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Die Erfindung betrifft eine Wegscheibe für ein stufenlos verstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einem Kegelscheibenkörper und mit einem Drehmomentübergabebereich, der zwischen zwei Schiebesitzen angeordnet ist.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 199 21 749 A1 ist ein Kegelscheibenpaar eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit übersetzungsabhängiger Zu- beziehungsweise Abschaltung eines Druckraums bekannt, enthaltend eine Welle, auf der eine erste Kegelscheibe drehfest und axial verschiebbar und eine zweite Kegelscheibe starr angeordnet ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2005 024 388 A1 ist eine Riemenscheibe bekannt, die einen festen, an einer drehbaren Welle befestigten Rotor und einen beweglichen Rotor umfasst, der durch einen Keilwellensitz derart auf der drehbaren Welle angeordnet ist, dass eine Relativdrehung zwischen ihnen verhindert ist, während eine axiale Verschiebung ermöglicht ist, so dass die Rillenbreite zwischen dem beweglichen Rotor und dem festen Rotor einstellbar ist, wobei die drehbare Welle mit einem Lastaufnahmeabschnitt versehen ist, mit dem die Kopfflächen der Keilwellenverzahnung des beweglichen Rotors in Gleitkontakt stehen, wodurch eine Radiallast vom beweglichen Rotor durch den Lastaufnahmeabschnitt abstützbar ist. Aus der internationalen Offenlegungsschrift
WO 2007/065394 A1 ist ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einem antriebsseitigen und einem abtriebsseitigen Kegelscheibenpaar bekannt, die jeweils eine Festscheibe und eine Wegscheibe aufweisen, wobei ein Ringraum an einer Seite durch eine zwischen einer Welle und einem axialen Flansch der Wegscheibe angeordnete Dichtung abgedichtet ist und eine Ableiteinrichtung im Ringraum zwischen der Dichtung und der Mündung der Verbindungsbohrung angeordnet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wegscheibe für ein stufenlos verstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einem Kegelscheibenkörper und mit einem Drehmomentübergabebereich, der zwischen zwei Schiebesitzen angeordnet ist, zu schaffen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist sowie eine lange Lebensdauer aufweist.
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Die Aufgabe ist bei einer Wegscheibe für ein stufenlos verstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einem Kegelscheibenkörper und mit einem Drehmomentübergabebereich, der zwischen zwei Schiebesitzen angeordnet ist, dadurch gelöst, dass mindestens einer der Schiebesitze eine gleitführungsoptimierte Schiebesitzfläche aufweist. Als Schiebesitz wird eine Übergangspassung zwischen einer Welle und der Wegscheibe bezeichnet, die eine axiale Verschiebung zwischen der Wegscheibe und einer Festscheibe auf der Welle ermöglicht. Die Wegscheibe kann einstückig mit der Wegscheibe verbunden sein. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse der Wegscheibe beziehungsweise der Welle, auf der die Wegscheibe angeordnet ist. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse. In dem Drehmomentübergabebereich ist die Wegscheibe drehfest mit der Welle verbunden. Der Drehmomentübergabebereich umfasst zum Beispiel eine Schiebeverzahnung zwischen der Welle und der Wegscheibe. Die Schiebeverzahnung stellt zusammen mit den beiden Scheibensätzen eine Schiebeführung für die Wegscheibe auf der Welle dar. Das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe wird auch als CVT-Getriebe bezeichnet, wobei die Buchstaben CVT für die englischen Begriffe Continuously Variable Transmission stehen. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen wurde herausgefunden, dass bei CVT-Getrieben mit Schiebesitzen als Führung an den Wegscheiben unerwünscht große Spannungen auftreten. Um diese unerwünscht großen Spannungen zu reduzieren, wurden verschiedene Maßnahmen geprüft. Im Hinblick auf den Bauraum und das Gewicht der Wegscheibe hat sich eine gleitführungsoptimierte Schiebesitzfläche an mindestens einem der Schiebesitze als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wegscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Schiebesitz an einem dem Kegelscheibenkörper abgewandten Ende der Wegscheibe die gleitführungsoptimierte Schiebesitzfläche aufweist. Bei den im Rahmen der Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen hat sich des Weiteren herausgestellt, dass es besonders vorteilhaft ist, nur den Schiebesitz an dem dem Kegelscheibenkörper abgewandten Ende der Wegscheibe mit der gleitführungsoptimierten Schiebesitzfläche auszustatten. Der andere Schiebesitz kann so oder so ähnlich ausgeführt sein wie bei herkömmlichen Wegscheiben.