DE102018106774A1

DE102018106774A1 - Kegelscheibenanordnung für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit verschachtelten Komponenten

Info

Publication number: DE102018106774A1
Application number: DE102018106774.7A
Authority: DE
Inventors: Kornelius Wiegert; Manuel Falk; Raphael Klima
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2019-09-26
Also published as: DE112019001456A5; CN111542708A; US20230160463A1; WO2019179554A1

Abstract

Kegelscheibenanordnung (1) für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, aufweisend:- eine Welle (2), die um eine Rotationsachse (3) rotierbar ist;- zumindest ein Lager (4, 5), mittels dem die Welle (2) lagerbar ist;- eine erste Kegelscheibe (6), die verdrehfest und in einer axialen Richtung (7) mit der Welle (2) fest verbunden ist;- eine zweite Kegelscheibe (8), die verdrehfest mit der Welle (2) verbunden und relativ zu der Welle (2) in der axialen Richtung (7) verstellbar ist;- ein Zahnrad (9), das verdrehfest mit der Welle (2) verbunden ist; und- ein Stellglied (10) zum Verstellen der zweiten Kegelscheibe (8), das eine Feder (11) und einen Kolben (12) umfasst, wobei die Feder (11) und der Kolben (12) mit dem Zahnrad (9) oder mit dem zumindest einen Lager (4, 5) in der axialen Richtung (7) zumindest teilweise verschachtelt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kegelscheibenanordnung für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, beispielsweise nach Art eines CVT-Getriebes (continuously variable transmission), bevorzugt für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere wird das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe in Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine oder einer anderen Antriebseinheit zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges eingesetzt.
Ein solches Kegelscheibenumschlingungsgetriebe umfasst regelmäßig zumindest eine erste Kegelscheibenanordnung nach Art eines ersten Kegelscheibenpaars und zumindest eine zweite Kegelscheibenanordnung nach Art eines zweiten Kegelscheibenpaars mit jeweils einer in einer axialen Richtung verlagerbaren ersten Kegelscheibe und einer in der axialen Richtung feststehenden zweiten Kegelscheibe und einem zur Drehmomentübertragung zwischen den Kegelscheibenpaaren angeordneten Umschlingungsmittel. Zur Vorspannung des Umschlingungsmittels ist zwischen zumindest einer der ersten Kegelscheiben und einem in der axialen Richtung feststehenden Element eine Druckfeder in Form einer Schraubenfeder angeordnet.
Ein solches Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit zwei Kegelscheibenanordnungen ist z. B. aus der DE 198 57 710 A1 bekannt, die hiermit hinsichtlich der Beschreibung der beiden Kegelscheibenanordnungen bzw. des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes vollumfänglich in Bezug genommen wird. Nachteilig an den bekannten Kegelscheibenumschlingungsgetrieben sind deren hoher Bauraumbedarf und deren hohes Gewicht.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden und eine Kegelscheibenanordnung anzugeben, durch die Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit geringerem Bauraumbedarf und geringerem Gewicht herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Kegelscheibenanordnung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Kegelscheibenanordnung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängigen Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvollerweise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Hierzu trägt eine Kegelscheibenanordnung für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe bei, das zumindest die folgenden Komponenten aufweist

- eine Welle, die um eine Rotationsachse rotierbar ist;
- zumindest ein Lager mittels dem die Welle lagerbar ist;
- eine erste Kegelscheibe, die verdrehfest und in einer axialen Richtung mit der Welle fest verbunden ist;
- eine zweite Kegelscheibe, die verdrehfest mit der Welle verbunden und relativ zu der Welle in der axialen Richtung verstellbar ist;
- ein Zahnrad, das verdrehfest mit der Welle verbunden ist; und
- ein Stellglied zum Verstellen der zweiten Kegelscheibe, das eine Feder und einen Kolben umfasst, wobei die Feder und der Kolben mit dem Zahnrad oder mit dem zumindest einen Lager in der axialen Richtung zumindest teilweise verschachtelt sind.

