DE102005056445A1 - Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, Lageranordnung sowie Fahrzeug mit einem derartigen Getriebe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einer Entkoppelungsvorrichtung für eine Wälzlagerung, wobei zumindest ein Lagering mehrteilig ausgeführt ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Automatgetriebe in Form eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, wie es beispielsweise aus der DE 10 2004 015 215 und weiteren Veröffentlichungen bekannt ist, sowie eine Lageranordnung und ein damit ausgerüstetes Fahrzeug.
• Automatgetriebe im weiteren Sinne sind Kennungswandler, deren momentane Übersetzung sich selbständig in Abhängigkeit von momentanen oder zu erwartenden Betriebszuständen, wie zum Beispiel Teillast, Schub und Umgebungsparameter, wie zum Beispiel Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit, stufenweise oder stufenlos verändert. Zu ihnen gehören solche Kennungswandler, die auf einem elektrischen, pneumatischen, hydrodynamischen, hydrostatischen Prinzip oder auf einem aus diesen Prinzipien gemischten Prinzip beruhen.
• Die Automatisierung bezieht sich auf die verschiedensten Funktionen, wie zum Beispiel das Anfahren, die Übersetzungswahl, die Art der Übersetzungsveränderung bei verschiedene Betriebssituationen, wobei unter Art der Übersetzungsveränderung zum Beispiel das Schalten von einzelnen Stufen nacheinander, das Überspringen von Schaltstufen und die Geschwindigkeit der Verstellung verstanden werden kann.
• Der Wunsch nach Komfort, Sicherheit und vertretbarem Bauaufwand bestimmt den Automatisierungsgrad d. h. wie viele Funktionen selbständig ablaufen.
• In der Regel kann der Fahrer manuell in den automatischen Ablauf eingreifen oder ihn für einzelne Funktionen begrenzen.
• Automatgetriebe im engeren Sinne, wie sie heute vor allem im Fahrzeugbau verwendet werden, haben in der Regel folgenden Aufbau:
  Auf der Antriebsseite des Getriebes befindet sich eine Anfahreinheit in Form einer regelbaren Kupplung, zum Beispiel einer nassen oder trockenen Reibungskupplung, einer hydrodynamischen Kupplung oder einem hydrodynamischen Wandler.
• Zu einem hydrodynamischen Wandler wird häufig eine Überbrückungskupplung parallel zum Pumpen- und Turbinenteil geschaltet, welche durch direkte Kraftübertragung den Wirkungsgrad steigert und durch definierten Schlupf bei kritischen Drehzahlen die Schwingung dämpft.
• Die Anfahreinheit treibt ein mechanisches, stufenloses oder gestuftes Wechselgetriebe an, das eine Vorwärts-/Rückwärtsfahreinheit, eine Haupt-, Bereichs-, Splitgruppe und/oder einen Variator enthalten kann. Zahnradgetriebegruppen werden, je nach Anforderungen an Laufruhe, Platzverhältnisse und Übertragungsmöglichkeiten, in Vorgelege- oder Planetenbauweise mit Gerad- oder Schrägverzahnung ausgelegt.
• Das Ausgangselement des mechanischen Getriebes, eine Welle oder ein Zahnrad, treibt direkt oder indirekt über Zwischenwellen bzw. eine Zwischenstufe mit einer konstanten Übersetzung auf ein Differentialgetriebe, das als separates Getriebe gestaltet sein kann oder ein integrierter Bestandteil des Automatgetriebes ist. Grundsätzlich eignet sich das Getriebe für Längs- und Quereinbau im Fahrzeug.
• Zur Verstellung der Übersetzung im mechanischen Getriebe sind hydrostatische, pneumatische und/oder elektrische Stellglieder vorgesehen. Eine Hydraulikpumpe, die nach dem Verdrängungsprinzip arbeitet, liefert Drucköl für die Anfahreinheit, insbesondere die hydrodynamische Einheit, für die hydrostatischen Stellelemente des mechanischen Getriebes und für die Schmierung und Kühlung des Systems. Je nach erforderlichem Druck und Fördervolumen kommen Zahnradpumpen, Schraubenpumpen, Flügelzellenpumpen und Kolbenpumpen, letztere meistens in radialer Bauart, in Frage. In der Praxis haben sich Zahnradpumpen und Radialkolbenpumpen für diesen Zweck durchgesetzt, wobei die Zahnradpumpen wegen ihres geringen Bauaufwandes und die Radialkolbenpumpe wegen des höheren Druckniveaus und der besseren Regelbarkeit Vorteile bieten.
• Die Hydraulikpumpe kann an einer beliebigen Stelle des Getriebes an einer ständig von der Antriebseinheit angetriebenen Haupt- oder Nebenwelle angeordnet sein.
