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Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung für ein Fahrzeug, mit einem Hauptgetriebe und einem Vorderachsgetriebe, wobei die Anbindung des Vorderachsgetriebes an das Hauptgetriebe durch eine starr ausgebildete Verbindungswelle erzielt wird, wobei eine Hauptachse der Verbindungswelle und eine Mittellinie des Hauptgetriebes derart zueinander positioniert sind, dass zwischen der Hauptachse der Verbindungswelle und der Mittellinie des Hauptgetriebes ein Seitenversatzwinkel, ein Längsversatzwinkel und ein Rotationswinkel vorliegen. Der Seitenversatzwinkel ergibt sich zwischen der Hauptachse der Verbindungswelle und der Mittellinie des Hauptgetriebes bei einer Projizierung der Hauptachse und der Mittellinie auf eine Ebene in einer Draufsichtrichtung bzw. in Längsrichtung der Getriebevorrichtung. Der Längsversatzwinkel ergibt sich zwischen der Hauptachse der Verbindungswelle und der Mittellinie des Hauptgetriebes bei einer Projizierung der Hauptachse und der Mittellinie auf eine Ebene von einer seitlichen Richtung der Getriebevorrichtung. Der Rotationswinkel entspricht einem Winkel zwischen einer senkrecht und quer zur Draufsichtrichtung angeordneten Ebene und einer Verbindungslinie zwischen der Hauptachse und der Mittellinie an einem Kraftübertragungspunkt zwischen dem Hauptgetriebe und der Verbindungswelle.
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Aus der
DE 202 12 093 U1 ist ein Antriebsstrang für Fahrzeuge mit Frontantrieb und einem längs zur Fahrtrichtung angeordneten Zentralgetriebe bekannt, bei dem eine Kraftübertragung vom Zentralgetriebe auf das Vorderachsgetriebe durch eine Seitenwelle bewerkstelligt wird, die nicht achsparallel zur Längsachse des Gesamtgetriebes ausgerichtet ist. Aus der gattungsgemäßen
DE 10 2007 024 504 A1 ist eine Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs bekannt, die jedoch den Nachteil eine relativ großen, benötigten Bautraumes aufweist. Eine derartige Getriebevorrichtung ist auch aus der nachveröffentlichten
DE 10 2008 042 044 A1 bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebevorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Hauptgetriebe und einem Vorderachsgetriebe bereitzustellen, bei der die Anbindung des Vorderachsgetriebes an das Hauptgetriebe bei geringem benötigten Bauraum verbessert ist. Diese wird erfindungsgemäß durch eine Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbindungswelle, zumindest teilweise, seitlich am Hauptgetriebe durch eine an einer Getriebe-Kupplungsglocke und/oder durch eine an einem Getriebe-Motorflansch ausgebildete Ausnehmung geführt ist. Die erfindungsgemäße Ausnehmung an der Getriebe-Kupplungsglocke und/oder am Getriebe-Motorflansch dient dazu, die Verbindungswelle eng am Hauptgetriebe entlang zu führen, so dass eine kompakte Unterbringung des Vorderachsgetriebes im Antriebsstrang des Fahrzeugs ermöglicht wird.
