DE102011009832B4

DE102011009832B4 - Antriebsanordnung für ein stufenlos verstellbares Getriebe eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102011009832B4
Application number: DE102011009832A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Walter
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2013-12-05
Anticipated expiration: 2031-02-01
Also published as: DE102011009832A1

Abstract

Getriebeanordnung für ein stufenlos verstellbares Getriebe eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für ein Kurbel-CVT eines Kraftfahrzeuges, mit einer Antriebswelle (20), die drehbar in ein Getriebegehäuse gelagert ist, wobei die Antriebswelle (20) eine Ausnehmung (26) aufweist, in der eine Verstellwelle (27) verdrehbar angeordnet ist, bei deren Verdrehung wenigstens ein Exzenterbauteil (23) über ein Nockenteil (22) stufenlos verstellbar ist, wobei das Nockenteil (22) ein eigenständiges Teil ist, mondsichelförmig ausgebildet ist und über eine Drehmomentmitnahmeeinrichtung drehfest und zentriert mit der Antriebswelle (20) verbunden ist, das Exzenterbauteil (23) jeweils die Form einer einteiligen Kreisscheibe besitzt, die eine exzentrische Ausnehmung (33) aufweist, mit der sich das Exzenterbauteil am Außenumfang des Nockenteiles (22) zentriert und verdrehbar gehalten ist und die Antriebswelle (20) eine Ausnehmung (37) aufweist, durch die hindurch eine Außenverzahnung (38) der Verstellwelle (27) mit einer Innenverzahnung (29) der Ausnehmung (33) des Exzenterbauteiles (23) in Verbindung steht, wobei auf dem Außenumfang des kreisscheibenförmigen Exzenterbauteiles (23) ein Wälzlager (24) zur Lagerung des Pleuelteiles (25) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (20), das Nockenteil (22) und das Exzenterbautteil (23) einteilige und separate Bauteile sind und dass die Drehmomentmitnahmeeinrichtung des Nockenteiles (22) als Verzahnung ausgeführt ist und hierbei dann eine Außenverzahnung (28) der Antriebswelle (20) umfasst, in die dann eine Innenverzahnung (34) des Nockenteiles (22) eingreift.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein stufenlos verstellbares Getriebe, insbesondere für ein Kurbel-CVT eines Kraftfahrzeuges.
Aus der DE 102 43 535 A1 geht ein derartiges 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 die Antriebswelle und die Abtriebswelle über eine an der Antriebswelle vorgesehene Exzentereinrichtung, eine auf der Abtriebswelle angeordnete Freilaufeinrichtung sowie eine zwischen der Exzentereinrichtung und der Freilaufeinrichtung angeordnete Pleueleinrichtung miteinander verbunden. Die Exzentereinrichtung besteht aus mehreren Exzentereinheiten, die axial nebeneinander auf der Antriebswelle angeordnet sind. Die Freilaufeinrichtung besteht aus mehreren Freilaufeinheiten, die auf der Abtriebswelle axial nebeneinander angeordnet sind. Entsprechend umfasst die Pleueleinrichtung mehrere Pleuelteile, die jeweils eine Exzentereinheit und eine Freilaufeinheit miteinander verbinden.
Dabei weist die Antriebswelle 1 gemäß den 1 und 2 einteilig mit ihr ausgebildete, gegenüber ihrer Rotationsachse 3 exzentrisch versetzte Nockenbereiche 4 auf, auf deren Mantelflächen 2 jeweils ein zweigeteiltes Exzenterbauteil 5 verdrehbar gelagert ist. In den 1 und 2 sind die beiden Teile des Exzenterbauteiles 5 mit 5' und 5'' bezeichnet. Auf dem Exzenterbauteil 5 ist die eine Seite wenigstens eines Pleuelteiles 7 bzw. einer Pleuelstange verdrehbar gelagert.
