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Die Erfindung betrifft ein Wiegedruckstück für ein Wiegedruckstückpaar einer Laschenkette, ein Wiegedruckstückpaar mit einem solchen Wiegedruckstück für eine Laschenkette eines Umschlingungsgetriebes, eine Laschenkette mit einem solchen Wiegedruckstückpaar für ein Umschlingungsgetriebe eines Antriebsstrangs, ein Umschlingungsgetriebe mit einer solchen Laschenkette für einen Antriebsstrang, sowie einen Antriebsstrang mit einem solchen Umschlingungsgetriebe.
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Aus dem Stand der Technik sind Wiegedruckstücke für ein Wiegedruckstückpaar einer Laschenkette als Umschlingungsmittel für Umschlingungsgetriebe, beispielsweise ein sogenanntes CVT [engl.: continuously variable transmission], als Zugmittel bekannt. Ein solches CVT ist beispielsweise aus der
DE 100 17 005 A1 bekannt. Eine solche Laschenkette ist für ein Übertragen von hohen Drehmomenten und hohen Drehzahlen, wie sie beispielsweise aus dem Motorenbau für Kraftfahrzeuge bekannt sind, eingerichtet. Die Wiegedruckstücke beziehungsweise die Laschen werden bisher über angeschweißte Axialsicherungselemente, beispielsweise ein angeschweißter dünner Draht, gesichert, wie beispielsweise bekannt aus der
DE 101 10 896 A1 und der
DE 10 2017 116 365 A1 . Damit ist das Herausfallen der Wiegedruckstücke aus dem Laschenverband der Laschenkette beziehungsweise das Herunterfallen der äußeren Laschen verhindert. Im Einzelfall versagt diese Sicherungsmethode allerdings, das heißt Axialsicherungselemente können entweder bereits bei der Fertigung, beim Transport, beim Einbau der Laschenkette in das Umschlingungsgetriebe oder über Laufzeit aufgrund zu geringer Abscherfestigkeit abfallen und damit ein Wiegedruckstück und/oder Laschen verloren gehen. Ein fehlendes Wiegedruckstück führt in der Regel zu einem Frühausfall mit Liegenbleiber beim Endkunden. Eine mögliche Lösung ist, eine größere Schweißverbindung zwischen dem Axialsicherungselement (beispielsweise Draht) und dem Wiegedruckstück vorzusehen. Damit ist zwar die Festigkeit erhöht und damit das Risiko verlorener Wiegedruckstücke gesenkt, allerdings erhöht die dafür notwendige Steigerung der Schweißenergie das Risiko unzulässiger Wärmeeinflusszonen am Wiegedruckstück. Eine weitere in der Praxis bei Laschenketten häufig genutzte Methode ist das beidseitige Verstemmen (Plastifizieren) der Bolzenenden der Wiegedruckstücke. Allerdings gibt es bei Laschenketten in der Regel keinen Presssitz. Deshalb wäre ein deutlich höherer Grad an Verformung erforderlich, um sicherzustellen, dass kein Wiegedruckstück beziehungsweise keine Lasche verloren geht. Weil die Wiegedruckstücke eine sehr hohe Härte aufweisen, sind derart hohe Umformgrade nicht oder zumindest nicht kosteneffizient umsetzbar. Es ist stets eine lange Lebensdauer der Laschenkette, möglichst Austauschfreiheit über die Lebensdauer eines Kraftfahrzeugs, und ein hoher Wirkungsgrad angestrebt. Aus der
EP 0 275 608 A1 ist es zudem bekannt, die Laschen bzw. die Wiegedruckstücke mittels auf die Wiegedruckstücke aufgebrachte Klemmelemente wie Klemmplatte zu sichern.
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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 ein Wiegedruckstück für ein Wiegedruckstückpaar einer Laschenkette, aufweisend
- - eine Längenerstreckung, welche im Einsatz in einer Laschenkette in Axialrichtung ausgerichtet ist;
- - eine Höhenerstreckung, welche im Einsatz in einer Laschenkette in Radialrichtung ausgerichtet ist;
- - eine Breitenerstreckung, welche im Einsatz in einer Laschenkette in Kettenlaufrichtung ausgerichtet ist;
- - eine laschenseitige Anlagefläche zum Kontakt mit einer Lasche im Einsatz in einer Laschenkette;
- - eine Wälzfläche zum Kontakt mit einem weiteren Wiegedruckstück im Einsatz in einem Wiegedruckstückpaar; und
- - ein an dem Wiegedruckstück befestigtes Axialsicherungselement zum Sichern des Wiegedruckstücks beim Einsatz in einer Laschenkette.
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Das Wiegedruckstück ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass das Axialsicherungselement als Stabelement mit einer Stabachse ausgeführt ist, welches entlang seiner Stabachse mit der laschenseitigen Anlagefläche verbunden ist, und wobei das Axialsicherungselement in Axialrichtung hin zu der jeweiligen Lasche ein Dämpferelement aufweist.