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Mit der erfindungsgemäßen Anordnung der seitlich entlang dem Hauptgetriebe positionierten Verbindungswelle kann eine seitliche Verbindungswelle frei von Gelenken realisiert werden, die möglichst nahe am Hauptgetriebe geführt werden kann. Demnach erfolgt eine vorteilhafte Integration der Verbindungswelle auch in einem schmalen Tunnelbereich des Fahrzeugs, so dass im Tunnelbereich kein zusätzlicher Bauraum für die Unterbringung der Verbindungswelle gebraucht wird. Es ergibt sich somit keine zusätzliche Einschränkung im Fußraum des Fahrzeugs. Durch den vorgesehenen Rotationswinkel verlaufen Hauptgetriebewelle und Verbindungswelle windschief zueinander. Folglich erfolgt die Kraftübertragung vom Hauptgetriebe auf die Verbindungswelle auf ein Zahnrad der Verbindungswelle, das seitlich und unterhalb eines Zahnrads des Hauptgetriebes angeordnet ist. Das führt zu einer kompakten und vorteilhaften Unterbringung der Verbindungswelle entlang dem Hauptgetriebe. Außerdem kann mit der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung die Kraftübertragung vom Hauptgetriebe auf die Verbindungswelle durch zwei kegelige Antriebsräder bewirkt werden, so dass Gewischt und Wirkungsgrad des Getriebes positiv beeinflusst werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt der Rotationswinkel in einem Bereich von 30° bis 60°, vorzugsweise in einem Bereich von 40° bis 50°. Die Positionierung der Verbindungswelle mit einem solchen Rotationswinkel im Vergleich zum Hauptgetriebe ermöglicht eine Ausgestaltung der Verbindungswelle ohne Gelenke und eine Einsparung von Bauraum im Tunnelbereich des Fahrzeugs. Hierdurch können Gewicht, Kosten und Bauraum optimiert werden. Weiterhin kann auf zusätzliche Gelenke innerhalb der Verbindungswelle verzichtet werden
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Vorderachsgetriebe mit einem Motor des Fahrzeugs unmittelbar verbunden; d.h., das Vorderachsgetriebe ist mit einem Motor- bzw. Kurbelgehäuseabschnitt direkt verbunden. Vorzugsweise ist beim erfindungsgemäßen Vorderachsgetriebe das Tellerrad auf der Innenseite, d.h. zum Motor hin gewandt, positioniert. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Vorderachsgetriebes am Motor liegt eine äußere Verbindung zwischen der Verbindungswelle und dem Vorderachsgetriebe vor, die durch die vorgesehene räumliche Anordnung der Verbindungswelle begünstigt ist. Folglich wird eine kompakte Anordnung des Vorderachsgetriebes im vorliegenden Antriebsstrang ermöglicht, da durch die erfindungsgemäße Positionierung der Verbindungswelle kein zusätzlicher Bauraum im Fahrzeug benötigt wird. Vorzugsweise ist die Verbindungswelle seitlich am Hauptgetriebe und oberhalb einer Getriebe-Ölwanne angeordnet.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Kraftübertragung vom Hauptgetriebe auf die Verbindungswelle durch zwei Zahnräder, die jeweils mit einer Schrägverzahnung versehen und kegelförmig ausgebildet sind, vorzugsweise durch zwei konische Zahnräder, auch als Beveloidräder bekannt. Durch die Anordnung der Beveloidräder erfolgt eine Verbindung mit einem Zahneingriff. Somit liegen geringe Reibungsverluste vor. Vorzugsweise liegt der Beveloid-Winkel in einem Bereich von 5° bis 15°, insbesondere in einem Bereich von 8° bis 12°. Die Verzahnung ist so ausgeführt, dass die Achsen von Hauptgetriebe und Verbindungswelle nicht zwangsläufig in einer Ebene liegen müssen, sondern in der konkreten Ausgestaltung windschief zueinander verlaufen, sich also in keinem Punkt treffen. Erst diese Freiheit der Anordnung ermöglicht ein optimales Getriebe- und Fahrzeug-Package.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Hauptgetriebe als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet. Mit der erfindungsgemäßen Verbindungswelle wird insbesondere in Verbindung mit einem Doppelkupplungsgetriebe ein Antriebsstrang geschaffen, der kompakt ausgebildet ist und mit dem eine dichte Unterbringung des Vorderachsgetriebes am Motor ermöglicht wird. Die Erfindung eignet sich ebenso für andere Getriebearten, beispielsweise für ein Handschaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe mit Planetenradsätzen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorgehenden Erfindung zu verlassen.
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Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Getriebevorrichtung mit einem Hauptgetriebe, Vorderachsgetriebe und einer seitlich angeordneten Verbindungswelle,
- 2 eine schematische Draufsicht der Getriebevorrichtung aus 1,
- 3 eine schematische Seitenansicht der Getriebevorrichtung aus 1, und
- 4 eine schematische Heckansicht der Getriebevorrichtung aus 1 in einem Kraftübertragungspunkt zwischen Hauptgetriebe und Verbindungswelle.
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In 1 ist eine Getriebevorrichtung gezeigt, die ein Hauptgetriebe 1, ein Vorderachsgetriebe 2 und eine Verbindungswelle 3 umfasst. Das Hauptgetriebe ist in einem Getriebegehäuse 16 aufgenommen, das zwischen einer Getriebe-Kupplungsglocke 17 und einem Verteilergetriebe 15 positioniert ist. An der Getriebe-Kupplungsglocke 17 ist ein Motorflansch 14 befestigt, der mit einem nicht dargestellten Motor eines Fahrzeugs verbunden ist. Das hinter dem Getriebegehäuse 16 positionierte Verteilergetriebe 15 weist einen Kardanwellenflansch 20 auf, der mit einer nicht dargestellten Kardanwelle verbunden ist. Unterhalb dem Getriebegehäuse 16 ist eine Getriebe-Ölwanne 19 positioniert. Die in 1 gezeigte Getriebevorrichtung ist vorzugsweise als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet und in einem Allradfahrzeug angeordnet, bei dem der Motor in Längsrichtung des Fahrzeugs positioniert ist. Das Vorderachsgetriebe 2 ist unmittelbar am Motor befestigt, wobei eine vordere Antriebsachse 21 durch eine untere Hälfte eines nicht dargestellten Kugelgehäuses des Motors hindurchgeführt ist.
