Antriebsstrang für ein motorgetriebenes Fahrzeug

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein motorgetriebenes Fahrzeug, insbesondere Rennfahrzeug, welcher Antriebsstrang zumindest einen Antriebsmotor, insbesondere eine Brennkraftmaschine und ein Getriebe aufweist, mit einer Versteifungseinrichtung.

Die JP 62-273119 A beschreibt eine Motoraufhängung für ein Fahrzeug, wobei die Motoraufhängung durch ein faserverstärktes struktursteifes Kunststoffel e- ment gebildet ist, welches an der Unterseite des Motorraumes angeordnet ist. Über das faserverstärkte Kunststoffe lern ent ist die Brennkraftmaschine am Fahrgestell gelagert. Durch das faserverstärkte struktursteife Kunststoffelement werden niederfrequente Schwingungen reduziert.

Die DE 38 18 301 AI beschreibt eine geräuschdämmende Verkleidung für den Motorraum von Kraftfahrzeugen, welche aus mehreren Lagen besteht, die unter Einwirkung von Wärme und Druck unter Zusatz eines Verbindungsmittels miteinander verbunden sind. Eine Lage besteht aus einem anorganischen thermisch hochbelasteten Fasermaterial, eine weitere, zum Motor weisende Lage aus einem thermisch hoch belastbaren Kohlefasermaterial . Durch diese Verkleidung kann die Geräuschabstrahlung verringert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Fahrzeug der eingangs genannten Art eine Gewicht sparende eine torsionssteife Anbindung des Getriebes an das Fahrzeugchassis zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Versteifungseinrichtung durch zumindest eine den Antriebsmotor zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend umgebendes Gehäuse oder einen Rahmen gebildet ist, wobei das Gehäuse oder der Rahmen mit dem Fahrzeugchassis und dem Getriebe fest verbunden ist.

Vorzugsweise ist der Antriebsmotor torsionsfrei an der Versteifungseinrichtung befestigt, beispielsweise verschraubt. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Antriebsmotor mit der Versteifungseinrichtung drehfest verbunden ist, wobei vorzugsweise Antriebsmotor und Versteifungseinrichtung in Fahrzeuglängsrichtung miteinander verschiebbar verbunden sind.

Alternativ dazu oder zusätzlich kann der Antriebsmotor mit dem Fahrzeugchassis und dem Getriebe verbunden sein. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass der Antriebsmotor gegenüber der Versteifungseinrichtung freigestellt ist. - -

Die Versteifungseinrichtung weist zumindest einen den Antriebsmotor an seiner Unterseite zumindest teilweise umgebenden Bodenbereich, zumindest einen den Antriebsmotor seitlich zumindest teilweise abdeckenden Seitenbereich und/oder zumindest einen den Antriebsmotor an dessen Oberseite abdeckenden Kopfbereich auf.

Dabei kann die Versteifungseinrichtung mehrteilig ausgebildet sein und zumindest einen, vorzugsweise zwei Bodenteile, sowie zumindest einen Kopfteil aufweisen. Eine sehr torsionssteife Struktur ergibt sich, wenn der Kopfteil den Kopfbereich und zumindest einen, vorzugsweise zwei an unterschiedlichen Längsseiten des Antriebsmotors angeordnete Seitenbereiche ausbildet. Weiters ist es vorteilhaft, wenn der Bodenteil einen Bodenbereich und zumindest einen Seitenbereich ausbildet, wobei vorzugsweise im Bereich jeder Längsseite des Antriebsmotors ein Bodenteil angeordnet ist und besonders vorzugsweise die beiden Bodenteile voneinander beabstandet sind.

Eine hohe Torsionssteifigkeit lässt sich erzielen, wenn zumindest ein Kopfbereich und zumindest ein benachbarter Seitenbereich zueinander abgewinkelt sind und vorzugsweise einen Winkel zwischen 120° und 150°, besonders vorzugsweise etwa 135°, aufspannen. Weiters können zumindest ein Bodenbereich und zumindest ein benachbarter Seitenbereich zueinander abgewinkelt sein und vorzugsweise einen Winkel zwischen 90° und 150°, besonders vorzugsweise etwa 110° aufspannen.

Um Strömungsverbindungen und mechanische Verbindungen zwischen dem Antriebsmotor und außerhalb der Versteifungseinrichtung angeordneten Aggregaten bzw. Antriebsstrang auf einfache Weise zu ermöglichen und einen Hitzestau innerhalb der Versteifungseinrichtung zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die Versteifungseinrichtung zumindest eine Durchtritts- und Kühlöffnungen aufweist, wobei vorzugsweise zwischen zumindest zwei voneinander beabstandete Bodenbereiche und/oder Seitenbereiche zumindest eine Durchtritts- und Kühlöffnungen ausgebildet ist.

