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Die Erfindung betrifft einen Hybridkeilriemen für ein CVT-Getriebe mit zwei in Längsrichtung des Hybridkeilriemens orientierten endlosen Zugträgern und mit einer Vielzahl an im Querschnitt in etwa trapezförmigen Stützelementen, welche an diesen Zugträgern parallel hintereinander angeordneten sind, wobei – im Querschnitt des Hybridkeilriemens betrachtet – die beiden endlosen Zugträger in der selben axialen Ebene und beabstandet zueinander angeordnet sind, so dass das Stützelement einen in etwa vertikal verlaufenden Steg zwischen diesen beiden endlosen Zugträgern aufweist.
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„CVT” steht für Continuously Variable Transmission.
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Derartige Treibriemen, die auch als Hybridkeilriemen bezeichnet werden, laufen in Scheiben mit entsprechend V-förmigen (keilförmigen) Laufflächen und erlauben eine stufenlos regelbare Übertragung von Drehmomenten.
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Im Unterschied zu Zahnriemen, die formschlüssig mit den zugeordneten Zahnrädern in Eingriff stehen, ist bei Keilriemen bzw. bei Hybridkeilriemen, eine reibschlüssige Ineingriffnahme mit den diesbezüglichen Keilriemenscheiben gegeben. Hierzu stützen sich die in etwa trapezförmigen Stützelemente mit ihren beiden Seitenflanken an den Kraftübertragungsflanken der Scheiben ab, so dass die Stützelement-Flanken zwecks Drehmomentübertragung reibschlüssig in Wirkverbindung stehen.
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Die beiden Zugträger bestehen jeweils aus elastomerem Material, in das Festigkeitsträger eingebettet sind. Die Festigkeitsträger sind derart angeordnet, dass diese in der neutralen Ebene des Hybridkeilriemens liegen.
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Im Betrieb des Hybridkeilriemens im Umlauf um die Scheiben müssen die Stützelemente eine relative Beweglichkeit zueinander erlauben. Insbesondere im Scheibeneinlauf muss ein Verkippen der Stützelemente in Umlaufrichtung möglich sein, wobei der Drehpunkt der Verkippung in der neutralen Ebene liegen muss.
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Nachteilig hingegen für die Kraftübertragung und die Haltbarkeit des Hybridriemens ist eine zu starke Beweglichkeit der Stützelemente in vertikaler und axialer Richtung. Es soll insbesondere eine Schiefstellung der Stützelemente vermieden werden, bei der die Stützelemente mit ihrer Hoch- und Querachse nicht mehr lotrecht zu den Zugträgern, sondern schräg hierzu orientiert sind. Das würde zu einem treppenartigem Höhen- und Seitenversatz führen, der zu ungünstigen Spannungsspitzen innerhalb des Hybridriemens führt.
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Diese Nachteile vermeidet ein Hybridkeilriemen für ein CVT-Getriebe, welcher aus der
EP 0 826 901 B1 bekannt ist und den nächstliegen Stand der Technik bildet. Jedes Stützelement des Hybridkeilriemens weist auf der Oberfläche des Steges, welcher zwischen den Zugträgern ausgebildet ist, in Umlaufrichtung des Hybridkeilriemens eine Nase in Form eines Zapfens und entgegen der Umlaufrichtung eine der Nase korrespondierende Ausnehmung auf, so dass zwei hintereinander angeordnete Stützelemente eine Gelenkverbindung miteinander eingehen. Hierdurch ist erreicht, dass zwei benachbarte Stützelemente durch die Zapfen-(Gelenk-)verbindung geführt bzw. verklammert sind und dass ein treppenartiger Höhenversatz bzw. eine Schiefstellung der Stützelemente vermieden ist.