Jedes Exzenterbauteil 5 besitzt eine Ausnehmung zur Aufnahme des Nockenbereiches 4, wobei um die Ausnehmung eine Innenverzahnung 6 verläuft. Die Innenverzahnung 6 ist dabei auf die Mantelfläche 2 des Nockenteiles 4 derart abgestimmt, dass das Exzenterbauteil 5 über die Innenverzahnung 6 auf dem Nockenteil 4 zentriert ist.
Die Antriebswelle 1 beziehungsweise die Nockenbereiche 4 derselben weisen eine sich in Richtung der Rotationsachse 3 der Antriebswelle 1 erstreckende Ausnehmung 8 auf, in der eine Verstellwelle 9 verdrehbar angeordnet ist. Die Verstellwelle 9 besitzt eine Außenverzahnung 10, die in die Innenverzahnung 6 der Exzenterbauteile 5 eingreift. Die Verstellwelle 9 ist über die den Kopfkreis der Außenverzahnung 10 bildenden Abschnitte der Außenverzahnung 10 in der Ausnehmung 8 der Antriebswelle 1 gelagert. Die Nockenbereiche 4 sind derart mondsichelförmig ausgebildet, dass ihre Ausnehmungen über einen bestimmten Winkelbereich offen sind, sodass in diesen offenen Winkelbereichen die Außenverzahnung 10 der Verstellwelle 9 gegenüber der äußeren Mantelfläche 2 der Nockenbereiche 4 radial vorsteht, wobei ein Eingriff in die Innenverzahnung 6 des Exzenterbauteiles 5 ermöglicht wird.
Die Nockenbereiche 4 besitzen in Bezug auf ihre zylindrische Mantelfläche 2 eine Mittellinie 16, die um einen bestimmten Abstand gegenüber der Rotationsachse 3 der Antriebswelle 1 exzentrisch angeordnet ist. Die Exzenterbauteile 5 besitzen in Bezug auf ihre zylindrische Mantelflächen 12 eine Mittellinie 17, die gegenüber der genannten Mittellinie 16 der Nockenbereiche 4 exzentrisch um einen Abstand so versetzt ist, dass die Exzentrizität der Mittellinie 17 der Exzenterbauteile 5 gegenüber der Rotationsachse 3 der Antriebswelle 1 doppelt so groß ist, wie die Exzentrizität der Mittellinie 16 der Nockenbereiche 4 gegenüber dieser Rotationsachse 3.
Durch die Verdrehung der Verstellwelle 9 in der Ausnehmung 8 der Antriebswelle 1 wird das Exzenterbauteil 5 um die Mittellinie des entsprechenden Nockenbereiches 4 verdreht. Dabei wandert die Mittelinie 17 des Exzenterbauteiles 5 um die Mittellinie 16 des Nockenbereiches 4, wobei das Ausmaß der Exzentrizität des Exzenterbauteiles 5 in Bezug auf die Rotationsachse 3 der Antriebswelle 1 verändert wird.
Ein Problem der bekannten Antriebsanordnung besteht darin, dass die Antriebswelle 1 eine sehr komplexe Bauteilgestaltung aufweist, da sie nicht rotationssymmetrisch ist. Wie schon erwähnt bestehen bei der bekannten Getriebeanordnung die Exzenterbauteile 5 in der aus den 1 und 2 ersichtlichen Weise aus zwei Teilen 5' und 5''. Zur Anordnung eines Wälzlagers 13 zur Lagerung des Pleuelteiles 7 auf dem Exzenterbauteil 5 ist daher ein Innenring 14 erforderlich, der eine Laufbahn für die Wälzkörper 31 des Wälzlagers 13 aufweist. In den 1 und 2 ist der Außenring des Wälzlagers 13 mit 15 bezeichnet.
