DE102011080311A1

DE102011080311A1 - Wiegedruckstück sowie CVT-Kette mit Wiegedruckstücken

Info

Publication number: DE102011080311A1
Application number: DE201110080311
Authority: DE
Inventors: Nicolas Rickling; Peter Schmid
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2012-03-01

Abstract

Es wird ein Wiegedruckstück, vorzugsweise für eine CVT-Kette angegeben, wobei das Wiegedruckstück eine oder mehrere Ausnehmungen aufweist. Die Ausnehmungen beeinflussen die die axiale Steifigkeit des Wiegedruckstücks. Das Wiegedruckstück ist im Bereich der Wiegeflächen sowie im Bereich der stirnseitigen Enden frei von Ausnehmungen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wiegedruckstück, das vorzugsweise für eine CVT-Kette geeignet ist sowie eine CVT-Kette mit diesen Wiegedruckstücken.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise aus der DE 10 2008 058 672 A1 eine Wiegegelenk-CVT-Kette mit Wiegedruckstücken bekannt. CVT steht als Abkürzung für Continously Variable Transmission. CVT-Ketten werden beispielsweise bei stufenlosen Automatikgetrieben, insbesondere bei Kegelscheibenumschlingungsgetrieben, eingesetzt.
Beim Ein- bzw. Auslaufen der bekannten CVT-Ketten zwischen die Scheibenpaare eines CVT-Getriebes erzeugen die stirnseitigen Enden jedes der Wiegedruckstücke einen Impuls, der relevant ist für die Akustik der Kette und des Getriebes. In Abhängigkeit von der Teilungsfolge der Kette und fixierter Geometrie von den Scheiben kann die Akustik der Kette und des Getriebes mit der Stirnflächengeometrie beeinflusst werden.
Die Geometrie der Stirnflächen der Wiegedruckstücke besteht aus einem Winkel in Radialrichtung und aus einem Winkel in Umfangsrichtung. Mit einer Änderung des Radialwinkels ändert sich in Radialrichtung die Lage des Kontaktpunktes des Wiegedruckstücks zur Scheibe auf dem Wiegedruckstück. Dadurch ändert sich der Hebelarm zur neutralen Phase des Wiegedruckstücks. Bei gleicher eingesetzter Kraft ändert sich dann die Durchbiegung des Wiegedruckstücks. Eine größere Durchbiegung erzeugt eine höhere Dämpfung und reduziert Impulse.
Eine Verschleißoptimierung der Stirnflächengeometrie der Wiegedruckstücke ist für die Akustik nachteilig. Umgekehrt ist eine Stirnflächengeometrie, die für die Akustik optimiert ist, für den Verschleiß in den Kontaktbereichen der Kette mit der Scheibe und den Wirkungsgrad nachteilig.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wiegedruckstück anzugeben, das die beschriebenen Nachteile vermeidet.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
Die Aufgabe ist bei einem Wiegedruckstück gelöst, das eine oder mehrere Ausnehmungen aufweist, die die axiale Steifigkeit des Wiegedruckstücks beeinflussen. Das Wiegedruckstück ist im Bereich der Wiegeflächen sowie im Bereich der stirnseitigen Enden des Wiegedruckstücks frei von Ausnehmungen. Vorzugsweise wird das Wiegedruckstück für eine CVT-Kette eingesetzt.
Unter den Ausnehmungen sind oberflächliche längliche Vertiefungen zu verstehen, die eine geringe Tiefe aufweisen und nicht vollständig durch das Material des Wiegedruckstücks hindurch reichen.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Wiegedruckstücks ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen von den stirnseitigen Enden des Wiegedruckstücks beabstandet sind. Die stirnseitigen Enden des Wiegedruckstücks dienen als Auflagefläche zwischen zwei Scheiben eines Scheibenpaares eines CVT-Getriebes.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Wiegedruckstücks ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wiegedruckstück eine oder mehrere Ausnehmungen aufweist, die sich in axialer Richtung, d. h. zwischen den stirnseitigen Enden und damit quer zur Laufrichtung einer CVT-Kette erstrecken. In einer bevorzugten Ausführungsform der Wiegedruckstücke sind die Ausnehmungen in axialer Richtung auf gegenüberliegenden Seitenflächen des Wiegedruckstücks angeordnet. Unter den Seitenflächen eines Wiegedruckstücks ist zum einen die Seitenfläche zu verstehen, über die zwei Wiegedruckstücke eines Wiegegelenks gegeneinander wiegen bzw. wälzen, sowie die dieser Seite gegenüberliegende Fläche des Wiegedruckstücks.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Wiegedruckstücks ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wiegedruckstück eine oder mehrere Ausnehmungen aufweist, die quer zur axialen Richtung des Wiegedruckstücks angeordnet sind. Bevorzugt sind die Ausnehmungen an den Seitenflächen im Bereich der stirnseitigen Enden angeordnet. Die stirnseitigen Enden des Wiegedruckstücks sind hierbei jedoch frei von den Ausnehmungen.