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Jedoch ist diese Zapfen-(Gelenk-)verbindung (Zapfung) nur sehr klein ausführbar, denn aufgrund der geringen Größe des Steges ist der zur Verfügung stehende Bauraum sehr beschränkt. Bei den im Betrieb des Hybridkeilriemens entstehenden hohen Kräften entsteht in der Zapfung infolge hoher Flächenpressung Abrieb, was nach einer gewissen Laufdauer zu einem erhöhten Spiel in der Zapfung führt. Ein unerwünschter Versatz und eine resultierende Schiefstellung der Stützelemente ist die Folge, wodurch die Haltbarkeit des Riemens nachteilig beeinflusst ist.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Hybridkeilriemen für ein CVT-Getriebe zur Verfügung zu stellen, welcher in seiner Lebensdauer erhöht ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst, indem die Gelenkverbindung eine Nut-Feder-Verbindung ist. Hierdurch werden die Flächen, die für die Verbindung bzw. Verklammerung benachbarter Stützelemente sorgen, vergrößert und somit der Abrieb verringert. Es sind nicht nur Linienkontakte wie bei der Zapfenverbindung, sondern Flächenkontakte zur Verfügung gestellt. Die Flächenpressung innerhalb der Verbindung bzw. Verklammerung wird verringert, so dass der Abrieb der Nut-Feder-Verbindung im Vergleich zur Zapfenverbindung verringert und die Führung der Stützelemente über einen längeren Zeitraum ermöglicht ist. Die Lebensdauer des Hybridkeilriemens ist erhöht.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Nut-Feder-Verbindung derart ausgestaltet ist, dass diese in der Ebene der Festigkeitsträger eine Stützstufe mit einem axial angeordneten Absatz aufweist, auf der das in Umlaufrichtung nachfolgende Stützelement auf dem vorfolgenden Stützelement abstützbar ist, um einen vertikalen, treppenartigen Versatz der Stützelemente beim Scheibeneinlauf zu verhindern. Das vorfolgende Stützelement weist für die Abstützbarkeit des nachfolgenden Stützelementes auf seiner der Umlaufrichtung abgewandten Seite eine der Stützstufe komplementäre Gestaltung auf. Dieser Abstützeffekt wirkt nur in eine Laufrichtung, so dass die Laufrichtung des Hybridriemens für den Einbau in das Getriebe beachtet werden muss.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Nut-Feder-Verbindung in vertikaler Richtung erstreckt ist. Hierdurch kann der zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn radial oberhalb der Stützstufe zusätzlich eine weitere Stützstufe angeordnet ist, um ein Bewegen der Stützelemente in beide Richtungen vertikale Richtungen zu behindern. Diese weitere Stützstufe wird aber im Umschlingungsbogen der Scheiben durch das Verkippen der Stützelemente in Festigkeitsträgerebene unwirksam und wirkt nur im geraden Trum. Eine Laufrichtungsunabhängigkeit ist durch diesen zusätzlichen Absatz nicht erreicht.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Breite der Nut-Feder-Verbindung in etwa 0,5 × der Breite des Steges eines Stützelementes entspricht. Die Breite wird in axialer Richtung gemessen.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Stützstufe in Umlaufrichtung des Hybridkeilriemens gemessen, eine Tiefe von mindestens 0,15 × bis maximal 0,35 × der Dicke des Stützelements aufweist.
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„Axiale Richtung” meint eine Richtung in Bezug auf den Hybridkeilriemen, welche parallel zu den Scheibenachsen ist, auf welche der Hybridkeilriemen auflegbar ist. „Vertikale Richtung” meint eine Richtung in Bezug auf den Hybridkeilriemen, welche der radialen Richtung der Scheiben entspricht, auf welche der Hybridkeilriemen auflegbar ist „Längsrichtung” meint eine Richtung in Bezug auf den Hybridkeilriemen, in der der Hybridkeilriemen längserstreckt ist.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hybridkeilriemens anhand der Zeichnungen, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Es zeigen die:
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1 eine Hybridkeilriemenanordnung in Schnittdarstellung, von der Seite betrachtet;
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2a eine Vorderansicht eines Stützelementes des erfindungsgemäßen Hybridkeilriemens;
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2b eine Seitenansicht des Stützelementes der 2a;
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2c eine Aufsicht auf ein Stützelement der 2a.
