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Die Erfindung betrifft eine Dämpfereinrichtung für ein Umschlingungsmittel eines Umschlingungsgetriebes, ein Umschlingungsgetriebe mit einer solchen Dämpfereinrichtung, einen Antriebsstrang mit einem solchen Umschlingungsgetriebe, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang, sowie ein Spritzgussverfahren und ein Fertigungsverfahren zum Herstellen einer solchen Dämpfereinrichtung.
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Ein Umschlingungsgetriebe, auch als Kegelscheibenumschlingungsgetriebe oder als CVT (engl.: continuous variable transmission) bezeichnet, für einen Antriebsstrang, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs umfasst zumindest ein auf einer ersten Welle angeordnetes erstes Kegelscheibenpaar und ein auf einer zweiten Welle angeordnetes zweites Kegelscheibenpaar sowie ein zur Drehmomentübertragung zwischen den Kegelscheibenpaaren vorgesehenes Umschlingungsmittel. Ein Kegelscheibenpaar umfasst zwei Kegelscheiben, welche mit korrespondierenden Kegelflächen aufeinander zu ausgerichtet sind und relativ zueinander axial bewegbar sind. Die (erste) Kegelscheibe, auch als Losscheibe oder Wegscheibe bezeichnet, ist entlang Ihrer Wellenachse verlagerbar und die (zweite) Kegelscheibe, auch als Festscheibe bezeichnet, steht in Richtung der Wellenachse fest. Solche Umschlingungsgetriebe sind seit langem, beispielsweise aus der
DE 100 17 005 A1 oder der
WO 2014/012 741 A1 , bekannt.
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Im Betrieb des Umschlingungsgetriebes wird das Umschlingungsmittel infolge der Kegelflächen der Kegelscheiben mittels einer relativen Axialbewegung der Kegelscheiben eines Kegelscheibenpaars zwischen einer inneren Position (kleiner Wirkkreis) und einer äußeren Position (großer Wirkkreis) in einer radialen Richtung verlagert. Das Umschlingungsmittel läuft damit auf einem veränderbaren Wirkkreis, also mit veränderbarem Laufradius, ab. Dadurch ist eine unterschiedliche Drehzahlübersetzung und Drehmomentübersetzung von einem Kegelscheibenpaar auf das andere Kegelscheibenpaar stufenlos einstellbar.
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Das Umschlingungsmittel bildet zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren zwei Trume, wobei je nach der Konfiguration und nach der Rotationsrichtung der Kegelscheibenpaare, eines der Trume ein Zugtrum und das andere Trum ein Schubtrum, beziehungsweise ein Lasttrum und ein Leertrum bilden.
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Die Richtung senkrecht zu dem (jeweiligen) Trum und von innenseitig nach außenseitig oder umgekehrt weisend wird als Transversalrichtung bezeichnet. Die Transversalrichtung des ersten Trums ist daher nur bei gleich großen Laufradien an den beiden Kegelscheibenpaaren parallel zu der Transversalrichtung des zweiten Trums. Die Richtung senkrecht zu den beiden Trumen und von einer Kegelscheibe zu jeweils der anderen Kegelscheibe eines Kegelscheibenpaares weisend wird als Axialrichtung bezeichnet. Dies ist also eine zu den Rotationsachsen der Kegelscheibenpaare parallele Richtung. Die dritte Raumrichtung in der (idealen) Ebene des (jeweiligen) Trums wird als Laufrichtung beziehungsweise als Gegenlaufrichtung oder als longitudinale Richtung bezeichnet. Die Laufrichtung, Transversalrichtung und Axialrichtung spannen somit ein (im Betrieb) mitbewegtes kartesisches Koordinatensystem auf. Es ist zwar angestrebt, dass die Laufrichtung die ideal kürzeste Verbindung zwischen den anliegenden Laufradien der beiden Kegelscheibenpaare bildet, aber im dynamischen Betrieb kann die Ausrichtung des jeweiligen Trums kurzfristig oder dauerhaft von dieser ideal kürzesten Verbindung abweichen.
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Bei solchen Umschlingungsgetrieben ist im Freiraum zwischen den Kegelscheibenpaaren zumindest eine Dämpfervorrichtung vorgesehen. Eine solche Dämpfervorrichtung ist an dem Zugtrum und/oder an dem Schubtrum des Umschlingungsmittels anordenbar und dient zur Führung und damit zur Einschränkung von Schwingungen des Umschlingungsmittels. Eine solche Dämpfervorrichtung ist schwerpunktmäßig hinsichtlich einer akustikeffizienten Zugmittelführung (Umschlingungsmittelführung) auszulegen. Dabei sind die Länge der anliegenden (Gleit-) Fläche zum Führen des Umschlingungsmittels und die Steifigkeit der Dämpfervorrichtung entscheidende Einflussfaktoren. Eine Dämpfervorrichtung ist beispielsweise als Gleitschuh beziehungsweise als Gleitführung mit lediglich einseitiger, meist bauraumbedingt (transversal zu dem Umschlingungsmittel) innenseitiger, also zwischen den beiden Trumen angeordneter, Gleitfläche ausgeführt. Alternativ ist die Dämpfervorrichtung als Gleitschiene mit beidseitiger Gleitfläche, also sowohl außenseitiger, also außerhalb des gebildeten Umschlingungskreises, als auch innenseitiger Gleitfläche zu dem betreffenden Trum des Umschlingungsmittels ausgebildet. Eine Gleitfläche wird auch als Anliegefläche oder Führungsfläche bezeichnet. Bei einer Gleitschiene werden die beiden einander transversal gegenüberliegenden Gleitflächen gemeinsam als Führungskanal oder Gleitkanal bezeichnet.
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Die Dämpfervorrichtung ist mittels einer Schwenkmittelaufnahme auf einem Schwenkmittel mit einer Schwenkachse gelagert, wodurch ein Verschwenken der Dämpfervorrichtung um die Schwenkachse ermöglicht ist. In einigen Anwendungen ist die Dämpfervorrichtung zudem transversal bewegbar, sodass die Dämpfervorrichtung einer (steileren Oval-) Kurve folgt, welche von einer Kreisbahn um die Schwenkachse abweicht. Die Schwenkachse bildet also das Zentrum eines (zweidimensionalen) Polarkoordinatensystems, wobei die (reine) Schwenkbewegung also der Änderung des Polarwinkels und die Transversalbewegung der Änderung des Polarradius entspricht. Diese die Schwenkbewegung überlagernde, also superponierte, translatorische Bewegung wird im Folgenden der Übersichtlichkeit halber außer Acht gelassen und unter dem Begriff Schwenkbewegung zusammengefasst. Die Schwenkachse ist quer zu der Laufrichtung des Umschlingungsmittels, also axial, ausgerichtet. Damit ist sichergestellt, dass beim Verstellen der Wirkkreise (Laufradien) des Umschlingungsgetriebes die Dämpfervorrichtung der daraus resultierenden neuen (tangentialen) Ausrichtung des Umschlingungsmittels geführt folgen kann.
