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Die Erfindung betrifft eine Gleitschiene für ein Umschlingungsgetriebe, ein solches Umschlingungsgetriebe für einen Antriebsstrang, einen solchen Antriebsstrang und ein Kraftfahrzeug, welches mittels eines solchen Antriebsstrangs antreibbar ist.
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Aus dem Stand der Technik sind Gleitschienen bekannt, welche bei einem Umschlingungsgetriebe, beispielsweise einem stufenlosen Getriebe (CVT - continuous variable transmission), dazu eingerichtet sind, Kettenschwingungen mittels Anliegen der Führungsflächen zu reduzieren. Eine solche Gleitschiene ist beispielsweise aus der
DE 100 17 005 A1 oder der
WO 2014 / 012 741 A1 bekannt.
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Es wurde festgestellt, dass der von den Führungsflächen gebildete Gleitkanal infolge der Schwingungen des Umschlingungsmittels aufgeweitet wird. Hierdurch wird das Spiel zwischen Umschlingungsmittel und Führungsflächen vergrößert und damit nimmt die schwingungsinduzierte Geräuscherzeugung potentiell zu. Bei den vorgenannten Dokumenten des Standes der Technik sind die Gleitschienen jeweils aus zwei Schienenhälften gebildet, welche formschlüssig miteinander verbunden sind. Der jeweilige Formschluss, zum Beispiel ein Bajonettverschluss oder ein Schnapphaken, ist dabei derart auszulegen, dass keine Doppelpassung auftritt. Daher sind die aneinander liegenden Anliegeflächen einer zusammengefügten Gleitschiene bei den vorbekannten Gleitschienen mit einem Spiel zueinander gefügt.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen. In der Beschreibung werden Ordinalzahlen verwendet, die jedoch lediglich einer besseren Verständlichkeit diesen sollen und keine Rangfolge begründen.
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Die Erfindung betrifft eine Gleitschiene für ein Umschlingungsgetriebe, wobei das Umschlingungsgetriebe ein mittels eines Umschlingungsmittels drehmomentübertragend miteinander verbundenes Kegelscheibenpaar aufweist, wobei die Gleitschiene zumindest die folgenden Komponenten umfasst:
- - ein Führungsflächenpaar zum tangentialen Führen des Umschlingungsmittels, wobei das Führungsflächenpaar eine außenseitige Führungsfläche und eine innenseitige Führungsfläche aufweist;
- - eine Schwenkmittelaufnahme zum Ausführen einer Neigebewegung entsprechend der vorliegenden tangentialen Ausrichtung des geführten Umschlingungsmittels aufweist; und
- - eine erste Schienenhälfte und eine zweite Schienenhälfte, welche miteinander gefügt sind, wobei die beiden Schienenhälften infolge relativen Verschiebens miteinander verrastet gefügt sind und für dieses Verrasten zumindest ein korrespondierendes Verrastmittelpaar vorgesehen ist,
wobei das Verrastmittelpaar ein erstes Verrastmittel der ersten Schienenhälfte und ein zweites Verrastmittel der zweiten Schienenhälfte aufweist, wobei das erste Verrastmittel mit dem zweiten Verrastmittel im Eingriff steht.
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Die Gleitschiene ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass das Verrastmittelpaar Relativbewegungen zwischen den beiden Schienenhälften in Fügerichtung und in Löserichtung unterbindet.
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Die vorgeschlagene Gleitschiene ist für ein Umschlingungsgetriebe für die Aufgabe eingerichtet, ein Schwingen des Umschlingungsmittels zu reduzieren, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ein Umschlingungsgetriebe ist beispielsweise ein CVT (continuous variable transmission). Das Umschlingungsmittel ist beispielsweise eine vielgliedrige Kette. Das Umschlingungsmittel wird auf Kegelscheibenpaaren jeweils gegenläufig radial von innen nach außen und umgekehrt verschoben, sodass sich auf einem jeweiligen Kegelscheibenpaar ein Wirkkreis mit einem veränderten Radius einstellt. Aus dem Verhältnis der Wirkkreise ergibt sich eine Übersetzung des zu übertragenden Drehmoments. Die beiden Wirkkreise sind mittels eines oberen und eines unteren Trums, nämlich eines Lasttrums, auch Zugtrum genannt, und eines Leertrums des Umschlingungsmittels miteinander verbunden.
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Im Idealzustand des Umschlingungsmittels bilden die Trume des Umschlingungsmittels zwischen den beiden Wirkkreisen eine tangentiale Ausrichtung. Diese tangentiale Ausrichtung wird von induzierten Schwingungen überlagert, beispielsweise verursacht durch die endliche Teilung des Umschlingungsmittels sowie infolge des frühzeitigen Verlassens des Wirkkreises bedingt durch die Fluchtbeschleunigung des Umschlingungsmittels.
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Die Gleitschiene ist eingerichtet, mit ihrem Führungsflächenpaar solche Schwingungen zu unterdrücken oder zumindest zu dämpfen, indem das Führungsflächenpaar mit der außenseitigen Führungsfläche und der innenseitigen Führungsfläche einen Gleitkanal, auch als Führungskanal bezeichnet, für ein Trum des Umschlingungsmittels bildet. Dies wird infolge eines Anliegens der Führungsflächen am Umschlingungsmittel erreicht, wodurch das entsprechende Trum tangential zu den eingestellten Wirkkreisen ausgerichtet zwischen den Kegelscheiben geführt ist. Das Trum wird somit in einer Parallelebene zu den Führungsflächen geführt und die Laufrichtung des Trums liegt in dieser Parallelebene. Für eine möglichst gute Dämpfung ist das Führungsflächenpaar möglichst enganliegend an dem Trum des Umschlingungsmittels ausgeführt.