Eine bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsform des Wiegedruckstücks ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfung des Wiegedruckstücks bei der Verwendung in einer CVT-Kette durch die Anordnung und/oder die Form der Ausnehmungen erhöht ist. Durch eine erhöhte Dämpfung der Wiegedruckstücke erzeugt die Kette sowohl beim Ein- als auch beim Auslaufen der Kette aus einem Scheibenpaar eine geringere Geräuschentwicklung.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Wiegedruckstücks ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wiegedruckstück auf der der Wiegefläche gegenüberliegenden Seitenfläche zwei sich in Axialrichtung des Wiegedruckstücks erstreckende Rillen aufweist. Die Rillen erstrecken sich über die ganze Länge des Wiegedruckstücks. Vorzugsweise dienen diese Rillen als Verdrehsicherung der Wiegedruckstücke in den Laschen einer CVT-Kette.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Wiegedruckstücks ist dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Rillen auf der Seitenfläche des Wiegedruckstücks eine geringere Materialtiefe aufweisen als die weiteren Ausnehmungen auf den Seitenflächen des Wiegedruckstücks. Für eine Verdrehsicherung der Wiegedruckstücke in den Laschen einer CVT-Kette reicht eine geringere Materialtiefe der Rillen aus, da die Verdrehsicherung der Wiegedruckstücke auch durch andere Änderungen bzw. Modifikationen des Querschnitts der Wiegedruckstücke erreicht werden kann.
Des Weiteren wird die Aufgabe durch eine CVT-Kette gelöst, wobei die CVT Kette mehrere Laschen aufweist, über die die Wiegegelenke miteinander verbunden sind. Die Wiegegelenke sind jeweils durch zwei, wie zuvor beschriebene Wiegedruckstücke gebildet.
Eine bevorzugte Ausführungsform der CVT-Kette ist dadurch gekennzeichnet, dass durch die zuvor beschriebenen Wiegedruckstücke die von diesem verursachten Impulse reduziert sind und die Geräuschentwicklung gedämpft ist. Durch die Verwendung der zuvor beschriebenen Wiegedruckstücke in einer CVT-Kette wird sowohl beim Ein- als auch beim Auslaufen der Kette aus einem Scheibenpaar vorteilhafterweise eine erhöhte Dämpfung der Wiegedruckstücke erzielt, wobei geringere Geräuschentwicklung erreicht wird.
Durch die zuvor beschriebenen Wiegedruckstücke sowie die Verwendung dieser Wiegedruckstücke in einer CVT-Kette ist es möglich die Geräuschentwicklung am Ein- bzw. beim Auslaufen der CVT-Kette aus einem scheinbar eines CVT Getriebes zu verbessern.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben sind.
Es zeigen:
1a bis 1c verschiedene Ansichten einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiegedruckstücks,
2a bis 2c verschiedene Ansichten einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiegedruckstücks,
3 die Anordnung eines erfindungsgemäßen Wiegedruckstücks an einer Scheibe eines CVT-Getriebes,
4 die Anordnung von mehreren Wiegegelenken einer CVT-Kette ohne Laschen,
5 ein Diagramm, das die Geräuschentwicklung einer CVT-Kette mit erfindungsgemäßen Wiegedruckstücken in einer ersten Ausführungsform im Vergleich zu einer CVT-Kette mit bekannten Wiegedruckstücken zeigt,
6 ein Diagramm, das die Geräuschentwicklung einer CVT-Kette mit erfindungsgemäßen Wiegedruckstücken in einer weiteren Ausführungsform im Vergleich zu einer CVT-Kette mit bekannten Wiegedruckstücken zeigt.
In den 1a bis 1c sind verschieden Ansichten einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiegedruckstücks 1 gezeigt.
Die 1a und 1c zeigen nur einen Teilabschnitt des kompletten Wiegedruckstücks 1. Das Wiegedruckstück 1 ist jedoch zumindest bezüglich der Form in Längsrichtung vorzugsweise symmetrisch aufgebaut, d. h. beide stirnseitigen Endbereiche 4 des Wiegedruckstücks 1 sind wie der in den 1a und 1c dargestellte Endbereich 4 ausgeführt.
