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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für
ein stufenlos verstellbares Getriebe, insbesondere für
ein Kurbel-CVT eines Kraftfahrzeuges.
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Aus
der
DE 102 43 535
A1 geht ein stufenlos verstellbares Getriebe eines Kraftfahrzeuges
hervor, das im wesentlichen eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle
umfasst, die parallel zueinander ausgerichtet in einem Getriebegehäuse
verdrehbar gelagert sind. Dabei sind diese beiden Wellen über
eine an der Antriebswelle vorgesehene Exzentereinrichtung und eine
auf der Abtriebswelle angeordnete Freilaufeinrichtung miteinander
verbunden. Der Exzentereinrichtung besteht aus mehreren Exzentereinheiten,
die axial nebeneinander auf der Antriebswelle angeordnet sind. Die
Freilaufeinrichtung besteht aus mehreren Freilaufeinheiten, die
auf der Antriebswelle axial nebeneinander angeordnet sind.
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Zur
Bildung jeder Exzentereinheit weist die Antriebswelle einen gegenüber
ihrer Rotationsachse exzentrisch versetzten Führungsbereich
auf, auf dessen Mantelfläche ein Exzenterbauteil verdrehbar
gelagert ist. Auf dem Exzenterbauteil ist bei der Ausgestaltung
des stufenlosen Getriebes als Kurbel-CVT (Continous-Variable-Transmission)
die eine Seite wenigstens einer Pleuelstange verdrehbar gelagert.
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Jedes
Exzenterbauteil besitzt eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Führungsbereiches
der Antriebswelle, wobei um die Ausnehmung eine Innenverzahnung
verläuft. Die Innenverzahnung ist dabei auf die Mantelfläche
des Führungsbereiches derart abgestimmt, dass das Exzenterbauteil über
die Innenverzahnung auf dem Führungsbereich zentriert ist.
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Die
Antriebswelle beziehungsweise die Führungsbereiche derselben
weisen eine sich in Richtung der Rotationsachse der Antriebswelle
erstreckende Ausnehmung auf, in der eine Verstellwelle verdrehbar
angeordnet ist. Die Verstellwelle besitzt eine Außenverzahnung,
die in die Innenverzahnung der Exzenterbauteile eingreift. Die Verstellwelle
ist über die den Kopfkreis der Außenverzahnung
bildenden Abschnitte der Außenverzahnung in der Ausnehmung
der antreibenden Welle gelagert. Die Führungsbereiche sind
derart mondsichelförmig ausgebildet, dass ihre Ausnehmungen über
einen bestimmten Winkelbereich offen sind, sodass in diesen Winkelbereichen
die Außenverzahnung der Verstellwelle gegenüber
der äußeren Man telfläche der Führungsbereiche
radial vorstehen kann, wobei ein Eingriff in die Innenverzahnung
des Exzenterbauteiles ermöglicht wird.
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Die
scheibenartig ausgebildeten Führungsbereiche besitzen in
Bezug auf ihre zylindrische Mantelfläche eine Mittellinie,
die um einen bestimmten Abstand gegenüber der Rotationsachse
der Antriebswelle exzentrisch angeordnet ist. Die Exzenterbauteile
besitzen in Bezug auf ihre zylindrische Mantelflächen eine
Mittellinie, die gegenüber der genannten Mittellinie der
Führungsbereiche exzentrisch um einen Abstand so versetzt
ist, dass die Exzentrizität der Mittellinie der Exzenterbauteile
gegenüber der Rotationsachse der Antriebswelle doppelt
so groß ist, wie die Exzentrizität der Mittellinie
der Führungsbereiche gegenüber dieser Rotationsachse.
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Durch
die Verdrehung der Verstellwelle in der Ausnehmung der Antriebswelle
wird das Exzenterbauteil einer Exzentereinheit um die Mittellinie
des entsprechenden Führungsbereiches verdreht. Dabei wandert
die Mittelinie des Exzenterbauteiles um die Mittellinie des Führungsbereiches,
wobei das Ausmaß der Exzentrizität des Exzenterbauteiles
in Bezug auf die Rotationsachse der antreibenden Welle verändert
wird.