• Es sind stufenlose Automatgetriebe bekannt, bestehend aus einer Anfahreinheit, einem Planetenwendegetriebe als Vorwärts-/Rückwärtsfahreinheit, einer Hydraulikpumpe, einem Variator, einer Zwischenwelle und einem Differential. Der Variator wiederum besteht aus zwei Kegelscheibenpaaren und einem Umschlingungsorgan. Jedes Kegelscheibenpaar besteht aus einer in axialer Richtung verschiebbaren zweiten Kegelscheibe. Zwischen diesen Kegelscheibenpaaren läuft das Umschlingungsorgan, zum Beispiel ein Schubgliederband, eine Zugkette oder ein Riemen. Über die Verstellung der zweiten Kegelscheibe ändert sich der Laufradius des Umschlingungsorgans und somit die Übersetzung des stufenlosen Automatgetriebes.
• Stufenlose Automatgetriebe erfordern ein hohes Druckniveau, um die Kegelscheiben des Variators in allen Betriebspunkten mit der gewünschten Geschwindigkeit verstellen zu können und außerdem mit einem genügenden Basisanpressdruck weitgehend verschleißfrei das Drehmoment zu übertragen.
• Bei Kraftfahrzeugen ist der Komfortbedarf im Allgemeinen sehr hoch, speziell auch im Hinblick auf die Akustik. Der Fahrzeugführer und die Insassen wünschen insbesondere bei Kraftfahrzeugen der gehobenen Kategorie keine störenden Geräusche, die aus dem Betrieb der Aggregate des Kraftfahrzeuges entstehen. Der Verbrennungsmotor und auch andere Aggregate wie Getriebe erzeugen jedoch Geräusche, die weitestgehend als störend empfunden werden könnten. So kann es beispielsweise bei stufenlos einstellbaren Getrieben bei der Verwendung einer Laschenkette zu einem Geräusch kommen, da eine solche Laschenkette bedingt durch ihren Aufbau mit Laschen und Bolzen im Betrieb des Getriebes einen sich wiederholenden Schlag durch das Auftreffen der Bolzen auf die Kegelscheiben des Getriebes erzeugt. Akustische Effekte werden bei CVT-Getrieben in der Regel diesen Pineinlauf („impact") als Anregung zugeschrieben. Diese akustische Anregung erzeugt dann Resonanzen bei den Eigenfrequenzen des Getriebegehäuses (FE-Moden) oder der Wellen (torsionale Moden, Biegemoden).
• Ein weiterer akustischer Effekt geht von der CVT-Kette aus, die im gespannten Strang bzw. Trum wie eine Saite schwingen kann, was z. B. durch eine Gleitschiene behinderbar ist. Torsionale Reibschwingungen sind beispielsweise als Rupfen bei Frequenzen von 10 Hz von Kupplungen her bekannt. Wenn der Reibwertverlauf unter Schlupfänderung derart ist, dass der Reibwert abfällt, wird Rupfen angeregt. Hierbei ist bei Automatgetrieben primär der Stahl-Papier-Reibwert relevant.
• Eine der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe liegt darin, die Akustik eines derartigen Getriebes zu verbessern und somit den Komfort insbesondere den Geräuschkomfort eines mit einem derartigen Getriebe ausgerüsteten Fahrzeugs zu verbessern. Eine weitere der Erfin dung zugrunde liegende Teilaufgabe liegt darin, nach der Analyse hochfrequenter, starker CVT-Schwingungen und der damit zusammen hängenden Klärung der entsprechenden Wirkmechanismen, geeignete Gegenmaßnahmen darzustellen, um diese Schwingungen, die vorwiegend im akustischen Bereich in der Größenordnung von 400-600 Hz liegen, zu minimieren oder möglichst zu unterbinden. Eine weitere Teilaufgabe der Erfindung liegt darin, die Betriebsfestigkeit von Bauteilen zu erhöhen und somit die Lebensdauer eines derartigen Automatgetriebes zu verlängern. Eine weitere Teilaufgabe der Erfindung liegt darin begründet, die Drehmomentübertragungsfähigkeit eines derartigen Getriebes zu erhöhen bzw. größere Kräfte durch die Bauteile des Getriebes übertragen zu können. Außerdem – so eine weitere Teilaufgabe – soll ein derartiges Getriebe wirtschaftlich gefertigt werden können.
• Die Aufgabenteile werden durch die in den Ansprüchen dargelegte sowie in der Beschreibung auch in Zusammenhang mit den Figuren erläuterte Erfindung mit deren Weiterbildungen gelöst.
• Aus der Analyse ergibt sich ein simulatorisches Verständnis der Art der Schwingungsform, bei der es sich um eine Bewegung der Kette in der Umschlingung gekoppelt mit einem Kippen und/oder Biegen der jeweiligen Wegscheibe handelt. Bestimmend für die Frequenz der Schwingungen sind zunächst die Kettenmasse und die gesamte Kipp- und Biegesteifigkeit der Wegscheiben. Diese Steifigkeit versteht sich einschließlich der Tellerung der Scheiben in sich, dem Verkippen der Scheiben, der Durchbiegung der Wellen infolge deren Elastizität und der Schrägstellung der Wellen infolge unterschiedlicher Lagersteifigkeiten. Weiterhin sind das Reibwertniveau und der Reibwertverlauf sowie die Drehzahl und die Übersetzung Frequenz bestimmend.
• Diese Erkenntnisse sind insofern überraschend, da Schwingungen der Kette im Umschlingungsbogen, also während ihrer Einspannung im Scheibensatz, bislang nicht beschrieben sind und auch der bisher vertretenen Meinung, dass in den Bögen der Reibkontakt zu den Kegelscheiben solche Schwingungen hemmt, widerspricht.