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Dämpfereinrichtungen bestehen zurzeit aus Kunststoff, zum Beispiel einem reibungsarmen Polyamid. Infolge eines betriebsbedingten Temperaturanstiegs im Umschlingungsgetriebe sinkt die Steifigkeit der Gleitschiene derart stark, dass das Spiel zum Umschlingungsmittel steigt. Dieser Effekt hat einen negativen Einfluss auf die Dämpfungseigenschaften der Gleitschiene und damit eine steigende Geräuschemission des Umschlingungsgetriebes zur Folge.
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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.
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Die Erfindung betrifft eine Dämpfereinrichtung für ein Umschlingungsmittel eines Umschlingungsgetriebes, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - zumindest eine Gleitfläche;
- - eine Lagerfläche für ein Schwenkmittel; und
- - zumindest einen Trägerkörper,
wobei die zumindest eine Gleitfläche und die Lagerfläche jeweils einen Teil einer Oberfläche des zumindest einen Trägerkörpers bilden.
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Die Dämpfereinrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass einzig der zumindest eine Trägerkörper aus einem Verbund-verstärkten Kunststoff gebildet ist.
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Es wird im Folgenden auf die genannten mitbewegten Raumrichtungen Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, transversale Richtung oder Laufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
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Die Dämpfereinrichtung ist gemäß dem Stand der Technik zum Führen beziehungsweise Dämpfen eines Umschlingungsmittels beziehungsweise zumindest eines Trums eines Umschlingungsmittels eines Umschlingungsgetriebes eingerichtet. Das Umschlingungsmittel und das Umschlingungsgetriebe sind beispielsweise vorbekannt ausgeführt. Das Umschlingungsmittel ist beispielsweise eine Laschenkette mit Wiegedruckstücken in einem Zugmitteltrieb oder ein Schubgliederband in einem Schubgliedertrieb.
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Die Dämpfereinrichtung umfasst zumindest eine Gleitfläche, welche zum Anliegen an dem Umschlingungsmittel in einem als Trum ausgeformten Bereich eingerichtet ist. Ausgeführt als Gleitführung ist eine einzige, beispielsweise transversal innere, Gleitfläche vorgesehen. Ausgeführt als Gleitschiene ist ein Paar von Gleitflächen als Gleitkanal transversal beidseitig des zu führenden Trums des Umschlingungsmittels vorgesehen. Damit die zumindest eine Gleitfläche entsprechend der (Soll-) Ausrichtung des zu führenden Trums nachführbar ist, ist eine Lagerfläche für ein die Dämpfereinrichtung aufnehmendes Schwenkmittel vorgesehen. Das Schwenkmittel ist oftmals als stehendes Bauteil, beispielsweise als Rohr, ausgeführt und zwischen der Lagerfläche und dem Schwenkmittel findet eine Relativbewegung statt, wenn die Dämpfereinrichtung der geänderten Ausrichtung des Trums folgt. Das Schwenkmittel lagert die Dämpfereinrichtung schwenkbar und in einer Ausführungsform zusätzlich zumindest einseitig, bevorzugt beidseitig, axial. In einer Ausführungsform ist die Lagerfläche (zusätzlich) zum axialen Abstützen an einem weiteren Bauteil, beispielsweise dem Getriebegehäuse des Umschlingungsgetriebes eingerichtet.
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Sowohl an der Lagerfläche als auch an der zumindest einen Gleitfläche ist eine geringe Reibkraft erwünscht. Daher sind vorbekannte Dämpfereinrichtungen aus einem reibungsarmen Werkstoff gefertigt, beispielsweise einem Polyamid.
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Der zumindest eine Trägerkörper ist hinsichtlich Masse und Volumen-Ausdehnung der Hauptbestandteil der Dämpfereinrichtung. Dieser umfasst die Aufgabe des Haltens der zumindest einen Gleitfläche und der Lagerfläche in der geometrisch gewünschten Lage sowie damit einhergehend die Versteifung der Dämpfereinrichtung. Der zumindest eine Trägerkörper weist in einer Ausführungsform dazu weitere separate Elemente auf, beispielsweise einen Versteifungskern, eine Versteifungsklammer, sowie Rippen und Stege. Bevorzugt ist ein solcher Trägerkörper einstückig mittels eines einzigen formgebenden Verfahrens, besonders bevorzugt ohne separate vorgefertigte Einsätze gebildet. Dadurch wird die Herstellung einfacher und kostengünstiger.
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Für viele Anwendungen ist es vorteilhaft, die Dämpfereinrichtung mehrteilig, beispielsweise zweiteilig, auszuführen, beispielsweise für eine einfache Montierbarkeit in einem Umschlingungsgetriebe. Dann sind zwei oder mehr separate Trägerkörper vorgesehen, welche miteinander mechanisch, beispielsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise als 1-Klick-Schiene, miteinander verbunden sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Trägerkörper vorgesehen, welche jeweils baugleich hinsichtlich der zumindest einen Gleitfläche und der Lagerfläche, oder insgesamt identisch ausgeführt. Die beiden Trägerkörper weisen bevorzugt jeweils einen, beispielsweise gleichen, Anteil der jeweiligen Gleitfläche und/oder der Lagerfläche auf. Diese Flächen sind als Teil einer Oberfläche des zumindest einen Trägerkörpers gebildet. Diese Flächen nehmen also hinsichtlich der Masse und der Volumen-Ausdehnung nur einen geringen Bestandteil der Dämpfereinrichtung ein. Beispielsweise sind die Flächen mit einer gerade so dicken Schicht von dem Trägerkörper abgesetzt, dass eben dort zuverlässig eine gewünschte Oberflächeneigenschaft gebildet ist.
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Die Dämpfereinrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass einzig der zumindest eine Trägerkörper aus einem Verbund-verstärkten Kunststoff gebildet ist.
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Der Einsatz eines Verbund-verstärkten Kunststoffs als Werkstoff für den Trägerkörper hat eine Vielzahl von Vorteilen. Jedoch bringt ein Verbund-verstärkter Kunststoff einen gravierenden Nachteil mit sich, nämlich dass ein geeignetes Verbund-Verstärkungsmittel auf ein Schwenkmittel und für ein Umschlingungsmittel bei einer Relativbewegung abrasiv wirkt, womit das Spiel über die Lebensdauer zunimmt. Damit ist die Schwenkbewegung und/oder die Dämpfungswirkung der Dämpfereinrichtung beeinträchtigt.