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Die
Verstellwelle wird bei den bekannten stufenlosen Kurbel-CVT's üblicherweise
ohne Lagerung und mit wenig Spiel in die Antriebswelle eingefügt. Ein
Problem besteht dabei darin, dass sich die biegeweiche Antriebswelle
unter Last auf der Verstellwelle abstützt, wobei ein erhöhtes
Verstellmoment entsteht, das auf eine metallische Reibung beim Einklemmen
der Verstellwelle in der axialen Ausnehmung der antreibenden Welle
zurückzuführen ist. Da das Verstellmoment dabei
erhöht wird, führt dies zu einem erhöhten
Strombedarf auf der Seite des die Verstellwelle beim Verstellen
drehenden elektrischen Antriebes.
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Eine
Durchbiegung der biegeweichen Antriebswelle kann gemäß einer
Patentanmeldung vom gleichen Tage der vorliegenden Patentanmelderin dadurch
minimiert werden, dass die mit ihren äußeren Seiten
in einem Getriebegehäuse gelagerte Antriebswelle in ihrem
mittleren Bereich in Bezug auf das Getriebegehäuse zusätzlich
gelagert wird. Außerdem können axial voneinander
beabstandete, zylindrische Versteifungsbereiche zwischen den äußeren
Lagerstellen der Antriebsachse vorgesehen werden. Dabei geht jedoch
wegen der Anordnung der zusätzlichen Lagerstelle axialer
Bauraum verloren.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Antriebsanordnung
für ein stufenlos verstellbares Getriebe eines Kraftfahrzeuges derart
auszugestalten, dass eine Durchbiegung der Antriebswelle weitgehend
reduziert bzw. vermieden werden kann, ohne dass zusätzlicher
axialer Bauraum beansprucht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Antriebsanordnung für ein stufenlos
verstellbares Getriebe, insbesondere ein Kurbel-CVT eines Kraftfahrzeuges, mit
einer Antriebswelle gelöst, deren äußeren
Bereiche in einem Getriebegehäuse gelagert sind. Die Antriebswelle
weist eine Ausnehmung auf, in der eine Verstellwelle verdrehbar
anordenbar ist, bei deren Verdrehung die Exzenterbauteile einer
auf der Antriebswelle angeordneten Exzentereinrichtung stufenlos
verstellbar sind. Die Antriebswelle weist in ihrem mittleren Bereich
wenigstens einen zylindrischen, scheibenförmigen Versteifungsbereich
auf. Die Verstellwelle besitzt in axialer Richtung voneinander beabstandet
wenigstens eine Umfangsnut, die dann, wenn die Verstellwelle in
der Ausnehmung der Antriebswelle montiert ist, zu dem Versteifungsbereich
ausgerichtet ist. In der Umfangsnut sind Rollkörper derart
angeordnet, dass sie sich einerseits an der als innere Lauffläche
dienenden Bodenfläche der Umfangsnut und andererseits an
der als äußere Lauffläche dienenden inneren
Fläche des Versteifungsbereiches abstützen.
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Der
wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung
besteht darin, dass eine weitgehend reibungsfreie Lagerung der Verstellwelle in
der Ausnehmung der Antriebswelle ermöglicht wird, wobei
die innere zylindrische Fläche des wenigstens einen mittleren
Versteifungsbereiches der Antriebswelle als Lauffläche
für Wälzlager verwendet wird. Besonders vorteilhaft
sind zur Erzielung einer reibungsfreien Lagerung der Verstellwelle
im mittleren Bereich in axialer Richtung der Verstellwelle mehrere
Versteifungsbereiche voneinander beabstandet angeordnet und weist
die Verstellweile diesen Versteifungsbereichen entsprechend mehrere
Umfangsnuten auf.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Rollkörper
in einem ringförmigen Käfig gehalten, der zweckmäßigerweise
an einer Stelle durch einen Öffnungsbereich unterbrochen
ist. Auf diese Weise ist eine besonders einfache und schnelle Montage
der Rollkörper in den Umfangsnuten möglich.