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Als außenseitige Führungsfläche wird diejenige Führungsfläche bezeichnet, welche radial außerhalb des von dem Umschlingungsmittel gebildeten Rings anliegt. Als innenseitige Führungsfläche wird diejenige Führungsfläche bezeichnet, welche radial innerhalb des vom Umschlingungsmittel gebildeten Rings anliegt. Die Rückseite der innenseitigen Führungsfläche ist somit dem jeweils anderen Trum des Umschlingungsmittels zugewandt. Damit die Führungsflächen eine Neigebewegung zum tangentialen Anliegen an dem zugeordneten Trum ausführen können, ist die Gleitschiene mittels einer Schwenkmittelaufnahme auf einem Schwenkmittel um eine Querachse neigbar aufgehängt, beispielsweise einer Halterohraufnahme auf einem Halterohr. Die Querachse ist, zumindest resultierend, innenseitig angeordnet und quer zur Laufrichtung und parallel zur Parallelebene ausgerichtet.
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Die Gleitschiene ist, beispielsweise wie aus dem Stand der Technik bekannt, aus zwei miteinander gefügten Schienenhälften gebildet. Die beiden Schienenhälften sind bevorzugt identisch aufgebaut. Alternativ sind die beiden Schienenhälften unterschiedlich aufgebaut, wobei die Schienenhälften, wenn das Umschlingungsmittel bereits umlaufend geschlossen ist, seitlich auf das Umschlingungsmittel aufführbar und danach miteinander fügbar sind. Bevorzugt sind die Schienenhälften als Spritzgussbauteile ausgeführt, wobei bevorzugt zumindest für die Führungsflächen ein robuster und reibungsarmer Kunststoff, beispielsweise ein Polyamid, gewählt ist.
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Die Fügerichtung ist bevorzugt parallel zur Laufrichtung des geführten Trums. Alternativ oder abschnittsweise ist die Fügerichtung in der Parallelebene und schräg zu der Laufrichtung ausgerichtet.
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Während es bei den vorbekannten Gleitschienen notwendig ist, zur Vermeidung von einer Doppelpassung ein entsprechendes Spiel vorzusehen, ist hier zwischen den beiden Schienenhälften ein korrespondierendes Verrastmittelpaar gebildet. Dieses Verrastmittelpaar ist derart eingerichtet, dass eine Relativbewegung zwischen den beiden Schienenhälften in Fügerichtung und auch in Löserichtung unterbunden ist. Dabei bildet ein einziges solches Verrastmittelpaar und/oder bilden eine Mehrzahl von Verrastmittelpaaren im verrastet gefügten Zustand der Gleitschiene miteinander in Kontakt stehende, also antagonistische, Anschlagflächen. Der verrastet gefügte Zustand ist auch als Endzustand bezeichnet. Eine erste Anschlagfläche stützt die beiden Schienenhälften in Fügerichtung ab und eine zweite Anschlagfläche stützt die Schienenhälften in Löserichtung ab. Hierdurch sind die Schienenhälften im verrastet gefügten Zustand relativ zueinander verspannt. Diese Verspannung führt dabei nicht zu einer Doppelpassung, weil sich die Verspannung bei der entsprechenden Form der Schienenhälften im elastischen Bereich der verwendeten Materialien befindet.
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Darüber hinaus ist bevorzugt kein weiteres Element vorgesehen, welches eine Relativbewegung in Fügerichtung und/oder Löserichtung zwischen den beiden Schienenhälften über eine bloße Verliersicherung hinaus unterbinden könnte. Im Stand der Technik werden beispielsweise bajonettartige Haken eingesetzt, welche bis zu einem Querelement in der korrespondierenden Bajonettaufnahme zum Anschlag gebracht werden. Hierdurch ist eine ungünstige Funktionskombination erreicht, welche zur Vermeidung von einer Doppelpassung sowohl in der Richtung quer zur Fügerichtung als auch in Fügerichtung beziehungsweise Löserichtung spielbehaftet ausgeführt werden muss. In einer Ausführungsform sind die beiden antagonistischen Anschlagflächen an einem Zahn innerhalb einer Zahnlücke gebildet. In einer Ausführungsform umfasst das erste Verrastmittel der ersten Schienenhälfte sowohl zumindest einen Zahn als auch zumindest eine Zahnlücke. Das zweite Verrastmittel umfasst dabei korrespondierend zumindest eine Zahnlücke und zumindest einen Zahn.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Gleitschiene ist zumindest eines der Verrastmittel mittels eines frei kragenden Schnapphakens mit einem freien Kragbalkenende gebildet, wobei ein Zahn und/oder eine Zahnlücke am freien Kragbalkenende angeordnet ist, wobei bevorzugt der Schnapphaken rückseitig der außenseitigen Führungsfläche angeordnet ist.