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Es wird im Folgenden auf die genannten Raumrichtungen Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die Kettenlaufrichtung, Axialrichtung oder Radialrichtung 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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Das hier vorgeschlagene Wiegedruckstück ist in einem Wiegedruckstückpaar mit einem weiteren Wiegedruckstück einsetzbar. Die beiden Wiegedruckstücke eines Wiegedruckstückpaars sind jeweils mit ihrer Wälzfläche in kraftübertragendem Kontakt und im Einsatz in einer Laschenkette mit ihren laschenseitigen Anlageflächen mit jeweils einer (anderen) zugehörigen Lasche in kraftübertragendem Kontakt. Ein Wiegedruckstück weist dazu eine Längenerstreckung auf, welche im Einsatz parallel zu der Axialrichtung ausgerichtet ist. Die Axialrichtung ist als eine Richtung parallel zu den Rotationsachsen der Kegelscheibenpaare definiert. Die Laschen einer Laschenkette sind benachbart zueinander in Axialrichtung auf das Wiegedruckstückpaar beziehungsweise die Mehrzahl der Wiegedruckstückpaare der Laschenkette aufgehängt. Weiterhin weist das Wiegedruckstück eine Höhenerstreckung auf, welche parallel zu der Radialrichtung ausgerichtet ist. Die Radialrichtung ist auf den von einer Laschenkette gebildeten Umschlingungskreis definiert, wobei diese Form im Einsatz in der Regel oval ist, also zwei Zentren (bei den Rotationsachsen der Kegelscheibenpaare) gebildet sind, welche von einer Zentrumslinie verbunden sind. Die Radialrichtung ist ausgehend von der Zentrumslinie (innerhalb des Umschlingungskreises) nach außen verlaufend (nach außerhalb des Umschlingungskreises) als positiv definiert. Innerhalb des Umschlingungskreises ist hier als radial innen bezeichnet und außerhalb des Umschlingungskreises ist hier entsprechend als radial außen bezeichnet. Die dritte Raumrichtung ist die Kettenlaufrichtung, welche im Einsatz also von dem Ort in dem Umschlingungskreis abhängt und somit sind die hier genannten drei Raumrichtungen als mitbewegtes Koordinatensystem anzusehen. Parallel zu der Kettenlaufrichtung ist die Breitenerstreckung des Wiegedruckstücks ausgerichtet. Ein Wiegedruckstück weist in einer bevorzugten Ausführungsform einen ovalen, annähernd tropfenförmigen, Querschnitt (mit der Axialrichtung als Normale) auf, wobei beispielsweise das Wiegedruckstück radial innen schmal ist und radial außen breiter ist. Die Höhenerstreckung ist als die maximale Ausdehnung in Radialrichtung und die Breitenerstreckung als maximale Ausdehnung in Kettenlaufrichtung (in einem gerade ausgerichteten Abschnitt der Laschenkette, also im Einsatz im ideal gespannten Trum) definiert.
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Endseitig, also in Ansicht in der Axialrichtung, ist jeweils eine Stirnfläche vorgesehen, welche in kraftübertragenden, bevorzugt reibschlüssigen, Kontakt mit der entsprechenden (Kegel-) Oberfläche der Kegelscheibenpaare eingerichtet ist. Neben dem (axialen) Bereich der Laschen, welche in einer Mehrzahl als Laschengruppe in Längenerstreckung des jeweiligen Wiegedruckstückpaars angeordnet sind, ist von dem Wiegedruckstück ein axialer Überstand bis zu einer jeweiligen Stirnfläche gebildet. In diesem Bereich zumindest eines der beiden Überstände ist ein Axialsicherungselement vorgesehen, sodass damit ein Wiegedruckstück an einem axialen Herausrutschen gehindert ist und die Laschen (zumindest an dieser Seite) an einem Herabfallen gehindert sind. Beispielsweise ist einer der beiden Überstände mit einem Bolzenkopf für einen Formschluss ausgeführt. Alternativ ist beidseits ein Axialsicherungselement wie hier vorgeschlagen vorgesehen. Ein Axialsicherungselement wie hier vorgeschlagen ist nach einem Einbringen in eine Laschenkette beziehungsweise in die vorgesehenen Ösen einer Laschengruppe anbringbar. Das Axialsicherungselement ist hier als Stabelement ausgeführt. Damit weist es eine längste Erstreckung entlang einer Stabachse auf. Die Stabachse ist bei einem Stabelement als diejenige (theoretische) Achse definiert, welche beispielsweise bei einem Stabelement mit einem symmetrischen Querschnitt durch den jeweiligen Flächenschwerpunkt von infinitesimalen Flächenstücken des Stabelements gezogen werden kann. Alternativ ist die Achse auf eine andere (in jedem infinitesimalen Flächenstück des Stabelements gleich definierten) Punktreihe definiert. Bei einem geraden Stabelement ist die Länge der Stabachse mit der Länge des Stabelements identisch. Beispielsweise entspricht die Stabachse der Neutrallinie des Stabelements. Ein Querschnitt des Stabelements lässt sich mit dem Schnittpunkt der Stabachse als Zentrum mittels zwei-dimensionalen Polarkoordinaten beschreiben.