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Die
Verstellwelle kann eine in ihrer axialen Richtung verlaufende Außenverzahnung
zum Verstellen der Exzenterbauteile aufweisen, wobei diese Außenverzahnung
in den Bereichen der Umfangsnuten unterbrochen ist. Die Antriebswelle
kann bei einer bevorzugten Anwen dung der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung
Teil eines Kurbel-CVT's sein, wobei die Drehung der Antriebswelle über
eine an der Antriebswelle angeordnete Exzentereinrichtung auf eine
Freilaufeinrichtung einer in einem Getriebegehäuse parallel
zur Antriebswelle gelagerten Abtriebswelle übertragen wird,
wobei die Exzentereinrichtung auf der Antriebswelle in axialer Richtung
voneinander beabstandete Exzenterbauteile umfasst, die jeweils eine
Ausnehmung zur Aufnahme eines in Bezug auf die Rotationsachse der
Antriebswelle exzentrisch angeordneten Führungsbereiches
aufweisen, wobei die Innenverzahnungen der Exzenterbauteile in die
Außenverzahnung der Verstellwelle eingreifen. Besonders
vorteilhaft ist zwischen jeweils zwei benachbarten Versteifungsbereichen
ein Exzenterbauteil angeordnet.
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Im
Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang
mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt einer Antriebswelle eines bekannten Kurbel
CVT's, wobei die Antriebswelle axial voneinander beabstandete Versteifungsbereiche
zur Verhinderung einer Durchbiegung aufweist, wobei in einer Ausnehmung
der Antriebswelle eine Verstellwelle angeordnet ist und wobei in
Unfangsnuten der Verstellwelle sich an den Innenflächen
der Versteifungsbereiche und an den Bodenflächen der Umfangsnuten
abstützende Wälzlager vorgesehen sind;
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2 eine
perspektivische Darstellung der Anordnung der 1;
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3 eine
perspektivische Darstellung der Verstellwelle der erfindungsgemäßen
Antriebsanordnung, wobei die Wälzlager nicht dargestellt
sind, um die als Lagerlaufbahnen dienenden Bodenflächen der
Umfangsnuten sichtbar zu machen;
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4 die
Verstellwelle der 3 mit den in den Umfangsnuten
angeordneten Wälzlagern;
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5 eine
perspektivische Darstellung eines Wälzlagers mit flexiblem
Käfig;
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6 in
perspektivischer Darstellung eine Antriebswelle, wobei die an den
Innenflächen der Versteifungsbereiche anliegenden Wälzlager
teilweise sichtbar sind;
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7 eine
durch die Linien VII-VII der 4 angedeutete
Seitenansicht der Verstellwelle; und
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8 eine
durch die Linien VIII-VIII der 6 angedeutete
Seiteansicht der Antriebsanordnung.
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Zu
der Erfindung führten die folgenden Überlegungen.
Eine bauraumsparende und reibungsarme Lagerung der Antriebswelle
auf der Verstellwelle lässt sich unter Ausnutzung von an
der Antriebswelle im mittleren Bereich der Antriebswelle angeordneten zylindrischen
Versteifungsbereichen dadurch erzielen, dass eine innere Lagerung
der Antriebswelle in Bezug auf die Verstellwelle an den Innenflächen
der Versteifungsbereiche angestrebt wird.
