tungsumkehr- und/oder Vorstufe 28, Pumpe 22, Drehmomentsensor 30 und/oder Kupplung 18, sind die Antriebswelle 16 und die Eingangswelle 20 beispielsweise koaxial zueinander angeordnet, wie dies in der Figur schematisch angedeutet ist. Die koaxiale Anordnung der Eingangswelle 20 innerhalb der Antriebswelle 16 ist dabei lediglich beispielhaft. Es sind auch andere entsprechend geeignete Anordnungen möglich.

Durch die Anordnung der antriebsseitigen Elemente in fluchtender Ausrichtung zur Ein gangswelle 20 des CVT-Getriebes 17 und die Anordnung der bezüglich des CVT-Getriebes 17 abtriebsseitigen Elemente, wie beispielsweise Drehmomentsensor 34 und/oder Kupplung 36, in fluchtender Ausrichtung zur Ausgangswelle 32 des CVT-Getriebes 17 ist eine Wind schattenanordnung der Antriebsanordnung realisiert, d. h. Antriebswelle 16 und Abtriebswelle 38 sind in Fahrtrichtung gesehen hintereinander angeordnet. Eine besonders optimale Bau raumausnutzung erzielt dabei das Anordnen von antriebsseitigen Elementen, wie beispiels weise der Pumpe 22, der Kupplung 18 und/oder des Drehmomentsensors 30, an einer von dem Antriebsaggregat 10 abgewandten Seite des CVT-Getriebes 17.

Die optionale Kupplung 36 ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß bei Drehmoment- bzw. Lastspitzen diese Kupplung 36 durchrutscht, bevor dies das Umschlingungsmittel des CVT-Getriebes 17 tun würde. Auf diese Weise ist das CVT-Getriebe vor Beschädigung geschützt. Eine weiter Verbesserung dieses Schutzes erzielt man dadurch, daß zusätzlich der optionale Drehmomentsensor 34 vorgesehen ist. Dieser wirkt beispielsweise auf die Anpreß- und Verstelleinrichtung 26 derart ein, daß einerseits ein vorbestimmtes Drehmoment übertragen wird und gleichzeitig Lastspitzen erkannt und durch entsprechende Einstellung der Anpreß- und Verstelleinrichtung 24 und 26 ein Durchrutschen des Umschlingungsmittels verhindert ist. Derartige Lastspitzen treten beispielsweise rückwirkend von der Abtriebswelle 38 auf, wenn nicht dargestellte, angetriebene Räder kurzzeitig einen Bodenkontakt verlieren, bei spielsweise beim Überfahren einer Kuppe, und danach plötzlich wieder Kontakt mit einem Fahrbahnboden bekommen. Hierauf reagiert die Antriebsanordnung entweder mit einer stär keren Anpressung der Kegelscheibensätze oder, falls die Lastspitze bzw. Momentenspitze zu groß ist, mit einem Durchrutschen der Kupplung 36, was ein Durchrutschen des Um schlingungsmittels verhindert und somit eine Beschädigung des CVT-Getriebes vermeidet.

Die Anfahrkupplung 14 auf der Antriebswelle 16 ist beispielsweise eine nasse Mehrschei benkupplung. Die schaltbare Drehrichtungsumkehr- und/oder Vorstufe ist beispielsweise ein Planetenwendesatz. In bevorzugten Weiterbildungen umfaßt die Antriebswelle 16 und/oder die Eingangswelle 20 ferner eine Druck-, Drehzahl- und/oder Übersetzungserfassung auch in integrierter Bauweise, beispielsweise in Verbindung mit einer Druckregelung bzw. Kom pensation einer sich daraus ergebenden Überanpressung in stufenloser oder gestufter Aus führung und/oder eine Drehrichtungsumkehreinrichtung 28. Die Anpreß- und Verstelleinrich tungen 24 und/oder 26 umfassen beispielsweise ein- oder mehrstufige Kolben für Anpres sung und Verstellung gemeinsam oder getrennt.

Auf der Abtriebsseite des CVT-Getriebes 17 sind in bevorzugten Weiterbildungen beispiels weise auf der Ausgangswelle 32 oder der Abtriebswelle 38 eine Druck-, Drehzahl- und/oder Übersetzungserfassung auch in integrierter Bauweise auch in Verbindung mit Druckregelung bzw. Kompensation der sich daraus ergebenden Überanpressung in stufenloser oder gestuf ter Ausführung vorgesehen. Die optionale Kupplung 36 ist beispielsweise eine Naß-, Trocken- oder Magnetkupplung.