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Hier ist nun vorgeschlagen, dass das Stabelement entlang seiner Stabachse mit der laschenseitigen Anlagefläche des Wiegedruckstücks verbunden ist und in Axialrichtung, also zwischen dem Stabelement und der angrenzenden Lasche der Laschengruppe, ein Dämpferelement aufweist. Das Dämpferelement ist dazu eingerichtet, dass eine betriebsbedingte axiale Einschlagkraft der betreffenden Lasche auf das Stabelement derart gedämpft, also verzögert und/oder dissipiert, wird, dass die Last auf die Verbindungsfläche zwischen dem Stabelement und der laschenseitigen Anlagefläche deutlich reduziert ist. In einer Ausführungsform ist das Dämpferelement nicht oder nicht unmittelbar anschließend an die Verbindung zwischen dem Stabelement und der laschenseitigen Anlagefläche mit der laschenseitigen Anlagefläche verbunden. Bevorzugt ist das Dämpferelement im Bereich eines (elastisch und/oder plastisch) deformierbaren Abschnitts des Dämpferelements nicht mit der laschenseitigen Anlagefläche verbunden und ausschließlich jenseits des deformierbaren Abschnitts des Dämpferelements mit der laschenseitigen Anlagefläche verbunden, besonders bevorzugt einzig mittelbar über das Stabelement.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Wiegedruckstücks vorgeschlagen, dass das Axialsicherungselement quer zu der Lasche ausgerichtet ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist das Stabelement mit seiner Stabachse genau oder etwa, also zwischen ± 1 ° [ein Grad von 360°] bis ± 5°, quer zu der betreffenden Lasche ausgerichtet. Damit ist eine betriebsbedingte Einschlagkraft in Richtung der größten Erstreckung der Verbindung zwischen dem Stabelement und der laschenseitigen Anlagefläche ausgerichtet, sodass die Steifigkeit dieser Verbindung besonders groß ist. Zugleich ist aber ein ruckartiger Einschlag mittels des Dämpferelements verhindert. Vielmehr wird die Einschlagkraft vermindert und/oder verzögert an das Stabelement und somit an die Verbindung zu der laschenseitigen Anlagefläche weitergeleitet. Diese Verbindung muss somit keine oder eine verringerte Vibration der Einschlagkraft aufnehmen.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Wiegedruckstücks vorgeschlagen, dass das Dämpferelement gebildet ist mittels zumindest einer der folgenden Ausführungsformen:
- - einer Federlasche, welche bevorzugt einstückig mit dem Stabelement gebildet ist;
- - einem Absatzelement, wobei der Absatzdurchmesser geringer ist als der Stabdurchmesser; und
- - einen Materialabschnitt, wobei der Materialabschnitt ein weicheres Material aufweist als das Stabelement, wobei bevorzugt der Materialabschnitt aus einem Kunststoff und das Stabelement aus einem Metall gebildet ist.
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Hier ist vorgeschlagen, dass das Dämpferelement mittels eines oder einer Mehrzahl der folgenden Elemente gebildet ist, wobei für eine angestrebte geringe Komplexität und Kosten bevorzugt das Dämpferelement mittels einer einzigen der genannten Ausführungsformen gebildet ist:
- Eine Federlasche ist abgesetzt von dem Stabelement gebildet und bevorzugt einstückig mit dem Stabelement verbunden. Beispielsweise ist die Federlasche von der (radial-anlagenseitigen) Verbindung zu der laschenseitigen Anlagefläche axial hin zu der betreffenden Lasche geneigt ausgeführt, beispielsweise indem ein keilförmiger Spalt zwischen dem Dämpferelement und dem axial-innenseitigen Ende des Stabelements gebildet ist.
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Ein Absatzelement ist unmittelbar mit dem axial-innenseitigen Ende des Stabelements verbunden, wobei aber der Absatzdurchmesser, also der Querschnitt (mit der Axialrichtung als Flächennormale) des Absatzelements an zumindest einer Stelle, geringer ist als des Stabelements. Damit ist bei beispielsweise gleichem Material des Absatzelements wie des Stabelements die Steifigkeit des Absatzelements geringer als die des Stabelements. Bevorzugt ist das Absatzelement einstückig mit dem und/oder aus dem gleichen Material wie das Stabelement gebildet.
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Ein Materialabschnitt ist unmittelbar mit dem axial-innenseitigen Ende des Stabelements verbunden, wobei aber Material des Materialabschnitts an zumindest einer Stelle weicher ist als das Material des Stabelements. Damit ist bei beispielsweise gleichem Querschnitt des Materialabschnitts wie des Stabelements die Steifigkeit des Absatzelements geringer als die des Stabelements. Bevorzugt ist das Absatzelement mit einem gleichen Querschnitt wie das Stabelement ausgeführt. Besonders bevorzugt ist der Materialabschnitt aus einem (bevorzugt elastomeren oder Elastomer-artigen) Kunststoff gebildet und das Stabelement aus einem Metall, beispielsweise gleicher Korrosionsgüte wie die Anlagefläche des Wiegedruckstücks.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Wiegedruckstücks vorgeschlagen, dass das Dämpferelement in Axialrichtung eine Verlängerung des Stabelements bildet.
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Bei dieser Ausführungsform ist das Dämpferelement in Richtung der Stabachse angeordnet, sodass die betriebsbedingte Einschlagkraft der betreffenden Lasche von dem Dämpferelement in Richtung der Stabachse aufgenommen und auch in dieser Richtung an das Stabelement weitergegeben wird. Die Last des Einschlags wird damit in Richtung der größten Erstreckung der Verbindung zwischen dem Stabelement und der laschenseitigen Anlagefläche eingeleitet.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Wiegedruckstücks vorgeschlagen, dass das Stabelement über seine gesamte axiale Erstreckung mit der laschenseitigen Anlagefläche verbunden ist, bevorzugt verschweißt ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist vorgeschlagen, dass das Stabelement über die gesamte axiale Erstreckung, bevorzugt über die gesamte Kontaktfläche, zu der laschenseitigen Anlagefläche mit der laschenseitigen Anlagefläche verbunden ist. Damit ist die kraftübertragende (Kontakt-) Fläche zwischen dem Stabelement und er laschenseitigen Anlagefläche maximiert und damit eine Scherlast pro Fläche minimiert. Bevorzugt ist die Verbindung rein stoffschlüssig, besonders bevorzugt mittels einer Schweißnaht gebildet.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Wiegedruckstücks vorgeschlagen, dass das Axialsicherungselement, bevorzugt einzig das Stabelement, mittels zumindest eines der folgenden Fügeverfahren mit dem Wiegedruckstück verbunden ist:
- - Schmelzschweißen;
- - Kontaktschweißen; und
- - Punktschweißen.
