DE102010032659A1

DE102010032659A1 - Freilauf, insbesondere für ein Kurbel-CVT-Getriebe

Info

Publication number: DE102010032659A1
Application number: DE102010032659A
Authority: DE
Inventors: Lászlo Dr. Mán
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-08-10
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2011-02-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Freilauf, insbesondere für ein Kurbel-CVT-Getriebe mit einem Innenring, einem relativ zum Innenring in mindestens einer Drehrichtung drehbaren Außenring, der radial um den Innenring herum angeordnet ist, mehreren rollenförmigen, einen Drehmittelpunkt aufweisenden, Klemmkörpern, die zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet sind und mit wenigstens einer Klemmkörperanfederung zum Beaufschlagen der Klemmkörper mit einer Federkraft einer, eine Grundvorspannung aufbringenden, Vorspannfeder und mit einer eine Dämpfungsfederkraft aufbringenden Dämpfungsfeder, wobei erfindungsgemäß die Dämpfungsfeder exzentrisch in einer um einen Drehmittelpunkt drehbaren Aufnahme gelagert ist, derart, dass durch die Verdrehung der Aufnahme um den Drehmittelpunkt die Vorspannung der Dämpfungsfeder einstellbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Freilauf, insbesondere für ein Kurbel-CVT-Getriebe.
Ein CVT ist ein gleichförmig übersetzendes Getriebe, bei dem das Verhältnis der Drehzahlen der antreibenden und der abtreibenden Wellen, die Übersetzung in einem bestimmten Bereich unendlich viele Werte (Stufen) einnehmen kann. Dies kann auch den Stillstand oder die Drehrichtungsumkehr einer Welle beinhalten. Die Übertragung der Bewegung erfolgt über eine nicht feste Kopplung von Bauteilen, deren Geometrien nach dem Hebelprinzip die Getriebewirkung bestimmen. Eine Übersetzungsänderung wird durch Änderung dieser Bauteil-Geometrien erreicht, die aber gleichzeitig nicht ohne Änderung der Geometrien an der Stelle der Bauteile-Kopplung erfolgen kann.
Viele Freilaufeinrichtungen für Kurbel-CVT-Getriebe besitzen dafür Klemmkörper, die zwischen einem durch einen Bereich der Abtriebswelle gebildeten Innenring und einem Außenring angeordnet sind. Dabei sind die Flächen des Außenrings und des Innenrings derart aufeinander abgestimmt, dass die Klemmkörper in einer Relatiwerdrehrichtung zwischen Innenring und Außenring diese Verdrehung blockieren können, so dass der Außenring und der Innenring gemeinsam verdreht werden. In der anderen Relatiwerdrehrichtung zwischen dem Außenring und dem Innenring wird keine Sperrwirkung durch die Klemmkörper bewirkt. Die einzelnen Klemmkörper werden in Sperrrichtung beaufschlagt, was durch wenigstens ein Federelement erfolgen kann. Ferner sind Freilaufeinrichtungen für ein Getriebe, insbesondere für ein Kurbel-CVT-Getriebe eines Kraftfahrzeugs, bekannt, die zwischen einem Außenring und einem Innenring in einem Käfig gehaltene Klemmkörper aufweisen. Dabei ist jeweils ein Klemmkörper durch einen Energiespeicher gegen den Innenring mit einer relativ großen Anpresskraft drückbar. Durch einen Mechanismus ist der Klemmkörper in die Freigaberichtung oder in die Klemmrichtung aufstellbar, wobei der Energiespeicher so bemessen ist, dass er bei einer relativ großen Anpresskraft eine relativ kleine Aufstellkraft zum Aufstellen der Klemmkörper erzeugt. Ein Kurbel-CVT-Getriebe ist beispielsweise aus der EP 1 650 071 A2 bekannt. Auf einer von einem Motor antreibbaren Eingangswelle, die im Bezug auf das Getriebe eine antreibende Welle bildet, ist eine verstellbare Exzenterantriebsanordnung mit Exzenterbauteilen vorgesehen, die über pleuelähnliche Verbindungselemente mit einer getriebenen Welle verbunden ist, welche im Bezug auf das Getriebe eine Ausgangs- oder Abtriebswelle bildet. Durch die Übertragung des Hubs der Verbindungselemente mittels Freilaufeinrichtungen auf die getriebene Welle und damit die Abtriebsseite des Getriebes wird die getriebene Welle zur Drehung angetrieben. Die Freilaufeinrichtungen sind zwischen den pleuelartigen Verbindungselementen und der getriebenen Welle vorgesehen. Die einzelnen Freilaufeinheiten besitzen Klemmkörper, die durch Rollen gebildet sind. Die Klemmwirkung wird somit als ”Rollenfreilauf” durch eine profilierte Innenlaufbahn (Polygonprofil 50) in Verbindung mit Rollen als Klemmkörper erzielt. Alternativ kann ein Klemmkörperfreilauf vorgesehen werden, der eine glatte Innen- und