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Bei dieser besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein frei kragender Schnapphaken gebildet, welcher bevorzugt eine solche Biegebewegung ausführen kann, dass ein Bewegen beziehungsweise zumindest ein Bewegungsanteil des Kragbalkenendes quer zur Fügerichtung der beiden Schienenhälften ermöglicht ist. Ein Schnapphaken hat den Vorteil, dass das Verrastmittelpaar innerhalb eines Toleranzbereichs für die Einstellung des Abstands zwischen den beiden Schienenhälften in Querrichtung zu der Fügerichtung und in der Parallelebene des geführten Umschlingungsmittels die Verbindungsqualität des Verrastmittelpaars nicht beeinflusst oder davon beeinflusst wird.
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Der Schnapphaken ermöglicht zudem gegenüber einem Vollmaterial zum einen erhöhte Elastizität und zum anderen eine gut vorbestimmbare Elastizität. Hierdurch kann eine hohe Flächenüberdeckung zwischen Zahn und Zahnlücke erreicht werden, weil eine Doppelpassung infolge elastischen Ausweichens des Schnapphakens verhinderbar ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Schnapphaken, beispielsweise mittels einer entsprechenden Wölbung oder mittels eines oder mehrerer Knicke, ebenfalls in Fügerichtung und/oder Löserichtung zwischen den beiden Schienenhälften mit einer gesteigerten Elastizität ausgeführt. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, eine sehr feste und sichere Verbindung zwischen Zahn und Zahnlücke einzustellen und ein Maximum der Relativbewegung zwischen den beiden Schienenhälften durch die maximale elastische Bewegung des Schnapphakens definiert zu begrenzen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Gleitschiene bilden das erste Verrastmittel und das zweite Verrastmittel des Verrastmittelpaars jeweils einen Schnapphaken nach einer Ausführungsform gemäß vorgenannter Art, wobei bevorzugt beide einen Zahn und eine jeweils korrespondierende Zahnlücke aufweisen.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird ein notwendiger elastischer Bewegungsspielraum bei einer relativ hohen Steifigkeit erreicht. Gegenüber einer Ausführung mit einem einzigen Schnapphaken ist bei einem identischen Aufbau der beiden korrespondierenden Schnapphaken die Steifigkeit des einzelnen Schnapphakens in Richtung der erforderlichen Elastizität verdoppelbar. In Richtung quer zur gewünschten Elastizität, beispielsweise in Fügerichtung und Löserichtung, ist somit eine verdoppelte oder größere (zum Beispiel in Balkenerstreckungsrichtung gegen eine Ausknickbelastung) Steifigkeit erreichbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Gleitschiene umfasst zumindest eines der Verrastmittelpaare zwei Zahnpaare, wobei jedes Zahnpaar einen Zahn der einen Schienenhälfte und eine korrespondierende Zahnlücke der anderen Schienenhälfte umfasst, und wobei die Zähne der beiden Zahnpaare sich gegeneinander in Fügerichtung und in Löserichtung verspannen.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind die beiden antagonistischen Anschlagflächen an unterschiedlichen Zähnen in ihren jeweiligen korrespondierenden Zahnlücken. Hierdurch ist die Anordnung der Zahnpaare der erforderlichen Geometrie besser anpassbar, weil ein jedes Zahnpaar nur geringen Bauraumbedarf aufweist. Bevorzugt sind jeweils zwei Zahnpaare in einer Ebene parallel zur Parallelebene angeordnet und/oder die antagonistischen Anschlagflächen zueinander parallel beziehungsweise weisen einen parallelen Anteil auf, wobei die Anschlagflächen oder deren paralleler Anteil in einer Querebene zur Fügerichtung liegt. Das heißt, dass die Fügerichtung eine Normale auf der Querebene bildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Gleitschiene sind die beiden Zahnpaare beidseitig, bevorzugt jeweils angrenzend an, der Schwenkmittelaufnahme angeordnet sind.
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Auf der Seite der Schwenkmittelaufnahme, beispielsweise auf der Innenseite bezogen auf den Umschlingungsmittelkreis, weist die Gleitschiene wenig Raum für ein Verrastmittelpaar auf. Aber gerade hier ist ein Verrastmittel als Komponente zum Verhindern eines Tordierens der beiden Schienenhälften gegeneinander, zum Beispiel um die Querrichtung zur Laufrichtung in der Parallelebene, besonders wirkungsvoll, weil hier ein großer Abstand zum Gleitkanal vorliegt. Über den Gleitkanal wird ein Tordieren der Gleitschiene verursacht durch Schwingungen des geführten Trums induziert. Der große Abstand zum Gleitkanal resultiert in einem großen Hebel für die Verrastkraft und somit verstärkend.
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Hier wird nun vorgeschlagen, jeweils ein Zahnpaar beidseitig der Schwenkmittelaufnahme anzuordnen, wobei das eine Zahnpaar eine Relativbewegung in Löserichtung und das andere Zahnpaar eine Relativbewegung Fügerichtung unterbindet. Die Zahnpaare verspannen sich somit gegenseitig.