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Schmelzschweißen gemäß vorliegender Definition umfasst alle Schweißverfahren unter Einsatz einer separaten Schweißanode, bei welchen das Material der miteinander zu verbindenden Komponenten (hier dem Wiegedruckstück und dem Stabelement) oberflächennah aufgeschmolzen wird. Hierbei wird in der Regel ein Schweißzusatz (beispielsweise Schweißdraht) zum Bilden eines Materialauftrags, beispielsweise einer Kehlnaht, eingesetzt. Es bildet sich also eine mit einer einstückigen Ausführungsform vergleichbare Verbindungsstelle mit einem entsprechend der Temperaturführung ausgebildeten durchgehenden Kornstruktur in der Wärmeeinflusszone. Für eine hohe Abscherfestigkeit ist eine vollflächige (bevorzugt Schmelz-) Schweißverbindung vorteilhaft. Für eine geringe Beeinflussung des Materialgefüges (kleine Gesamt-Wärmeeinflusszone) des bevorzugt gehärteten Wiegedruckstücks ist der Wärmeeintrag (in die Tiefe) über die Verbindungsfläche flächenbezogen geringer als bei einem Anbringen von Schweißpunkten. In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Schweißnaht parallel zu der Stabachse über die gesamte Erstreckung des Stabelements geführt oder sogar umlaufend gebildet, wobei besonders bevorzugt die Festigkeitsqualität und damit die Höhe des Wärmeeintrags, sei es mittels verkürzter Zeit und/oder mittels geringerer Temperatur und/oder veränderter Materialwahl eines Schweißzusatzes, verringert ist. Die Abscherfestigkeit ist dennoch gesteigert mittels der vergrößerten Kontaktfläche.
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Bei einem Kontaktschweißen werden die beiden miteinander zu verbindenden Komponenten (hier das Wiegedruckstück und das Stabelement) jeweils als Anode und Kathode unter elektrische Spannung gesetzt, sodass die Materialien an den kontaktierenden Grenzflächen miteinander verschmelzen. Im Unterschied zu dem Schmelzschweißen nach obiger Definition findet hier kein Materialauftrag statt und es wird in der Regel kein Schweißzusatz eingesetzt. Vorteil ist hier die Erreichbarkeit einer vollflächigen Verbindung bei geringer Ausdehnung der (Gesamt-) Wärmeeinflusszone, und insbesondere geringer Wärmeeinflusstiefe.
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Bei einem Punktschweißen findet ein punktuelles Andrücken der beiden miteinander zu verbindenden Komponenten (hier dem Wiegedruckstück und dem Stabelement) statt, wobei von der andrückenden Vorrichtung eine elektrische Spannung über den beiden miteinander zu verbindenden Komponenten angelegt ist, sodass in dem Andrückpunkt eine Schweißverbindung geschaffen ist, welche mit der des Kontaktschweißens vergleichbar ist. Beispielsweise ist in den übrigen Überschneidungsbereichen ein Reibschluss beziehungsweise Haftschluss zwischen dem Stabelement und der laschenseitigen Anlagefläche gebildet. Vorteil hierbei ist die Erreichbarkeit einer sehr geringen (Gesamt-) Wärmeeinflusszone mit geringer Wärmeeinflusstiefe bei einer unter geringem Aufwand gut definierten Andrückkraft der beiden Komponenten. Bevorzugt sind wenige Schweißpunkte gesetzt, beispielsweise jeweils an engen Radien der laschenseitigen Anlagefläche.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Wiegedruckstückpaar für eine Laschenkette eines Umschlingungsgetriebes vorgeschlagen, aufweisend zwei Wiegedruckstücke, von welchen zumindest eines nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung ausgeführt ist, wobei bevorzugt die Axialsicherungselemente der Wiegedruckstücke des Wiegedruckstückpaars identisch ausgeführt sind.
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Das hier vorgeschlagene Wiegedruckstückpaar umfasst zwei Wiegedruckstücke, wobei zumindest eines der beiden Wiegedruckstücke gemäß einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung ausgeführt ist, bevorzugt beide Wiegedruckstücke gemäß einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung ausgeführt sind. Bevorzugt ist das Wiegedruckstückpaar in einer entsprechenden Öse einer Laschengruppe vormontiert, bevor das Axialsicherungselement auf der (jeweiligen) laschenseitigen Anlagefläche der beiden Wiegedruckstücke oder zumindest eines der beiden Wiegedruckstücke befestigt wird. In einer Ausführungsform ist das Axialsicherungselement einzig auf einer der beiden (axialen) Seiten des zumindest einen der beiden Wiegedruckstücke des Wiegedruckstückpaars befestigt und auf der anderen (axialen) Seite ist beispielsweise ein Bolzenkopf gebildet. In einer Ausführungsform ist (axial) beidseitig des zumindest einen betreffenden Wiegedruckstücks des Wiegedruckstückpaars ein Axialsicherungselement gemäß einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung befestigt, wobei bevorzugt an einer (axialen) Seite das Axialsicherungselement bereits vor dem Einführen in die jeweilige Öse der Laschengruppe das Axialsicherungselement befestigt ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Laschenkette für ein Umschlingungsgetriebe eines Antriebsstrangs vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine Vielzahl von Laschen; und
- - eine korrespondierende Anzahl von Wiegedruckstückpaaren, wobei zumindest ein Wiegedruckstückpaar, bevorzugt ausschließlich Wiegedruckstückpaare, nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung umfasst ist, wobei mittels der Laschenkette ein Drehmoment zwischen einem ersten Kegelscheibenpaar und einem zweiten Kegelscheibenpaar reibschlüssig übertragbar ist, wobei ein Übersetzungsverhältnis zwischen den Kegelscheibenpaaren, bevorzugt stufenlos, veränderbar ist.