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In
der 1, ist die Antriebswelle eines stufenlosen Getriebes
mit 1 bezeichnet. In einer axialen Ausnehmung 3 der
Antriebswelle 1 ist eine Verstellwelle 2 in der
nachfolgend näher erläuterten Weise angeordnet
bzw. gelagert. Die äußeren Endbereiche der Antriebswelle 1 sind
in an sich bekannter Weise in einem Getriebegehäuse mit
der Hilfe von Lagern (nicht dargestellt) drehbar gelagert. Die entsprechenden
Lagerstellen der Antriebswelle 1 sind in der 1 mit
L bezeichnet.
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Die
Antriebswelle 1 weist die eingangs bereits erwähnten
Versteifungsbereiche 4 auf, die in axialer Richtung der
Antriebswelle 1 voneinander beabstandet im mittleren Bereich
der Antriebswelle 1 angeordnet sind und zur Erhöhung
der Steifigkeit der Antriebswelle 1 beitragen. Die Versteifungsbereiche 4 weisen
jeweils die Form von zylindrischen Kreisscheiben auf, die konzentrisch
zur Rotationsachse der Antriebswelle 1 angeordnet sind.
Es wird darauf hingewiesen, dass Versteifungsbereiche 4 in
unterschiedlichen Anzahlen vorgesehen werden können. Auch
ist die Vorsehung nur eines Versteifungsbereiche im mittleren Bereich
der Verstellwelle denkbar. Zwischen den Versteifungsbereichen 4 sind
in der ersichtlichen Weise die eingangs genannten Exzenterbauteile 14 der
Exzentereinrichtung vorgesehen.
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Die
Verstellwelle 2 weist entsprechend der Anzahl und dem Abstand
der Versteifungsbereiche 4 axial voneinander beabstandete
Umfangsnuten 5 auf, in denen sich Wälzlager 6 befinden,
die vorzugsweise gemäß 5 ausgestaltet
sind. Die Umfangsnuten 5 sind zu den Versteifungsbereichen 4 ausgerichtet,
wenn die Verstellwelle 2 gemäß 1 in
die Ausnehmung 3 der Antriebswelle 1 eingesetzt
ist. In der insbesondere aus der 1 ersichtlichen
Weise liegen die Rollkörper 9 der Wälzlager 6 einerseits
jeweils an den als innere Laufflächen dienen den Bodenflächen 8 der
Umfangsnuten 5 und andererseits an den als äußere
Laufflächen dienenden inneren zylindrischen Flächen 13 der
Versteifungsbereiche 4 an.
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Die 3 zeigt
die Verstellwelle 2, wobei die axiale Außenverzahnung 7 derselben,
die, wie eingangs erläutert, in die Innenverzahnung der
Exzenterbauteile eingreift, mit 7 bezeichnet ist. Diese Außenverzahnung 7 ist
im Bereich der Umfangsnuten 5 unterbrochen.
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Gemäß 4 werden
die Wälzlager 6 vor der Montage der Verstellwelle 2 in
der Ausnehmung 3 der Antriebswelle 1 in die Umfangsnuten 5 eingesetzt.
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Die 5 zeigt
ein charakteristisches und bevorzugtes Wälzlager 6,
das einteilig in die Umfangsnuten 5 einsetzbar ist, da
die Rollkörper 9 an einem flexiblen Käfig 10 gehalten
sind. Der Käfig 10 ist in einem Öffnungsbereich 11 unterbrochen,
sodass er zur einfachen und schnellen Montage des Wälzlagers 6 in
einer Umfangsnut 5 aufgeweitet werden kann.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass anstelle des Wälzlagers 6 der 5 auch
vollrollige Lager vorgesehen werden können, die keinen
Käfig besitzen.
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- 1
- Antriebswelle
- 2
- Verstellwelle
- 3
- axiale
Ausnehmung
- 4
- Versteifungsbereich
- 5
- Umfangsnut
- 6
- Wälzlager
- 7
- Außenverzahnung
- 8
- Bodenfläche
- 9
- Rollkörper
- 10
- Käfig
- 11
- Öffnungsbereich
- 12
- Rotationsachse
- 13
- Fläche
- 14
- Exzenterbauteil
- L
- Lagerstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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