DE102012213758A1

DE102012213758A1 - Wiegegelenkanordnung für die Kette eines stufenlos einstellbaren Kegelscheibengetriebes

Info

Publication number: DE102012213758A1
Application number: DE201210213758
Authority: DE
Inventors: Anton Simonov; Werner Gruca; Klaus Scheufele
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2013-02-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wiegegelenkanordnung für die Kette eines Kegelscheibengetriebes mit zwei Wiegedruckstücken eines Wiegegelenkes, wobei die Wiegedruckstücke beim Einlaufen der Kette in die Scheiben eines Scheibensatzes sowie beim Auslauf aus denselben sich im Wiegegelenk aneinander abwälzen. Die Funktion des Abwälzens im Wiegegelenk ist von der Funktion der Aufnahme der Axialkräfte über den Kontakt der Wiegedruckstücke zu den Innenflächen der Scheiben dadurch getrennt, dass ein Wiegedruckstück sich an dem anderen Wiegedruckstück abwälzt, während nur ein Wiegedruckstück in einen Kontakt zu den Innenflächen der Scheiben gelangt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wiegegelenkanordnung für die Kette eines stufenlos einstellbaren Kegelscheibengetriebes.
Wiegegelenke für Ketten stufenlos einstellbarer Kegelscheibengetriebe sind bekannt. Derartige Getriebe werden auch als CVT-Getriebe bezeichnet. Beispielsweise geht aus der DE 101 57 507 A1 eine Laschenkette zur Verwendung in stufenlos einstellbaren Kegelscheibengetrieben von Kraftfahrzeugen hervor. Dabei verbindet eine solche Laschenkette im Wesentlichen zwei Kegelscheibensätze, wobei durch eine Variation des Laufradius der Laschenkette in Bezug auf die Achse der Kegelscheiben eine Übersetzungsänderung realisiert werden kann. Die Laschenkette umfasst im Wesentlichen vorteilhafter Weise paarweise angeordnete Wiegedruckstücke, die senkrecht zur Laufrichtung des Kegelscheibengetriebes angeordnet sind, wobei die Laufrichtung die Richtung der Verbindung zwischen den Kegelscheibenpaaren des Kegelscheibengetriebes wiedergibt.
Die Wiegedruckstücke der bekannten Laschenkette greifen in Öffnungen von Laschen ein, wobei die Anordnung und Reihenfolge der Laschen beispielsweise entsprechend einem Drei-Laschenverband gewählt ist, bei welchem sich die Laschen alle drei Lagen der Laschen unabhängig von der Laschenlänge oder von dem Laschentyp wiederholen. Die Öffnungen der Laschen sind z. B. derart gestaltet, dass jeweils zwei Wiegedruckstücke in eine Öffnung eingreifen, sodass insgesamt vier Wiegedruckstücke durch zwei Öffnungen einer Lasche hindurch greifen, wobei die beiden Öffnungen miteinander in Verbindung stehen können.
Die Wiegedruckstücke stehen jeweils mit ihren Stirnflächen in einem Reibkontakt mit den Seitenflächen der Kegelscheibenpaare und übertragen eine Kraft bzw. ein Drehmoment über die Laschenkette von einem Kegelscheibenpaar zu dem anderen Kegelscheibenpaar. Die Wiegedruckstücke sind an zumindest einem ihrer Endbereiche durch ein Sicherungselement gegen ein Herausfallen aus den Laschen gesichert. Dabei können die Sicherungselemente an den radial außen liegenden Bereichen und/oder an den radial innen liegenden Bereichen der Wiegedruckstücke angeordnet sein. Aus der DE 101 10 896 A1 ist ebenfalls eine Kettederartige Sicherungselemente aufweisen.