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Die hier vorgeschlagene Laschenkette ist für ein Umschlingungsgetriebe als Zugmittel eingerichtet, beispielsweise für ein CVT. Bei einem Umschlingungsgetriebe bildet eine Laschenkette einen Umschlingungskreisabschnitt bei den Getriebewellen und dazwischen zwei Trume, wobei eines ein Zugtrum beziehungsweise Lasttrum ist und das andere ein Leertrum ist. Die Trume und die Umschlingungskreisabschnitte bilden gemeinsam einen (ovalen) Umschlingungskreis, wie oben erläutert. Soweit also von einem Umschlingungskreis gesprochen wird, ist hier kein Kreis mit konstantem Radius gemeint, sondern ein umlaufend geschlossenes Gebilde. Die Form wird von den (mittels eines Scheibenabstands eingestellten) Wirkkreisen der Kegelscheibenpaare des Umschlingungsgetriebes definiert. Die Raumrichtungen sind hier ebenfalls wie oben erläutert definiert.
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Die Laschenkette weist eine Kettenbreite auf und über diese Kettenbreite sind in der Regel eine Mehrzahl von Laschen benachbart zueinander angeordnet und bilden eine Laschengruppe. Die Kettenbreite ist im Einsatz parallel zu der Ausrichtung der zumindest zwei Getriebewellen ausgerichtet. Die Kettenbreite ist von der Längenerstreckung der Wiegedruckstücke definiert, wobei die (axialen) Enden der Wiegedruckstücke über die benachbarten Laschen einer Laschengruppe hinausragen, sodass die Laschen nicht mit der entsprechenden Oberfläche der Kegelscheibenpaare in reibschlüssigen Kontakt kommen.
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Die Laschenkette umfasst eine Vielzahl von Laschen, wobei bevorzugt für eine verringerte Geräuschemission eine Mehrzahl von Laschentypen vorgesehen ist, beispielsweise zwei Laschentypen, nämlich eine Kurzlasche und eine Langlasche. Die Laschen verbinden zugkraftübertragend jeweils zwei Wiegedruckstückpaare. Ein Wiegedruckstückpaar weist in Bezug auf eine Lasche jeweils ein festes Wiegedruckstück und ein freies Wiegedruckstück auf. Zwei Laschen sind jeweils mittels eines gemeinsamen Wiegedruckstückpaars zugkraftübertragend miteinander verbunden, wobei für die jeweils andere Lasche dann die Bezeichnung als freies beziehungsweise festes Wiegedruckstück jeweils umgekehrt gilt. Die beiden Wiegedruckstücke eines Wiegedruckstückpaars liegen infolge der im Betrieb des Umschlingungsgetriebes von den Laschen der Laschenkette übertragenen Zugkraft und damit die auf das Wiegedruckstückpaar einwirkende (in Kettenlaufrichtung beidseitig anliegende) Laschenlast unmittelbar kraftübertragend aneinander an. Die beiden Wiegedruckstücke des Wiegedruckstückpaars übertragen die Zugkraft der Laschen so als Druckkraft aufeinander und rollen bei der Bewegung in einem Umschlingungsgetriebe mittels ihrer kraftübertragend aneinander liegenden Wälzflächen aufeinander ab. Die Wälzflächen sind gekrümmt beziehungsweise geknickt und beschreiben also im Betrieb des Umschlingungsgetriebes eine Wiegebewegung aufeinander.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Laschenkette als Umschlingungsmittel für ein stufenlos veränderbar übersetzendes Umschlingungsgetriebe eingerichtet und die Stirnflächen der Wiegedruckstücke der Laschenkette sind rein reibschlüssig mit den entsprechenden (Kegel-) Oberflächen der Kegelscheibenpaare in kraftübertragendem Kontakt.
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Mit der hier vorgeschlagenen Laschenkette ist eine erhöhte Sicherheit gegen ein Verlieren eines Wiegedruckstücks und/oder einer Lasche erzielbar. Zugleich ist die Laschenkette beziehungsweise ein Laschenpaar der Laschenkette einfach, und bevorzugt mit geringer thermischer Beeinflussung des Materials des Wiegedruckstücks, (gesichert) montierbar. Die hier vorgeschlagene Laschenkette ist ohne zusätzliche Maßnahmen ersetzend für eine konventionelle Laschenkette einsetzbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Umschlingungsgetriebe für einen Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - ein erstes Kegelscheibenpaar mit einer ersten Rotationsachse und mit einem veränderbaren axialen ersten Scheibenabstand;
- - ein zweites Kegelscheibenpaar mit einer zweiten Rotationsachse mit einem veränderbaren axialen zweiten Scheibenabstand; und
- - eine Laschenkette nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die beiden Kegelscheibenpaare mittels der Laschenkette, welche als in den Kegelscheibenpaaren axial eingepresstes Zugmittel angeordnet ist, mit einem Übersetzungsverhältnis, welches von den eingestellten Scheibenabständen abhängig ist, drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen den Kegelscheibenpaaren bevorzugt stufenlos veränderbar ist.
