DE10052652A1

DE10052652A1 - Stufenlos verstellbares Getriebe

Info

Publication number: DE10052652A1
Application number: DE2000152652
Authority: DE
Inventors: Reinhard Kappel; Andreas Schmidt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2003-02-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein stufenlos verstellbares Getriebe, insbesondere ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Primärscheibenpaar und einem Sekundärscheibenpaar mit jeweils wenigstens einer axial verschiebbaren Kegelscheibe und einem zwischen den Kegelscheibenpaaren angeordneten Kraftübertragungsmittel. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass die axial verschiebbaren Kegelscheiben (10) im radial äußeren Bereich mit einer umlaufenden Ringrippe (12) versehen sind, deren Enden zur Verhinderung von Verformungen der Kegelscheibe (10) abstützend auf einem zum Getriebe gehörenden Bauteil gelagert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein stufenlos verstellbares Getriebe mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Es ist bekannt, in der Kraftfahrzeugtechnik stufenlos verstellbare Getriebe, sogenannte Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (CVT-Getriebe), einzusetzen. Ein Kraftfahrzeugtriebstrang mit stufenlos verstellbarem Getriebe besteht im Wesentlichen aus Motor, Kupplung, Drehrichtungsumkehrgetriebe, Variator, Differential und Antriebsrädern. Anstatt einer Kupplung kann auch für jede Fahrtrichtung eine eigene Kupplung oder ein hydrostatischer Drehmomentwandler mit Wandler- Überbrückungskupplung vorgesehen sein. Die als CVT-Getriebe ausgebildeten stufenlosen Kegelscheibenumschlingungsgetriebe bestehen aus je einem Kegelscheibenpaar auf der An- und Abtriebsseite (Primär- und Sekundärscheiben), durch die über ein Umschlingungsmittel, zum Beispiel über eine Metallgliederkette, per Reibschluss eine Kraft übertragen werden kann. Durch eine gezielte Verstellung der Scheibensatzabstände kann die Position des Umschlingungsmittels verändert werden, woraufhin sich die resultierenden Laufradien auf den Scheibensätzen ändern. Dieser Prozess erfolgt stufenlos, das heißt, es lässt sich innerhalb gegebener Grenzen jede beliebige Übersetzung einstellen. Bei der Übertragung des Drehmomentes von der Anzur Abtriebsseite wird das Umschlingungs- beziehungsweise Kraftübertragungsmittel mit erheblichen Kräften zwischen den Kegelscheiben der entsprechenden Welle eingeklemmt, so dass es zu Verformungen an den Kegelscheiben kommt. Verformungen der Kegelscheiben bedeuten aber, dass das Kraftübertragungsmittel radial einwandert und dabei Verluste entstehen, die den Gesamtwirkungsgrad des Getriebes herabsetzen. Außerdem ist das Einwandern mit Reibung verbunden, die zu Verschleiß an Kegelscheiben und an dem Kraftübertragungsmittel führt. Dadurch wird auch die Lebensdauer des Getriebes verkürzt.

Es ist bekannt, dass zur Reduzierung dieser Verformungen die Kegelscheiben entweder aufgedickt oder mit einer Rippe versehen werden. Ein einfaches Aufdicken bedeutet in letzter Konsequenz einen hohen Materialeinsatz, der sich in einem hohen Gewicht des Getriebes und letztendlich des Fahrzeuges widerspiegelt, was ebenfalls zu einem schlechteren Gesamtwirkungsgrad führt. Der Einsatz von konventionellen Rippen hat nur einen eingeschränkten Erfolg zur Folge, da Kreuzrippen aufgrund des erhöhten Fertigungsaufwandes in der Regel nicht angebracht werden können und Radialrippen nur eine geringe verformungsbehindernde Wirkung haben. Auf einfache Ringrippen tritt im Wesentlichen dasselbe zu wie auf Radialrippen, weil sie unter Belastung quasi wegkippen.

Aus der EP 0 251 756 B1 ist eine axial verschiebbare Kegelscheibe eines stufenlos verstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes bekannt, die mit einem ringförmigen Wulst versehen ist, an dem ein entsprechender Abschlussdeckel befestigt ist. Der an der Kegelscheibe angeordnete Wulst und der Abschlussdeckel dienen zur Abgrenzung für einen zum Anpressdruck für die axial verschiebbare Kegelscheibe erzeugenden Raum. Bei einer Verschiebung der Kegelscheiben gleitet dabei der Abschlussdeckel auf einen als Buchse ausgebildeten Teil. Weder der an der axial verschiebbaren Kegelscheibe angeordnete Wulst noch der Abschlussdeckel haben dabei die Aufgabe, eine entsprechende Verformung der Kegelscheibe zu verhindern. Eine Verhinderung beziehungsweise Verminderung der Verformung der Kegelscheibe ist mit dieser Lösung auch nicht beabsichtigt.