Die bekannten Wiegegelenke sind dahingehend problematisch, dass sich beim Ein- und Auslauf der Kette in ein Scheibenpaar die Wiegedruckstücke eines Wiegegelenkes an den Innenseiten der Scheiben des Scheibenpaares abwälzen. Durch die gleichzeitige Aufnahme von Axialkräften über die Stirnflächen der Wiegedruckstücke entsteht im Kontaktbereich zwischen den Wiegedruckstücken und den entsprechenden Scheiben des Scheibenpaares eine zusätzliche Bohrreibung. Dies hat zur Folge, dass die Axialsicherung der Wiegedruckstücke unzulänglich ist und dass zudem die Anzahl der Sicherungselemente hoch sein muss.
In diesem Zusammenhang ist es bekannt, zusätzliche Kantenträger im Kontaktbereich zwischen den Stirnflächen der Wiegedruckstücke und den Innenflächen der Scheiben vorzusehen, die kleinere Stirnflächenradien besitzen. Kleinere Stirnflächenradien führen allerdings zu höheren Hertz’schen Pressungen.
Beim Betrieb eines mit derartigen bekannten Wiegedruckstücken betriebenen Kegelscheibengetriebes entstehen im Kontaktbereich zwischen den Wiegegelenken und den Scheibe Verlustleistungen, die zu einem erhöhten Verschleiß der Stirnflächen der Wiegedruckstücke führen. Dies wirkt sich negativ auf die Lebensdauer derartiger Ketten aus. Zudem wird durch die genannte Verlustleistung in den Kontaktbereichen zwischen den Wiegegelenken und den Scheiben eine Verschlechterung des Wirkungsgrades des Kegelscheibengetriebes bedingt. Zudem entstehen im Kontaktbereich zwischen den Wiegegelenken und den Scheiben lokale Temperaturerhöhungen, die sich nachteilig auf das Getriebeöl auswirken.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Wiegegelenkanordnung für die Kette eines Kegelscheibengetriebes so auszugestalten, dass insbesondere der Wirkungsgrad und die Verschleißfestigkeit der Kette verbessert werden. Zudem soll die Robustheit der die erfindungsgemäßen Wiegegelenkanordnungen aufweisenden Kette sowohl beim Handling als auch im Betrieb verbessert werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Wiegegelenkanordnung für die Kette eines Kegelscheibengetriebes mit den Merkmalen des Patentanspruches gelöst.
In den Unteransprüchen enthaltene Merkmale betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch eine Trennung der Funktion des Abwälzens im Wiegegelenk von der Funktion der Aufnahme der Axialkräfte über den Kontakt zwischen einem Wiegedruckstück und der Scheibe die Relativbewegung der Stirnfläche des Wiegedruckstückes auf der Scheibe reduziert wird. Dies bedeutet, dass weniger Verlustleistung entsteht. Aus diesem Grunde wird der Verschleiß der Stirnflächen der Wiegedruckstücke verringert. Dadurch wird eine längere Lebensdauer der Kette erreicht. Da im Kontaktbereich zwischen dem Wiegedruckstück und der Scheibe weniger Verlustleistung zu verzeichnen ist, wird auch der Wirkungsgrad des Getriebes verbessert. Für das Getriebeöl schädliche Temperaturerhöhungen werden vermieden.