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Das Umschlingungsgetriebe ist für einen Antriebsstrang, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, eingerichtet und umfasst zumindest ein auf einer ersten Getriebewelle, beispielsweise der Getriebeeingangswelle, angeordnetes erstes Kegelscheibenpaar und ein auf einer zweiten Getriebewelle, beispielsweise der Getriebeausgangswelle, angeordnetes zweites Kegelscheibenpaar, sowie ein zur Drehmomentübertragung zwischen den Kegelscheibenpaaren vorgesehenes Umschlingungsmittel, nämlich die oben beschriebene Laschenkette. Ein Kegelscheibenpaar umfasst jeweils zwei Kegelscheiben, welche mit korrespondierenden (Kegel-) Oberflächen aufeinander zu ausgerichtet sind und relativ zueinander axial bewegbar sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die (erste) Kegelscheibe, dann als Losscheibe oder Wegscheibe bezeichnet, entlang Ihrer Rotationsachse verlagerbar (axial verschiebbar) und die andere (zweite) Kegelscheibe, dann als Festscheibe bezeichnet, steht in Richtung der Rotationsachse fest (axial fixiert). Damit lässt sich der jeweilige Scheibenabstand des betreffenden Kegelscheibenpaars verändern.
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Im Betrieb des Umschlingungsgetriebes wird die Laschenkette infolge der (Kegel-) Oberflächen der beiden Kegelscheiben mittels einer relativen Axialbewegung der Kegelscheiben eines Kegelscheibenpaars zwischen einer äußeren Position (kleiner beziehungsweise minimaler Wirkkreis) und einer inneren Position (großer beziehungsweise maximaler Wirkkreis) in einer (bezogen auf die jeweilige Rotationsachse) radialen Richtung verlagert. Die Laschenkette 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, bevorzugt stufenlos, einstellbar.
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Das hier vorgeschlagene Umschlingungsgetriebe weist eine Laschenkette gemäß obiger Beschreibung auf, wobei die Wiegedruckstücke der Laschenkette gegenüber Axialkräften (Abscherkräften) eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet ist. Diese Betriebssicherheit wird infolge der gedämpften Belastung des Stabelements erreicht. Der Verlust eines Wiegedruckstücks und/oder einer Lasche der Laschenkette ist bei betriebsgemäßer Nutzung ausgeschlossen. Zugleich ist in einer geeigneten Ausführungsform der Wiegedruckstücke kein zusätzlicher Bauraum benötigt. Das Umschlingungsgetriebe ist ohne Umbaumaßnahmen ersetzend für ein konventionelles Umschlingungsgetriebe einsetzbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - zumindest eine Antriebsmaschine;
- - zumindest einen Verbraucher; und
- - ein Umschlingungsgetriebe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung,
wobei die zumindest eine Antriebsmaschine zur Drehmomentübertragung mittels des Umschlingungsgetriebes mit dem zumindest einen Verbraucher mit veränderbarer Übersetzung verbunden ist.
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Der Antriebsstrang, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs eingesetzt zu dessen Vortrieb über zumindest ein Vortriebsrad (Verbraucher), ist dazu eingerichtet, ein von einem oder einer Mehrzahl von Antriebsmaschinen, zum Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einer elektrischen Maschine, bereitgestelltes und über ihre jeweilige Antriebswelle, beispielsgemäß also die Verbrennerwelle und/oder die Rotorwelle, abgegebenes Drehmoment für eine Nutzung durch einen Verbraucher bedarfsgerecht zu übertragen, also unter Berücksichtigung der benötigten Drehzahl und des benötigten Drehmoments. Eine Nutzung ist beispielsweise ein elektrischer Generator zum Bereitstellen von elektrischer Energie oder die Übertragung eines Drehmoments auf ein Vortriebsrad eines Kraftfahrzeugs zu dessen Vortrieb.
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Um das Drehmoment mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen, ist die Verwendung des oben beschriebenen Umschlingungsgetriebes besonders vorteilhaft, weil die Laschenkette einen sehr hohen Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung ermöglicht. Die hier vorgeschlagene Laschenkette weist zudem eine besonders hohe Ausfallsicherheit bei einem hohen übertragbaren Drehmoment auf, weil der Verlust eines Wiegedruckstücks und/oder einer Lasche im auslegungsgemäßen Betrieb des Umschlingungsgetriebes ausgeschlossen ist. Zugleich ist in einer geeigneten Ausführungsform der Wiegedruckstücke kein zusätzlicher Bauraum benötigt.
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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 Wiegedruckstückpaar mit Axialsicherungselement in einer Seitenansicht;
- 2: ein Wiegedruckstück mit einem Axialsicherungselement mit einer Federlasche in einer Vorderansicht;
- 3: ein Wiegedruckstück mit einem Axialsicherungselement mit einem Absatzelement in einer Vorderansicht;
- 4: ein Wiegedruckstück mit einem Axialsicherungselement mit einem Materialabschnitt in einer Vorderansicht; und
- 5: ein Umschlingungsgetriebe mit einem Antriebsstrang.