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Besonders bevorzugt sind die Zahnpaare angrenzend an die Schwenkmittelaufnahme angeordnet, sodass sie möglichst nah beieinander angeordnet sind. Zudem ist angrenzend an einen Randbereich, also einem freien Kragbereich, der Gleitschiene eine erhöhte Elastizität gegenüber einem eher zentralen Bereich des Volumens der jeweiligen Schienenhälfte gegeben. Darüber hinaus ist ein abgesenkter Bereich zum Einführen des Zahns in die Zahnlücke kürzer als die Länge des Fügewegs entlang der Fügerichtung ausführbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Gleitschiene weisen die Schienenhälften zumindest ein Querhaltepaar auf, mittels welcher die Schienenhälften zueinander ausgerichtet gefügt sind, wobei das zumindest eine Querhaltepaar einzig zum Erzeugen einer Querhaltekraft quer zur Fügerichtung und in Löserichtung eingerichtet ist.
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Hier sind die Schienenhälften nun derart ausgebildet, dass sie nach dem Fügen nicht mehr undefiniert mit Spiel an ihren Anliegeflächen aneinander liegen, sondern zumindest ein Querhaltepaar aufweisen und quer zum Führungsflächenpaar sicher gehalten sind. Die beiden Schienenhälften liegen in der Vormontageposition relativ zueinander verschoben mittels der Anliegeflächen aneinander, welche parallel zur Fügerichtung ausgerichtet sind, bevorzugt parallel zur Laufrichtung des geführten Trums. Überführt in den Endzustand hält das zumindest eine Querhaltepaar hält die Schienenhälften im gefügten Zustand aneinander, wobei die Schienenhälften mittels des Verrastmittels, bevorzugt als Schnapphaken und/oder Zahnpaare ausgeführt, quer zur Fügerichtung auseinandergedrückt werden. Bevorzugt ist ein, besonders bevorzugt sind zwei, Querhaltepaar(e) jeweils außenseitig und innenseitig an der Gleitschiene vorgesehen.
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In der Folge sind die Führungsflächen oder zumindest eine Führungsfläche gegenüber einer vorbekannten Führungsfläche, welche ebenfalls zweigeteilt ist aber die beiden Teile mit Spiel zueinander gefügt sind, deutlich steifer. Dadurch ist ein Aufweiten des Gleitkanals bei ansonsten gleicher Ausführung, zumindest hinsichtlich der Versteifungsmittel, Materialstärke und Materialwahl, erhöht. Alternativ kann zum Erreichen gleicher Steifigkeit die Bauraumanforderung der hier vorgeschlagenen Gleitschiene reduziert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Umschlingungsgetriebe für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine Getriebeeingangswelle mit einem ersten Kegelscheibenpaar;
- - eine Getriebeausgangswelle mit einem zweiten Kegelscheibenpaar;
- - ein Umschlingungsmittel, mittels welchem das erste Kegelscheibenpaar mit dem zweiten Kegelscheibenpaar drehmomentübertragend verbunden ist;
- - zumindest eine Gleitschiene nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die zumindest eine Gleitschiene zum Dämpfen des Umschlingungsmittels mit dem Führungsflächenpaar an dem Umschlingungsmittel anliegt.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Umschlingungsgetriebe ist ein Drehmoment übersetzbar beziehungsweise untersetzbar übertragbar, wobei die Übertragung zumindest bereichsweise stufenlos einstellbar ist. Die Übersetzung wird dabei über die zwei Kegelscheibenpaare, wie oben beschrieben, eingestellt. Das Umschlingungsmittel wird dabei zwischen den jeweils relativ zueinander beweglichen Kegelscheibenpaaren angeordnet und überträgt ein Drehmoment von einem Kegelscheibenpaar auf das andere Kegelscheibenpaar. Bevorzugt wird dabei das Umschlingungsmittel auf einer konstanten Länge gehalten. Die zumindest eine Gleitschiene ist parallel zu dem geführten Trum des Umschlingungsmittels ausgerichtet. Der erforderliche Bauraum wird durch Erreichen einer höheren Steifigkeit mit geringerem Materialeinsatz verkleinert. Alternativ oder ergänzend wird eine verbesserte Dämpfung der Schwingungen des Umschlingungsmittels infolge einer erhöhten Steifigkeit der Gleitschiene erreicht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang, aufweisend ein Antriebsaggregat mit einer Abtriebswelle, zumindest einen Verbraucher und ein Umschlingungsgetriebe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung mittels des Umschlingungsgetriebes mit dem zumindest einen Verbraucher mit veränderbarer Übersetzung verbindbar ist.