Die Erfindung betrifft eine Wiegegelenkanordnung für die Kette eines Kegelscheibengetriebes mit wenigstens zwei Wiegedruckstücken eines Wiegegelenkes, wobei die Wiegedruckstücke beim Einlaufen der Kette in die Scheiben eines Scheibensatzes sowie beim Auslauf aus denselben sich im Wiegegelenk aneinander abwälzen. Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, dass die Funktion des Abwälzens im Wiegegelenk von der Funktion der Aufnahme der Axialkräfte über den Kontakt der Wiegedruckstücke zu den Innenflächen der Scheiben dadurch getrennt wird, dass ein Wiegedruckstück sich an dem anderen Wiegedruckstück abwälzt, während aber nur ein Wiegedruckstück in einen Kontakt zu den Innenflächen der Scheiben gelangt. Bevorzugt wird dies dadurch realisiert, dass ein Wiegedruckstück eine kleinere axiale Länge aufweist als das andere Wiegedruckstück.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Stirnflächen des Wiegedruckstückes der kleineren Länge zwischen Sicherungsscheiben angeordnet, die die Endbereiche der Wiegedruckstücke der größeren Länge übergreifen. Vorteilhafterweise sind derartige Sicherungsscheiben, die zweckmäßigerweise an dem Wiegedruckstück der größeren Länge verschweißt sind, sehr viel robuster als die bekannten Sicherungselemente.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist das Wiegedruckstück der größeren Länge selbst eine Ausnehmung auf, in der das Wiegedruckstück der kleineren Länge aufgenommen ist. Dabei kann die Ausnehmung dadurch gebildet sein, dass das Wiegedruckstück der größeren Länge quer zu seiner Längsachse vorstehende und die Stirnseiten des Wiegedruckstückes der kleineren Länge überdeckende Bereiche aufweist. Besonders vorteilhaft ist das Wiegedruckstück der größeren Länge U-förmig ausgebildet, wobei die Schenkel des gebildeten “U“ die zuvor genannten Bereiche bilden.
Vorteilhafterweise ist an dem Wiegedruckstück der größeren Länge an jeder Seite bzw. an jedem Endbereich jeweils ein Sicherungselement angeordnet, wobei die Sicherungselemente verhindern, dass sich die Laschen von den ihnen jeweils zugeordneten Wiegedruckstücken lösen. Es ist alternativ auch denkbar, an die eine Seite bzw. an den einen Endbereich des Wiegedruckstückes der größeren Länge eine als Sicherungselement dienende Kante anzuformen, vorzugsweise anzuschmieden, und an der anderen Seite bzw. an dem anderen Endbereich des Wiegedruckstückes der größeren Länge ein Sicherungselement vorzusehen. Dabei ist es besonders vorteilhaft und einfach, wenn die Sicherungselemente die Form von Stiften oder dergleichen aufweisen, die an den Wiegedruckstücken befestigt, vorzugsweise verschweißt sind.
Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1a bis 1d zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik eine bekannt Wiegegelenkanordnung,
2a bis 2d eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wiegegelenkanordnung und
3a bis 3d eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wiegedruckstückanordnung.
Aus der 1a ist erkennbar, dass die schräg gestellten Stirnflächen 5’ bzw. 6’ eines ersten Wiegedruckstückes 5 und eines zweiten Wiegedruckstückes 6 eines Wiegegelenkes 1 an der schrägen Innenfläche 3 einer Scheibe 4 eines Scheibenpaares anliegen. Die beiden Wiegedruckstücke 5 und 6 sind in der Öffnung einer nicht dargestellten Lasche nebeneinander so angeordnet, dass ihre einander zugewandten Umfangsflächen gemäß 1b aneinanderliegen. Die 1b zeigt eine Ansicht der an der Innenfläche 3 der Scheibe 4 anliegenden Stirnflächen 5‘ und 6‘ der Wiegedruckstücke 5 und 6. Die 1c zeigt das Wiegegelenk 1 von oben gesehen.
Beim Ein- und Auslauf der Kette in die Scheiben 4 eines Scheibenpaares bzw. -satzes wälzen sich die Wiegedruckstücke 5 und 6 des Wiegegelenkes 1 aneinander ab (siehe unterbrochene Linien in den 1a bis 1c), wobei eine Bohrreibung im Kontaktbereich zwischen der Innenfläche 3 der Scheibe 4 und den Wiegedruckstücken 5 und 6 des Wiegegelenkes 1 entsteht. Das Abwälzen des Wiegegelenkes ist in den 1a bis 1c durch die Pfeile P1 angedeutet. Bei dem Abwälzvorgang im Gelenk entsteht in den Kontaktflächen zwischen der Innenfläche 3 der Scheibe 4 und den Stirnflächen 5‘, 6‘ der Wiegedruckstücke 5, 6 die bereits erwähnte Bohrreibung. Die genannten Kontaktflächen 5‘‘, 6‘‘ sind in der 1d durch schwarze Flächen dargestellt.