Außenlaufbahn besitzt, jedoch profilierte Klemmkörper aufweist. Die Klemmkörper sind zwischen dem Innenring, der durch das Polygonprofil der Welle gebildet wird, und einem Außenring angeordnet. Die Innenfläche des Außenrings und die Außenfläche des Innenrings sind derart aufeinander abgestimmt, dass die Klemmkörper zumindest in einer Relativdrehrichtung zwischen Innenring und Außenring diese Verdrehung blockieren können, so dass beide Ringe gemeinsam verdreht werden. Entweder wird in die andere Relativdrehrichtung zwischen den beiden Ringen keine Sperrwirkung durch die Klemmkörper erzeugt, oder aber, es werden so genannte umschaltbare Freiläufe vorgesehen, welche neben einer Neutralstellung, in der sie eine Relativdrehung des Innenrings und des Außenrings erlauben, zwei Blockierpositionen aufweisen, in denen die beiden Ringe in eine erste bzw. zweite Relativdrehrichtung blockieren und somit in eine erste und zweite Drehrichtung gemeinsam verdreht werden. Durch diese umschaltbaren Freilaufeinrichtungen kann im Getriebe die Drehrichtung der Welle verändert werden und beispielsweise ein Rückwärtsgang realisiert werden. Die Rollen werden durch eine Feder als Anpresselement in den Spalt zwischen dem Innenstern und den Außenring gedrückt, wodurch die Rollen als Klemmelemente in Kontakt zu Außenring und Innenstern gehalten werden. Für die Rollen ist dabei ein Käfig vorgesehen. Die Feder kann dabei als Schenkelfeder ausgebildet sein, wobei die Umschaltung dadurch erzielt wird, dass die Feder bzw. der Federschenkel eine Schwenkbewegung ausführt, wodurch die Rolle von der ihr zugeordneten rechten Flanke auf die linke Flanke gedrückt wird. Weiterhin ist aus diesem Stand der Technik Dämpfung mit S-Blattfedern in Kombination mit Schenkelfedern bekannt. Durch die Verwendung der S-Feder soll die nahe der Selbsthemmung wirkende Kraft (Anpressung der Rollen unter einem Winkel von etwa 76°) in zwei Teilkräfte zerlegt werden. Die S-Blattfeder stützt sich an zwei nebeneinander liegenden Rollen ab und leitet in jede der Rollen, gegen die sie sich stützt, eine Kraftkomponente ein. Der Kraftfluss insgesamt wird über die Gesamtzahl der Rollen geschlossen. Die S-Feder wird an einem Gleitlager drehbar gelagert, wobei der Drehpunkt auf einer gedachten Verbindungslinie der Berührpunkte der S-Feder mit den zwei benachbarten Rollen liegt oder alternativ in einem maximalen senkrechten Abstand zu dieser Linie, der maximal ein Viertel der Länge der Linie beträgt. Gleichzeitig bleibt der Hauptanteil der Federkraft senkrecht zum Klemmspalt gerichtet und erzeugt eine dämpfende Reibungskraft. Nachteilig ist dabei die hohe vorinstallierte Anfederungskraft und Dämpfung für höhere Drehzahlen, die auch bei niedrigen Drehzahlen unverändert wirken, wodurch ein unerwünschter Wirkungsgradverlust zu verzeichnen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Freilauf, insbesondere einen Freilauf für ein Kurbel-CVT-Getriebe, zu entwickeln, welcher eine aktive dynamikabhängige Anfederung und Dämpfung gewährleistet und somit einen guten Wirkungsgrad erzielt.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der, insbesondere für ein Kurbel-CVT-Getriebe, verwendete Freilauf weist einen Innenring und einen relativ zum Innenring in mindestens einer Drehrichtung drehbaren Außenring auf, der radial um den Innenring herum angeordnet ist, und besitzt mehrere rollenförmige, einen Drehmittelpunkt aufweisende, Klemmkörpern, die zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet sind, und besitzt wenigstens eine Klemmkörperanfederung zum Beaufschlagen der Klemmkörper mit einer Federkraft in Form einer, eine Grundvorspannung aufbringenden, ersten Feder in Form einer Vorspannfeder (vorzugsweise einer Schenkelfeder) und einer eine Dämpfungsfederkraft aufbringenden Dämpfungsfeder (vorzugsweise eine S-Blattfeder), wobei erfindungsgemäß die Dämpfungsfeder exzentrisch in einer um einen Drehmittelpunkt drehbaren Aufnahme gelagert ist, derart, dass durch die Verdrehung der Aufnahme um den Drehmittelpunkt die Vorspannung Dämpfungsfeder veränderbar und dadurch die Reibung (Dämpfung) einstellbar ist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird auf einfache konstruktive Weise eine aktive dynamikabhängige Anfederung und Dämpfung für einen Freilauf für das Kurbel-CVT mit Nutzung der Umschaltvorrichtung erzielt.