Aus der DE 10 2009 039 993 A1 ist ebenfalls ein stufenlos einstellbares Getriebe nach dem Oberbegriff der Erfindung bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Getriebeanordnung zu schaffen, die vergleichsweise einfach und daher auch kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Getriebeanordnung für ein stufenlos verstellbares Getriebe eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für ein Kurbel-CVT eines Kraftfahrzeuges, mit einer Antriebswelle, die drehbar in einem Getriebegehäuse gelagert ist, gelöst. Dabei weist die Antriebswelle eine Ausnehmung auf, in der eine Verstellwelle verdrehbar angeordnet ist, bei deren Verdrehung Exzenterbauteile jeweils über ein Nockenteil stufenlos verstellbar sind. Die Nockenteile sind separate Bauteile, mondsichelförmig ausgebildet und greifen über eine Drehmomentmitnahmeeinrichtung an der Antriebswelle an. Die einteiligen Exzenterbauteile besitzen jeweils die Form einer Kreisscheibe, die eine exzentrische Ausnehmung aufweist, mit der sich das Exzenterbauteil am Außenumfang des Nockenteiles zentriert und verdrehbar gehalten ist. Die Antriebswelle weist eine Ausnehmung auf, durch die hindurch die Außenverzahnung der Verstellwelle mit der Innenverzahnung der Ausnehmung des Exzenterbauteiles in Verbindung steht, wobei auf dem Außenumfang des kreisscheibenförmigen Exzenterbauteiles ein Wälzlager zur Lagerung des Pleuelteiles angeordnet ist.
Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass wegen der rotationssymmetrischen Ausgestaltung der Antriebswelle mit der Drehmomentaufnahme für ein mondsichelförmiges Nockenteil sowie wegen der einteiligen Ausgestaltung des Exzenterbauteiles die Fertigung der Getriebeanordnung wesentlich vereinfacht wird und daher kostengünstiger erfolgen kann. Es können nämlich die inneren Lagerlaufbahnen für die Wälzkörper des Wälzlagers zur Lagerung der Pleuelteile direkt an bzw. in der Umfangsfläche des Exzenterbauteiles angebracht werden. Es sind daher keine eigenen Innenringe mit Laufbahnen für die Wälzkörper der Wälzlager erforderlich.
Die Drehmomentmitnahmeeinrichtung der Nockenteile wird bevorzugt ausgeführt als Verzahnung. Die Nockenteile haben dann an ihrem Innenumfang eine Innenverzahnung, die drehfest in die Außenverzahnung der Antriebswelle eingreift.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Wälzkörper des Wälzlagers außenseitig in Laufbahnen geführt, die sich in oder an der Innenfläche einer Ausnehmung des einen Endbereiches des Pleuelteiles befinden. Es sind daher auch keine eigenen Außenringe mit Laufbahnen für die Wälzkörper der Wälzlager erforderlich. Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Wälzkörper des Wälzlagers innenseitig in Laufbahnen geführt, die sich in oder an der Außenfläche des Exzenterbauteiles befinden. Es sind daher auch keine eigenen Innenringe mit Laufbahnen für die Wälzkörper der Wälzlager erforderlich.
Vorzugsweise sind auf der Antriebswelle in axialer Richtung voneinander beabstandet, mehrere Exzentereinrichtungen angeordnet. Zur Stabilisierung und zur Erhöhung der Steifigkeit des gesamten Aufbaues, zwischen zwei axial nebeneinander angeordneten Nockenteilen, oder am jeweils letzten Exzenterbauteil auch alleine, können Versteifungsringe mit einem Zentrierdurchmesser für die Nockenteile angeordnet sein. Zur weiteren Stabilisierung können die Nockenteile jeweils einen Zentrierbund aufweisen, der von einem Versteifungsring übergriffen wird. Dabei kann der Zentrierbund komplett umlaufend oder auch nur segmentweise am Nockenteil ausgebildet sein. Vorteilhafterweise können die Nockenteile als Sinterbauteile ausgestaltet sein.