Zur Verringerung der beim oben geschilderten Stand der Technik auftretenden Bohrreibung wird bei einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wiegedruckstückanordnung eine Trennung zwischen der Funktion des Abwälzens im Gelenk von der Funktion der Aufnahme der Axialkräfte über den Kontaktbereich zwischen den Wiegedruckstücken 15, 16 und den Scheiben 4 eines Scheibenpaares eine Reduzierung der Relativbewegungen zwischen den Wiegedruckstücken 15, 16 und den Innenflächen 3 der Scheiben 4 erreicht. In der insbesondere aus den 2a und 2c ersichtlichen Weise weist ein Wiegedruckstück 15 eine größere Länge auf als das anderen Wiegedruckstück 16. Die Wiegedruckstücke 15 und 16 werden durch die Sicherungsscheiben 17 und 18 gehalten, die an dem Wiegedruckstück 15 beidseits in der ersichtlichen Weise an den Endbereichen befestigt, vorzugsweise verschweißt sind. Dabei ist das kürzere Wiegedruckstück 16 zwischen den Sicherungsscheiben 17, 18 angeordnet. Das Abwälzen (siehe unterbrochene Linien in den 2a bis 2c) im Wiegegelenk 10 erfolgt entsprechend den in den 2a bis 2c gezeigten Pfeilen P10 zwischen den beiden Wiegedruckstücken 15 und 16, wobei aber nur die Stirnflächen 15‘ des Wiegedruckstückes 15 an den Innenflächen 3 der Scheiben 4 anliegen. Die Kontaktfläche 15‘‘ zwischen dem Wiegedruckstück 15 und der Scheibe 4 ist in der 2d durch eine schwarze Fläche dargestellt. Die Sicherungsscheiben 17 und 18 sind vorteilhafter Weise sehr viel robuster als die beim eingangs genannten Stand der Technik verwendeten Sicherungselemente.
Die 3a bis 3d zeigen eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wiegedruckanordnung, bei der, wie dies insbesondere aus der 3c ersichtlich ist, das Wiegedruckstück 25 der größeren Länge eine Ausnehmung 29 aufweist, in der das Wiegedruckstück 26 der kleineren Länge angeordnet ist. Das Wiegedruckstück 25 mit der größeren Länge liegt mit seinen Stirnflächen 25‘ an den Innenflächen 3 der Scheiben 4 an. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Funktion des Abwälzens (siehe unterbrochene Linien in den 3a bis 3c) im Wiegegelenk (Pfeile P20) von der Funktion der Aufnahme der Axialkräfte über den Kontakt zwischen dem Wiegedruckstück 25 und der Scheibe 4 getrennt.
Die Kontaktfläche 25‘‘ zwischen der Wiegedruckscheibe 25 und der Innenfläche 3 der Scheibe 4 ist in der 3d durch eine schwarze Fläche dargestellt. Die Kontaktfläche 25‘‘ kann im Vergleich zu der Kontaktfläche 5‘‘ der Ausführungsform des Standes der Technik größer sein. Dadurch kann die Belastbarkeit der Kette erhöht werden.
In an sich bekannter Weise sind an dem Wiegedruckstück 25 mit der größeren Länge die eingangs erwähnten Sicherungselemente 27, 28 vorgesehen, die ein Lösen der Wiegedruckstücke 25 von den Laschen der Kette verhindern. Dabei weisen die Sicherungselemente 27, 28 vorzugsweise die Form von Stiften auf, die an den sich gegenüberliegenden Endbereichen des Wiegedruckstückes 25 befestigt, vorzugsweise verschweißt sind.