Eine optimale Torsionssteifigkeit lässt sich erreichen, wenn die Versteifungseinrichtung den Antriebsmotor zumindest abschnittsweise tunnelartig umgibt.

Um mit möglichst geringem Gewicht eine hohe Steifigkeit zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Versteifungseinrichtung aus einem Verbundwerkstoff, vorzugsweise aus einem Faserverbundwerkstoff, besonders vorzugsweise aus kohlenfaserverstärktem Kunststoff besteht. Alternativ dazu kann auch Kunststoff mit Aramid-, Glas-, Kevlar- oder ähnlichen Fasern, oder ein Kunststoff mit unterschiedlichen Fasern in einem Bauteil eingesetzt werden. Dabei können die ver- - - schiedenen Faserwerkstoffe steifigkeitsgerecht in Lage, Anzahl und Richtung den örtlichen Steifigkeitsanforderungen entsprechend eingebracht werden.

Geringes Gewicht und hohe Belastbarkeit lässt sich erreichen, wenn die Versteifungseinrichtung schalenartige und/ oder rahmenartige Bauteile aufweist und vorzugsweise durch eine Schalen- und/oder Rahmenstruktur gebildet ist.

Bevorzugt kann die Versteifungseinrichtung zumindest eine - in Bezug auf alle möglichen Belastungsrichtungen - hervorragende integrierte Steifigkeitsrichtung aufweisen, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die integrierten Steifigkeits- richtungen durch gerichtete Fasernverlegung in einem Faserverbundwerkstoff gebildet sind.

Die Versteifungseinrichtung bildet eine tragende Struktur zwischen dem Getriebe und dem Chassis aus. Besonders vorteilhaft ist es, wenn in die Versteifungseinrichtung Nebenaggregate und/oder Komponenten des Antriebsmotors, vorzugsweise Ansaugkrümmer, Ansaugleitungen, Ladeluftkühler und/oder Kühlleitungen integriert sind. Auf diese Weise werden sowohl der Antriebsmotor, als auch die Nebenaggregate durch die Versteifungseinrichtung optimal geschützt, was insbesondere im Falle eines Unfalls von Vorteil ist, um Sekundärschäden durch austretende Flüssigkeiten, Brände, etc. zu minimieren.

Über die Versteifungseinrichtung werden Kräfte am Antriebsmotor vorbeigeleitet, wodurch der Antriebsmotor selbst weniger auf Verformung belastet wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang in einer heckseitigen Ansicht;

Fig. 2 das Detail II aus Fig. 1;

Fig. 3 das Fahrzeug in einer Seitenansicht;

Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang in einer ersten Ausführungsvariante;

Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang in einer zweiten Ausführungsvariante;

Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang in einer dritten Ausführungsvariante; - -

Fig. 7 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang in einer vierten Ausführungsvariante;

Fig. 8 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang in einer fünften Ausführungsvariante.

Das motorgetriebene Fahrzeug 1, beispielsweise ein Rennfahrzeug, weist einen durch eine Brennkraftmaschine gebildeten Antriebsmotor 2, ein Getriebe 3 und ein Fahrzeugchassis 4 auf. Zur Versteifung des Antriebsmotors 2 ist eine durch eine Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 gebildete Versteifungseinrichtung 6 vorgesehen. Die Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 ist sowohl mit dem Fahrzeugchassis 4, als auch mit dem Getriebe 3 fest verbunden.

Die Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 bildet ein torsionsfestes Gehäuse 7, in welchem der Antriebsmotor 2, ein Ladeluftkühler 8 und Ansaugleitungen 9, sowie diverse Nebenaggregate 10, 11 integriert sind. Der Ladeluftkühler 8 ist stromabwärts eines Turboladers 12 angeordnet.

Die im Wesentlichen tunnelartige Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 weist einen die Unterseite des Antriebsmotors 2 abdeckenden, der Fahrbahn 20 zugewandten Bodenbereich 5a, einen den Antriebsmotor 2 nach oben abdeckenden Kopfbereich 5b, sowie den Antriebsmotor 2 seitlich abdeckende Seitenbereiche 5c, 5d auf. Die Seitenbereiche 5c können dabei integral mit dem Bodenbereich 5a bzw. dem Kopfbereich 5b ausgebildet sein, wobei die vom Bodenbereich 5a und Seitenbereich 5c bzw. Kopfbereich 5b und Seitenbereich 5d aufgespannte Winkel ß, γ zwischen etwa 90° und etwa 150° betragen kann. Die Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 kann mehrteilig ausgebildet sein, und beispielsweise zwei von einander beabstandete Bodenteile 5' und einen Kopfteil 5" aufweisen, wobei jeder Bodenteil 5' einen Bodenbereich 5a und einen Seitenbereich 5c, und der Kopfteile 5" den Kopfbereich 5b und zwei an verschiedenen Längsseiten des Antriebsmotors 2 angeordnete Seitenbereiche 5d integral ausbildet.