• Auch ein Einfluss des CVT-Öls auf derartige Reibschwingungen ist bislang nicht beschrieben, so dass diese Öle bisher lediglich auf hohen und zeitlich stabilen Reibwert sowie geringen Verschleiß entwickelt wurden.
• Es ist zwar bekannt, dass bei den verschiebbaren CVT-Kegelscheiben (Wegscheiben) ein Kippspiel zwischen Welle und Wegscheibe einen Einfluss auf den Wirkungsgrad hat, jedoch sind bisher keine schwingenden Biege-, Kipp- oder Taumelbewegungen der Wegscheiben beschrieben.
• Bei CVT-Getrieben in Form von Kegelscheibenumschlingungsgetrieben mit einem Umschlingungsmittel, insbesondere mit Kette, werden die Kegelscheiben des Variators durch die Anpresskräfte gegen das Umschlingungsmittel verformt. Diese Anpresskräfte sind erforderlich, um einerseits ein Durchrutschen der Kette bei der Übertragung des Drehmoments zu verhindern und andererseits die Übersetzung des Variators und damit des Getriebes einzustellen und zu verändern. Der Keilspalt, den die Kegelscheibenhälften bilden, wird hierbei unter Last verändert. Unter Berücksichtigung der Formgebung der Kegelscheiben und der Position der entsprechenden Lastangriffspunkte des Umschlingungsmittels wird der Keilspalt dann am stärksten aus der nicht belasteten Lage verformt, wenn die aus der Anpresskraft gegen das Umschlingungsmittel resultierende Belastung am größten ist und die entsprechenden Kraftangriffspunkte am weitesten radial außen, also auf möglichst großem Durchmesser, angeordnet sind. Bei einem CVT in Form eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes werden die Kraftangriffspunkte des Umschlingungsmittels bzw. der Kette oder des Schubgliederbandes maßgeblich durch die Übersetzung des Variators bestimmt. Außerdem ist zu berücksichtigen, dass die Kraftangriffspunkte nicht am gesamten Umfang von 360° auf die Kegelscheiben einwirken, sondern nur in einem Winkelbereich, der durch die entsprechende Übersetzung eingeschränkt und somit kleiner ist. Hieraus ergibt sich eine unsymmetrische Tellerung der Kegelscheibenhälften, wie dies später näher erläutert wird.
• Durch diese ungleichmäßige Tellerung und die ungleichmäßige Lastaufteilung innerhalb des Umschlingungsmittels, wird dem Umschlingungsmittel beim Durchlauf der Umschlingung auf der Kegelscheibe eine radiale Bewegung auf die Wellenmitte zu gerichtet aufgezwungen. Hierauf hat auch die Drehrichtung Einfluss, da die Verhältnisse abhängig davon sind, ob das betrachtete Kettenstück Bestandteil des Lasttrums oder des Leertrums ist.
• Je größer die Last, umso ausgeprägter treten diese Verformungen auf und umso größer werden die Reibkräfte und Reibwege, die hierdurch entstehen. Diese Reibung führt zu Wirkungsgradverlusten und Verschleiß und wirkt außerdem als Anregungsmechanismus für Reibschwingungen. Die Reibschwingungen können wiederum, beispielsweise durch Körperschallanregungen, Geräusche erzeugen.
• Der für die Auslegung kritischste Fall für die oben beschriebenen Effekte ist beim Anfahren mit einem Kegelumschlingungsgetriebe an den abtriebsseitigen Kegelscheiben gegeben. Im Anfahrvorgang ist nämlich die Belastung durch den Antrieb maximal, ebenso wie die Anpresskraft auf das Umschlingungsmittel durch die entsprechende Übersetzung ins Langsame. Durch diese Übersetzung befindet sich das Umschlingungsmittel bzw. die Kette an den abtriebsseitigen Kegelscheiben radial maximal weit außen. Durch diese Belastung werden die abtriebsseitigen Kegelscheiben stark verformt bzw. sehr stark auseinandergedrückt, so dass der Keilspalt sehr groß wird, woraus maximale Reibwege und Reibkräfte resultieren.
• Geräuschprobleme können auch durch Schwingungen des Umschlingungsmittels verursacht oder verstärkt werden. Aus diesem Grund ist es anzustreben, die Trumschwingungen zu vermindern oder besser vollständig zu eliminieren. In den bisherigen Lösungen läuft das Trum meistens frei vom Auslauf des einen Scheibensatzes in den Einlauf des gegenüber liegenden Scheibensatzes bzw. Kegelscheibenpaares. Auf dieser freien Wegstrecke zwischen den Einspannungen kann sich eine einer Saitenschwingung ähnliche Schwingung praktisch ungehindert entfalten. Bisher wurden zur Reduzierung der Trumschwingungen ausschließlich mechanische Maßnahmen getroffen, indem zum Beispiel Führungsschienen oder Spannelemente angebracht wurden. Derartige Lösungen bekämpfen jedoch die Schwingungen nicht ursächlich, sondern die Schwingungen werden lediglich in ihrer Amplitude begrenzt. Weiterhin benötigen diese Lösungen separate Bauteile, die zum einen Kosten verursachen und zum anderen einem Verschleiß unterliegen.