Vorteilhafter Weise ist auch die Vorspannfeder/Schenkelfeder exzentrisch in der drehbaren Aufnahme angeordnet, so dass eine kombinierte gleichzeitige Einstellung der Schenkelfederkraft (Grundvorspannung) und der Dämpfungsfederkraft bei Verdrehung der Aufnahme möglich ist.
Die Schenkelfeder ist vorzugsweise in Bezug auf die S-Blattfeder radial innen angeordnet, so dass die Federkraft der Schenkelfeder auf einem zwischen Innenring und Drehmittelpunkt der Klemmkörper hegenden Bereich in Richtung zum Außenring wirkt und dadurch eine Grundvorspannung auf die Klemmkörper übertragen wird.
Die Federkraft der S-Blattfeder wirkt insbesondere auf einen zwischen Außenring und Drehmittelpunkt der Klemmkörper liegenden Bereich in Richtung zum Innenring und beaufschlagt die Klemmkörper in Richtung zum Innenring mit einer Dämpfungsfederkraft.
Die Grundvorspannung und die Dämpfungsfederkraft sind durch die Drehung der Aufnahme einfach verstellbar.
Die Schenkelfeder wirkt mit ihrem Schenkel jeweils auf einen Klemmkörper und jede S-Blattfeder weist zwei Federenden auf und wirkt mit diesen zwei Federenden auf zwei benachbarte Klemmkörper.
Die Aufnahme ist bevorzugt in Form eines im Wesentlichen rotationssymmetrischen Stabes ausgebildet, der eine erste exzentrische Lagerung für die Schenkelfeder und eine zweite exzentrische Lagerung für die S-Blattfeder aufweist. Weiterhin ist die Aufnahme vorteilhafter Weise drehbar in einem Gleitlager gelagert.
Die Verdrehung der Aufnahme um ihren Drehmittelpunkt kann mittels eines E-Motors, eines selbsthemmenden Getriebes oder durch die Nutzung der Fliehkraft am Abtrieb erfolgen.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Freilauf mit einer Umschaltvorrichtung für eine aktive stufenlose Einstellung der Dämpfungsfedervorspannung entsprechend der jeweiligen Dynamik geschaffen und ein guter Wirkungsgrad erzielbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt des Querschnitts eines Freilaufes durch zwei zwischen Innenring und Außenring angeordnete Klemmkörper in einer ersten Position der S-Blattfeder,
2 einen Ausschnitt des Querschnitts eines Freilaufes durch zwei zwischen Innenring und Außenring angeordnete Klemmkörper in einer zweiten Position der S-Blattfeder.
In 1 ist der Ausschnitt des Querschnitts eines Freilaufes durch zwei zwischen Innenring 1 und Außenring 2 angeordnete rollenförmige Klemmkörper 3 dargestellt. Die Klemmkörper 3 weisen einen Drehmittelpunkt (M3) auf. Eine Schenkelfeder 4 wirkt jeweils auf den in der Darstellung links davon angeordneten Klemmkörper 3 im Bereich zwischen Innenring 1 und Drehmittelpunkt M3 des Klemmkörpers 3 in Richtung zum Außenring 2 und überträgt eine Grundvorspannung auf den jeweiligen Klemmkörper 3. Radial außen über der Schenkelfeder 4 ist eine S-Blattfeder 5 angeordnet, deren beide Federenden 5.1, 5.2 jeweils gegen benachbarte Klemmkörper 3 im Bereich zwischen Außenring 2 und Drehmittelpunkt M3 der Klemmkörper 3 in Richtung zum Innenring 1 eine Dämpfungsfederkraft übertragen.
Die Schenkelfeder 4 und die S-Blattfeder 5 sind in einer Aufnahme 6 angeordnet, die im Wesentlichen rotationssymmetrisch in der Art eines Drehstabes ausgebildet ist und einen Drehmittelpunkt M6 aufweist. Bevorzugt sind die Schenkelfeder 4 an einer ersten Federaufnahme 4.2 und die S-Blattfeder 5 an einer zweiten Federaufnahme 5.3 an der Aufnahme 6 befestigt und die Aufnahme 6 in einem Gleitlager 7 drehbar gelagert.
Gem. 1 ist die S-Blattfeder leicht vorgespannt, wodurch sich eine niedrige Dynamik ergibt.
Nach 2 ist die S-Blattfeder stark vorgespannt, wodurch eine hohe Dynamik zu verzeichnen ist.
Die Verdrehung der Aufnahme 6 (Drehstabe) um ihren Drehmittelpunkt M6 kann mittels eines E-Motors, eines selbsthemmenden Getriebes oder durch die Nutzung der Fliehkraft am Abtrieb erfolgen (nicht dargestellt). Durch die Verdrehung der Drehstäbe (Aufnahmen 6) ist eine aktive Vorspannung der Dämpfungsfeder (S-Blattfeder) möglich.
Anstelle der Verwendung einer Schenkelfeder als Vorspannfeder und einer S-Blattfeder als Dämpfungsfeder sind auch andere Federarten einsetzbar.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Freilauf mit einer Umschaltvorrichtung für eine aktive stufenlose Einstellung der Dämpfungsfedervorspannung entsprechend der jeweiligen Dynamik geschaffen und somit eine dynamikabhängige Anfederung und Dämpfung und ein guter Wirkungsgrad erzielt.
Bezugszeichenliste