Das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe kann ein stufenlos verstellbares Getriebe (Continuously Variable Transmission, CVT) sein. Das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe kann ein Variatorgetriebe sein. Das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe kann in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Eine Übersetzung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes kann stufenlos verstellbar sein. Das Kegelscheibenumschlingungsgetriebe kann ein erstes Kegelscheibenpaar in Form einer ersten Kegelscheiben Anordnung und ein zweites Kegelscheibenpaar in Form einer zweiten Kegelscheibenanordnung aufweisen. Die erste Kegelscheibenanordnung und die zweite Kegelscheibenanordnung können parallele Rotationsachsen aufweisen.
Jede Kegelscheibenanordnung weist eine Welle auf, die um eine Rotationsachse rotierbar ist. Die Welle ist mit zumindest einem Lager beispielsweise an einem Gehäuse des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes lagerbar. Bei dem zumindest einen Lager kann es sich insbesondere um ein Kugellager, Rollenlager oder Kegelrollenlager handeln. Insbesondere kann die Kegelscheibenanordnung ein erstes Lager zum Lagern der Welle an einem ersten längsseitigen Ende und ein zweites Lager zum Lagern der Welle an einem zweiten längsseitigen Ende aufweisen.
Die Kegelscheibenanordnung weist eine erste Kegelscheibe auf, die drehfest und in einer axialen Richtung, d. h. insbesondere parallel zu der Rotationsachse, mit der Welle fest verbunden ist. Die erste Kegelscheibe ist dadurch mit der Welle um die Rotationsachse drehbar aber relativ zu der Welle in der axialen Richtung nicht verstellbar. Die erste Kegelscheibe kann einstückig mit der Welle ausgebildet sein. Weiterhin weist die Kegelscheibenanordnung eine zweite Kegelscheibe auf, die verdrehfest mit der Welle verbunden und relativ zu der Welle in der axialen Richtung verstellbar ist. Hierzu kann die Welle eine Außenverzahnung und die zweite Kegelscheibe eine Innenverzahnung aufweisen, über die die Welle und die zweite Kegelscheibe miteinander verbunden sind. Die zweite Kegelscheibe ist mit der Welle um die Rotationsachse drehbar. Die erste Kegelscheibe und die zweite Kegelscheibe sind in der axialen Richtung insbesondere benachbart zueinander angeordnet, sodass ein Umschlingungsmittel des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes zwischen der ersten Kegelscheibe und der zweiten Kegelscheibe führbar ist. Die Kegelscheibenanordnung kann dadurch durch das Umschlingungsmittel antreibbar sein. Weiterhin kann das Umschlingungsmittel dadurch durch die Kegelscheibenanordnung antreibbar sein. Das Umschlingungsmittel kann ein Zugmittel sein. Das Umschlingungsmittel kann eine Kette sein. Die Kette kann eine Laschenkette sein. Die Kette kann Laschen und Druckstücke aufweisen. Die Druckstücke können zur Koppelung des Umschlingungsmittels mit den Kegelscheibenpaaren dienen. Eine Koppelung zwischen den Druckstücken und den Kegelscheiben-paaren kann reibschlüssig erfolgen. Die Laschen können zur Koppelung der Druckstücke dienen. Das Umschlingungsmittel kann abhängig von einer Übersetzung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes eine Laufposition einnehmen. Die Laufposition des Umschlingungsmittels kann sich mit einer Änderung der Übersetzung des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes ändern.
Weiterhin weist die Kegelscheibenanordnung ein Zahnrad auf, das verdrehfest mit der Welle verbunden ist. Das Zahnrad weist insbesondere eine Außenverzahnung auf. Über das Zahnrad ist insbesondere zumindest ein Antriebsrad des Kraftfahrzeugs antreibbar. Weiterhin kann über das Zahnrad die Kegelscheibenanordnung antreibbar sein.
Die Kegelscheibenanordnung weist ein Stellglied zum Verstellen der zweiten Kegelscheibe auf. Das Verstellen der zweiten Kegelscheibe dient insbesondere der Änderung eines Übersetzungsverhältnisses des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes. Das Stellglied umfasst eine Feder, die insbesondere nach Art einer Schraubenfeder ausgebildet ist. Die Feder ist insbesondere vorgespannt. Bei der Feder handelt es sich insbesondere um eine Druckfeder. Ein erstes längsseitiges Ende der Feder stützt sich insbesondere an der zweiten Kegelscheibe und ein zweites längsseitiges Ende der Feder insbesondere an einem Kolben des Stellglieds ab. Der Kolben ist insbesondere verdrehfest und in der axialen Richtung fest mit der Welle verbunden. Der Kolben ist somit mit der Welle um die Rotationsachse drehbar. Bei dem Kolben kann es sich um ein, insbesondere tiefgezogenes, Blechbauteil handeln. Der Kolben kann zudem topfförmig ausgebildet sein. Durch die Feder ist die zweite Kegelscheibe in der axialen Richtung in Richtung der ersten Kegelscheibe verstellbar. Der Kolben kann mit der zweiten Kegelscheibe einen Druckraum bilden, dem ein Druckmedium, beispielsweise ein Hydrauliköl, zuführbar ist. Mittels des Druckmediums kann die zweite Kegelscheibe insbesondere entgegen einer Federkraft der Feder in der axialen Richtung verstellbar sein. Die zweite Kegelscheibe kann einen rohrförmigen Abschnitt aufweisen, der beim Verstellen der zweiten Kegelscheibe in der axialen Richtung an einer äußeren Umfangsfläche des Kolbens geleitet. Die äußere Umfangsfläche des Kolbens kann eine Aufnahme, beispielsweise in Form einer Nut, aufweisen, in der eine Dichtung, beispielsweise nach Art einer Ringdichtung, Lippendichtung oder eines O-Rings, angeordnet sein kann. Hierdurch ist der Druckraum gegenüber einer Umgebung abdichtbar. Hinsichtlich des weiteren Aufbaus der Kegelscheibenanordnung bzw. des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes wird auf die eingangs erwähnte DE 198 57 710 A1 verwiesen. Der dort beschriebene Kraftspeicher entspricht der hier angeführten Feder.
Die Feder und der Kolben sind mit dem Zahnrad oder mit dem zumindest einen Lager in der axialen Richtung zumindest teilweise verschachtelt. Dies bedeutet insbesondere, dass die Feder und der Kolben sich mit dem Zahnrad oder dem zumindest einen Lager in der axialen Richtung zumindest teilweise überlappen. Hierdurch kann die Kegelscheibenanordnung besonders kompakt und somit mit geringem Gewicht ausgebildet werden.
Die Feder und der Kolben können zumindest teilweise in das Zahnrad oder das zumindest eine Lager eingreifen.
Das Zahnrad kann eine axiale Ausnehmung aufweisen. Hierdurch können die Feder und der Kolben in die axiale Ausnehmung des Zahnrads eingreifen.
Das zumindest eine Lager kann eine axiale Ausnehmung aufweisen. Hierdurch kann die Feder und der Kolben in die axiale Ausnehmung des zumindest einen Lagers eingreifen.
Die axiale Ausnehmung kann in einem Lagerinnenring des zumindest einen Lagers ausgebildet sein.
Die axiale Ausnehmung kann ringförmig ausgebildet sein. Die axiale Ausnehmung kann hierdurch und 360° um die Welle verlaufen.
Die Feder kann mit einem ersten axialen Ende in die axiale Ausnehmung eingreifen.
Der Kolben kann mit einem zweiten axialen Ende in die Ausnehmung eingreifen.
Der Kolben kann an dem Zahnrad oder an dem zumindest einen Lager befestigt sein. Hierzu kann der Kolben im Bereich einer Ausnehmung des Zahnrads oder des zumindest einen Lagers einen Außendurchmesser aufweisen, der (im Wesentlichen) einem Innendurchmesser der Ausnehmung entspricht.
Der Kolben, die Feder, das Zahnrad und das zumindest eine Lager können benachbart zueinander auf der Welle angeordnet sein.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figur eine besonders bevorzugte Variante der Erfindung zeigt, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigt beispielhaft und schematisch:

1: eine Kegelscheibenanordnung im Längsschnitt.

Die 1 zeigt eine Kegelscheibenanordnung 1 im Längsschnitt. Die Kegelscheibenanordnung 1 weist eine Welle 2 auf, die um eine Rotationsachse 3 rotierbar ist. Die Welle 2 ist mit einem ersten Lager 4 und einem zweiten Lager 5 an einem hier nicht gezeigten Gehäuse eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes lagerbar. Das erste Lager 4 und das zweite Lager 5 sind nach Art von Kugellagern ausgebildet. Zudem weist das erste Lager 4 einen Lagerinnenring 14 und einen Lageraußenring 18 auf. Eine erste Kegelscheibe 6 ist einstückig mit der Welle 2 ausgebildet. Hierdurch ist die erste Kegelscheibe 6 verdrehfest und in einer axialen Richtung 7 mit der Welle 2 fest verbunden. Die erste Kegelscheibe 6 ist mit der Welle 2 um die Rotationsachse 3 drehbar. Weiterhin ist mit der Welle 2 eine zweite Kegelscheibe 8 über eine Linksverzahnung 20 verdrehfest verbunden. Die zweite Kegelscheibe 8 ist somit mit der Welle 2 um die Rotationsachse 3 drehbar. Weiterhin ist die zweite Kegelscheibe 8 in der axialen Richtung 7 relativ zu der Welle 2 verstellbar. Zur Verstellung der zweiten Kegelscheibe 8 weist die Kegelscheibenanordnung 1 ein Stellglied 10 auf, das eine Feder 11 und einen Kolben 12 umfasst. Bei der Feder 11 handelt es sich um eine Schraubenfeder, die sich mit einem längsseitigen Ende an der zweiten Kegelscheibe 8 und mit einem gegenüberliegenden längsseitigen Ende an einem Zahnrad 9 abstützt. Das Zahnrad 9 ist verdrehfest und in der axialen Richtung 7 fest mit der Welle 2 verbunden. Die Feder 11 ist vorgespannt, sodass diese die zweite Kegelscheibe 8 in der axialen Richtung 7 in Richtung der ersten Kegelscheibe 6 drückt. Hierdurch ist die zweite Kegelscheibe 8 durch die Feder 11 in der axialen Richtung 7 in Richtung der ersten Kegelscheibe 6 verstellbar. Beim Verstellen der zweiten Kegelscheibe 8 gleitet ein rohrförmiger Abschnitt 19 der zweiten Kegelscheibe 8 mit einer inneren Umfangsfläche 21 entlang einer radialen äußeren Umfangsfläche 22 des Kolbens 12. An der äußeren Umfangsfläche 22 weist der Kolben 12 eine umlaufenden Nut 23 auf, in der eine Dichtung 24 nach Art eines Dichtungsrings angeordnet ist. Die Dichtung 24 dichtet einen Druckraum 17 für ein Druckmedium gegenüber einer Umgebung ab. Durch das Druckmedium ist die zweite Kegelscheibe 8 entgegen der Federkraft der Feder 11 in die radiale Richtung 7 von der ersten Kegelscheibe 6 wegbewegbar, sodass sich ein Abstand zwischen der ersten Kegelscheibe 6 und der zweiten Kegelscheibe 8 vergrößert. Das Zahnrad 9 weist eine ringförmige Ausnehmung 13 auf, in die die Feder 11 mit ihrem ersten axialen Ende 15 und der Kolben 12 mit seinem zweiten axialen Ende 16 eingreifen und somit mit dem Zahnrad 9 verschachtelt sind. Der Kolben 12 ist mit seinem zweiten axialen Ende 16 zudem an der Ausnehmung 13 des Zahnrad 9 befestigt. In einer alternativen Ausführungsform kann die Position des Zahnrad 9 und des ersten Lagers 4 getauscht werden und die Ausnehmung 13 in dem Lagerinnenring 14 des ersten Lagers 4 ausgebildet sein.
Durch die vorliegende Erfindung ist eine Kegelscheibenanordnung für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe besonders kompakt und leicht ausgestaltbar.
Bezugszeichenliste