Das Wiegedruckstück 1 weist in der dargestellten Ausführungsform auf einer ersten Seite 5, die die Wiegefläche 3 des Wiegedruckstücks 1 bildet, zwei sich in axialer Richtung L des Wiegedruckstücks 1 erstreckende Ausnehmungen 2 auf. Auf der der Wiegefläche 3 gegenüberliegenden Seite 5' des Wiegedruckstücks 1 ist in der dargestellten Ausführungsform des Wiegedruckstücks 1 eine weitere, sich über die axiale Richtung L des Wiegedruckstücks 1 erstreckende Ausnehmung 2' angeordnet. Die Ausnehmungen 2, 2' erstrecken sich nicht über die gesamte Länge L des Wiegedruckstücks 1. Die Bereiche des Wiegedruckstücks, die an die stirnseitigen Enden 4 reichen, sind frei von Ausnehmungen 2, 2'. Die Ausnehmungen 2, 2' sind auch von den Seitenkanten 7, 7' des Wiegedruckstücks 1 beabstandet.
In der 1b lässt sich erkennen, dass das Wiegedruckstück 1 auf der, der Wiegefläche 3 gegenüberliegenden Seite 5' zwei seitlich angeordnete Rillen 6, 6' aufweist. Diese Rillen 6, 6' dienen im Zusammenspiel mit den Laschen einer CVT-Kette als Verdrehsicherung für die Wiegedruckstücke 1 eines Wiegegelenks. Die Ausnehmungen 2, 2' weisen, wie in 1b zu erkennen ist, eine größere Tiefe T2 auf als die beiden Rillen 6, 6'. Die Rillen 6, 6' weisen eine geringe Tiefe T1 auf. Die Tiefe T1 der Rillen 6, 6' reicht aus, da die Verdrehsicherung der Wiegedruckstücke 1 auch durch weitere geometrische Ausgestaltungen der Laschen und/oder der Wiegedruckstücke erreicht werden kann. Wie insbesondere in der 1b zu erkennen ist, weist das Wiegedruckstück 1 im Querschnitt eine asymmetrische Außenkontur auf. So ist in der dargestellten Ausführungsform des Wiegedruckstücks 1 beispielsweise der Abstand zwischen den Seitenflächen 5, 5' auf der linken Seite größer als auf der rechten Seite des Wiegedruckstücks 1. Das Wiegedruckstück 1 weist somit in Dickenrichtung eine nahezu keilförmige Außenkontur auf.
In den 2a bis 2c sind verschiedene Ansichten einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiegedruckstücks 1 gezeigt. Die 2a und 2b zeigen nur einen Teilabschnitt des kompletten Wiegedruckstücks 1. Das Wiegedruckstück 1 ist jedoch zumindest bezüglich der Form in Längsrichtung vorzugsweise symmetrisch aufgebaut, d. h. beide stirnseitigen Endbereiche 4 des Wiegedruckstücks 1 sind wie der in den 2a und 2b dargestellte Endbereich 4 ausgeführt.
Die in den 2a bis 2c dargestellte Ausführungsform des Wiegedruckstücks 1 weist im Vergleich zu dem in den 1a bis 1c gezeigten Wiegedruckstück nur Ausnehmungen 2'' auf der der Wiegefläche 3 gegenüberliegenden Seite 5' auf. Die Ausnehmungen 2'' sind auf der Seitenfläche 5' im Bereich der stirnseitigen Enden 4 angeordnet. Hierbei ist die Ausnehmung 2'' jedoch von dem stirnseitigen Ende beabstandet. Die Ausnehmung 2'' erstreckt sich in der dargestellten Ausführungsform quer zur Axialrichtung des Wiegedruckstücks 1. Vorzugsweise ist die Ausnehmung 2'' so lang, dass die Ausnehmung 2'' über die komplette Länge der oberen Kante des stirnseitigen Endes 4 parallel zu der Kante geführt ist. Hierbei bleiben die Seitenkanten 7, 7' des Wiegedruckstücks 1 jedoch vorzugsweise frei von den Ausnehmungen 2''.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform können auch die sich in Axialrichtung des Wiegedruckstücks erstreckenden Ausnehmungen, wie sie in den 1a bis 1c gezeigt sind mit den sich quer zur Axialrichtung erstreckenden Ausnehmungen gemäß den 2a bis 2c kombiniert sein. Hierbei können die beiden sich quer bzw. axial erstreckenden Ausnehmungen auf einer Seitenfläche des Wiegedruckstücks kombiniert sein, bzw. auf unterschiedlichen Seitenflächen des Wiegedruckstücks angeordnet sein.