Im Folgenden werden die Erfindungen und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Querschnitt einer bekannten Getriebeanordnung;
2 eine Explosionsdarstellung der bekannten Getriebeanordnung gemäß 1;
3 eine dreidimensionale Darstellung der Antriebswelle mit den Nockenbereichen der bekannten Getriebeanordnung gemäß 1;
4 den Querschnitt einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung;
5 einen Längsschnitt durch die Getriebeanordnung der 4;
6 eine Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung;
7 eine dreidimensionale Darstellung der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung im zusammengebauten Zustand;
8 eine dreidimensionale Darstellung der rotationssymmetrischen Antriebswelle der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung; und
9 eine dreidimensionale Darstellung eines Nockenteiles der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung.
Im Folgenden wird im Zusammenhang mit den 4 bis 8 eine erfindungsgemäße Getriebeanordnung erläutert. Diese besteht im wesentlichen, wie dies insbesondere die 4 und 5 zeigen, aus einer Antriebswelle 20, die um eine Rotationsachse 21 drehbar ist, wenigstens einem Nockenteil 22, das etwa mondsichelförmig ausgestaltet ist und mit seinem Innenumfang einen Teilbereich des Außenumfanges der Antriebswelle 20 umschließt, einem Exzenterbauteil 23, das einteilig und kreisscheibenförmig ausgebildet ist, und auf dem Nockenteil 22 exzentrisch angeordnet ist, einem Wälzlager 24, das auf dem Außenumfang des Exzenterbauteiles 23 angeordnet ist, und einer Pleuelstange. bzw. einem Pleuelteil 25, das auf der Außenseite des Wälzlagers 24 angeordnet ist. Gemäß 5 sind drei Nockenteile 22 sowie die entsprechenden Exzenterbauteile 23 und Wälzlager 24 axial nebeneinander auf der Antriebswelle 20 vorgesehen.
In einer in der Richtung der Rotationsachse 21 verlaufenden Bohrung 26 der Antriebswelle 20 ist eine Verstellwelle 27 angeordnet, die entlang eines Teilbereiches durch eine Ausnehmung 37 (6, 8) der Antriebswelle 20 hindurch mit dem Exzenterbauteil 23 antriebsmäßig über eine Drehmomentmitnahmeeinrichtung in Verbindung steht. Vorzugsweise weist die Verstellwelle 27 hierzu gemäß 4 eine in der Richtung der Rotationsachse 21 verlaufenden Außenverzahnung 38 auf, die in eine Innenverzahnung 29 des Exzenterbauteiles 23 eingreift, wobei die Innenverzahnung 29 in einer exzentrischen Bohrung des Exzenterbauteiles 23 angeordnet ist.
Da das Exzenterbauteil 23 die Form einer einteiligen Kreisscheibe besitzt, kann die Laufbahn 30 für die Wälzkörper 31 des Wälzlagers 24 direkt in oder an dem Außenumfang des Exzenterbauteiles 23 angeordnet sein. In der entsprechenden Weise kann die äußere Laufbahn 32 für die Wälzkörper 31 direkt in oder an der inneren Umfangsfläche 11 der Ausnehmung des einen Endes des Pleuelteiles 25 vorgesehen sein
In der insbesondere aus der 5 ersichtlichen Weise können die Nockenteile 22 radial oberhalb der Drehmomentenmitnahme, vorzugsweise einer Außenverzahnung 28 axial zur Seite vorstehende Zentrierbunde 36 aufweisen, die unter Versteifungsringe 35 greifen, die zwischen jeweils zwei axial nebeneinander angeordneten Nockenteilen 22 angeordnet sind. Am letzten Nockenteil kann ein Versteifungsring auch einseitig angeordnet werden.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem von der Antriebswelle 20 getrennten Nockenteil 22 um ein Sinterteil.