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In 1 ist ein (vorderes) Wiegedruckstück 1 und ein (hinteres) Wiegedruckstück 2 eines Wiegedruckstückpaars 3 mit einem Axialsicherungselement 15 in einer Seitenansicht dargestellt, sodass der Blick auf eine der beiden Stirnflächen 34 gerichtet ist. Die Stirnfläche 34 ist für den kraftübertragenden, bevorzugt reibschlüssigen, Kontakt mit den Kegelscheiben der Kegelscheibenpaare 26,27 eingerichtet. Das hintere Wiegedruckstück 2 ist hier lediglich gestrichelt dargestellt und wird nicht weiter erläutert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform gilt die Beschreibung zu dem vorderen Wiegedruckstück 1 für das hintere Wiegedruckstück 2. Einzig der Übersichtlichkeit halber und ohne Ausschluss der Allgemeinheit ist das hintere Wiegedruckstück 2 (gespiegelt) identisch mit dem vorderen Wiegedruckstück 1 dargestellt. Die Radialrichtung 7 verläuft darstellungsgemäß von unten nach oben, die Kettenlaufrichtung 8 von links nach rechts und die Axialrichtung 6 in die Bildebene hinein. Die Maße des Wiegedruckstücks 1 sind als Höhenerstreckung 9 (in Radialrichtung 7), Breitenerstreckung 10 (in Kettenlaufrichtung 8) und Längenerstreckung 5 (in Axialrichtung 6, vergleiche 2 bis 4) definiert. Das (vordere) Wiegedruckstück 1 weist eine Wälzfläche 14 auf, welche im Einsatz in einer Laschenkette 4 (vergleiche 5) in dem Wiegedruckstückpaar 3 einen kraftübertragenden Kontakt mit dem (hinteren) Wiegedruckstück 2 bildet. Das (vordere) Wiegedruckstück 1 weist in Kettenlaufrichtung 8 der Wälzfläche 14 gegenüberliegend eine laschenseitige Anlagefläche 11 auf. Die laschenseitige Anlagefläche 11 weist einen bogenförmigen Verlauf auf. Auf der laschenseitigen Anlagefläche 11 ist das Axialsicherungselement 15 befestigt. Das Axialsicherungselement 15 ist als Stabelement 16 mit einer Stabachse 17 in Axialrichtung 6 (vergleiche 2 bis 4) ausgeführt.
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Das Axialsicherungselement 15 weist eine Erstreckung in Stabrichtung auf, welche hier parallel zu der Axialrichtung 6 verläuft, also in einer Ebene, welche zu der von der Radialrichtung 7 und der Axialrichtung 6 Ebene parallel ausgerichtet ist. Das Axialsicherungselement 15 ist verschweißt, beispielsweise mittels Kontaktschweißen. In 2 bis 4 sind die verschiedenen Ausführungsformen des Axialsicherungselements 15 gezeigt. Die vorhergehende allgemeine Beschreibung gilt auch für die dort aufgezeigten Ausführungsformen.
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In 2 ist ein Ausschnitt eines vorderen Wiegedruckstücks 1 gemäß 1 mit einem Axialsicherungselement 15 mit einer Federlasche 19 in einer Vorderansicht dargestellt. Die Radialrichtung 7 verläuft hier darstellungsgemäß von unten nach oben, die Kettenlaufrichtung 8 verläuft aus der Bildebene heraus und die Axialrichtung 6 verläuft von links nach rechts. Die Darstellung der Richtungen gilt außerdem für 3 und 4. Das vordere Wiegedruckstück 1 weist hier eine Längenerstreckung 5 in Axialrichtung 6 auf. Das Axialsicherungselement 15 weist ein Dämpferelement 18 auf. Das Dämpferelement 18 ist in der gezeigten Ausführungsform mittels einer Federlasche 19 gebildet. Die Federlasche 19 ist mittels eines V-förmigen Spalts abgesetzt von dem Stabelement 16 gebildet und einstückig anlagenflächenseitig mit dem Stabelement 16 verbunden. Die Federlasche 19 ist von der (radial anlagenflächenseitigen) Verbindung zu der laschenseitigen Anlagefläche 11 axial hin zu der betreffenden Lasche geneigt ausgeführt, indem ein keilförmiger Spalt zwischen dem Dämpferelement 18 und dem axial innenseitigen Ende des Stabelements 16 gebildet ist.
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In 3 ist ein Ausschnitt eines vorderen Wiegedruckstücks 1 mit einem Axialsicherungselement 15 mit einem Absatzelement 20 in einer Vorderansicht ähnlich wie in 2 dargestellt. Im Vergleich zu 2 ist das Axialsicherungselement 15 abweichend ausgeführt. Das Dämpferelement 18 ist mittels eines Absatzelements 20 gebildet. Das Absatzelement 20 ist unmittelbar mit dem axial innenseitigen Ende des Stabelements 16 verbunden, wobei aber der Absatzdurchmesser 21, also der Querschnitt (mit der Axialrichtung 6 als Flächennormale) des Absatzelements 20 an zumindest einer Stelle, geringer ist als derjenige des Stabelements 16.