Bezugszeichenliste

1: Wiegegelenk
3: Innenfläche
4: Scheibe
5: Wiegedruckstück
5‘: Stirnfläche
5‘‘: Kontaktfläche
6: Wiegedruckstück
6‘: Stirnfläche
6‘‘: Kontaktfläche
7: Sicherungselement
10: Wiegegelenk
15: Wiegedruckstück
15‘: Stirnfläche
15‘‘: Kontaktfläche
16: Wiegedruckstück
17: Sicherungsscheibe
18: Sicherungsscheibe
20: Wiegegelenk
21: Bereich
22: Bereich
25: Wiegedruckstück
25‘: Stirnfläche
25‘‘: Kontaktfläche
26: Wiegedruckstück
26‘: Stirnfläche
27: Sicherungselement
28: Sicherungselement
29: Ausnehmung
P1: Pfeil
P10: Pfeil
P20: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10157507 A1 [0002]
DE 10110896 A1 [0004]

Claims

Wiegegelenkanordnung für die Kette eines Kegelscheibengetriebes mit wenigstens zwei Wiegedruckstücken (15, 16, 25, 26) eines Wiegegelenkes (10, 20), wobei die Wiegedruckstücke (15, 25, 25, 26) beim Einlaufen der Kette in die Scheiben (4) eines Scheibensatzes sowie beim Auslauf aus denselben sich im Wiegegelenk (10, 20) aneinander abwälzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion des Abwälzens im Wiegegelenk (10, 20) von der Funktion der Aufnahme der Axialkräfte über den Kontakt der Wiegedruckstücke zu den Innenflächen (3) der Scheiben (4) dadurch getrennt ist, dass das eine Wiegedruckstück (16, 26) sich an dem anderen Wiegedruckstück (15, 25) abwälzt, während nur das andere Wiegedruckstück (15, 25) in einen Kontakt zu den Innenflächen (3) der Scheiben (4.) gelangt.
Wiegegelenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Wiegedruckstück (16, 26) eine kleinere axiale Länge aufweist als das andere Wiegedruckstück (15, 25).
Wiegegelenkanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnflächen (16’) des Wiegedruckstückes (16) der kleineren Länge zwischen Sicherungsscheiben (17, 18) angeordnet sind, die die Endbereiche der Wiegedruckstücke (15) der größeren Länge übergreifen.
Wiegegelenkanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheiben (17, 18) an dem Wiegedruckstück (15) der größeren Länge befestigt, vorzugsweise verschweißt, sind.
Wiegegelenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wiegedruckstück (25) der größeren Länge eine Ausnehmung (29) aufweist, in der das andere Wiegedruckstück (26) der kleineren Länge angeordnet ist.
Wiegegelenkanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (29) dadurch gebildet ist, dass das Wiegedruckstück (25) der größeren Länge quer zu seiner Längsachse vorstehende und die Stirnseiten des Wiegedruckstückes (26) der kleineren Länge überdeckende Bereiche (21, 22) aufweist.
Wiegegelenkanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wiegedruckstück (25) der größeren Länge U-förmig ausgebildet ist, wobei die Schenkel des gebildeten “U“ die Bereiche (21, 22) bilden.
Wiegegelenkanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Wiegedruckstück (25) der größeren Länge an jedem Endbereich jeweils ein Sicherungselement (27, 28) angeordnet ist.
Wiegegelenkanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Endbereich des Wiegedruckstückes (25) der größeren Länge eine als Sicherungselement dienende Kante angeformt, vorzugsweise angeschmiedet ist, und dass an der anderen Seite des Wiegedruckstückes (25) der größeren Länge ein Sicherungselement (27) angeordnet ist.
Wiegegelenkanordnung nach Anspruch 8 oder 9. dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Sicherungselemente (27, 28) an dem Wiegedruckstück (25) der größeren Länge befestigt, vorzugsweise verschweißt, sind.