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Die Erfindung betrifft eine Umschlingungskette für ein, insbesondere stufenlos einstellbares, Getriebe eines Kraftfahrzeuges, mit einer in einer Laufebene anordenbaren seriellen Anordnung aus Kettengliedern, die ineinandergreifen und dabei Gelenke ausbilden, über die die Kettenglieder gelenkig verbunden sind.
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Die Druckschrift
DE 100 25 879 A1 zeigt eine entsprechende Umschlingungskette für ein stufenlos einstellbares Getriebe eines Kraftfahrzeuges. Die Umschlingungskette weist eine in einer Laufebene anordenbare serielle Anordnung aus ringförmigen Kettengliedern (dort „ringförmige Baugruppen“ genannt) auf, die ineinandergreifen und dabei Gelenke ausbilden, über die die Kettenglieder gelenkig verbunden sind.
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Weiterhin zeigt diese Druckschrift auch ein entsprechendes stufenlos einstellbares Getriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Kegelscheibenpaar, einem zweiten Kegelscheibenpaar und besagter Umschlingungskette, die im Drehmomentfluss zwischen dem ersten Kegelscheibenpaar und dem zweiten Kegelscheibenpaar in Laufebene angeordnet ist.
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Ein entsprechendes stufenlos einstellbares Getriebe wird auch als CVT-Getriebe bezeichnet (CTV: Continuously Variable Transmission). Dabei ist die Umschlingungskette, oder allgemeiner das Umschlingungsmittel, im Drehmomentfluss zwischen einem ersten Kegelscheibenpaar des Getriebes und einem zweiten Kegelscheibenpaar angeordnet.
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Eine andere Art der Umschlingungskette für stufenlos einstellbare Getriebe ist die Laschenkette mit Laschen und Druckstücken. Bei derartigen Laschenketten ist es bekannt, die gelenkige Verbindung zwischen den Kettenlaschen über zweiteilige Wiegedruckstücke zu gestalten, die ein Wiegegelenk bilden. Eine solche Laschenkette ist beispielsweise in der
DE 103 29 708 A1 gezeigt.
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NVH-Verhalten (NVH: Noise, Vibration, Harshness) und Festigkeit sind die dominierenden Themen bei der Weiterentwicklung von Umschlingungsketten und anderen Umschlingungsmitteln für besagte Getriebe. Weitere Themen sind die Verbesserung von Wirkungsgrad und Verschleiß und das Erreichen eines möglichst kleinen Laufradius.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Umschlingungskette für einen verschleiß- und reibungsarmen Lauf anzugeben.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Bei der erfindungsgemäßen Umschlingungskette mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen ist vorgesehen, dass die Kettenglieder zum einen Teil als längs der Laufebene ausgerichtete Längsglieder und zum anderen Teil als quer zu dieser Laufebene ausgerichtete Querglieder ausgebildet sind und die Längs- und Querglieder abwechselnd ineinandergreifen, wobei die dabei ausgebildeten Gelenke als Wiegegelenke ausgebildet sind. Auf diese Weise ist es möglich, einen verschleiß- und reibungsarmen Betrieb zu gewährleisten.
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Die Kettenglieder weisen integral die Funktion eines abwiegenden/abwälzenden Gelenkes, wie man es von Laschenketten mit Wiegedruckstücken kennt, aber einen höheren Füllgrad des Bauraums und damit gegenüber bekannten Umlaufketten eine verbesserte Festigkeit auf.
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Sowohl die Längsglieder als auch Querglieder haben die Form einer in sich geschlossene stabartige Struktur, also eine im weitesten Sinne ringartige Form. Lässt man außer Betracht, dass die Kette als Umschlingungskette ausgebildet ist und somit keine Enden aufweist, so ist die Kette in der Art einer klassischen Ankerkette ausgestaltet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist jedes der Kettenglieder zwei Gelenkbereiche zur Bildung je eines der Wiegegelenke mit entsprechenden Gelenkbereichen der beiden benachbarten Kettenglieder auf, wobei die Gelenkbereiche zum Abwälzen aneinander ausgeführt sind. Dazu ist zumindest einer der Gelenkbereiche, vorzugsweise beide, bauchig (konvex) ausgeführt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist jedes der Kettenglieder eine Kontur auf, die einer rechteckigen Rahmenform entspricht. Die beiden Gelenkbereiche eines jeden dieser Kettenglieder werden von zwei einander gegenüberliegend angeordneten Rahmenstrukturen der Rahmenform gebildet.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind an zumindest einer der Flanken der Umschlingungskette Strukturen zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung mit einem rollenartigen Maschinenelement, insbesondere einem Kegelscheibenpaar, des Getriebes angeordnet. Vorzugsweise sind an beiden Flanken der Umschlingungskette derartige Strukturen angeordnet.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein stufenlos einstellbares Getriebe für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Kegelscheibenpaar, einem zweiten Kegelscheibenpaar und einer Umschlingungskette, die im Drehmomentfluss zwischen dem ersten Kegelscheibenpaar und dem zweiten Kegelscheibenpaar angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass die Umschlingungskette als vorstehend beschriebene Umschlingungskette ausgebildet ist. Der prinzipielle Aufbau eines derartigen Getriebes ist beispielsweise aus der eingangs erwähnten Druckschrift
DE 100 25 879 A1 bekannt.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: einen Abschnitt einer Umschlingungskette gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Ansicht von schräg oben,
- 2: die Umschlingungskette der 1 in einer Schnittdarstellung entlang der Laufebene der Umschlingungskette,
- 3 die Umschlingungskette der 1 in einer Schnittdarstellung quer zur Laufebene der Umschlingungskette,
- 4: einen Abschnitt einer Umschlingungskette gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Ansicht von schräg oben,
- 5: einen Abschnitt einer Umschlingungskette gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittdarstellung quer zur Laufebene,
- 6 die Umschlingungskette der 5 in einer Schnittdarstellung in Laufebene,
- 7: einen Abschnitt einer Umschlingungskette gemäß der vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Draufsicht von oben und
- 8: diverse Varianten der vierten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittdarstellung in Laufebene.