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In 4 ist ein Ausschnitt eines vorderen Wiegedruckstück 1 mit einem Materialabschnitt 23 in einer Vorderansicht wie in 2 und 3 dargestellt. Im Vergleich zu 2 und 3 ist das Axialsicherungselement 15 abweichend ausgeführt. Das Dämpferelement 18 ist mittels eines Materialabschnitts 23 gebildet. Der Materialabschnitt 23 ist unmittelbar mit dem axial innenseitigen Ende des Stabelements 16 verbunden, wobei aber das Material des Materialabschnitts 23 an zumindest einer Stelle weicher als das Material des Stabelements 16 ist. Damit ist bei beispielsweise gleichem Querschnitt des Materialabschnitts 23 wie dem des Stabelements 16 die Steifigkeit des Absatzelements 20 geringer als die des Stabelements 16. In der gezeigten Ausführungsform ist das Absatzelement 20 rein optional mit einem gleichen Querschnitt wie das Stabelement 16 ausgeführt.
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In 5 ist ein Umschlingungsgetriebe 24 in perspektivischer Ansicht in einem Ausschnitt eines Antriebsstrangs 25 gezeigt, bei welchem eine Laschenkette 4 als Zugmittel auf zwei Kegelscheibenpaaren 26,27 abläuft. Die Laschenkette 4 weist eine Kettenbreite in Axialrichtung 6 (parallel zu den Rotationsachse) auf, welche der Längenerstreckung 5 der Wiegedruckstückpaare 3 entspricht. Somit führt ein definierter Scheibenabstand 30,31 zu einem resultierenden Wirkkreis an dem jeweiligen Kegelscheibenpaar 26,27. In diesem Fall ist der erste Scheibenabstand 30 groß und damit der erste Wirkkreis klein und der zweite Scheibenabstand 31 klein und damit der zweite Wirkkreis groß. Damit ist mittels des Umschlingungsgetriebes 24 von einer ersten Getriebewelle 35, beispielsweise einer Getriebeeingangswelle, mit einer ersten Rotationsachse 28, zu einer zweiten Getriebewelle 36, beispielsweise einer Getriebeausgangswelle, mit einer zweiten Rotationsachse 29 eine Drehmomentübersetzung größer 1, beispielsweise 2, eingestellt.
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Die Laschen 12,13 sind mittels der Vielzahl der Wiegedruckstückpaare 3 miteinander (zur Zugkraftübertragung in den Trumen 37,38) zu einem Ring miteinander verkettet. Es sind eine Mehrzahl von Laschen 12,13 in Axialrichtung 6 nebeneinander angeordnet. Hier ist ein Koordinatensystem in dem ersten Trum 37 dargestellt, welches dem Koordinatensystem gemäß den vorhergehenden Figuren entspricht. Die Kettenlaufrichtung 8 liegt in der Ebene des Rings der Laschenkette 4. Die Axialrichtung 6 (entspricht der Richtung der Kettenbreite) ist parallel zu den Rotationsachsen 28,29 ausgerichtet. Die Radialrichtung 7 weist nach außerhalb des von der Laschenkette 4 gebildeten Rings. Die Lage des gezeigten Koordinatensystems ist in einem beliebigen Punkt der Laschenkette 4 definiert und die Ausrichtung der Kettenlaufrichtung 8 und der Radialrichtung 7 sowie die Lage der Axialrichtung 6 verändern sich mit der Bewegung der Laschenkette 4.
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Beispielsweise ist an der ersten Getriebewelle 35 eine Antriebsmaschine 32 angeschlossen, wobei hier einzig das drehmomentaufnehmende Eingangszahnrad gezeigt ist. Beispielsweise ist an der zweiten Getriebewelle 36 ein Verbraucher 33, beispielsweise zumindest ein Vortriebsrad für ein Kraftfahrzeug, angeschlossen, wobei hier einzig das drehmomentabgebende Ausgangszahnrad gezeigt ist.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Wiegedruckstück ist mit einfachen Mitteln eine hohe Abscherfestigkeit des Axialsicherungselements und damit eine hohe Sicherheit gegen Verlieren eines Wiegedruckstücks beziehungsweise einer Lasche geschaffen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- vorderes Wiegedruckstück
- 2
- hinteres Wiegedruckstück
- 3
- Wiegedruckstückpaar
- 4
- Laschenkette
- 5
- Längenerstreckung
- 6
- Axialrichtung
- 7
- Radialrichtung
- 8
- Kettenlaufrichtung
- 9
- Höhenerstreckung
- 10
- Breitenerstreckung
- 11
- laschenseitige Anlagefläche
- 12
- vordere Lasche
- 13
- hintere Lasche
- 14
- Wälzfläche
- 15
- Axialsicherungselement
- 16
- Stabelement
- 17
- Stabachse
- 18
- Dämpferelement
- 19
- Federlasche
- 20
- Absatzelement
- 21
- Absatzdurchmesser
- 22
- Stabdurchmesser
- 23
- Materialabschnitt
- 24
- Umschlingungsgetriebe
- 25
- Antriebsstrang
- 26
- erstes Kegelscheibenpaar
- 27
- zweites Kegelscheibenpaar
- 28
- erste Rotationsachse
- 29
- zweite Rotationsachse
- 30
- erster Scheibenabstand
- 31
- zweiter Scheibenabstand
- 32
- Antriebsmaschine
- 33
- Verbraucher
- 34
- Stirnfläche
- 35
- erste Getriebewelle
- 36
- zweite Getriebewelle
- 37
- erstes Trum
- 38
- zweites Trum