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Im nicht gezeigten Motor wird ein Drehmoment erzeugt, welches über eine nicht dargestellte Kurbelwelle des Motors an eine innerhalb der Getriebe-Kupplungsglocke positionierten Kupplung übertragen wird. Die nicht dargestellte Kupplung ist als eine Doppelkupplung ausgebildet und überträgt über eine Vorgelegewelle ein entsprechendes Drehmoment auf eine Getriebeausgangswelle, die unmittelbar mit dem Kardanwellenflansch verbunden ist. Im Verteilergetriebe 15 ist eine nicht dargestellte schaltbare Kupplung vorgesehen, mit der eine Verbindung zwischen dem Hauptgetriebe 1 und der Verbindungswelle 3 hergestellt werden kann. Hierzu ist im Verteilergetriebe 15 ein Zahnrad 4 vorgesehen, das mit einem ersten Zahnrad 5 der Verbindungswelle 3 kämmt. Beide Zahnräder 4 und 5 sind kegelförmig ausgebildet und bilden somit einen Beveloidtrieb. Das vom Hauptgetriebe 1 auf die Verbindungswelle 3 übertragene Drehmoment wird durch die starr ausgebildete Verbindungswelle 3 auf das Vorderachsgetriebe 2 übertragen. Hierzu ist am Ende der Verbindungswelle 3 ein als Ritzel ausgebildetes zweites Zahnrad 6 vorgesehen, das mit einem als Tellerrad ausgebildeten Antriebsrad 7 des Vorderachsgetriebes 2 kämmt. Weiterhin wird vom Verteilergetriebe 15 durch eine nicht dargestellte Kardanwelle ein Teil des Drehmoments zu einem Hinterachsdifferential übertragen, von dem in an sich bekannter Weise Hinterradantriebswellen angetrieben werden. Zum Antrieb der vorderen Antriebswellen wird das von der Verbindungswelle 3 auf das Vorderachsgetriebe 2 übertragene Drehmoment auf die entsprechenden Antriebswellen der Vorderräder übertragen.
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Gemäß 2 ist eine schematische Darstellung einer Draufsicht der Getriebevorrichtung aus 1 abgebildet, wobei die Draufsichtrichtung mit dem Pfeil 11 in 1 gezeigt ist. Der 2 ist zu entnehmen, dass zwischen einer Hauptachse 9 der Verbindungswelle 3 und einer Mittellinie 8 des Hauptgetriebes 1 ein Seitenversatzwinkel a vorgesehen ist, durch den eine kompakte Positionierung der Verbindungswelle 3 im Hinblick auf das Getriebegehäuse 16 ermöglicht wird. Um eine kompaktere Anbindung der Verbindungswelle 3 am Vorderachsgetriebe 2 zu ermöglichen, ist eine Ausnehmung 18 im Bereich der Getriebe-Kupplungsglocke 17 und/oder des Getriebe-Motorflansches vorgesehen. Hierdurch kann eine Befestigung des Vorderachsgetriebes 2 unmittelbar am Motor erzielt werden.
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In 3 ist eine schematische Darstellung der Getriebevorrichtung aus 1 gezeigt, in der ein Längsversatzwinkel b zu sehen ist, wobei die Seitenansichtrichtung mit dem Pfeil 12 in 1 gezeigt ist. Hierdurch wird eine kompakte Führung der Verbindungswelle 3 entlang dem Hauptgetriebe 1 erzielt. Darüber hinaus ist gemäß 4 eine Heckansicht der Getriebevorrichtung aus 1 abgebildet, wobei die in 4 dargestellte Ebene durch die beiden Zahnräder 4 und 5 bzw. durch den Kraftübertragungspunkt 13 verläuft. In 4 ist die relative Positionierung der Zahnräder 4 und 5 zueinander abgebildet, wobei die Heckansichtrichtung mit dem Pfeil 10 in 1 gezeigt ist. Das Zahnrad 4 stellt das Hauptgetriebezahnrad 4 dar, das im Verteilergetriebe 15 vorgesehen ist und mit dem ersten Zahnrad 5 der Verbindungswelle 3 kämmt.