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Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einem Antriebsaggregat, zum Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine oder eines Elektromotors, bereitgestelltes und über ihre Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment für eine Nutzung bedarfsgerecht zu übertragen, also unter Berücksichtigung der benötigten Drehzahl und des benötigten Drehmoments. Eine Nutzung ist beispielsweise ein elektrischer Generator zur Bereitstellung von elektrischer Energie. Um das Drehmoment gezielt und/oder mittels eines Schaltgetriebes mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen, ist die Verwendung des oben beschriebenen Umschlingungsgetriebes besonders vorteilhaft, weil eine große Übersetzungsspreizung auf geringem Raum erreichbar ist. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachten Trägheitsenergie, welches dann in der obigen Definition ein Antriebsaggregat bildet, mittels des Umschlingungsgetriebes auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation, also der elektrischen Speicherung von Bremsenergie, mit einem entsprechend eingerichteten Drehmomentübertragungsstrang umsetzbar. Weiterhin sind in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebsaggregaten vorgesehen, welche in Reihe oder parallelgeschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind und deren Drehmoment mittels eines Umschlingungsgetriebes gemäß der obigen Beschreibung jeweils bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt werden kann. Beispiele sind Hybridantriebe aus Elektromotor und Verbrennungskraftmaschine, aber auch Mehrzylindermotoren, bei denen einzelne Zylinder (-gruppen) zuschaltbar sind. Mit dem hier vorgeschlagenen Umschlingungsgetriebe ist die Geräuschemission des Antriebsstrangs mit einer Gleitschiene gemäß der obigen Beschreibung reduzierbar und der Wirkungsgrad infolge einer Minderung der Schwingungen steigerbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, aufweisend zumindest ein Antriebsrad, welches mittels eines Antriebsstrangs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
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Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen teilweise das Antriebsaggregat, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder einen Elektromotor, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der radiale Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, ein Umschlingungsgetriebe kleiner Baugröße zu verwenden. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz eines Umschlingungsgetriebes in motorisierten Zweirädern, für welche eine deutlich gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird.
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Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Bei dem hier vorgeschlagenen Kraftfahrzeug mit dem oben beschriebenen Antriebsstrang wird eine geringe Geräuschemission erreicht. Zudem ist es möglich, alternativ oder ergänzend einen geringeren Bauraumbedarf für das Umschlingungsgetriebe einzurichten.
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Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo MiTo, Volkswagen Polo, Ford Ka+ oder Renault Clio.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: ein konventionelles Umschlingungsgetriebe mit konventioneller Gleitschiene;
- 2: eine Schienenhälfte mit Schnapphaken;
- 3: eine Gleitschiene in Vormontageposition in Draufsicht im Schnitt bei dem ersten Verrastmittelpaar;
- 4: eine Gleitschiene im Endzustand in Draufsicht im Schnitt bei dem ersten Verrastmittelpaar;
- 5: ein erstes Verrastmittelpaar in Detailansicht einer Gleitschiene;
- 6: eine Gleitschiene in Vormontageposition in Ansicht von unten im Schnitt bei einem zweiten Verrastmittelpaar;
- 7: ein zweites Verrastmittelpaar in Detailansicht einer Gleitschiene; und
- 8: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Umschlingungsgetriebe.
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1 zeigt ein konventionelles Umschlingungsgetriebe 2, bei welchem das Umschlingungsmittel 3 ein erstes Kegelscheibenpaar 4 mit einem zweiten Kegelscheibenpaar 5 drehmomentübertragend verbindet. Das erste Kegelscheibenpaar 4 ist hierbei mit einer Getriebeeingangswelle 29 mit einer Rotationsachse 35 und das zweite Kegelscheibenpaar 5 mit einer Getriebeausgangswelle 30 drehmomentübertragend fest verbunden. Das Umschlingungsmittel 3 wird hierbei an dem in der Darstellung oberen Trum, beispielsweise dem Lasttrum 50, mittels einer konventionellen Gleitschiene 49 mit einem Führungsflächenpaar 6 geführt und somit Schwingungen quer zur Laufrichtung 13 durch Anliegen der außenseitigen Führungsfläche 7 und der innenseitigen Führungsfläche 8, parallel zur Parallelebene 12 (hier beispielsweise die Mittelebene des Umschlingungsmittels 3) geführt. Die konventionelle Gleitschiene 49 ist mittels der Schwenkmittelaufnahme 23 auf einem Schwenkmittel 52, hier einem Halterohr, verkippbar gelagert, sodass sich die Ausrichtung der Parallelebene 12 an die jeweils anliegenden Wirkkreise auf den Kegelscheibenpaaren 4 und 5 und die daraus resultierende tangentiale Ausrichtung des geführten Trums 50 des geführten Umschlingungsmittels 3 frei anpassen kann. Das Umschlingungsmittel 3 ist hier als Kette angedeutet und bildet zwischen den Wirkkreisen auf den Kegelscheibenpaaren 4 und 5 oben bei eingehendem Drehmoment über die Getriebeeingangswelle 29 beispielsweise das Lasttrum 50 und in der Darstellung unten das Leertrum 51. Die Laufrichtung 13 ist hier im geführten Trum des Umschlingungsmittels 3 in der Darstellung nach rechts, also im Uhrzeigersinn, gezeigt.
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2 zeigt einen eine erste Schienenhälfte 14 zum Verbinden mit einer identisch ausgebildeten zweiten Schienenhälfte 15 (vergleiche 3, 4 oder 6), welche mittels Verschieben entlang der Laufrichtung 13 des Umschlingungsgetriebes 2 (vergleiche 1) mit der identischen Schienenhälfte 15 verbindbar ist. Die Schienenhälfte 14 weist eine außenseitige (Teil-) Führungsfläche 7 auf, welche hier seitlich zu sehen ist und eine innenseitige (Teil-) Führungsfläche 8, welche hier verdeckt ist. Die außenseitige Führungsfläche 7 und die innenseitige Führungsfläche 8 bilden gemeinsam ein Führungsflächenpaar 6. Quer zum (Teil-) Führungsflächenpaar 6 ist eine erste Anliegefläche 26 zum Anliegen an einer zweiten Anliegefläche 27 einer zweiten Schienenhälfte 15 gebildet (vergleiche 3, 4 oder 6). Entlang der Anliegeflächen 26 sind die beiden Schienenhälften 14 und 15 relativ zueinander verschiebbar (vergleiche 3 und 4 oder 6). Zum miteinander Verrasten ist rückseitig der außenseitigen Führungsfläche 7 ein erster Schnapphaken 17 mit einem ersten Kragbalkenende 21 vorgesehen, welche einen ersten Zahn 19 und eine zweite Zahnlücke 20 aufweist. Rückseitig der innenseitigen Führungsfläche 8 beziehungsweise bei der Schwenkmittelaufnahme 23 sind eine (vierte) Zahnlücke 63 und ein (dritter) Zahn 59 ausgebildet, welche zum Eingriff bei der zweiten Schienenhälfte 15 eingerichtet sind. Über die daraus entstehenden Verrastmittelpaare 16 und 57 (vergleiche 5 bis 7) ist ein selbsttätiges relatives Verschieben der Schienenhälften 14 und 15 zueinander unterbunden.