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Die in 1 dargestellte Riemenanordnung 2 für ein stufenlos verstellbares Getriebe (CVT-Getriebe) weist einen Hybridkeilriemen 4 und zwei jeweils in ihrem Wirkradius RA, RB kontinuierlich verstellbare, jeweils aus linker und rechter Hälfte bestehende Keilriemenscheiben 6 auf. Der Hybridkeilriemen 4 besteht aus zwei Zugträgern 8 sowie einer Vielzahl daran angeordneter trapezförmiger Stützelemente 10. Das Stützelement 10 stützt sich mit seinen Seitenflanken 15 an den Kraftübertragungsflanken der korrespondierenden Scheiben ab. Die Seitenflanken 15 stehen mit den Scheibenflanken zwecks Drehmomentübertragung in Wirkverbindung. Die aus elastomerem Material bestehenden Zugträger 8 sind mit Festigkeitsträgern 16 verstärkt.
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Die 2a zeigt eine Vorderansicht eines Stützelementes 10 des erfindungsgemäßen Hybridkeilriemens 4 für ein CVT-Getriebe. Der Hybridkeilriemen 4 weist zwei in Längsrichtung des Hybridkeilriemens (in die Blattebene hinein) orientierte endlose Zugträger 8 mit einer Vielzahl an im Querschnitt in etwa trapezförmigen Stützelementen 10 auf. Die Stützelemente 10 sind an diesen Zugträgern 8 parallel hintereinander in Längsrichtung (LR) des Hybridkeilriemens 4 angeordnet. Die beiden endlosen Zugträger 8 sind in der selben axialen Ebene derart beabstandet zueinander angeordnet sind, so dass das Stützelement 10 einen in etwa vertikal verlaufenden Steg 12 zwischen diesen beiden endlosen Zugträgern 8 ausgebildet. Die beiden endlosen Zugträger 8 weisen Festigkeitsträger 16 auf, welche in der neutralen Ebene 23 des Hybridkeilriemens 4 angeordnet sind.
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Das Stützelement 10 weist auf der Oberfläche des Steges 12 in Umlaufrichtung des Hybridkeilriemens (Pfeil) eine Materialansammlung (Nase) in Form einer Feder 13 und entgegen der Umlaufrichtung eine der Materialansammlung (Nase) korrespondierende Ausnehmung in Form einer Nut 14 auf, so dass zwei hintereinander angeordnete Stützelemente 10 eine Gelenkverbindung in Form einer Nut-Feder-Verbindung miteinander eingehen, vergl. auch 2b, 2c.
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Die Nut-Feder-Verbindung ist in vertikaler Richtung (vR) erstreckt. Die Nut-Feder-Verbindung ist derart ausgestaltet, dass diese in der neutralen Ebene 23 eine Stützstufe 20 aufweist, auf der das nachfolgende Stützelement 10 auf dem vorfolgenden Stützelement 10 abstützbar ist, um einen vertikalen Versatz der Stützelemente 10 zu verhindern. Die Feder 13 weist radial außerhalb der neutralen Ebene 23 eine in etwa gleiche Dicke und an ihrem radial oberen Ende einen Absatz 21 auf. Dieser Absatz 21 ist innerhalb des oberen Drittels des Stützelementes 10 angeordnet. In der neutralen Ebene 23 ist die Stützstufe 20 durch einen stufenartigen Versatz der Feder 13 in Richtung Stützelement 10 gebildet. Radial innerhalb der neutralen Ebene 23 nimmt die Dicke der Feder 13 stetig bis zu ihrem radial unteren Ende ab.
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Die Nut 14 ist komplementär zur Feder 13 ausgebildet. Die Nut 14 hat eine Breite 17, die in etwa 0,5 × der Breite des Steges 12 des Stützelementes 10 entspricht. Die Nut 14 weist eine Höhe 18 auf die sich innerhalb 5/8 bis 7/8 der Stützelementhöhe erstreckt.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Riemenanordnung, Riementrieb
- 4
- Hybridkeilriemen
- 6
- Keilriemenscheibe
- A, B
- Scheibendrehachse
- RA, RB
- Wirkradius der Scheiben
- 8
- Zugträger
- 10
- Stützelement
- 12
- Steg
- 13
- Materialansammlung/Feder
- 14
- Aussparung/Nut
- 15
- Seitenflanke
- 16
- Festigkeitsträger
- 17
- Breite der Nut
- 18
- Höhe der Nut
- 19
- Tiefe der Stützstufe
- 20
- Stützstufe
- 21
- Absatz
- 22
- Breite des Steges
- 23
- Neutrale Ebene
- LR
- Längsrichtung
- vR
- vertikale Richtung
- aR
- axiale Richtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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