Bezugszeichenliste

1: Antriebswelle
2: Mantelfläche
3: Rotationsachse
4: Nockenbereich
5: Exzenterbauteil
5': Teil von Exzenterbauteil
5'': Teil von Exzenterbauteil
6: Innenverzahnung
7: Pleuelteil
8: Ausnehmung
9: Verstellwelle
10: Außenverzahnung
11: Umfangsfläche
12: Mantelfläche
13: Wälzlager
14: Innenring
15: Außenring
16: Mittellinie
17: Mittellinie
20: Antriebswelle
21: Rotationsachse
22: Nockenteil
23: Exzenterbauteil
24: Wälzlager
25: Pleuelteil
26: Bohrung
27: Verstellwelle
28: Außenverzahnung
29: Innenverzahnung
30: Laufbahn innen
31: Wälzkörper
32: Laufbahn außen
33: Ausnehmung
34: Innenverzahnung
35: Versteifungsring
36: Zentrierbund
37: Ausnehmung
38: Außenverzahnung

Claims

Getriebeanordnung für ein stufenlos verstellbares Getriebe eines Kraftfahrzeuges, insbesondere für ein Kurbel-CVT eines Kraftfahrzeuges, mit einer Antriebswelle (20), die drehbar in ein Getriebegehäuse gelagert ist, wobei die Antriebswelle (20) eine Ausnehmung (26) aufweist, in der eine Verstellwelle (27) verdrehbar angeordnet ist, bei deren Verdrehung wenigstens ein Exzenterbauteil (23) über ein Nockenteil (22) stufenlos verstellbar ist, wobei das Nockenteil (22) ein eigenständiges Teil ist, mondsichelförmig ausgebildet ist und über eine Drehmomentmitnahmeeinrichtung drehfest und zentriert mit der Antriebswelle (20) verbunden ist, das Exzenterbauteil (23) jeweils die Form einer einteiligen Kreisscheibe besitzt, die eine exzentrische Ausnehmung (33) aufweist, mit der sich das Exzenterbauteil am Außenumfang des Nockenteiles (22) zentriert und verdrehbar gehalten ist und die Antriebswelle (20) eine Ausnehmung (37) aufweist, durch die hindurch eine Außenverzahnung (38) der Verstellwelle (27) mit einer Innenverzahnung (29) der Ausnehmung (33) des Exzenterbauteiles (23) in Verbindung steht, wobei auf dem Außenumfang des kreisscheibenförmigen Exzenterbauteiles (23) ein Wälzlager (24) zur Lagerung des Pleuelteiles (25) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (20), das Nockenteil (22) und das Exzenterbautteil (23) einteilige und separate Bauteile sind und dass die Drehmomentmitnahmeeinrichtung des Nockenteiles (22) als Verzahnung ausgeführt ist und hierbei dann eine Außenverzahnung (28) der Antriebswelle (20) umfasst, in die dann eine Innenverzahnung (34) des Nockenteiles (22) eingreift.
Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (31) des Wälzlagers (24) außenseitig an einer Innenfläche (11) einer Ausnehmung eines Endbereiches des Pleuelteiles (25) gelagert sind und innenseitig auf dem einteiligen Exzenterbauteil (23) mit der Laufbahn (30).
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Antriebswelle (20) in axialer Richtung voneinander beabstandet, mehrere Exzenterbauteile (23) mit den zugeordneten Nockenteilen (22) und Pleuelteilen (25) angeordnet sind.
Getriebeanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei axial nebeneinander angeordneten Nockenteilen (22), oder am jeweils letzten Exzenterbauteil auch alleine, Versteifungsringe (35) angeordnet sind.
Getriebeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenteile (22) jeweils einen axial verlaufenden Zentrierbund (36) aufweisen, der von einem Versteifungsring (35) übergriffen wird und der Zentrierbund komplett umlaufend oder auch nur segmentweise am Nockenteil ausgebildet ist.
Getriebeanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbund (36) und der Versteifungsring (35) in der Funktion einteilig ausgeführt und mit dem Nockenteil (22) fest verbunden sind.
Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenteil (22) die Form eines Sinterbauteiles aufweist.