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Es muss also dafür gesorgt sein, dass das Umschlingungsmittel und das Schwenkmittel über die Lebensdauer mit dem Verbund-Verstärkungsmittel nicht in direkten Kontakt kommen, also vor diesem geschützt ist. Dazu sind die Flächen als Verbund-verstärkungsmittelfreie Oberflächen beziehungsweise Außenschichten des betreffenden Teils der Oberfläche des zumindest einen Trägerkörpers gebildet. Dies ist beispielsweise dadurch erreicht, dass das Verbund-Verstärkungsmittel im final verfestigten Zustand mit einem vorbestimmten Minimalabstand zu der Oberfläche angeordnet ist.
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In einer Ausführungsform weist das Verbund-Verstärkungsmittel in dem die Matrix bildenden Kunststoff des zumindest einen Trägerkörpers zumindest eine der folgenden Formen auf:
- - kurze Fasern (kürzer als etwa 1 mm [ein Millimeter]) oder lange Fasern (länger als etwa 1 mm [ein Millimeter]), wobei lange Fasern in einer Ausführungsform aus endlosbandmaterial, beispielsweise als Rovings, gebildet sind und dann im Einsatz eine Lägen von bis zu einem Mehrfachen der Bauteilausdehnung aufweisen;
- - Kugeln;
- - textile, nicht-getränkte (nicht-imprägnierte) oder imprägnierte aber nicht final verfestigte, Halbzeuge, welche in einem späteren Schritt in die Matrix eingebettet und mittels dieser oder (etwa) gleichzeitig mit dieser Matrix final verfestigt werden;
- - Matte und/oder Vlies, also maschenbildendes oder ungerichtetes Fasermaterial;
- - Gewebe, Gelege und/oder Geflechte, also maschenfreies (oder gerichtetes) Fasermaterial; und
- - Gestricke, ebenfalls maschenfreies (oder gerichtetes) Fasermaterial.
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Das Verbund-Verstärkungsmittel ist beispielsweise aus zumindest einem der folgenden Werkstoffe gebildet:
- - Kohlenstoff, beispielsweise als sogenannte Kohlefaser in einer Kunststoffmatrix als CFK [Karbonfaser-verstärkter Kunststoff];
- - Glas, beispielsweise als Glasfaser in einer Kunststoffmatrix als GFK [Glasfaser-verstärkter Kunststoff] und/oder als Glaskugel(n); und
- - Aramid, beispielsweise als Aramidfaser in einer Kunststoffmatrix.
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Das Verbund-Verstärkungsmittel weist somit keine belastbare oder keine Form auf und ist erst nach Einbindung in den die Matrix bildenden Kunststoff des zumindest einen Trägerkörpers zum Aufnehmen von Kräften eingerichtet.
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Vorteile eines Trägerkörpers aus einem Verbund-verstärkten Kunststoff sind unter anderem:
- - eine Erhöhung der Steifigkeit;
- - eine Verringerung der Temperaturabhängigkeit der Kanalhöhe bei einer Gleitschiene, also dem Abstand zwischen den paarigen Gleitflächen einer Gleitschiene; und
- - eine Verringerung der Dauer, um ein Spritzwerkzeug zum Serienzustand zu bringen, weil die Schrumpfung infolge des verringerten Volumens von (Matrix-) Kunststoff abnimmt und/oder zudem an kritischen Stellen mittels geeigneter Positionierung des Verbund-Verstärkungsmittels eine Schrumpfung infolge von Kapillareffekten (beispielsweise Fasertränkung) bei dem Verbund-Verstärkungsmittel verringert ist; und
- - eine erhöhte Formstabilität während Serienfertigung.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die separaten Schichten in einer Ausführungsform jeweils zueinander verschieden sind, beispielsweise die Gleitflächen und die Lagerfläche unterschiedliche Materialien und/oder Oberflächeneigenschaften aufweisen. Für einen reduzierten Fertigungsaufwand sind alle separaten Schichten mit dem gleichen Werkstoff und/oder mit der gleichen Verbindungsart mit dem Trägerkörper verbunden.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Dämpfereinrichtung vorgeschlagen, dass der zumindest eine Trägerkörper aus einem Verbund-verstärkten Kunststoff gebildet ist,
wobei die zumindest eine Gleitfläche und/oder die Lagerfläche aus jeweils einer separaten Schicht gebildet sind.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist einzig der Trägerkörper aus einem Verbund-verstärkten Kunststoff gebildet, während die betreffende Gleitfläche(n) und/oder die Lagerfläche aus einer separaten Schicht gebildet sind. Die betreffende Gleitfläche und/oder Lagerfläche weisen dabei von dem Trägerkörper abweichende Materialeigenschaften und/oder Oberflächeneigenschaften auf. Beispielsweise ist die Härte der separaten Schicht im Vergleich zu dem Trägerkörper herabgesetzt, sodass über die Lebensdauer der Dämpfereinrichtung und/oder des Umschlingungsmittels der Verschleiß in einem vorbestimmten Rahmen bleibt, bevorzugt kein oder nur ein vernachlässigbarer Verschleiß an dem Umschlingungsmittel auftritt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist zumindest eine der separaten Schichten Verbund-verstärkungsmittelfrei gebildet. Damit ist sichergestellt, dass kein Verbund-Verstärkungsmittel aus der Oberfläche der betreffenden Gleitfläche(n) und/oder Lagerfläche herausragt und so kein Verbund-Verstärkungsmittel in unmittelbaren Kontakt mit dem zu führenden Trum kommt. Zudem wird bei einer Beschädigung der betreffenden separaten Schicht auch kein Verbund-Verstärkungsmittel hin zu dem Trum freigelegt. Verbund-verstärkungsmittelfrei bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Schicht frei von Fasern, Kugeln und Partikeln ist, zumindest solchen Verbund-Verstärkungsmitteln, welche eine größere Härte als der sie einbettende Kunststoff [Matrix] aufweisen. Damit ist sichergestellt, dass die Härte von der Schicht nicht größer ist, als die des eingesetzten Matrix-Kunststoffes. Als Verbund-Verstärkungsmittel sind hier aber nicht Zusatzstoffe gemeint, beispielsweise (kleine) Partikel und/oder eingebettete oder eingebundene Kunststoffe. Zusatzstoffe verändern in der Regel zwar die Gesamteigenschaften des Kunststoffes der betreffenden Schicht gegenüber einem reinen Kunststoff, aber nicht makroskopisch punktuell. Durch sich in der Oberfläche befindende Zusatzstoffe und durch Beschädigung verändert sich die Härte beziehungsweise die Abriebwirkung auf das zu führende Trum also nicht. Die Zusatzstoffe sind also derart ausgewählt, dass sie, zumindest nahezu, homogen eingebettet oder eingebunden sind und mit der gewünschten Abriebeigenschaft kompatibel sind. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es Oberflächeneigenschaften mit geringer Reibung und gleichzeitig hoher Härte, sowie Oberflächeneigenschaften mit geringer Härte und hoher Reibung gibt.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Dämpfereinrichtung vorgeschlagen, dass die jeweilige separate Schicht mittels eines der folgenden Verfahren erzeugt ist:
- - als ein Schritt eines Mehr-Komponenten-Spritzgussverfahrenes, wobei in einer gemeinsamen Spritzgussform in einem anderen Schritt der zumindest eine Trägerkörper erzeugt ist;
- - als Beschichtung auf den zumindest einen gebildeten Trägerkörper; und
- - als separates Bauteil, welches mit dem zumindest einen Trägerkörper mechanisch verbunden ist.