In 3 ist die Anordnung eines erfindungsgemäßen Wiegedruckstücks 1 an einer Scheibe 11 eines CVT-Getriebes gezeigt. Das Wiegedruckstück 1 ist durch eine Öffnung einer Lasche 9 geführt und bildet zusammen mit einem zweiten Wiegedruckstück, das in der 3 nicht dargestellt ist, ein Wiegegelenk. Bei einem CVT-Getriebe wird die CVT-Kette jeweils Abschnittsweise zwischen zwei rotierenden Scheibenpaaren geführt, wobei die beiden Scheiben eines Scheibenpaares in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet sind. In der in 3 gezeigten Skizze eines Teilbereichs eines CVT-Getriebes ist die Scheibe 11 in einem lokalen Winkel von 9,7° zur Senkrechten angeordnet. Die zweite, nicht dargestellte Scheibe des Scheibenpaares ist hierbei vorzugsweise im Winkel von 9,7° angeordnet. Somit bilden die beiden Scheiben einen sich nach unten, zur Drehachse der Scheiben verjüngenden Keil. Zwischen diesen beiden Scheiben läuft die CVT-Kette. Über den Abstand der Scheiben zueinander wird der Abstand der CVT-Kette zur Drehachse beeinflusst und somit auch der Radius, den die CVT-Kette um die Drehachse bildet. Mit dem „lokalen” Winkel ist gemeint, dass die Erfindung sowohl für gewölbte als auch für geradflankige Scheiben gültig ist. Bei gewölbten Scheiben ändert sich nämlich der lokale Winkel je nach Laufradius der Kette.
In der 3 ist ein Teilbereich einer CVT-Kette im Kontakt mit einer Scheibe 11 dargestellt. Hierbei wird über die Scheibe 11 Druck auf die stirnseitigen Enden 4 des Wiegedruckstücks 1 ausgeübt. Die stirnseitigen Enden 4 des Wiegedruckstücks 1 weisen vorzugweise die gleiche Neigung auf, mit der auch die Scheiben angeordnet sind. Das Wiegedruckstück 1 ist in der dargestellten Ausführungsform mit einer Ausnehmung 2'' auf der Seitenfläche des Wiegedruckstücks 1 versehen. Das Wiegedruckstück 1 in der 3 entspricht somit der in den 2a bis 2c gezeigten Ausführungsform.
In 4 ist die Anordnung von mehreren Wiegegelenken 10 einer CVT-Kette 8 gezeigt, wobei die Laschen aus zur besseren Darstellung der Wiegegelenke 10 weggelassen wurden. Jedes der Wiegegelenke 10 ist aus zwei vorzugsweise gleichen erfindungsgemäßen Wiegedruckstücken 1, 1' aufgebaut. Bei der Biegung der CVT-Kette 8 werden die Wiegedruckstücke 1, 1' über die Wiegeflächen aneinander gewälzt. Prinzipiell ist es auch möglich, die Wiegegelenke 10 durch die Kombination von einem erfindungsgemäßen Wiegedruckstück 1 mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Wiegedruckstück zu kombinieren. Des Weiteren ist es beispielsweise auch möglich, dass nur jedes zweite Wiegegelenk 10 durch zwei erfindungsgemäße Wiegedruckstücke 1 gebildet ist, wobei die weiteren Wiegegelenke durch bekannte Wiegedruckstücke gebildet sind. Auch sind weitere Kombinationen von erfindungsgemäßen und bekannten Wiegedruckstücken möglich.
In 5 ist die Geräuschentwicklung einer CVT-Kette mit erfindungsgemäßen Wiegedruckstücken in einer ersten Ausführungsform gemäß 1a bis 1c im Vergleich zu einer CVT-Kette mit bekannten Wiegedruckstücken gezeigt. Auf der X-Achse ist die Frequenz in Hertz (f/Hz) aufgezeichnet, auf der Y-Achse, die Lautstärke in Dezibel (L/dB). Hierbei lässt sich erkennen, dass eine CVT-Kette mit erfindungsgemäßen Wiegedruckstücken, die durch den Verlauf der Linie 12 dargestellt ist, eine geringere Geräuschentwicklung aufweist, als eine CVT-Kette mit bekannten Wiegedruckstücken, die durch den Verlauf der Linie 13 dargestellt ist. Insbesondere im Bereich zwischen etwa 1500 Hz und 3000 Hz weist die CVT-Kette mit den erfindungsgemäßen Wiegedruckstücken eine geringere Geräuschentwicklung auf. Der Unterschied in der Geräuschentwicklung liegt zum Teil im Bereich von einigen wenigen bis zu mehreren Dezibel.