Weiterhin ist aus der DE 199 46 336 A1 eine axial verschiebbare Kegelscheibe eines stufenlos verstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes bekannt, die sich mittels axial hervorstehender Rampen auf den komplementären Rampen eines an der Welle fest angeordneten Nabenflansches abstützt. Dabei sind die Rampen am Umfang verteilt und gegeneinander verdrehbar angeordnet. Bei einem entsprechend anliegenden Drehmoment wird dabei der axiale Abstand der beide Rampen tragenden Teile verkürzt oder verlängert und somit die Anpresskraft auf das Kraftübertragungsmittel erhöht oder erniedrigt. Die Abstützung der Kegelscheibe dient dabei lediglich zur Übertragung der entsprechenden Anpresskraft. Diese Abstützung hat dabei auch nicht die Aufgabe, eine entsprechende Verformung der Kegelscheibe zu verhindern. Dieses ergibt sich insbesondere noch dadurch, dass die Rampen zur Anpresskraftübertragung im unteren bis mittleren Bereich der Kegelscheibe angeordnet sind. Bei einer entsprechenden Übersetzung, bei der das Kraftübertragungsmittel sich im oberen Bereich der beiden Kegelscheiben befindet, kann eine auftretende Verformung der Kegelscheibe mit dieser Vorrichtung nicht verhindert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem stufenlos verstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ohne eine zusätzliche Gewichtserhöhung die Steifigkeit der Kegelscheiben sowie den Wirkungsgrad des Getriebes zu erhöhen und gleichzeitig Verformungen und den Verschleiß an den Kegelscheiben zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch ein stufenlos verstellbares Getriebe mit den in dem Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass die axial verschiebbaren Kegelscheiben im radial äußeren Bereich mit einer umlaufenden Ringrippe versehen sind, deren Enden zur Verhinderung von Verformungen der Kegelscheibe abstützend auf einem zum Getriebe gehörenden Bauteil gelagert sind, wird die Stabilität der Kegelscheibe deutlich erhöht. Durch das Abstützen der Ringrippe auf einem zum Getriebe gehörenden Bauteil wird ein Wegkippen der Kegelscheibe und der Ringrippe bei einer entsprechenden Kraftübertragung mittels des Kraftübertragungsmittels weitestgehend vermieden. Durch die Erhöhung der Stabilität der Kegelscheiben und der Vermeidung des Wegkippens der Kegelscheiben wird ein radiales Einwandern des Kraftübertragungsmittels bei einer Kraftübertragung stark reduziert. Das hat zur Folge, dass der Gesamtwirkungsgrad des Getriebes durch die Vermeidung der beim Einwandern des Kraftübertragungsmittels entstehenden Verluste verbessert wird. Außerdem wird der beim Einwandern entstehende Verschleiß vermindert.