• Zur Schwingungsisolierung der beanspruchten Rotationslager zur Lagerung der Wellen werden gegenwärtig Radialwellenfedern eingesetzt. Diese haben jedoch den Nachteil, dass durch ihren Federweg eine lastabhängige Verlagerung der Welle induziert wird. Dies kann einerseits zu Belastungen bis hin zu Schädigungen an den in Eingriff stehenden Bauteilen und andererseits zu einer erhöhten Geräuschbildung führen.
• Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Nockenhöhe dieser Radialwellenfedern am Innenradius und am Umfang unterschiedlich ist. Herstellungsbedingt ergeben sich Toleranzen. Diese Addition der Toleranzen wird als statischer Lagefehler der durch den Federweg bedingten lastabhängigen Verlagerung zusätzlich überlagert, wodurch die Gesamttoleranz der relativen Lage der Welle zum Gehäuse sehr groß wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Geräuschübertragung, insbesondere die Körperschallübertragung, von den Kegelscheiben in ein Fahrzeug durch Wegfall einer lastabhängigen Verlagerung der Wellen zu vermindern, sowie die dazu notwendigen Herstellungskosten so gering wie möglich zu halten.
• Erfindungsgemäß trägt zur Lösung der Aufgabe und zur Verbesserung von Getrieben nach dem Stand der Technik ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe bei mit antriebsseitigen und abtriebsseitigen Kegelscheibenpaaren, die jeweils eine Festscheibe und eine Wegscheibe aufweisen, die jeweils auf einer antriebsseitigen und einer abtriebsseitigen Welle angeordnet und über ein Umschlingungsmittel zur Drehmomentübertragung verbindbar sind, wobei eine Entkoppelungsvorrichtung für eine Wälzlagerung einer Welle an einem Grundkörper vorgesehen ist, wobei die Wälzlagerung ein Wälzlager umfasst, mit einem zumindest aus zwei Teilen bestehenden Lageraußenring, innerhalb dessen die Welle gelagert ist, und der innerhalb einer starr mit dem Grundkörper verbundenen Innenfläche aufgenommen ist, wobei ein Teil des Lageraußenrings an der Innenfläche und ein anderer Teil an den Wälzkörpern anliegt und die beiden Teile des Lageraußenrings eine begrenzte relative Radialbewegung zwischen der Innenfläche und der Welle zulassen.
• Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit antriebsseitigen und abtriebsseitigen Kegelscheibenpaaren, die jeweils eine Festscheibe und eine Wegscheibe aufweisen, die jeweils auf einer antriebsseitigen und einer abtriebsseitigen Welle angeordnet und über ein Umschlingungsmittel zur Drehmomentübertragung verbindbar sind, wobei eine Entkoppelungsvorrichtung für eine Wälzlagerung einer Welle an einem Grundkörper vorgesehen ist, wobei die Wälzlagerung ein Wälzlager umfasst, mit einem zumindest aus zwei Teilen bestehenden Lagerinnenring, innerhalb dessen die Welle gelagert ist, wobei ein Teil des Lagerinnenrings an einer an der Welle angeordneten Außenfläche und ein anderer Teil an den Wälzkörpern anliegt und die beiden Teile des Lagerinnenrings eine begrenzte Radialbewegung der Welle zulassen.
• Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen eines erfindungsgemäßen Getriebes mit einer Entkopplungsvorrichtung zur schwingungstechnischen Abkopplung und Geräuschminimierung oder -abkopplung an Beispielen erläutert, wobei diese Beispiele nicht abschließend sind.
• Bei einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach der Erfindung, kann es von Vorteil sein, wenn die beiden Teile sich radial teilweise überdecken.
• Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn zumindest eines der Teile schraubenfederähnlich ausgebildet ist.
• Es können auch beide Teile schraubenfederähnlich ausgebildet und ineinander montiert angeordnet sein.
• Allgemein kann es von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Kegelscheibenumschlingungsgetriebe in Axialrichtung betrachtet, die Querschnitte der beiden Teile aneinander anliegen.
• Weiterhin können beide Teile einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Querschnitte komplementär angeordnet sein können.
• Bei einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe nach der Erfindung kann es von Vorteil sein, die jeweiligen Innen- und Außendurchmesser der beiden Teile unterschiedlich auszuführen.
• Weiterhin können die beiden Teile bei einer radialen Verlagerung der Welle eine Reibkraft erzeugen.
• Allgemein kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die beiden Teile unter Vorspannung aneinander anliegen.
• Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine entsprechende Lagerung mit einem Wälzlager, sowie ein Wälzlager.
• Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Getriebe.
• Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise mit weiteren Einzelheiten erläutert.
• Es stellen dar:
• 1 eine Teilansicht eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes,
• 2 eine im Wesentlichen der 1 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform,
• 3a ein Wälzlager zur Lagerung einer Getriebewelle,
• 3b ein Schnitt durch dieses Lager,
• 3c eine vergrößerte Darstellung des oberen Schnittbereichs gem. 3b.
• 1 zeigt nur einen Teil eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, nämlich den von einem Antriebsmotor, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor angetriebenen antriebs- oder eingangsseitigen Teil des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 1. Bei einem vollständig ausgeführten Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ist diesem eingangsseitigen Teil ein komplementär ausgebildeter abtriebsseitiger Teil des stufenlos einstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes zugeordnet, wobei beide Teile über ein Umschlingungsmittel in der Form beispielsweise einer Laschenkette 2 zur Momentenübertragung miteinander verbunden sind. Das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 1 weist eingangsseitig eine Welle 3 auf, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig mit einer feststehenden Kegelscheibe oder Festscheibe 4 ausgebildet ist. Diese axial feststehende Kegelscheibe 4 befindet sich in Axiallängsrichtung der Welle 3 einer axial verlagerbaren Kegelscheibe oder Wegscheibe 5 benachbart gegenüber.
• Bei der Darstellung nach 1 ist die Laschenkette 2 am antriebsseitigen Kegelscheibenpaar 4, 5 in einer radial äußeren Stellung dargestellt, die sich dadurch ergibt, dass die axial verlagerbare Kegelscheibe 5 in der Zeichnung in Richtung nach rechts verlagert wird und diese Verlagerungsbewegung der axial verlagerbaren Kegelscheibe 5 zu einer Bewegung der Laschenkette 2 in Richtung nach radial außen führt, wodurch sich eine Übersetzungsänderung des Getriebes ins Schnelle ergibt.
• Die axial verlagerbare Kegelscheibe 5 kann in an sich bekannter Weise in der Zeichnungsebene auch nach links verlagert werden, wobei sich in dieser Stellung die Laschenkette 2 in einer radial inneren Stellung befindet (die mit dem Bezugszeichen 2a versehen ist), bei der sich eine Übersetzung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 1 ins Langsame ergibt.
• Das von einem nicht näher dargestellten Antriebsmotor bereit gestellte Drehmoment wird in den in 1 dargestellten antriebsseitigen Teil des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes über ein auf der Welle 3 gelagertes Zahnrad 6 eingeleitet, welches auf der Welle 3 über ein Wälzlager in der Form eines axiale und radiale Kräfte aufnehmenden Kugellagers 7 gelagert ist, welches auf der Welle 3 über eine Scheibe 8 und eine Wellenmutter 9 festgelegt wird. Zwischen dem Zahnrad 6 und der axial verlagerbaren Kegelscheibe 5 befindet sich ein Drehmomentfühler 10 angeordnet, dem eine mit einer axial feststehenden Spreizscheibe 11 und einer axial verlagerbaren Spreizscheibe 12 versehene Spreizscheibenkonfiguration 13 zugeordnet ist. Zwischen den beiden Spreizscheiben 11, 12 sind Wälzkörper beispielsweise in der Form der dargestellten Kugeln 14 angeordnet.
• Ein über das Zahnrad 6 eingeleitetes Drehmoment führt zur Ausbildung eines Drehwinkels zwischen der axial feststehenden Spreizscheibe 11 und der axial verlagerbaren Spreizscheibe 12, was zu einer axialen Verlagerung der Spreizscheibe 12 führt und zwar aufgrund von an dieser angeordneten Anlauframpen, auf die die Kugeln 14 auflaufen und so für einen axialen Versatz der Spreizscheiben zueinander sorgen.
• Der Drehmomentfühler 10 besitzt zwei Druckräume 15, 16, von denen der erste Druckraum 15 für eine Beaufschlagung mit Druckmittel in Abhängigkeit von dem eingeleiteten Drehmoment vorgesehen ist und der zweite Druckraum 16 mit Druckmittel versorgt wird und zwar in Abhängigkeit von der Übersetzung des Getriebes.
• Zur Erzeugung der Anpresskraft, mit der die Laschenkette 2 zwischen der axial feststehenden Kegelscheibe 4 und der axial verlagerbaren Kegelscheibe 5 mit einer Normalkraft beaufschlagt wird, ist eine Kolben/Zylindereinheit 17 vorgesehen, die zwei Druckräume 18, 19 besitzt. Der erste Druckraum 18 dient der übersetzungsabhängigen Veränderung der Beaufschlagung der Laschenkette 2 und der zweite Druckraum 19 dient in Verbindung mit dem drehmomentabhängig gesteuerten Druckraum 15 des Drehmomentfühlers 10 zur Erhöhung oder Verringerung der Anpresskraft, mit der die Laschenkette 2 zwischen den Kegelscheiben 4, 5 beaufschlagt wird.