In 6 ist die Geräuschentwicklung einer CVT-Kette mit erfindungsgemäßen Wiegedruckstücken in einer weiteren Ausführungsform gemäß 2a bis 2c im Vergleich zu einer CVT-Kette mit bekannten Wiegedruckstücken dargestellt. Auf der X-Achse ist die Frequenz in Hertz (f/Hz) aufgezeichnet, auf der Y-Achse, die Lautstärke in Dezibel (L/dB). Hierbei Isst sich erkennen, dass eine CVT-Kette mit erfindungsgemäßen Wiegedruckstücken, die durch den Verlauf der Linie 12 dargestellt ist, eine geringere Geräuschentwicklung aufweist, als eine CVT-Kette mit bekannten Wiegedruckstücken, die durch den Verlauf der Linie 13 dargestellt ist. Insbesondere im Bereich zwischen etwa 1200 Hz und 5000 Hz weist die CVT-Kette mit den erfindungsgemäßen Wiegedruckstücken eine geringere Geräuschentwicklung auf. Der Unterschied in der Geräuschentwicklung liegt hierbei teilweise bei mehreren Dezibel.
Bezugszeichenliste

1, 1': Wiegedruckstück
2, 2', 2'': Ausnehmung
3: Bereich der Wiegefläche
4, 4': stirnseitiges Ende des Wiegedruckstücks 1
5, 5': Seitenfläche des Wiegedruckstücks 1
6, 6': Rille
7, 7': Seitenkanten
8: CVT-Kette
9: Lasche
10: Wiegegelenk
11: Scheibe
12: Linie (CVT-Kette mit erfindungsgemäßen Wiegedruckstücken)
13: Linie (CVT-Kette mit herkömmlichen Wiegedruckstücken)
L: axiale Richtung des Wiegedruckstücks 1
T1: Materialtiefe der Rille 6
T2: Materialtiefe der Ausnehmung 2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008058672 A1 [0002]

Claims

Wiegedruckstück, vorzugsweise für eine CVT-Kette, wobei das Wiegedruckstück (1) eine oder mehrere Ausnehmungen (2, 2') aufweist, die die axiale Steifigkeit des Wiegedruckstücks (1) beeinflussen, wobei das Wiegedruckstück (1) im Bereich der Wiegeflächen (3) sowie im Bereich der stirnseitigen Enden (4, 4') frei von Ausnehmungen (2, 2') ist.
Wiegedruckstück nach Anspruch 1, bei dem die Ausnehmungen (2, 2') von den stirnseitigen Enden (4, 4') des Wiegedruckstücks (1) beabstandet sind.
Wiegedruckstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das in axialer Richtung (L) eine oder mehrere, auf gegenüberliegenden Seitenflächen (5, 5') angeordnete Ausnehmungen (2, 2') aufweist.
Wiegedruckstück nach einem der Ansprüche 1 oder 2, das quer zur axialen Richtung (L) des Wiegedruckstücks (1) eine oder mehrere Ausnehmungen (2'') aufweist.
Wiegedruckstück nach Anspruch 4, bei dem die Ausnehmungen (6) in den seitlichen Kontaktflächen (5, 5') im Bereich der stirnseitigen Enden (4, 4') angeordnet sind.
Wiegedruckstück nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dämpfung des Wiegedruckstücks (1) bei der Verwendung in einer CVT-Kette (8) durch die Ausnehmungen (2, 2', 2'') erhöht ist.
Wiegedruckstück nach einem vorhergehenden Ansprüche, die auf der der Wiegefläche (3) gegenüberliegenden Seitenfläche (5') zwei sich in Axialrichtung (L) des Wiegedruckstücks (1) erstreckende Rillen (6, 6') aufweist, die sich über die ganze Länge des Wiegedruckstücks (1) erstreckt.
Wiegedruckstück nach Anspruch 7, bei dem die zwei Rillen (6) eine geringere Materialtiefe (T1) aufweisen als die weiteren Ausnehmungen (2, 2', 2'').
CVT-Kette aufweisend, mehrere Laschen (9) die über Wiegegelenke (10) miteinander verbunden sind, wobei die Wiegegelenke (10) jeweils aus zwei Wiegedruckstücken (1, 1') nach einem der vorhergehenden Ansprüchen gebildet sind.
CVT-Kette nach Anspruch 10, bei der die durch die Wiegedruckstücke (1) verursachten Impulse reduziert sind und die Geräuschentwicklung gedämpft ist.