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Der 4 ist zu entnehmen, dass eine Hauptachse 9 der Verbindungswelle 3 und eine Mittellinie 8 des Hauptgetriebes 1 zueinander derart positioniert, dass ein Rotationswinkel c vorliegt. Der Rotationswinkel c ergibt sich an dem Kraftübertragungspunkt 13, so dass das erste Zahnrad 5 der Verbindungswelle 3 seitlich und unterhalb des Hauptgetriebezahnrads 4 positioniert ist. Der Rotationswinkel entspricht dem Winkel c zwischen einer senkrecht zur Draufsichtrichtung angeordneten Ebene 22 und einer Verbindungslinie 23 zwischen der Hauptachse 9 und der Mittellinie 8 am Kraftübertragungspunkt 13 zwischen dem Hauptgetriebe 1 und der Verbindungswelle 3. Die beiden Zahnräder 4 und 5 sind konisch ausgebildet und bilden demnach einen Beveloidtrieb, der eine kompakte Positionierung der Verbindungswelle 3 ermöglicht und eine starre Ausbildung der Verbindungswelle, d.h. frei von Gelenken, gestattet. Durch die Anordnung der Beveloidräder 4 und 5 erfolgt eine Verbindung mit einem Zahneingriff. Somit liegen geringe Reibungsverluste vor. Vorzugsweise liegt der Beveloid-Winkel in einem Bereich von 5° bis 15°, insbesondere in einem Bereich von 8° bis 12°. Die Verzahnung ist so ausgeführt, dass die die Achsen von Hauptgetriebe 1 und Verbindungswelle 3 nicht zwangsläufig in einer Ebene liegen müssen, sondern in der konkreten Ausgestaltung windschief zueinander verlaufen. Diese Anordnung ermöglicht ein optimales Getriebe- und Fahrzeug-Package.
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Dementsprechend wird eine günstige Integration des Verteilergetriebes 15 im Hauptgetriebe 1 erzielt und eine zweckmäßige Positionierung des Vorderachsgetriebes 2 im Tunnelbereich des Fahrzeugs ermöglicht. Außerdem kann eine Befestigung des Vorderachsgetriebes 2 im seitlichen Bereich des Motors erfolgen. Eine enge Führung der Verbindungswelle 3 wird entlang dem Hauptgetriebe 1 ermöglicht. Demnach folgt die Verbindungswelle 3 in Richtung des Vorderachsgetriebes 2 dem sich nach unten öffnenden Tunnel, ohne den Einsatz von Gelenken, so dass sich eine ideale und vorteilhafte Integration der Verbindungswelle 3 im Fahrzeug ergibt. Mit der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung wird eine hohe Lage des Abtriebs im vorderen Bereich des Fahrzeugs ermöglicht. Somit wird eine Positionierung von Querträgern im Fahrzeug unter dem Getriebe begünstigt. Eine vorteilhafte Aggregatlagerung im Fahrzeug kann daher vorgenommen werden, was sich auf die Entkoppelung von Motor- und Getriebegeräuschen positiv auswirkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hauptgetriebe
- 2
- Vorderachsgetriebe
- 3
- Verbindungswelle
- 4
- Hauptgetriebezahnrad
- 5
- erstes Zahnrad der Verbindungswelle
- 6
- zweites Zahnrad der Verbindungswelle
- 7
- Antriebsrad des Vorderachsgetriebes
- 8
- Mittellinie des Hauptgetriebes
- 9
- Hauptachse der Verbindungswelle
- 10
- Heckansichtrichtung
- 11
- Draufsichtrichtung
- 12
- Seitenansichtrichtung
- 13
- Kraftübertragungspunkt zwischen Hauptgetriebe und Verbindungswelle
- 14
- Getriebe-Motorflansch
- 15
- Verteilergetriebe
- 16
- Getriebegehäuse
- 17
- Getriebe-Kupplungsglocke
- 18
- Ausnehmung
- 19
- Getriebe-Ölwanne
- 20
- Kardanwellenflansch
- 21
- vordere Antriebsachse
- 22
- Ebene
- 23
- Verbindungslinie
- a
- Seitenversatzwinkel
- b
- Längsversatzwinkel
- c
- Rotationswinkel