In einer bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung ist die Ringrippe Bestandteil des Anpressdruckraumes. Das hat zur Folge, dass das Getriebe keine zusätzlichen materialerhöhenden Bauteile benötigt, da die erfindungsgemäße Anordnung gleichzeitig notwendige Funktionen des Getriebes übernimmt. So erfolgt die Abstützung der Ringrippe auf einem zum Getriebe gehörenden Bauteil und die Ringrippe ist ein Bestandteil des Anpressdruckraumes.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Teils eines stufenlos verstellbaren Getriebes zeigt, näher erläutert.
In der Zeichnung ist nur ein für die Erfindung wesentlicher Teil eines stufenlos verstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes dargestellt. Das stufenlos verstellbare Kegelscheibenumschlingungsgetriebe besteht aus je einer festen Kegelscheibe 14 und einer axial verschiebbaren Kegelscheibe 10 auf der An- und Abtriebsseite. Zwischen der festen Kegelscheibe 14 und der axial verschiebbaren Kegelscheibe 10 der An- und Abtriebsseite befindet sich ein nicht dargestelltes Kraftübertragungsmittel zur Kraftübertragung und zur Übertragung einer entsprechenden Drehzahl von der Antriebsseite zur Abtriebsseite. Die Verstellung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Antriebs- und Abtriebsseite des stufenlos verstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes erfolgt durch die axiale Verschiebung der losen Kegelscheibe 10 der Antriebsseite und durch entgegengesetzte Verschiebung der losen Kegelscheibe der Abtriebsseite. Durch die Verschiebung der losen Kegelscheiben 10 erfolgt eine Veränderung des wirksamen Durchmessers des Kraftübertragungsmittels an den Kegelscheiben und somit eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses. Die Verschiebung der Kegelscheibe 10 zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses erfolgt dabei durch einen Kolben 18.
Die feste Kegelscheibe 14 ist mit einem Flansch 16 versehen, auf dem verdrehfest die axial verschiebbare Kegelscheibe 10 angeordnet ist. Zur Erzeugung einer für den Betrieb des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes notwendigen Anpresskraft zwischen der axial verschiebbaren Kegelscheibe 10 und der festen Kegelscheibe 14 wird die axial verschiebbare Kegelscheibe 10 über einen Anpressdruckraum 22 mit einer entsprechenden Anpresskraft beaufschlagt, so dass das zwischen den Kegelscheiben 10 und 14 angeordnete Kraftübertragungsmittel mit einer für die Kraftübertragung optimalen Kraft eingeklemmt wird.
Zur Stabilisierung der axial verschiebbaren Kegelscheibe 10 ist an dieser im radial äußeren Bereich eine umlaufende Ringrippe 12 angeordnet. Das Ende der Ringrippe 12 stützt sich auf einem zum Getriebe gehörenden Bauteil ab, wodurch ein Wegkippen der Ringrippe 12 sowie eine Verformung der Kegelscheiben, insbesondere der axial verschiebbaren Kegelscheibe 10, weitestgehend vermieden wird. Dabei ist es besonders günstig, dass die Ringrippe 12 auf ein zum Getriebe gehörendes Bauteil abgestützt wird. Dadurch wird erreicht, dass der Materialeinsatz des Getriebes nicht durch zusätzliche Bauteile zur Abstützung der Ringrippe 12 erhöht wird. Entsprechend der Ausführungsform des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes stützt sich dabei die Ringrippe 12 auf den Kolben 18 ab, der zur Verschiebung der axial verschiebbaren Kegelscheibe 10 und somit zur Verstellung des Übersetzungsverhältnisses am stufenlos verstellbaren Getriebe dient. Der Kolben 18 ist auf dem Flansch 16 der festen Kegelscheibe 14 gelagert, so dass die durch die Ringrippe 12 in den Kolben 18 eingetragenen Kräfte auf den Flansch 16 der festen Kegelscheibe 14 übertragen werden.
In einer Variante der erfindungsgemäßen Lösung kann auch die Lagerung des Kolbens 16 auf der Welle des entsprechenden Getriebeteils erfolgen. In Abhängigkeit von der konstruktiven Ausbildung und von der Bauart des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes kann die Abstützung der Ringrippe auch auf einem anderen zum Getriebe gehörenden Bauteil erfolgen.
Der Anpressdruckraum 22 zur Erzeugung beziehungsweise zur Übertragung einer entsprechenden Anpresskraft auf die axial verschiebbare Kegelscheibe 10 und somit auf das zwischen den Kegelscheiben 10 und 14 befindliche Kraftübertragungsmittel wird einerseits durch die axial verschiebbare Kegelscheibe 10 mit der daran angeordneten Ringrippe 12 und andererseits durch einen Boden 20 des Anpressraumes 22 gebildet. Dabei ist die Ringrippe 12 ein fester Bestandteil des Anpressraumes 22. Somit stellt die Ringrippe 12 ebenfalls einen festen Bestandteil des stufenlos verstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes dar und wirkt sich somit auch nicht gewichtserhöhend auf das Getriebe aus.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, dass ohne zusätzliche Gewichtserhöhung die Stabilität und die Steifigkeit der Kegelscheiben des stufenlos verstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes maßgeblich erhöht wurde. Verformungen und der dabei auftretende Verschleiß an den Kegelscheiben werden durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung reduziert. BEZUGSZEICHENLISTE 10 axial verschiebbare Kegelscheibe
12 Ringrippe
14 feste Kegelscheibe
16 Flansch
18 Kolben
20 Boden
22 Anpressdruckraum

Claims

1. Stufenlos verstellbares Getriebe, insbesondere ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Primärscheibenpaar und einem Sekundärscheibenpaar mit jeweils wenigstens einer axial verschiebbaren Kegelscheibe und einem zwischen den Kegelscheibenpaaren angeordneten Kraftübertragungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass die axial verschiebbaren Kegelscheiben (10) im radial äußeren Bereich mit einer umlaufenden Ringrippe (12) versehen sind, deren Enden zur Verhinderung von Verformungen der Kegelscheibe (10) abstützend auf einem zum Getriebe gehörenden Bauteil gelagert sind.

2. Stufenlos verstellbares Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringrippe (12) der axial verschiebbaren Kegelscheibe (10) auf einem Kolben (18) zur Verschiebung der Kegelscheibe (10) abstützend gelagert ist.

3. Stufenlos verstellbares Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (18) auf einem Flansch (16) der festen Kegelscheibe (14) gelagert ist.

4. Stufenlos verstellbares Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (18) auf einer Welle des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes gelagert ist.

5. Stufenlos verstellbares Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Raum zwischen der axial verschiebbaren Kegelscheibe (10) und dem Kolben (18) ein Boden (20) eines Anpressdruckraumes (22) angeordnet ist.

6. Stufenlos verstellbares Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringrippe (12) Bestandteil des Anpressdruckraumes (22) ist.