• Die Welle 3 besitzt zur Druckmittelversorgung der Druckräume drei Kanäle 20, über die von einer nicht dargestellten Pumpe Druckmittel in die Druckräume eingespeist wird. Über einen auslassseitigen Kanal 21 kann das Druckmittel aus der Welle 3 abfließen und dem Kreislauf wieder zugeführt werden.
• Die Beaufschlagung der Druckräume 15, 16, 18, 19 führt zu einer momenten- und übersetzungsabhängigen Verschiebung der axial verlagerbaren Kegelscheibe 5 auf der Welle 3. Die Welle 3 besitzt zur Aufnahme der verlagerbaren Kegelscheibe 5 Zentrierflächen 22, die als Schiebesitz für die verlagerbare Kegelscheibe 5 dienen.
• Wie es anhand der 1 leicht ersichtlich ist, besitzt das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe 1 im Bereich der Lagerstellen der Kegelscheibe 5 auf der Welle 3 jeweils eine Geräuschdämpfungseinrichtung 23. Dazu kann die Geräuschdämpfungseinrichtung einen Ringkörper und eine dämpfende Einlage aufweisen oder nur aus einer dämpfenden Einlage bestehen.
• Die in 1 verwendeten Bezugszeichen beziehen sich auch auf die im Wesentlichen vergleichbaren Merkmale der weiteren Figuren. Die Figuren sind also insofern als Einheit zu betrachten. Der Übersichtlichkeit halber sind in den weiteren Figuren nur diejenigen Bezugszeichen verwendet, die über diejenigen der 1 hinausgehen.
• In 2 ist nun der mittlere der drei Kanäle 20 in gegenüber 1 modifizierter Form ausgestaltet. Es ist ersichtlich, dass diese den zentralen Kanal 20 bildende Bohrung 24, die als Sacklochbohrung von der 1 und 2 rechts dargestellten Seite gefertigt wird, deutlich kürzer ausgeführt ist als in 1. Derartige Sacklochbohrungen sind aufwendig in der Herstellung und erfordern einen sehr hohen Genauigkeitsgrad in der Fertigung. Der Herstellungsaufwand sowie die Anforderungen hinsichtlich der Prozesssicherheit steigen dabei überproportional mit der Länge. Die Verkürzung einer derartigen Bohrung wirkt sich also günstig z. B. auf die Herstellkosten aus.
• Im Bereich des Grundes dieser Bohrung 24 zweigt die Querbohrung 25 ab, von denen mehrere am Umfang verteilt angeordnet sein können. Im dargestellten Fall ist diese Querbohrung 25 als radiale Bohrung dargestellt; sie kann jedoch auch in einem anderen Winkel als Schrägbohrung gefertigt werden. Die Bohrung 25 durchdringt die Mantelfläche der Welle 3 an einer Stelle, die unabhängig vom Betriebszustand, also z. B. von der eingestellten Übersetzung, in einem Bereich liegt, der stets von der Wegscheibe 5 überdeckt wird.
• Durch das Verlegen der Querbohrung 25 in den Überdeckungsbereich der Wegscheibe 5 kann die Welle 3 axial kürzer ausgeführt werden, wodurch Bauraum eingespart werden kann. Außerdem kann sich durch die Verkürzung der Welle 3 auch eine Belastungsreduzierung ergeben.
• Die Mündung des Kanals bzw. der Querbohrung 25 kann dabei beispielsweise im Bereich der Ausdrehung 26, der der Zentrierfläche 22 der Welle benachbart ist, angeordnet werden. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Verzahnung 27, die die Wegscheibe 5 axial verschiebbar jedoch drehfest mit der Welle 3 verbindet, beispielsweise durch die Drehmomentübertragung hoch beansprucht ist.
• In vielen Fällen wird jedoch die Belastung der Verzahnung 27 nicht das kritischste Auslegungskriterium sein, so dass die Mündung der Bohrung 25 in den Bereich dieser Verzahnung gelegt werden kann, wie dies in 2 dargestellt ist. Durch die Anordnung der Querbohrung 25 in der Verzahnung 27 anstatt in der Ausdrehung 26, ergibt sich ein Vorteil dadurch, dass ein größeres Widerstandsmoment vorliegt, wodurch die Biegespannung in der Randfaser verringert wird. Außerdem ist das Flächenträgheitsmoment an dieser Stelle größer, während die kritische Faser die durch die Querbohrung 25 gestört ist, auf etwa gleich bleibendem Radius bleibt. Hierdurch ergibt sich eine deutliche Verringerung der Spannungen im kritischen Bereich um die Mündung der Querbohrung 25 zwischen den Zähnen der Verzahnung 27. Die Versorgung mit Hydraulikfluid ist bei den 1 und 2 identisch, da die Druckräume 15 und 19 miteinander in Verbindung stehen und die Wegscheibe 5 Verbindungsbohrungen 28 aufweist, die den Bereich der Verzahnung 27 mit dem Druckraum 19 verbinden. In den Figuren ist die Wegscheibe 5 in ihrer äußersten linken Stellung die der Anfahrübersetzung bzw. dem Underdrive entspricht, dargestellt. Wird die Wegscheibe 5 nun nach rechts in Richtung der Festscheibe 4 