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Die 1 zeigt einen Abschnitt eines Umschlingungsmittels, das als Umschlingungskette ausgebildet ist. Diese Umschlingungskette weist eine serielle Anordnung 10 einer Vielzahl von ineinander greifendenden Kettengliedern 12, 14 auf. Die Umschlingungskette 10 ist hier also eine Gliederkette. Mögliche weitere Komponenten der Umschlingungskette sind nicht gezeigt. Die gezeigte Umschlingungskette ist ein Umschlingungsmittel für ein stufenlos einstellbares Getriebe eines Kraftfahrzeuges.
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Die Kettenglieder 12, 14 sind in der seriellen Anordnung 10 immer abwechselnd als Längsglieder 12 und als quer zu diesen Längsgliedern 12 ausgerichteten Querglieder 14 ausgebildet. Dier Kettenglieder 12, 14, also sowohl Längs- als auch Querglieder 12, 14, weisen jeweils eine Kontur auf, die einer rechteckigen Rahmenform entspricht. Zwei einander gegenüberliegend angeordneten Rahmenstrukturen der Rahmenform bilden Gelenkbereiche 16. Die Längs- und Querglieder 12, 14 greifen nun abwechselnd ineinander, sodass jeweils ein Gelenkbereich 16 eines Längsglieds 12 und ein Gelenkbereich 16 eines Querglieds 14 aneinander liegen und ein Gelenk 18 bilden, über das die Kettenglieder 12, 14 gelenkig verbunden sind. Die Gelenke 18 sind dabei als Wiegegelenke 20 ausgebildet. Zu diesem Zweck sind die Gelenkbereiche 16 auf ihrer Innenseite bauchig ausgeführt und ermöglichen so das für Wiegegelenke 20 typische Abwälzen der Gelenkbereiche 16 aufeinander.
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Bei der Nutzung der Umschlingungskette im Getriebe ergibt sich in der Regel eine Laufebene 22, in der die Umschlingungskette im Getriebe läuft. Die Gelenkachsen der Wiegegelenke 22 verlaufen immer senkrecht zu dieser Laufebene 22 und die Begriffe „längs“ und „quer“ der Längs- und Querglieder 12, 14 beziehen sich ebenfalls auf diese Laufebene 22.
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Das Umschlingungsmittel bzw. die Umschlingungskette ist zur Übertragung von Kräften und Drehmomenten in einem (nicht gezeigten) Kegelscheibenumschlingungsgetriebe eingerichtet, wobei ein derartiges Kegelscheibenumschlingungsgetriebe beispielsweise im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen einer Antriebsmaschine und der angetriebenen Achse angeordnet ist. Das stufenlos einstellbare Getriebe passt die Getriebe-Übersetzung an die jeweiligen Fahrverhältnisse und Betriebsbedingungen der Antriebsmaschine beziehungsweise an die Anforderung des Fahrers an die Antriebsmaschine, beispielsweise aufgrund einer Fahrpedalbetätigung, an.
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Das Umschlingungsmittel bzw. die Umschlingungskette verbindet innerhalb des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes zwei Kegelscheibenpaare oder Kegelscheibensätze im Kraftfluss oder Drehmomentfluss, wobei durch eine Variation des Laufradius der Umschlingungskette in Bezug auf die Achse der jeweiligen Kegelscheibenpaare eine Übersetzungsänderung realisierbar und gezielt steuerbar ist. Diese kann mittels einer Steuereinheit gezielt gesteuert werden. Das eine Kegelscheibenpaar des Getriebes ist zumindest mit einer Getriebeeingangswelle verbunden beziehungsweise verbindbar und das andere Kegelscheibenpaar ist mit einer Abtriebswelle des Getriebes verbunden beziehungsweise verbindbar.