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wegscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die gleitführungsoptimierte Schiebesitzfläche gewölbt ist. Über die gewölbte Schiebesitzfläche kann die Spannungsverteilung in der Wegscheibe im Betrieb verbessert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wegscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die gleitführungsoptimierte Schiebesitzfläche, im Längsschnitt durch die Wegscheibe betrachtet, konvex gekrümmt ist. Durch die konvexe Krümmung wird die Kontaktfläche am Schiebesitz zwischen der Wegscheibe und der Welle im Betrieb vorteilhaft vergrößert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wegscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die gleitführungsoptimierte Schiebesitzfläche, im Längsschnitt durch die Wegscheibe betrachtet, im Wesentlichen die Gestalt eines Bogens aufweist. Die Schiebesitzfläche kann, im Längsschnitt durch die Wegscheibe betrachtet, zum Beispiel die die Gestalt eines Kreisbogens oder eines Ellipsenbogens aufweisen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wegscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass die gleitführungsoptimierte Schiebesitzfläche, im Längsschnitt durch die Wegscheibe betrachtet, im Wesentlichen die Gestalt eines Kreisbogens aufweist. Bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen hat sich des Weiteren herausgestellt, dass die Ausführung der gleitführungsoptimierten Schiebesitzfläche, im Längsschnitt durch die Wegscheibe betrachtet, als Kreisbogen im Hinblick auf die im Betrieb der Wegscheibe auftretenden Spannungen besonders vorteilhaft ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wegscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebesitz mit der gleitführungsoptimierten Schiebesitzfläche an einem Scheibenhals ausgebildet ist, der von einem Nabenkörper ausgeht, der einstückig mit dem Kegelscheibenkörper der Wegscheibe verbunden ist. Der Scheibenhals mit der Schiebesitzfläche stellt ein Ende der Wegscheibe dar. Der andere Schiebesitz der Wegscheibe ist vorteilhaft radial innen an den Kegelscheibenkörper der Wegscheibe vorgesehen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wegscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kreisbogen, der die gleitführungsoptimierte Schiebesitzfläche darstellt, einen Radius hat, der deutlich größer als eine axiale Abmessung des Schiebesitzes ist. Mit kleineren oder gleich großen Radien wurden bei den im Rahmen der Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen keine so guten Ergebnisse erzielt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wegscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kreisbogen, der die gleitführungsoptimierte Schiebesitzfläche darstellt, einen Radius hat, der etwa doppelt so große wie die axiale Abmessung des Schiebesitzes ist. Dieses Größenverhältnis hat sich bei den im Rahmen der Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wegscheibe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenhals einen Außenradius aufweist, der etwa so groß wie die axiale Abmessung des Schiebesitzes ist. Dieses Größenverhältnis hat sich im Hinblick auf die Spannungsverteilung im Betrieb der Wegscheibe als optimal erwiesen.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch einen Scheibensatz für ein stufenlos verstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einer Welle, einer Festscheibe und einer vorab beschriebenen Wegscheibe, die in axialen Richtungen relativ zu der Festscheibe auf der Welle verschiebbar ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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Die einzige beiliegende 1 zeigt eine Wegscheibe mit einem Schiebesitz, der eine gleitführungsoptimierte Schiebesitzfläche aufweist, im Längsschnitt.
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In
1 ist eine Wegscheibe
1 im Längsschnitt dargestellt. Die Wegscheibe
1 ist Teil eines stufenlos verstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes, wie es zum Beispiel in der eingangs genannten internationalen Offenlegungsschrift
WO 2007/056394 A1 offenbart ist.
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Das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe umfasst zwei Scheibensätze, die wiederum jeweils eine Festscheibe und eine Wegscheibe umfassen. Darüber hinaus umfassen die Scheibensätze jeweils eine Welle, die um eine Drehachse drehbar ist. Bei der Welle handelt es sich um eine Eingangswelle beziehungsweise um eine Ausgangswelle des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes.
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Die auch als Festscheibe bezeichnete Kegelscheibe ist drehfest und axial fest mit der Welle verbunden. Der Begriff axial bezieht sich auf die Drehachse der Welle. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse. Analog bedeutet radial quer zur Drehachse der Welle.
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Die in 1 dargestellte Wegscheibe 1 weist eine Kegelfläche 2 auf, die eine kegelige Anlagefläche für ein (nicht dargestelltes) Umschlingungsmittel, wie eine Kette, darstellt. Über die Kegelfläche 2 wird ein stufenloses Verstellen einer Übersetzung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit dem entsprechenden Scheibensatz ermöglicht.
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Die Kegelfläche 2 ist an einem Kegelscheibenkörper 3 ausgebildet, der einstückig mit einem Nabenkörper 5 verbunden ist. Der Nabenkörper 5 umfasst ein schräg verlaufendes Durchgangsloch 6, das eine Fluidverbindung zwischen zwei mit Fluiddruck beaufschlagten Druckräumen ermöglicht.