1: Kegelscheibenanordnung
2: Welle
3: Rotationsachse
4: erstes Lager
5: zweites Lager
6: erste Kegelscheibe
7: axiale Richtung
8: zweite Kegelscheibe
9: Zahnrad
10: Stellglied
11: Feder
12: Kolben
13: Ausnehmung
14: Lagerinnenring
15: erstes axiales Ende
16: zweites axiales Ende
17: Druckraum
18: Lageraußenring
19: rohrförmiger Abschnitt
20: Längsverzahnung
21: innere Umfangsfläche
22: äußere Umfangsfläche
23: Nut
24: Dichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19857710 A1 [0003, 0011]

Claims

Kegelscheibenanordnung (1) für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, aufweisend: - eine Welle (2), die um eine Rotationsachse (3) rotierbar ist; - zumindest ein Lager (4, 5), mittels dem die Welle (2) lagerbar ist; - eine erste Kegelscheibe (6), die verdrehfest und in einer axialen Richtung (7) mit der Welle (2) fest verbunden ist; - eine zweite Kegelscheibe (8), die verdrehfest mit der Welle (2) verbunden und relativ zu der Welle (2) in der axialen Richtung (7) verstellbar ist; - ein Zahnrad (9), das verdrehfest mit der Welle (2) verbunden ist; und - ein Stellglied (10) zum Verstellen der zweiten Kegelscheibe (8), das eine Feder (11) und einen Kolben (12) umfasst, wobei die Feder (11) und der Kolben (12) mit dem Zahnrad (9) oder mit dem zumindest einen Lager (4, 5) in der axialen Richtung (7) zumindest teilweise verschachtelt sind.
Kegelscheibenanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Feder (11) und der Kolben (12) zumindest teilweise in das Zahnrad (9) oder das zumindest eine Lager (4, 5) eingreifen.
Kegelscheibenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zahnrad (9) eine axiale Ausnehmung (13) aufweist.
Kegelscheibenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Lager (4, 5) eine axiale Ausnehmung (13) aufweist.
Kegelscheibenanordnung (1) nach Anspruch 4, wobei die axiale Ausnehmung (13) in einem Lagerinnenring (14) des zumindest einen Lagers (4, 5) ausgebildet ist.
Kegelscheibenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die axiale Ausnehmung (13) ringförmig ausgebildet ist.
Kegelscheibenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Feder (11) mit einem ersten axialen Ende (15) in die axiale Ausnehmung (13) eingreift.
Kegelscheibenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der Kolben (12) mit einem zweiten axialen Ende (16) in die Ausnehmung (13) eingreift.
Kegelscheibenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolben (12) an dem Zahnrad (9) oder an dem zumindest einen Lager (4, 5) befestigt ist.
Kegelscheibenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolben (12), die Feder (11), das Zahnrad (9) und das zumindest eine Lager (4, 5) benachbart zueinander auf der Welle (2) angeordnet sind.