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Die 2 zeigt die bereits in 1 dargestellte Umschlingungskette in einer Schnittdarstellung entlang der Laufebene 22 der Umschlingungskette. In dieser Darstellung ist gut erkennbar, dass jedes der Kettenglieder 12; 14 zwei Gelenkbereiche 16 zur Bildung je eines der Wiegegelenke 20 mit den entsprechenden Gelenkbereichen 16 der beiden benachbarten Kettenglieder 14; 12 aufweist, wobei die Gelenkbereiche 16 zum Abwälzen aneinander bauchig ausgeführt sind.
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Die 3 zeigt die bereits in den 1 und 2 gezeigte Umschlingungskette in einer Schnittdarstellung senkrecht zur Laufebene 22 der Umschlingungskette.
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Die 4 bis 8 zeigen diverse Varianten der Umschlingungskette. Diese Varianten weisen sehr viele Übereinstimmungen mit der in den 1 - 3 gezeigten ersten Umschlingungskette auf, sodass im Folgenden hauptsächlich auf die Unterschiede zu dieser Variante der Umschlingungskette eingegangen wird.
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Die 4 zeigt einen Abschnitt einer weiteren Ausführungsform der Umschlingungskette in einer Ansicht von schräg oben. An beiden Flanken 24, 26 der Umschlingungskette sind Strukturen 28 zur Herstellung eines Formschlusses mit einem rollenartigen Maschinenelement, insbesondere einem Kegelscheibenpaar, des Getriebes angeordnet. Im hier gezeigten Beispiel sind an jedem der Querglieder 14 zwei Strukturen 28 angeordnet. Diese sind als Pin oder Zapfen mit abgerundetem Kopf ausgebildet.
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Die 5 zeigt einen Abschnitt noch einer weiteren Ausführungsform der Umschlingungskette in einer Schnittdarstellung quer zur Laufebene 22. Auch hier sind an beiden Flanken 24, 26 der Umschlingungskette Strukturen 28 zur Herstellung eines Formschlusses mit einem rollenartigen Maschinenelement, insbesondere einem Kegelscheibenpaar, des Getriebes angeordnet. Auch hier sind an jedem der Querglieder 14 zwei Strukturen 28 angeordnet. Diese sind jedoch als verbleibende Teile der sonst in diesem Bereich des jeweiligen Quergliedes 14 durch Materialabtrag in ihrer Materialstärke verringerten Rahmenstruktur ausgebildet.
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Die dargestellten Kettenglieder 12, 14 mit ihrer ringartigen Struktur können nicht an einem Stück gefertigt werden, da dann eine Montage der Kette nicht möglich ist. Es besteht prinzipiell aber die Möglichkeit einer Herstellung über 3D-Druck oder Sinterverfahren. Bei der Kette werden die Kettenglieder 12, 14 ineinander gebogen und die Enden entweder Verscheißt oder offengelassen.
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Eine Möglichkeit ist es, zur Montage eines (oder beide) Glieder 12, 14 an einer Seite offen zu lassen um damit eine Montage zu ermöglichen. Die 6 zeigt eine entsprechende Umschlingungskette (beispielsweise entsprechend der 3 oder der 5) in einer Schnittdarstellung in Laufebene 22, bei der die Längsglieder 12 auf einer Seite (in der Darstellung die Oberseite) je eine Lücke 30 für die Montage aufweisen.
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Da eine solche „Montagelücke“ 30 relativ groß ausfallen muss, ist ein nachträgliches Schweißen schwierig. Sollte ein Offenbleiben der Lücke 30 aufgrund der Anforderungen an die Festigkeit nicht möglich sein (Kettenglieder könnten sich aufbiegen), könnte ein Schließelement 32 eingefügt werden, wie in 7 gezeigt.
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Die 7 zeigt einen Abschnitt noch einer weiteren Ausführungsform der Umschlingungskette in Draufsicht von oben, bei der ein Schließelement 32 in die Lücke 30 eingefügt ist. Alternativ zu einer Lücke 30 könnte auch ein ganzer Bügel separat montiert werden. Das Schließelement 32 wird in diesem Beispiel von der Seite eingeschoben. Die 8 zeigt diverse Ausführungs-Varianten der Umschlingungskette - jeweils in Schnittdarstellung in Laufebene 22. Das jeweilige Schließelement 32 wird jeweils über eine Schwalbenschwanz-Zinkung in der Lücke 30 befestigt.
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Derartige Lücke-Schließelement-Kombinationen lassen sich für Längs- wie Querglieder 12, 14 realisieren.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Umschlingungskette
- 12
- Längsglied (Kettenglied)
- 14
- Querglied (Kettenglied)
- 16
- Gelenkbereich
- 18
- Gelenk
- 20
- Wiegegelenk
- 22
- Laufebene
- 24
- Flanke
- 26
- Flanke, gegenüberliegende
- 28
- Struktur
- 30
- Lücke im Längsglied
- 32
- Schließelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10025879 A1 [0002, 0015]
- DE 10329708 A1 [0005]