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Zum Ausbilden eines Querhaltepaars 9 (vergleiche 4) ist hier ein erster außenseitiger Querhaltehaken 41 vorgesehen, welcher korrespondierend zu einer zweiten außenseitigen Querhaltehakenaufnahme 46 (vergleiche 3, 4) der zweiten Schienenhälfte 15 eingerichtet ist. Weiterhin ist ein erster innenseitiger Querhaltehaken 43 vorgesehen, welcher korrespondierend zu einer zweiten innenseitigen Querhaltehakenaufnahme 48 (vergleiche 6) der zweiten Schienenhälfte 15 eingerichtet ist. Weiterhin sind eine erste außenseitige Querhaltehakenaufnahme 45 und eine erste innenseitige Querhaltehakenaufnahme 47 vorgesehen, welche korrespondierend zu einem zweiten außenseitigen Querhaltehaken 42 (vergleiche 3, 4) beziehungsweise zu einem zweiten innenseitigen Querhaltehaken 44 (vergleiche 6) der zweiten Schienenhälfte 15 eingerichtet sind.
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In 3 ist eine Gleitschiene 1 im vormontierten Zustand gezeigt, bei welchem die erste Anliegefläche 26 auf der zweiten Anliegefläche 27 aufliegt und der erste außenseitige Querhaltehaken 41 sowie der zweite außenseitige Querhaltehaken 42 in die zweite außenseitige Querhaltehakenaufnahme 46 beziehungsweise in die erste außenseitige Querhaltehakenaufnahme 45 der jeweils anderen Schienenhälfte 15 beziehungsweise 14 aufgenommen ist. Die Verrastmittelpaare 16 (und 57 hier nicht dargestellt, vergleiche dazu 6 und 7) sind noch nicht miteinander verrastet. Die Gleitschiene 1 ist hier in Draufsicht von außen dargestellt, also von außerhalb des um Umschlingungsmittels 3 dargestellt, wobei die Gleitschiene 1 hierbei in einer Ebene des ersten Verrastmittelpaars 16, welches hier also außenseitig angeordnet ist. Das erste Verrastmittelpaar 16 ist hierbei mittels eines ersten Verrastmittels in Form eines ersten Schnapphakens 17 und eines korrespondierenden zweiten Verrastmittels in Form eines zweiten Schnapphakens 18 gebildet, wobei die Schnapphaken 17,18 ein erstes Kragbalkenende 21 beziehungsweise ein zweites Kragbalkenende 22 aufweisen. Am ersten Kragbalkenende 21 ist ein erster Zahn 19 sowie einer zweiten Zahnlücke 20 gebildet. An dem zweiten Kragbalkenende 22 ist eine korrespondierende erste Zahnlücke 56 sowie ein zweiter Zahn 55 gebildet. Der erste Zahn 19 und die erste Zahnlücke 56 bilden gemeinsam ein erstes Zahnpaar 53. Die zweite Zahnlücke 20 und der zweite Zahn 55 bilden ein zweites Zahnpaar 54. Die Zahnpaare 53 und 54 sind in 4 jeweils miteinander in Eingriff dargestellt. Die erste Schienenhälfte 14 und die zweite Schienenhälfte 15 können relativ zueinander bewegt werden und zwar aus der dargestellten Vormontageposition entlang der Fügerichtung 64, welche für die jeweilige Schienenhälfte 14,15 einander entgegengesetzt dargestellt ist. In der gezeigten Vormontageposition sind ein erster außenseitiger Querhaltehaken 41 und ein zweiter außenseitiger Querhaltehaken 42 in eine zweite außenseitige Querhaltehakenaufnahme 46 beziehungsweise eine erste außenseitige Querhaltehakenaufnahme 45 eingeführt. Diese bilden jeweils ein Querhaltepaar 9 (hier nur beim zweiten außenseitigen Querhaltehaken 42 bezeichnet) mittels einer ersten Querkraftfläche 10 und der korrespondierenden zweiten Querkraftfläche 11. Die antagonistische Querhaltekraft wird bevorzugt mittels der Verrastmittel, besonders bevorzugt mittels der Schnapphaken 17 und 18 erzeugt. Das Zusammenwirken ist in 4 gezeigt.