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Radial innen umfasst der Nabenkörper 5 einen Drehmomentübergabebereich 8. Der Drehmomentübergabebereich 8 ermöglicht eine Drehmomentübergabe zwischen der Wegscheibe 1 und der (nicht dargestellten) Welle, und umgekehrt. Bei der Drehmomentübergabe dreht sich die Wegscheibe 1 zusammen mit der Welle um eine Drehachse 9.
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Der Drehmomentübergabebereich 8 ist bei der Wegscheibe 1 in 1 als Schiebeverzahnung 10 ausgeführt. Die Schiebeverzahnung 10 kämmt mit einer komplementär ausgeführten Schiebeverzahnung 10 an der Welle. Durch die Schiebeverzahnung 10 werden Relativbewegungen zwischen der Wegscheibe 1 und der Welle in axialer Richtung ermöglicht.
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Der Drehmomentübergabebereich 8 mit der Schiebeverzahnung 10 ist in axialer Richtung zwischen zwei Schiebesitzen 11, 12 angeordnet. Der Schiebesitz 11 ist an einem dem Kegelscheibenkörper 3 abgewandten Ende der Wegscheibe 1, also in 1 auf der linken Seite, angeordnet. Der Schiebesitz 12 ist an dem in 1 rechten Ende radial innen an dem Kegelscheibenkörper 3 angeordnet.
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Die Schiebesitze 11, 12 stellen zusammen mit der Schiebeverzahnung 10 eine Schiebeführung für die Wegscheibe 1 in axialer Richtung auf der Welle dar. Die Wegscheibe 1 umfasst an ihrem in 1 linken Ende einen Scheibenhals 14, der einstückig mit dem Nabenkörper 5 verbunden ist. Über den Nabenkörper 5 ist der Scheibenhals 14 auch einstückig mit dem Kegelscheibenkörper 3 verbunden. Der Scheibenhals 14 umfasst zur Darstellung des Schiebesitzes 11 eine Schiebesitzfläche 15.
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Die Schiebesitzfläche 15 hat eine konvex gewölbte Geometrie. Durch die konvex gewölbte Geometrie der Schiebesitzfläche 15 wird eine Abstützung der Wegscheibe 1 in dem Schiebesitz 11 nicht mehr auf einen Punkt konzentriert, sondern die Abstützung der Wegscheibe 1 verteilt sich auf eine größere Fläche. Dabei stellt der Schiebesitz 11 eine Art Abstützarm für die Wegscheibe 1 dar. Der Schiebesitz 11 wird auch als kleiner Schiebesitz bezeichnet.
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Die Schiebesitzfläche 15 hat, im Längsschnitt durch die Wegscheibe 1 betrachtet, im Wesentlichen die Gestalt eines Kreisbogens. Der Kreisbogen hat einen Radius, dessen Größe entscheidend für die Flächenpressung im Bereich des Schiebesitzes 11 im Betrieb der Wegscheibe 1 ist. Ist der Radius des Kreisbogens zu klein gewählt, wird eine maximale Hertz’sche Pressung im Schiebesitz 11 überschritten. Wird der Radius des Kreisbogens zu groß gewählt, geht eine spannungsreduzierende Wirkung verloren.
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Durch einen Doppelpfeil 18 ist in 1 eine axiale Abmessung des Schiebesitzes 11 angedeutet. Der Scheibenhals 14 ist radial außerhalb des Schiebesitzes 11 mit einem Außenradius 20 versehen.
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Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuchen und Untersuchungen wurde herausgefunden, dass es vorteilhaft ist, wenn der Radius des Kreisbogens der konvex gewölbten Schiebesitzfläche 15 deutlich größer ist als die axiale Abmessung 18 des Schiebesitzes 11. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Radius des Kreisbogens der konvex gewölbten Schiebesitzfläche 15 etwa doppelt so groß wie die axiale Abmessung 18 des Schiebesitzes 11 ist. Der Außenradius 20 des Scheibenhalses 14 ist vorteilhaft etwa so groß wie die axiale Abmessung 18 des Schiebesitzes 11.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wegscheibe
- 2
- Kegelfläche
- 3
- Kegelscheibenkörper
- 5
- Nabenkörper
- 6
- Durchgangsloch
- 8
- Drehmomentübergabebereich
- 9
- Drehachse
- 10
- Schiebeverzahnung
- 11
- Schiebesitz
- 12
- Schiebesitz
- 14
- Scheibenhals
- 15
- Schiebesitzfläche
- 18
- Doppelpfeil
- 20
- Außenradius
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19921749 A1 [0002]
- DE 102005024388 A1 [0002]
- WO 2007/065394 A1 [0002]
- WO 2007/056394 A [0017]