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Beispielsweise für (zumindest) eine bereichsweise aufgebrachte separate Schicht ist ein Mehr-Komponenten-Spritgussverfahren vorteilhaft, beispielsweise ein 2K-Spritzgussverfahren [Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren], weil hiermit eine Dämpfereinrichtung beziehungsweise eine Hälfte einer Dämpfereinrichtung schnell und mit nur einem einzigen Spritzgusswerkzeug [Matrize oder Spritzgussform] herstellbar ist. Bei einem 2K-Spritzgussverfahren sind zwei Extruder vorgesehen, welche das thermoplastische Material, beispielsweise bereits mit einem Verbund-Verstärkungsmittel versehen, zeitversetzt oder gleichzeitig in die Spritzgussform einspritzen. Beispielsweise wird die zumindest eine separate Schicht bereichsweise eingespritzt und anschließend der Trägerkörper mit dem Verbund-Verstärkungsmittel eingespritzt. Alternativ ist die Reihenfolge umgekehrt oder das Einspritzen der unterschiedlichen Werkstoffe zeitlich überschneidend ausgeführt. In einer Ausführungsform ist zumindest ein weiterer Werkstoff in einem anderen Bereich erwünscht, sodass dafür noch in einer entsprechenden Anzahl weitere Extruder vorgesehen sind.
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Gemäß einer Ausführungsform ist in dem zuvor gebildeten Trägerkörper zumindest ein Einspritzkanal oder Eingusskanal gebildet, durch welchen hindurch das Material für zumindest eine der separaten Schichten eingegeben wird beziehungsweise worden ist.
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Für einige Anwendungen ist es vorteilhaft, den gesamten Trägerkörper mit einer Beschichtung zu versehen. Dann ist es beispielsweise vorteilhaft, den vorgefertigten Trägerkörper in einem Tauchbad zu beschichten, beispielsweise galvanisch, oder zu besprühen.
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In einer Ausführungsform ist es vorteilhaft, den Trägerkörper und die zumindest eine separate Schicht als vorgefertigte Bauteile bereitzustellen, welche in einem nachfolgenden Fertigungsschritt miteinander verbunden werden. Beispielsweise ist die Schicht als Scheibenmaterial vorgehalten. Das Schicht-Bauteil ist beispielsweise kraftschlüssig, beispielsweise genietet, oder stoffschlüssig, beispielsweise geschweißt oder geklebt, mit dem Trägerkörper verbunden. Bei einer Vernietung sind bevorzugt die Niete außerhalb der Gleitfläche(n) und/oder Lagerfläche, beispielsweise über Eck, angeordnet. In einer Ausführungsform weist das Schichtbauteil Verbindeelemente auf, welche formschlüssig mit dem Trägerkörper verbindbar sind, beispielsweise aufklickbar. In einer Ausführungsform ist eine entsprechende Dämpfereinrichtung derart mehrteilig ausgeführt, dass zwei oder mehr Trägerkörper vorgesehen sind und ein Bauteil für zumindest eine separate Schicht für jeweils alle Trägerkörper vorgesehen ist, beispielsweise diese miteinander verbindet. Beispielsweise ist eine Schicht der inneren Gleitfläche aus einem einzigen separaten Bauteil gebildet, welches mit zwei Trägerkörpern verbunden ist beziehungsweise die beiden Trägerkörper miteinander verbindet.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Dämpfereinrichtung vorgeschlagen, dass die separate Schicht aus einem reibungsarmen, bevorzugt selbstschmierenden, Material gebildet ist,
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Die separate Schicht ist reibungsarm ausgeführt, sodass eine gute Dämpfung, also ein enges Anliegen an dem zu führenden Trum, bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad möglich ist. Dies ist in einer Ausführungsform mittels Eigenschmierung, beispielsweise mittels PTFE [Polytetrafluorethylen], erreicht. Alternativ oder zusätzlich ist eine geringe Rauigkeit gebildet, beispielsweise mittels einem PA [Polyamid], wobei ein Polyamid zudem mit einer geeigneten geringen Oberflächenhärte ausführbar ist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die separate Schicht eine dem Verschleißabrieb über eine vorbestimmte Lebensdauer entsprechende Dicke aufweist. Für eine gewünschte Lebensdauer kann nach Belastungsmodellen und Versuchen oder Berechnungen festgestellt werden, wie groß ein maximaler Abrieb über eine Lebensdauer ist, wenn diese betriebsgemäß belastet wird. Die Schicht wird dann mit einer entsprechenden Dicke, bevorzugt Lageabhängig unterschiedlicher Dicke, ausgeführt, wobei in einer Ausführungsform zudem ein Sicherheitsaufschlag vorgesehen wird. In einer Ausführungsform des Trägerkörpers ist davon auszugehen, dass das Verbund-Verstärkungsmittel nicht unmittelbar an die Oberfläche des Trägerkörpers grenzt, sodass auf einen Sicherheitsaufschlag verzichtet werden kann, weil der Trägerkörper mit hoher Wahrscheinlichkeit oder Fertigungstechnisch sichergestellt einen solchen übermäßigen Abrieb soweit abfangen kann, dass Verbund-Verstärkungsmittel über die Lebensdauer (oder eine um den Sicherheitsaufschlag verlängerte Lebensdauer) nicht mit dem zu führenden Trum in unmittelbaren Kontakt kommt.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Dämpfereinrichtung vorgeschlagen, dass der Verbund-verstärkte Kunststoff zumindest eines der folgenden Verbund-Verstärkungsmittel enthält:
- - Kurzfasermaterial, bevorzugt mit einem Verbund-verstärkten Granulat aus einem thermoplastischen Kunststoff für einen Spritzgussverfahren;
- - Langfasermaterial, bevorzugt mit einem Verbund-verstärkten Prepreg aus einem duroplastischen Kunststoff für ein thermisches Formungsverfahren; und
- - Kugelmaterial.