Die Pumpe 22 oder eine zusätzliche Pumpe ist beispielsweise an der Antriebswelle 16 zwi schen dem Antriebsaggregat und der Kupplung 14 vorgesehen. Diese Pumpe wird bei akti vem Antriebsaggregat 10 immer Angetrieben, unabhängig vom Zustand der Kupplung 14.

Bezugszeichenliste

10

Antriebsaggregat

12

Kurbelwelle

14

Anfahrelement

16

Antriebswelle

17

stufenloses Getriebe

18

Kupplung

20

Eingangswelle

22

Pumpe

24

Anpreß- und Verstelleinrichtung

26

Anpreß- und Verstelleinrichtung

28

schaltbare Drehrichtungsumkehr- und/oder Vorstufe

30

erster Drehmomentsensor

32

Ausgangswelle

34

zweiter Drehmomentsensor

36

Kupplung

38

Abtriebswelle

40

Differentialgetriebe

42

Achsgetriebe

Claims

1. Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebswelle (16) eines Antrieb saggregats (10), einer Abtriebswelle (38) und einem zwischen der Antriebswelle (16) und der Abtriebswelle (38) angeordneten stufenlosen Getriebe (17) mit einer Ein gangswelle (20) und einer Ausgangswelle (32), dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (20) des stufenlosen Getriebes (17) über ein Anfahrelement (14) und einen ersten Drehmomentsensor (30) mit der Antriebswelle (16) verbunden ist, wobei das stufenlose Getriebe (17) derart angeordnet ist, daß jeweilige Drehachsen von Antriebswelle (16) und Eingangswelle (20) miteinander fluchten.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (16) derart angeordnet ist, daß sie sich durch eine Eingangsseite des stufenlosen Getriebes (17) hindurch erstreckt, wobei auf einer dem Antriebsag gregat (10) abgewandten Seite des stufenlosen Getriebes (17) eine erste kraftüber tragende Verbindungseinrichtung (18) angeordnet ist, zum wahlweisen Verbinden der Antriebswelle (16) mit der Eingangswelle (20) des stufenlosen Getriebes (17).

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste kraftübertragende Verbindungseinrichtung (18) eine Kupplung oder ein Drehmomentwandler ist.

4. Antriebsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Drehmomentsensor (30) abtriebseitig der ersten kraftübertragenden Ver bindungseinrichtung (18) auf der Eingangswelle (20) des stufenlosen Getriebes (17) angeordnet ist.

5. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebswelle (16) und Eingangswelle (20) konzentrisch zueinander angeordnet sind.

6. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (16) mit wenigstens einer Pumpe (22) verbunden ist.

7. Antriebsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (22) an einer dem Antriebsaggregat (10) zugewandten Seite und/oder einer dem Antriebsaggregat (10) abgewandten Seite des stufenlosen Getriebes (17) angeordnet ist.

8. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ausgangswelle (32) des stufenlosen Getriebes (17) ein zweiter Drehmoment sensor (34) angeordnet ist.

9. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle (32) des stufenlosen Getriebes (17) über eine zweite kraftübertra gende Verbindungseinrichtung (36) mit der Abtriebswelle (38) verbunden ist.

10. Antriebsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite kraftübertragende Verbindungseinrichtung (36) eine Kupplung ist.

11. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle bezüglich des stufenlosen Getriebes (17) antriebsseitigen Elemente mit ihren jeweiligen Drehachsen fluchtend zueinander angeordnet sind.

12. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle bezüglich des stufenlosen Getriebes (17) abtriebsseitigen Elemente mit ihren jeweiligen Drehachsen fluchtend zueinander angeordnet sind.

13. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle bezüglich des stufenlosen Getriebes (17) abtriebsseitigen Elemente auf einer dem Antriebsaggregat zugewandten Seite des stufenlosen Getriebes angeordnet sind.

14. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (38) mit einem Differentialgetriebe (40) verbunden ist.

15. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (38) mit einem zusätzlichen Achsgetriebe (42) verbunden ist.

16. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das stufenlose Getriebe (17) ein CVT-Getriebe, insbesondere ein Kegelscheibenum schlingungsgetriebe ist.

17. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anfahrelement (14) eine Kupplung oder ein Drehmomentwandler ist.