verschoben, so befindet sich stets ein Teil des Hohlraums bzw. der Kammer 29 über der Mündung der Querbohrung bzw. des Kanal 25, so dass die erforderliche Fluidversorgung ebenso wie in 1 stets gewährleistet ist. Wie auch in 1 gibt es für den Druckraum 16 zwei Schaltzustände, die von der axialen Position der Wegscheibe 5 abhängen. In der dargestellten Stellung sind die Steuerbohrungen 30 freigelegt, so dass der damit in Verbindung stehende, mit einem Stopfen 31 axial verschlossene Kanal 20 und der mit ihm über einen nicht dargestellten Kanal in Verbindung stehende Druckraum 16 drucklos sind bzw. le diglich Umgebungsdruck aufweisen. Wird nun die Wegscheibe 5 auf die Festscheibe 4 zu bewegt, so überfährt sie die Steuerbohrungen 30, wobei ab einem bestimmten Weg die Kammer 29 über den Mündungen der Steuerbohrungen 30 zu liegen kommt. In der Kammer 29 herrscht jedoch ein vom Moment abhängiger hoher Druck, der dann über die Steuerbohrungen 30 und den Kanal 20 auch in die Druckkammer 16 gebracht wird, so dass dort auch hoher Druck anliegt. Auf diese Weise werden zwei Schaltzustände realisiert, die die Anpresskraft übersetzungsabhängig steuern.
• Weiterhin ist in 2 eine Tellerfeder 32 vorgesehen, die im drucklosen Zustand des Getriebes 1 die Wegscheibe 5 in eine vorbestimmte axiale Position bringt, wodurch eine Übersetzung des Getriebes 1 eingestellt werden kann, die eine übermäßige Belastung, beispielsweise beim Abschleppen des Fahrzeugs, verhindert.
• In den 3a bis 3c wird als Beispiel für die Anwendung der vorliegenden Erfindung ein Wälzlager 33 gezeigt, das Bestandteil der Lagerung 34 ist, die in der Innenfläche 35 des in 1 strichliert dargestellten Getriebegehäuses angeordnet ist. Die in 1 radial innerhalb der Lagerung 34 dargestellte Geräuschdämpfungseinrichtung 23 ist beim in 3 dargestellten Wälzlager 33 als Bestandteil des Lageraußenringes 36 ausgeführt. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, den Lagerinnenring 37 in vergleichbarer Weise auszugestalten, der die Welle 3 umgreift.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand des als Beispiel ausgewählten Lageraußenrings 36 dargestellt. Dieser Lageraußenring 36 umfasst zwei getrennte Teile 38, 39 wobei das Teil 38 an der Innenfläche 35 des Grundkörpers bzw. Gehäuses anliegt, während das Teil 39 radial innen mit den Wälzkörpern 40 zusammenwirkt.
• Wie aus 3 ersichtlich, weisen die beiden Teile 38 und 39 jeweils von einander unterschiedliche Innendurchmesser und Außendurchmesser auf, wodurch ein Freiraum geschaffen ist zu einer begrenzten radialen Verlagerung der Welle 3 bezüglich der Innenfläche 35.
• Die beiden Teile 38 und 39 weisen in Axialrichtung betrachtet jeweils für sich einen schraubenfederartigen Verlauf auf. Beide Teile 38 und 39 sind ineinander montiert – also quasi „ineinander geschraubt" – angeordnet, so dass die einzelnen Abschnitte der Teile 38 und 39 in Axialrichtung betrachtet, jeweils abwechselnd aufeinander folgend angeordnet sind.
• Wie insbesondere in Verbindung mit 3c ersichtlich ist, können in vorteilhafter Weise die beiden Teile 38 und 39 einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, wobei die Querschnitte komplementär angeordnet sind. Das bedeutet, dass die Grundfläche des Trapezes des Teils 38 an der Innenfläche 35 zu liegen kommt, während die Grundfläche des trapezförmigen Querschnitts des Teils 39 an den Wälzkörpern 40 zu liegen kommt. Bei einer begrenzten radialen Verlagerung der Welle 3 bedeutet dies, dass die Querschnitte der Teile 38 und 39 radial ineinander verlagert werden, wodurch eine Axialbewegung der Bauteile 38 und 39 erzeugt wird, die jedoch im Regelfall begrenzt ist.
• Bei einer derartigen radialen Verlagerung werden in den Kontaktflächen der Teile 38 und 39 zueinander Reibkräfte erzeugt, die einer derartigen Bewegung entgegen wirken und somit ein Hystereseorgan bilden. Durch diese Reibung wird eine in die Kontaktstelle eingeleitete Schwingung in Wärme umgewandelt und ihr somit Energie entzogen, so dass auch Geräuschphänomene an dieser Stelle vermindert oder im Idealfall unterdrückt werden. Zur Einstellung dieser Reibkraft kann es erforderlich sein oder sich als zweckmäßig erweisen, wenn die Teile 38 und 39 des Lageraußenrings 36 mit axialer Vorspannung eingebaut werden bzw. mit einer Axialkraft belastet werden, die beispielsweise auch durch ein federndes Element, wie eine Tellerfeder, erzeugt werden kann.
• Wie bereits dargelegt, kann die Erfindung auch bei einer entsprechenden Ausgestaltung des Lagerinnenrings 37 Verwendung finden.