1: Innenring
2: Außenring
3: Klemmkörper
4: Schenkelfeder
4.1: Schenkel der Schenkelfeder
4.2: erste Federaufnahme
5: S-Blattfeder
5.1, 5.2: Schenkel der S-Blattfeder
5.3: zweite Federaufnahme
6: Aufnahme
7: Gleitlager
M3: Drehmittelpunkt der Klemmkörper
M6: Drehmittelpunkt der Aufnahme

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1650071 A2 [0003]

Claims

Freilauf, insbesondere für ein Kurbel-CVT-Getriebe mit einem Innenring (1), einem relativ zum Innenring (1) in mindestens einer Drehrichtung drehbaren Außenring (2), der radial um den Innenring (1) herum angeordnet ist, mehreren rollenförmigen, einen Drehmittelpunkt (M3) aufweisenden, Klemmkörpern (3), die zwischen dem Innenring (1) und dem Außenring (2) angeordnet sind und mit wenigstens einer Klemmkörperanfederung zum Beaufschlagen der Klemmkörper (3) mit einer Federkraft einer, eine Grundvorspannung aufbringenden, Vorspannfeder und mit einer eine Dämpfungsfederkraft aufbringenden Dämpfungsfeder, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsfeder exzentrisch in einer um einen Drehmittelpunkt (M6) drehbaren Aufnahme (6) gelagert ist, derart, dass durch die Verdrehung der Aufnahme (6) um den Drehmittelpunkt (M6) die Vorspannung der Dämpfungsfeder einstellbar ist.
Freilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannfeder in Form einer Schenkelfeder (4) ausgebildet ist.
Freilauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsfeder in Form einer S-Blattfeder (5) ausgebildet ist.
Freilauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelfeder (4) exzentrisch in der drehbaren Aufnahme (6) angeordnet ist.
Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelfeder (4) in Bezug auf die S-Blattfeder (5) radial innen angeordnet ist.
Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelfeder (4) jeweils auf einen Klemmkörper (3) wirkt.
Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede S-Blattfeder (5) zwei Federenden (5.1, 5.2) aufweist und mit diesen zwei Federenden auf zwei benachbarte Klemmkörper (3) wirkt.
Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (6) in Form eines im Wesentlichen rotationssymmetrischen Stabes ausgebildet ist, der eine erste exzentrische Lagerung (L1) für die Schenkelfeder (4) und eine zweite exzentrische Lagerung (L2) für die S-Blattfeder (5) aufweist.
Freilauf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehung der Aufnahme (6) um ihren Drehmittelpunkt (M6) mittels eines E-Motors oder mittels eines selbsthemmenden Getriebes oder durch die Nutzung der Fliehkraft am Abtrieb erfolgt.
Kurbel-CVT-Getriebe, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Freilauf nach einem der vorstehenden Ansprüche enthält.