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In 4 ist die Gleitschiene 1 wie sie 3 dargestellt ist im verrastet gefügten (End-) Zustand gezeigt, und insofern wird für die Erläuterung der Bezugszeichen auf die obige Beschreibung verwiesen. Das erste Verrastmittelpaar 16 steht mittels des ersten Zahnpaars 53 und des zweiten Zahnpaars 54 derart in Eingriff, dass die erste Schienenhälfte 14 relativ zur zweiten Schienenhälfte 15 in Fügerichtung 64 (vergleiche 3) beziehungsweise Löserichtung 65 (hier jeweils in entgegengesetzter Richtung für die jeweilige Schienenhälfte 14,15 dargestellt) verspannt. Das Querhaltepaar 9 hält mit seinen von dem zweiten außenseitigen Querhaltehaken 42 gebildeten ersten Querkraftfläche 10 und der zweiten Querkraftfläche 11 die beiden Schienenhälften 14 und 15 aneinander, wobei die beiden Schienenhälften 14 und 15 mittels der Schnapphaken 17 und 18 quer zu den Anliegeflächen 26 und 27 gegen die Querhalteflächen 10 und 11 gedrückt werden. Insbesondere sei darauf hingewiesen, dass in einer bevorzugten Ausführungsform der erste außenseitige Querhaltehaken 41 und der zweite außenseitige Querhaltehaken 42 derart ausgelegt sind, dass sie in der zweiten außenseitigen Querhaltehakenaufnahme 46 beziehungsweise der ersten außenseitigen Querhaltehakenaufnahme 45 in Löserichtung 65 nicht anliegen.
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In 5 ist ein Detail aus der 4 gezeigt, nämlich das erste Verrastmittelpaar 16, wie es in der 4 gekennzeichnet ist. Hierbei ist zu erkennen, dass sich die Zähne 19 und 55 jeweils mit den Zahnlücken 56 beziehungsweise 20 der jeweiligen Zahnpaarung 53 beziehungsweise 54 überlappen. In der technischen Umsetzung sind somit der erste Schnapphaken 17 und/oder der zweite Schnapphaken 18 gemäß der Darstellung nach oben beziehungsweise nach unten ausgelenkt. Damit ist mittels des ersten Verrastmittelpaars 16 eine sichere Verrastung in Fügerichtung 64 und in Löserichtung 65 zwischen der ersten Schienenhälfte 14 und der zweiten Schienenhälfte 15 gebildet.
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In 6 ist eine Gleitschiene 1 im vormontierten Zustand in Ansicht von unten im Schnitt in der Ebene des zweiten Verrastmittelpaars 57 dargestellt. Dies ist die Innenseite der Gleitschiene 1, bevorzugt wie sie in den 3 bis 5 dargestellt ist. Die erste Gleitschienenhälfte 14 und die zweite Gleitschienenhälfte 15 sind mit ihrer ersten Anliegefläche 26 beziehungsweise zweiten Anliegefläche 27 miteinander kontaktiert und ein erster innenseitiger Querhaltehaken 43 ist durch eine zweite innenseitige Querhaltehakenaufnahme 48 (hier verdeckt und daher ebenfalls gestrichelt dargestellt) sowie ein zweiter innenseitiger Querhaltehaken 44 durch eine erste innenseitige Querhaltehakenaufnahme 47 (hier verdeckt und daher gestrichelt dargestellt) eingeführt. Quer zu der Fügerichtung 64, welche hier für die jeweilige Schienenhälfte 14,15 dargestellt ist, sind so zwei weitere Querhaltepaare 9 (hier nicht bezeichnet, vergleiche 4) gebildet. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind dazu weiterhin ein erster Spannnocken 24 und ein zweiter Spannnocken 25 an der ersten Anliegefläche 26 beziehungsweise der zweiten Anliegefläche 27 angeordnet, sodass im verrastet gefügten Zustand eine Spannkraft zumindest zwischen dem ersten innenseitigen Querhaltehaken 43 und der zweiten innenseitigen Querhaltehakenaufnahme 48 beziehungsweise zwischen dem zweiten innenseitigen Querhaltehaken 44 und der ersten innenseitigen Querhaltehakenaufnahme 47 mit den jeweiligen Querkraftflächen 10 und 11 erzeugt oder verstärkt wird..
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Das hier gezeigte zweite Verrastmittelpaar 57 umfasst ein drittes Verrastmittel mit einem dritten Zahn 59 und einer vierten Zahnlücke 63 und ein viertes Verrastmittel mit einem vierten Zahn 62 und einer dritten Zahnlücke 60. Der dritte Zahn 59 und die dritte Zahnlücke 60, welche miteinander in Eingriff gebracht werden, bilden ein drittes Zahnpaar 58. Ebenso bilden der vierte Zahn 62 und die vierte Zahnlücke 63, welche zur gleichen Zeit mit dem dritten Zahnpaar 58 miteinander in Eingriff gebracht werden, ein viertes Zahnpaar 61. Das vierte Zahnpaar 61 ist in 7 im verrasteten Zustand im Detail wie gekennzeichnet dargestellt. Das dritte Zahnpaar 58 und das vierte Zahnpaar 61 sind jeweils direkt angrenzend an die Schwenkmittelaufnahme 23 angeordnet, welche hier beispielsweise als Halterohraufnahme ausgeführt ist. Es sei allgemein darauf hingewiesen, dass die Ordinalzahlen 3 und 4 lediglich zur besseren Verständlichkeit als eindeutig dem zweiten Verrastmittelpaar 57 zugehörig gewählt worden sind. Wird in der Beschreibung ganz allgemein von einem Verrastmittelpaar gesprochen, so kann die Ordinalzahl 3 durch die Ordinalzahl 1 und die Ordinalzahl 4 durch die Ordinalzahl 2 ersetzt werden.