1

Kegelscheibenumschlingungsgetriebe

2

Laschenkette

2a

radial innere Stellung der Laschenkette

3

Welle

4

Festscheibe

5

Wegscheibe

6

Zahnrad

7

Kugellager

8

Scheibe

9

Wellenmutter

10

Drehmomentfühler

11

axial feststehende Spreizscheibe

12

axial verlagerbare Spreizscheibe

13

Spreizscheibenkonfiguration

14

Kugeln

15

erster Druckraum

16

zweiter Druckraum

17

Kolben-/Zylindereinheit

18

erster Druckraum

19

zweiter Druckraum

20

(drei) Kanäle (Einspeisung)

21

Kanal (auslassseitig)

22

Zentrierfläche

23

Geräuschdämpfungseinrichtung

24

(zentrale) Bohrung

25

Querbohrungen)

26

Ausdrehung

27

Verzahnung

28

Verbindungsbohrungen

29

Hohlraum/Kammer

30

Steuerbohrungen

31

Stopfen

32

Tellerfeder

33

Wälzlager

34

Lagerung

35

Innenfläche

36

Lageraußenring

37

Lagerinnenring

38

Teil (außen)

39

Teil (innen)

40

Wälzkörper

Claims (14)

1. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (1) mit antriebsseitigen und abtriebsseitigen Kegelscheibenpaaren, die jeweils eine Festscheibe (4) und eine Wegscheibe (5) aufweisen, die jeweils auf einer antriebsseitigen (3) und einer abtriebsseitigen Welle angeordnet und über ein Umschlingungsmittel (2) zur Drehmomentübertragung verbindbar sind, wobei eine Entkoppelungsvorrichtung (23, 38, 39) für eine Wälzlagerung (34) einer Welle (3) an einem Grundkörper vorgesehen ist, wobei die Wälzlagerung (34) ein Wälzlager (33) umfasst, mit einem zumindest aus zwei Teilen (38, 39) bestehenden Lageraußenring (36), innerhalb dessen die Welle (3) gelagert ist, und der innerhalb einer starr mit dem Grundkörper verbundenen Innenfläche (35) aufgenommen ist, wobei ein Teil (38) des Lageraußenrings (36) an der Innenfläche (35) und ein anderer Teil (39) an den Wälzkörpern (40) anliegt und die beiden Teile (38, 39) des Lageraußenrings (36) eine begrenzte relative Radialbewegung zwischen der Innenfläche (35) und der Welle (3) zulassen.
2. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (1) mit antriebsseitigen und abtriebsseitigen Kegelscheibenpaaren, die jeweils eine Festscheibe (4) und eine Wegscheibe (5) aufweisen, die jeweils auf einer antriebsseitigen (3) und einer abtriebsseitigen Welle angeordnet und über ein Umschlingungsmittel (2) zur Drehmomentübertragung verbindbar sind, wobei eine Entkoppelungsvorrichtung (23) für eine Wälzlagerung (34) einer Welle (3) an einem Grundkörper vorgesehen ist, wobei die Wälzlagerung (34) ein Wälzlager (33) umfasst, mit einem zumindest aus zwei Teilen bestehenden Lagerinnenring (37), innerhalb dessen die Welle (3) gelagert ist, wobei ein Teil des Lagerinnenrings (37) an einer an der Welle (3) angeordneten Außenfläche und ein anderer Teil an den Wälzkörpern anliegt und die beiden Teile des Lagerinnenrings (37) eine begrenzte Radialbewegung der Welle (3) zulassen.
3. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (38, 39) sich radial teilweise überdecken.
4. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Teile (38, 39) schraubenfederähnlich ausgebildet ist.
5. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Teile (38, 39) schraubenfederähnlich ausgebildet und ineinander montiert angeordnet sind.
6. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Axialrichtung betrachtet die Querschnitte der beiden Teile (38, 39) aneinander anliegen.
7. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Teile einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
8. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte komplementär angeordnet sind.
9. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Innen- und Außendurchmesser der beiden Teile (38, 39) unterschiedlich sind.
10. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (38, 39) bei einer radialen Verlagerung der Welle eine Reibkraft erzeugen.
11. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile (38, 39) unter Vorspannung aneinander anliegen.
12. Lagerung (34) mit einem Wälzlager (33) gekennzeichnet durch einen der vorhergehenden Ansprüche.
13. Wälzlager (33) gekennzeichnet durch einen der vorhergehenden Ansprüche.
14. Fahrzeug gekennzeichnet durch ein Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.