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Kurzfasermaterial hat den Vorteil, dass es einen konventionellen Fertigungsprozess nicht so wesentlich beeinflusst, dass dieser abgeändert werden muss. Beispielsweise ist Kurzfasermaterial in ein Spritzgussverfahren einbindbar, wobei beispielsweise ein thermoplastisches Granulat mit Kurzfasermaterial versehen ist.
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Langfasermaterial hat den Vorteil, dass besonders große Versteifungseffekte erzielbar sind. Dies ist vor allem bei gut bekannten unidirektionalen und/oder bidirektionalen Lastfällen vorteilhaft, wenn die Langfasern entsprechend dem Lastfall ausgerichtet sind, sodass sie dann auf Zug belastet sind. Langfasermaterial lässt sich besonders gut industriell als Prepreg verarbeiten. Als Prepreg sind dabei nicht nur mit einem Duroplast, beispielsweise einem Epoxidharz, getränkte Fasermatten, sondern auch und zwar besonders vorteilhaft Vorformlinge, beispielsweise BMC [engl.: Bulk Molding Compound], umfasst, welche in einem thermischen Prozess die Endform erhalten und vernetzt werden. Als Prepreg sind aber auch Organobleche geeignet, bei welchen in der Regel Kurzfasern in einer thermoplastischen Matrix eingebunden sind.
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Zusätzlich oder alternativ eignet sich Kugelmaterial, sodass die Masse des Trägerkörpers bei gleicher oder nur vernachlässigbar verringerter Steifigkeit verringerbar ist.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Dämpfereinrichtung vorgeschlagen, dass in zumindest einem vorbestimmten Bereich des Trägerkörpers mit einer geringen Anzahl von Hauptlastrichtungen, bevorzugt mit unidirektionaler und/oder bidirektionaler Hauptlastrichtung, zumindest eine Langfaser und/oder zumindest eine maschenfreie Fasermatte entsprechend der zumindest einen Hauptlastrichtung ausgerichtet eingesetzt sind.
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Die zumindest eine Langfaser oder die maschenfreie (oder gerichtete) Fasermatte wird in einer Ausführungsform vor einem Einspritzen beziehungsweise Eingießen des Kunststoffes in die Spritzgussform koordiniert, also lastabhängig ausgerichtet, eingelegt. Anschließend wird der Kunststoff eingespritzt. Bevorzugt ist die zumindest eine Langfaser oder die Fasermatte noch nicht getränkt, beispielsweise in die Spritzgussform lose eingelegt oder zumindest stellenweise eingeklebt.
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Alternativ ist die zumindest eine Langfaser oder die maschenfreie (oder gerichtete) Fasermatte erst nachträglich aufgebracht, nachdem ein Halbzeug-Trägerkörper gebildet ist, wobei bevorzugt die zumindest eine separate Schicht bereits auf den Halbzeug-Trägerkörper aufgebracht ist.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die Bereiche als vorgefertigtes Halbzeug in einer Spritzgussform eingelegt und werden anschließend den Trägerkörper bildend von einem thermoplastischen Kunststoff umspritzt beziehungsweise von einem Duroplast umgossen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Spritzgussverfahren zum Herstellen einer Dämpfereinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen, wobei das Spritzgussverfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:
- a. Bereitstellen einer Spritzgussform;
- b. in den vorbestimmten Bereichen, Einlegen von Langfasern und/oder maschenfreie Fasermatten in die Spritzgussform;
- c. Einspritzen eines Kunststoffs; und
- d. Entformen der fertiggestellten Dämpfereinrichtung.
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Das hier vorgeschlagene Verfahren ist beispielsweise gemäß einer Ausführungsform nach der vorhergehenden Beschreibung ausgeführt, sodass auf die entsprechende Beschreibung verwiesen wird. Die Spritzgussform ist beispielsweise für eine hohe Stückzahl und/oder Fertigungsgenauigkeit aus einem Metall gebildet, beispielsweise aus Stahl oder Aluminium. Die Spritzgussform ist bevorzugt ohne Einschlüsse, also ohne verlorene Form ausgebildet. Die Spritzgussform ist zum Halten von in Schritt b. eingelegten Langfasern und/oder maschenfreien (oder gerichteten) Fasermatten eingerichtet, beispielsweise mittels eines formschlüssigen Einlegebereichs, Magnete oder Klebestellen, mittels welcher das Einlegematerial sicher positioniert gehalten ist.
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Für eine Dämpfereinrichtung mit zwei Trägerkörpern ist bevorzugt eine einzige Spritzgussform einsetzbar, also werden für eine Dämpfereinrichtung zwei identische Trägerkörper gebildet, welche im Einsatz, bevorzugt formschlüssig, miteinander verbunden sind.
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Die Spritzgussform ist bevorzugt derart ausgeführt, dass der Trägerkörper zumindest nach einem Abkühlen, bevorzugt noch heiß, leicht entnehmbar ist. In einer Ausführungsform ist die Spritzgussform zwangsgekühlt ausgeführt.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Spritzgussverfahrens vorgeschlagen, dass das Einspritzen in Schritt c. ein Mehr-Komponenten-Spritzgussverfahren ist, bei welchem die zumindest eine Gleitfläche und/oder die Lagerfläche von einem Verbund-verstärkungsmittelfreien Granulat und der Trägerkörper von einem Verbund-verstärkten Granulat gespritzt ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Spritzgussform in Schritt d. die fertiggestellte Dämpfereinrichtung beziehungsweise eine fertiggestellte Hälfte der Dämpfereinrichtung entnehmbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fertigungsverfahren zum Herstellen einer Dämpfereinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen, wobei zumindest ein Trägerkörper erzeugt wird und das Fertigungsverfahren anschließend zumindest einen der folgenden Schritte umfasst:
- i. Aufbringen zumindest einer der separaten Schichten; und
- ii. in vorbestimmten Bereichen, Aufbringen von Langfasern und/oder maschenfreien Fasermatten, welche entsprechend den Hauptlastrichtungen ausgerichtet sind.
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Auch das hier vorgeschlagene Verfahren ist beispielsweise gemäß einer Ausführungsform nach der vorhergehenden Beschreibung ausgeführt, sodass auf die entsprechende Beschreibung verwiesen wird.
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Bei diesem Fertigungsverfahren werden die zumindest eine separate Schicht, die Langfasern und/oder die maschenfreien (oder gerichteten) Fasermatten erst nach Fertigstellung des Trägerkörpers aufgebracht. In einer Ausführungsform werden zunächst die separaten Schichten aufgebracht, beispielsweise in einem Mehr-Komponenten-Spritzgussverfahren, beispielsweise wie vorhergehend beschrieben, wobei bevorzugt hierbei keine Langfasern und keine Fasermatten in die Spritzgussform eingebracht wurden. Anschließend werden die Langfasern und/oder die maschenfreien (oder gerichteten) Fasermatten in vorbestimmten Bereichen nach obiger Beschreibung aufgebracht.