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In 7 ist das in 6 bezeichnete Detail gezeigt, wobei sich der vierte Zahn 62 in der vierten Zahnlücke 63 befindet. Dabei liegt der vierte Zahn 62 an der vierten Zahnlücke 63 hin zu der Schwenkmittelaufnahme 23 in Kontakt. Dies ist ebenso gespiegelt der Fall für das nicht dargestellte dritte Zahnpaar 58 (vergleiche 6), bei welchem also der dritte Zahn 59 ebenfalls hin zu der Schwenkmittelaufnahme 23 an der dritten Zahnlücke 60 anliegt. Somit sind das dritte Zahnpaar 58 und das vierte Zahnpaar 61 und das zweite Verrastmittelpaar 57 gegeneinander verspannt.
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In 8 ist ein Antriebsstrang 28, umfassend ein Antriebsaggregat 31, hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, sowie eine Abtriebswelle 32, ein Umschlingungsgetriebe 2 und ein drehmomentübertragend verbundenes, linkes Antriebsrad 36 und rechtes Antriebsrad 37, schematisch dargestellt. Das linke Antriebsrad 36 und das zweite Antriebsrad 37 bilden einen Verbraucher 33, wobei ein Verbraucher 33 auch durch (nicht dargestellt) einen Akkumulator zur Rekuperation der Bremsenergie oder eine Klimaanlage und weiterem gebildet sein kann. Der Antriebsstrang 28 ist hier in einem Kraftfahrzeug 34 angeordnet, wobei das Antriebsaggregat 31 mit seiner Motorachse 40 quer zur Längsachse 39 vor der Fahrerkabine 38 angeordnet ist.
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Mit der hier vorgeschlagenen Gleitschiene ist eine hohe Steifigkeit des Gleitkanals und damit eine geringe Geräuschemission erreichbar. Zudem ist es möglich, alternativ oder ergänzend einen geringeren Bauraumbedarf für das Umschlingungsgetriebe einzurichten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gleitschiene
- 2
- Umschlingungsgetriebe
- 3
- Umschlingungsmittel
- 4
- erstes Kegelscheibenpaar
- 5
- zweites Kegelscheibenpaar
- 6
- Führungsflächenpaar
- 7
- außenseitige Führungsfläche
- 8
- innenseitige Führungsfläche
- 9
- Querhaltepaar
- 10
- erste Querkraftfläche
- 11
- zweite Querkraftfläche
- 12
- Parallelebene
- 13
- Laufrichtung
- 14
- erste Schienenhälfte
- 15
- zweite Schienenhälfte
- 16
- erstes Verrastmittelpaar
- 17
- erster Schnapphaken
- 18
- zweiter Schnapphaken
- 19
- erster Zahn des ersten Verrastmittels
- 20
- zweite Zahnlücke des ersten Verrastmittels
- 21
- erstes Kragbalkenende
- 22
- zweites Kragbalkenende
- 23
- Schwenkmittelaufnahme
- 24
- erster Spannnocken
- 25
- zweiter Spannnocken
- 26
- erste Anliegefläche
- 27
- zweite Anliegefläche
- 28
- Antriebsstrang
- 29
- Getriebeeingangswelle
- 30
- Getriebeausgangswelle
- 31
- Antriebsaggregat
- 32
- Abtriebswelle
- 33
- Verbraucher
- 34
- Kraftfahrzeug
- 35
- Rotationsachse
- 36
- linkes Antriebsrad
- 37
- rechtes Antriebsrad
- 38
- Fahrerkabine
- 39
- Längsachse
- 40
- Motorachse
- 41
- erster außenseitiger Querhaltehaken
- 42
- zweiter außenseitiger Querhaltehaken
- 43
- erster innenseitiger Querhaltehaken
- 44
- zweiter innenseitiger Querhaltehaken
- 45
- erste außenseitige Querhaltehakenaufnahme
- 46
- zweite außenseitige Querhaltehakenaufnahme
- 47
- erste innenseitige Querhaltehakenaufnahme
- 48
- zweite innenseitige Querhaltehakenaufnahme
- 49
- konventionelle Gleitschiene
- 50
- Lasttrum
- 51
- Leertrum
- 52
- Schwenkmittel
- 53
- erstes Zahnpaar
- 54
- zweites Zahnpaar
- 55
- zweiter Zahn des zweiten Verrastmittels
- 56
- erste Zahnlücke des zweiten Verrastmittels
- 57
- zweites Verrastmittelpaar
- 58
- drittes Zahnpaar
- 59
- dritter Zahn des dritten Verrastmittels
- 60
- dritte Zahnlücke des vierten Verrastmittels
- 61
- viertes Zahnpaar
- 62
- vierter Zahn des vierten Verrastmittels
- 63
- vierte Zahnlücke des dritten Verrastmittels
- 64
- Fügerichtung
- 65
- Löserichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10017005 A1 [0002]
- WO 2014/012741 A1 [0002]