Die beiden Bodenteile 5' sind voneinander und auch vom Kopfteil 5" beabstandet und bilden dazwischenliegende Durchtritts- und Kühlöffnungen 13 aus.

Die Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 bildet eine zumindest teilweise tragende Struktur für den Antriebmotor 2. Vorteilhafterweise besteht die Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 aus einem Verbundwerkstoff mit geringem Gewicht und extrem hoher Steifigkeit, beispielsweise aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff. Ebenso sind Verbundkonstruktionen aus Stütz- bzw. Füllmaterialien mit faserverstärktem Kunststoff möglich. - -

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 integrierte Steifigkeitsrichtungen aufweist. Die Konstruktion der Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 kann dabei derart gestaltet werden, dass in den zu tragenden Richtungen die Steifigkeit überdurchschnittlich hoch ist, während in nicht belasteten Richtungen oder in Richtungen benötigter Elastizität die Steifigkeit unterdurchschnittlich gering ist. Dies kann erreicht werden durch gerichtete Fasernverlegung, durch gezielt eingelegte Spezialfasern, durch Verwendung von Stütz- und Füllstoffen zur Erhöhung des Widerstandsmomentes und/oder durch Platzierung der tragenden Fasern an den hauptbelasteten Stellen.

Wie in den Fig. 4 bis Fig. 8 gezeigt ist, ist die Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 über Schrauben 14 fest mit dem Getriebe 3 und mit dem Fahrzeugchassis 4 verbunden. Der Antriebsmotor 2 ist torsionsfrei mit der Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 über Gelenkhebel 15 oder mit dem Fahrzeugchassis 4 über Gelenkhebel 16 verbunden.

Fig. 4 zeigt eine Ausführung, bei der der Antriebsmotor 2 über Gelenkhebel 15 mit dem Kopfteil 5" der Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5, sowie über ein in axialer Richtung bewegliches Loslager 17 und ein Festlager 18 mit dem Bodenteil 5' der Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 verbunden ist.

In Fig. 5 ist der Antriebsmotor 2 über Befestigungsschrauben 18 und Gelenkhebel 16 mit dem Fahrzeugchassis 4 verbunden.

Fig. 6 zeigt eine Ausführung, bei der der Antriebsmotor 2 - wie in Fig. 4 über Gelenkhebel 15 mit dem Kopfteil 5" der Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 und über Befestigungsschrauben 19 mit dem Fahrzeugchassis 4 verbunden ist.

In Fig. 7 ist der Antriebsmotor 2 ebenfalls über Gelenkhebel 15 mit dem Kopfteil 5" der Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 und über Befestigungsschrauben 19 mit dem Fahrzeugchassis 4 verbunden. Zwischen dem Antriebsmotor 2 und dem Getriebe 3 ist ein Loslager 17a vorgesehen, welches axiale Bewegungen zwischen dem Antriebsmotor 2 und dem Getriebe 3 ausgleicht.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsvariante, bei der der Antriebsmotor 2 - zusätzlich zu den in Fig. 7 gezeigten Verbindungen - noch über Gelenkhebel 16 mit dem Getriebe 3 und dem Fahrzeugchassis 4, sowie über ein Loslager 17 mit dem Bodenteil 5' der Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 verbunden ist.

Die Gelenkhebel 15, 16 können beispielsweise durch Stützstangen mit Kugelgelenken gebildet sein. Als Loslager 17, 17' können in Buchsen geführte Führungsstifte oder dergleichen eingesetzt werden. - -

Alle Ausführungsvarianten haben gemeinsam, dass die Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 die tragende Struktur zwischen dem Getriebe 3 und dem Fahrzeugchassis 4 ist. Der Antriebsmotor 2 kann vollständig von seiner tragenden - bzw. versteifenden Funktion entbunden sein (Fig. 4) oder zumindest teilweise mit tragend bzw. versteifend ausgebildet sein (Fig. 5 bis Fig. 8). Die besten Versteifungseigenschaften lassen sich erzielen, wenn die Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 eine tunnelartige Gestalt aufweist, deren Torsionsmittelachse nahe der Motortorsionsmittelachse liegt.

Die Schalen- und/oder Rahmenstruktur 5 ermöglichst insbesondere bei leistungsstarken Antriebsmotoren 2 eine besonders torsionssteife und leicht bauende An- bindung des Antriebsmotors 2 an das Fahrzeugchassis 4 bzw. an das Getriebe 3.