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In einer Alternativen Ausführungsform wird der Trägerkörper aus einem Vorformling, beispielsweise einem BMC, gebildet. Anschließend werden die zumindest eine separate Schicht, die Langfasern und/oder die maschenfreien (oder gerichteten) Fasermatten aufgebracht.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fertigungsverfahrens vorgeschlagen, dass die in Schritt i. aufzubringende separate Schicht mittels Tauchbeschichten gebildet wird.
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Bei dieser Ausführungsform wird die zumindest eine separate Schicht als Tauchbeschichtung aufgebracht. Bevorzugt sind die Langfasern und/oder maschenfreien Fasermatten in den vorbestimmten Bereichen bereits zuvor auf den Trägerkörper aufgebracht, und besonders bevorzugt mit dem Trägerkörper verfestigt verbunden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Umschlingungsgetriebe für einen Antriebsstrang vorgeschlagen, 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 Dämpfereinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die zumindest eine Dämpfereinrichtung zum Dämpfen des Umschlingungsmittels mit der zumindest einen Gleitfläche an dem Umschlingungsmittel anliegt.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Umschlingungsgetriebe ist ein Drehmoment von einer Getriebeeingangswelle auf eine Getriebeausgangswelle, und umgekehrt, übersetzend beziehungsweise untersetzend übertragbar, wobei die Übertragung zumindest bereichsweise stufenlos einstellbar ist. Ein Umschlingungsgetriebe ist beispielsweise wie eingangs dargestellt ausgeführt und die Dämpfervorrichtung erfüllt die eingangs erläuterte Aufgabe.
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Die Komponenten des Umschlingungsgetriebes sind meist von einem Getriebegehäuse eingefasst und/oder gelagert. Beispielsweise ist das Schwenklager für die Schwenkmittelaufnahme als Halterohr an dem Getriebegehäuse befestigt und/oder bewegbar gelagert. Die Eingangswelle und die Ausgangswelle erstrecken sich von außerhalb in das Getriebegehäuse hinein und sind bevorzugt mittels Lagern an dem Getriebegehäuse abgestützt. Die Kegelscheibenpaare sind mittels des Getriebegehäuses eingehaust, und bevorzugt bildet das Getriebegehäuse das Widerlager für das axiale Betätigen der bewegbaren Kegelscheiben. Weiterhin bildet das Getriebegehäuse bevorzugt Anschlüsse zum Befestigen des Umschlingungsgetriebes und beispielsweise für die Versorgung mit hydraulischer Flüssigkeit. Das Getriebegehäuse weist dazu eine Vielzahl von Randbedingungen auf und muss in einen vorgegebenen Bauraum passen. Aus diesem Zusammenspiel ergibt sich eine Innenwandung, welche die Form und Bewegung der Komponenten beschränkt. Diese stellt gerade für die schwenkbare Dämpfervorrichtung die maßgebliche Begrenzung dar, sodass die Form zum Erreichen einer möglichst guten Dämpfungseigenschaft anhand des Getriebegehäuses beziehungsweise dessen Innenwandung konstruiert werden muss.
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Das hier vorgeschlagene Umschlingungsgetriebe weist eine oder zwei Dämpfervorrichtungen auf, von denen zumindest eine Dämpfervorrichtung gemäß obiger Beschreibung eine besonders hohe Steifigkeit bei gleichzeitig geringer Verschleißwirkung an dem Umschlingungsmittel und/oder dem Schwenkmittel aufweist. Dies ist mittels der zumindest einen separaten Schicht an zumindest einer der Gleitflächen beziehungsweise der Lagerfläche erreicht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Antriebsaggregat mit jeweils einer Abtriebswelle, zumindest einen Verbraucher und ein Umschlingungsgetriebe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei zumindest eine der Abtriebswellen zum Drehmomentübertragen 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 und/oder einer elektrischen Maschine, bereitgestelltes und über ihre Antriebswelle, beispielsgemäß also die Verbrennerwelle und/oder die (elektrische) Rotorwelle, 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 oder die Übertragung eines Drehmoments auf ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs zu dessen Vortrieb.
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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 sowie das Antriebsaggregat mit einem kleinen optimalen Drehzahlbereich betreibbar ist. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer Trägheitsenergie, von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachten, welches dann in der obigen Definition ein Antriebsaggregat bildet, mittels des Umschlingungsgetriebes auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation (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 bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt werden kann. Ein Anwendungsbeispiel ist ein Hybrid-Antriebsstrang, umfassend eine elektrische Antriebsmaschine und eine Verbrenn ungskraftmaschi ne.
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Das hier vorgeschlagene Umschlingungsgetriebe ermöglicht den Einsatz einer den vorhandenen Bauraum effizient ausnutzenden Dämpfervorrichtung, sodass sehr gute Dämpfungseigenschaften aufgrund einer Steigerung der Steifigkeit erzielbar sind. Damit sind die Geräuschemissionen eines solchen Antriebsstrang reduziert. Damit ist auch der Wirkungsgrad infolge einer Minderung der Schwingungen steigerbar. Mittels der zumindest einen separaten Schicht ist zugleich ein geringer Verschleiß an dem Umschlingungsmittel und/oder dem Schwenkmittel erreichbar und damit die Lebensdauer des Umschlingungsgetriebes verlängerbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, 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 und/oder eine elektrische Maschine, 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 im Vergleich zu vorbekannten Zweirädern stets gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird. Mit der Hybridisierung der Antriebsstränge verschärft sich diese Problemstellung auch für Hinterachsanordnungen, und auch hier sowohl in Längsanordnung als auch in Queranordnung der Antriebsmaschinen.
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Bei dem hier vorgeschlagenen Kraftfahrzeug mit dem oben beschriebenen Antriebsstrang wird eine geringe Geräuschemission erreicht, womit ein geringerer Aufwand hinsichtlich der Schalldämmung erforderlich ist. Damit ist ein geringerer Bauraumbedarf für das Umschlingungsgetriebe erreicht. Zudem ist es möglich, alternativ oder ergänzend eine geringe Geräuschemission und eine lange Lebensdauer einzurichten.
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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: in perspektivischer Ansicht eine Hälfte einer Dämpfervorrichtung;
- 2: in perspektivischer Ansicht einen Trägerkörper;
- 3: in perspektivischer Ansicht eine Hälfte einer Dämpfervorrichtung mit Beschichtung;
- 4: ein Umschlingungsgetriebe mit einem mittels Gleitschiene geführten Trum; und
- 5: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Umschlingungsgetriebe.
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In 1 ist (eine Hälfte) einer Dämpfervorrichtung 1 in perspektivischer Ansicht gezeigt, wobei bevorzugt die zweite Hälfte mit der gezeigten identisch gebildet ist. Dementsprechend bildet den Hautpanteil hinsichtlich des Volumens der erste Trägerkörper 8 (der ersten Hälfte) beziehungsweise der zweite Trägerkörper 9 (der zweiten Hälfte). Die gezeigte Dämpfervorrichtung 1 ist hier als Gleitschiene mit einer inneren Gleitfläche 4 und einer äußeren Gleitfläche 5 ausgeführt. In Laufrichtung 36 hinter der Dämpfervorrichtung 1, also bei der Auslaufseite 40 ist ein (mitbewegtes) kartesisches Koordinatensystem dargestellt, wobei in der Darstellung die Transversalrichtung 37 senkrecht und die Axialrichtung 38 quer ausgerichtet ist. In Laufrichtung gegenüber ist die Einlaufseite 39 gezeigt. Unten in der Darstellung, also transversal innen, ist eine (Hälfte einer) Schwenkmittelaufnahme mit der Lagerfläche 6 zu erkennen, deren Funktion im Zusammenhang mit 4 klar wird. Die Lagerfläche 6 unterteilt sich dabei in eine Schwenk-Teillagerfläche 52 radial hin zu einem Schwenkmittel 7 (vergleiche 4) und eine Axial-Teillagerfläche 53 axial hin zu einer axialen Lagerfläche, beispielsweise einem Axialflansch eines Schwenkmittels 7. Die beiden Gleitflächen 4 und 5 setzen sich jeweils aus einem Anteil von beiden Hälften der Dämpfereinrichtung 1 zusammen. Die beiden Gleitflächen 4 und 5 sind mittels des Transversalsteg 10 mechanisch zueinander transversal beabstandet gehalten. Die innere Gleitfläche 4 ist von einer ersten separaten Schicht 11 und die äußere Gleitfläche 5 von einer zweiten separaten Schicht 12 gebildet. Die Lagerfläche 6 ist von einer dritten separaten Schicht 13 gebildet. Die erste separate Schicht 11 ist in ihrem Mittelteil, also außerhalb eines Einlaufs und eines Auslaufs, mit einer ersten Dicke 14 ausgeführt und ebenso ist die zweite separate Schicht 12 in ihrem Mittelteil, also außerhalb eines Einlaufs und eines Auslaufs, mit einer zweiten Dicke 15 ausgeführt. Weiterhin ist die Lagerfläche 6 zumindest im Bereich der Hauptbelastung mit einer dritten Dicke 16 ausgeführt, was hier pars-pro-toto an der Axial-Teillagerfläche 53 angezeigt ist. Unabhängig davon, beispielsweise auch in der Ausführungsform gemäß 2 und 3 vorgesehen, ist im ersten Bereich bei der Auslaufseite 40 rückseitig, also transversal innerhalb, der inneren Gleitfläche 4 ein vorbestimmter erster Bereich 17 und rückseitig, also transversal außerhalb, der äußeren Gleitfläche 5 ein vorbestimmter zweiter Bereich 18 mit einer Langfaserverstärkung, also beispielsweise Rovings oder einem Gestrick, verstärkt, und zwar gegen eine erste Hauptlastrichtung 20 beziehungsweise eine zweite Hauptlastrichtung 21, welche einer Aufbiegebewegung um die Axialrichtung 38 und/oder um die Laufrichtung 36 entspricht. In einer Ausführungsform ist zusätzlich oder allein bei der Einlaufseite 39 eine entsprechende Verstärkung in vorbestimmten Bereichen vorgesehen. Weiterhin ist alternativ oder zusätzlich ein vorbestimmter dritter Bereich 19 mit einer gleichen oder andersartigen Langfaserverstärkung gegen eine Aufbiegebewegung um die Laufrichtung 36, also einer hier als Moment dargestellten dritten Hauptlastrichtung 22 versehen, also innenseitig des Transversal-Stegs 10.
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In 2 ist ein Trägerkörper 8 oder 9 in ähnlicher Ausführungsform wie in 1 dargestellt gezeigt, wobei der Trägerkörper 8 oder 9 noch keine Gleitflächen und keine Lagerfläche und keine separaten Schichten aufweist. Zur Erläuterung wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Der gezeigte Trägerkörper 8, 9 ist beispielsweise einschrittig ohne Einlagekomponenten, beispielsweise aus einem BMC-Prepreg, gebildet.
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In 3 ist nun die (Hälfte der) Dämpfereinrichtung 1 im Endzustand gezeigt, wobei hier nun eine (hier vollständig umschließende) Beschichtung 35 aufgebracht ist. Diese Beschichtung bildet die Gleitflächen 4 und 5, sowie die Lagerfläche 6 aus.
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In 4 ist schematisch eine Dämpfervorrichtung 1 in einem Umschlingungsgetriebe 3 gezeigt, wobei ein erstes Trum 41 eines Umschlingungsmittels 2 mittels der Dämpfervorrichtung 1 geführt und damit gedämpft ist. Das Umschlingungsmittel 2 verbindet drehmomentübertragend ein eingangsseitiges Kegelscheibenpaar 25 mit einem ausgangsseitigen Kegelscheibenpaar 26. An dem eingangsseitigen Kegelscheibenpaar 25, welches hier beispielsweise mit einer Getriebeeingangswelle 24 um eine eingangsseitige Rotationsachse 47 rotierbar drehmomentübertragend verbunden ist, liegt durch entsprechende Beabstandung in Axialrichtung 38 (entspricht der Ausrichtung der Rotationsachsen 47, 48) ein eingangsseitiger Wirkkreis 50 an, auf welchem das Umschlingungsmittel 2 abläuft. An dem ausgangsseitigen Kegelscheibenpaar 26, welches hier beispielsweise mit einer Getriebeausgangswelle 27 um eine ausgangsseitige Rotationsachse 48 rotierbar drehmomentübertragend verbunden ist, liegt durch entsprechende Beabstandung in Axialrichtung 38 ein ausgangsseitiger Wirkkreis 51 an, auf welchem das Umschlingungsmittel 2 abläuft. Das (veränderbare) Verhältnis der beiden Wirkkreise 50, 51 und ergibt das Übersetzungsverhältnis zwischen der Getriebeeingangswelle 24 und der Getriebeausgangswelle 27.
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Zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren 25, 26 sind das erste (hier geführte) Trum 41 und das zweite Trum 42 in idealer tangentialer Ausrichtung dargestellt, sodass sich die dazu parallele Ausrichtung der Laufrichtung 36 einstellt. Die hier dargestellte Transversalrichtung 37 ist senkrecht zu der Laufrichtung 36 und senkrecht zu der Axialrichtung 38 als dritte Raumachse definiert, wobei dies als ein (wirkkreisabhängig) mitbewegtes Koordinatensystem zu verstehen ist. Daher gilt sowohl die dargestellte Laufrichtung 36 als auch die Transversalrichtung 37 nur für die gezeigte (hier als Gleitschiene ausgeführte) Dämpfervorrichtung 1 und das erste Trum 41, und zwar nur bei dem dargestellten eingestellten eingangsseitigen Wirkkreis 50 und korrespondierenden ausgangsseitigen Wirkkreis 51.
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Die als Gleitschiene ausgeführte Dämpfervorrichtung 1 liegt mit ihrer inneren Gleitfläche 4 und ihrer mittels des (rechten) Transversal-Stegs 10 damit verbundenen äußeren Gleitfläche 5 an dem ersten Trum 41 des Umschlingungsmittels 2 an. Damit die Gleitflächen 4, 5 der veränderlichen tangentialen Ausrichtung, also der Laufrichtung 36, bei Verändern der Wirkkreise 50, 51 und folgen können, ist die Lagerfläche 6 auf einem Schwenkmittel 7 mit einer Schwenkachse 43, beispielsweise ein konventionelles Halterohr, gelagert. Dadurch ist die Dämpfervorrichtung 1 um die Schwenkachse 43 verschwenkbar gelagert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel setzt die Schwenkbewegung sich aus einer Überlagerung einer reinen Winkelbewegung und einer transversalen Bewegung zusammen, sodass sich abweichend von einer Bewegung entlang einer Kreisbahn eine Bewegung entlang einer ovalen (steileren) Kurvenbahn einstellt.
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Bei der beispielhaft gezeigten Umlaufrichtung 49 und bei Drehmomenteingang über die Getriebeeingangswelle 24 bildet die Dämpfervorrichtung 1 in der Darstellung links die Einlaufseite 39 und rechts die Auslaufseite 40 aus. Das erste Trum 41 bildet bei einer Ausführung als Zugmitteltrieb dann das Lasttrum als Zugtrum und das zweite Trum 42 das Leertrum. Bei einer Ausführung des Umschlingungsmittels 2 als Schubgliederband ist unter ansonsten gleichen Bedingungen entweder das erste Trum 41 als Leertrum mittels der Dämpfervorrichtung 1 geführt oder das erste Trum 41 ist als Lasttrum und Schubtrum ausgeführt und:
- - die Umlaufrichtung 49 und die Laufrichtung 36 sind bei Drehmomenteingang über das eingangsseitige Kegelscheibenpaar 25 umgekehrt; oder
- - die Getriebeausgangswelle 27 und die Getriebeeingangswelle 24 sind vertauscht, sodass das ausgangsseitige Kegelscheibenpaar 26 den Drehmomenteingang bildet.
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In 5 ist ein Antriebsstrang 23 in einem Kraftfahrzeug 32 mit seiner Motorachse 46 (optional) quer zur Längsachse 45 (optional) vor der Fahrerkabine 44 angeordnet. Hierbei ist das Umschlingungsgetriebe 3 eingangsseitig mit der Elektro-Abtriebswelle 30 des Elektro-Antriebsaggregats 28 und mit der Verbrenner-Abtriebswelle 31 des Elektro-Antriebsaggregats 29 verbunden. Von diesen Antriebsaggregaten 28, 29 beziehungsweise über deren Abtriebswellen 30, 31 wird gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeiten ein Drehmoment für den Antriebsstrang 23 abgegeben. Es ist aber auch ein Drehmoment von zumindest einem der Antriebsaggregate 28, 29 aufnehmbar, beispielsweise mittels der Verbrennungskraftmaschine zum Motorbremsen und/oder mittels der elektrischen Antriebsmaschine zur Rekuperation von Bremsenergie. Ausgangsseitig ist das Umschlingungsgetriebe 3 mit einem rein schematisch dargestellten Abtrieb verbunden, sodass hier ein linkes Antriebsrad 33 und ein rechtes Antriebsrad 34 (Verbraucher) mit einem Drehmoment von den Antriebsaggregaten 28, 29 mit veränderbarer Übersetzung versorgbar sind.
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Mit der hier vorgeschlagenen Gleitschiene ist eine kostengünstige Fertigung bei gleichzeitig hoher Steifigkeit und hoher erreichbarer Lebensdauer erreichbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dämpfereinrichtung
- 2
- Umschlingungsmittel
- 3
- Umschlingungsgetriebe
- 4
- innere Gleitfläche
- 5
- äußere Gleitfläche
- 6
- Lagerfläche
- 7
- Schwenkmittel
- 8
- erster Trägerkörper
- 9
- zweiter Trägerkörper
- 10
- Transversal-Steg
- 11
- erste Schicht
- 12
- zweite Schicht
- 13
- dritte Schicht
- 14
- erste Dicke
- 15
- zweite Dicke
- 16
- dritte Dicke
- 17
- erster Bereich
- 18
- zweiter Bereich
- 19
- dritter Bereich
- 20
- erste Hauptlastrichtung
- 21
- zweite Hauptlastrichtung
- 22
- dritte Hauptlastrichtung
- 23
- Hybrid-Antriebsstrang
- 24
- Getriebeeingangswelle
- 25
- eingangsseitiges Kegelscheibenpaar
- 26
- ausgangsseitiges Kegelscheibenpaar
- 27
- Getriebeausgangswelle
- 28
- Elektro-Antriebsaggregat
- 29
- Verbrenner-Antriebsaggregat
- 30
- Elektro-Abtriebswelle
- 31
- Verbrenner-Abtriebswelle
- 32
- Hybrid-Kraftfahrzeug
- 33
- linkes Antriebsrad
- 34
- rechtes Antriebsrad
- 35
- Beschichtung
- 36
- Laufrichtung
- 37
- Transversalrichtung
- 38
- Axialrichtung
- 39
- Einlaufseite
- 40
- Auslaufseite
- 41
- erstes Trum
- 42
- zweites Trum
- 43
- Schwenkachse
- 44
- Fahrerkabine
- 45
- Längsachse
- 46
- Motorachse
- 47
- eingangsseitige Rotationsachse
- 48
- ausgangsseitige Rotationsachse
- 49
- Umlaufrichtung
- 50
- eingangsseitiger Wirkkreis
- 51
- ausgangsseitiger Wirkkreis
- 52
- Schwenk-Teillagerfläche
- 53
- Axial-Teillagerfläche
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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]
